Đồ án Trang thiết bị tàu contatner b17 – đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển chân vịt mũi

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG THIẾT BỊ TÀU CONTATNER B17 – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHÂN VỊT MŨI MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………… .. Error! Bookmark not defined. PHẦN I:TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CONTAINER B170 ................................................. 4 Chương 1: Giới thiệu chung về tàu container B170 .................................................................... 4 1.1. Giới thiệu về tàu container B170 .......................................................................................... 4 1.1.1. Các thông số chính .............................................................................................................. 4 1.1.2.Giới thiệu về hệ thống động lực .......................................................................................... 5 1.2.Giới thiệu về hệ thống điện tàu container B170 .................................................................... 5 1.2.1. Hệ thống cung cấp năng lượng .......................................................................................... 5 1.2.2.Hệ thống điện điển hình ....................................................................................................... 6 Chương 2: Giới thiệu về trạm phát điện tàu container B170 ...................................................... 7 2.1. Tổng quan về trạm phát điện chính ....................................................................................... 7 2.2. Đặc điểm kĩ thuật của trạm phát điện tàu container B170................................................... 7 2.3.Cấu tạo chung của bảng điện chính tàu container B170 ....................................................... 8 2.4. Sơ đồ nguyên lý của bảng điện chính tàu container B170 ................................................ 12 2.4.1. Giới thiệu sơ đồ ................................................................................................................. 12 2.4.2. Mạch động lực và đo lường của máy phát số 1(sơ đồ 801) ........................................... 12 2.4.3. Mạch điều khiển đóng áptômát chính của máy phát số 1............................................... 13 2.4.4. Mạch hoà đồng bộ cho máy phát số 1(sơ đồ 801,1011 và 1012)................................... 16 2.4.5. Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tàu B170 ............................................................... 18 2.4.6. Hệ thống báo động và bảo vệ của trạm phát tàu container B170................................... 20 Chương 3. Một số hệ thống truyền động điện điển hình .......................................................... 23 3.1. Hệ thống bơm la canh .......................................................................................................... 23 3.1.1.Giới thiệu phần tử của hệ thống (sơ đồ L40001) ............................................................. 23 3.1.2Nguyên lý hoạt động của hệ thống..................................................................................... 23 3.1.3. Các chế độ bảo vệ ............................................................................................................. 25 3.2.Hệ thống neo- tời quấn dây .................................................................................................. 26 3.2.1Giới thiệu phần tử ............................................................................................................... 26 3.2.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................................... 27 3.2.3.Các chế độ bảo vệ và báo động………………………………………………………..28 Chương 4: Một số hệ thống tự động điện điển hình ................................................................ 30 4.1. Hệ thống tự động cân bằng tàu container B170 ................................................................. 30 4.1.1.Giới thiệu các phần tử của hệ thống ................................................................................. 31 4.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống .................................................................................. 37 4.2. Hệ thống nồi hơi ................................................................................................................... 38 4.2.1. Giới thiệu các phần tử của hệ thống nồi hơi container B170 ......................................... 39 4.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống .................................................................................. 43 4.2.3. Chức năng kiểm tra, báo động, bảo vệ cho nồi hơi ........................................................ 52 PHẦN II: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHÂN VỊT MŨI TÀU B170 .................... 53 Chương 5 : Giới thiệu chung về hệ thống chân vịt mũi ............................................................ 53 5.1. Tổng quan về hệ thống chân vịt mũi ................................................................................... 53 5.1.1. Chức năng,yêu cầu của hệ thống chân vịt mũi ................................................................ 53 5.1.2. Phân loại hệ thống chân vịt mũi ....................................................................................... 53 1 5.1.3. Cấu trúc hệ thống chân vịt mũi biến bước....................................................................... 54 5.1.4. Hệ thống phản hồi,chỉ báo bước chân vịt bước chân vịt ................................................ 57 5.1.5. Hệ thống điều khiển bước chân vịt .................................................................................. 58 5.1.6. Đánh giá về ưu nhược điểm của hệ thống chân vịt mũi biến bước................................ 60 5.2. Giới thiệu chung về hệ thống chân vịt mũi tàu B170 ........................................................ 61 5.2.1. Các thông số kĩ thuật của chân vịt ................................................................................... 61 5.2.2. Các vị trí điều khiển ......................................................................................................... 62 Chương 6 : Đi sâu nghiên cứu hệ thống chân vịt mũi tàu B170 .............................................. 63 6.1. Hệ thống điều khiển chân vịt mũi của tàu B170 ................................................................ 63 6.1.1. Giới thiệu phần tử trong sơ đồ mạch điện(sơ đồ CG2882-01) ...................................... 63 6.1.2. Nguyên lý hoạt dộng ........................................................................................................ 64 6.1.3. Các báo động, bảo vệ của hệ thống điều khiển ............................................................... 70 6.2. Hệ thống điện điều khiển bước chân vịt (E1S63) ............................................................. 71 6.2.1. Giới thiệu phần tử ............................................................................................................. 72 6.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống E1S63 .......................................................... 81 6.3. Hệ thống thuỷ lực của tàu B170 .......................................................................................... 82 6.4. Một số vấn đề khi khai thác, bảo dưỡng và chỉnh định hệ thống ...................................... 83 6.4.1. Khai thác hệ thống ............................................................................................................ 83 6.4.2. Một số chỉnh định của hệ thống ...................................................................................... 84 KẾT LUẬN.................................................................................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 87 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình phát triển của nền kinh tế quôc dân, đi đôi với các lĩnh vực như: Công nghiệp, nông nghiệp… thì ngành giao thông vận tải biển cũng chiếm một vị trí quan trọng ở mỗi quốc gia. Nó là mạch máu giao thông nối liền giữa các vùng kinh tế của một đất nước và giữa các nước trên thế giới với nhau. Nó đáp ứng và phục vụ tích cực cho đời sống mọi mặt của nhân dân nói chung. Đất nước ta bờ biển dài, trải dọc từ Bắc tới Nam, lại có nhiều sông ngòi. Đó là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của ngành vận tải biển. - Chi phí xây dựng cầu cảng ít hơn. - Vốn tích lũy ít, lợi nhuận cao, có hiệu suất kinh tế cao hơn - Có khả năng vận chuyển hàng hóa với khối lượng lớn vận chuyển được - tất cả các loại hàng hóa khác nhau như: Hàng kiện, hàng rời hàng lỏng… - Tốc độ vận chuyển tương đối nhanh chóng. Chính vì lợi ích kinh tế to lớn và tầm quan trọng đó mà ngày nay đội tàu của nước ta đã phát triển hết sức mạnh mẽ về số lượng, tải trọng cũng như mức độ hiện đại của trang thiết bị trên tàu. Chúng ta cũng đã có những thuyền viên, kỹ thuật viên có trình độ kỹ thuật cao, nắm vững được những nguyên lý cơ bản, nắm vững được bản chất của quá trình làm việc và đặc điểm kỹ thuật của các hệ thống tự động, để từ đó có thể sử dụng hiệu quả các thiết bị trên tàu và tiến tới có thể thiết kế, chế tạo những trang thiết bị mới. Sau khi học tập và rèn luyên tại trường cùng với những quá trình thực tập tại các nhà máy, phân xưởng và đặc biệt là quá trình thực tập tốt nghiệp tại nhà máy đóng tàu Bạch Đằng em được khoa Điện _ Điện tử tàu biển giao cho đề tài thiết kế tốt nghiệp như sau: Trang thiết bị tàu container B170. Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển chân vịt mũi. Qua quá trình học tập và nỗ lực nghiên cứu của mình, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo LÊ VĂN BA. Em đã tìm hiểu và nghiên cứu để hoàn thành thiết kế tốt nghiệp này. Trong quá trình làm do trình độ bản thân có hạn, cho nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót. Để giúp cho đề tài thiết kế tốt nghiệp này được hoàn chỉnh hơn nữa, em kính mong sự giúp đỡ của các thầy giáo trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng,Ngày 25 tháng 01 năm 2010 Sinh viên thực hiện LÊ ĐỨC LÂM 3 PHẦN I: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CONTAINER B170 CHƯƠNG 1: Giới thiệu chung về tàu container B170. Tàu container B170 là loại tàu chuyên dụng được thiết kế để chở các loại container, do đặc thù như vậy nên loại tàu này có yêu cầu cao hơn về chất lượng cũng như kĩ thuật đóng.Tàu có tải trọng tại mớn nước mạn khô 23000 DWT được đo bằng đơn vị tấn ( theo hệ mét ) trong nước biển với trọng lượng riêng là 1,025 t/m³.Tàu do nhà máy đóng tàu Szczecin ( Ba Lan ) thiết kế và cung cấp thiết bị,đăng kiểm Cộng hoà liên bang Đức (Germanischer Lloyd) duyệt thiết kế, giám sát và phân cấp. Tàu có bốn hầm hàng,buồng máy và phòng sinh hoạt ở phía đuôi tàu,mũi bầu,một bánh lái cân bằng và chân vịt mũi. 1.1. Giới thiệu về tàu container B170. 1.1.1. Các thông số chính. Kích thước. Chiều dài toàn tầu ( Max ) : 184,10 m Chiều dài giữa 2 đường vuông góc : 171,94 m Chiều rộng thiết kế : 25,30 m Chiều cao mạn đến boong chính : 13,50 m Chiều cao mạn khô : 9,889 m Mớn nước thiết kế : 9,85 m Tải trọng. Tải trọng tại mớn nước mạn khô 23000 DWT. Tàu ước tính có thể chở: - Các loại container tiêu chuẩn từ 20 đến 40ft trong hầm hàng và trên boong. - Các loại container từ 45 đến 48 ft trên boong, trong vùng hoạt động của cần trục. - 150 container chứa đồ lạnh trên boong. Khả năng chứa hàng của tàu khoảng 29800 m³ hàng rời và 29600 m³ hàng kiện. Két chứa nhiên liệu bao gồm: Dầu nặng : 2230 m³ Dầu Diezel : 160 m³ Nước ngọt : 200 m³ 4 Nước ballast : 7850 m³ Tàu có sức chở cotainer 1730 TEU loại container 20ft theo tiêu chuẩn IMO (kích thước mỗi container theo tiêu chuẩn là: 20’×8’×8’6’’) với 634 TEU trong hầm hàng và 1096 TEU trên boong. Dung tích. Tàu có 4 hầm hàng, tổng thể tích các hầm hàng là : 29816 m³ Hầm hàng số 1 : 5153 m³ Hầm hàng số 2 : 10545 m³ Hầm hàng số 3 : 10883 m³ Hầm hàng số 4 : 3235 m³ Tốc độ và công suất. Tốc độ thiết kế của tàu 19,7 hải lý/h trong điều kiện mớn nước 9,85 m ở trạng thái cân bằng, có tính đến 15% dung sai khác(trạng thái dự phòng).Công suất máy tương ứng tại 90% MCR-vòng tua tối đa liên tục và tốc độ chân vịt là 115 vòng/phút tương ứng với 11750 KW. Tiêu hao nhiên liệu và tầm hoạt động. Mức tiêu hoa nhiên liệu: 173 g/kwh. Tầm hoạt động của tàu là 15000 hảilý/giờ với điều kiện tốc độ của tàu là 19,7 hảilý/giờ. 1.1.2.Giới thiệu về hệ thống động lực. Con tàu như mô tả là loại tàu viễn dương,chân vịt của tàu là loại chân vịt có bước cố định được lai bởi một máy chính là loại động cơ 6RTA62U có công suất 13320 KW phù hợp với việc chở các loại container. 1.2.Giới thiệu về hệ thống điện tàu container B170. 1.2.1. Hệ thống cung cấp năng lượng Trạm phát chính. Gồm có 3 máy phát chính : Công suất : 1370 KVA Điện áp : 450 V Dòng điện : 1785 A Số pha : 3 Tần số : 60Hz Cos  : 0,8 Trạm phát sự cố. Có 1 máy phát sự cố: Công suất : 145 KVA Điệp áp : 450 V 5 Dòng điện : 190 A Số pha : 3 Tần số : 60 Hz Cos  : 0,8 Ngoài trạm phát chính và trạm phát sự cố tàu container B170 còn có bộ nguồn sự cố là hệ thống các ácquy gồm có: - 1ácquy kiềm 24V,108 Ah dùng cho hệ thống điều khiển buồng máy. - 1ácquy kiềm 24V,50 Ah dùng cho hệ thống báo động buồng máy. - 1ácquy kiềm 24V dùng cho thiết bị báo cháy. - 1ácquy chì 24V dùng cho trạm phát thanh. - 1ácquy chì 24V dùng cho bộ khởi động sự cố. Hệ thống các máy biến áp trên tàu gồm có 2 biến áp 3 pha 115 KVA,450/231V để cấp nguồn 220V,60 Hz cho mạch chính, 1 biến áp có khả năng cung cấp nguồn 3×220V,60Hz, cho thanh cái bảng điện chính trong trường hợp máy phát sự cố đang hoạt động,cấp nguồn 3×440V tới thanh cái bảng điện sự cố thông qua biến áp 40 KVA, 450/231V. Các thiết bị điện trên tàu còn có thể lấy điện từ bờ khi tàu đang đỗ trên cảng thông qua hộp lấy điện bờ. Hộp điện bờ cấp điện 3×440V,60Hz,800A cho một số thiết bị điện trên tàu. 1.2.2.Hệ thống điện điển hình Tàu container B170 là con tàu hiện đại,có đầy đủ các hệ thống tự động và truyền động điện điển hình: - Hệ thống lái tàu container B170: là sự kết hợp của hệ thống lái tự động SPERRY và hệ thống máy lái FAMOR. là hệ thống lái kĩ thuật số rất hiện đại do hãng HAMBOUG- Đức thiết kế chế tạo chế tạo.Hệ thống lái SPERRY do hãng HAMBURG của Đức chế tạo.Đây là hệ thống lái điện - thuỷ lực có khả năng thực hiện đầy đủ 4 chế độ lái. + Lái đơn giản. + Lái lặp. + Lái lặp từ xa. + Lái tự động. - Hệ thống điều khiển nồi hơi tàu container B170: do hãng ALLBORG thiết kế,chế tạo. - Hệ thống điền khiển từ xa máy chính - Hệ thống điều khiển neo- tời quấn dây:là hệ thống neo điện với động cơ lai là động cơ rotor lồng sóc 3 cấp tốc độ. - Hệ thống điều khiển chân vịt mũi do hãng FAMOR thiết kế chế tạo cùng với hệ thống dịch bước do hãng ABB Zamech Marine thiết kế chế tạo. 6 CHƯƠNG 2: Giới thiệu về trạm phát điện tàu container B170. 2.1. Tổng quan về trạm phát điện chính. Khái niệm. Trạm phát điện tàu thuỷ là nơi biến đổi các dạng năng khác thành năng lượng điện tàu thuỷ tập trung trên bảng điện chính và từ đó phân bố đến các phụ tải trên tàu. Yêu cầu: - 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: 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 độc lập. Tự động khởi động máy phát dự trữ, tự động cắt các phụ tải không quan trọng khi bị quá tải. - Tính cơ động: Thảo mãn 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, ít sửa chữa, tăng thời gian khai thác, áp dụng điều khiển từ xa tập trung, dễ dàng phát hiện những hư hỏng và dễ dàng khắc phục thay thế. - Kinh tế trong vận hành và khai thác: Phải ứng dụng các hệ thống tự động rộng rãi, có thể dùng nguồn điện bờ khi tàu nằm trong cảng và ứng dụng máy phát đồng trục khi tàu hành trình, và phải chia phụ tải ra những nhóm khác nhau. 2.2. Đặc điểm kĩ thuật của trạm phát điện tàu container B170. Trạm phát điện chính tàu container B170 được trang bị 3 tổ hợp Diezel-Máy phát chính. Máy phát đồng bộ đều là máy phát không chổi than với kiểu kích từ tự kích, có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp. Các máy phát có thể hoạt động độc lập hoặc đưa vào công tác song song với nhau khi cần thiết. Quá trình hoà đồng bộ có thể được tiến hành bằng tay, bán tự động hoặc hoàn toàn tự động bằng cách sử dụng các rơle cảm biến sự khác nhau giữa tần số của máy phát và với lưới. Tàu container được trang bị 3 máy phát có các thông số kĩ thuật sau: - Công suất : 1370 KVA - Tần số : 60 Hz - Điện áp : 450 V 7 - Dòng điện : 1758 A - Số pha : 3 - Cos : 0,8 2.3.Cấu tạo chung của bảng điện chính tàu container B170. Bảng điện chính bao gồm có 16 panel.  Panel 1: panel cấp nguồn 3~60Hz 220V cho các phụ tải. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho việc hâm sấy (hộp 2H). - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho các thiết bị sinh hoạt ( hộp 3H). - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho hệ thống ánh sáng phòng (hộp 1L). - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho hệ thống ánh sáng hầm hàng (hộp 3L). - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho hệ thống ánh sáng buồng máy (hộp 2L) - Cấp nguồn cho các thiết bị tại bảng. - Cấp nguồn cho buồng lái. - Cấp nguồn cho panel kiểm tra điện áp 220V. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn sấy thiết bị boong (hộp 33D). - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho hệ thống ánh sáng bên ngoài (hộp 4L). - Cấp nguồn cho trạm vô tuyến số 1. - Cấp nguồn cho hệ thống tín hiệu báo động. - Cấp nguồn 220V từ bảng điện sự cố . - Cấp nguồn dự phòng.  Panel 2: panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho các bơm số 1. - Cấp nguồn cho bơm nước ngọt làm mát xylanh máy chính (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm tuần hoàn nhiên liệu cho máy chính (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm tăng áp nhiên liệu vào máy chính và động cơ diezel lai máy phát (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm tuần hoàn nước ngọt làm mát nhiệt độ thấp (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm nước biển (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm tuần hoàn dầu LO cho máy chính (bơm số 1).  Panel 3: panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho các phụ tải. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn quạt gió hầm hàng (hộp 3L). - Cấp nguồn dự phòng. - Cấp nguồn cho quạt gió buồng máy (quạt số 2). - Cấp nguồn cho bơm dầu bôi trơn chạc chữ thập máy chính (bơm số 1). - Cấp nguồn cho bơm ly tâm hút khô buồng máy (bơm số 1). - Cấp nguồn cho quạt gió máy chính (quạt số 1). 8 - Cấp nguồn cho biến thế số 1. - Cấp nguồn cho mạch khởi động máy nén khí chính (máy nén khí số 1).  Panel 4: panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho các phụ tải. - Cấp nguồn cho cẩu boong số 1. - Cấp nguồn cho bơm cứu hoả (bơm số 1). - Cấp nguồn cho mạch sấy nước ngọt vệ sinh. - Cấp nguồn cho quạt gió buồng máy (quạt số 1). - (405÷408)Q1: Các áptômát cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho các hốc cắm container tại hộp (2D,3D,4D,5D).  Panel 5: panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho các phụ tải. - Cấp nguồn cho cẩu boong số 2. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho thiết bị kho thực phẩm (hộp 1C). - Cấp nguồn cho hệ thống xử lý chất thải sinh hoạt. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho thiết bị buồng máy (hộp 1P). - Cấp nguồn cho hệ thống đốt rác. - Cấp nguồn cho hộp cấp nguồn cho quạt gió boong thượng tầng (hộp 3F). - Cấp nguồn cho bơm hút khô hầm hàng (hầm 1-3). - Áptômát cấp nguồn cho nhóm phụ tải tại hộp (6D và 7D). - Cấp nguồn dự phòng.  Panel 6: panel cấp nguồn 3~60Hz 44