Đồ án Trang thiết bị tàu contatner 700 teu – đi sâu nghiên cứu hệ thống truyền động điện chân vịt phụ và tính toán điện trở khởi động

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG THIẾT BỊ TÀU CONTATNER 700 TEU – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHÂN VỊT PHỤ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................ 4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU ........................................................... 5 A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU ...................................................... 5 A.1 - Các thông số chủ yếu của tàu ............................................................................................ 5 A.2 - Thông số của máy chính ..................................................................................................... 5 B. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TRÊN TÀU CONTAINER 700 TEU .. 5 B.1 - Hệ thống trạm phát điện. .................................................................................................... 5 B.2 - Giới thiệu trang thiết bị điện trên boong ............................................................................. 6 B.3 - Giới thiệu trang thiết bị điện buồng máy ............................................................................. 6 PhÇn 1 Trang thiÕt bÞ ®iÖn tµu Container 700Teu ........................................................... 7 CHƯƠNG I: TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH ................................................................................. 8 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY ........................................................... 8 1.1.1 - Chức năng, yêu cầu, điều kiện công tác ............................................................................ 8 1.1.2 - Phân loại trạm phát điện tàu thủy ..................................................................................... 9 1.2 TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 700 TEU ...................................................................... 10 1.2.1 - Cấu tạo của trạm phát điện chính tàu 700 Teu ................................................................ 10 1.2.2 - Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp .............................................................................. 17 1.2.3 - Hệ thống phân chia tải tác dụng...................................................................................... 18 1.2.4 - Phân chia tải vô công ..................................................................................................... 19 1.2.5 - Hoà đồng bộ tàu 700 TEU .............................................................................................. 19 1.3. BÁO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ TRẠM PHÁT TÀU CONTAINER 700 TEU .......................... 21 1.3.1 - Các bảo vệ và chỉnh định ............................................................................................... 21 1.3.2 - Bảo vệ ngắn mạch .......................................................................................................... 22 1.3.3 - Bảo vệ công suất ngược ............................................................................................... 222 1.3.4 - Bảo vệ điện áp thấp ........................................................................................................ 23 1.3.5 - Bảo vệ quá tải ................................................................................................................ 23 1.3.6 - Bảo vệ điện áp cao ......................................................................................................... 26 1 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BUỒNG MÁY VÀ THIẾT BỊ TRÊN BOONG .................................................................................................................................... 27 2.1. HỆ THỐNG QUẠT GIÓ BUỒNG MÁY ........................................................................... 27 2.1.1. Giới thiệu phần tử............................................................................................................ 27 2.1.2 - Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................... 28 2.1.3 - Các hình thức bảo vệ ...................................................................................................... 28 2.2. HỆ THỐNG BƠM NƯỚC LÀM MÁT NƯỚC NGỌT....................................................... 28 2.2.1 - Giới thiệu phần tử .......................................................................................................... 29 2.2.2 - Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................... 29 2.3 - HỆ THỐNG NEO ............................................................................................................. 30 2.3.1 - Giới thiệu phần tử .......................................................................................................... 30 2.3.2 - Nguyên lý hoạt động của hệ thống ................................................................................. 31 2.3.3 - Các phần tử bảo vệ ......................................................................................................... 32 CHƯƠNG III - HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VÀ TỰ ĐỘNG ........................................ 33 3.1. HỆ THỐNG LÁI ................................................................................................................ 33 3.1.1 - Chức năng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái ..................................................................... 33 3.1.2 - Hệ thống lái tàu 700 Teu ................................................................................................ 37 3.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒI HƠI ................................................................................ 38 3.2.1 - Giới thiệu chung về nồi hơi ............................................................................................ 38 3.2.2 - Hệ thống nồi hơi tàu 700 Teu ......................................................................................... 45 PhÇn 2 - §i s¢u nghi£n cøU truyÒN §éNG §iÖN ch¢n vÞT phô vµ tÝNH to¸N §iÖN trë khëI §éNG ............................................................................................................................... 57 CHƯƠNG IV - HỆ THỐNG CHÂN VỊT PHỤ ......................................................................... 58 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CHÂN VỊT PHỤ ................................................. 58 4.1.1 - Chức năng, yêu cầu, phân loại ........................................................................................ 58 4.1.2 - Các cơ cấu dịch chuyển bước chân vịt. ........................................................................... 59 4.1.3 - Cấu tạo một số hệ thống chân vịt phụ ............................................................................. 61 4.1.4 - Các đặc tính của chân vịt ................................................................................................ 61 4.2. HỆ THỐNG CHÂN VỊT MŨI TÀU 700 TEU ................................................................... 64 4.2.1 - Giới thiệu phần tử .......................................................................................................... 64 2 Đồ án tốt nghiệp 4.2.2 - Nguyên lý hoạt động: ..................................................................................................... 67 4.2.3 - Các hình thức báo động và bảo vệ .................................................................................. 69 CHƯƠNG V - TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN LAI CHÂN VỊT MŨI .................................................................................................................................. 70 5.1 - Cơ sở lý thuyết .................................................................................................................. 70 5.2 - Tính toán .......................................................................................................................... 74 5.2.1 - Tính toán các thông số .......................................................................................................74 5.2.2 - Xây dựng đặc tính cơ ..................................................................................................... 76 5.2.3 - Xác định các cấp điện trở khởi động............................................................................... 77 KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 78 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 79 3 Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Được thừa hưởng từ những thành quả của khoa học kĩ thuật ngành vận tải biển quốc tế đang ngày một hiện đại hoá trên mỗi chuyến hàng được vận chuyển, các công nghệ hiện đại được áp dụng, các hệ thống tự động hoá đang ngày một chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi. Việt Nam chúng ta được thiên nhiên ưu đãi với đường bờ biển dài hơn 3260 km là một điều kiện hết sức thuận lợi để phát triển các ngành kinh tế ven biển. Để đưa nền kinh tế của nước ta hội nhập với nền kinh tế thế giới chính phủ đã và đang chú trọng phát triển những ngành công nghiệp nặng trong đó có ngành công nghiệp đóng tàu. Trước yêu cầu phát triển của đất nước, trường Đại Học Hàng Hải đã được Chính phủ giao nhiệm vụ là trường trọng điểm của quốc gia về đào tạo nguồn nhân lực cho đất nước. Để thực hiện nhiệm vụ trên trường Đại Học Hàng Hải nói chung và khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển nói riêng đã từng bước áp dụng những phương pháp dạy và học tiên tiến giúp cho sinh viên nắm vững được kiến thức chuyên môn, có điều kiện tiếp xúc với những công nghệ hiện đại, đáp ứng được yêu cầu công việc sau khi ra trường. Trải qua quá trình 4,5 năm học tập và rèn luyện tại lớp ĐTT46 - ĐH1 em đã được ban chủ nhiệm khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển giao cho đề tài: “Trang thiết bị điện tàu container 700 Teu. Đi sâu nghiên cứu hệ thống truyền động điện chân vịt phụ và tính toán điện trở khởi động”. Sau thời gian nhận đề tài, với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn Th.s Đỗ Văn A cùng các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử tàu biển và các bạn học đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do trình độ kiến thức bản thân còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy (cô) giáo chỉ bảo tạo điều kiện cho em hoàn thiện đồ án và đạt kết quả cao nhất. Em xin chân thành cảm ơn! 4 Đồ án tốt nghiệp GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU Tàu container 700 Teu là con tàu container được đóng tại Công ty công nghiệp tàu thuỷ NAM TRIỆU. Tàu được trang bị 2 chân vịt, một chân vịt chính và một chân vịt mũi. Máy chính của tàu do hãng CATERPILLAR sản xuất. Tàu được trang bị 1 máy phát đồng trục, 2 máy phát chính và một máy phát sự cố. Hệ thống lái của tàu là hệ thống lái điện thuỷ lực, lái tự động là loại PT500 của Nhật Bản. Tàu được trang bị một nồi hơi kinh tế. Các hệ thống khác hầu hết được điều khiển tự động hoặc bán tự động bằng các thiết bị khả trình PLC. A.1 - Các thông số chủ yếu của tàu: + Chiều dài lớn nhất Lmax :133,6 m + Chiều dài giữa 2 đường vuông góc là :126,8 m + Chiều rộng lớn nhất Bmax : 19,4 m + Chiều cao mạn H : 9,4 m + Chiều chìm thiết kế T : 7,36 m + Sức chở container : 700 Teu A.2 - Thông số của máy chính - Máy chính: Loại 8M43C do hãng CATERPILLAR sản xuất + Công suất Nmax : 7200 Kw + Vòng quay nmax : 500 v/p + Số xi lanh là : 8 xilanh B. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TRÊN TÀU CONTAINER 700 TEU B.1 - Hệ thống trạm phát điện. Tàu container 700 Teu được trang bị hệ thống trạm phát điện với: + Một máy phát đồng trục. + Một máy phát sự cố. + Hai máy phát chính. Như vậy trạm phát này sẽ cung cấp đủ năng lượng điện cho tàu khi hoạt động bình thường cũng như khi gặp sự cố mà máy phát chính và máy phát đồng trục không thể cung cấp điện cho tàu. 5 Đồ án tốt nghiệp B.2 - Giới thiệu trang thiết bị điện trên boong - Hệ thống tời neo mũi: Đây là hệ thống neo với động cơ dị bộ rô to lồng sóc của hãng STEEN cung cấp. Tàu được trang bị 2 động cơ điện với công suất như nhau 7,7/23/23 KW, điện áp điện mức là 440V. - Hệ thống chân vịt mũi do hãng JUSTRAM chế tạo, là loại chân vịt có bước cố định, có công suất 500 KW, điện áp định mức là 440V, 770A. B.3 - Giới thiệu trang thiết bị điện buồng máy - Tầng 1: Là nơi đặt máy chính, máy chính là động cơ Diezel với tổng công suất là 7200KW, số vòng quay định mức là 500 v/p, tầng 1 còn là nơi đặt các máy phụ như bơm ballast, bơm nước sinh hoạt, bơm dầu FO, LO, DO, các bảng điều khiển động cơ máy lọc dầu FO, phân ly dầu nước. - Tầng 2: Bố trí 2 máy phát điện có cùng Series với công suất là 538,75 KVA, điện áp điện mức là 440V, tần số là 60 Hz. Tầng này còn bố trí các buồng điều khiển, trong đó có đặt bảng điện chính, bảng điều khiển máy chính, hệ thống tự động kiểm tra, buồng máy lọc, hệ thống đốt giẻ và dầu cặn, hệ thống máy nén khí. - Tầng 3: Là nơi đặt hệ thống nồi hơi, buồng máy lái. - Tầng 4: Bố trí các kho vật tư phục vụ cho việc thay thế, sửa chữa. Nhìn chung các thiết bị được bố trí trên tàu là rất khoa học, tính thực tiễn cao, thuận tiện trong quá trình vận hành, khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa. 6 Đồ án tốt nghiệp PHẦN 1 TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CONTAINER 700TEU 7 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I: TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1.1.1 - Chức năng, yêu cầu, điều kiện công tác - Trạm phát điện tàu thuỷ là nơi biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện. Nó là trung tâm cung cấp điện năng cho toàn tàu. Trạm phát điện bao gồm các máy phát điện, động cơ lai máy phát, các khí cụ điện, các thiết bị bảo vệ và thiết bị đo các thông số điện của trạm phát và phụ tải. - Trạm phát điện và các thiết bị dẫn điện tạo thành lưới điện trên tàu. Nó có nhiệm vụ cung cấp điện liên tục cho các phụ tải điện trên tàu hoạt động trong mọi chế độ công tác. Việc thiết kế lắp đặt các thiết bị của trạm phát điện là yếu tố quan trọng, quyết định đến tính kĩ thuật, kinh tế, mức độ tự động hoá, thuận tiện sử dụng và thẩm mĩ của con tàu. - Công suất của trạm phát lớn hay nhỏ phụ thuộc vào mức độ điện khí hoá, tự động hoá và trọng tải của con tàu. Để đảm bảo an toàn cho con tàu trong mọi chế độ làm việc, nhất là trong chế độ sự cố thì ngoài trạm phát chính ra còn có trạm phát sự cố. Trạm phát điện sự cố có công suất nhỏ và chỉ cung cấp cho một số hệ thống rất quan trọng. Đó là các hệ thống như máy lái, thiết bị radio, vô tuyến điện... - Trạm phát điện cũng như các thiết bị điện trên tàu làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt đó là: + Phải chịu được độ ẩm cao (98%). + Nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng. + Độ nghiêng tối đa của thiết bị là 150. Độ nghiêng chòng chành của thành tàu so với phương thẳng đứng là 22030. Sự chấn động mạnh của thành tàu với sóng, sự dao động lớn do máy móc, chân vịt làm việc tạo nên. - Do điều kiện làm việc trong môi trường nóng ẩm dẫn đến Ôxy hoá nhanh các thiết bị điện, làm giảm điện trở cách điện của thiết bị điện nên có thể gây ra những sự cố bất thường, làm giảm sự tiếp xúc của các tiếp điểm, tăng sự ăn mòn của cổ góp và vành trượt. Các thiết bị điện bị nứt, vỡ, già hoá hoặc bong lớp sơn phủ. Độ nghiêng và chấn động của tàu làm cho các thiết bị điện hư hỏng về cơ dẫn đến độ chính xác kém và giảm tuổi thọ. - Do làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt như vậy nên trạm phát điện phải đảm bảo các yêu cầu sau: 8 Đồ án tốt nghiệp * Yêu cầu công tác của trạm phát điện tàu thuỷ: - Trạm phát điện phải có kết cấu chắc chắn, có độ bền cơ học cao, chịu được sự va đập và chấn động mạnh. - Độ cách điện của máy điện, cáp điện phải cao, chịu được độ ẩm, nhiệt độ cao. - Độ ổn định cao, nhất là bộ tự động điều chỉnh điện áp và bộ tự động điều chỉnh tần số. - Đối với các phần tử riêng biệt phải chịu được rung lắc, làm việc lâu dài trong môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ lớn. Phải không thấm nước, khó cháy, không bị tác dụng bởi hơi nước mặn, hơi dầu và axit. * Yêu cầu đối với hệ thống điện năng tàu thuỷ: - Hệ thống điện năng tàu thuỷ là sự kết hợp nhiều phần tử riêng biệt. Khi con tàu vận hành khai thác không cho phép gián đoạn cung cấp điện bất kì một hệ thống nào. Trong trường hợp đặc biệt, chỉ cho phép gián đoạn cung cấp điện một số hệ thống không quan trọng trong thời gian ngắn. Còn đối với các hệ thống đặc biệt quan trọng như máy lái, cứu hoả, đèn hành trình, vô tuyến điện, ra đa, la bàn, máy đo độ sâu...người ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt. Trạm phát điện sự cố phải lập tức phát điện sau 10s khi trạm phát chính mất điện. 1.1.2 - Phân loại trạm phát điện tàu thủy Đối với trạm phát điện tàu thuỷ ta có thể phân loại theo các khía cạnh sau đây: - Phân loại dựa trên cơ sở nhiệm vụ gồm có: + Trạm phát điện cung cấp năng lượng cho toàn bộ mạng điện. + Trạm phát điện cung cấp năng lượng điện để quay chân vịt chạy tàu. + Trạm phát điện sự cố: Chỉ hoạt động khi trạm phát chính không phát ra điện, nó thường đặt trên mớn nước của tàu. - Phân loại dựa theo loại dòng điện gồm có: + Trạm phát dòng điện một chiều. + Trạm phát dòng điện xoay chiều. - Phân loại dựa theo cách biến đổi năng lượng gồm có: + Trạm phát nhiệt điện: Là trạm phát năng lượng hoá học của nhiên liệu biến thành nhiệt năng rồi từ nhiệt năng biến đổi thành năng lượng điện. + Trạm phát điện nguyên tử: Là trạm phát năng lượng phản ứng hạt nhân biến đổi thành năng lượng điện. 9 Đồ án tốt nghiệp + Trạm phát điện - thuỷ điện: Là trạm phát lợi dụng sức nước tạo ra cơ năng để biến đổi thành năng lượng điện. - Phân loại dựa theo mức độ tự động, bao gồm: + Cấp A1: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy cũng như buồng điều khiển. + Cấp A2: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy nhưng cần sĩ quan trên buồng điều khiển. Những hệ thống tự động thường gặp ở trên tàu này như: Điều khiển từ xa máy chính, điều khiển từ xa diesel lai máy phát, tự động phân bố tải vô công, tải phản tác dụng, tự động hoà đồng bộ, điều chỉnh điện áp và tần số. + Cấp A3: Các loại tàu phải thường xuyên kiểm tra ở buồng điều khiển thao tác điều khiển và kiểm tra phần lớn bằng tay. - Phân loại dựa theo cơ sở truyền động bao gồm: + Trạm phát điện truyền động bằng động cơ đốt trong. + Trạm phát được truyền động hỗn hợp (giữa tuốc bin và diesel). + Trạm phát điện đồng trục. Tóm lại: Tuy có nhiều cơ sở phân loại khác nhau nhưng trong thực tế, để thuận tiện cho việc khai thác và sửa chữa đồng bộ thì loại động lực nào truyền động cho chân vịt cũng chính là loại động lực truyền động cho máy phát. 1.2 TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 700 TEU 1.2.1 - Cấu tạo của trạm phát điện chính tàu 700 Teu Bảng điện chính tàu container 700 Teu được đặt trong buồng điều khiển buồng máy, bao gồm 9 panel. *Panel thứ nhất là panel cấp nguồn 450V gồm các phụ tải: Trang 10. - Panel điều khiển nồi hơi (boiler control panel) được cấp nguồn từ aptomat Q2. - Phụ tải là các tời chuyển (capstan port) 18,5KW; 32A được cấp nguồn từ aptomat Q4. - Aptomat Q5 cấp nguồn cho bơm nước biển làm mát máy chính (sea cool water pump 1M.E), (26KW, 43,5A). - Nhóm điều khiển aptomat (Group breaker). 10 Đồ án tốt nghiệp Trang 11 - Bơm nước làm mát máy chính 26KW; 43,5A được cấp nguồn từ aptomat Q6. - Bơm nước làm mát nhiệt độ thấp (LT COOL WATER PUMP 1) 63KW; 105A được cấp nguồn từ aptomat Q7. - Các bơm balat, cứu hoả, la canh được cấp nguồn từ aptom