Đồ án Trang thiết bị điện tàu 34000 t – đi sâu nghiên cứu tính toán công suất trạm phát điện bằng phương pháp bảng tải

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 34000 T – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TRẠM PHÁT ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TẢI MỤC LỤC Lời nói đầu ........................................................................................................... 4 Giới thiệu chung về tàu 34000T ............................................................................ 5 PHẦN I : TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 34000T ............................................... 6 CHƯƠNG 1 : CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH .............. 6 1.1. Hệ thống bơm ballast ..................................................................................... 6 1.1.1. Nhiệm vụ .................................................................................................... 6 1.1.2. Giới thiệu phần tử ....................................................................................... 6 1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống .............................................................. 6 1.1.4. Nhận xét, đánh giá ..................................................................................... 8 1.2. Hệ thống quạt gió buồng máy ........................................................................ 8 1.2.1. Nhiệm vụ .................................................................................................... 8 1.2.2. Giới thiệu phần tử ....................................................................................... 8 1.2.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 9 1.2.4. Các bảo vệ .................................................................................................. 10 1.2.5. Nhận xét, đánh giá ...................................................................................... 10 1.3. Hệ thống neo .................................................................................................. 10 1.3.1. Yêu cầu, nhiệm vụ ...................................................................................... 10 1.3.2. Giới thiệu phần tử ....................................................................................... 11 1.3.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 11 1.3.4. Mạch sấy ..................................................................................................... 12 1.3.5. Các bảo vệ cho hệ thống ............................................................................. 12 1.3.6. Nhận xét, đánh giá ...................................................................................... 13 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG LÁI TÀU 34000T ...................................................... 13 2.1. Chức năng,đặc điểm, yêu cầu của hệ thống lái ............................................... 13 2.1.1. Chức năng của hệ thống lái ......................................................................... 13 2.1.2. Đặc điểm của hệ thống lái ........................................................................... 13 2.1.3. Yêu cầu của hệ thống lái ............................................................................. 13 2.2. Các chế độ của hệ thống lái ............................................................................ 14 2.2.1. Chế độ lái đơn giản ..................................................................................... 14 2.2.2. Chế độ lái lặp .............................................................................................. 14 2.2.3. Chế độ lái tự động ....................................................................................... 14 2.3. Hệ thống lái tự động tàu 34000T .................................................................... 14 2.4. Hệ thống điều khiển máy lái điện-thủy lực ..................................................... 18 2.4.1. Mạch thủy lực ............................................................................................. 18 2.4.2. Mạch điều khiển động cơ lai bơm thủy lực .................................................. 19 2.5. Nhận xét, đánh giá ......................................................................................... 21 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG NỒI HƠI TÀU 34000T ............................................. 22 3.1. Định nghĩa, chức năng, yêu cầu của hệ thống nồi hơi ..................................... 22 1 3.1.1. Định nghĩa .................................................................................................. 22 3.1.2. Chức năng của nồi hơi ................................................................................ 22 3.1.3. Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy ................................................................. 22 3.2. Giới thiệu phần tử, nguyên lý hoạt động của hệ thống nồi hơi tàu 34000T ..... 23 3.2.1. Giới thiệu phần tử ....................................................................................... 23 3.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nồi hơi tàu 34000T ................................ 26 3.3. Các bảo vệ của hệ thống nồi hơi tàu 34000T .................................................. 29 3.4. Nhận xét, đánh giá ......................................................................................... 30 PHẦN II: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TRẠM PHÁT ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TẢI ................................................................... 31 CHƯƠNG 4: TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 34000T .................................... 31 4.1. Khái niệm, phân loại trạm phát điện tàu thủy ................................................. 31 4.1.1. Khái niệm ................................................................................................... 31 4.1.2. Phân loại ..................................................................................................... 31 4.2. Các thông số của máy phát điện tàu 34000T .................................................. 32 4.3. Các phương pháp phân phối điện năng ........................................................... 32 4.4. Bảng điện chính tàu 34000T .......................................................................... 34 4.4.1. Cấu tạo của bảng điện chính tàu 34000T ..................................................... 34 4.4.2. Mạch nguồn điều khiển panel máy phát 1 ................................................... 41 4.4.3. Mạch điều khiển aptomat của máy phát số 1 ............................................... 42 4.4.4. Mạch đo của máy phát số 1 ......................................................................... 44 4.5. Ổn định điện áp cho các máy phát điện tàu 34000T ....................................... 45 4.5.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 45 4.5.2. Các nguyên lý xây dựng bộ tự động điều chỉnh điện áp ............................... 47 4.5.3. Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tàu 34000T ........................................ 48 4.6. Công tác song song và phân bố tải của các máy phát đồng bộ tàu 34000T ..... 53 4.6.1. Hòa đồng bộ giữa các máy phát .................................................................. 53 4.6.2. Phân chia tải vô công giữa các máy phát khi công tác song song ................. 60 4.6.3. Phân bố tải tác dụng cho các máy phát công tác song song.......................... 64 4.7. Bảo vệ cho trạm phát tàu 34000T ................................................................... 67 4.7.1. Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát tàu 34000T .............................................. 67 4.7.2. Bảo vệ quá tải cho máy phát tàu 34000T ..................................................... 67 4.7.3. Bảo vệ công suất ngược cho máy phát tàu 34000T ...................................... 68 4.7.4. Bảo vệ tần số thấp cho máy phát tàu 34000T............................................... 68 4.7.5. Bảo vệ điện áp thấp cho máy phát tàu 34000T ............................................ 68 4.8. Nhận xét và đánh giá ...................................................................................... 68 4.8.1. Ưu điểm ...................................................................................................... 68 4.8.2. Nhược điểm ................................................................................................ 69 CHƯƠNG 5: TRẠM PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ TÀU 34000T ..................................... 69 2 5.1. Giới thiệu máy phát sự cố tàu 34000T ............................................................ 69 5.2. Bảng điện sự cố ............................................................................................. 69 5.2.1. Cấu tạo của bảng điện sự cố ........................................................................ 69 5.2.2. Giới thiệu các phần tử trên bảng điện sự cố ................................................. 70 5.2.3. Nguyên lý của bảng điện sự cố .................................................................... 72 5.3. Các bảo vệ ..................................................................................................... 77 5.3.1. Bảo vệ quá tải ............................................................................................. 77 5.3.2. Bảo vệ ngắn mạch ....................................................................................... 77 5.3.3. Bảo vệ thấp áp ............................................................................................ 77 5.4. Nhận xét, đánh giá ......................................................................................... 77 CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT TRẠM PHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TẢI ........................................................................................................... 78 6.1. Các phương pháp tính toán công suất và chọn số lượng máy phát .................. 78 6.1.1. Phương pháp bảng tải .................................................................................. 78 6.1.2. Phương pháp phân tích ................................................................................ 81 6.1.3. Phương pháp thống kê ................................................................................. 82 6.2. Tính toán công suất trạm phát tàu 34000T bằng phương pháp bảng tải .......... 83 6.2.1. Cách lập bảng tải ......................................................................................... 83 6.2.2. Kết luận tính chọn ....................................................................................... 84 Kết luận ................................................................................................................ 85 Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 86 Phụ lục: Bảng tải tàu 34000T 3 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một đất nước nằm ven biển và có đường bờ biển khoảng 3260 km. Từ xưa con người đã biết sử dụng đường biển để vận chuyển hàng hoá. Với chiến lược phát triển kinh biển đã được quốc hội đề ra, ngày nay ngành hàng hải đang phát triển một cách mạnh mẽ và vận tải đường biển đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hoá trong nước cũng như ra nước ngoài. Là một sinh viên hàng hải, sau gần 5 năm học tập và rèn luyện tại trường đại học Hàng Hải Việt Nam, dưới sự quan tâm dạy dỗ và nhiệt tình truyền đạt kiến thức chuyên ngành điện tàu thuỷ của các thầy cô giáo trong khoa điện, em cũng đã phần nào nắm được những kiến thức cơ bản của nghành điện nói chung và ngành điện tàu thuỷ nói riêng. Sau thời gian hơn hai tháng thực tập tốt nghiệp, em đã tìm hiểu những kiến thức thực tế để bổ sung cho bản thân và cũng đã thu thập được một số tài liệu để phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp. Được sự nhất trí của ban chủ nhiệm khoa, em đã được giao đề tài làm đồ án tốt nghiệp: “Trang thiết bị điện tàu 34000T. Đi sâu nghiên cứu tính toán công suất trạm phát điện bằng phương pháp bảng tải.” Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo trong khoa, đặc biệt là thầy giáo Th.s: Phan Đăng Đào nên sau thời gian ba tháng em đã hoàn thành xong nội dung đề tài tốt nghiệp đã được giao. Tuy nhiên, do trình độ và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên chắc chắn đồ án của em không thể tránh khỏi còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy hướng dẫn cùng các thầy cô giáo trong khoa để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là thầy giáo Th.s Phan Đăng Đào đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng 02 năm 2010 Sinh viên thực hiện Phạm Văn Đại 4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 34000T Tàu 34000T được đóng bởi nhà máy đóng tàu phà rừng. Tàu được dẫn động bằng động cơ Diesel lai 1 chân vịt. Tàu chở hàng khô, chuyên chở các loại hàng như than, ngũ cốc, alumin, khoáng chất boxit, cát, phân đạm, thép cuộn, sắt vụn…và các loại hàng hóa khác. *Giới thiệu về các thông số kỹ thuật cơ bản của tàu 34000T  Kích thước chính của tàu: -Chiều dài toàn bộ: 180.00 m. -Chiều rộng: 30.00 m. -Chiều cao mạn/ chiều sâu: 14.70 m. -Mớn nước: 9.75 . -Tải trọng thiết kế: 34.000T.  Dung tích: 3 -Tổng dung tích: 45.500m . 3 -Két dầu nhiên liệu (F.O): 1.700m . 3 -Két D.O: 200 m . 3 -Két nước Ballast 1: 15.000m . 3 -Két nước ballast 2: 24.400m .  Tốc độ : -Tốc độ: 14.0 hải lý.  Máy chính: -Loại: Diesel SULZER 6RTA48T-B. -Công suất tối đa: 7.600KW/110RPM.  Trạm phát điện chính tàu 34000T: -Số lượng: 3 máy. -Công suất Diesel lai: 600KW/900rpm. -Model: FE547A-8 . -Công suất biểu kiến: 750KVA. -Tốc độ: 900 vòng/phút. -Tần số: 60Hz. -Điện áp định mức: 450V. -Dòng điện định mức : 962A. -Hệ số công suất cosđm: 0,8.  Máy phát điện sự cố tàu 34000T: Diesel lai: 100KW/1800rpm. Công suất biểu kiến: 125KVA. Điện áp: 450V. Tấn số: 60Hz. Dòng điện: 272A. Hệ số công suất cosđm: 0,8. 5 PHẦN I : TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 34000T CHƯƠNG 1 : CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH 1.1. Hệ thống bơm ballast 1.1.1. Nhiệm vụ Nâng cao tính ổn định cho con tàu đảm bảo cho con tàu luôn cân bằng (không bị lệch ,bị nghiêng), còn được dùng khi tàu trở hàng không đều, hoặc khi không trở hàng, có ngoại lực tác dụng lên tàu sóng gió…. 1.1.2. Giới thiệu phần tử - QF: aptomat chính khống chế cấp nguồn cho động cơ lai bơm và mạch điều khiển. - KM1, KM2, KM3: các contactor điều khiển khởi động đổi nối Y/  . - TA : biến dòng. - FT : rơ le nhiệt bảo vệ cho động cơ lai bơm. - TC : biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển. - A : đồng hồ ampe kế để đo dòng điện chạy qua động cơ lai bơm. - K1, K2, K3, K4, K5: các rơle trung gian. - SA1 : công tắc lựa chọn vị trí điều khiển. - SB1 : nút ấn khởi động bơm Balast tại bảng điện chính. - SB2 : nút ấn dừng bơm Balast tại bảng điện chính. - PMS: khối kiểm tra nguồn. - FU1, FU2, FU3: các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển. - FU4: cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch sấy. - HL1 : đèn báo bơm đang hoạt động. - HL2 : đèn báo nguồn. - HL3 : đèn báo bơm bị quá tải. - HL4 : đèn báo cho phép khởi động - R : điện trở sấy. - SA2: công tắc khống chế nguồn cho điện trở sấy. - HR: đồng hồ đếm thời gian hoạt động của bơm. 1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Đóng aptomat chính QF vào sẵn sàng cấp nguồn cho bơm hoạt động và cấp nguồn cho mạch điều khiển làm cho đèn báo nguồn HL2 sáng. Bơm Balast có 3 vị trí điều khiển: tại bơm, tại bảng điện chính, từ xa tại máy tính. a/Chế độ điều khiển tại chỗ (Local) * Khởi động bơm BALLAST : - Đưa công tắc lựa chọn chế độ điều khiển SA1 sang vị trí điều khiển tại chỗ (Local) làm cho tiếp điểm 1-13/SA1/307 đóng vào.Tiếp điểm 2-16 , 2-19/SA1/307 mở, khóa chế độ điều khiển từ xa. 6 - Ấn nút khởi động SB1 làm cho rơle trung gian K4 có điện đóng tiếp điểm 6- 10/K4/307 cấp điện cho rơle K1.Tiếp điểm tự nuôi 6-10/K1 /307 đóng lại.Tiếp điểm 7- 11/K1/308 đóng lại sẵn sàng cấp điện cho khởi động động cơ. - Tiếp điểm 8-12/K1/307 đóng lại, đưa tín hiệu tới khối kiểm tra điều kiện khởi động. Nếu được phép khởi động tiếp điểm 27-28/PMS đóng lại cấp điện cho rơle K2. - Tiếp điểm 7-11/K2/308 đóng lại cấp điện cho KM3 đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực chờ sẵn cấp nguồn cho động cơ, đóng tiếp điểm 13-14/KM3/308 cấp điện cho KM1, mở tiếp điểm 21-22/KM3 đảm bảo KM2 không có điện. - KM1 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực. Động cơ có điện khởi động ở chế độ Y. Tiếp điểm 153-154/KM1/307 đóng lại báo đến PMS động cơ đang hoạt động ở chế độ Y. Tiếp điểm tự nuôi 163-164/KM1/308 đóng lại, động cơ khởi động sau một thời gian. Sau đó một thời gian, tiếp điểm thường mở đóng chậm 67-68/KM1 đóng lại cấp điện cho KM2, mở tiếp điểm 55-56/KM1/308 ngắt điện vào KM3, các tiếp điểm ở mạch động lực chuyển từ Y sang  và động cơ hoạt động ổn định lâu dài ở chế độ này. Tiếp điểm 53-54/KM2/308 đóng lại cấp điện duy trì cho mạch hoạt động của động cơ, tiếp điểm 61-62/KM2/308 mở ra ngắt điện vào KM3 đảm bảo khóa không cho động cơ hoạt động ở chế độ Y. - Tiếp điểm 71-72/KM2/309 mở ra ngắt điện vào mạch sấy, tiếp điểm 83- 84/KM2/309 đóng lại cấp điện cho đồng hồ đếm thời gian hoạt động, tiếp điểm 61- 62/KM2/307 mở ra ngắt tín hiệu vào PMS và ngắt điện vào rơle K2. * Dừng bơm BALLAST : - Khi bơm đang hoạt động để dừng bơm ta ấn nút dừng SB2 làm cho rơle trung gian K5 có điện, mở tiếp điểm 2-10/K5/307 làm K1 mất điện, tiếp điểm 7-11/K1/308 mở ra, ngắt nguồn vào cuộn hút của các contactor chính, làm mở tiếp điểm của chúng ở mạch động lực, ngắt nguồn cấp vào động cơ lai bơm. b/Chế độ điều khiển từ xa (Remote) * Khởi động bơm BALLAST : - Ta bật công tắc lựa chọn chế độ điều khiển SA1 sang vị trí REMOTE làm cho tiếp điểm 1-13/SA1/307 mở ra, tiếp điểm 2-16, 2-19/SA1/307 đóng vào đưa tín hiệu khởi động từ xa tới máy tính và sẵn sàng cho chế độ điều khiển từ xa. - Khi có tín hiệu từ máy tính phát lệnh khởi động bơm BALLAST thì làm cho tiếp điểm điều khiển từ máy tính ở 15-16/PMS/307 đóng vào cấp điện cho rơle trung gian K1, quá trình tiếp theo xảy ra tương tự như trong trường hợp điều khiển bằng tay. * Dừng bơm BALLAST : - Khi bơm đang hoạt động thì để điều khiển dừng bơm ở chế độ điều khiển từ xa, tín hiệu từ máy tính sẽ điều khiển làm đóng tiếp điểm 17-18/308 vào làm cho rơle trung gian K5 có điện. Quá trình tiếp theo xảy ra như trong chế độ điều khiển bằng tay. c/Hoạt động của mạch sấy 7 Bật công tắc SA2 sang vị trí ON. Nếu bơm đang không hoạt động(KM2 không có điện) thì điện trở sấy sẽ được đưa vào hoạt động. Khi bơm đang hoạt động thì nguồn cấp cho điện trở sấy sẽ bị khóa(nhờ tiếp điểm phụ thường đóng của KM2). Nếu SA2 luôn ở vị trí ON thì điện trở sấy sẽ tự động được cấp nguồn ngay khi dừng bơm. d/Các mạch báo động và bảo vệ cho hệ thống - Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực của động cơ lai bơm bằng aptomat chính QF. - Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển, mạch đèn và mạch sấy bằng các cầu chì FU1, FU2, FU3,FU4. - Mạch bảo vệ qúa tải cho động cơ lai bơm được thực hiện bởi rơle nhiệt FT. Khi động cơ lai bơm bị quá tải thì rơle nhiệt FT sẽ hoạt động. Tiếp điểm 95-96/FT/307 mở ra làm cho rơle trung gian K1 mất điện, động cơ lai bơm sẽ ngừng hoạt động giống như khi ta ấn nút dừng STOP. Tiếp điểm 97-98/307 sẽ đóng vào cấp điện cho rơle trung gian K3. - Tiếp điểm 6-10/K3/307 đóng lại ,đưa tín hiệu lên khối PMS báo bơm bị quá tải. - Tiếp điểm 7-11/K3/309 đóng lại, đèn HL3 sáng báo bơm đang bị quá tải. - Tiếp điểm 8-12/K3/309 đóng lại đưa tín hiệu đến mạch báo động. 1.1.4. Nhận xét, đánh giá - Đáp ứng tốt yêu cầu về khởi động. - Sơ đồ mạch thiết kế dễ hiểu, gọn nhẹ. 1.2. Hệ thống quạt gió buồng