trang thiết bị điện tàu asl-albatross. đi sâu nghiên cứu, phân tích các hệ thống tích hợp trên bảng điện chính

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình riêng của tôi. Các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực, chưa được đăng trên bất kỳ tài liệu nào. Hải phòng, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Long 1 MỤC LỤC Lời mở đầu 4 Phần I : Tổng quan về tàu ASL-ALBATROSS 5 Phần II : Trang thiết bị tàu ASL-ALBATROSS 8 Chương I : Giới thiệu chung về trạm phát điện tàu ASL-ALBATROSS 8 1.1 Các thông số kỹ thuật 8 1.2 Trạm phát điện chính 8 1.3 Cấu tạo của trạm phát điện sự cố 12 1.3.1 Tổng quan về trạm phát điện sự cố 12 1.3.2 Giới thiệu phần tử 14 1.3.3 Nguyên lý hoạt động của trạm phát điện sự cố 16 1.3.4 Báo động và bảo vệ 19 Chương II : Một số hệ thống truyền động điện máy phụ buồng máy 21 2.1 Hệ thống bơm làm mát máy chính 21 2.1.1 Giới thiệu phần tử 21 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 21 2.2 Hệ thống bơm cứu hoả 23 2.2.1 Giới thiệu phần tử 23 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 24 2.2.3 Hoạt động mạch sấy 26 2.2.4 Các chế độ báo động và bảo vệ 26 2.3 Hệ thống quạt gió buồng máy 26 2.3.1 Giới thiệu phần tử 26 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 27 2.3.3 Các bảo vệ của hệ thống 28 2.4 Hệ thống máy nén khí 28 2.4.1 Giới thiệu phần tử 28 2.4.2 Nguyên lý hoạt động 29 2.4.3 Các bảo vệ báo động 30 Chương III : Hệ thống điều khiển Diesel-Generator 31 3.1 Giới thiệu phần tử 31 3.1.1 Sơ đồ mặt trước panel điều khiển Diesel-Generator 31 2 3.1.2 Sơ đồ mạch nguồn 32 3.1.3 Sơ đồ mạch điều khiển D/G No1 32 3.1.4 Sơ đồ mạch bảo vệ D/G No1 33 3.1.5 Sơ đồ báo động và kiểm tra D/G No1 34 3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 34 3.2.1 Khởi động D/G 34 3.2.2 Dừng D/G 38 3.3 Báo động và bảo vệ D/G 39 Chương IV : Hệ thống lái điện thuỷ lực 43 4.1 Mạch khởi động động cơ lai bơm số 1 43 4.2 Mạch khởi động động cơ lai bơm số 2 45 Phần III : Đi sâu nghiên cứu, phân tích các hệ thống tích hợp trên bảng điện chính tàu ASL-ALBATROSS 48 Chương V: Bảng điện chính và hệ thống phân chia điện năng trên tàu ASL-ALBATROSS 48 5.1 Đặc điểm yêu cầu quy phạm đối với bảng điện chính 48 5.2 Giới thiệu bảng điện chính và cấu tạo bảng điện chính 50 5.3 Đo lường giám sát các thông số bảng điện chính 61 5.4 Các hệ thống điều khiển trên bảng điện chính 62 5.4.1 Hoà đồng bộ máy phát 62 5.4.2 Hệ thống điều chỉnh điện áp 70 5.4.3 Tự động phân chia tải vô công cho máy phát công tác song song 78 5.4.4 Mạch điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng 80 5.5 Các hệ thống bảo vệ trong bảng điện chính 83 5.5.1 Bảo vệ công suất ngược cho máy phát 83 5.5.2 Mạch bảo vệ quá tải cho máy phát 84 5.5.3 Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát 85 5.5.4 Bảo vệ tần số thấp 87 5.5.5 Bảo vệ điện áp thấp cho máy phát 87 Kết luận 88 Tài liệu tham khảo 89 3 LỜI MỞ ĐẦU Giao thông vận tải là một ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt trong công cuộc đổi mới đất nước hiện nay, chúng ta đã thiết lập quan hệ ngoại giao và buôn bán với nhiều nước trên thế giới, do đó yêu cầu chuyển hàng hoá giữa nước ta với các nước trên thế giới và giữa các vùng trong nước càng được đòi hỏi lớn. Để thực hiện nhiệm vụ nặng nề đó, ngành Hàng Hải Việt Nam không ngừng phải đổi mới, không ngừng phải nâng cao trình độ chuyên môn của cán bộ thuyền viên mà còn từng bước hiện đại hoá đội tàu và tự động hoá các hệ thống trên tàu nhằm nâng cao độ tin cậy, an toàn cho con tàu, giảm bớt thời gian hành trình, giảm bớt số người phục vụ đồng thời cải thiện điều kiện làm việc của thuyền viên nhằm đem lại hiệu quả kính tế cao. Trong suốt quá trình học tập ở trường Hàng Hải Việt Nam và được sự dìu dắt, dạy bảo của các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển, cùng với sự giúp đỡ của các bạn trong lớp. Qua thời gian thực tập tốt nghiệp được khoa và nhà trường giao cho đề tài: “ Trang thiết bị điện tàu ASL-ALBATROSS. Đi sâu nghiên cứu, phân tích các hệ thống tích hợp trên bảng điện chính ’’ 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: Kiều Đình Bình đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình. 4 PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ TÀU ASL-ALBATROSS * Giới thiệu về tàu ASL-ALBATROSS Tàu ASL-ALBATROSS là tàu 53000 tấn, tàu có trọng tải lớn Việt Nam đã từng đóng. Tàu được đóng theo đơn đặt hàng của Anh với tổng công ty đóng tàu Việt Nam, do nhà máy đóng tàu Nam Triệu trực tiếp thi công. 1.Kích thước chính: - Chiều dài toàn tàu 190m - Chiều dài giữa 2 đường vuông góc 183.25m - Bề sộng thiết kế 32.26m - Cao mạn đến boong chính 10.9m - Mớn nước mô hình 12.6m - Chiều cao boong chính ( tại đường tâm) Từ boong chính đến boong dâng lái 3.0 m Từ boong dâng lái chính- boong dâng lái 5, mỗi boong 2.8 m Từ boong dâng lái 5 - đỉnh cabin ( buồng lái) 3.0 m Các boong làm phòng ở 2.6 m Trên các boong khác không có độ cong ngang và dọc boong. 2. Tải trọng và mớn nước: Toàn bộ thông số tải trọng dưới đây được đo bằng đơn vị tấn trong nước biển với trọng lượng riêng là 1.025 t/ m - Mớn nước mẫu thử 12.6 m - Tải trọng tương ứng 53000 tấn - Mớn nước hàng nhẹ 10.9 m - Tải trọng tương ứng 44000 tấn 5 3. Dung tích các khoang hàng : Hầm hàng số 1 12m 3 Hầm hàng số 2 13m 3 Hầm hàng số 3 13m 3 Hầm hàng số 4 13m 3 Hầm hàng số 5 13m 3 4. Tốc độ và công suất : Tốc độ khai thác theo mớn nước mẫu thử 12.6 m ở trạng thái cân bằng , có tính đến 15 % dung sai khai thác (Trạng thái dự phòng) 14.0 hải lý/giờ. Tốc độ khai thác tại mớn nước chở hàng nhẹ 10.9 m ở trạng thái cân bằng có tính đến 15% dung sai khai thác (trạng thái dự phòng) là 14.2 hải lý/giờ. Công suất máy tương ứng tại 82 % MCR (vòng tua tối đa liên tục và tốc độ chân vịt 118 vòng / phút) gần bằng 7.780KW 5. Tiêu hao nhiên liệu và tầm hoạt động Lượng dầu nặng F.O tiêu hao hàng ngày trên máy chính tại 82% vòng quay tối đa liên tục, công suất máy 7780 KW và chân vịt đạt 118 vòng/phút gần bằng 31.2 tấn Lượng tiêu hao dầu nặng FO được tính dựa trên các điều kiện ISO Tiêu hao nhiên liệu hàng ngày của máy móc phụ gần bằng 2.4 tấn Tổng lượng HFO tiêu hao hàng ngày gần bằng 33.6 tấn Lượng tiêu hao được tính dựa trên điều kiện chạy dầu HFO , độ nhớt 380 CST tại 50 0 C và giá trị hâm 42.700 kj/ kg , mớn nước mẫu thử và 15% dung sai khai thác. Thông số trên được xác nhận sau khi thử két mô hình Tầm hoạt động gần bằng 18 ,000 N dặm Dựa trên điều kiện 82% MCR ( vòng tua tối đa liên tục ) 199% dung tích các két HFO. mớn nước mẫu thử , tốc độ 14 hải lý và 2 ngày dự trữ. Tương đương gần bằng 55 ngày chạy HFO , mỗi ngày 336 dặm ( hải lý ) 6. Nguyên lý thiết kế và mô phỏng chung Con tàu ASL-ALBATROSS là loại tàu viễn dương , 1 chân vịt lai bằng máy diesel phù hợp chuyên chở các loại hàng rời. Thông thường như than , quặng , ngũ cốc , xi măng , nhôm ô xít , cát khoáng , thép cuộn và gỗ đóng kiện. Tầu được đóng và trang bị cho việc chuyên chở các loại hàng nguy hiểm trong phạm vi quy định IMDG , cấp 4.1 , 4.2 , 4.3 , và 5.1 cũng như hàng BC code MHB. 6 Tầu có mũi quả lê , 1 boong dâng mũi và 1 boong sống đuôi . Phần vỏ dưới boong chính được phân cách bằng các vành kín nước như sau: + Két mũi + 5 hầm hàng khô + Buồng máy + Két lái 7. Trạm phát chính Gồm có 3 máy phát Công suất tác dụng : 680 KW Điện áp : 450 V Số pha: 3 Tần số: 60Hz Cos ϕ : 0.8 Dòng điện định mức 1091 A 8. Trạm phát sự cố Có 1 máy phát sự cố Công suất tác dụng : 125 KW Điệp áp : 450 V Số pha : 3 Tần số: 60Hz Cos ϕ : 0.8 7 PHẦN II : TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU ASL-ALBATROSS CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU ASL- ALBATROSS Trạm phát điện là tổ hợp các thiết bị biến đổi từ năng lượng không điện thành năng lượng điện và phân phối năng lượng điện cho tất cả các phụ tải sử dụng điện. Trạm phát điện tàu 53000 tấn được trang bị gồm có 4 tổ hợp diesel-máy phát (D-G), trong đó có 3 tổ hợp diesel-máy phát chính và một tổ hợp diesel máy phát sự cố. Ngoài ra còn có nguồn năng lượng điện ắc quy dự trữ. 1.1 Các thông số kĩ thuật a. Các thông số kĩ thuật của các diesel máy phát chính là: - Điện áp định mức : 450V - Dòng điện định mức : 1091A - Công suất định mức : 680KW - Tần số định mức 60Hz - Hệ số công suất cos ϕ : 0.8 - Số pha : 3 pha b. Các thông số kĩ thuật của máy phát sự cố : - Điện áp định mức : 450V - Tần số định mức 60Hz - Công suất định mức : 125KW - Hệ số công suất cos ϕ : 0.8 - Số pha : 3 pha 1.2 Trạm phát điện chính: Trạm phát điện phải luôn đáp ứng được những yêu cầu về độ tin cậy, cung cấp năng lượng điện liên tục, cơ động , thuận tiện dễ dàng cho người sử dụng vận hành khai thác và có tính kinh tế cao. Trạm phát điện cung cấp năng lượng cho các phụ tải thông qua các aptomat. Phụ tải trên tàu thủy thường chia ra làm ba nhóm. Nhóm thứ nhất: gồm những phụ tải rất quan trọng, nếu mất điện có thể gây nguy hiểm cho tàu và thuyền viên. Ví dụ: hệ thống đèn hành trình, các thiết bị vô tuyến điện, máy lái,… Nhóm phụ tải này phải được cấp nguồn từ hai nguồn độc lập . 8 Nhóm thứ hai: gồm những phụ tải quan trọng như: Neo, các bơm cứu hỏa, bơm la canh và những máy phục vụ cho máy chính… Nguồn điện áp cấp cho nhóm thứ hai cũng phải thường xuyên và tin cậy trong chế độ công tác bình thường và sự cố. Nhóm thứ ba: Các phụ tải ít quan trọng như: bếp điện, quạt gió…. Đối với nhóm này cho phép gián đoạn nguồn điện cấp trong một thời gian khi các máy phát bị quá tải hay sửa chữa. * Các phương pháp phân phối điện năng: Trong mạng điện tàu thủy ta có thể gặp các loại hệ thống phân phối điện năng sau: - Hệ thống phân phối theo hình vành khuyên. - Hệ thống phân phối theo tia đơn giản. - Hệ thống phân phối theo tia phức tạp. Sau đây chúng ta lần lượt giới thiệu các loại hệ thống trên: a. Hệ thống phân phối theo hình vành khuyên: Đây là những hệ thống mà tất cả các bảng điện phụ có thể được cấp nguồn đồng thời từ hai hướng bằng hai đường cáp khép kín theo hình vành khuyên. Sơ đồ hệ thống phân phối theo hình khuyên: 1- Các máy phát 2- Bảng điện chính 3- Các bảng điện phụ 4- Các cầu dao 5- Đường cáp 6- Đường cáp phụ cung cấp cho bảng điện phụ 7- Các bảng điện nhỏ hay các phụ tải lớn G G 4 6 7 7 7 7 3 5 2 1 1.1 Sơ đồ hệ thống phân phối điện năng theo hình khuyên 9 Ngoài ra một số điểm trên hình vành khuyên còn được cấp theo đường cáp phụ 6 sao cho sự sụt áp trên cáp là thấp nhất. Trong trường hợp bị ngắn mạch hay hỏng một đoạn cáp nào đó thì đoạn cáp đó có thể loại ra nhờ các cầu dao 4 và điểm cần cấp điện vẫn được cấp từ bảng điện chính theo hướng khác. Các đường cáp tạo thành hình vành khuyên được đặt phía phải và phía trái của mạn tàu. Trường hợp có sự cố một bên mạn tàu, đồng thời hỏng cáp điện đi phía mạn đó, ta vẫn có cáp của phía mạn kia cấp điện cho các điểm cần thiết. Các phụ tải quan trọng hơn được cấp nguồn từ hai bảng điện phụ, một từ mạn trái và một từ mạn phải. Loại hệ thống phân phối điện năng này có khả năng tiết kiệm được tiết diện dây dẫn khi cấp cho phụ tải công suất lớn, tăng độ tin cậy cấp nguồn cho thiết bị. Nhược điểm của hệ thống là phức tạp và vận hành, khai thác gặp những khó khăn nhất định. Hệ thống hình vành khuyên thường được ứng dụng trên tàu quân sự hay các tàu vận tải rất lớn. b. Hệ thống phân phối theo tia đơn giản: Đây là hệ thống mà tất cả máy phát được cấp lên bảng điện chính và từ đó cung cấp đến các phụ tải trực tiếp bằng cáp. Hệ thống này rất đơn giản chỉ được ứng dụng trên các tàu nhỏ. Sơ đồ phân phối theo tia đơn giản: 1- Các phụ tải động lực 2- Phụ tải ánh sáng G G 1 2 MSB 1.2 Sơ đồ phân phối điện năng theo tia đơn giản c. Hệ thống phân phối theo tia phức tạp: Hệ thống phân phối theo tia phức tạp tức là hệ thống được cung cấp từ một bảng điện chính chung, hoặc hệ thống được cấp điện từ một số bảng điện chính. Từ bảng 10 [...].. .đi n chính cấp ra các bảng đi n phụ, từ các bảng đi n phụ cấp theo tia đến các phụ tải hoặc đến các bảng đi n phụ nhỏ hơn Hệ thống này thường sử dụng cho các hệ thống có trọng tải lớn Sơ đồ hệ thống phân phối theo tia phức tạp: 1- Các phụ tải được cấp nguồn trực tiếp từ bảng đi n chính 2- Các bảng đi n phụ cung cấp đến từng phụ tải 3- Các bảng đi n phụ cung cấp đến các nhóm phụ tải 4- Các phụ... tắc SA84.41 sang vị trí Auto lúc này các tiếp đi m (3-4; 7-8; 11-12 ) đóng lại chờ sẵn Giả sử nguồn từ bảng đi n chính bị mất đi n đột ngột thì đèn HL 101.6 sẽ bị tắt báo nguồn từ bảng đi n chính cấp đến bảng đi n sự cố đã bị mất Rơle 101.52 bị mất đi n , tiếp đi m K101.52( 13-14, 43-44 p101) mở ra không cấp nguồn đến m ạch đi u khiển 16 aptomat QF BT (p104 ) và mạch đi u khiẻn rơle phụ ( p105) và mạch... cố T3 2-10 : Cấp nguồn cho biến áp sự cố T4 2-11 : Cấp nguồn cho phan xưởng thiết bị máy móc buồng máy 2-12 : Cấp nguồn cho bộ dự trữ Panel 3 (NP3 ) : IRM : Đồng hồ đo đi n trở cách đi n h1 : Đèn trắng báo đi n trở cách đi n với đất pha R h2 : Đèn trắng báo đi n trở cách đi n với đất pha S h3 : Đèn trắng báo đi n trở cách đi n với đất pha T ETR1 : Cấp nguồn cho biến áp sự cố 1 ETR2 : Cấp nguồn cho... 19 + Tiếp đi m 15-18 mở ra, cắt đi n cấp cho cuộn đóng mở aptomat + Tiếp đi m 25-28 mở ra, rơle K88.4 mất đi n, tiếp đi m 7-11 đóng lại gửi tín hiệu về bảng đi n chính 20 CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐI N MÁY PHỤ BUỒNG MÁY 2.1 HỆ THỐNG BƠM LÀM MÁT MÁY CHÍNH 2.1.1 Giới thiệu phần tử (287-288) : - QF : Áptômát chính cấp nguồn cho bơm và mạch đi u khiển -A : Đồng hồ ampekế để đo dòng đi n chạy... động Tiếp đi m K85.21( 3-11, p104) mở ra không cho phép cấp nguồn cho cuộn giữ MN của aptomat BT Đồng thời làm đóng tiếp đi m K85.21 ( 8-12, p185) đưa tín hiệu đến bảng đi n chính báo aptomat sự cố đang đóng - Giả sử máy phát đi n sự cố đang hoạt động cấp đi n cho các phụ tải quan trọng thì bảng đi n chính lại có nguồn trở lại Nguồn từ bảng đi n chính qua biến áp TC101.4 440v / 220v 50VA sẽ cấp đi n cho... và số 2 2.4.2 Nguyên lý hoạt động : Đóng aptomat cấp nguồn trên bảng đi n chính cấp nguồn 440V cho máy nén khí , đóng aptomat 5Q2 , Biến áp 5T2 có đi n , cấp đi n cho mạch đi u khiển phía sau , 6K12 có đI n , đóng tiếp đi m chờ sẵn Khi đi u kiện áp lực dầu đảm bảo thì cảm biến P đóng , 7K3 có đi n , mở tiếp đi m thường đóng 7K3(21-22;07) cắt đi n vào rơle 7K2 bảo vệ áp suất dầu thấp a Chế độ bằng tay... độ bằng tay : Công tắc 6S1 sẽ bật sang vị trí Hand : Khi đó 6K11 có đi n và 6K10 có đI n Khi 6K10 có đi n , đóng tiếp đi m 6K10(25,28) lại , 7K4 có đi n , mở tiếp đi m 7K4(2122;08), đóng tiếp đi m 7K4(13-14;07) duy trì và đóng 7K4 (43-44;07) , 7K9 có đi n , đóng tiếp đi m 7K9(13-14;06) , 6K1 có đi n , đóng tiếp đi m mạch động lực cấp đi n cho động cơ 5M1 hoạt động và đóng 6K1(73-74;08) , đèn 8H1 sáng... một thời gian thì tiếp đi m Kt101.42 (21-22,p084) mở ra , cuộn giữ MN của aptomat EG bị mất đi n, aptomat EG sẽ mở ra Đồng thời tiếp đi m KT101.42( 15-18, p104) đóng lại cấp đi n cho cuộn đóng của aptomat BT , aptomat BT sẽ được đóng lên lưới Đi n lại cấp từ bảng diện chính lên bảng đi n sự cố để từ đó cấp đi n đến các phụ tải quan trọng Đồng thờ khi aptomat BT đóng lại thì tiếp đi m QF1 đóng sang bên... nuôi - Tiếp đi m KM1(21-22;299) mở ra làm cho đi n trở sấy không thể có đi n được - Tiếp đi m của KM1(55-56;298) mở ra làm cho KM3 mất đi n tiếp đi m của KM3(21-22) đóng vào sẵn sàng cấp đi n cho KM2 -Sau thời gian trễ thì các tiếp đi m thời gian của KM1(67-68) đóng vào cấp đi n cho KM2 đóng các tiếp đi m của nó ở mạch động lực lại bơm chuyển sang hoạt động ở chế độ tam giác 24 - Tiếp đi m KM2(53-54;297)... kêu Tiếp đi m K1(1/G4;page 1) mở ra đèn HL03 không sang (tức là nguồn chính vẫn có) + Khi bị có sự cố mà làm mất nguồn chính thì ta chuyển sang nguồn sự cố DC 24V bằng cách đóng aptomat FU1 Khi đó rơle K01 có đi n đóng tiếp đi m K01 (1/G6;page 1), đèn HL01 sáng báo nguồn sự cố DC 24V sẵn sàng cấp cho mạch đi u khiển Khi bị mất nguồn chính thì các rơle K11, K12, K13 bị mất đi n dẫn đến các tiếp đi m của . thống được cấp đi n từ một số bảng đi n chính. Từ bảng 10 đi n chính cấp ra các bảng đi n phụ, từ các bảng đi n phụ cấp theo tia đến các phụ tải hoặc đến các bảng đi n phụ nhỏ hơn. Hệ thống này. đi n chính tàu ASL-ALBATROSS 48 Chương V: Bảng đi n chính và hệ thống phân chia đi n năng trên tàu ASL-ALBATROSS 48 5.1 Đặc đi m yêu cầu quy phạm đối với bảng đi n chính 48 5.2 Giới thiệu bảng đi n. đi n chính và cấu tạo bảng đi n chính 50 5.3 Đo lường giám sát các thông số bảng đi n chính 61 5.4 Các hệ thống đi u khiển trên bảng đi n chính 62 5.4.1 Hoà đồng bộ máy phát 62 5.4.2 Hệ thống đi u