Đồ án Trang thiết bị tàu dầu 6500t – đi sâu tính toán ngắn mạch trạm phát điện

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG THIẾT BỊ TÀU DẦU 6500T – ĐI SÂU TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRẠM PHÁT ĐIỆN MỤC LỤC Lời nói đầu .................................................................................................................. 3 Giới thiệu chung về tàu dầu 6500 T ............................................................................ .4 PHẦN I: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU DẦU 6500T ................................................ 6 Chương 1: Các hệ thống phục vụ buồng máy tàu dầu 6500T ....................................... 6 1.1. Hệ thống quạt gió buồng máy ............................................................................... 6 1.1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................ 6 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt gió buồng máy tàu dầu 6500T .............. 6 1.1.3. Các bảo vệ của hệ thống ..................................................................................... 7 1.2. Hệ thống máy nén khí ........................................................................................... 7 1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống máy nén khí ......................................................... 7 1.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ..................................................................... 8 1.2.3. Các bảo vệ của hệ thống ..................................................................................... 9 1.3. Hệ thống chỉ báo mức các két dầu tàu 6500 T ..................................................... 10 1.3.1. Tổng quan về hệ thống chỉ báo mức két dầu ..................................................... 10 1.3.2. Phân tích nguyên lý hoạt động và đánh giá hệ thống ........................................ 11 1.4. Hệ thống điều khiển nồi hơi ................................................................................ 12 1.4.1. Giới thiệu chung về nồi hơi .............................................................................. 12 1.4.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ................................................................... 18 1.4.3. Báo động và bảo vệ hệ thống ........................................................................... 28 1.4.4. Nhận xét và đánh giá ........................................................................................ 30 Chương 2: Các hệ thống truyền động điện tàu dầu 6500T .......................................... 32 2.1 Hệ thống truyền động điện tời neo ....................................................................... 32 2.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống tời neo ................................................................. 32 2.1.2 Hệ thống tời neo tàu dầu 6500T ........................................................................ 32 2.2.Truyền động điện hệ thống lái .............................................................................. 34 2.2.1.Khái niệm và các yêu cầu đối với hệ thống lái................................................... 34 2.2.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái tàu dầu 6500T ........................................ 35 2.2.3. Các báo động và bảo vệ của hệ thống ............................................................... 36 PHẦN II: ĐI SÂU TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRẠM PHÁT ĐIỆN ..................... 38 Chương 3: Bảng điện chính tàu dầu 6500 T ............................................................... 38 3.1.Tổng quan về trạm phát điện chính ...................................................................... 38 3.1.1. Khái niệm ........................................................................................................ 38 3.1.2. Điều kiện và yêu cầu làm việc của trạm phát điện tàu thuỷ............................... 38 3.1.3. Phân loại và chọn các thông số cơ bản cho trạm phát điện tàu thuỷ .................. 38 3.2. Cấu tạo và thông số của trạm phát điện chính tàu 6500 T .................................... 40 3.2.1. Các thông số của trạm phát điện chính ............................................................. 40 3.2.2. Cấu tạo của bảng điện chính ............................................................................. 41 3.2.3. Các phần tử trong bảng điện chính và chức năng .............................................. 41 3.3. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 44 3.3.1. Ổn định điện áp cho các máy phát .................................................................... 44 3.3.2. Các hệ thống đo và điều khiển trên bảng điện chính 47 3.3.3. Hòa đồng bộ các máy phát khi công tác song song. 50 3.3.4. Phân chia tải cho các máy phát công tác song song. 58 3.3.5. Báo động và bảo vệ cho trạm phát điện ............................................................ 65 Chương 4: Giới thiệu về tính toán ngắn mạch ............................................................ 73 4.1. Cơ sơ lý thuyết về tính toán ngắn mạch ............................................................... 73 4.2. Tính toán ngắn mạch trạm phát điện một chiều ................................................... 75 1 4.3. Tính toán trạm phát điện xoay chiều ................................................................... 76 4.3.1. Quá trình quá độ khi xảy ra ngắn mạch 3 pha ................................................... 76 4.3.2. Các phương pháp tính dòng ngắn mạch của mạng điện xoay chiều .................. 77 4.3.3. Tính toán ngắn mạch cho trạm phát điện bằng phương pháp IEC ..................... 77 Chương 5: Tính toán ngắn mạch trạm phát điện tàu dầu 6500 .................................... 83 5.1. Tính dòng ngắn mạch tại điểm số 1 ..................................................................... 83 5.2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm số 2 ..................................................................... 86 Kết luận ..................................................................................................................... 89 Tài liệu tham khảo.........................................................................................................90 2 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 thực 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 nghành 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 dầu 6500T. Đi sâu tính toán ngắn mạch trạm phát điện”. 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 … năm 2010 Sinh viên thực hiện Lương Tuấn Vũ 3 Giới thiệu chung về tàu dầu 6500 T Tàu 6500 T là tàu chở dầu, hoá chất,được thi công đóng mới tại công ty đóng tàu Phà Rừng dưới sự giám sát của các chuyên gia Hàn Quốc. * Miêu tả chung về con tàu Tàu có mũi quả lê, sống đuôi và boong dâng lái, boong dâng mũi. Boong ở, buồng nghi khí, và khoang máy được lắp đặt ở phía lái. Phần vỏ chính của tàu dưới boong chính được chia cách bởi các vách ngang, vách dọc thành các khoang, các khu vực sau: - Khu vực hướng lái Phía hướng lái của tàu được dùng làm buồng máy lái, các két nước ngọt, khoang cách ly và két dầu nặng. - Khu vực buồng máy Buồng máy bố trí lắp đặt thiết bị nâng chính, các bệ sàn máy phụ, buồng điều khiển máy, xưởng sửa chữa và kho chứa…. Két dầu trực nhật và két phục vụ và két lắng dầu bôi trơn được bố trí lắp đặt ở vị trí thích hợp. Đáy đôi gồm két lắng dầu bôi trơn, két dầu diesel, két dầu bẩn và các két cần thiết khác. - Khu vực hàng Khu vực hàng có kết cấu vỏ kép, đáy đôi và gồm có 11 két hàng, 1 két nước bẩn, 12 két nước ballast, 1 két nước ngọt - Phần hướng mũi Két mũi, hầm xích neo, kho thuỷ thủ trưởng, các kho cần thiết khác, buồng chân vịt mũi được bố trí lắp đặt trên phần mũi tàu. * Các kích thước cơ bản - Chiều dài toàn bộ : 110.00 m - Chiều dài giữa hai đường vuông góc : 102.00 m - Chiều rộng:18.20 m - Chiều cao mạn/ chiều sâu : 8.75 m - Mớn nước thiết kế : 6.70 m - Mớn nước tính theo sức bền của tàu : 6.80 m * Tải trọng - Tổng tải trọng : 4600 tonnes - Tải trọng ở mớn nước thiết kế : 6500 tonnes * Dung tích - Két dầu hàng bao gồm két nước bẩn : 7300 m3 - Két dầu nặng (dầu F.O) : 275 m3 - Két dầu diesel (dầu D.O) : 90 m3 - Các két nước ngọt : 110 m3 - Két nước sạch : 200 m3 - Các két nước ballast : 2650 m3 * Tốc độ và sức bền - Tốc độ thử tại mớn nước thiết kế khoảng 13.50 hải lý tại vòng quay lớn nhất - Tốc độ khai thác tại mớn nước thiết kế khoảng 13.00 hải lý tại 90% vòng quay lớn nhất với 15 % dự trữ. 4 - Sức bền khoảng 5500 N.M tại vòng quay trung bình. * Sức chứa Class / cấp Deck / boong Engine/ máy Etc Captain class Captain Chief i Engineer Officer class C/officer 1st/engineer Pilot, Cấp sĩ quan 2nd/officer 2nd/engineer owner 3rd/officer 3rd/engineer Petty officer Bosun No.1 oiler Cook Hạ sĩ quan Crew class 8 sailer 2 Oilers Owner Thuyền viên Total 8 persons 7 persons 3 persons Tổng số 5 PHẦN I: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU DẦU 6500T. Chương 1: Các hệ thống phục vụ buồng máy tàu dầu 6500T 1.1. Hệ thống quạt gió buồng máy. 1.1.1. Giới thiệu chung. Trên tàu thuỷ, truyền động điện thiết bị bơm quạt được xếp vào nhóm máy phụ quan trọng. Như ta đã biết, truyền động điện các máy phụ trên tàu tiêu thụ tới 90 % tổng công suất của toàn trạm, trong đó máy phụ buồng máy chiếm tới 50 %. Ở những tàu chuyên dụng ( như tàu dầu ) truyền động điện của thiết bị bơm, quạt gió có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và công suất tiêu tốn của chúng cũng khá lớn. Các hệ thống truyền động điện thiết bị bơm, quạt thực hiện các chức năng sau: - Phục vụ cho hành trình của con tàu: Các loại bơm dầu đốt, dầu bôi trơn máy chính, máy nén khí, các loại bơm nước làm mát. - Đảm bảo an toàn khi chạy tàu: Các loại bơm chuyển dầu đốt, dầu nhờn, bơm la canh, bơm ballast, bơm cứu hỏa… - Đảm bảo sinh hoạt cho thuyền viên: Các quạt thông gió ở các phòng ở, các nơi sinh hoạt công cộng, các bơm nước sinh hoạt… - Phục vụ cho khai thác: Các loại bơm thủy lực và thiết bị làm hàng, bơm chuyển dầu ở các tàu chở dầu, các quạt thông gió hầm hàng… Bơm quạt thực chất là các động cơ điện lai các cơ cấu khác biến đổi cơ năng của động cơ sơ cấp thành áp suất và lưu lượng để vận chuyển chất lỏng hay tạo nên áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thủy lực. Đặc tính của nó khác với các loại neo, tời là nó luôn làm việc ở chế độ động cơ với tốc độ cố định. Do vậy hệ thống điều khiển của nó khá đơn giản thuận tiện cho quá trình khai thác. Vì tầm quan trọng của nhóm phụ tải này do vậy ở các sơ đồ điều khiển các động cơ truyền động, hệ thống tuy đơn giản nhưng đầy đủ tính năng kỹ thuật, có thể điều chỉnh bằng tay, tự động phù hợp với yêu cầu . 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt gió buồng máy tàu dầu 6500T. a. Giới thiệu phần tử của hệ thống. ( Sơ đồ FM02GSP- SHEET No 38 ) OL : Đèn báo động cơ đang được sấy. 43S : Cầu dao đóng cấp nguồn cho điện trở sấy 89 : Aptomat cấp nguồn cho hệ thống A : Biến dòng EOCR : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho quạt gió F1, F2, F3, F4 : Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển 88F : Contacter đóng cấp nguồn cho quạt gió chạy theo chiều thuận 88R : Contacter đóng cấp nguồn cho quạt gió chạy theo chiều ngược 6 : Contacter đóng cấp nguồn cho quạt gió khởi động theo chế độ Y 88-1 : Contacter đóng cho quạt gió hoạt động ở chế độ Δ 19 T : Rơ le thời gian khống chế thời gian khởi động WL : Đèn báo nguồn GLF : Đèn báo quạt gió chạy thuận GLR : Đèn báo quạt gió chạy ngược 4FX : Rơ le trung gian điều khiển quá trình chạy thuận 6 4RX : Rơ le trung gian điều khiển quá trình chạy ngược 3-OX : Rơ le trung gian điều khiển quá trình dừng quạt gió 3CF : Nút ấn cho quạt gió chạy thuận 3CR : Nút ấn cho quạt gió chạy ngược 3- O : Nút ấn dừng quạt gió RHM : Đồng hồ tính thời gian hoạt động của quạt gió b. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. - Bật Atomat 89 để cấp nguồn cho hệ thống. Nguồn của mạch điều khiển được cấp qua biến áp hạ áp T440 /220-20V . Khi đó đèn WL sáng báo nguồn cấp đã sẵn sàng. - Muốn quạt gió chạy theo chiều thuận thì ta ấn nút 3CF. Khi đó rơ le 4FX có điện , đóng các tiếp điểm 4FX(6) và 4FX(8-9) cấp nguồn cho contacter 88F có điện,nguồn được cấp qua tiếp điểm 6 của contacter 6 (do đóng trước). Contacter 88 F có điện mở tiếp điểm thường đóng ở mạch sấy đển cắt nguồn sấy, và đóng tiếp 88F ở mạch động lực sẵn sàng cấp nguồn cho quạt chạy theo chiều thuận. Mặt khác, khi rơ le 4FX có điện, các tiếp điểm 4FX (37) đóng lại cấp nguồn cho đồng hồ RHM để tính thời gian hoạt động của quạt. Đồng thời tiếp điểm 4FX (33-34) mở ra cắt nguồn cấp cho contacter 4RX tránh trường hợp quạt chạy theo chiều ngược lại, và tiếp điểm 4FX (26-27) đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho đèn GLF. Khi tiếp điểm 4FX (6) đóng → rơ le 19T có điện, contacter 6 có điện → đóng tiếp điểm 6 ở mạch động lực làm cho quạt gió khởi động ở chế độ Y. Sau thời gian đặt của rơ le 19T thì tiếp điểm 19T (13) mở ra cắt nguồn cấp cho contacter 6, để dừng quá trình khởi động theo chế độ Y. Và tiếp điểm 19T (15) đóng lại để cấp nguồn cho contacter 88-1 → đóng các tiếp điểm 88-1 ở mạch động lực để đưa quạt gió chuyển sang hoạt động ở chế độ Δ. Đồng thời tiếp điểm 88-1 (26) đóng lại → đèn GLF sáng báo hiệu quạt gió đang chạy theo chiều thuận. - Muốn quạt chạy theo chiều ngược thì ta ấn nút 3CR, lúc đó rơ le 4RX có điện → đóng các tiếp điểm của nó lại cấp nguồn cho các contacter 88R và contacter 6. Quá trình khởi động và đưa quạt gió vào hoạt động tương tự như khi quạt gió chạy theo chiều thuận. - Khi muốn dừng quạt gió ta ấn nút 3-0. Lúc đó rơ le 3-OX có điện → mở các tiếp điểm 3-OX (32) hoặc 3-OX (35) làm cho rơ le 4FX hoặc 4RX mất điện → mở các tiếp điểm 4FX (9) hoặc 4RX (11) → cắt nguồn cấp cho contacter 88 F ( hoặc 88R) → mở các tiếp điểm 88F hoặc 88R ở mạch động lực → quạt gió ngừng hoạt động. 1.1.3. Các bảo vệ của hệ thống. Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực nhờ Aptomat 89, bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển nhờ các cầu chì F1,F2,F3,F4. Bảo vệ quá tải cho hệ thống nhờ rơ le nhiệt EOCR : Khi xảy ra quá tải thì tiếp EOCR chuyển trạng thái → cắt nguồn cấp cho các rơ le 4FX hoặc 4RX → các contacter 88F hoặc 88R mất điện → quạt gió dừng hoạt động. Bảo vệ O cho hệ thống : Khi quạt gió đang hoạt động, nếu sự cố mất điện thì khi có điện trở lại thì hệ thống sẽ không hoạt động trở lại ngay. Muốn hệ thống hoạt động trở lại ta phải ấn nút khởi động từ đầu. 1.2. Hệ thống máy nén khí 1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống máy nén khí. Hệ thống máy nén khí được sử dụng trên tàu nhằm mục đích cung cấp khí thiết yếu cho khởi động động cơ Diesel và cung cấp khí cho các hoạt động khác như cung cấp gió cho còi hơi, cho máy tời cầu thang, phục vụ vệ sinh.... Hệ thống có chế độ hoạt 7 động thường, chế độ tự động, các bảo vệ, hoạt động tin cậy trong quá trình vận hành đảm bảo duy trì lượng khí liên tục cho quá trình hoạt động của con tàu. Yêu cầu của máy nén khí phải cung cấp đầy đủ khí cho các hệ thống cần khí nén, khí nén phải đảm bảo áp lực cần thiết với từng hệ thống khác nhau. Hệ thống máy nén khí tàu dầu 6500 T Model : LT-1508W Type : 3-Stage, Air cooled Số xy lanh : 3 Lưu lượng : 80 m3/ h Vòng quay : 1160 rpm Nhiệt độ khí nén: 40 độ Áp suất khí nén lớn nhất : 33 kg/cm2 Công suất động cơ : 18,5 KW Điện áp động cơ lai : 440 V/AC- 3 pha – 60 Hz Cấp cách điện: F Trọng lượng : 182 Kg 1.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. a. Giới thiệu phần tử ( Model LT-1508W ) MCCB : Cầu dao tự động cấp nguồn cho động cơ A : Ampe kế đo dòng M : động cơ dị bộ 3 pha TR : Biến áp hạ áp cấp nguồn điều khiển 220 V 51 : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải F1,F2,F3 : Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch WL : Đèn báo nguồn GL : Đèn báo máy nén đang chạy H : Đồng hồ đếm thời gian chạy của máy nén RL (9) : Đèn báo nhiệt độ khí nén cao RL (10) : Đèn báo mức dầu LO trong két thấp RL (11) : Đèn báo quá tải RESET : Nút reset hệ thống 23 AX : Rơ le trung gian đóng khi nhiệt độ khí nén cao 23 A : Cảm biến nhiệt độ khí nén 33 QX : Rơ le trung gian đóng khi mức dầu LO thấp 33 Q : Cảm biến mức dầu LO trong két AX : Rơ le trung gian đóng khi mức dầu LO không thấp 88 : Contacter cấp nguồn cho động cơ 88-1 : Contacter ở chế độ Δ 6-1 : Contacter ở chế độ Y 19T : Rơ le thời gian 20T : Rơ le thời gian P/S : Cảm biến áp lực khí nén kiểu vi phân SV1,SV2,SV3: Các van điện từ để xả và đóng khi chạy máy nén b. Nguyên lý hoạt động * Chế độ MANU: Bật công tắc về chế độ MANU Đóng MCCB cấp nguồn cho hệ thống. Lúc đó đèn WL sáng báo nguồn đã được cấp cho hệ thống. 8 Ấn nút 3C để khởi động máy nén. Khi ấn 3Cthì nguồn được cấp cho contacter 88, tiếp điểm 88 đóng lại để tự duy trì nguồn cho contacter 88. Đồng thời khi ấn nút 3C thì rơ le thời gian 19T,20T có điện và contacter 6-1 có điện → đóng tiếp điểm 6-1 ở mạch động lực để cho động cơ khởi động ở chế độ Y. Sau thời gian đặt của rơ le thời gian 19T (5 s) thì tiếp điểm thường đóng 19T (24) mở ra → contacter 6-1 mất điện, và tiếp điểm 19T (26) đóng lại → cấp nguồn cho contacter 88-1 → động cơ được chuyển sang hoạt động ở chế độ Δ. Mặt khác, ban đầu khi cấp nguồn cho rơ le thời gian 20T thì tiếp điểm 20T (28) chưa đóng, nên các van SV1,SV2,SV3 chưa có điện nên máy nén được khởi động không tải. Đồng thời khí và hơi nước từ máy nén được xả ra ngoài các van này. Sau thời gian đặt của rơ le thời gian 20T (8 s) thì tiếp điểm 20T (28) đóng lại → cấp nguồn cho các van SV1,SV2,SV3. Các van này chuyển trạng thái, kết thúc quá trình xả khí xót, hơi nước và bắt đầu quá trình nén khí vào chai khí. Khi muốn dừng máy nén thì ta ấn nút 3-0, dẫn đến contacter 88 và 88-1 mất nguồn → mở tiếp điểm của nó ở mạch động lực → cắt nguồn cấp cho động cơ lai → quá trình nén dừng lại. * Chế độ AUTO: Bật công tắc chọn chế độ sang vị trí AUTO. Khi đó máy nén khí sẽ được khởi động và dừng tự động thông qua cảm biến áp suất kiểu vi phân P/S. Khi áp suất khí nén trong chai gió xuống thấp dưới ngưỡng của P/S ( ≤ 18 kg/cm2 ), thì tiếp điểm P/S đóng lại cấp nguồn cho contacter 88 để khởi động máy nén. Quá trình khởi động giống như ở chế độ MANU. Sau khi hoạt động một thời gian, áp suất trong chai gió tăng lên đến ngưỡng trên của P/S ( ≥ 33 kg/cm2 ) thì tiếp điểm P