Đề tài Trang bị điện - Điện tử cần trục 120 tấn - Đi sâu nghiên cứu hệ thống cấp nguồn và cơ cấu di chuyển chân đế

vậy trở kháng của các rãnh này rất khác nhau: trở kháng của rãnh dưới lớn hơn trở kháng của rãnh trên rất nhiều. Khi mới bắt đầu khởi động (s=1) trở kháng của rãnh dưới lớn, nên dòng điện bị đẩy lên rãnh trên, dòng điện chạy trong nó nhỏ. Ở rãnh trên điện kháng nhỏ nhưng điện trở thuần lại lớn, kết quả lại làm cho dòng khởi động nhỏ - đó là hậu quả của việc đưa thêm điện trở vào rotor. Khi tốc độ roto tăng lên, s giảm đi, trở kháng rãnh dưới giảm, dòng điện lại chạy từ rãnh trên xuống rãnh dưới. Khi tốc độ đạt giá trị định mức, thì dòng điện chạy trong thanh trên rất nhỏ. Như vậy thanh trên chỉ hoạt động khi khởi động lên gọi là thanh khởi động. Hình 1.16. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ hai rãnh Hình 1.15. Động cơ roto lồng sóc hai rãnh 1-rãnh khởi động, 2-rãnh công tác Để xác định đặc tính cơ của động cơ hai rãnh, ta giả thiết rằng hai rãnh hoạt động độc lập với nhau. Rãnh trên có điện trở lớn nên đặc tính cơ là đặc tính 1 (hình 1.18), còn rãnh dưới có đặc tính cơ như đường số 2. Tổng của hai đặc tính là của động cơ hai rãnh (đường 3). Động cơ roto lồng sóc rãnh sâu Động cơ rãnh sâu có cấu trúc khác với động cơ rãnh thường. Chiều cao h của rãnh động cơ rãnh sâu thường gấp 15 – 20 lần chiều rộng của rãnh (hình1.17). Rãnh có nhiều dạng khác nhau: chữ nhật, hình thang hay hình tròn dưới, trên chữ nhật... Hình 1.17. a-Rãnh của động cơ lồng sóc rãnh sâu b-Sự phân bố độ dẫn từ theo chiều cao rãnh, c-Độ phân bố mật độ dòng điện Trên hình 1.18 biểu diễn đặc tính momen và dòng điện của động cơ rãnh sâu, còn trên hình 1.19 biểu diễn đặc tính cơ của hai loại động cơ: lồng sóc thường và lồng sóc rãnh sâu. Do động cơ lồng sóc rãnh sâu có momen khởi động lớn nên nó được dùng cho các hệ truyền động có khởi động nặng ví dụ: cần cẩu. Hình 1.18. Đặc tính cơ và đặc tính dòng điện của động cơ rãnh sâu: 1-đặc tính dòng điện, 2-đặc tính cơ Hình 1.19. Đặc tính cơ của động cơ dị bộ: 1-động cơ thường, 2-động cơ rãnh sâu Với phương pháp khởi động bằng hạ áp tuy có giảm được dòng khởi động nhưng đồng thời giảm momen. Do đó phương pháp khởi động bằng giảm điện áp chỉ thực hiện được với những động cơ có khởi động nhẹ. Mặt khác với phương pháp khởi động này làm cho hệ thống truyền động điện cồng kềnh và gây khó khăn trong việc thực hiện tự động hoá quá trình điều khiển. Khởi động bằng phương pháp điều chỉnh điện áp Hiện nay trên thị trường xuất hiện những bộ khởi động mềm điều chỉnh điện áp. Bằng cách giảm điện áp và hạn chế dòng mở máy nhờ thysistor. Bộ khởi động mềm thực chất là bộ điều áp xoay chiều ba pha hình 1.20. Nó gồm có ba đôi tiristo nối song song ngược. Nhờ góc mở α tạo ra điện áp tăng dần với tần số không đổi. Tốc độ tăng, điện áp có thể được điều khiển bằng: Độ lớn gia tốc động cơ. Điều chỉnh dòng điện hạn chế. Hoặc cả hai thông số trên. Ưu điểm của bộ khởi động mềm Khống chế đặc tính vận hành của động cơ khi khởi động hoặc dừng. Hình 1.20. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha Bảo vệ cơ học do giảm ứng suất động cơ và dòng ban đầu, dòng điện mở từ (2-5) Idm và momen mở (0.15 – 1) Mdm. Khống chế momen tăng tốc và giảm tốc độ độc lập nhau. Thích ứng momen động cơ phù hợp với momen cản của tải. Giảm tổn hao công suất động cơ. Công suất định mức của động cơ từ 2,2 đến 800 Kw. 1.3.2. Khởi động động cơ đồng bộ a. Khởi động bằng máy ngoài Thực chất của quá trình này là đồng bộ hóa hay tự đồng bộ. Ta dùng máy lai ngoài (động cơ không đồng bộ hoặc động cơ một chiều) quay roto động cơ đồng bộ tới tốc độ cần thiết để hòa vào lưới. Phương pháp này có nhược điểm là cần một động cơ ngoài nên tốn kém vì vậy ít dùng. b. Phương pháp khởi động dị bộ Đây là phương pháp giống như khởi động động cơ không đồng bộ. Để thực hiện phương pháp này người ta đặt ở mặt cực một cuộn dây ngắn mạch làm bằng các thanh đồng giống như cuộn dây của máy điện không đồng bộ roto ngắn mạch. Nếu bỏ qua cuộn kích từ thì khi nối cuộn dây ba pha vào lưới sẽ có dòng ba pha chạy vào và tạo ra từ trường quay làm roto quay như máy điện dị bộ. Khi đã đạt đến một tốc độ nhất định nếu ta cấp dòng kích từ cho cuộn kích từ thì giữa từ trường một chiều và từ trường quay sẽ tác động lên nhau và tạo ra momen có biên độ tăng dần. Chu kỳ TM của momen này khi độ trượt nhỏ có giá trị lớn, nên momen sinh ra trong máy đồng bộ có thể giúp cho roto tăng tốc bước vào đồng bộ. 1.4. ĐẶC TÍNH CƠ TRONG CÁC TRẠNG THÁI HÃM [2] 1.4.1. Hãm tái sinh Hãm tái sinh của động cơ là trạng thái xảy ra khi tốc độ quay roto của động cơ lớn hơn tốc độ đồng bộ. 1. Động cơ dị bộ Khi đang làm việc ở trạng thái động cơ thì từ trường quay cắt qua các thanh dẫn của cuộn dây stato và roto theo chiều như nhau nên sđđ stato E1 và sđđ roto E2 trùng pha nhau, còn khi hãm tái sinh thì E1 vẫn giữ nguyên chiều cũ còn E2 có chiều nguợc lại vì khi đó ω > ω1, các thanh dẫn roto cắt từ trường quay theo chiều ngược lại. Hình 1.21. Đặc tính cơ khi hãm tái sinh của động cơ dị bộ a-đặc tính cơ hãm tái sinh khi giảm tốc độ bằng cách thay đổi tần số b-đặc tính cơ của động cơ không đồng bộvới tải thế năng Ở trạng thái hãm tái sinh động cơ làm việc như một máy phát song với lưới, trả công suất tác dụng về lưới còn vẫn tiêu thụ công suất phản kháng để duy trì từ trường quay. Đối với những động cơ không đồng bộ điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp tần số hoặc số đôi cực khi giảm tốc độ có thể hãm tái sinh. Còn đối với những động cơ không đồng bộ sử dụng trong hệ truyền động có tải là thế năng có thể hãm tái sinh khi hạ tải trọng tốc độ ω > -ω1. Trên hình 1.21 –ω1b là đoạn hãm tãi sinh khi hạ tải. Ứng với đường đặc tính cơ này, từ trường quay đã đổi chiều bằng cách đổi thứ tự hai trong ba pha điện áp đặt vào stato. 2. Động cơ đồng bộ Hình 1.22. Đặc tính hãm tái sinh của động cơ dị bộ Hãm tái sinh động cơ đồng bộ có thể xảy ra khi động cơ làm việc ở góc phần tư thứ II. Lúc này động cơ làm việc ở chế độ máy phát trả điện năng về lưới. 1.4.2. Hãm ngược Trạng thái hãm ngược của động cơ là trạng thái đổi nối mạch động cơ để tạo ra momen điện từ có chiều ngược với chiều quay của động cơ mà động cơ đang có. Trạng thái hãm ngược của động cơ không đồng bộ có hai trường hợp: Hãm ngược xảy ra khi động cơ đang làm việc, ta đóng vào mạch roto điện trở phụ đủ lớn, với tải thế năng với tải thế năng động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm d (hình 1.23-a). Đoạn cd là đoạn đặc tính hãm ngược. Hãm ngược xảy ra khi động cơ đang làm việc, ta đổi thứ tự hai trong ba pha điện áp đặt vào stato, động cơ chuyển sang làm việc trên đặc tính hãm ngược bc hoặc b’c’ (hình 1.23-b). Hình 1.23. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi hãm ngược Tuy nhiên trong cả hai trường hợp trên thì s > 1 nên dòng điện roto có giá trị lớn. Mặt khác vì tần số dòng điện roto f2 = sf1 lớn, nên điện kháng X’2δ lớn, do đó momen nhỏ vì vậy để tăng cường momen hãm và hạn chế dòng roto ta cần đưa thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch roto. 1.4.3. Hãm động năng Hãm động năng của động cơ là trạng thái mà động năng của hệ truyền động tích lũy được trong quá trình làm việc biến đổi thành điện năng thông qua động cơ (làm việc ở chế độ máy phát). Điện năng này được tiêu thụ dưới dạng nhiệt trên điện trở hãm. 1. Động cơ dị bộ Trạng thái hãm động năng xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt stato động cơ ra khỏi nguồn điện xoay chiều, rồi đóng vào nguồn một chiều. Hãm động năng có hai dạng: hãm động năng kích từ độc lập và hãm động năng tự kích. Hãm động năng kích từ độc lập: để thực hiện quá trình hãm, khi động cơ đang quay ta cắt stato ra khỏi nguồn xoay chiều và đóng vào nguồn một chiều. Do động năng được tích lũy, roto tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ trường một chiều vừa được tạo ra, trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dòng điện cảm ứng, lực từ trường tác dụng vào dòng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng sẽ tạo ra momen hãm và roto quay chậm lại. Động cơ điện xoay chiều khi hãm động năng sẽ làm việc như một máy phát điện xoay chiều có tốc độ giảm dần. Động năng (cơ năng của hệ truyền động) qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở mạch roto. Đối với hãm động tự kích, nguồn một chiều được tạo ra từ năng lượng mà động cơ tích lũy được, sơ đồ nguyên lý loại này thể hiện trên hình1.27. Hình 1.24. Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ trạng thái hãm động năng của động cơ không đồng bộ Hình 1.27. Sơ đồ nguyên lý hãm động năng tự kích của động cơ không đồng bộ 2. Động cơ đồng bộ Phương pháp hãm động năng thường hay dùng đối với động cơ đồng bộ. Khi hãm, stato của động cơ được cắt ra khỏi lưới điện xoay chiều rồi được đóng vào điện trở hãm, trong khi kích từ mạch roto vẫn được giữ nguyên. Lúc này động năng tích lũy của hệ tiếp tục làm quay roto và từ trường quét qua các cuộn dây stato sẽ làm xuất hiện các dòng điện cảm ứng khép kín qua các điện trở hãm. Cơ năng biến thành điện năng và được tiêu hao dưới dạng nhiệt trên điện trở hãm. Hình 1.26. Hãm động năng động cơ đồng bộ 1.5. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ [1,2] Khi điều chỉnh tốc độ động cơ cần thỏa mãn những yêu cầu sau: phạm vi điều chỉnh, sự liên tục trong điều chỉnh và tính kinh tế trong điều chỉnh. Với các thiết bị vận chuyển, phải điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, còn thiết bị dệt hoặc giấy thì đòi hỏi tốc độ không đổi với độ chính xác cao. Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bộ biến tần ra đời là công cụ đắc lực trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ. Bộ biến tần là các thiết bị thay đổi tần số, sự thay đổi tần số phụ thuộc vào sự đóng mở các van bán dẫn điện tử. Căn cứ vào tính năng mà người ta chia biến tần ra thành hai loại chính: biến tần trực tiếp (BBT phụ thuộc) và biến tần gián tiếp (BBT độc lập). Biến tần gián tiếp (BBT độc lập): trong BBT này, dòng điện xoay chiều đầu vào có tần số f1, được chỉnh lưu thành dòng một chiều (có tần số f = 0), lọc rồi lại được biến đổi thành dòng xoay chiều với tần số f2. Đây là loại BBT được sử dụng rộng rãi hơn vì tần số f2 cần phải có hoàn toàn không phụ thuộc vào tần số f1 mà chỉ phụ thuộc mạch điều khiển. Biến tần trực tiếp (BBT phụ thuộc): BBT loại này biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều có tần số f1 thành dòng điện xoay chiều có tần số f2 mà không qua khâu chỉnh lưu nên hiệu suất cao hơn loại trên, nhưng việc thay đổi tần số ra khó khăn hơn vì phải phụ thuộc vào tần số f1. Hình 1.27-b thể hiện sơ đồ khối bộ biến tần gián tiếp. Điện áp xoay chiều tần số (50Hz) được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu (BCL) có điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu không điều khiển, sau đó được lọc (F) rồi đưa vào bộ nghịch lưu (BNL) sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ. Bộ biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau: Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn. Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh momen không đổi. Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số. Bộ biến tần gián tiếp được chia làm hai loại: biến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp. Ưu điểm của bộ biến tần trực tiếp: điện áp tải có dạng hình sin, có hiệu suất cao, do đó nó thường được sử dụng trong các hệ thống công suất lớn như cung cấp nguồn cho hệ thống tàu hoả... Nhược điểm: việc thay đổi tần số diễn ra khó khăn và tần số ra phụ thuộc vào tần số nguồn. Điện áp ra chứa nhiều sóng hài và dòng điện phía nguồn luôn chậm pha so với điện áp. Do đó đa số trong các hệ thống truyền động điện động cơ người ta sử dụng bộ biến tần gián tiếp. Hình 1.27. Sơ đồ khối bộ biến tần a-Bộ biến tần trực tiếp, b-Bộ biến tần gián tiếp 1.5.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 1. Điều chỉnh điện áp động cơ Thay đổi điện áp nguồn cung cấp làm thay đổi đặc tính cơ, vì momen động cơ tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể điều chỉnh được momen và tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số. Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ, nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ roto lồng sóc. Khi thực hiện điều chỉnh điện áp cho động cơ roto dây quấn cần nối thêm điện trở phụ vào mạch roto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen. Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà momen tải là làm tăng theo tốc độ như quạt gió, bơm ly tâm. Có thể dùng biến áp tự ngẫu, điện kháng, hoặc bộ biến đổi bán dẫn, trong đó vì lý do kỹ thuật và kinh tế mà bộ điều áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả. Hình 1.28. Điều chỉnh điện áp động cơ dị bộ 2. Điều chỉnh điện trở mạch roto Phương pháp điều chỉnh này chỉ áp dụng đối với động cơ không đồng bộ roto dây quấn. Hình 129. Điều chỉnh xung trở roto Bằng việc tăng điện trở roto thì đặc tính cơ mềm đi nhiều, nếu momen cản không đổi ta có thể thay đổi tốc độ theo chiều giảm. Nếu điện trở phụ thay đổi vô cấp ta thay đổi được tốc độ vô cấp, tuy nhiên việc thay đổi điện trở vô cấp ít dùng mà chỉ thay đổi nhảy bậc do đó điện trở điều chỉnh được chế tạo làm việc ở chế độ lâu dài và có nhiều đầu ra. Khi momen cản tăng lên thì phạm vi điều chỉnh tăng lên. Đặc điểm của phương pháp này là điều chỉnh láng, dễ thực hiện, rẻ tiền nhưng không kinh tế do tổn hao ở điện trở điều chỉnh, phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tải. Không thể điều chỉnh ở tốc độ gần tốc độ không tải. Trên hình 1.29 trình bày sơ đồ nguyên lý của điều chỉnh trơn điện trở mạch roto bằng phương pháp xung. 3. Điều chỉnh công suất trượt Trong các trường hợp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộbằng cách làm mềm đặc tính cơ và để nguyên tốc độ không tải lý tưởng thì công suất trượt ΔPs = sPdt được tiêu tán trên điện trở mạch roto. Ở các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao này là đáng kể. Vì thế để vừa điều chỉnh được tốc độ truyền động, vừa tận dụng được công suất trượt người ta sử dụng các sơ đồ điều chỉnh công suất trượt gọi tắt là các sơ đồ nối tầng. Có nhiều phương pháp xây dựng hệ nối tầng, dưới đây trình bày phương pháp nối tầng dùng thyristor. Sức điện động roto ur được nghịch lưu thành điện áp một chiều qua điện kháng lọc L cấp cho nghịch lưu phụ thuộc NL. Điện áp xoay chiều của nghịch lưu (ua, ub, uc) có biên độ và tần số không đổi do được xác định bởi điện áp và tần số của lưới điện. Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển α thay đổi từ 900 đến 1400, phần còn lại dành cho góc chuyển mạch µ và góc phục hồi khóa δ của các van. Hình 1.30. Hệ thống nối tầng van điện Điều chỉnh tần số - điện áp Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải Hình 1.31. Sơ đồ biến tần nguồn áp Hình 1.32. Đồ thị dòng điện và khoảng dẫn các van Đồ thị điện áp pha của động cơ có dạng bậc thang, tại thời điểm các khóa chuyển mạch thì điện áp pha có đột biến nhảy cấp, giá trị từng cấp được xác định như hình 1.34. Dòng điện có dạng xoay chiều không điều hòa. Điều chỉnh từ thông Chế độ định mức là chế độ làm việc tối ưu về tuổi thọ của động cơ. Trong chế độ này, từ thông là định mức và mạch từ có công suất tối đa. Luật điều chỉnh điện áp tần số (1.53) là luật gần đúng giữ từ thông không đổi trên toàn dải điều chỉnh. Tuy nhiên từ thông trên mỗi đặc tính còn phụ thuộc nhiều vào độ trượt s, tức là phụ thuộc momen tải trên trục động cơ. Vì thế mà các hệ điều chỉnh chất lượng cao cần tìm cách bù từ thông. Cấu trúc sơ đồ điều chỉnh từ thông như trên hình 1.35 chỉ là điều chỉnh gián tiếp từ thông, thông qua điều chỉnh điện áp động cơ, vì vậy mà độ chính xác điều chỉnh thấp. Hình 1.3.3. Sơ đồ điều chỉnh tần số - điện áp Phương pháp điều chỉnh cả độ lớn (biên độ) và vị trí (pha) của dòng điện giúp tạo được hệ thống điều chỉnh từ thông hoàn hảo mà không cần senser từ thông. Điều chỉnh tần số nguồn dòng điện Biến tần nguồn dòng Hình 1.34. Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần nguồn dòng Điều chỉnh tần số - dòng điện Việc điều chỉnh từ thông trong hệ thống biến tần nguồn dòng thực hiện tương tự như hệ thống biến tần nguồn áp. Sơ đồ cấu trúc và hệ đặc tính cơ của hệ như trên hình 1.35. Hình 1.35. Hệ thống biến tần nguồn dòng điều chỉnh tần số trượt không đổi ωs = ωsth 1.5.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ rất phong phú, co cấu trúc và đặc tính điều chỉnh khác nhau tùy thuộc vào công suất, tải và phạm vi điều chỉnh. Trong thực tế, động cơ đồng bộ được chế tạo ở các dải công suất: Rất nhỏ: vài trăm W đến vài kW Nhỏ : vài kW đến 50kW Vừa : 50 kW đến 500kW Lớn : lớn hơn 500kW Ở giải công suất rất nhỏ thường dùng cho cơ cấu truyền động có vùng điều chỉnh rộng, độ chính xác cao, có Mc = const, ở trong trường hợp này bộ biến đổi được dùng là biến tần tranzitor, nguồn áp biến điệu bề rộng xung. Ở dải công suất nhỏ, động cơ đồng bộ cho phụ tải yêu cầu vùng điều chỉnh không rộng lắm, lúc đó bộ biến đổi được dùng là biến tần thyristor, nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên. Ở dải công suất vừa và lớn, động cơ thường dùng cho các máy bơm, nén khí, máy nghiềnvới vùng điều chỉnh cỡ 10:1 trong các trường hợp này bộ biến tần được dùng có hai loại: biến tần thyristor nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên, và biến tần trực tiếp thyristor. Trong phạm vi nghiên cứu em xin trình bày hai loại truyền động động cơ đồng bộ: dùng biến tần nguồn áp và biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên. 1. Điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn áp Hình 1.36. Mạch lực của truyền động động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn áp 2. Hệ truyền động động cơ đồng bộ với bộ biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên Hình 1.37. Sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động BBD-động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên Mạch lực của hệ thống truyền động được trình bày trên hình 1.40 bao gồm: chỉnh lưu thyristor, cuộn cảm lọc, và nghịch lưu thyristor. Để đảm bảo nghịch lưu làm việc được trong chế độ chuyển mạch tự nhiên động cơ phải làm việc ở chế độ quá kích. Lúc đó nghịch lưu thực chất là chỉnh lưu làm việc trong chế độ nghịch lưu bị động với điện áp động cơ, vì vậy trong mạch nghịch lưu không có các phần tử chuyển mạch. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CNTT BẠCH ĐẰNG 2.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY CNTT BẠCH ĐẰNG - Tổng công ty CNTT Bạch Đằng được bắt đầu khởi công xây dựng từ ngày 01/04/1960 đến ngày 26/05/1961 chính thức được thành lập theo quyết định số 557/QĐ của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải và Bưu điện với tên gọi nhà máy đóng tàu Hải Phòng. Nhà máy được xây dựng trên khu vực xưởng đóng tàu số 4 Hải Phong cũ (Đây là nơi doanh nhân yêu nước Bạch Thái Bưởi đặt xưởng đóng và sửa chữa tàu trong thời kỳ Pháp thuộc) với tổng diện tích quy hoạch xây dựng ban đầu là 32 ha, năng lực sản xuất theo thiết kế dự kiến là đóng mới được tàu đến 1000Tấn, xà lan 800 tấn, sửa chữa được tàu với công suất 600CV, sửa được tối thiểu 193 đầu phương tiện/1 năm. Đến tháng 7 năm 1964 về cơ bản việc xây dựng nhà máy đợt 1 đã hoàn thành có sự giúp đỡ không nhỏ của các chuyên gia trung quốc. Ngày 19/12/1964 Nhà máy làm lễ khánh thành đợt 1 và làm lễ khởi công đóng mới tàu 1000 tấn đầu tiên, tàu được đặt tên 20 tháng 7. Ngày 24 tháng 7 năm 1964 Nhà máy được bộ giao thông vận tải đổi tên thành nhà máy đóng tàu Bạch Đằng và lấy ngày 20 tháng 7 là ngày truyền thống hàng năm. - Ngày 31/1/1996 Thủ tướng chình phủ ban hành quyết định số 69/Ttg thành lập tổng công ty công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam, Nhà máy đóng tàu bạch Đằng thuộc Tổng Công ty CNTT và được xây dựng với mục tiêu trở thành trung tâm đóng tàu phía Bắc đóng và sửa chữa được các loại tàu đến 20.000 tấn. - Ngày 16 tháng 8 năm 2004 Nhà máy có quyết định chuyển thành Công ty TNHH một thành viên Đóng tàu Bạch Đằng. - Nhiệm vụ cơ bản khi được giao khi thành lập là đóng mới và sửa chữa các phương tiện vận tải thuỷ, sản xuất và sửa chữa các phương tiện vận tải tàu thuỷ, sản xuất và sửa chữa các thiết bị cho nghành vận tải tàu thuỷ và các nghành phụ trợ khác, là cơ sở hậu cần quan trọng nhằm đáp ứng được sự phát triển mới của nghành giao thông vận tải đặc biệt là nghành giao thông vận tải thuỷ sông, biển phục vụ sản xuất và chiến đấu chống đế quốc mỹ xâm lược giải phóng đất nước. - Trong công cuộc chống Mỹ giải phóng đất nước cán bộ công nhân viên nhà máy vừa sản xuất vừa chiến đấu. Thời kỳ này đế quốc Mỹ không ngừng leo thang ném bom phá hoại miền Bắc XHCN. Nhà máy là một trong những mục tiêu phá hoại, để phục vụ tốt nhiệm vụ được giao, tránh cho sản xuất bị gián đoạn, bị tổn thất về người và trang bị. Nhà máy đã sơ tán và xây dựng 4 địa điểm sản xuất mới bao gồm cơ sở Bạch Đằng 2 ở Đông Triều - Quảng Ninh, Bạch Đằng 3 ở An Hải - Hải Phòng, Bạch Đằng 4 ở Kinh Môn - Hải Dương. Với sự chuẩn bị tốt về mọi mặt ở thời kỳ này ngoài các sản phẩm đóng mới và sửa chữa phục vụ cho ngành giao thông thuỷ Nhà máy còn tham gia đóng mới hàng trăm các sản phẩm phục vụ cho chiến đấu chống đế quốc Mỹ xâm lược như Cầu Cáp, phao LPP, tàu đẩy 300CV, tàu TM2, TM3, tàu phóng lôi F2, đặc biệt là tàu phá bom thuỷ lôi từ trường không người lái. Với loại tàu 50T-M2 đã đóng góp một phần không nhỏ tạo nên thành công đường mòn Hồ Chí Minh trên biển. Tham gia cùng bộ tư lệnh Hải Quân sản xuất thành công thuỷ lôi HAT2, HF350, kết hợp với bộ tư lệnh và tự vệ thành phố đánh tan các đợt không kích của đế quốc bắn rơi hàng trăm máy bay. Riêng tự vệ nhà máy đã bắn rơi 7 máy bay của giặc, ngoài ra nhà máy còn cử và động viên hàng trăm CBCNV tăng cường tham gia chiến đấu cùng các đơn vị bạn và lên đường nhập ngũ. - Ngày 04/05/2000 Nhà máy đã đóng và hạ thuỷ thành công con tàu 6500 tấn đầu tiên mang tên Vĩnh Thuận lớn nhất nước dưới sự giám sát nghiêm ngặt của đăng kiểm nước ngoài. Đây là sự thành công có ý nghĩa rất quan trọng, đó là bước đột phá về khoa học kỹ thuật, khẳng định được trình độ cũng như tay nghề của toàn thể CBCNV Nhà máy. Ngoài loại tàu 6500 tấn, tàu 610TEU, tàu dầu 13500 tấn, tàu 22.000 tấn đặc biệt là tàu 11.500 tấn với cấp không hạn chế đã đi vòng quanh thế giới an toàn, nó là sự khẳng định thương hiệu đóng tàu Bạch Đằng. Từ năm 1996 doanh thu nhà máy chỉ đạt 65 tỷ đồng, năm 2000 đạt 145 tỷ thì năm 2005 doanh thu trên 1000 tỷ đồng. - Trải qua các thời kỳ khác nhau của đất nước, với các thành tích đạt được Tổng Công ty đã được Đảng và nhà nước tặng thưởng: 1. Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân vào năm 1971 và 1995. 2. Anh hùng lao động năm 2000. 3. Huân chương lao động hạng 3 năm 2000. 4. Một cá nhân được phong tặng anh hùng lao động. Ngoài ra còn hàng trăm huân, huy chương các loại được tặng thưởng cho tập thể và cá nhân. 2.2. TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT KINH DOANH CỦA CÔNG TY CNTT BẠCH ĐẰNG HIỆN NAY Tổng công ty CNTT đã có những bước phát triển hết sức mạnh mẽ trong kỹ thuật và công nghệ đóng tàu. Tổng công ty là đơn vị liên tục đi tiên phong trong việc đóng mới cũng như sửa chữa các sản phẩm tàu có trọng tải lớn, yêu cầu kỹ thuật cao của tập đoàn. Đến nay Tổng công ty đã đủ năng lực để đóng mới tàu hàng và tàu dầu cỡ 70.000 DWT, sửa chữa các tàu trên ụ nổi 10.000 DWT và có khả năng chế tạo, lắp ráp động cơ diesel tới 32.000 HP, máy phát điện đồng bộ, máy chính tàu thủy MAN B&W và MITSUBISHI. Trong những năm thực hiện, Tổng công ty luôn hoàn thành xuất sắc các chỉ tiêu về sản xuất kinh doanh, duy trì độ tăng trưởng cao, trong nhiều năm liền là một trong những đơn vị có tổng giá trị sản lượng cao nhất trong tổng giá trị sản lượng của Tập đoàn. Với cơ sở vật chất kỹ thuật hiện đại, khoa học công nghệ đầu tư theo chiều sâu cùng với đội ngũ kỹ sư và công nhân kỹ thuật lành nghề, Tổng công ty CNTT Bạch Đằng đủ khả năng cung cấp cho khách hàng trong và ngoài nước các sản phẩm đóng mới và sửa chữa với tính năng kỹ thuật cao, chất lượng tốt. Sản phẩm của Tổng công ty đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong và ngoài nước. Trong những năm gần đây đã có rất nhiều hợp đồng mới được ký kết giữa Tổng công ty CNTT Bạch Đằng và các chủ tàu khó tính người Nhật, Đức, Ba Lan, rồi các công ty vận tải biển trong và ngoài nước trong cả hai lĩnh vực đóng mới và sửa chữa. 2.3. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA TỔNG CÔNG TY CNTT BẠCH ĐẰNG Hệ thống điện đóng một vai trò quyết định tới sản xuất cũng như sự tồn tại của cả nhà máy. Hầu hết các thiết bị máy móc trong nhà máy đều trực tiếp tiêu thụ điện năng, điện năng còn phục vụ chiếu sáng các phòng ban, các phân xưởng, các xí nghiệp của toàn nhà máy Trước đây nhà máy được cung cấp bởi lưới điện 6.3 KV, các trạm BA, hệ thống cáp, các tủ phân phối đang đòi hỏi phải nâng cấp cải hoán hệ thống bởi những năm gần đây tổng công ty có những bước phát triển vượt bậc, rất nhiều dây truyền, thiết bị máy móc hiện đại đã được nhập và sắp được nhập Nên đòi hỏi việc cung cấp điện năng ngày càng lớn hơn, tin cậy hơn. Đồng thời là kế hoạch sắp tới của thành phố là nầg cấp lưới điện từ 6.3 KV nên 22KV. Chính vì vậy hiện nay hệ thống điện cao thế của công ty đóng tàu Bạch Đằng được nâng cấp từ 6,3 KV lên 22 KV, toàn bộ đường dây cáp điện được thay thế mới hoàn toàn và chuyển từ sơ đồ đi dây hình tia thành sơ đồ đi dây mạch vòng . Đơn vị cung cấp các thiết bị điện cho công ty đóng tàu Bạch Đằng là tập đoàn Hanaka ở Từ sơn Bắc Ninh. Các máy BA nhập mới đều là các máy có hai cấp đầu vào: cấp 6,3 KV và cấp 22 KV. Hiện nay công ty vẫn sử dụng lưới 6,3 KV từ nguồn Hạ Lý, nhưng trong dự án nâng cấp mạng lưới cao áp của thành phố Hải Phòng sắp tới được nâng cấp thành mạng lưới cao áp 22 KV. Vì vậy nên trong dự án nâng cấp hệ thống của công ty phải mua các máy BA có 2 cấp tuy giá thành cao hơn nhưng khi Thành phố nâng cấp lưới điện nên 22KV thì công ty không phải thay các máy BA nữa. Hình 2.1. Phương án nâng cấp hệ thống điện Hình 2.2. Sơ đồ mạch điện kết nối từ lưới 6,3KV cấp điện cho các biến áp của nhà máy Hình 2.3. Sơ đồ mạng điện cao áp Hình 2.4. Sơ đồ mạng điện cao áp Hình 2.5. Sơ đồ hệ htống cung cấp điện hiện tại của nhà máy 1. Lô 1: Trạm biến áp 22(6)/0.4KV-1000KVA( T4-M ) Máy biến áp: 01 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 1000KVA 2. Lô 2: Trạm biến áp kios 22(6)/0.4KV-2x1000KVA( T2-M ) Máy biến áp: 02 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 1000KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 3. Lô 3: Trạm biến áp kios 22(6)/0.4KV-750KVA( Trạm T5-M , T8-M , T13-M) Máy biến áp: 03 máy ( Trạm T5-M , T8-M , T13-M ) Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 750KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 4. Lô 4: Thiết bị trạm xây 2 máy biến áp 22(6)/0.4KV-2x1000KVA( Trạm T11-M , T12-M ) Máy biến áp: 04 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 1000KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 5. Lô 5: Thiết bị trạm xây 01 máy biến áp cách li 22(6)/0.4KV-750KVA ( M7 ) Máy biến áp cách li: 01 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 750KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 6. Lô 6: Thiết bị trạm cắt 22KV 1.Tủ máy cắt lộ đi các trạm tổng 01 tủ( độc lập) Tủ máy cắt: Loại trong nhà, vỏ bọc bằng tôn Thiết bị đóng cắt: Máy cắt 24KV/1000A-16KA/1s + Tiêu chuẩn máy cắt: IEC-56 Dòng điện định mức thanh cái đồng: 1250A Biến dòng điện: 24KV 200-400/1/1A + Tiêu chuẩn : IEC -185 Biến điện áp: 24KV + Cấp chính xác  : 0.5 Dung lượng nhiệt: 250(VA) Thiết bị Đo lường: A, WH, Varh( A, W, KVA, KWH, KVA) Công suất cho đầu ra cho hai loại hai cuộn sơ cấp : 30-50(VA) 2. Hệ thống tủ phân phối 24KV( hai phân đoạn) a. Phân đoạn 1 01 tủ máy cắt lộ tổng: 24KV/630A-16KA/1s 01 tủ nối cáp: 24KV 02 tủ máy cắt lộ đi: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ đóng cắt cho hệ thống tụ bù cosj: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ biến áp đo lường 24KV b. Phân đoạn 2 01 tủ máy cắt lộ tổng: 24KV/630A-16KA/1s 01 tủ máy cắt liên lạc: 24KV/630A-16KA/1s 02 tủ máy cắt lộ đi: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ biến áp đo lường 24KV Thiết bị đo lường bảo vệ: + Sử dụng rơ le kỹ thuật số + Bảo vệ quá dòng 3 pha : F 50-51 + Bảo vệ quá dòng thứ tự không: F50-51N + Bảo vệ quá dòng thứ tự không có hướng: F67N + Bảo vệ thấp áp: F27 + Bảo vệ quá điện áp F59 7. Lô 7: Thiết bị để nâng cấp trạm biến áp 6,3/0.4KV thành trạm BA 22(6)/0.4KV-750KVA( Trạm T6-C , T9-C , T10-C ) Máy biến áp: 03 máy (Trạm T6-C , T9-C , T10-C ) Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 750KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 8. Lô 8: Thiết bị để nâng cấp trạm xây T3-C : 01 máy biến áp 6,3/0.4KV-1000KVA thành trạm biến áp 22(6)/0.4KV-1000KVA& 750KVA Máy biến áp: 02 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 1000KVA - 01 máy BA Công suất máy : 750KVA - 01 máy BA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12) 9. Lô 9: Thiết bị để nâng cấp trạm biến áp T1-C : 6,3/0.4KV thành trạm BA 22(6)/0.4KV-320KVA 1. Máy biến áp: 01 máy Cấp điện áp : 22(6)/0.4KV Công suất máy : 320KVA Tổ đấu dây: : D(Y)/Y0-11(12 2. Tủ điện hạ thế : 01 tủ : Tủ điện: Vỏ sơn tĩnh điện, có ngăn chống tổn thất : TI đếm 800/5 cấp chính xác 0,5 Máy cắt hạ thế lộ tổng :500V-600A-65KA/1s Sử dụng các Aptomat của tủ cũ. Đồng hồ đo lườngV, A, KWH, KVARH ( TI đo 800/5 cấp chính xác 1, đồng hồ vô công, hữu công cấp chính xác 1 ) Chống sét hạ thế Khoá chuyển mạch, đèn tín hiệu 3. Cáp đồng hạ áp lộ tổng từ máy BA đến tủ hạ thế Chiều dài dây cáp: 20m Cáp XPLE – 4x240mm2 -600(1000)V Phụ kiện đấu nối đầu cáp 4x240mm2 4. Dây tiếp địa máy 1x120mm2 Chiều dài dây : 10m PVC/Cu-1x120-600(1000V) Phụ kiện đấu nối dây 10. Lô 10: Thiết bị cải tạo trạm cắt 6,3KV thành trạm cắt 22KV 1.Tủ máy cắt lộ đi các trạm tổng 01 tủ( độc lập) Tủ máy cắt: Loại trong nhà, vỏ bọc bằng tôn Thiết bị đóng cắt: Máy cắt 24KV/1000A-16KA/1s 2. Hệ thống tủ phân phối 24KV( hai phân đoạn) a. Phân đoạn 1 01 tủ máy cắt lộ tổng: 24KV/630A-16KA/1s 01 tủ nối cáp: 24KV 02 tủ máy cắt lộ đi: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ đóng cắt cho hệ thống tụ bù cosj: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ biến áp đo lường b. Phân đoạn 2 01 tủ máy cắt lộ tổng: 24KV/630A-16KA/1s 01 tủ cắt liên lạc: 24KV/630A-16KA/1s 02 tủ máy cắt lộ đi: 24KV/400A-16KA/1s 01 tủ biến áp đo lường 24KV 11. Lô 11: Cáp ngầm trung thế 3x185 mm2-24KV dài 3426m CHƯƠNG 3: TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CẦN TRỤC 120 TẤN. ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NGUỒN VÀ CƠ CẤU DI CHUYỂN CHÂN ĐẾ 3.1. TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CẦN TRỤC 120 TẤN 3.1.1. Giới thiệu chung Cần cẩu 120 tấn của Nhà máy đóng tàu Bạch Đằng do các chuyên gia Trung Quốc và các công nhân kỹ thuật lắp đặt. Cần cẩu 120 tấn được dùng để vận chuyển nguyên liệu có trọng tải nặng lên các triền đà để phục vụ cho việc đóng mới và sửa chữa tàu Động cơ sử dụng truyền động chính cho các cơ cấu là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, đặc điểm chung của các động cơ này là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Hệ truyền động điện sử dụng điều khiển động cơ là hệ điều khiển Bộ biến tần - Động cơ. Sức nâng và các tốc độ làm việc của cần cẩu được giới hạn tới các giá trị lớn nhất nhờ công suất động cơ. Người vận hành điều khiển hoạt động của cần cẩu từ cabin lái chính, mọi chức năng vận hành cần cẩu đều nằm trong cabin chính. Ngoài ra, trong trường hợp không thể lên được cabin chính hoặc cần dừng khẩn cấp có thể điều khiển từ buồng máy và bảng điều khiển nằm ở phía chân cần cẩu. 3.1.2. Các thông số kỹ thuật 1. Các thông số chính Loại cần cẩu: Cần cẩu chân đế Sức nâng của cần cầu: Cơ cấu nâng chính: 120T Cơ cấu nâng phụ: 20T Chiều cao nâng: 60m Hành trình di chuyển: Cần cẩu di chuyển dọc trên trục thanh ray, ở cuối phanh ray có các ngắt cuối hành trình để hạn chế hành trình di chuyển của cần cẩu. Khoảng cách trục bánh xe: 15m Số lượng bánh xe: Toàn bộ có 64 bánh xe đường kính 500mm, trong đó 32 bánh xe được động cơ truyền động. Chiều cao của cẩu: Xấp xỉ 90m 2. Tốc độ vận hành Tốc độ nâng: Với trọng tải 120T tốc độ nâng 17 - 40m Với trọng tải 90T tốc độ nâng 17 - 50m Với trọng tải 20T tốc độ nâng 20 - 55m Tốc độ di chuyển xe: 30m/phút Tốc độ nâng hạ cần: 20m/phút Tốc độ quay mâm: 0,33 vòng/phút 3. Các động cơ truyền động chính Do yêu cầu điều chỉnh tốc độ và trạng thái làm việc của cần cẩu nên các động cơ truyền động chính cho các cơ cấu là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Công dụng Công suất ra (kW) Tốc độ (v/p) Số lượng ĐC cơ cấu nâng hạ hàng chính 110 735 1 ĐC cơ cấu nâng hạ hàng phụ 75 975 1 ĐC nâng hạ cần 110 990 1 ĐC cơ cấu di chuyển chân đế 7,5 970 16 ĐC cơ cấu quay mâm 37 735 2 ĐC quấn cáp cấp nguồn cho cần cẩu 1,5 4 4. Cáp thép Cáp thép sử dụng cho cơ cấu nâng hạ hàng: Cơ cấu nâng chính: 2 sợi, đường kính 35,5 mm. Cơ cấu nâng phụ: 2 sợi, đường kính 25 mm. Cáp thép sử dụng cho cơ cấu nâng hạ cần: 2 sợi, đường kính 35,5mm 5. Phanh Phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chính của cần cẩu. Phanh dùng để hãm các động cơ của các cơ cấu. Loại phanh dùng trong cần cẩu là loại phanh đai. Khi động cơ của cơ cấu được đóng điện vào lưới điện thì đồng thời cuộn dây hãm của nam châm phanh hãm cũng có điện. Lực hút của nam châm thắng lực cản của lò xo, giải phóng trục động cơ để động cơ làm việc. Khi cắt điện, cuộn dây nam châm cũng mất điện, lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ, để hãm. Hình 3.1. Cấu tạo phanh NC: Cuộn dây của nam châm GPH: Đối tượng của phanh. GNC: Tự trọng của nam châm. GL: Trọng tâm của cánh tay đòn. FS1, FS2: Lực tác dụng của đai phanh lên trục động cơ. Khi cuộn dây nam châm có điện, lực hút của nam châm sẽ thắng cánh tay đòn L lên, làm cho đai phanh không ép chặt vào trục động cơ. Khi mất điện, do tự trọng của nam châm GNC và đối trọng phanh GPH, cánh tay đòn hạ xuống và vành đai ghì chặt động cơ. 3.1.3. Những quy tắc an toàn khi vận hành - Không được vận hành cần cẩu nếu có người ở trên các bộ phận hoạt động của cần cẩu. Chỉ được vận hành cần cẩu khi tất cả mọi người trong phạm vi an toàn. - Không được di chuyển hàng hoá, nguyên liệu khi có bất kì ai đứng trong phạm vi bán kính không an toàn của cần cẩu. - Khi di chuyển cần cẩu phải đảm bảo không có người hoặc chướng ngại vật trên đường ray. Đồng thời khi cần cẩu di chuyển phải có đèn và còi báo hiệu. - Trong trường hợp khẩn cấp nút dừng khẩn cấp được đặt trong cabin lái, buồng máy, bảng điểu khiển chân cầu thang. - Không được nâng hàng quá sức nâng cho phép. - Trước khi vận hành: Ngắt mạch nguồn sấy nóng cho động cơ, cho các thiết bị, các vi mạch. Kiểm tra động cơ (theo định kì bảo dưỡng). Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của cần cẩu (theo định kì bảo dưỡng). Kiểm tra cần điều khiển, tay quay công tắc trong cabin và buồng máy ở vị trí thích hợp. Kiểm tra thiết bị an toàn, cơ cấu phanh, các bộ hạn vị bằng cách tiến hành thử không tải. - Khi vận hành: Chú ý vật cản và nhắc nhở công nhân. Hạn chế dừng đột ngột các cơ cấu. Trước tiên phải điều khiển cơ cấu nâng ở tốc độ thấp, sau đó mới nâng ở tốc độ yêu cầu. Phải chú ý các hiện tượng bất thường của cần cẩu, nếu phát hiện thấy bất thường thì phải dừng ngay, tiến hành kiểm tra và phát hiện nếu thấy hư hỏng lập tức báo cáo với người có trách nhiệm giải quyết. - Sau khi vận hành: Tất cả các tay điều khiển đều ở vị trí dừng. Tất cả công tắc điện phía trên bàn phím phải được tắt. Cửa ra vào và cửa cabin phải được đóng và khoá. Phải ghi tất cả vào nhật kí. Đóng nguồn sấy cho động cơ và các thiết bị. 3.1.4. Các thiết bị trên cabi điều khiển Cabin chính trên cần cẩu được đặt phía trên cao để người điều khiển có tầm quan sát rộng mọi hoạt động. Tại cabin này người điều khiển có thể thao tác vận hành di chuyển cần cẩu, nâng hạ hàng. Người điều khiển cũng có thể vận hành di chuyển cần cẩu từ bảng điều khiển nằm phía chân cần cẩu. 1. Bàn điều khiển cabin chính TT Chi tiết Chức năng Công dụng vận hành 1 Tay điều khiển Slew left Quay cần cẩu sang trái 2 Tay điều khiển Slew right Quay cần cẩu sang phải 3 Tay điều khiển Luff up Nâng cần lên 4 Tay điều khiển Luff down Hạ cần xuống 5 Công tắc nút ấn Control on Bật điều khiển 6 Công tắc Control off Tắt điều khiển 7 Đèn báo Lamp test ấn để thử chế độ làm việc của cẩu 8 Công tắc Luff word/ Maintenance Chọn chế độ làm việc cho cơ cấu nâng cần 9 Đèn báo Luff ready Cơ cấu nâng cần sẵn sàng 10 Đèn báo Slew ready Cơ cấu quay cần sẵn sàng 11 Đèn báo Luff endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng cần hoạt động 12 Đèn báo Luff maintain endpoint Dừng chế độ nâng hạ cần khi chọn chế độ bảo dưỡng 13 Công tắc nút ấn Limit bypass ấn để bỏ qua chế độ ngắt cuối 14 Công tắc nút ấn Rail brake up ấn để nhấc phanh ray trước khi cơ cấu chân đế dừng 15 Công tắc nút ấn Rail brake down ấn để hạ phanh ray sau khi cơ cấu chân đế dừng 16 Công tắc nút ấn Spare Bật nguồn dự trữ 17 Tay điều khiển Gantry lelf Di chuyển cẩu sang trái 18 Tay điều khiển Gantry right Di chuyển cẩu sang phải 19 Tay điều khiển Hoist down Hạ hàng 20 Tay điều khiển Hoist up Nâng hàng 21 Công tắc bật Main/aux.hoist Chọn cơ cấu nâng hạ (nâng chính, nâng phụ) 22 Đèn báo Main hoist ready Chế độ nâng chính sẵn sàng 23 Đèn báo Main hoist ready Chế độ nâng phụ sẵn sàng 24 Đèn báo Gantry ready Chế độ di chuyển sẵn sàng 25 Đèn báo Main hoist endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng chính hoạt động 26 Đèn báo Aux. hoist endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng phụ hoạt động 27 Đèn báo Gantry endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu di chuyển hoạt động 28 Công tắc bật Gantry local control Điều khiển cơ cấu di chuyển từ cabin 29 Công tắc bật Wiper Rửa kính và gạt nước 30 Công tắc nút ấn Alarm silence Tắt còi 31 Đèn báo Gantry tie-up Dừng di chuyển khi có sự cố 32 Công tắc nút ấn E-stop ấn để dừng tất cả mọi hoạt động 33 Công tắc nút ấn Main contactor on Bật công tắc tơ chính 34 Công tắc nút ấn Main contactor off Tắt công tắc tơ chính 35 Công tắc nút ấn Solalert buzzer Bật còi báo 36 Công tắc bật Volt switch Bật đồng hồ vônkế 2. Bảng điều khiển (nằm ở phía dưới cần cẩu) TT Chi tiết Chức năng Công dụng và vận hành 1 Công tắc Gantry left Di chuyển cẩu sang trái 2 Công tắc Gantry right Di chuyển cẩu sang phải 3 Công tắc Gantry stop Dừng di chuyển 4 Công tắc Rail brake up ấn để nhấc phanh ray trước khi cơ cấu chân đế di chuyển 5 Công tắc Rail brake down ấn để hạ phanh ray sau khi cơ cấu chân đế dừng 6 Đèn báo Gantry local control Điều khiển cơ cấu di chuyển từ bảng điều khiển 3.2. HỆ THỐNG CẤP NGUỒN Nguồn cấp cho cần cẩu là nguồn xoay chiều 3 pha tần số 50Hz (380V) được cấp từ hố cấp điện và được dẫn bởi cáp điện dài 150m. Nguồn điện này được bố trí dọc theo đường đi của cần cẩu bằng dây cáp mềm, dây cáp này được cuộn vào tang trống cáp đối trọng. Việc lắp đặt nguồn điện hạn chế quãng đường dịch chuyển lớn nhất của cần cẩu từ điểm cấp nguồn đến cả 2 phía đạt khoảng 75m mỗi phía. Mạch nguồn động lực cho các động cơ điện xoay chiều: AC 380V, 50Hz, 3 pha. Cấp cho toàn bộ các động cơ qua các aptomat trong mạch động lực. Mạch điều khiển: AC 220V, 110V, 1 pha. Nguồn cấp cho PLC: AC 110V, 1 pha. qua các khối nguồn chỉnh lưu thành các nguồn 2A, 5A, 10A ổn định để cấp nguồn cho CPU và các modul vào/ra. Nguồn cho tín hiệu sự cố và chiếu sáng: AC220V, 1 pha Máy điều hoà không khí và quạt gió làm mát được cấp nguồn: AC380V, AC220V. Nguốn sấy cho các động cơ và thiết bị: AC380V, 1 pha. Nguồn năng lượng dự phòng: AC380V, AC220V, AC110V 3.3. CƠ CẤU DI CHUYỂN CHÂN ĐẾ Cơ cấu di chuyển chuyển động tịnh tiến theo phương ngang chạy dọc theo ray. Hộp giảm tốc độ là dạng trục vít, bánh vít, tốc độ di chuyển chậm, Có thiết bị kẹp ray để đảm bảo an toàn cho cần cẩu khi cơ cấu không hoạt động, hoặc khi có gió bão. Khi cần cẩu di chuyển, hệ thống còi và đèn hoạt động để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Trước khi hệ thống làm việc thì kẹp ray đã được mở, còi kêu và đèn sẽ sáng nhấp nháy. Truyền động chính cho cơ cấu là 16 động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha được điều khiển từ bộ biến tần, truyền động cho cơ cấu nhả cáp là 4 động cơ. Hệ thống điều khiển là bộ điều khiển logic khả trình PLC. 3.3.1. Sơ đồ mạch điện cơ cấu 3.3.2. Giới thiệu các phần tử cơ bản trong sơ đồ mạch điện A701A: Bộ biến tần. A701B: Bộ điều khiển nối với các điện trở hãm. R701A: Điện trở hãm. M702 (A,B,C,D,E,F,G,H), M703(A,B,C,D,E,F,G,H): Các động cơ truyền động chính. M704(A,B,C,D), M704(1A1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H), M(2A,2B,2C,2D): Phanh của các động cơ chính. M705(A,B,C,D): Động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray (kẹp ray). M706(C,D,E,F): Động cơ truyền động cho cơ cấu quấn cáp. F701A: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch. L701A: Cuộn kháng lọc dòng nguồn cấp cho bộ biến tần. K705(A,B,C,D): Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ truyền động cho phanh ray và van kẹp ray. K702(A,B,C,D,E,F,G,H), K703(A,B,C,D,E,F,G,H): Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ chính. K704(A,B,C,D), K704(1A1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H), K(2A,2B,2C,2D): Rơle bảo vệ quá tải cho phanh. K706(C,D,E,F): Rơle bảo vệ quá tải cho động cơ quấn cáp. K712B: Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho các động cơ. K712F: Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho các phanh. K837(C,D,E,F): Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho các động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray (kẹp ray). K712G: Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho các động cơ kéo cáp. Q704A: Cầu dao đóng cấp nguồn cho các phanh. Q705(A,B,C,D): Cầu dao đóng cấp nguồn cho các động cơ truyền động cho phanh ray và van kẹp ray. Q706C: Cầu dao đóng cấp nguồn, cấp cho các động cơ quấn cáp. S707(A,B,C,D): Còi báo cơ cấu di chuyển hoạt động. L701(A,B,C,D): Đèn báo cơ cấu di chuyển hoạt động. V707(A,B): Thiết bị kẹp ray điện. K712F: Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho còi và đèn. K837(E,H): Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho thiết bị kẹp ray điện. 712H: Đồng hồ hiển thị thời gian hoạt động của cơ cấu di chuyển. S824: Tay điều khiển của cơ cấu có 15 vị trí. Có 7 vị trí phía nâng, 7 vị trị phía hạ. S825(A,B,C,D,E): Các nút ấn điều khiển cần cẩu từ bảng điều khiển. S825A: Điều khiển cần cẩu sang trái. S825B: Điều khiển cần cẩu sang phải. S825C: Dừng điều khiển cần cẩu. S825D: ấn để mở phanh ray (đồng thời mở kẹp ray). S825E: ấn để đóng phanh ray (đồng thời đóng kẹp ray). S825(F,G): Các nút ấn để điều khiển phanh ray ( kẹp ray) từ cabin điều khiển. S826A: ấn để điều khiển cục bộ từ bàn điều khiển. S827(A,B): Công tắc hành trình ngắt cuối của phanh kẹp khi áp suất cao. S828(A,B): Công tắc hành trình ngắt cuối của cơ cấu di chuyển. S828(C,D,E,F): Công tắc hành trình ngắt cuối, điều khiển đóng phanh ray (kẹp ray). S828(G,H,J,K): Công tắc hành trình ngắt cuối. S829: Công tắc điều khiển ngắt chuông. 3.3.3. Nguyên lý hoạt động Sau khi đóng cầu dao chính Q099A cấp nguồn cho toàn bộ cần cẩu xác định trạng thái làm việc bằn các đèn hiệu trong buồng điều khiển. Đóng cầu dao cấp nguồn cho động cơ chính, phanh, phanh ray (van kẹp ray), cơ cấu quấn cáp cấp nguồn cho cơ cấu và đèn còi báo hiệu. Điều khiển cần quay sang trái hay sang phải bằng cách điều khiển tay điều khiển sang phía trái hay phải. Lúc đó PLC xử lý và cấp tín hiệu tới bộ biến tần điều khiển động cơ quay thuận hoặc quay ngược. Khi đó đầu vào: 12.00 = 1 Điều khiển cơ cấu bằng các nút ấn trên bàn điều khiển trên cabin S826A = 1. 12.01 = 1 Cầu dao đóng cấp nguồn cho phanh Q704A = 1. 12.03 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các phanh vẫn đóng mạch. 12.04 = 1 Cầu dao cấp nguồn cho các phanh ray Q705(A,B,C,D) = 1. 12.05 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ phanh ray vẫn đóng mạch. 12.06 = 1 Cầu dao đóng cấp nguồn cho cơ cấu quấn cáp Q706C = 1. 12.07 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ của cơ cấu quấn cáp vẫn đóng mạch 12.08 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ 1 -> 4 vẫn đóng mạch. 12.09 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ 5 -> 8 vẫn đóng mạch. 12.10 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ 9 -> 12 vẫn đóng mạch. 12.11 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ 12 -> 16 vẫn đóng mạch. 13.00 = 1 Tiếp điểm của ngắt cuối hành trình di chuyển S828A = 1. 13.01 = 1 Tiếp điểm của ngắt cuối hành trình di chuyển S828B = 1. 13.05 = 1 Rơle bảo vệ quá tải cho các động cơ chính vẫn đóng mạch. 13.08 = 1 Cầu chì F701A bảo vệ ngắn mạch cho các động cơ chính vẫn đóng mạch. 13.09 = 1 Công tắc tơ báo vẫn có nguồn cấp cho mạch điều khiển K712B = 1. Trước khi cơ cấu di chuyển ấn nút S825F = 1 -> mở phanh ray và van kẹp ray. Khi đó đầu ra PLC đưa tín hiệu điều khiển. 16.10 = 1 -> K837C = 1 -> đóng cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray và van kẹp ray 1. 16.11 = 1 -> K837D = 1 -> đóng cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray và van kẹp ray 2. 16.12 = 1 -> K837E = 1 -> đóng cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray và van kẹp ray 3. 16.15 = 1 -> K837H = 1 -> đóng cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu phanh ray và van kẹp ray 4. Đưa tay điều khiển điều khiển cơ cấu di chuyển cần cẩu. Lúc đó tuỳ thuộc vào cơ cấu di chuyển về phía trái hoặc phải mà đầu vào từ 11.00 -> 11.08 của PLC xác định các trạng thái bằng 1. Lúc đó đầu ra của PLC có tín hiệu: 16.08 = 1 -> K837A = 1 -> K712A = 1 -> đóng cấp nguồn cho các động cơ chính từ bộ biến tần. 16.09 = 1 -> K837B = 1 -> K712F = 1 -> dóng cấp nguồn cho các phanh giải phóng trục động cơ. K721F = 1 -> (23,24)707(2B) = 1 -> đóng cấp nguồn cho mạch còi và đèn báo hiệu. -> (11,12)200(2C) = 1 -> ngắt mạch sấy nóng cho bàn điều khiển cơ cấu. -> (21,22)200(3C) = 1 -> ngắt mạch sấy nóng cho động cơ chính. - 16.13 = 1 -> K837F = 1 -> K721G = 1-> đóng cấp nguồn cho các động cơ truyền động của cơ cấu quấn cáp. - 16.14 = 1 -> cấp nguồn cho đèn báo cơ cấu sẵn sàng làm việc. Nếu vì lý do nào đó mà công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ và phanh không hoạt động thì PLC xử lý và ngắt tín hiệu đầu ra PLC. Tuỳ vào vị trí tay điều khiển mà PLC xử lý và cấp tín hiệu điều khiển bộ biến tần, điều chỉnh độ rộng xung để có được điện áp, tần số ra phù hợp với tốc độ đặt của tay điều khiển. Bộ điều khiển A706B nối với điện trở hãm R701A điều chỉnh tốc độ động cơ khi khởi động. Bộ điều khiển này được nối với chân D+, D- của bộ biến tần. Khi cần cẩu di chuyển đến cuối phanh ray -> công tắc hành trình ngắt cuối tác động -> mở tiếp điểm S828A(1B) = 0 hoặc S828A(2B) = 0 -> ngắt nguồn cấp cho các động cơ chính, phanh, các động cơ quấn cáp nguồn. Đồng thời các công tắc hành trình S828(E,F) = 1, S828(C,D) = 1 -> ngắt nguồn cấp cho các động cơ truyền động phanh ray và van kẹp. Đầu ra của PLC 17.00 -> đóng cấp nguồn cho đèn L838A báo ngắt cuối hành trình tác động. Khi có các sự cố thì các công tắc giới hạn S828(G,H,J,K) tác động đưa tín hiệu vào đầu vào PLC 13.04 = 1 -> ngắt các tín hiệu ra điều khiển cơ cấu. Đầu ra của PLC 17.03 = 1 -> đóng cấp nguồn cho đèn L838D báo dừng cơ cấu. Người điều khiển có thể điều khiển hoạt động của cơ cấu từ bảng điều khiển bằng các nút ấn S828A, S828B, S828C, S828D, S828E đưa vào các đầu vào từ 11.09 -> 11.13 của PLC. Đầu ra của PLC 17.01 = 1 -> đóng cấp nguồn cho đèn L838B báo điều khiển cơ cấu từ bảng điều khiển. 3.3.4. Bảo vệ cho cơ cấu Bảo vệ quá tải cho các động cơ truyền động chính: Sử dụng rơle nhiệt K601(A,B,C,D,E,F,G,H), K703(A,B,C,D,E,G,H). Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ bằng các nhiệt điện trở ngay trong cuộn dây của động cơ. Bảo vệ quá tải cho các động cơ truyền động cho phanh ray và van kẹp: K705(A,B,C,D). Bảo vệ quá tải cho phanh là rơle nhiệt: K704(A,B,C,D),K704(1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H), K704(2A,2B,2C,2D). Bảo vệ ngắn mạch mạch cấp cho bộ biến tần động cơ cầu chì F701A. Bảo vệ cho các động cơ của cơ cấu quấn cáp cấp nguồn là rơle nhiệt: K706(C,D,E,F). Bảo vệ an toàn bằng cơ cấu phanh ray, van kẹp ray, ngắt cuối hành trình. Bảo vệ khi mất nguồn mạch điều khiển: công tắc tơ K712A. Bảo vệ khi bộ biến tần làm việc có sự cố. Khi bộ biến tần có sự cố bất thường thì tiếp điểm (14-15)832(4B) = 1. Bảo vệ không: Cơ cấu đang làm việc mà lý do nào đó mất nguồn cấp thì khi có điện trở lại thì phải đưa tay điều khiển về vị trí không sau đó điều khiển hệ thống mới hoạt động. 3.3.5. Chương trình điều khiển cơ cấu di chuyển viết trên PLC S7- 300 Cần cẩu chân đế 120 tấn của Công ty đóng tàu Bạch Đằng là một trong những thế hệ cần cẩu tương đối hiện đại, có tải trọng lớn, hệ thống điều khiển được thực hiện bởi các bộ điều khiển logic khả trình cho các cơ cấu, tốc độ động cơ được điều chỉnh bới các bộ biến tần. Vì vậy với mục đích muốn tiếp cận với hệ điều khiển của cần cẩu, em sẽ đưa ra một chương trình điều khiển viết cho cơ cấu di chuyển với các đầu vào, đầu ra và các thiết bị trong mạch động lực cũng như trong mạch điều khiển vẫn giữ nguyên như trong bản vẽ. KẾT LUẬN Sau một quá trình nỗ lực rèn luyện học tập. Bản đồ án tốt nghiệp của em với đề tài: Trang bị điện - điện tử cần trục 120 tấn. Đi sâu nghiên cứu hệ thống cấp nguồn và cơ cấu di chuyển chân đế đã hoàn thành với nội dung: 1. Tổng quan về động cơ điện xoay chiều và hệ truyền động điện xoay chiều. 2. Tìm hiểu tổng quan về nhà máy đóng tàu Bạch Đằng. 3. Nghiên cứu trang bị điện - điện tử của cần trục. Đi sâu nghiên cứu cơ cấu di chuyển và viết chương trình điều khiển cho cơ cấu này. Tuy nhiên bản đồ án vẫn còn tồn tại một số hạn chế nhất đụnh sau: 1. Chưa đi sâu tìm hiểu hết nguyên lý hoạt động của các cơ cấu như: nâng hạ hàng, nâng hạ cần... 2. Chương trình điều khiển viết cho cơ cấu còn hết sức sơ sài, chưa mô tả hết các chức năng của cơ cấu. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã được sự giúp đỡ tận tình của Thầy cô giáo đặc biệt là sự chỉ bảo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Song chắc chắn bản đồ án vẫn có thiếu sót đó là sự giới hạn trong nhận thức và kiến thức thực tế của em. Mong được sự chỉ bảo của các Thầy, cô để bản đồ án của em đạt kết quả cao hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày tháng năm 2007 Sinh viên Nguyễn Tiến Đạt TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Lan Anh, Trang bị điện- Điện tử máy công nghiệp dùng chung, Nhà xuất bản giáo dục – 1996. Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễu - Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội – 1996 Phạm Thượng Hàn - Nguyễn Trọng Quế - Nguyễn Văn Hoà - Nguyễn thị Vấn, Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý, Nhà xuất bản giáo dục – 1996. Trần Khánh Hà, Máy điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 1997. Nguyễn Bính, Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2005. Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh, PLC S7-300, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2005. 7. Bùi Quốc Khánh, Hoàng Xuân Bình (2006), Trang bị điện - điện tử tự động hoá cầu trục và cần trục. NXB KH&KT, Hà Nội. MỤC LỤC