Đồ án Trang bị điện tàu 53000 tấn - Đi sâu nghiên cứu hệ thống lái

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG BỊ ĐIỆN TÀU 53000 TẤN - ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 4 PHẦN I: TỔNG QUAN TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 53.000 TẤN ................................ 5 Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 53.000 TẤN ..................................................... 6 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC THÔNG SỐ CỦA TÀU ............................................................ 6 1.1.1. Kích thước chính ......................................................................................................... 6 1.1.2. Tải trọng và mớn nước của tàu .................................................................................... 6 1.1.3. Dung tích: Các khoang hàng (tính cả miệng khoang) .................................................. 6 1.1.4. Tốc độ và công suất của tàu ........................................................................................ 6 1.1.5. Tiêu hao nhiên liệu và tầm hoạt động .......................................................................... 7 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN TÀU ......................................................... 7 1.2.1.Bảng điện chính ........................................................................................................... 7 1.2.2.Trạm phát chính ........................................................................................................... 7 1.2.3. Trạm phát điện sự cố ................................................................................................... 8 1.3. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC .................................................................. 8 1.3.1. Máy chính và thiết bị động lực của tàu ........................................................................ 8 1.3.2. các hệ động lưc khác ................................................................................................... 8 Chương 2 : TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 53000T ....................................................... 9 2.1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH ............................................ 9 2.1.1. Khái niệm ................................................................................................................... 9 2.1.2. Phân loại ..................................................................................................................... 9 2.1.3. Yêu cầu ....................................................................................................................... 9 2.2. ĐẶC ĐIỂM KỶ THUẬT CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 53000T ................. 9 2.2.1. Giới thiệu chung ......................................................................................................... 9 2.2.2. Cấu tạo bảng điện chính ............................................................................................ 10 2.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA BẢNG ĐIỆN CHÍNH TÀU 53000T ............................... 14 2.3.1. Cấu tạo của sơ đồ. ..................................................... 1Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Mạch động lực của máy phát số 1 ............................. 1Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp(AVR) .............................................................. 15 2.2.4. Mạch điều khiển aptomat chính của máy phát. .......................................................... 16 2.2.5. Mạch hoà đồng bộ cho máy phát số một.................................................................... 18 2.2.6. Tự động phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song ........................ 20 2.2.7. Mạch điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng cho các máy phát .......................... 21 2.2.8. Các mạch đo và bảo vệ cho máy phát ....................................................................... 22 2.2.9. Nhận xét và đánh giá ................................................................................................. 25 1 Chương 3: CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN-TỰ ĐỘNG ĐIỂN HÌNH BUỒNG MÁY ................... 26 3.1. HỆ THỐNG NỒI HƠI ................................................................................................. 26 3.1.1. Định nghĩa, chức năng, yêu cầu, phân loại của nồi hơi .............................................. 26 3.1.2. Giới thiệu phần tử ..................................................................................................... 27 3.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ............................................................................ 30 a. Chức năng cấp nước cho nồi hơi .................................................................................. 30 b. Chức năng tự động hâm dầu ....................................................................................... 31 c. Chức năng đốt lò ......................................................................................................... 32 d. Chức năng điều chỉnh áp suất hơi ................................................................................ 33 e. Chức năng tự động báo động và bảo vệ ....................................................................... 33 3.2. MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM BALLAST...................... 3Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống .................................... 3Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Giới thiệu các phần tử của mạch ............................................................................... 35 3.2.3. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển ................ 3Error! Bookmark not defined. 3.2.4. Hoạt động của mạch sấy............................................................................................ 38 3.2.5. Các mạch báo động và bảo vệ cho hệ thống .............................................................. 39 Chương 4: HỆ THỐNG ĐIỆN-TỰ ĐỘNG ĐIỂN HÌNH TRÊN BOONG .......................... 40 4.1. HỆ THỐNG NEO_TỜI QUẤN DÂY .......................................................................... 40 4.1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại của hệ thống neo_tời quấn dây ............................... 40 4.1.2. Giới thiệu hệ thống neo_tời quấn dây trên tàu 53000T .............................................. 41 a. Nguyên lý điều khiển thủy lực tời quấn dây ................................................................. 41 b. Mạch khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực .................................................................. 42 c. Mạch điều khiển quạt gió làm mát dầu thuỷ lực ........................................................... 44 c. Mạch điều khiển động cơ servo ................................................................................... 44 PHẦN II: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI CỦA TÀU 53000T ......................... 46 Chương 5: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI .... 4Error! Bookmark not defined. 5.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI ........................... 4Error! Bookmark not defined. 5.1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại của hệ thống lái ..... 4Error! Bookmark not defined. 5.1.2. Các chế độ hoạt động của hệ thống lái ...................................................................... 50 a. Chế độ lái đơn giản ..................................................................................................... 50 b. Chế độ lái lặp .............................................................................................................. 51 c. Chế độ lái tự động ....................................................................................................... 52 Vai trò khâu tỷ lệ, tích phân,vi phân trong hệ thống lái tự động .......................................... 53 5.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI CỦA TÀU 53000T ................................ 55 5.2.1. Hệ thống lái PT70 ..................................................................................................... 55 5.2.2. Hệ thống máy lái Rolls − Royce ................................................................................ 55 2 Chương 6: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÁI TÀU 53000T ............. 58 6.1. HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ MÁY LÁI THỦY LỰC ................................................ 58 6.1.1. Hoạt động của sơ đồ điều khiển thỷ lực ..................................................................... 58 6.1.2. Mạch khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực ................................................................ 60  Mạch khởi động động cơ lai bơm số 1 ........................................................................ 60  Mạch khởi động động cơ lai bơm số 2 ........................................................................ 62 6.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÁI .................................................................................. 65 6.2.1. Giới thiệu hệ thống lái PT70 ..................................................................................... 65 6.2.2. Cấu tạo hệ thống ...................................................................................................... 65 6.2.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................. 67  Chuẩn bị hệ thống ....................................................................................................... 67 a.Chế độ lái lặp HAND ................................................................................................... 67 b. Chế độ lái tự động AUTO ........................................... 6Error! Bookmark not defined. c. Chế độ lái đơn giản NON FOLLOW-UP ..................................................................... 69 d. Chế độ lái NFU OVERRIDE ....................................................................................... 69 6.2.4. Nhận xét, đánh giá .................................................................................................... 69 6.3. KHAI THÁC VÀ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG LÁI .............................................. 71 6.3.1. Quy trình vận hành an toàn, sữ chữa, kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái ................. 71 6.3.2. Cài đặt các thông số của hệ thống lái PT70 ............................................................... 75 6.3.3. Các chức năng lái tự động cơ bản của hệ thống PT70 ................................................ 78 KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 82 3 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một quốc gia nằm ở ven biển, có bờ biển dài 3260 Km. Từ xa xưa nhân dân ta đã biết sử dụng bờ biển để vận chuyển hàng hoá. Ngày nay vận tải biển đóng vai trò quan trọng trong giao thông vận tải. Nó chiếm ưu thế về khối lượng hàng hoá và cả khoảng cách vận chuyển, chính vì vậy mà ngày nay trong công cuộc đổi mới, hội nhập và mở cửa thì vận tải đường biển đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân, là động lực thúc đẩy nền kinh tế phát triển theo hướng hội nhập. Để đáp ứng và khai thác triệt để những lợi thế trên, chúng ta cần có một nền công nghiệp tàu thuỷ hiện đại với những công nghệ đóng mới, sửa chữa tàu thuỷ bắt kịp với trình độ phát triển của thế giới, ngoài ra cần phải đào tạo đội ngũ kỹ sư, thuyền viên có trình độ kiến thức phù hợp với sự phát triển của khoa học công nghệ. Là một sinh viên học tập tại khoa điện - điện tử tàu biển của trường đại học Hàng Hải Việt Nam. Sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện, em đã được trang bị tương đối đầy đủ các kiến thức cơ bản về những hệ thống điện năng trên tàu thuỷ và còn được tiếp cận với những trang thiết bị, công nghệ điều khiển hiện đại đã và đang được áp dụng trên nhiều con tàu vận tải hiện nay trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Sau khi thực tập tại công ty đóng tàu Nam Triệu, em đã tìm hiểu và thu thập được tài liệu tàu White Diamond thuộc series tàu chở hàng 53000 tấn. Được sự nhất trí của ban chủ nhiệm khoa, em được giao đề tài thiết kế tốt nghiệp: “Trang bị điện tàu 53000 tấn, đi sâu nghiên cứu hệ thống lái” Qua quá trình tổng hợp, nghiên cứu tài liệu thu thập được với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân cùng sự giúp đỡ của các bạn, các thầy giáo trong khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển trường đại học Hàng Hải Việt Nam, đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Ba, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong được được sự chỉ bảo của các thầy để đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Văn Ba, cùng các thầy cô và các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 25 tháng 01 năm 2010 Sinh viên thực hiện Phan Thọ 4 PHẦN I TỔNG QUAN TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 53.000 TẤN 5 Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 53.000 TẤN Tàu 53.000T là tàu có trọng tải lớn được đóng tại Việt Nam. Theo đơn đặt hàng của Vương Quốc Anh và tiến hành từ năm 2003 với tập đoàn công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam- VINASHIN , cụ thể là do Công ty đóng tàu Hạ Long và Tổng công ty công nhiệp tàu thuỷ Nam Triệu trực tiếp thi công 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC THÔNG SỐ CỦA TÀU 1.1.1 Kích thước chính. - Chiều dài toàn tàu (Max) : 190 m. - Chiều dài giữa 2 đường vuông góc : 183.25 m. - Chiều rộng thiết kế : 32.26 m. - Cao mạn đến boong chính : 10.90 m. - Mớn nước mô hình : 12.6m. - Từ boong chính – boong dâng lái 1 : 3.00 m. - Từ boong dâng lái chính – boong dâng lái 5 : 2.80m/1boong. - Từ boong dâng lái 5 - đỉnh ca bin (buồng lái) : 3.00 m. - Các boong ở : 2.60m. - Độ cong ngang tại boong chính tính từ mạn tới 5,6 mm trên đường chuẩn: 0.6m. - Trên các boong khác không có độ cong ngang và dọc boong. 1.1.2. Tải trọng và mớn nước của tàu. Toàn bộ thông số tải trọng dưới đây được đo bằng đơn vị tấn (theo hệ mét) trong nước biển với trọng lượng riêng là 1.025 t/m3 - Mớn nước mẫu thử, lý thuyết : 12.6 m. - Tải trọng tương ứng : 53000 tấn. - Mớn nước hàng nhẹ : 10.9 m. - Tải trọng tương ứng : 44000 tấn. 1.1.3. Dung tích: Các khoang hàng (tính cả miệng khoang). - Hầm hàng số 1 : 1200 m3 - Hầm hàng số 2 : 1300 m3 - Hầm hàng số 3 : 1300 m3 - Hầm hàng số 4 : 1300 m3 - Hầm hàng số 5 : 1300 m3 1.1.4. Tốc độ và công suất của tàu. - Tốc độ khai thác theo mớn nước mẫu thử 12.6 m ở trạng thái ky bằng, có tính đến 15 % dung sai khai thác (Trạng thái dự phòng) 14.0 hải lý. 6 - Tốc độ khai thác tại mớn nước chở hàng nhẹ 10.9 m ở trạng thái ky bằng có tính đến 15% dung sai khai thác (trạng thái dự phòng) 14.2 hải lý. - Công suất máy tương ứng tại 82 % MCR- vòng tua tối đa liên tục và tốc độ chân vịt 118 vòng / phút  7780KW. 1.1.5. Tiêu hao nhiên liệu và tầm hoạt động. - Lượng dầu nặng F.O tiêu hao hàng ngày trên máy chính tại 82% vòng quay tối đa liên tục, công suất máy 7780 KW và chân vịt đạt 118 vòng/phút 31.2 tấn. - Lượng tiêu hao dầu nặng FO được tính dựa trên các điều kiện ISO. - Tiêu hao nhiên liệu hàng ngày của máy móc phụ  2.4 tấn. - Tổng lượng HFO tiêu hao hàng ngày 33.6 tấn. - Lượng tiêu hao được tính dựa trên điều kiện chạy dầu HFO, độ nhớt 380 CST tại 500C và giá trị hâm 42.700 kj/ kg, mớn nước mẫu thử và 15% dung sai khai thác. - Thông số trên được xác nhận sau khi thử két mô hình. - Tầm hoạt động  18,000 N dặm. - Dựa trên điều kiện 82% MCR (vòng tua tối đa liên tục) 199% dung tích các két HFO. - Mớn nước mẫu thử, tốc độ 14 hải lý và 2 ngày dự trữ. - Tương đương  55 ngày chạy HFO, mỗi ngày 336 dặm (hải lý) 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN TÀU 1.2.1.Bảng điện chính. Gồm 11 panel có các kích thước như sau. - Chiều dài toàn bộ bảng điện chính : 5600 mm - Chiều rộng : 765 mm - Chiều cao : 2100 mm 1.2.2.Trạm phát chính. Gồm có 3 máy phát điện chính, các thông số kĩ thuật của mỗi máy phát điện chính là: - Điện áp định mức : 450V - Dòng điện định mức : 1091A - Công suất định mức : 680KW - Tần số định mức : 60Hz - Số cặp cực : 10 - Hệ số công suất cos : 0.8 - Số pha : 3 pha - TYPE : NTAKL - Điện áp mạch kích từ : 100V - Trọng lượng : 4250Kg 7 1.2.3. Trạm phát điện sự cố. Gồm 1 máy phát sự cố, các thông số kĩ thuật như sau: - Điện áp định mức : 450V - Tần số định mức : 60Hz - Công suất định mức : 320KW - Hệ số công suất cos : 0.8 - Số pha : 3 pha 1.3. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 1.3.1. Máy chính và thiết bị động lực của tàu. Các thông số kỹ thuật của máy chính như sau: - TYPE : 6S50 MCC - Công suất : 9480 KW - Tốc độ của máy chính : 127R.P.M 1.3.2. các hệ động lực khác. ● các thông số kỹ thuật của động cơ đóng mở nắp hầm hàng - Điên áp định mức : 446 V - Dòng điện định mức : 61 A - Tần số định mức : 60Hz - Công suất định mức : 36,6 KW - Hệ số công suất cos : 0.84 ● các thông số kỹ thuật của động cơ via máy. - Điên áp định mức Δ/Y : 230/440 V - Dòng điện định mức Δ/Y : 8,6/5 A - Tần số định mức : 60 Hz - Công suất định mức : 2,6 KW - Hệ số công suất cos : 0.78 8 Chương 2 TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 53000T 2. TỔNG QUAN CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH 2.1.1. Khái niệm - Trạm phát điện là nơi biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện và từ đó phân phối đến các phụ tải. 2.1.2. Phân loại - Trạm phát điện một chiều ( MF 1 chiều kích từ hỗn hợp ) - Trạm phát điện xoay chiều ( MF ĐB 3 pha chưa bão hào ) 2.1.3. Yêu cầu Trạm phát chính phải có các yêu cầu sau: - Bảng điện chính phải đáp ứng được các yêu cầu về độ tin cậy cung cấp năng lượng liên tục, cơ động thuận tiện dễ dàng cho người sử dụng và có tính kin tế cao. - Độ tin cậy của hệ thống trạm phát phải đáp ứng được các chức năng nhiệm vụ và yêu cầu của nó.Các phần tử đều có dự trữ ( máy phát, cáp dẫn, thiết bị đóng ngắt. Và phân ra những mạch và mỗi mạch có thể công tác động lập. Tự động khởi động máy phát dự trữ, tự động cắt các phụ tải không quan trọng khi bị qúa tải. - Tính cơ động : Thảo mãn yêu cầu với yêu cầu để đảm bảo vận hành tàu an toàn thuận lợi và chuyển đổi không những ở chế độ công tác bình thường mà ngay cả khi một vài phần tử bị hỏng. Tức là cho phép tiến hành kiểm tra khắc phục sai xót thay đổi thiết bị hư hỏng sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng. - Vận hành và sử dụng thuận tiện, sơ đồ phải đơn giản, cấu tạo phải hoàn chỉnh, thời gian sửa chữa ít, thường phải áp dụng điều khiển từ xa tập trung và dễ dàng phát hiện những hư hỏng. - Kinh tế trong vận hành và khai thác, hiện nay ứng dụng tự động rất cao và nên dùng nguồn điện bờ khi tàu nằm trong cảng là tốt nhất, và nên chia nhóm phụ tải ra những nhóm khác nhau. 2.2. ĐẶC ĐIỂM KỶ THUẬT CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 53000T 2.2.1. Giới thiệu chung. - Trạm phát điện là tổ hợp các thiết bị biến đổi từ năng lượng không điện thành năng lượng điện và phân phối năng lượng điện cho tất cả các phụ tải sử dụng điện. - Trạm phát điện tàu 53000 tấn được trang bị gồm có 4 tổ hợp diesel-máy phát (D-G) và một tổ hợp diesel-máy phát sự cố 9 ● Các thông số kĩ thuật của các máy phát chính - Điện áp định mức : 450V - Dòng điện định mức là : 1091A - Công suất định mức là : 680KW - Tần số định mức là : 60Hz - Hệ số công suất cos : 0.8 - Số pha : 3 pha - TYPE : NTAKL - Điện áp mạch kích từ là : 100V - Trọng lượng là : 4250Kg ● Các thông số kĩ thuật của máy phát sự cố là - Điện áp định mức : 450V - Tần số định mức là : 60Hz - Công suất định mức là : 320KW - Hệ số công suất cos : 0.8 - Số pha : 3 pha 2.2.2. Cấu tạo bảng điện chính ● Các kích thước - Chiều dài toàn bộ bảng điện chính : 5600 mm - Chiều rộng : 765 mm - Chiều cao : 2100 mm ● Bảng đi