Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 1 theo Tiêu chuẩn đăng kiểm Bureau Veritas

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 1 theo Tiêu chuẩn đăng kiểm Bureau Veritas" nghiên cứu nhằm tìm hiểu được chức năng, nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 01; tính toán để chọn được được các thiết bị điện trên tàu như thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, tiết diện dây dẫn, máy phát điện chính, máy phát điện dự phòng; thiết kế hệ thống điện cho Tàu FC624-01 có thể được áp dụng cho các tàu FC624 số 2, số 3… tiếp theo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 1 theo Tiêu chuẩn đăng kiểm Bureau Veritas

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- LÊ ĐÌNH VĂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TÀU TUẦN TRA KẾT HỢP TÌM KIẾM CỨU NẠN CHIẾC SỐ 1 THEO TIÊU CHUẨN ĐĂNG KIỂM BUREAU VERITAS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- LÊ ĐÌNH VĂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TÀU TUẦN TRA KẾT HỢP TÌM KIẾM CỨU NẠN CHIẾC SỐ 1 THEO TIÊU CHUẨN ĐĂNG KIỂM BUREAU VERITAS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2017
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 TS. Nguyễn Hùng Chủ tịch 2 PGS.TS. Ngô Cao Cường Phản biện 1 3 PGS.TS. Võ Ngọc Điều Phản biện 2 4 PGS.TS. Lê Chí Kiên Ủy viên 5 TS. Đinh Hoàng Bách Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày......tháng........năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ ĐÌNH VĂN Giới tính : NAM Ngày, tháng, năm sinh : 10/4/1981 Nơi sinh : THANH HÓA Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV : 1541830031 I- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TÀU TUẦN TRA KẾT HỢP TÌM KIẾM CỨU NẠN CHIẾC SỐ 1 THEO TIÊU CHUẨN ĐĂNG KIỂM BUREAU VERITAS II- Nhiệm vụ và nội dung: + Tìm hiểu chức năng, nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 01. + Tính toán để lựa chọn các thiết bị điện trên tàu như: Thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, ngắn mạch hệ thống, tiết diện dây dẫn, máy phát điện chính, máy phát điện dự phòng… + Thiết kế hệ thống hệ thống hòa đồng bộ cho các máy phát điện trên tàu. + Thiết kế hệ thống điện cho Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn thõa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật của Đăng kiểm Việt Nam cũng như Đăng kiểm Quốc tế Bureau Veritas. III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG CÁN BỘ HUỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
i LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố ở bất kỳ đâu. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn. Tôi cũng xin cam đoan các nội dung tham khảo trong Luận văn đã được trích dẫn đầy đủ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Lê Đình Văn
ii LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho quá trình thực hiện Luận văn này. Xin cám ơn quý Thầy, Cô đã trang bị cho tôi các kiến thức quý báu trong quá trình học tập giúp tôi đủ năng lực để thực hiện Luận văn này. Xin cảm ơn tập thể lớp 15SMĐ21 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn này. Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM; Khoa Cơ - Điện - Điện tử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học và Cơ quan nơi tôi đang công tác đã tạo các điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện Luận văn này. Học viên thực hiện Luận văn Lê Đình Văn
iii TÓM TẮT Luận văn tập trung các vấn đề liên quan đến “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 1 theo tiêu chuẩn đăng kiểm Bureau Veritas” bao gồm các nội dung như sau: Giới thiệu chung Chương 1: Tính toán công suất các phụ tải toàn tàu Chương 2: Thiết kế sơ đồ mạch điện cấp nguồn cho các phụ tải toàn tàu Chương 3: Thiết kế các hệ thống điện khác trên tàu Kết luận và hướng phát triển tương lai
iv ABSTRACT The thesis focuses on the issues related to "Research and design the electricity system of patrol combined with the search and rescue ship No. 1 according to bureau veritas registry standard", including the following contents: General introduction + Chapter 1: Calculate the loads of the ship + Chapter 2: Design the power supply circuit diagram for all ship loads + Chapter 3: Design other power supply systems of the ship Conclusions and future developments.
v MỤC LỤC LỜI CAM ÐOAN ............................................................................................... i LỜI CÁM ƠN..................................................................................................... ii TÓM TẮT .......................................................................................................... iii ABSTRACT ....................................................................................................... iv MỤC LỤC ............................................................................................................v GIỚI THIỆU CHUNG .........................................................................................1 1.1. Giới thiệu ................................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ........................................................... 3 1.3. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 3 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 4 1.5. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................... 4 1.5.1. Ý nghĩa khoa học .......................................................................... 4 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................4 1.6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 5 1.7. Bố cục của luận văn................................................................................ 5 CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI TOÀN TÀU ....6 1.1. Giới thiệu ................................................................................................ 6 1.2. Bảng tính toán công suất các phụ tải toàn tàu ........................................ 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẤP NGUỒN CHO CÁC PHỤ TẢI TOÀN TÀU.........................................................................................7 2.1. Sơ đồ thiết kế đơn tuyến mạch điện tàu FC624-01 ................................ 9 2.2. Sơ đồ thiết kế mạch hoà đồng bộ và các bảng điện chính trên tàu FC624-01 ....................................................................................................... 9 2.2.1 Sơ đồ thiết kế mạch hoà đồng bộ và các bảng điện chính trên tàu FC624-01................................................................................................... 9 2.2.2. Phân tích tính năng của mạch hòa đồng bộ: ................................. 12 2.2.3. Phân tích tính năng của mạch điện toàn tàu: ............................... 18 2.2.4 Bố trí các bảng điện và vị trí lắp đặt. ............................................. 21 2.3. Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện tàu FC624-01. ................... 23 2.3.1 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện tàu FC624-01................................................................................................. 23 2.3.2 Dữ liệu cơ bản để tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện ........ 23 2.3.3 Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện .................................... 26 2.3.4. Kết luận tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện ...................... 31 2.4. Mô phỏng kiểm chứng hệ thống hòa đồng bộ tự động ........................ 31
vi 2.4.1. Giới thiệu về thiết bị hãng DEIF ................................................... 31 2.4.2. Nội dung mô phỏng....................................................................... 31 2.4.3. Kết luận mô phỏng ........................................................................ 32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN KHÁC TRÊN TÀU .. 33 3.1. Thiết kế hệ thống chống ăn mòn thân vỏ bằng điện cực ..................... 33 3.2. Thiết kế hệ thống nạp ắc-quy ............................................................... 36 3.3. Thiết kế các đèn pha tìm kiếm ........................................................... 366 3.4. Thiết kế hệ thống thu lôi chống sét .................................................... 366 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI ..............................37 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................39 PHỤ LỤC 1 .........................................................................................................40 PHỤ LỤC 2 ............................................................................................. 3941
vii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1. Sơ đồ đơn tuyến mạch điện toàn tàu .......................................................8 Hình 2.2. Sơ đồ đơn tuyến bảng điện chính A1......................................................8 Hình 2.3. Sơ đồ đơn tuyến bảng điện chính A2......................................................8 Hình 2.4. Thiết kế mạch hoà đồng bộ và bảng điện chính A1 ...............................9 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý bảng điện sự cố A2 ....................................................10 Hình 2.11. Sơ đồ khối mạch hòa đồng bộ tự động ...............................................12 Hình 2.12. Thiết bị hòa đồng bộ tự động PPM-3/DEIF .......................................13 Hình 2.13. Thiết bị triết áp điện tử EPN-110DN/DEIF ........................................14 Hình 2.14. Sơ đồ khối mạch hòa đồng bộ bằng tay ..............................................15 Hình 2.15. Thiết bị bảo vệ công suất ngược RMP-121D/DEIF ...........................16 Hình 2.16. Thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch RMC-122D/DEIF ...................17 Hình 2.17. Thiết bị kiểm tra và báo trạng thái hòa đồng bộ CSQ-3/DEIF ...........17 Hình 2.18. Sơ đồ hệ thống nguồn điện tàu FC624-01 ..........................................24 Hình 2.19. Thiết bị kiểm chứng hệ thống hòa đồng bộ tự động ...........................32 Hình 3.1. Nguyên lý hệ thống ăn mòn điện cực đơn giản ....................................33 Hình 3.2. Quá trình ăn mòn điện cực ....................................................................34 Hình 3.3. Nguyên lý hệ thống ăn mòn điện cực AQUAMATIC ..........................35 Sơ đồ nguyên lý các bảng điện khác theo Phụ lục 2: Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý bảng điện A4..............................................................41 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý bảng điện A5..............................................................41 Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý bảng điện A6..............................................................41 Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý bảng điện A7..............................................................41 Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý bảng điện A8............................................................41
viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Bảng tính công suất phụ tải chính toàn tàu trên bảng điện chính A1 ....7 Bảng 1.2. Bảng tính công suất phụ tải sự cố toàn tàu trên bảng điện sự cố A2 .....7 Bảng 1.3. Bảng tính công suất tổng toàn tàu và chọn công suất máy phát điện toàn tàu ....................................................................................................................7 Bảng tính công suất các phụ tải khác theo phụ lục 1: Bảng 1.4. Bảng tính công suất tải trên bảng A4 ...................................................40 Bảng 1.5. Bảng tính công suất tải trên bảng A5 ...................................................40 Bảng 1.6. Bảng tính công suất tải trên bảng A6 ...................................................40 Bảng 1.7. Bảng tính công suất tải trên bảng A7 ...................................................40 Bảng 1.8. Bảng tính công suất tải trên bảng A8 ...................................................40
1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Giới thiệu Hàng hải với những con tàu biển đã hình thành một ngành kinh tế từ rất lâu, Về mảng đóng mới tàu dân sự, trước đây Nhật Bản là cường quốc số 1 thế giới. Mấy năm gần đây vị trí này do Hàn Quốc chiếm giữ. Theo số liệu của Uỷ ban châu Âu (EC), trong năm 2002 Nhật Bản là nước đóng tàu lớn nhất, chiếm 37% thị phần thế giới, tiếp đến Hàn Quốc với 28%, bên cạnh đó Trung Quốc đã đóng 13% số tàu mới của thế giới. Về mảng đóng mới tàu quân sự phải kể đến một số nước có nền công nghiệp đóng tàu tiên tiến, hiện đại như Mỹ, Nga, Nhật bản, Hàn Quốc, Trung Quốc... Tuy nhiên hệ thống điện tàu thuỷ là thuật ngữ mới xuất hiện từ đầu thế kỷ 20 khi mà năng lượng điện đã được sử dụng một cách rộng rãi vào việc phục vụ khai thác các con tàu và phục vụ sinh hoạt cho thuỷ thủ, thuyền viên làm việc trên những con tàu đó. Hệ thống điện tàu thuỷ thời sơ khai chức năng chính chỉ cung cấp ánh sáng phục vụ cho tín hiệu hàng hải, sinh hoạt là chủ yếu, công suất trên trạm rất nhỏ và khái niệm về trạm phát lúc đó không mang tính kỹ thuật, không phải là yếu tố quyết định đến tính mạng con tàu và thuỷ thủ đoàn, không nằm trong những yếu tố bắt buộc trong luật hàng hải, không phải thoả mãn các yêu cầu phải có về quy phạm, không đứng trong hàng loạt các công ước quốc tế về an toàn, cứu nạn….. Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ, sự bùng nổ của công nghệ thông tin, đặc biệt về tin học đã làm thay đổi hẳn diện mạo của hệ thống điện tàu thuỷ. Các máy phát điện trên tàu thuỷ được ví như trái tim của con tàu, vì mọi hoạt động của con tàu đều cần có năng lượng điện, đặc biệt là các hệ thống quan trọng như lái tự động, máy chính, hệ thống máy móc dẫn đường, máy móc hàng hải……là những thiết bị, hệ thống không thể thiếu để vận hành, khai thác, an toàn của con tàu. Cũng chính tầm quan trọng lớn lao đó nên ở những con tàu hiện đại hiện nay, việc thiết kế hệ thống điện phải đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định, có hệ số an toàn cao, có độ tin cậy vững chắc.
2 Lưới điện tàu thuỷ cũng là một trường hợp của hệ thống cung cấp điện, đặc biệt về cấu trúc, tính năng, yêu cầu thiết kế, vận hành và khai thác. Tàu FC624-01 được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ ngoài biển, trên các vùng biển ven bờ cả ngày lẫn đêm, tàu có nhiệm vụ: - Tuần tra, theo dõi, ngăn chặn các tàu vi phạm lãnh hải, tàu đánh cá, buôn lậu bất hợp pháp....; - Ngăn chặn, kiểm tra các tàu đột nhập vào vùng lãnh hải Việt Nam; - Tham gia các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn; - Thực hiện các nhiệm vụ của Hải quan; - Thực hiện các nhiệm vụ khác tương ứng với tính năng kỹ thuật của tàu. Các thông số cơ bản của tàu: - Chiều dài lớn nhất (kể cả mạn chắn sóng và các phần nhô) là 63,1 mét; - Chiều rộng lớn nhất là 11,9m; - Chiều cao lớn nhất (từ đường nước thiết kế) là 19,2 m; - Tàu có vận tốc thiết kế khoảng 25 hải lý/giờ; - Vận tốc kinh tế của tàu khoảng 15 hải lý/giờ; - Tàu hoạt động an toàn khi sóng cấp 8-9 và gió giật tới cấp 12; - Kíp tàu được biên chế 38 thủy thủ, thời gian hoạt động độc lập trên biển của tàu khi có đầy đủ dự trữ nước ngọt, lương thực, thực phẩm là 15 ngày đêm; - Tàu được thiết kế theo kiểu một thân, một boong, thượng tầng bố trí ở giữa tàu. Thân tàu được chế tạo từ thép đóng tàu, thượng tầng được chế tạo từ hợp kim nhôm-manhê. Thân tàu và thượng tầng liên kết với nhau bằng phương pháp hàn; - Tàu được trang bị hệ thống động lực gồm 2 động cơ diesel công suất máy chính là 2 x 3.783 kW dẫn động tới 2 chân vịt dạng biến bước qua hộp số; - Tàu được trang bị 3 máy phát điện chính của hãng Deutz với công suất mỗi máy là 200 kW, 3 pha, 380/220 V, 50Hz có khả năng hòa đồng bộ song song và 01 máy phát điện sự cố của hãng Deutz có công suất 102 kW, 3 pha, 380 V, 50 Hz sẽ tự động cấp nguồn khi các máy phát điện chính gặp sự cố; - Tàu được thiết kế thỏa mãn Qui phạm BV (Bureau Veritas); - Tàu được thiết kế thỏa mãn các Qui phạm và Công ước quốc tế sau: + Công ước quốc tế về qui tắc tránh va chạm tàu trên biển, IMO Colreg - 72;
3 + Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm do tàu gây ra (Marpol - 73/78). 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 1 theo tiêu chuẩn đăng kiểm Bureau Veritas” sẽ được thực hiện với các mục tiêu và nội dung như sau: Mục tiêu cụ thể: Trước hết là hiểu được chức năng, nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 01. Biết tính toán để chọn được được các thiết bị điện trên tàu như: Thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, tiết diện dây dẫn, máy phát điện chính, máy phát điện dự phòng… Sau khi thiết kế hệ thống điện cho Tàu FC624-01 có thể được áp dụng cho các tàu FC624 số 2, số 3… tiếp theo. Mục tiêu tổng quát: Biết thiết kế hệ thống điện cho Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn thõa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật của Đăng kiểm Việt Nam cũng như Đăng kiểm Quốc tế BV. Biết được phương pháp, cách trình bày luận điểm khoa học, bước đầu hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học chuyên sâu. 1.3. Tính cấp thiết của đề tài Với đặc điểm của Tàu là tuần tra và tìm kiếm cứu nạn trên biển dài ngày, thường xuyên làm việc trong môi trường sóng, gió cao nên việc đảm bảo cho Tàu hoạt động dài ngày trên biển là vấn đề cấp thiết vì nếu xẩy ra sự cố trên biển khi không có thiết bị thay thế và điều kiện sửa chữa như trên đất liền thì không chỉ ảnh hưởng đến nhiệm vụ chính trị được giao mà còn nguy hiểm đến tính mạng của các Thủy thủ trên tàu. Hệ thống điện trên tàu được ví như “trái tim của con tàu” - Nơi cung cấp nguồn năng lượng chính cho tàu hoạt động. Vì vậy để tàu hoạt động trên biển với độ tin cậy cao, sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ được giao đồng thời phải thỏa mãn quy định các cấp Đăng kiểm về Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn.
4 Vậy câu hỏi được đặt ra để nghiên cứu là: - Mục đích thiết kế hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn là gì? - Thiết kế hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật nào? Thỏa mãn yêu cầu của các cấp Đăng kiểm nào? - Sau khi thiết kế hệ thống điện trên Tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 01 xong có được áp dụng cho các loạt tàu tiếp theo không ?... Đó chính là những câu hỏi và giả thuyết được đặt ra để giải quyết trong nội dung của luận văn này. 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trong nội dung luận văn này, đối tượng được nghiên cứu là hệ thống điện của tàu FC624-01. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tàu FC624-01 đang được tiến hành thi công hoàn thiện và chuẩn bị bàn giao tại Nhà máy X51/Xí nghiệp liên hợp Ba son/tổng cục công nghiệp Quốc phòng. 1.5. Ý nghĩa của đề tài 1.5.1. Ý nghĩa khoa học + Biết tính toán, thiết kế sơ đồ mạch điện toàn tàu, tối ưu mạch hòa đồng bộ hệ thống máy phát điện chính để đảm bảo vận hành hệ thống máy phát điện chính với độ tin cậy cao, giảm tối đa sự cố trong quá trình khai thác, vận hành. + Biết được phương pháp, cách trình bày luận điểm khoa học, bước đầu hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học chuyên sâu. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn + Khi thiết kế hệ thống điện trên tàu FC624-01 phải đảm bảo hệ thống điện trên tàu hoạt động tốt, phát huy hết tính năng, tối ưu được việc cung cấp điện cho tàu nhưng vẫn đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật của Đăng kiểm Việt Nam cũng như Đăng kiểm Quốc tế BV. + Sau khi thiết kế xong hệ thống điện trên tàu FC624-01, từ kết quả này có thể áp dụng để lắp đặt cho các tàu FC624 số 2, số 3… tiếp theo.
5 1.6. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn này là kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết được áp dụng là: + Phương pháp phân tích và tổng hợp + Phương pháp phân loại và hệ thống hóa… - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn được áp dụng là: + Phương pháp thực nghiệm + Phương pháp quan sát 1.7. Bố cục của luận văn Luận văn được bố cục như sau: + Giới thiệu chung + Chương 1: Tính toán công suất các phụ tải toàn tàu. + Chương 2: Thiết kế sơ đồ mạch điện cấp nguồn cho các phụ tải toàn tàu. + Chương 3: Thiết kế các hệ thống điện khác trên tàu. + Kết luận và hướng phát triển tương lai
6 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI TOÀN TÀU 1.1. Giới thiệu Hệ thống điện trên tàu tuần tra kết hợp tìm kiếm cứu nạn chiếc số 01 ký hiệu thiết kế FC624-01 được trang bị gồm 02 nguồn điện: - Nguồn điện xoay chiều: 220/380VAC 50Hz - Nguồn điện 1 chiều: 24 VDC Nguồn điện xoay chiều 220/380VAC 50Hz được cấp nguồn từ 3 máy phát điện chính 380/220 V, 50Hz, 3 pha của hãng Deutz với công suất mỗi máy là 200 kW, các máy phát này có khả năng hòa đồng bộ song song với nhau để cung cấp nguồn cho cả hệ thống phụ tải của tàu hoạt động. Ngoài ra tàu còn được trang bị 01 máy phát điện sự cố 380 V, 50 Hz, 3 pha của hãng Deutz có công suất 102 kW, máy phát điện sự cố sẽ tự động cấp nguồn khi các máy chính gặp sự cố, không hoạt động. Nguồn điện 1 chiều 24VDC được trang bị bởi 08 cụm ắc quy dùng để khởi động các máy chính, máy phát điện chính, máy phát điện sự cố, các phụ tải 24VDC, nguồn 24VDC dự phòng… Hệ thống điện trên tàu FC624-01 có các chế độ khai thác sau: + Chế độ dùng điện bờ dài hạn: Khi đậu tại bến, tàu dùng điện bờ. Nguồn điện bờ được cấp đến bảng điện bờ A3, từ bảng này cấp đến bảng điện chính A1 rồi cấp đến các bảng điện khác và các tải theo sơ đồ phân phối ngoại trừ chân vịt mũi. + Chế độ chạy một máy phát hoặc chạy song song hai máy phát dài hạn Các chế độ khai thác 03 máy phát trên bảng điện chính khi cơ động hoặc hành trình: Hệ thống điện cho phép sử dụng dài hạn một máy phát bất kỳ hoặc chạy song song đồng bộ hai máy phát bất kỳ. Máy phát bất kỳ không kết nối đến thanh cái chính của bảng điện A1 có thể cấp nguồn lên thanh cái chân vịt mũi để chạy chân vịt mũi (khi chạy chân vịt mũi cần riêng một máy phát). Chạy song song hai máy phát có thể đáp ứng tất cả các chế độ tải khi khai thác tàu.
7 + Chế độ sử dụng máy phát sự cố Khi không thể cấp nguồn đến Bảng điện sự cố A2 từ Bảng điện chính A1 (cả 3 máy phát chính bị hỏng hoặc đường cấp nguồn đến bảng A2 bị hỏng), máy phát sự cố sẽ tự động nổ và cấp nguồn đến thanh cái chính bảng A2 sau 15s. 1.2. Bảng tính toán công suất các phụ tải toàn tàu Việc tính toán công suất phụ tải của tàu dựa vào công thức sau: + Với tải 3 pha: P = 3U .I .Cos   I  P 3U .Cos  + Với tải 1 pha: P = U .I .Cos   I  P U .Cos  Qua tính toán dựa vào các công thức trên, ta có các bảng số liệu sau: Bảng 1.1. Bảng tính công suất phụ tải chính toàn tàu trên bảng điện chính A1 Bảng 1.2. Bảng tính công suất phụ tải sự cố toàn tàu trên bảng điện sự cố A2 Bảng 1.3. Bảng tính công suất phụ tải tổng toàn tàu và tính chọn công suất các máy phát điện toàn tàu. Ngoài ra ta cũng có các bảng tính công suất các phụ tải tham khảo khác trên các bảng điện từ A4 đến A8 theo phụ lục 1: Bảng 1.4. Bảng tính công suất tải trên bảng A4 ......................................... trang 49 Bảng 1.5. Bảng tính công suất tải trên bảng A5 ......................................... trang 49 Bảng 1.6. Bảng tính công suất tải trên bảng A6 ......................................... trang 49 Bảng 1.7. Bảng tính công suất tải trên bảng A7 ......................................... trang 49 Bảng 1.8. Bảng tính công suất tải trên bảng A8 ......................................... trang 49
8 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẤP NGUỒN CHO CÁC PHỤ TẢI TOÀN TÀU 2.1. Sơ đồ thiết kế đơn tuyến mạch điện tàu FC624-01 Từ bảng số liệu 1.1, 1.2, 1.3 của chương 1. Từ thông số dòng điện tính toán được, dựa vào thông số trên Catalogue của nhà cung cấp, các tiêu chuẩn của IEC cũng như tiêu chuẩn của Đăng kiểm BV ta tính chọn các thiết bị bảo vệ và cáp điện cấp nguồn cho các phụ tải trên tàu. Cáp điện sử dụng trên tàu được chọn là cáp chuyên dụng cho tàu thuỷ của hãng Helkama – Phần Lan, vỏ bọc bằng nhựa, có lớp chống nhiễu. Cáp động lực gồm hai loại LKSM-HF (chạy chậm), LKSM-FRHF (chống cháy), có điện áp định mức 0,6 / 1kV, thoả mãn tiêu chuẩn IEC 60092-353. Cáp tín hiệu gồm hai loại RFE-HF (chạy chậm), RFE-FRHF (chống cháy), có điện áp định mức 250V, thoả mãn tiêu chuẩn IEC 60092-376. Tiết diện cáp được lựa chọn đảm bảo tính kinh tế và sụt áp thoả mãn yêu cầu của quy phạm. Từ số liệu tính toán trên tác giả thiết kế được sơ đồ đơn tuyến của mạch điện toàn tàu như sau: Hình 2.1. Sơ đồ đơn tuyến mạch điện toàn tàu Hình 2.2. Sơ đồ đơn tuyến bảng điện chính A1 Hình 2.3. Sơ đồ đơn tuyến bảng điện chính A2