Đồ án cẩu hàng

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG  BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Cái Thế Hạp Nguyễn Công Thượng Khuyến MSSV:1051060018 MSSV:1051060028 Nhóm: Lớp: DC11 ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG  Yêu cầu đề tài: -Điều khiển nâng hạ cẩu hàng cảng trọng lượng 12 tấn, nâng lên tốc độ với tốc độ tối đa 1.4 m/s hạ xuống tốc độ 0.5 m/s Chọn động cơ, thiết bị, biến tần - Điều khiển lên xuống nút ấn: lên, xuống, dừng khẩn cấp - Khi kéo móc hàng khơng tải cho phép chạy tốc độ 2m/s - Bảo vệ hành trình hai đầu - Bảo vệ tải trọng, không cho cẩu chạy tải trọng, báo động - Kết hợp điều khiển trình thắng khi nâng hạ I.TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐcỘNG CỦA CẨU HÀNG  Quy trình cơng nghệ: II.TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ,ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ,THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG Đồ thị phụ tải: Tính tốn chọn động cơ:  Chọn tang trống: + Chọn tang nâng phù hợp với cấu: nâng 12 tấn và chiều cao nâng là 15m  Tính chọn động cơ: π Rt n + Tỉ số truyền: i= V n Rt là bán kính tang trống: Rt =0.25 m V nlà tố độ nâng tải (m/phút) n là tốc độ động – n = 1500 vòng/phút π 0.25 1500 =28.1 1.4 × 60 (G+G0 )× Rt ( 120000+7880 ) ×0.25 =1264.13 Nm + Momen nâng có tải: M n= i×u × n = 28.1× 1× 0.9 c → Thay số: i= G: trọng lượng nâng vật G0 trọng lượng cấu nâng vật (tang trống = 788 Kg = 7880N) n c là hiệu suất cấu nâng: chọn n c=0.9 (theo giáo trình trang bị điện điện tử) u là bội số palang – u = + Momen động hạ tải: ( G+G0 ) Rt ( 120000+ 7880 ) × 0.25 M h= i×u (2− n )= 28.1 ×1 c (2− 0.91 )=1011.3(Nm) + Momen hạ khơng tải: M h 0= G × Rt 7880× 0.25 2− = 2− =62.32( Nm) i× u nc 28.1× 0.9 ( ( ) ) + Momen nâng khơng tải: G0 × Rt 7880 × 0.25 = =78( Nm) i×u × nc 28.1 × 0.9 h 15 + Thời gian nâng có tải: t n= V = 1.4 =11 s n h 15 + Thời gian hạ có tải: t h= V = 0.5 =30 s h h 15 + Thời gian nâng hạ móc khơng: t mk =2 × V =2× =15 s mk M no= + Thời gian móc dỡ hang: 90s → Tổng thời gian làm việc chu kì là: t ck =t n +t h+ t mk +t md=11 +30+15+90=146( s) t lv 56 + Hệ số tiếp điện phụ tải: ξ pt= t × 100= 46 ×100=38.4 % ck *Ta cho moment khởi động 1,7 lần moment định mức: M mm=1.7 M đm ta chọn thời gian khởi động 3s - Biểu thức mối quan hệ moment gia tốc theo thời gian: M đ =M t + J dω dt - Trong đó: M đ moment động điện  M t moment máy sản xuất  J moment quán tính - Ta tính moment mở máy động kéo máy sản xuất: M mm=M t + M đ  M mm moment mở máy  M t moment tĩnh tải trọng cấu nâng gây  M đ moment quán tính cấu gây → với tỉ số truyền động i=28.1 ( G+G0 ) Rt ( 120000+7880 ) 0.25 M t= = i u n 28.1× 0.9 ndc 1500 Vận tốc tang i= n = 28.1 =53.4 v / p t dω M d =J với J=m×r 2=G0 × 0.252=492.5 Kg m2 dt - =1264.14 Nm nt dω 53.4 = = =2.8 dt 9.55 ×t n 9.55× → M mm=M t + M d =1264.14+ ( 492.5 ×2.8 ) =2150.63 Nm M mm 2150.63 Mà M = 1264.14 =1.7 → thời gian nâng tải đảm bảo yêu cầu làm việc động đm - Do tải trọng lớn nên ta thực hạ hãm lúc ta phải xác định moment hãm trục động cơ: + gọi moment trục động tải trọng gây khơng có tổn thất Mt= (G0 +G) ×0.25 × 2− hạ tải lượng truyền từ tải trọng u×i n ( ) sang cấu truyền động nên : M h=M t −∆ M =M t × nh ( Nm) M h : moment trêntrục động hạtải ∆ M :tổn thất moment cấu truyền động 1 nh :hiệu suất cấu hạtải n h=2− =2− nc n (120000+7880) ×0.25 × 2− =1011.3 Nm → M h=M t × nh= 28.1 n ( ) → Momen đẳng trị: M dtri= √ ∑ M 2t t i =√2150.622 ×6+1264.13 ×5+ 1011.32 × 24+15 × ¿ ¿ ¿ ∑ ti + Từ vận tốc nâng ta tính được tốc độ góc của động nâng: n= i ×u ×V n 28.1× 1.4 ×60 = =1500 v / ph π Rt × π ×0.25 Pdc = M dtr ×n 1177.2 ×1500 = =184.9 kW 9550 9550 → Vậy từ kết quả tính toán sơ bộ chọn loại động xoay chiều pha làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có thời gian đóng điện tương đối tiêu chuẩn ξ=40 % Do đó cơng śt quy đởi tương ứng: Pqd =Pdc × √ ξ%pt 38 % =184.9× =180 kW ξ %tc 40 % → Vậy ta chọn động có Pdc =180 kW √ III.CHỌN ĐỘNG CƠ:  Yêu cầu: - Chọn động phù hợp với tải nâng hạ - Động phải có cơng suất lớn cơng suất tính tốn - Động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại - Động tích hợp sẵn phanh hãm - Tỉ số truyền phù hợp với phần tính tốn động ⇒ Động hang SEW phù hợp với tiêu chuẩn đề có mã DRS135L4 → Với thông số động cơ: o Công suất: 200KW o Tốc độ đầu ra: 1481 v/p o Điện áp định mức: 380-420 o Dòng điện định mức: 375A o Momen định mức: 1290 Nm o Tỉ số truyền: 27.92 o Cosφ=0.88 o Có tích hợp sẵn phanh hãm: loại BE122  Kiểm nghiệm lại động cơ: - Kiểm tra moment: M puli=1264.13 ×27.92=35294.5 Nm < 36000 Nm v 84 - Kiểm tra tốc độ puli: n puli = πR = 2× 3.14 ×0.25 =53=n a =>> Vậy động ta chọn phù hợp với tiêu chuẩn kiểm nghiệm IV.CHỌN BIẾN TẦN: -  Yêu cầu : Chọn theo công suất động Chọn biến tần điều khiển nâng hạ Luật điều khiền vecter Chọn biến tần chuyên dụng cho cẩu trục So sánh loại biến tần hãng Danfoss: stt Loại biến tần ứng dụng Công suất VLT Aqua drive FC 200 VLT AutomationDrive FC 300, FC 301, FC 302 Cấp nước sử lí nước Các ứng dụng công nghiệp VLT Micro Drive FC51 VLT 6000 Trong cơng nghiệp có cơng suất thấp Cơng nghiệp VLT 5000 Công nghiệp 0.75 đến 355KW VLT 2800 series VLT 8000 Aqua Cơng nghiệp Xử lí nước thải Dưới 18.5 kW FC 301: 0.37 – 45 KW FC 302: 0.37 – 1.1 MW Tối đa 22kW 1.1 đến 500KW Điều kiện môi trường làm việc Trong nhà FC 301: nhà FC 302: trời Trong nhà trời Trong nhà trời Chọn biến tần nâng hạ có cơng suất 200 KW, chun dùng cho tải nâng hạ : VLT AutomationDriver FC 302 hãng Danfoss Mã sản phẩm: 131B6867  Các thông số bản: o Công suất: 200KW o Điện áp vào: 380-500V o Dòng điện vào định mức: 381A o Dòng điện ra: 395A o Tần số 50/60 Hz o Tần số ngõ điều chỉnh được: từ đến 590Hz  Chọn braking resistor:  Mục đích: - Biến tần điều khiển động có tải qn tính lớn,vì ta lên dùng điện trở hãm để dừng hãm động nhanh  Yêu cầu: theo hướng dẫn catalogua biến tần ta chon phanh loại VLT Brake Resistor MCE 101  Chọn lọc Filter với mục đích dùng để lọc nhiễu điện từ - Theo khuyến cáo nhà sản suất lựa chọn lọc VLT Advanced Harmonic Filter AHF 005/010  Chọn lọc Sine – Wave Filters MCC 101 dùng để tối ưu hóa công suất động cơ, giảm tiếng ồn Chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất:  Chọn lọc dU/dt filter đặt biến tần động nhằm lọc nhiễu theo khuyến cáo nhà sản xuất: VLT dU/dt filter MCC 102 V.CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ: Một vài tham số động Công suất 200kw Tốc độ 1481 rpn Dịng điện 375 A Hệ số cơng suất 0.88 Chọn thiết bị bảo vệ MCCB,MCB,CB,ROLER,CONTACTOR Đối với mạch động lực  Chọn MCCB  Mục đích: dùng để đóng cắt nguồn điện bảo vệ thiết bị khác có cố ngắn mạch xãy cho phần mạch động lực  Tiêu chuẩn lựa chọn  Udmmcb >= Udmld =380V: Nguồn áp định mức MCB phải lớn nguồn định mức lưới điện  Idmmcb >= Idmld =375: dòng làm việc định mức MCB phải lớn dòng định mức lưới điện dòng tải làm việc  MCB phải chịu dòng làm việc tức thời tải mà không tác động bảo vệ ( vài giây đến vài chục giây )  Dòng chịu cắt ngắn mạch phải lớn dòng xung kích lưới điện In >= Ixk =√ 2*1.8*Ingắn mạch Chọn MCCB cực 1SDA66563R1 dòng định mức 400A dòng bảo vệ ngắn mạch 50KA  Chọn CONTACTOR  Mục đích: điều khiển hệ thống cách tác động cơng tắc thường đóng thường mở  u cầu:     Un In ≥ ≥ Usupply Idriver Dùng cho tải AC1 (vì động điều khiển qua biến tần) Điện áp cuộn hút 220- 240VAC  Ta chọn contactor loại A 50-30-00 Điện áp 220-230V Tần số 50Hz Dòng định mức 400A 1NO,1NC Chọn thiết bị cho mạch điều khiển  Bộ nguồn AC/DC Yêu cầu:  Biến đổi điện áp AC 220 thành điện áp 24VDC  Bộ cấp nguồn sơ cấp - LoạI CP-C  Primary switch mode power supplies - CP-C range  Dải điện áp đầu vào rộng; dự trữ công suất tới 50% đặc biệt cho tải nặng nhọc  Chọn Relay trung gian: - Mục đích: mở rộng số tiếp điểm đóng ngắt trung gian mạch điều khiển đóng cắt tiếp điểm cho phanh -Yêu cầu: điện áp cuộn hút 220 VAC nguồn với mạch điều khiển  Nút nhấn loại giữ cho cấp tốc độ Dùng để nhấn khởi động thao tác Dùng nút nhấn có đèn led : Khơng có biến thế,mã hàng:YW1P-1EQM3(R,Y,W,A) Đặc tính kỹ thuật nguồn cáp: 220V AC/DC Nút nhấn START Là nút nhấn nhả Dùng để nhấn nút khởi động Nút STOP Dùng để dừng tất hoạt động tải VI Mạch điều khiển VII Cài đặt biến tần: Thông số động cơ: mã Giá trị Mô tả Đơn vị 0-01 Tiếng anh 0-02 Tốc độ động 1-01 Điều khiển vector 1-20 200KW Công suất động KW 1-22 380 Điện áp định mức V 1-23 50Hz Tần số động Hz 1-24 375 Dòng điện định mức A Hz 1-25 1481 Tốc độ danh định Rmp 1-26 1290 Moment định mức Nm 4-12 Tốc độ tối thiểu Hz 4-14 Tốc độ tối đa Hz 3-40 Tăng giảm tốc với việc cài đặt thời gian 3-41 3s Thời gian tăng tốc S 3-42 3s Thời gian giảm tốc S Phanh Cài tốc độ đặt trước 3-04 5-10 start 5-11 Đảo chiều 5-12 Không dùng 5-13 15 Đặt tham chiếu bit 5-14 16 Đặt tham chiếu bit 5-15 17 Đặt tham chiếu bit 3-10 Preset ref Tốc độ 1: Hz Preset ref Tốc độ 2: Hz Preset ref Tốc độ 3: Hz Preset ref Tốc độ 4: Hz Preset ref Tốc độ 5: Hz Bảo vệ động 16-37 4-18 1-90 200% Iđm 180%M 750 2322 Bảo vệ nhiệt động A Nm ...ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG  Yêu cầu đề tài: -Điều khiển nâng hạ cẩu hàng cảng trọng lượng 12 tấn, nâng lên tốc độ với tốc độ tối đa 1.4 m/s... khi nâng hạ I.TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐcỘNG CỦA CẨU HÀNG  Quy trình cơng nghệ: II.TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ,ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ,THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG Đồ thị phụ tải: Tính tốn chọn động cơ:  Chọn... nút ấn: lên, xuống, dừng khẩn cấp - Khi kéo móc hàng khơng tải cho phép chạy tốc độ 2m/s - Bảo vệ hành trình hai đầu - Bảo vệ tải trọng, không cho cẩu chạy tải trọng, báo động - Kết hợp điều khiển