Đồ án tốt nghiệp: Tổng quan trang thiết bị điện tàu 700TEU – đi sâu nghiên cứu thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động

Chia sẻ: Hồ Văn Mậu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp với đề tài "Tổng quan trang thiết bị điện tàu 700TEU – đi sâu nghiên cứu thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động" hoàn thành với kết cấu nội dung gồm 2 phần chính: phần 1 trang thiết bị điện tàu 700TEU-giới thiệu chung về tàu container 700 TEU Heimar J, phần 2 nghiên cứu thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Tổng quan trang thiết bị điện tàu 700TEU – đi sâu nghiên cứu thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỔNG QUAN TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700TEU – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TRUNG TÂM BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi. Các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực, chưa được đăng trên bất kỳ tài liệu nào. 1
MỤC LỤC Mục lục Trang Lời mở đầu PHẦN I TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700TEU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU HEIMAR J Chương I: Trạm phát điện chính 1.1 Khái quát chung 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.2 Giới thiệu các chức năng công tác song song hệ thống trạm phát tàu 700 TEU 1.2.1 Hoà đồng bộ 1.2.2 Phân chia tải tác dụng 1.2.3 Phân chia tải vô công 1.2.4 Các bảo vệ Chương II: Hệ thống điều khiển nồi hơi 2.1 Giới thiệu chung 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Các chức năng 2.2 Hệ thống nồi hơi tàu 700TEU 2.2.1 Các thông số kĩ thuật chính 2.2.2 Giới thiệu các phần tử của mạch điều khiển 2.2.3 Nguyên lí hoạt động Chương III: Hệ thống điều khiển từ xa Diezel chính 3.1 Giới thiệu về hệ thống điều khiển từ xa Diezel 3.1.1 Định nghĩa 3.1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển từ xa Diezel 3.1.4 Phân loại 3.1.5 Các chức năng cơ bản 3.2 Hệ thống điều khiển từ xa Diezel chính tàu 700 TEU 3.2.1 Giới thiệu phần tử 3.2.2 Nguyên lí hoạt động 3.2.3 Các báo động và bảo vệ Chương IV: Các hệ thống tự động và truyền động điện khác 4.1 Hệ thống lái 4.1.1 Khái quát chung 4.1.2 Truyền động điện máy lái tàu 700TEU 4.1.3 Hệ thống lái tự động tàu 700TEU 4.2 Hệ thống quạt gió buồng máy 4.2.1 Giới thiệu chung 4.2.2 Giới thiệu phần tử 4.2.3 Nguyên lí hoạt động 4.2.4 Các bảo vệ 2
4.3 Hệ thống tời neo 4.3.1 Giới thiệu chung 4.3.2 Giới thiệu phần tử 4.3.3 Nguyên lí hoạt động 4.3.4 Các bảo vệ PHẦN II NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TRUNG TÂM BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG Chương V: Giới thiệu chung về hệ thống báo cháy 5.1 Giới thiệu chung 5.2 Chức năng, yêu cầu, phân loại đối với hệ thống báo cháy 5.2.1 Chức năng, yêu cầu đối với hệ thống báo cháy chung 5.2.2 Chức năng, yêu cầu đối với hệ thống báo cháy trên tàu thuỷ 5.2.3 Phân loại 5.3 Các hệ thống báo cháy điển hình Chương VI: Thiết kế, chế tạo trung tâm báo cháy tự động 6.1 Giới thiệu về vi điều khiển AT mega16 6.2 Đề xuất câu trúc hệ thống 6.3 Giới thiệu chi tiết mô hình hệ thống 6.3.1 Mạch xử lí tín hiệu từ cảm biến 6.3.2 Mạch xử lí tín hiệu ngắn mạch, đứt cáp, chạm mát 6.3.3 Mạch chuông, mạch reset, mạch báo động chung 6.3.4 Mạch xử lí tín hiệu vào ra 6.3.5 Mạch dự phòng nguồn 6.3.6 Mạch báo điện áp nguồn thấp 6.4 Giải thích phần mềm 6.4.1 Lưu đồ thuật toán 6.4.2 Chương trình 6.5 Một số thực nghiệm KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 3
Lời mở đầu Hiện nay công nghiệp tàu thuỷ trên thế giới cũng như ở Việt Nam phát triển rất mạnh chúng ta đã đóng được những con tàu cỡ lớn và được nhiều bạn hàng trên thế giới tin cậy. Cùng với việc phát triển mạnh của nghành công nghiệp đóng tàu là hệ thống điện năng tàu thuỷ cũng phát triển mạnh, hệ thống điện ngày càng đảm nhiệm được nhiều chức năng và có mức độ tự động hoá ngày càng cao. Nhưng hầu hết các hệ thống điện năng chúng ta phải nhập ngoại do vậy giá thành cao và mất rất nhiều thời gian cho việc đặt mua và vận chuyển. Với thực tế đó thì một yêu cầu cấp thiết được đặt ra là phải nghiên cứu, chế tạo các trang thiết bị tàu thuỷ. Nội địa hoá các trang thiết bị dưới tàu thuỷ nói chung và các trang thiết bị điện nói riêng là rất cần thiết để phục vụ cho ngành công nghiệp tàu thuỷ có sức cạnh tranh với thế giới đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế và điều kiện khai thác ở Việt Nam. Và hệ thống báo cháy cũng là một hệ thống rất quan trọng trên tàu thuỷ không nằm ngoài thực tế đó. Sau gần 5 năm học tập tại trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam em đã được các Thầy giáo khoa Điện- Điện Tử Tàu Biển tin tưởng giao cho đề tài: “ Tổng quan trang thiết bị điện tàu 700TEU. Đi sâu nghiên cứu, thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động”. Sau thời gian ba tháng nhận đề tài, với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn ThS. Đinh Anh Tuấn và các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử tàu biển đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình hoàn thành đồ án do trình độ bản thân có hạn, cho nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Để giúp cho đồ án tốt nghiệp của mình được hoàn chỉnh hơn nữa, em kính mong các thầy cô trong khoa cũng như của các bạn đồng nghiệp bổ sung và góp ý để bản đồ án được hoàn thiện hơn. EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Hải phòng, ngày 25 tháng 01 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Dương 4
PHẦN I TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700 TEU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 700 TEU HEIMAR J Ngày 18/3/20089, Tổng công ty Công nghiệp Tàu thủy Nam Triệu, thuộc Tập đoàn Vinashin, đã hạ thủy thành công tàu chở container 700 TEU mang tên HEIMAR J. Đây là loại tàu chở container lớn nhất từ trước đến nay được đóng mới ở Việt Nam. HEIMAR J là chiếc tàu đầu tiên trong hợp đồng đóng mới 8 chiếc giữa Nam Triệu với chủ tàu là Công ty Horizont mbH thuộc Tập đoàn MPC của Đức. Tàu do Tập đoàn MPC của Đức thiết kế, được cơ quan đăng kiểm GL(Germanischer Lloyd) của Đức giám sát thi công và phân cấp, thỏa mãn các công ước mới nhất về hàng hải. Tàu chở container 700 TEU có đáy đôi, hệ thống dẫn động bằng động cơ Diezel, trang thiết bị hiện đại và tự động hoá cao. Đặc biệt, mũi tàu được trang bị một mũi phá băng. Kết cấu thượng tầng, cabin với sườn ngang hoặc sườn dọc được trang bị các sống và cột theo điều kiện của khu vực lắp đặt. Trang bị cánh gà cabin khép kín cho cabin lái, sử dụng vật liệu không nhiễm từ trong vùng từ. Mũi tàu được làm bằng tôn uốn và được gia cường bằng cơ cấu khoẻ, hai hầm xích neo ở phía trước của vách ngăn chống đâm va. Phần đuôi tàu được trang bị một mũi phá băng. Đáy đôi có chiều cao xấp xỉ 1750 /2250 mm được trang bị bên trong khu vực hầm hàng và buồng máy. Trọng tải container theo trọng tải từ 3 đến 4 tầng trong hầm hàng. Hình 0.0: Hình ảnh tàu 700TEU chuẩn bị hạ thuỷ 5
* Giới thiệu về các thông số cơ bản của tàu Container 700 teu. - Kích thước chính của tàu : + Chiều dài : 133,6 m. + Chiều rộng : 19,4 m. + Chiều cao mạn : 9,45 m. + Mớn nước : 7,36 m. - Trọng tải: + Trọng tải toàn phần : 8.150 tấn. + Trọng tải đáy trong : 12 tấn/m2. + Số lượng container : 700TEU + Dung tích chứa hàng: + Số lượng hầm hàng : 4. - Tốc độ, công suất : + Tốc độ : 17,5 hải lý/giờ. + Công suất : 7.200 KW. - Giới thiệu về hệ thống Máy chính - Hệ động lực: + Loại máy : MAK 8M43C. + Công suất : 7.200 KW/500min-1. - Giới thiệu về phần điện: Trạm phát điện chính : + Số lượng : 2 tổ hợp máy độc lập nhau. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Công suất định mức một máy : 538KVA. + Tần số định mức : 60Hz. + Điện áp định mức : 450V AC. + Dòng điện định mức : 690A. + Hệ số cos định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. Trạm phát điện sự cố : + Số lượng : 01. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Tần số định mức : 60Hz. + Công suất định mức : 500 KVA. + Điện áp định mức : 450VAC. + Dòng điện định mức : 642 A. + Hệ số co định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. Máy phát đồng trục: + Số lượng : 01. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Tần số định mức : 60 Hz. + Công suất định mức : 1495 KVA. + Điện áp định mức : 450 VAC. + Dòng điện định mức : 642 A. + Hệ số co định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. 6
CHƯƠNG I : TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.1. Khái niệm. - Trạm phát điện tàu thuỷ là nơi biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện. Nó là trung tâm cung cấp điện năng cho toàn tàu. Trạm phát điện bao gồm các máy phát điện, động cơ lai máy phát, các khí cụ điện, các thiết bị bảo vệ và thiết bị đo các thông số điện của trạm phát và phụ tải. - Trạm phát điện và các thiết bị dẫn điện tạo thành lưới điện trên tàu. Nó có nhiệm vụ cung cấp điện liên tục cho các phụ tải điện trên tàu hoạt động trong mọi chế độ công tác. Việc thiết kế lắp đặt các thiết bị của trạm phát điện là yếu tố quan trọng, quyết định đến tính kĩ thuật, kinh tế, mức độ tự động hoá, thuận tiện sử dụng và thẩm mĩ của con tàu. - Công suất của trạm phát lớn hay nhỏ phụ thuộc vào mức độ điện khí hoá, tự động hoá và trọng tải của con tàu. Để đảm bảo an toàn cho con tàu trong mọi chế độ làm việc, nhất là trong chế độ sự cố thỡ ngoài trạm phỏt chớnh ra cũn cú trạm phỏt sự cố. Trạm phỏt điện sự cố có công suất nhỏ và chỉ cung cấp cho một số hệ thống rất quan trọng. Đó là các hệ thống như máy lái, thiết bị radio, vô tuyến điện... - Trạm phát điện cũng như các thiết bị điện trên tàu làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt đó là : + Phải chịu được độ ẩm cao (98%). + Nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng. + Độ nghiêng tối đa của thiết bị là 15 0 . Độ nghiêng chũng chành của thành tàu so với phương thẳng đứng là 22 0 30. Sự chấn động mạnh của thành tàu với sóng, sự dao động lớn do máy móc, chân vịt làm việc tạo nên. Do điều kiện làm việc trong môi trường nóng ẩm dẫn đến ô xy hoá nhanh các thiết bị điện, làm giảm điện trở cách điện của thiết bị điện nên có thể gây ra những sự cố bất thường, làm giảm sự tiếp xúc của các tiếp điểm, tăng sự ăn mòn của cổ góp và vành trượt. Các thiết bị điện bị nứt, vỡ, già hoá hoặc bong lớp sơn phủ. Độ nghiêng và chấn động của tàu làm cho các thiết bị điện hư hỏng về cơ, dẫn đến độ chính xác kém và giảm tuổi thọ. - Do làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt như vậy nên trạm phát điện phải đảm bảo các yêu cầu sau: * Yêu cầu công tác của trạm phát điện tàu thuỷ: - Trạm phát điện phải có kết cấu chắc chắn, có độ bền cơ học cao, chịu được sự va đập và chấn động mạnh. - Độ cách điện của máy điện, cáp điện phải cao, chịu được độ ẩm, nhiệt độ cao. - Độ ổn định cao, nhất là bộ tự động điều chỉnh điện áp và bộ tự động điều chỉnh tần số. - Đối với các phần tử riêng biệt phải chịu được rung lắc, làm việc lâu dài trong môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ lớn. Phải không thấm nước, khó cháy, không bị tác dụng bởi hơi nước mặn, hơi dầu và axit. 7
* Yêu cầu đối với hệ thống điện năng tàu thuỷ: - Hệ thống điện năng tàu thuỷ là sự kết hợp nhiều phần tử riêng biệt. Khi con tàu vận hành khai thác không cho phép gián đoạn cung cấp điện bất kì một hệ thống nào. Trong trường hợp đặc biệt, chỉ cho phép gián đoạn cung cấp điện một số hệ thống không quan trọng trong thời gian ngắn. Còn đối với các hệ thống đặc biệt quan trọng như máy lái, cứu hoả, đèn hành trình, vô tuyến điện, ra đa, la bàn , máy đo sâu...người ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt. Trạm phát điện sự cố phải lập tức phát điện sau 10s khi trạm phát chính mất điện. 1.1.2. Phân loại trạm phát điện tàu thuỷ. Đối với trạm phát điện tàu thuỷ ta có thể phân loại theo các khía cạnh sau đây: - Phân loại dựa trên cơ sở nhiệm vụ gồm có: + Trạm phát điện cung cấp năng lượng cho toàn bộ mạng điện. + Trạm phát điện cung cấp năng lượng điện để quay chân vịt chạy tàu. + Trạm phát điện sự cố : chỉ hoạt động khi trạm phát chính không phát ra điện, nó thường đặt trên mớn nước của tàu. - Phân loại dựa theo loại dòng điện gồm có: + Trạm phát dòng điện một chiều. + Trạm phát dòng điện xoay chiều. - Phân loại dựa theo cách biến đổi năng lượng gồm có: + Trạm phát nhiệt điện: là trạm phát năng lượng hoá học của nhiên liệu biến thành nhiệt năng rồi từ nhiệt năng biến đổi thành năng lượng điện. + Trạm phát điện nguyên tử: là trạm phát năng lượng phản ứng hạt nhân biến đổi thành năng lượng điện. + Trạm phát điện - thuỷ điện: là trạm phát lợi dụng sức nước tạo ra cơ năng để biến đổi thành năng lượng điện. - Phân loại dựa theo mức độ tự động, bao gồm: + Cấp A1: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy cũng như buồng điều khiển . + Cấp A2: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy nhưng cần sĩ quan trên buồng điều khiển. Những hệ thống tự động thường gặp ở trên tàu này như: điều khiển từ xa máy chính, điều khiển từ xa diesel lai máy phát, tự động phân bố tải vô công, tải phản tác dụng, tự động hoà đồng bộ, điều chỉnh điện áp và tần số. + Cấp A3: Các loại tàu phải thường xuyên kiểm tra ở buồng điều khiển thao tác điều khiển và kiểm tra phần lớn bằng tay. - Phân loại dựa theo cơ sở truyền động bao gồm: + Trạm phát điện truyền động bằng động cơ đốt trong. + Trạm phát được truyền động hỗn hợp (giữa tuốc bin và diesel). + Trạm phát điện đồng trục. - Tóm lại tuy có nhiều cơ sở phân loại khác nhau nhưng trong thực tế, để thuận tiện cho việc khai thác và sửa chữa đồng bộ thì loại động lực nào truyền động cho chân vịt cũng chính là loại động lực truyền đồng cho máy phát. 1.2. GIỚI THIỆU CÁC CHỨC NĂNG CÔNG TÁC SONG SONG HỆ THỐNG TRẠM PHÁT TÀU 700TEU 8
1.2.1 Hoà dồng bộ Giới thiệu phần tử: Trang 40 ( BHV3- P272547/02) + P3: Đồng hồ vôn kế kép + P4: Đồng hồ tần số kép + F3: Cầu chì + P5: Khối kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ + K20: Cuộn hút contactor + S3: là công tắc 4 vị trí chọn đo điện áp và tần số các pha : - 0 là vị trí ban đầu không đo . - 1 là vị trí đo điện áp và tần số pha L1-L2. - 2 là vị trí đo điện áp và tần số pha L2-L3. - 3 là vị trí đo điện áp và tần số pha L3-L1. Trang 41 ( BHV3- P272547/02) - S7 là công tắc chọn máy phát cần hoà. - 3S15 là công tắc lựa chọn chế độ hoà bằng tay hoặc tự động. Nguyên lí: Bật công tắc 3S15 (Tr 41) chọn chế độ hoà tự động, nhấn nút S7 chọn máy phát cần hoà, chân 4 và chân 5 thông phát lệnh tới bộ GENERATOR PROTECTION DEVICE/ BREAKER CONTROL (Tr 29). Khi bộ CHECK SYNCHRONIZER kiểm tra các điều kiện hoà đã đảm bảo sẽ đóng tiếp điểm PLC (3,4) của khối kiểm tra điều kiện hoà. Hai đầu 5F22 và 5T1.L2 đi vào bộ SEE DRAWING GSSWLR- SYN NO B3- SYNCHRON- STECK, đầu ra 1XSP1( Tr 29) vào khối A1 GEN.PROTECTING DEVICE/ BEAKER CONTROL, Khối A1 tự động đóng aptomat đưa máy phát cần hoà lên lưới công tác. Còn nếu hoà bằng tay thì bật công tắc 3S15 sang chế độ manu và nhìn vào các đồng hồ vôn kế, tần số kế khi nào các điều kiện: Ulưới = Umáy phát flưới = fmáy phát thì đóng máy phát cần hoà lên lưới. 1.2.2. Phân bố tải tác dụng : a. Phân bố tải tác dụng bằng tay : + Đưa 3S8( 028 ) về vị trí Manual khi đó chân 1-2 cấp tín hiệu điều khiển máy phát bằng tay đến chân số 2 của khối A1. Việc thực hiện phân bố tải tác dụng bằng tay cho các máy phát được thực hiện trên PANEL số 5 + 3S15, 6S15 (041) : Là các công tắc điều khiển cấp nguồn cho động cơ secvo quay theo chiều tăng hoặc giảm nhiên liệu vào các Diesel 1,2.Có 3 vị trí tăng, giảm, tắt. + K23 : Là rơle cấp nguồn cho động cơ secvô quay theo chiều tác 9
động giảm nhiên liệu vào Diesel. + K24: Là rơle cấp nguồn cho động cơ secvô quay theo chiều tác động tăng nhiên liệu vào Diesel Các rơ le này được thể hiện trên bản vẽ OUTPUTS1A13/A(017-GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR) . Giả sử máy phát 1 đang hoạt động, ta hoà máy phát 2 lên lưới, lúc đó máy phát 2 chưa nhận tải , muốn máy phát hai nhận tải thì ta phải thực hiện như sau: + Đưa tay điều khiển động cơ secvo của máy phát 1 về vị trí giảm nhiên liệu. + Đưa tay điều khiển động cơ secvo của máy phát 2 về vị trí tăng nhiên liệu. Quá trình tăng giảm phải thực hiện đồng đều cho đến khi ta quan sát trên 2 đồng hồ đo công suất thấy giá trị của chúng tương đương nhau thì dừng lại. b.Tự động phân bố tải tác dụng Quá trình tự động phân bố tải tác dụng được thực hiện khi công tắc S8 đặt ở vị trí AUTO .Sau khi máy phát được hòa tự động hệ thống sẽ tiến hành phân chia tải tác dụng cho máy phát .Tín hiệu tải của máy phát sẽ được cảm nhận thông qua dòng tải của máy phát được lấy từ các biến dòng được đưa vào các đầu X1.6, X1.7, X1.8 .Khi tín hiệu công suất của hai máy khác nhau .sẽ có tín hiệu cấp nguồn cho động cơ secvô để thay đổi lượng nhiêu liệu vào Diesel do đó thay đổi được công suất của máy phát . 1.2.3. Hệ thống phân bố tải vô công tàu 700TEU Hệ thống phân bố tải vô công trên tàu 700TEU hoạt động theo phương pháp điều khiển độ nghiêng đặc tính ngoài bằng cách lấy tín hiệu từ dòng tải.Khi máy phát nhận tải giá trị dòng điện tải được lấy thông qua biến .được đưa vào hai đầu S1,S2 qua biến trở P1 chuyển thành tín hiệu điện áp đưa vào bộ R448 điều khiển ,thay đổi dòng kích từ tương ứng với dòng tương ứng với dòng tải. Phương pháp điều chỉnh phân chia tải vô công bằng cách điều chỉnh đặc tính ngoài máy phát. Tín hiệu dòng tải chuyển thành tín hiệu điện áp khoảng 3 - 7 V AC được cộng với giá trị điện áp trong mạch R448 (cộng các tín hiệu tương tự) cho ta tín hiệu tải vô công. Khi công tác song song, máy phát nhận nhiều tải vô công hơn, tín hiệu tải vô công của máy phát điều khiển giảm dòng kích từ, đặc tính ngoài của máy phát bị đánh gục xuống. Máy phát sẽ giảm tải vô công. Ở máy phát nhận ít tải vô công hơn, tín hiệu tải vô công điều khiển tăng kích từ, đặc tính ngoài của máy phát cứng hơn, máy phát nhận thêm tải vô công. Quá trình chuyển đổi được thực hiện đến khi các máy cân bằng tải vô công hoặc độ chênh lệch tải vô công nằm trong giới hạn cho phép. 1.2.4. Các bảo vệ a. Các chỉnh định : - Mạch nguồn kích từ cấp vào bộ R448 được bảo vệ ngắn mạch bởi cầu chì F1. - Điều chỉnh giá trị dòng kích từ thông qua núm xoay P5. - Điều chỉnh giá trị tần số điều khiển khi điện áp đạt định mức trong chức năng điều chỉnh U/f thông qua núm xoay P4. - Điều chỉnh giá trị điện áp thông qua núm xoay P2. 10
- Đặt giá trị điện áp định mức thông qua triết áp ST4 bên ngoài bộ R448 hoặc thông qua modul R731 nối thêm vào R448. - Điều chỉnh độ nghiêng đặc tính ngoài thông qua núm xoay P1. b. Giới thiệu bảo vệ công suất ngược trong trạm phát 700TEU: Để cảm biến chiều và độ lớn của giá trị công suất của Máy phát ,trên tàu 700TEU sử dụng bộ A11 đây là bộ đo và cảm biến giá trị công suất của máy phát (Trang 7 của tập bản vẽ GSSWLR-MI,GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR 1).3chân 2,5,8 là 3 chân lấy tín hiệu điện áp của máy phát từ 3 đầu XI 1, XI 2, X1 3 ba đầu này tương ứng với điện áp của máy phát .Tín hiệu dòng của máy phát được đưa vào chân số 3 và chân số 9,tín hiệu này được lấy từ các chân XI 6 và XI 8 thông qua biến dòng .Tín hiệu tỷ lệ với độ lớn của công suất máy phát được đưa ra hai đầu ra 19 và 20 để đưa đến các đầu XT1 11 và XT1 12 đưa đến đồng hồ đo công suất của máy phát được đặt trên bảng điện chính .Còn các đầu ra 13,14 tỷ lệ với độ lớn và chiều công suất của máy phát được đưa đến các đầu 1A11/13,1A11/14(trang hai 21 của tập bản vẽ này) đây là đầu vào tương tự của tín hiệu công suất của máy phát .Tín hiệu công suất của máy phát sẽ được PLC giám sát và hiện thị trên màn hình của máy tính .Giả sử vì một lý do nào đấy mà máy phát số 1 bị hiện tượng công suất ngược khi đó khối PLC xử lý .Ở đầu ra 1A12/9 sẽ có tín hiệu cấp điện cho rơ le K10.K10 có điện sẽ đóng tiếp điểm của nó (trang 24) cấp tín hiệu đến các chân XCR 1 và XCR 4 của khối RC-DEVICE tạo tín hiệu chễ ngắt aptomat của máy phát .Đồng thời các chân XS1 7, XS1 8 ở mạch điều khiển áptomat của máy phát cũng được cấp tín hiệu .Cuộn MN có điện sau một thời gian trễ aptomat của máy phát sẽ được ngắt ra khỏi lưới . Khối ALARM UNIT ở trang 23 sẽ được cấp tín hiệu báo động công suất ngược cho máy phát .Đồng thời đầu ra 1A13/8 sẽ có tín hiệu hiện thị giá trị công suất ngược của máy phát . c. Giới thiệu bảo vệ quá tải trong trạm phát tàu 700TEU Tín hiệu về dòng tải các pha của của máy phát được lấy thông qua biến dòng T1,T2,T3, được đưa vào các đầu vào X1.6,X1.7,X1.8 của khối A1 (GN.PROTECTING DEVICE/BEAKE CONTROL)trang 26 tập bản vẽ bảng điện chính .Các đầu vào này được thể hiện rõ trên tập bản vẽ GSSWLR-MIS HD1, GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR . Các tín hiệu dòng tải này sẽ được đưa đến khối 1A10(trang 7 của tập bản vẽ này) đây là khối biến đổi tín hiệu dòng tải các pha của máy phát thành tín hiệu điện 1 chiều và được đưa đến các dây 1A10/+1,1A10/+2,1A10/+3, 1A10/- .Để đưa đến các đầu vào tương tự của PLC(trang 13) thực hiện giám sát dòng tải của máy phát : + 1A12/13:Đầu vào tương tự để giám sát giá trị dòng tải pha L1 của máy phát + 1A12/13:Đầu vào tương tự giám sát giá trị dòng tải pha L2 của máy phát . + 1A12/13:Đầu vào tương tự giám sát giá trị dòng tải pha L3 của máy phát . + 1A12/13:Đầu vào chung 11
Tín hiệu về dòng tải của máy phát sẽ được khối PLC xử lý .Vỡ một nguyên nhân nào đó mà máy phát bị quá tải .Khi giá trị dòng tải của máy phát đạt giá trị 100% Iđm .Khối PLC sẽ xử lý và cấp tín hiệu ngắt các phụ tải không quan trọng theo 3 bước sau đây : +Bước 1 ngắt các Panel phân chia các container socket 1->3 +Bước 3 ngắt các Panel phân chia các bộ chia chia cách và điều hòa không khí +Bước 2 ngắt các Panel phân chia các container socket 1->3 Giả xử máy phát số 1 đang công tác trên lưới vì một lý do nào đó mà máy phát bị quá tải.Tín hiệu dòng tải đó đạt đến 100Iđm sẽ đựợc đưa đến các đầu vào tương tự của PLC .Các phụ tải không quan trọng sẽ được ngắt ra theo các bước như đã nói ở trên: *Bước 1:Tín hiệu ngắt aptomat của các phụ tải không quan trọng được đưa ra 1A12/17(016) cấp điện cho rơ le K17.K17 có điện đóng tiếp điểm K17 ở trang 25 cấp tín hiệu đến các chân XI 1,XI 2 .Các nhóm chân này được thể hiện cụ thể trên trang 38 của tập bản vẽ bảng điện chính.Chân 1XI 2sẽ cấp tín hiệu đến dây STEP 1HG .Rơ le K1(059 – MAIN SWITCH BOAD ) sẽ được cấp điện .K1 có điện nó sẽ đóng các tiếp điểm của nó như sau: +K1(53.4) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container1 đóng thì rơ le K41 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 7.Như vậy hai tiếp điểm K41 và tiếp điểm K1 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q1 áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới +K1(54.2) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container2 đóng thì rơ le K42 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếp điểm K42 và tiếp điểm K1 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q2 áptomat Q2 sẽ được ngắt ra khỏi lưới +K1(55.2) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container3 đóng thì rơ le K43 sẽ xó điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếpđiểm K43 và tiếp điểm K1 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q3 áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới. *Bước 2:Sau khi ngắt các phụ tải ở bước 1 mà vẫn còn tín hiệu quá tải tới PLC sẽ tiếp tục gửi tín hiệu đến cắt nhóm phụ tải tiếp theo. Đầu ra 1A12/18(trang 16 GSSWLR- MI,GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR) cấp điện co rơ le K18.K18 có điện đóng tiếp điểm K17 ở trang 25 cấp tín hiệu đến các chân XI 3,XI 4 .Các nhóm chân này được thể hiện cụ thể trên trang 38 của tập bản vẽ bảng điện chính.Chân 1XI 4sẽ cấp tín hiệu đến dây STEP 2HG .Rơ le K2(trang 59 tập bản vẽ bảng điện chính ) sẽ được cấp điện .K2 có điện nó sẽ đóng các tiếp điểm của nó như sau: +K2(63.2) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container4 đóng thì rơ le K41 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy 12
hai tiếp điểm K41 và tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q1 áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới +K2(64.2) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container5 đóng thì rơ le K42 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếp điểm K42 và tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q2 áptomat Q2 sẽ được ngắt ra khỏi lưới +K2(65.2) tập bản vẽ bảng điện chính .trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container6 đóng thì rơ le K43 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếp điểm K43 và tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q3 áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới. *Bước 3:Nếu sau khi cắt nhóm phụ tải ở bước 2 mà máy phát vẫn bị quá tải thì PLC sẽ tiếp tục gửi tín hiệu đến cắt các nhóm phụ tải tiếp theo Đầu ra 1A12/18(trang 17 GSSWLR-MI,GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR).sẽ có tín hiệu cấp cho rơle K19 .K19 có điện đóng tiếp điểm K19 ở trang 25 cấp tín hiệu đến các chân XI 5,XI 6 .Các nhóm chân này được thể hiện cụ thể trên trang 38 của tập bản vẽ bảng điện chính.Chân 1XI 6sẽ cấp tín hiệu đến dây STEP 3HG lúc này cuộn ngắt C1,C2 của aptômat Q4(trang16.8) cấp nguồn cho bộ điều hòa không khí (D.B.AIR CONDITION) Và rơ le thời gian K8(trang 75) có điện sau một thời gian trễ đóng tiếp điểm của nó cấp nguồn cho rơ le K7.K7 có điện sẽ đón tiếp điểm của nó cấp nguồn cho cuộn ngắt aptomat cấp nguồn cho bộ chia cắt (D.B SEPARATORS) C1,C2 ngắt aptomat ra khỏi lưới . Đồng thời với tín hiệu ngắt các phụ tải không quan trọng thì đầu ra 1A12/15(trang 16 của tập bản vẽ GSSWLR-MI,GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR sẽ có tín hiệu cấp nguôn f cho Rơ le K15 .K15 có điện sẽ đóng tiếp điểm của nó ở trang 25 day XP3 sẽ được cấp tín hiệu .Khối ALARM UNIT ở trang 23 sẽ được cấp tín hiệu báo động quá tải máy phát . Khi giá trị dòng tải của máy phát đạt 110%Idmthì khi đó .khối PLC sẽ xử lý .Ở đầu ra 1A12/10 sẽ có tín hiệu cấp điện rơ le K11.K11 có điện nó sẽ đóng tiếp điểm của nó ở(24.4) các chân XS1 3, XS1 4 ở mạch điều khiển Aptomat trên bảng điện chính đước cấp tín hiệu Aptomat của máy phát sẽ được ngắt ra khỏi luới điện . d. Giới thiệu bảo vệ ngắn mạch trong trạm phát tàu 700TEU: Để bảo vệ ngắn mạch cho máy phát điện trên tàu 700TEU sử dụng áp to mat . Khi ngắn mạch thì dòng của từng máy phát tăng rất lớn, các biến dòng cảm biến được tín hiệu này và đưa tín hiệu đủ lực hút, làm nhả các tiếp điểm chính của aptomat dẫn đến cắt máy phát ra khỏi lưới. Các mức bảo vệ như sau: + Khi dòng đạt 115%Iđm (553A) thi thời gian thực hiện bảo vệ là 20s. + Khi dòng đạt 300%Iđm (1443A) thì thời gian thực hiện bảo vệ là 120ms. + Khi dòng đạt 1200%Iđm (5772A) thì aptomat thực hiện ngắt ngay với thời gian trễ vô cùng nhỏ. 13
Ngoài ra hệ thống còn thực hiện bảo vệ ngắn mạch theo từng khu vực, ở khu vực nào có sự ngắn mạch thì khu vực đó được cắt ra khỏi mạng để tránh ảnh hưởng đến các khu vực và phân tử khác. e. Giới thiệu bảo vệ điện áp thấp trong trạm phát điện 700TEU: Tín hiệu điện áp của máy phát được đưa vào các X1.1,X1.2,X1.3 của khối GSSWLR- MI,GENERATOR .Vì một lý do nào đó mà máy phát bị điện hiện tượng điện áp thấp . +Giá trị điện áp máy phát giảm thấp xuống thấp còn 85%Uđm thì sẽ có tín hiệu gửi Khối ALARM UNIT ở trang 23 sẽ được cấp tín hiệu báo động điện áp máy phát .thấp +Khi giá trị điện áp của máy phát giảm xuống 50% Uđmthì đầu ra 1XS1 7 và 1XS1 8 có tín hiệu cấp điện cho cuộn ngắt aptmat .Aptomat sẽ được ngắt ra khỏi lưới .Đồng thời sẽ có tín hiệu báo động điện áp máy phát thấp . f. Giới thiệu bảo vệ điện áp cao trong trạm phát điện 700TEU : GSSWLR-MI,GENERATOR sẽ thực hiên chức năng báo động khi điện áp của máy phát đạt giá trị 120% Uđm thì sẽ có tín hiệu gửi đến ALARM UNIT báo động điện áp máy phát cao Khi điện áp máy phát đạt giá tị 125% thì cuộn ngắt của aptomat sẽ được cấp điện aptomat sẽ được ngắt ra khỏi lưới .Đồng thời ở đầu ra 1A13/21 sẽ có tín hiệu cấp nguồn cho rơ le K6.K6 có điện sẽ đóng tiếp điểm của nó cấp tín hiệu Deexcitation . g. Giới thiệu bảo vệ tần số trong trạm phát điện 700TEU : Trong trạm phát điện tàu 700TEU sẽ thực hiện báo động khi tần số của máy phát giảm xuống 95%fđm.Và ngắt máy phát khi tần số của máy phát đạt giá trị 90%fđm.Tín hiệu về tần số của máy phát được đưa vào các đầu vào 1A12/19 và 1A12/22 .Các đầu ra 1A13/8 có tín hiệu hiển thị giá trị tần số của máy phát lên màn hình máy tính .đồng thời khối ALARM UNIT sẽ có tín hiệu báo động .Và cuộn ngắt aptomat cũng sẽ được cấp điện để ngắt aptomat ra khỏi lưới khi tàn số của máy phát giảm xuống 90%fđm 14
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒI HƠI 2.1.GIỚI THIỆU CHUNG 2.1.1. Khái niệm : Nồi hơi trên tàu thuỷ là thiết bị sử dụng năng lượng của chất đốt (hoá năng của dầu đốt như là than, củi, khí hoá lỏng, dầu đốt) biến nước thành hơi nước có áp suất cao và nhiệt độ cao. Nồi hơi cung cấp hơi nước phục vụ cho : Hâm nóng dầu đốt dùng cho việc khởi động Diesel máy chính. Phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên như sưởi ấm, hâm nóng nước sinh hoạt. Đối với một số tàu chuyên dụng nồi hơi còn phục vụ cho chạy một số máy phụ là máy hơi nước trên boong như tàu dầu, tàu chở hoá chất cháy nổ. Service steam PI Exhaust gas boiler Boiler dp Water level Feed water Circulation flow control regulating measurement valves dps PI PI Circulation pumps PI PI Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chung nồi hơi 2.1.2 Phân loại : Trên tàu thuỷ ngày nay thường được trang bị 3 loại nồi hơi : - Nồi hơi chính chạy máy chính trên các tàu thuỷ máy hơi nước. - Nồi hơi phụ dùng cho tàu chạy máy Diesel chính hoạt động ở mọi chế độ của tàu. - Nồi hơi kinh tế (nồi hơi khí xả) hoạt động ở chế độ tàu hành trình trên biển. 15
2.1.3 Các chức năng : a. Chức năng tự động cấp nước nồi hơi Instrument air Regulating feed water valve Level transmitter Protection tube Water level control system Feed water Flange valves Safety device Level probe HW Boiler NW Control system (panel) LW Electrode stand Vent hole Feed water pumps Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống tự động cấp nước nồi hơi Nhằm giữ cho mức nước trong nồi hơi luôn giữ ở mức ổn định sao cho nồi hơi không bị cháy khi mức nước quá thấp hoặc trào ra khi quá cao. Để thực hiện dùng hai bơm cấp nước một bơm hoạt động và một bơm dự trữ. h min1 ≤ h ≤ hmax h min : Quyết định tới độ an toàn của nồi hơi. h = h min1 : Duy trì đốt nhưng cũng báo động mức nước trong nồi thấp. h < h min2 : (hmin2 < hmax1) thường dẫn tới bảo vệ ngắt nồi hơi. h > hmax : Năng suất sinh hơi giảm có tín hiệu ngắt bơm nhưng vẫn duy trì đốt, có tín hiệu báo động. Khi h < hmin : Bơm cấp nước cho nồi hơi hoạt động. hmax > h > hmin : vẫn tiếp tục bơm. h = h max : Dừng bơm. h > h min : Bơm hoạt động trở lại. 16
hmax hmin1 hmin2 hmin3 Hình 2.3: Các mức nước của nồi hơi h min2 : Báo động mức nuớc thấp. h min3 : Báo động mức nước quá thấp. Phương trình thuật toán điều khiển. õ(t) = hmin1 + õ(t-1). h¯max õ(t) = 1 Động cơ lai bơm có điện. õ(t) = 0 Động cơ lai bơm mất điện . õ( t-1) Trạng thái của bơm trước đó được nhớ lại. Khi h < hmin1 : 0 + 1.1 = 1 → õ(t) = 1 động cơ bắt đầu bơm. Khi h > hmin1 : 0 + 1.1 = 1 → õ(t) = 1 động cơ vẫn bơm. Khi h = hmax : 0 + 1.0 = 0 → õ(t) = 0 động cơ lai bơm dừng. Khi h < hmax : 0 + 0.1=0 → õ(t) = 0 động cơ vẫn dừng. Khi h = hmin1 : 1 + 0.1=1 → õ(t) = 1 động cơ tiếp tục hoạt động. Hình 2.4: Thuật toán cấp nước Mức nước trong nồi hơi đảm bảo thì mới cho phép tiến hành các bước tiếp theo. Quá trình cấp nước cho nồi hơi là quá trình điều khiển tự động và cũng có thể thực hiện bơm nước bằng tay khi mà quá trình tự động xảy ra sự cố. b. Chức năng tự động hâm sấy dầu Nồi hơi tàu thuỷ thường dùng dầu nhẹ để đốt mồi, sau đó nồi đốt thành công mới chuyển sang dầu đốt. Cũng có khi dùng trực tiếp dầu đốt để đốt lò từ đầu. Dầu đốt thường có độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn nên độ bắt lửa kém vì vậy trước 17
khi phun dầu vào lò thì dầu đốt cần được hâm nóng để tăng độ nhớt của dầu làm tăng khả năng phun sương. Nhiệt độ hâm sấy dầu với nồi hơi thường : tº = 80º ± 130º tºmin ≤ tº ≤ tºmax Trong thực tế dùng năng lượng nhiệt hâm phổ biến là dùng điện trở nhiệt để hâm sấy và khi nồi hơi đó hoạt động thì dùng trực tiếp hơi nóng để hâm sấy. Phương trình thuật toán điều khiển quá trình tự động hâm sấy dầu đốt : H(t) = tºmin + H(t-1).t‾max Hình 2.5: Thuật toán điều khiển quá trình tự động hâm sấy dầu đốt Để khống chế quá trình hâm dầu trên người ta dùng rơle nhiệt đơn ứng với ngưỡng tºmin và tºmax hoặc cảm ứng nhiệt vi sai. Nhiệt độ hâm sấy dầu phải đảm bảo thì mới có thể thực hiện các bước đốt tiếp theo. Quá trình hâm sấy dầu cũng có thể thực hiện bằng tay khi mà mạch tự động có sự cố. Trong quá trình hâm sấy dầu thường có bộ phận kiểm tra áp lực dầu đốt. Áp lực dầu đốt đảm bảo thì quá trình đốt lò tiếp theo mới được tiếp tục. c. Chức năng điều khiển đốt lò. Để thực hiện quá trình đốt lò trong hệ thống phải có thiết bị tạo ra chương trình đốt và tuân thủ nghiêm túc không thể đảo nghịch được. Thiết bị này có thể là : - Cam chương trình. - Rơle chương trình dạng bán dẫn vi mạch. - PLC điều khiển. * Quá trình điều khiển : - Mức nước trong nồi phải đảm bảo đủ (do mạch tự động cấp nước thực hiện). - Nhiệt độ dầu đốt phải đảm bảo (do mạch tự động hâm sấy dầu thực hiện). - Áp suất dầu đốt cũng phải đảm bảo (do bơm dầu đốt thực hiện). - Đảm bảo quạt gió không có sự cố. - Toàn bộ các bộ phận trong hệ thống không có sự cố. - Vòi phun không bị tắc, bẩn, cực đánh lửa đảm bảo kích thước quy định. * Giai đoạn đốt lò : Được thực hiện theo một chương trình định trước và được quyết định bởi thiết bị chương trình. 18
Phát lệnh đốt (do người thực hiện bật công tắc, ấn nút điều khiển cấp nguồn cho mạch phía sau) → thiết bị chương trình hoạt động. Mở cửa gió bật quạt gió để thổi sạch khí CO, CO2 ra khỏi lò đồng thời cấp khí O2 cho lò đảm bảo quá trình cháy an toàn của lò. Biến áp đánh lửa hoạt động cùng với dầu mồi (hoặc dầu đốt được hâm nóng) phun vào lò sẽ cú 2 khả năng : + Cháy thành công : ngọn lửa xuất hiện thông qua quang điện trở hoặc rơle quang điện phản hồi về ngắt biến áp đánh lửa, ngắt phun dầu mồi chuyển sang dầu đốt. Báo cháy thành công bằng đèn. Đồng thời mở thêm le gió đưa thêm gió vào lò và khi đó thiết bị chương trình dừng lại ở một vị trí nhất định sau khi thực hiện xong. + Cháy không thành công : tự động dừng đốt lò. Tắt phun dầu vào buồng đốt. Tắt biến áp đánh lửa. Vẫn duy trì quạt gió hoạt động trong một khoảng thời gian để thổi các khí dư ra ngoài. Thiết bị chương trình có điện quay trở lại trạng thái ban đầu thực hiện cho lần đốt sau. Sau 3  4 lần đốt không thành công hệ thống sẽ tự động dừng đốt và báo động bằng chuông , và hiển thị báo động trên màn hình . Nếu hệ thống có sự cố phải khắc phục , hoặc sửa chữa xong , ấn hoàn nguyên mới có thể đốt lò trở lại. d. Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi : Trong quá trình vận hành nồi hơi, áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cần được điều khiển. Yêu cầu duy trì áp suất luôn phải trong giới hạn cho phép. P min ≤ Phơi ≤ Pmax Quá trình điều chỉnh áp suất hơi được thực hiện bằng cách khi Ph đạt giá trị nhất định thì dừng đốt và khi áp suất giảm đến giới hạn thì nồi hơi tự động đốt lại. + Thực hiện đốt 1 cấp - Đốt. - Dừng đốt. - Đốt lại. Phương trình thuật toán điều khiển dạng tổng quát : Đ(t) = Pmin + Đ(t-1) .Pmax. Hình 2.6: Thuật toán điều khiển áp suất hơi 19