chng 1 Tiểu luận Đề tài TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Chương 1 TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Trên tàu thủy nguồn năng lượng điện chính được tạo ra nhờ các máy phá[.]
8 Tiểu luận Đề tài: TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Chương TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Trên tàu thủy nguồn lượng điện tạo nhờ máy phát điện đồng pha, truyền động động Diesel phụ, Diesel Turbin Số lượng công suất máy phát phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải, hay cách khác phụ thuộc vào kích thước trọng tải tính chất tàu Thơng thường trạm điện tàu thủy có từ 02 - 05 tổ máy thiết kế để chúng làm việc song song với Mục đích làm tăng tính an tồn, đảm bảo cung cấp điện cách liên tục cho phụ tải đồng thời đảm bảo hiệu khai thác sử dụng hiệu kinh tế Tuy nhiên máy phát cơng tác song song với q trình diễn hệ thống phức tạp, chí dẫn đến hệ thống hoạt động ổn định Sơ đồ phân bố lượng điện tàu thủy mơ tả hình 1.1 PT1 PT2 PTn TC AT1 AT3 MF1 AT2 MF2 Đ1 Đ2 MF3 Đ3 Hình 1.1: Hệ thống phân phối lượng điện tàu thuỷ Trong đó: - MF1, MF2, MF3: Các máy phát đồng pha - Đ1, Đ2, Đ3: Các động cấp lai máy phát, động Diesel hay Turbin - AT1, AT2, AT3: Các Aptomat máy phát - TC: Thanh nơi tập trung lượng điện, tuỳ theo cấu trúc tàu khác mà số lượng bố trí khác - PT1, PT2, PTn: Phụ tải tiêu thụ lượng điện Tất phụ tải tiêu thụ lượng điện thiết kế, chế tạo công tác với điện áp, tần số định mức cho trước, công tác với điện áp, tần số thiết bị hoạt động tin cậy có tuổi thọ cao Do vậy, để trì điện áp tần số không đổi cung cấp cho phụ tải, trạm phát điện tàu thuỷ trang bị hệ thống tự động ổn định 10 điện áp, tự động điều chỉnh vòng quay Diesel, hệ thống phân chia tải phản tác dụng tải tác dụng Trong trình làm việc song song việc phân chia tải máy phát việc quan trọng Việc chia tải tác dụng máy phát phụ thuộc vào động sơ cấp cụ thể liên quan đến hệ điều tốc Phân chia tải phản tác dụng liên quan đến hệ điều chỉnh điện áp, phụ thuộc giá trị dịng kích từ máy chúng làm việc song song Để đảm bảo hệ thống làm việc an tồn trạm phát điện tàu thuỷ trang bị thiết bị báo động, bảo vệ như: với máy phát có bảo vệ ngắn mạch, q tải, cơng suất ngược, với động sơ cấp động diesel thông số áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát, tốc độ,v.v Chế độ hoạt động hệ thống lượng điện tàu thuỷ thay đổi phụ thuộc vào chế độ hoạt động tàu Tuy hệ thống phải đảm bảo tính ổn định phải tuân thủ quy định, yêu cầu chất lượng hệ thống 1.2 CÁC QUY ĐỊNH ĐĂNG KIỂM VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 1.2.1 Quy định đăng kiểm Quy định Đăng kiểm, [8] sau: - Chế độ tĩnh: Khi phụ tải thay đổi từ - Iđm, với cos = cos đm, tốc độ quay động sơ cấp tốc độ quay định mức với sai số 5% điện áp máy phát khơng thay đổi q 2.5%Uđm Cịn cos thay đổi từ 0.6 - 0.9 dao động không 3.5% - Chế độ động: 11 Khi thay đổi tải đột ngột thời gian điều chỉnh (ổn định) không vượt 1.5 (s), thay đổi tải đột ngột với P = 60% P đm cos < 0.4 độ chỉnh không vượt -15% đến +20% điện áp định mức 1.2.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống tự động Chất lượng hệ thống điều khiển tự động đánh giá qua tiêu tính ổn định tiêu khác trình độ xác lập Một hệ thống điều khiển tự động gọi ổn định tín hiệu hệ thống tắt dần theo thời gian tín hiệu hệ tiến tới giá trị ổn định số tín hiệu vào u(t) = 1(t) - Chất lượng tĩnh: Sau vào ổn định trạng thái xác lập tồn sai lệch tuỳ thuộc vào điều khiển Đó chất lượng tĩnh đánh giá theo sai lệch tĩnh (1.1) - Chất lượng động: + Độ chỉnh (lượng điều chỉnh): max = ymax - y () ymax giá trị lớn hàm độ y(t) + Thời gian độ tqd: Là thời gian tính đến giá trị hàm độ vào vùng ổn định + Độ tác động nhanh hệ thống đánh giá thời điểm mà hàm độ đạt giá trị y() lần + Số lần dao động n xung quanh giá trị y () 12 Chất lượng động hệ thống xác định qua tiêu chuẩn tích phân, tùy theo dạng đường cong độ mà có tiêu chuẩn đánh giá khác 1.3 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH VÒNG QUAY ĐỘNG CƠ DIESEL, CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA BỘ ĐIỀU TỐC 1.3.1 Hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay động Diesel Trong trình khai thác, chế độ làm việc động Diesel thường xuyên thay đổi, tức chế độ làm việc ổn định hệ thống bị phá vỡ Khi thay đổi phụ tải hay mơmen quay động vịng quay hệ trục thay đổi, [3] ta có: Jdc = Me -Mc (1.2) Trong đó: Jdc-mơ men qn tính quy đổi hệ động thiết bị tiêu thụ lượng Me, Mc- Mô men quay, mô men cản Như vậy, để vịng quay hệ trục khơng thay đổi thay đổi giới hạn cho phép phải đảm bảo mômen động Diesel sinh cân với mômen cản thiết bị tiêu thụ lượng, điều thực cách ln ln thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho động Trong q trình khai thác, phụ tải ln thay đổi phụ thuộc vào điều kiện bên ngồi nên khơng thể điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động tay Ngoài động Diesel nhậy cảm với chế độ tốc độ Nếu vòng quay khai thác vượt q vịng quay cho phép, chất lượng cơng tác chu trình xấu đi, làm giảm tính tin cậy, tăng suất tiêu hao nhiên liệu, giảm tuổi thọ động Vì cần thiết phải đảm bảo động làm việc khoảng vòng quay cho phép điều tốc Do vậy, bố trí điều tốc để tự động điều chỉnh lượng nhiên liệu 13 cấp chu trình cho cơng suất động ln cân với công suất máy công tác điều cần thiết Hiện nay, loại điều tốc lắp động Diesel đa dạng phụ thuộc vào cơng dụng đặc tính động Dựa vào đặc điểm điều tốc thường lắp động Diesel phân thành loại khác sau: - Bộ điều tốc giới, thuỷ lực, điện chân không - Bộ điều tốc xung xung - Bộ điều tốc có sai số tĩnh khơng có sai số tĩnh - Bộ điều tốc độc lập lắp cụm bơm cao áp - Bộ điều tốc trực tiếp gián tiếp 1.3.2 Các thông số đặc trưng điều tốc Bộ điều tốc có tác dụng giữ cho vịng quay không thay đổi hay thay đổi tác động người, khơng phụ thuộc vào tải Đặc tính điều tốc đặc trưng số thông số chủ yếu sau: 1.3.2.1 Độ không đồng () Độ khơng đồng q trình điều chỉnh vòng quay tỷ số độ chênh vòng quay động tăng từ đến toàn tải (khi giữ nguyên vị trí bơm cao áp) với vịng quay trung bình: = (1.3) Trong đó: nkt - vòng quay ứng với động làm việc chế độ khơng tải, v/ph nH - vịng quay ứng với động làm việc chế độ định mức v/ph; 14 ntb = (nkt + nH)/2 - vòng quay trung bình, v/ph mức độ sai số tĩnh điều tốc, đặc trưng cho khả trì vịng quay ban đầu, nhỏ chất lượng điều tốc cao, nhiên thời gian điều chỉnh tăng lên Trong trường hợp đường đặc tính điều tốc vng góc với trục hồnh ( = 0) gọi đặc tính siêu tĩnh hay phi tĩnh (đặc tính izơđrơm) Trong trường hợp đường đặc tính điều tốc có độ dốc ( > 0) gọi đặc tính tĩnh định Đối với động điezel lai máy phát điện = 5% 1.3.2.2 Độ không nhậy điều tốc Nếu khơng có lực ma sát, vận tốc góc động thay đổi làm dịch chuyển cấu điều tốc Thực tế, ảnh hưởng lực ma sát cấu điều tốc cấu điều khiển nhiên liệu nên vận tốc góc thay đổi nhỏ, điều tốc khơng có phản ứng Giới hạn thay đổi vận tốc góc tương ứng vùng khơng có phản ứng gọi khu vực khơng nhậy Chiều rộng khu vực không nhậy thể độ không nhậy điều tốc kn kn = ; = (1.4) Trong đó, ’cb , ”cb - giá trị vận tốc góc điểm biên khu vực khơng nhậy tăng giảm vịng quay động Trong điều tốc đại lực ma sát khô nhỏ Trong điều kiện làm việc độc lập, độ không nhậy ảnh hưởng không nhiều tới chất lượng làm việc động Khi làm việc song song, cần có độ khơng nhậy nhỏ gây sai lệch lớn công suất động chế độ cân hệ thống điều chỉnh xác lập chế độ phụ tải khu vực không nhậy động 15 Độ không nhậy điều tốc tăng lên phụ thuộc vào thời gian khai thác động chất lượng chăm sóc bảo dưỡng Với động làm việc song song động cịn mới, điều tốc giống vùng khơng nhậy khơng hồn tồn giống nên hiệu chỉnh cần phải xem xét cẩn thận 1.3.2.3 Độ thay đổi vòng quay tương đối lớn Độ thay đổi vòng quay tương đối lớn tỷ số biên độ dao động vòng quay lớn (vận tốc góc lớn nhất) thời gian chuyển tiếp với vòng quay định mức: = = (1.5) ndd (dd) - biên độ dao động vịng quay (vận tốc góc) lớn trình chuyển tiếp Giá trị độ thay đổi vòng quay tương đối lớn phụ thuộc vào chất lượng điều tốc, trạng thái kỹ thuật, chất lượng trình cháy động hệ thống phục vụ, phụ thuộc vào phương pháp mức độ thay đổi tải theo độ quy định đăng kiểm độ điều chỉnh có giá trị cao 10% vòng quay định mức 16 H B s tct H tct t s A dd maxkt dd Hình 1.2:Biểu diễn Sự thay đổi , , tct 1.3.2.4 Độ khơng ổn định vịng quay tương đối Độ khơng ổn định vịng quay tương đối tỷ số biên độ vòng quay động làm việc ứng với chế độ ổn định với vòng quay ổn định tương đối (định mức, không tải v.v ): = hay = (1.6) Trong đó: s - biên độ dao động vận tốc góc ứng với chế độ ổn định; H, kt - vận tốc góc ứng với chế độ ổn định (chế độ định mức không tải) 1.3.2.5 Thời gian chuyển tiếp tct (hay thời gian điều chỉnh) Thời gian chuyển tiếp tct thời gian tính từ lúc bắt đầu thay đổi tải tới lúc biên độ dao động vòng quay nằm giới hạn không ổn định cho phép Thời gian tct phụ thuộc vào loại chất lượng điều tốc, trạng thái kỹ 17 thuật động hệ thống phục vụ, phương pháp mức độ thay đổi tải Đối với động Diesel lai máy phát, thời gian điều chỉnh không lớn 5(s) 1.4 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG [4] TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1.4.1 Hệ số đặc trưng biến dạng đặc tính thời gian điện áp dịng điện Chỉ số biến dạng đặc tính thời gian điện áp dòng điện lưới điện tàu thủy xác định: (1.7) Trong đó: Kn - Hệ số biến dạng điện áp Ah - Giá trị hiệu dụng sóng bậc h AC - Giá trị hiệu dụng đặc tính 1.4.2 Hệ số độ lệch cực đại giá trị tức thời điện áp sóng bậc Uw (1.8) Trong đó: Um: độ lệch điện áp cực đại U1: Giá trị hiệu dụng sóng bậc điện áp Do có tổn hao gây nên sóng bậc cao dịng điện máy điện, biến áp, tụ điện thiết bị bù cos nên cần xác định giá trị trung bình hệ số biến dạng Ku thời gian dài 1.4.3 Hệ số hàm lượng sóng bậc cao Để đánh giá tác dụng lưới sóng radio ta cần xác định hàm lượng sóng bậc cao kih Hệ số định nghĩa: 18 (1.9) Bằng phương pháp đo lường ta xác định tồn phổ tần tín hiệu điện áp dịng điện xác định hàm lượng số sóng bậc cao phụ thuộc vào số lượng, loại thiết bị có hệ thống 1.4.4 Hệ số đặc trưng lệch điện áp, tần số độ phi đối xứng điện áp - Các hệ số đặc trưng độ lệch điện áp tần số lưới điện tàu thủy là: Độ lệch điện áp U, độ lệch tần số f - Các hệ số cần phải xác định trạng thái động tính theo biểu thức sau: Hệ số độ lệch điện áp: (1.10) Trong đó: Udm điện áp định mức U giá trị hiệu dụng Hệ số độ lệch tần số: (1.11) Trong đó: fdm tần số định mức f giá trị tần số Ngoài cịn phải xác định thời gian tồn q trình độ 19 1.4.5 Chỉ số phi đối xứng điện áp - Chỉ số phi đối xứng điện áp hệ số không đối xứng điện áp W n xác định tỷ số độ lệch cực đại điện áp trung bình U pha giá trị trung bình điện áp lưới Utb (1.12) - Theo quy định tổ chức kỹ thuật điện quốc tế (IEC) độ phi đối xứng vượt 5% cần phải ý tới thành phần điện áp đối xứng ngược phân tích chế độ làm việc động dị 1.4.6 Hệ số đặc trưng phân chia tải tác dụng phản kháng máy làm việc song song Các số không gặp lưới điện bờ mà gặp lưới điện tàu thủy có liên quan đến làm việc liên tục trạm điện Các số phân bố công suất tác dụng phản kháng Pi, Qi xác định sau: (1.13) (1.14) Trong đó: Pi, Qi: Cơng suất tác dụng phản kháng Pnm, Qnm: Tải định mức công suất tác dụng phản kháng máy phát làm việc song song có cơng suất lớn n: Số lượng máy phát làm việc song song i: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào số lượng công suất máy làm việc song song 20 1.4.7 Các số phụ Do đặc điểm lưới điện tàu thủy lưới mềm, máy phát có hệ điều chỉnh điện áp tần số độc lập nên hệ thống xuất độ lệch U/f so với giá trị định mức Hệ số xác định sau: (1.15) Đại lượng nên tính thời gian dài lấy giá trị trung bình ảnh hưởng tới tổn hao mạch từ 21 Mục lục Chương TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .8 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .9 Hình 1.1: Hệ thống phân phối lượng điện tàu thuỷ .9 1.2 CÁC QUY ĐỊNH ĐĂNG KIỂM VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 11 1.2.1 Quy định đăng kiểm 11 1.2.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống tự động 11 1.3 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH VỊNG QUAY ĐỘNG CƠ DIESEL, CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA BỘ ĐIỀU TỐC .12 1.3.1 Hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay động Diesel 12 1.3.2 Các thông số đặc trưng điều tốc 13 1.4 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG [4] TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .17 1.4.1 Hệ số đặc trưng biến dạng đặc tính thời gian điện áp dòng điện .17 1.4.2 Hệ số độ lệch cực đại giá trị tức thời điện áp sóng bậc Uw 17 1.4.3 Hệ số hàm lượng sóng bậc cao .17 1.4.4 Hệ số đặc trưng lệch điện áp, tần số độ phi đối xứng điện áp 18 1.4.5 Chỉ số phi đối xứng điện áp 19 1.4.6 Hệ số đặc trưng phân chia tải tác dụng phản kháng máy làm việc song song 19 1.4.7 Các số phụ 20 ... hao mạch từ 21 Mục lục Chương TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .8 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .9 Hình 1.1: Hệ thống phân phối lượng điện tàu thuỷ .9 1.2 CÁC QUY ĐỊNH... động Diesel lai máy phát, thời gian điều chỉnh không lớn 5(s) 1.4 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG [4] TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1.4.1 Hệ số đặc trưng biến dạng đặc tính thời gian điện áp dịng điện Chỉ số biến... CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG [4] TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY .17 1.4.1 Hệ số đặc trưng biến dạng đặc tính thời gian điện áp dịng điện .17 1.4.2 Hệ số độ lệch cực đại giá trị tức thời điện áp sóng bậc Uw 17