Trong những năm gần đây và nhiều năm tới, ngành kinh tế Hàng hải đóng vai trò là ngành kinh tế mũi nhọn trong quá trình tiến lên CNXH của đất nước. Cụ thể là ngành vận tải bằng đường biển với các đội tàu trọng tải lớn, vận tải trên nhiều tuyến, cả nội địa lẫn quốc tế. Song song với nó là việc đóng mới các con tàu với trọng tải ngày càng lớn, ngày càng hiện đại ở các Nhà máy đóng tàu. Cùng với việc xuất hiện các cảng nước sâu ở
Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 1 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH ĐỀ TÀI " Tổng quan truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ trên thực tế. Đi sâu nghiên cứu hệ thống làm hàng với động cơ điện dị bộ rôto lồng sóc 3 cấp tốc độ ứng dụng PLC " Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 2 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU 03 PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG TĐĐ THIẾT BỊ LÀM HÀNG TÀU THUỶ TRÊN THỰC TẾ 04 CHƯƠNG 1:CHỨC NĂNG,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÀM HÀNG TÀU THUỶ 04 1.1:Chức năng của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ 04 1.2:Phân loại hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ 04 1.2.1.Phân loại theo mục đích sử dụng 04 1.2.2.Phân loại theo chức năng của truyền động điện 04 1.2.3.Phân loại theo hệ thống truyền động của truyền động điện 04 1.2.4.Phân loại theo chế độ công tác 04 1.2.5.Phân loại theo hệ thống nguồn cấp 05 1.2.6.Phân loại theo hệ thống điều khiển 05 1.3:Yêu cầu của Đăng kiểm đối với TĐĐ thiết bị làm hàng 05 1.3.1.Năng suất làm hàng cao 05 1.3.2.An toàn cho hàng hoá,thiết bị 07 CHƯƠNG 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 08 2.1:Hệ thống truyền động điện làm hàng với động cơ điện xoay chiều nhiều cấp tốc độ 08 2.1.1:Hệ thống làm hàng với động cơ điện xoay chiều 3 cấp tốc độ của hãng SIEMEN 09 1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 09 2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 10 2.1.2:Hệ thống truyền động điện làm hàng Van-Động cơ xoay chiều hãng ASEA 16 1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 16 2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 18 2.2: Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống làm hàng sử dụng động cơ xoay chiều nhiều cấp tốc độ 21 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÀM HÀNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ THUỶ LỰC 23 3.1: Giới thiệu chung về hệ thống làm hàng sử dụng động cơ thuỷ lực 23 3.2: Hệ thống truyền động điện làm hàng thuỷ lực tàu GOLDENSTART 24 1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 24 2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 25 3.3. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống làm hàng thuỷ 27 Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 3 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH lực CHƯƠNG 4:HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÀM HÀNG ĐIỆN-THUỶ LỰC 29 4.1: Giới thiệu chung về hệ thống làm hàng điện- thuỷ lực. 29 4.2: Hệ thống truyền động điện làm hàng điện-thuỷ lực hãng NMF(tàu Phú Mỹ) 29 1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 29 2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 32 4.3: Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống 38 PHẦN II:ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG VỚI ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ROTO LỒNG SÓC 3 CẤP TỐC ĐỘ ỨNG DỤNG PLC 40 CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ S7-300 VÀ NGÔN NGŨ LẬP TRÌNH PLC 40 1.1:Giới thiệu về S7-300 40 1.2:Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình PLC 44 1.3: Trình tự chung của việc viết chương trình điều khiển 45 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. 48 2.1: Thuyết minh nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển 48 2.2: Xây dựng sơ đồ thuật toán cho hệ thống 50 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO S7-300 73 3.1: Bảng các tín hiệu vào ra 73 3.2: Chương trình điều khiển cho S7-300 75 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ KẾT LUẬN 104 KẾT LUẬN CHUNG 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 4 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây và nhiều năm tới, ngành kinh tế Hàng hải đóng vai trò là ngành kinh tế mũi nhọn trong quá trình tiến lên CNXH của đất nước. Cụ thể là ngành vận tải bằng đường biển với các đội tàu trọng tải lớn, vận tải trên nhiều tuyến, cả nội địa lẫn quốc tế. Song song với nó là việc đóng mới các con tàu với trọng tải ngày càng lớn, ngày càng hiện đại ở các Nhà máy đóng tàu. Cùng với việc xuất hiện các cảng nước sâu ở Việt Nam. Do vậy, việc học tập về những ngành kinh tế có liên quan đến Hàng hải là một hướng đi đúng đắn. Sau 4,5 năm học tập tại Khoa Điện- ĐTTB, Trường ĐHHH Việt Nam. Em đã được các thầy cô giáo trong khoa trang bị cho những kiến thức quan trọng, để chuẩn bị làm việc trên các con tàu hiện đại. Để chứng thực cho kiến thức của mình, em đã được Ban chủ nhiệm Khoa giao cho đề tài tốt nghiệp: " Tổng quan truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ trên thực tế. Đi sâu nghiên cứu hệ thống làm hàng với động cơ điện dị bộ rôto lồng sóc 3 cấp tốc độ ứng dụng PLC ". Mặc dù bản thân em đã cố gắng nhiều, đã đi sâu và tìm hiểu trong thực tế, với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất. Song do hạn chế về kiến thức cũng như về tầm nhìn thực tế, nên trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy giáo trong khoa. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Điện- ĐTTB và Thầy giáo hướng dẫn: Thạc sĩ Hứa Xuân Long, Thầy giáo Vương Đức Phúc đã giúp em hoàn thành bản luận văn của mình. Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 5 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG TĐĐ THIẾT BỊ LÀM HÀNG TÀU THUỶ TRÊN THỰC TẾ CHƯƠNG 1:CHỨC NĂNG,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÀM HÀNG TÀU THUỶ: 1.1:Chức năng của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ: Hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ có chức năng bốc xếp hàng hoá từ tàu lên bờ, từ bờ lên tàu, vận chuyển các trang thiết bị trên tàu, thu thả dây cáp, đóng mở nắp hầm hàng, cẩu thực phẩm từ bờ lên tàu để cung cấp cho thuyền viên 1.2:Phân loại hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ: 1.2.1.Phân loại theo mục đích sử dụng: - Tời hàng và cần trục: đây là các thiết bị được sử dụng rộng rãi trên các tàu vận tải. Chúng thực hiện chức năng bốc xếp hàng hoá từ tàu lên bờ hoặc ngược lại hay bốc xếp hàng hoá giữa hai tàu với nhau khi đanh neo đậu trên vịnh, trên biển. - Máy nâng: dùng để nâng hạ và di chuyển hàng hoá ở các kho bãi hoặc di chuyển, bốc xếp các thiết bị, chi tiết máy trong buồng máy tàu thuỷ. - Nhóm tời thông dụng: tời nâng hạ cầu thang, tời nâng hạ xuồng cứu sinh, tời sau lái - Nhóm tời đặc biệt: là các loại tời được trang bị trên các tàu cứu hộ, tàu đánh cá, tàu nghiên cứu biển 1.2.2.Phân loại theo chức năng của truyền động điện: - Cơ cấu nâng hạ: Cơ cấu này để nâng hàng (hoặc cần) lên hay hạ hàng (hoặc hạ cần) xuống một độ cao h nhất định. - Cơ cấu quay mâm: Cơ cấu này để đưa hàng hay cần quay sang phải hay trái một góc nhất định. - Cơ cấu thay đổi tầm với: Cơ cấu này để thay đổi phạm vi làm việc cho cần 1.2.3.Phân loại theo hệ thống truyền động của truyền động điện: - Truyền động điện cơ: đơn giản trong chế tạo, có hiệu suất sử dụng chung của toàn hệ thống cao (khoảng 0,79 0,9) - Truyền động điện thuỷ lực: dạng truyền động này đang được sử dụng ngày càng rông rãi cho nhóm máy phụ trên boong. Chúng có các ưu điểm nổi bật sau: cho phép sử dụng động cơ dị bộ rôto lồng sóc một tốc độ làm động cơ thực hiện, có thể điều khiển ở phần thuỷ lực 1.2.4.Phân loại theo chế độ công tác: - Công tác ở chế độ ngắn hạn lặp lại: tời hàng, cần trục, tời lai tự động, Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 6 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH - Công tác ở chế độ ngắn hạn: tời nâng hạ xuồng, tời nâng hạ cầu thang. 1.2.5.Phân loại theo hệ thống nguồn cấp: lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện hay từ máy phát riêng. - Hệ thống được lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện: loại này phổ biến trên các tàu hàng. Nguồn được lấy từ máy phát chung cho toàn tàu, đặt dưới buồng máy. - Hệ thống được lấy nguồn từ máy phát riêng: loại này ít phổ biến hơn, để phục vụ việc cấp điện cho hệ thống làm việc, có một máy phát riêng. 1.2.6.Phân loại theo hệ thống điều khiển: điều khiển bằng tay khống chế hoặc tay điều khiển kết hợp với trạm từ. - Điều khiển bằng tay khống chế: việc đóng mở các công tắc tơ trực tiếp bằng tay điều khiển. Hệ thống này chỉ áp dụng cho các cần cẩu có công suất làm hàng thấp, trọng lượng hàng nhỏ ( ≤ 500 tấn) - Điều khiển kết hợp với trạm từ: việc điều khiển được thực hiện qua trung gian: công tắc tơ trung gian, rơle trung gian để điều khiển đóng mở các công tắc tơ, hay van khống chế hoạt động của hệ thống. Hệ thống này áp dụng cho các cần cẩu có công suất làm hàng cao, trọng lượng hàng cao. 1.3:Yêu cầu của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ: Yêu cầu cao nhất đối với thiết bị làm hàng tàu thuỷ là rút ngắn được thời gian bốc xếp hàng hoá tại bến cảng. Như chúng ta đã biết, ngày nay các nhà máy đóng tàu đã cho ra đời những con tàu có tốc độ khá cao (có thể đạt tới 25-30 hải lý/1 giờ). Với tốc độ hành trình lớn như vậy thời gian quay vòng của con tàu phụ thuộc chủ yếu vào thời gian bốc xếp hàng hoá ở các đầu bến. Rõ ràng muốn nâng cao tính kinh tế của vận tải đường biển ta phải tìm cách rút ngắn thời gian bốc xếp hàng hoá. Muốn thế, ngoài những yêu cầu kỹ thuật chung cho các hệ thống truyền động điện như ta đã biết, thiết bị làm hàng tàu thuỷ phải đáp ứng được hai yêu cầu rất quan trọng sau: 1.3.1.Năng suất làm hàng cao: Để thoả mãn yêu cầu năng suất làm hàng cao, thiết bị làm hàng phải được tính toán lựa chọn theo các yếu tố sau: *Đảm bảo đủ tốc độ nâng hạ hàng khi tải là tải định mức: Truyền động điện thiết bị làm hàng có chế độ công tác là chế độ ngắn hạn lặp lại (tuỳ theo từng cơ cấu mà hệ số ngắn hạn lặp lại có thể là 25% hoặc 40%). Như vậy,trong 1 chu kỳ công tác, thường xuyên xảy ra tình trạng đóng mở máy. Mặt khác, quãng đường mà hàng hoá di chuyển ở từng giai đoạn của chu kỳ làm hàng thường không lớn. Vì vậy, khi tải của hệ thống là tải định mức ta cần lựa chọn được một tốc độ nâng hạ hàng hợp lý nhất. Vì quãng đường di chuyển ngắn lại thường xuyên xảy ra các quá trình hãm, gia tốc, khởi động, Việc lựa chọn tốc độ lớn sẽ không phát huy được tác dụng. Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ Sinh viên: Đồng Huy Hoài 7 Lớp: ĐTT - 42 - ĐH Mặt khác, khi chọn tốc độ lớn sẽ làm tăng trọng lượng và kích thước của hệ thống . Ngược lại, nếu chọn tốc độ quá thấp thì thời gian của một chu kỳ bốc xếp sẽ tăng làm giảm năng xuất bốc xếp hàng. Mặt khác, khi lựa chọn tốc độ nâng hạ hàng với tải định mức ta còn cần phải chú ý đến yếu tố an toàn của hàng hoá. Việc lựa chọn tốc độ phải tính tới sự gia tốc bình thường để không gây xung lực lớn, đột ngột ở dây cáp và các bộ cơ khí của cơ cấu truyền động. *Hệ thống phải có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng, tạo được tốc độ cao khi không tải hoặc khi tải nhẹ. Khi nghiên cứu 1 chu kỳ làm hàng của tời hàng hoặc cần trục ta thấy tải của hệ thống không phải là một giá trị cố định. Vì vậy, nếu ta gọi tốc độ nâng hạ hàng với tải định mức là V đm thì hệ thống cần phải có những cấp tốc độ trung gian khác phù hợp với từng trạng thái của tải. Sau đây là một ví dụ: Tốc độ nâng hạ hàng toàn tải: V đm Tốc độ nâng hạ hàng bằng 1/2 tải định mức: (1,5 1,7)V đm Tốc độ nâng hạ móc không: (3 3,5)V đm . Tuỳ theo cấp tàu và khả năng tải của hệ thống, người thiết kế cần lựa chọn tốc độ cho phù hợp. Mặt khác, để nhấc thử hàng, đặt hàng chạm đất và đưa hàng vào hầm tàu một cách chính xác, an toàn, hệ thống cần thiết phải có một tốc độ thật thấp. Tốc độ này phụ thuộc vào độ cao đặt hàng chạm đất. Chúng ta có thể tham khảo tốc độ này theo bảng sau: Tốc độ đặt hàng chạm đất (m/p) 3 6 9 15 24 36 40 Độ cao đặt hàng (m) 0,13 0,5 1,1 3,2 8,2 18 25 Khi lựa chọn tốc độ này ta còn cần phải chú ý loại hàng hoá cần bốc xếp. Nếu hàng hoá là loại không dễ hỏng, không dễ vỡ (gỗ, bông, sắt thép, ) thì có thể chọn tốc độ đặt hàng chạm đất lớn. Ngược lại, với loại hàng hoá dễ vỡ, dễ hư hỏng thì ta cần chọn độ cao hạ hàng và tốc độ chạm đất thấp. *Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ: ta đã biết, tời hàng và cần trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường xuyên xảy ra các quá trình khởi động, hãm đối với động cơ điện (theo thống kê, số lần khởi động, hãm có thể lên tới 500 l/h). Vì vậy, việc rút ngắn thời gian quá độ có ý nghĩa to lớn trong việc nâng cao năng suất làm hàng. Để rút ngắn thời gian quá độ người ta có thể thực hiện các biện pháp sau: Chọn những động cơ điện có mômen khởi động lớn: chế tạo những động cơ chuyên dùng có mômen quán tính nhỏ bằng cách giảm đường kính của rôto đồng thời tăng chiều dài của rôto để giữ cho công suất của động cơ không đổi. [...]... nhiệt có hệ số nhiệt dương, khi nhiệt độ tăng thì điện trở của chúng tăng Các điện trở nhiệt này được đặt trong rãnh đặt các cuộn dây của động cơ do vậy chúng cảm nhận được rất chính xác sự thay đổi của nhiệt độ e11, e12, e13: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho hệ thống điều khiển e14, e15: Cầu chì bảo vệ mạch phanh e16: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho quạt gió 2.1.1.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Khi... c a M n p q Hạ hàng Hình I.3: Đặc tính cơ của động cơ thực hiện 2.1.2 :Hệ thống truyền động điện làm hàng Van-Động cơ xoay chiều : Hệ thống truyền động điện với việc sử dụng Thiristo dùng cho thiết bị làm hàng có công suất lớn Thiristo ở đây được dùng để điều khiển các động cơ điện, hình thành hệ truyền động điện van- động cơ Hệ thống truyền động điện này ngày càng ứng dụng phổ biến trong thực tế cùng... phát tốc Hình I.4: Sơ đồ tổng quát của hệ thống làm hàng V-Đ So với các hệ truyền động điện sử dụng thuần tuý các khí cụ có cực tiếp xúc, hệ thống truyền động điện van- động cơ có các ưu điểm nổi bật sau: - Độ ồn trong công tác nhỏ - Không làm phát sinh ra tia lửa điện do không có quá trình đóng mở các cực tiếp xúc ở mạch động lực - Trọng lượng và kích thước của hệ thống giảm đáng kể - Đặc biệt là có... khoảng điều chỉnh của hệ thống người ta dùng mạch phản hồi âm tốc độ Bằng cách tính chọn hệ thống điều khiển tạo xung điều khiển mở các Thiristo một cách hợp lý có thể tạo ra những đường đặc tính cơ trung gian (không phải là đường đặc tính cơ của động cơ) một cách phù hợp với thiết bị làm hàng Động cơ M sẽ gia tốc trên các đường đặc tính cơ ấy Đây chính là một ưu điểm của hệ thống làm hàng Van- Động... lại Động cơ M1 chuyển sang hoạt động ở cấp tốc độ 3 Hệ thống cũng hoạt động tương tự khi ta đưa tay điều khiển sang vị trí 1, vị trí 2, vị trí 3 phía hạ hàng *Một số đặc điểm kỹ thuật quan trọng của hệ thống: Động cơ thực hiện M1 có công suất lớn (4,5/22/45) KW Nếu động cơ đựợc gia tốc tại các cấp tốc độ cao sẽ gây sụt áp lớn cho trạm Vì vậy, hệ thống được thiết kế để động cơ phải gia tốc bắt đầu từ... cho phép tận dụng hết ưu điểm của động cơ điện một chiều Mặt khác, với hệ thống truyền động điện này, chỉ với động cơ điện dị bộ một cuộn dây ta cũng tạo được nhiều cấp tốc độ khác nhau Rõ ràng, khi dùng hệ thống truyền động điện van- động cơ xoay chiều, đã khắc phục nhược điểm về điều chỉnh tốc độ của động cơ dị bộ Tuy nhiên, hệ thống này cũng có những nhược điểm: - Các phần tử bán dẫn rất nhạy cảm... (đặc tính 3) Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" sang vị trí 3 phía hạ hàng, hoạt động của hệ thống cũng diễn ra tương tự như trên, chỉ khác là khi đó rơle d12 có điện để C11 được cấp nguồn, đóng C11 cấp điện cho động cơ quay theo chiều hạ hàng _ Để đảm bảo an toàn cho hàng hoá và thiết bị, hệ thống điều khiển được thiết kế để động cơ thực hiện không bị dừng đột ngột khi đang làm việc ở tốc... hẳn, mà được chuyển luôn sang gia tốc phía hạ hàng _ Động cơ thực hiện làm việc ở chế độ làm mát cưỡng bức nhờ quạt gió M2 Nếu cửa gió không được mở thì hệ thống điều khiển không được cấp điện ( do b12 không đóng ) Do đó, công việc đầu tiên khi sử dụng hệ thống này là tác động cho cửa gió mở Việc này được thực hiện nhờ động cơ mở cửa gió riêng Nếu quạt gió bị quá tải ( do cánh quạt bị kẹt chẳng hạn), rơle... điều khiển cần được bố trí trong môi trường có nhiệt độ ổn định và không quá cao - Đầu tư ban đầu cao - Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống phải có độ nhạy cao,… Sinh viên: Đồng Huy Hoài Lớp: ĐTT - 42 - ĐH 16 Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ 2.1.2.1 :Hệ thống làm hàng Van-Động cơ xoay chiều hãng ASEA: (Hình ở tập bản vẽ) a.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử: M: Động... động điện này ngày càng ứng dụng phổ biến trong thực tế cùng với việc phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử cùng với những thành tựu to lớn của công nghệ chế tạo các linh kiện bán dẫn công suất lớn (diod, thiristo, diac, triac…) Sơ đồ tổng quát của hệ thống (Hình I.4): M: là động cơ xoay chiều, được đảo chiều quay nhờ các công tắc tơ T, N Tốc độ động cơ M thay đổi bằng phương pháp thay đổi áp nguồn