Đồ án Trang thiết bị điện tàu victory leader chở 4900 ô tô – đi sâu nghiên cứu hệ thống cầu dẫn mạn

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU VICTORY LEADER CHỞ 4900 Ô TÔ – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẦU DẪN MẠN MỤC LỤC Lời mở đầu ...................................................................................................................... 3 Giới thiệu chung về tàu chở 4900 ôtô............................................................................... 4 Phần 1 : TỔNG QUAN VỀ TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ 4900 ÔTÔ Chương 1 : Trạm phát điện và hệ thống phân phối điện năng trên tàu chở 4900 ôtô. 1.1. Trạm phát điện chính ........................................................................................ 7 1.1.1. Giới thiệu về trạm phát điện chính trên tàu chở 4900 ôtô ............................. 7 1.1.2. Sơ đồ nguyên lý của bảng điện chính .......................................................... 24 1.2. Trạm phát điện sự cố ....................................................................................... 33 1.2.1. Giới thiệu về trạm phát sự cố. ..................................................................... 33 1.2.2. Bảng điện sự cố của tàu chở 4900 ôtô ......................................................... 33 Chương 2 : Các hệ thống truyền động điện điển hình 2.1. Hệ thống máy lái .............................................................................................. 40 2.1.1. Mạch khởi động động cơ lai bơm số 1 ........................................................ 40 2.1.2. Mạch khởi động động cơ lai bơm số 2 ........................................................ 42 2.1.3. Hệ thống thủy lực và máy lái thủy lực......................................................... 45 2.2. Hệ thống neo và tời quấn dây .......................................................................... 47 2.2.1. Giới thiệu phần tử và chức năng của từng phần tử ..................................... 47 2.2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................. 49 2.2.3. Các chế độ báo động và bảo vệ cho hệ thống ............................................. 54 2.2.4. Hoạt động của mạch điều khiển từ xa bằng sóng Radio .............................. 55 2.2.5. Nhận xét, đánh giá về hệ thống ................................................................... 56 2.3. Hệ thống máy nén khí..........................................................................................57 2.3.1. Giới thiệu phần tử, và chức năng của từng phần tử .................................... 57 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. ............................................................. 58 2.3.3. Các chế độ báo động và bảo vệ cho hệ thống. ............................................ 58 Chương 3 : Các hệ thống tự động điển hình 3.1. Hệ thống điều khiển DIESEL – MÁY PHÁT ................................................. 60 3.1.1. Gới thiệu các phần tử trên bảng điều khiển. ............................................... 60 3.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. ............................................................. 64 3.1.3. Các chế độ báo động và bảo vệ cho DIESEL – GENERATOR .................... 68 1 3.2. Hệ thống nồi hơi ............................................................................................... 72 3.2.1. Giới thiệu phần tử và chức năng của từng phần tử. ................................... 72 3.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống.................................................................76 Phần 2 : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẦU DẪN MẠN VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC S7 – 200 Chương 4 : Tổng quan về hệ thống cầu dẫn mạn tàu chở 4900 ôtô 4.1. Giới thiệu chung về cầu dẫn mạn .................................................................... 84 4.1.1. Giới thiệu chung ......................................................................................... 84 4.1.2. Các kích thước chính. ................................................................................. 84 4.1.3. Thiết kế kết cấu và yêu cầu về trọng tải. ..................................................... 84 4.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống................................................................... 85 4.2.1. Giới thiệu phần tử và chức năng. ................................................................ 85 4.2.2. Nguyên lý hoạt động. .................................................................................. 90 4.2.3. Các báo động và bảo vệ cho hệ thống. ....................................................... 93 Chương 5 : Xây dựng chương trình điều khiển trên PLC S7 – 200 5.1. Tổng quan về thiết bị lập trình PLC. .............................................................. 94 5.1.1. Vai trò của bộ điều khiển PLC. ................................................................... 94 5.1.2. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7 – 200. ...................................... 94 5.1.3. Cấu trúc bộ nhớ.......................................................................................... 98 5.1.4. Cấu trúc của 1 chương trình trên S7 – 200. .............................................. 100 5.1.5.Trình tự chung thiết kế 1 hệ thống tự động điều khiển sử dụng PLC ......... .102 5.2. Thuật toán điều khiển. ................................................................................... 103 5.2.1. Chức năng mở khóa. ................................................................................. 104 5.2.2. Chức năng đóng khóa. .............................................................................. 104 5.2.3. Chức năng mở cầu dẫn. ............................................................................ 105 5.2.4. Chức năng đóng cầu dẫn. ......................................................................... 106 5.3. Xây dựng chương trình điều khiển trên PLC S7 – 200 ............................... 107 5.3.1. Các đầu vào số……………………. ......................................................... 107 5.3.2. Các đầu ra số. .......................................................................................... 107 5.3.2. Lưu đồ thuật toán cho các đầu ra số. ........................................................ 107 5.3.3. Chương trình điều khiển………….. ......................................................... 111 Kết luận………………………………………………………………………………... 112 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………...113 2 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây giao thông vận tải biển luôn giữ một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, chúng ta đã thiết lập quan hệ ngoại giao và buôn bán với nhiều nước trên thế giới, do đó yêu cầu vận chuyển hàng hoá giữa nước ta với các nước trên thế giới và giữa các vùng trong nước càng được đòi hỏi cao hơn. Để thực hiện nhiệm vụ nặng nề đó, ngành đóng tàu ở Việt Nam không những phải không ngừng đổi mới và nâng cao trình độ chuyên môn của các thuyền viên mà còn phải từng bước hiện đại hoá đội tàu và tự động hoá toàn bộ các hệ thống trên tàu để nâng cao độ tin cậy, đảm bảo an toàn cho con người, con tàu và hàng hóa, giảm bớt thời gian hành trình, giảm bớt số lượng thuyền viên đồng thời cải thiện điều kiện làm việc của thuyền viên nhằm đem lại hiệu quả kính tế cao nhất. Do vậy những con tàu siêu trọng đã được ra đời và đặc biệt không thể không kể đến tàu Victory lader chở 4900 ôtô được đóng tại nhà máy đóng tàu Hạ Long. Là một sinh viên sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện tại khoa Điện - Điện tử tàu biển của trường đại học Hàng Hải Việt Nam, em đã được các thầy cô dạy bảo và trang bị tương đối đầy đủ những kiến thức cơ bản về ngành điện nói chung và ngành điện tàu thủy nói riêng. Sau 3 tháng thực tập tốt nghiệp tại nhà máy đóng tàu Hạ Long em đã được tìm hiểu những kiến thức thực tế cũng như biết thêm về môi trường làm việc trên tàu thủy. Kết thúc đợt thực tập, em đã được Khoa và nhà trường giao cho đề tài tốt nghiệp : “ Trang thiết bị điện tàu VICTORY LEADER chở 4900 ôtô, đi sâu nghiên cứu hệ thống cầu dẫn mạn. ” Sau thời gian ba tháng, với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân đồng thời được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn T.s Trần Anh Dũng cùng các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử tàu biển đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự bổ sung, góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô giáo trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng ngày……tháng……năm 20…… Sinh viên : Tô Văn Hưng 3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CHỞ 4900 ÔTÔ Tàu chở 4900 ôtô có tên là Victory Leader là con tàu có trọng tải lớn và hiện đại chuyên chở ôtô lần đầu tiên được đóng tại Việc Nam do Công ty đóng tàu Hạ Long trực tiếp thi công, dưới sự giám sát của đăng kiểm DNV nó có sức chứa khoảng 4900 ôtô. Tàu được thiết kế có chân vịt chính lai bằng động cơ Diesel, ngoài ra để điều động tàu còn có thêm chân vịt ở phía mũi và phía lái, phù hợp cho việc chuyển ô tô có chứa nhiên liệu trong két, bao gồm các loại ôtô buýt mini, xe con, xe rơ moóc, và các loại xe khác thuộc phạm vi đặc tính độ bền và kết cấu hình học của khu vực chở hàng và phục vụ cho việc buôn bán mậu dịch trên toàn thế giới. Tàu sẽ có sống mũi nghiêng, mũi quả lê, đuôi vuông (đuôi mặt vát), hệ lực đẩy (máy chính) được bố trí tại phía đuôi tàu, một nhà boong khu buồng ở dài được bố trí trên đỉnh gara ô tô, 2 tời neo và 1 tời quấn dây phía mũi, 3 tời quấn dây phía lái đều được bố trí trên boong 7. Tàu được thiết kế với 8 boong cố định gồm các boong 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9 và 10 và 2 boong 6 và 8 nâng hạ được bằng xe nâng. 1. Kích thước chính của tàu. - Chiều dài toàn bộ khoảng : 185.60 m - Chiều dài giữa hai đường vuông góc : 174.00 m - Chiều rộng theo lý thuyết : 32.26 m - Cao mạn tới boong 5 ( boong dâng mũi) : 14.10 m - Cao mạn tới boong 1(mặt đáy đôi) : 3.50 m - Cao mạn tới boong 2 : 5.84 m - Cao mạn tới boong 3 : 8.18 m - Cao mạn tới boong 4 : 10.87 m - Cao mạn tới boong 6 (boong nâng hạ) : 17.33 m ( Vị trí thay đổi tối thiểu là 17.83 m ) - Cao mạn tới boong 7 : 20.36 m - Cao mạn tới boong 8 (boong nâng hạ) : 23.34 m ( Vị trí thay đổi tối thiểu là 23.74m ) - Cao mạn tới boong 9 : 26.14 m - Cao mạn tới boong 10 : 26.60 m - Cao mạn tới boong 11 : 30.96 m - Cao mạn tới boong 12 : 33.81 m - Cao mạn tới boong 13 (buồng lái) : 36.56 m - Mớn nước theo thiết kế : 8.40 m - Trọng tải toàn phần tương ứng với mớn nước thiết kế khoảng 10300 m tấn - Mớn nước mô hình : 9.35 m 4 - Trọng tải toàn phần tương ứng với mớn nước mô hình khoảng 14700 m tấn - Công suất liên tục tối đa (MCR)/rpm : 13560 kw/105. - Tốc độ chạy thử tại mớn nước thiết kế với 90% công suất liên tục tối đa khoảng 20.5 hải lý. - Tốc độ khai thác tại mớn nước thiết kế với 90% công suất liên tục tối đa và 15% dự phòng khoảng 19.8 hải lý. 2. Trạm phát điện chính. Bao gồm có 3 máy phát giống nhau đều có các thông số như sau : - Công suất tác dụng : 1470 KW - Điện áp : 450 V - Dòng điện : 2358 A - Số pha : 3 - Tần số : 60Hz - Cos  : 0.8 3. Trạm phát điện sự cố. Có 1 máy phát sự cố được bố tri lắp đặt ở trên tầng 11 của tàu, với các thông số như sau : - Công suất : 200 KW - Điệp áp : 450 V - Dòng điện : 328 A - Số pha : 3 - Tần số : 60Hz - Cos  : 0.8 5 Phần 1 TỔNG QUAN VỀ TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ 4900 ÔTÔ 6 Chương 1 TRẠM PHÁT ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG TRÊN TÀU CHỞ 4900 ÔTÔ 1.1 Trạm phát điện chính. 1.1.1. Giới thiệu về trạm phát điện chính trên tàu chở 4900 ôtô. a. Các thông số kỹ thuật của máy phát chính. Trạm phát điện chính tàu chở 4900 ôtô được trang bị gồm có 3 tổ hợp Diesel - máy phát (D-G) giống nhau và có các thông số chính như sau : - Điện áp định mức : 450 V - Dòng điện định mức : 2358 A - Công suất định mức : 1470 KW - Tần số định mức : 60 Hz - Hệ số công suất cos : 0.8 - Số pha : 3 pha - Số vòng quay : 720 RPM - TYPE : NTAKL - Điện áp mạch kích từ : 105 V b. Giới thiệu về các Panel trong bảng điện chính. Bảng điện chính của tàu ôtô bao gồm có 16 Panel như sau : - PANEL số 1 : Đây là nhóm Panel khởi động các phụ tải số 1-1 GSP1-1 (GROUP STARTER PANEL 1-1). - PANEL số 2 : Đây là nhóm Panel khởi động các phụ tải số 1-2 GSP1-2 (GROUP STARTER PANEL 1-2). - PANEL số 3 : Đây là Panel cấp nguồn điện áp 440V nhóm 1 (440V FEEDER PANEL 1-1). - PANEL số 4 : Đây là Panel cấp nguồn điện áp 440V nhóm 1 (440V FEEDER PANEL 1-2). - PANEL số 5 : Đây là Panel máy phát số 1 (No.1 DIESEL GENERATOR PANEL). - PANEL số 6 : Đây là Panel hòa đồng bộ và cấp nguồn cho chân vịt lái (ST & SYN PANEL). - PANEL số 7 : Đây là Panel cấp nguồn cho chân vịt mũi BOW THRUSTER, và kết nối thanh cái (BT & BUS-TIE PANEL). 7 - PANEL số 8 : Đây là Panel máy phát số 2 (No.2 DIESEL GENERATOR PANEL). - PANEL số 9 : Đây là Panel máy phát số 3 (No.3 DIESEL GENERATOR PANEL). - PANEL số 10 : Đây là Panel cấp nguồn điện áp 440V nhóm 2 (440V FEEDER PANEL 2-1). - PANEL số 11 : Đây là Panel cung cấp điện áp 440V nhóm 2 (440V FEEDER PANEL 2-2). - PANEL số 12 : Đây là nhóm Panel khởi động các phụ tải số 2-1 (GROUP STARTER PANEL 2-1). - PANEL số 13 : Đây là nhóm Panel khởi động các phụ tải số 2-2 (GROUP STARTER PANEL 2-2). - PANEL số 14 : Đây là Panel cấp nguồn điện áp 220V (220V FEEDER PANEL). - PANEL số 15 : Đây là Panel chiếu sáng chính số 1 (No.1 MAIN LIGHTING). - PANEL số 16 : Đây là Panel chiếu sáng chính số 2 ( No.2 MAIN LIGHTING ). Panel 15 và 16 là 2 Panel dùng cho các phụ tải ánh sáng của các tầng trên tàu. Trên tàu sẽ được chia ra làm 3 khu vực là zone A, zone B và zone C được điều khiển tại 4 vị trí là tại chỗ, tại bảng Panel 15 và 16, thông qua hệ thống giám sát trung tâm và có thể thực hiện việc tắt hệ thống chiếu sáng trong các tầng tại văn phòng tàu. Zone A là các tầng từ 1 đến 4, zone B là các tầng từ 5 đến 8, zone C gồm các tầng từ 9 đến 11. c. Giới thiệu các phần tử và chức năng của từng phần tử trên các Panel. * PANEL 1 : GROUP STARTER PANEL 1-1. - 1A1 : Bơm nước ngọt làm mát máy chính số 1 (No.1 ME COOLING S.W. PUMP). + Q1 : Aptomat chính cấp nguồn cho bơm và mạch điều khiển. + H4 : Đèn màu vàng báo điện trở sấy đang hoạt động . + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp cho bơm và mạch điều khiển. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + H6 : Đèn màu vàng báo bơm đang ở chế độ Stand-by sẵn sàng hoạt động. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển. 8 + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. + K1 : Contator chính để điều khiển bơm. + F1 : Rơle nhiệt để bảo vệ quá tải. + T1 : Biến dòng 1 pha. + T2 : Biến áp 440/220/24V cấp nguồn cho mạch điều khiển và chỉ báo. + F2, F3, F4, F6 : Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch. + K4 : Rơle trung gian để bảo vệ khi cách điện thấp. + K0 : Bộ đo cách điện giữa động cơ với mát. + M : Động cơ lai bơm có công suất định mức là 25,5 KW. - 1A2 : Dự phòng SPARE. + H0 : Đèn màu trắng báo có nguồn. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí khởi động. - 1A3 : Bơm nước biển làm mát số 1 (No.1 CENTRAL COOLING S. W PUMP) + H6 : Đèn màu vàng báo bơm đang ở chế độ Stand-by sẵn sàng hoạt động. + H4 : Đèn màu xanh báo có nguồn sấy. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển LOCAL-0- REMOTE. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. - 1A4 : Bơm dầu nhờn chính số 1 của máy chính (No.1 ME L.O PUMP). + H6 : Đèn màu vàng báo bơm đang ở chế độ Stand-by sẵn sàng hoạt động. 9 + H4 : Đèn màu vàng báo điện trở sấy đang hoạt động. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển LOCAL-0- REMOTE. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. - 1A5 : Bơm la canh / Bơm cứu hỏa dùng chung số 1 (No.1 MAIN BILGE/FIRE PUMP). + H4 : Đèn màu vàng báo đã có nguồn sấy. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn dừng hay khởi động bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí khởi động LOCAL-0-REMOTE. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. Ở ngăn số 5 này còn có thêm bộ hút hoạt động trong quá trình khởi động ban đầu để tự mồi cho bơm. * PANEL 2 : GROUP STARTER PANEL 1-2. - 2A1 : Bơm nước ngọt làm mát điều hòa số 1 (No.1 AC & PROV STORE COOL F.W PUMP). + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + H6 : Đèn màu vàng báo bơm đang ở chế độ Stand-by sẵn sàng hoạt động. + H4 : Đèn màu vàng báo điện trở sấy đang hoạt động . + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. 10 + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển. - 2A2 : Dự phòng SPARE. + H0 : Đèn màu trắng báo có nguồn. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + A : Đồng hồ ampe kế đo dòng điện. - 2A3 : Bơm nước ngọt làm mát số 1 (No.1 CENTRAL COOLING F.W PUMP) + A : Đồng hồ Ampekế đo dòng điện. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + H6 : Đèn màu vàng báo bơm đang ở chế độ Stand-by sẵn sàng hoạt động. + H4 : Đèn màu vàng báo điện trở sấy đang hoạt động. + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển LOCAL-0-REMOTE. - 2A4 : Bơm Ballast số 1 (No.1 BALLAST PUMP). + A : Đồng hồ Ampe kế đo dòng điện. + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm. + H4 : Đèn màu vàng báo nguồn sấy đang hoạt động . + H0 : Đèn màu trắng báo nguồn đã được cấp. 11 + S1 : Đèn màu xanh báo bơm đang hoạt động. + H5 : Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố. + S4 : Công tắc bật hay tắt nguồn cho điện trở sấy. + S1 : Nút ấn Start/Stop bơm. + S3 : Công tắc chọn vị trí điều khiển LOCAL-0-REMOTE - 2A5 : Dự phòng SPARE. * PANEL 3 : 440V FEEDER PANEL 1-1 + MΩ : Đồng hồ đo cách điện. + S51 : Nút ấn thử cách điện (INSULATION TEST). + 3Q1 : Aptomat cấp nguồn cho nhóm Panel khởi động số 8 (ENGINE ROOM AUXILIARES GSP8). + 3Q2 : Aptomat cấp nguồn cho nhóm Panel khởi động quạt thông gió buồng máy số 10 (ENGINE ROOM. VENTILATION GSP10). + 3Q3 : Aptomat cấp nguồn cho khối cấp dầu máy chính (FUEL.COND.MODULE ME ). + 3Q4 : Aptomat cấp nguồn cho t