GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG

GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG GIÁO TRÌNH điện tàu THỦY đại CƯƠNG

TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO TH ÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG GIÁO TRÌNH MƠN: ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 CHƯƠNG 1: KHÁI QT CHUNG §1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm: Trạm phát điện tầu thuỷ làm nhiệm vụ cung cấp, truyền phân bố lượng điện cho thiết bị dùng điện Tất thiết bị để vận hành tàu phần lớn sử dụng nguồn lượng điện, lượng điện đóng vai trò quan trọng định cho sống tàu Từ máy móc điện hàng hải như: Vô tuyến, VHF, Rada, Máy đo sâu… đến thiết bị buồng máy như: Các loại bơm, máy lọc, máy Phân ly, động Diezel … thiết bị phục vụ cho người như: Chiếu sáng, đốt nóng, Máy lạnh… sử dụng chung nguồn lượng, nguồn lượng điện Sở dó có điều nguồn lượng điện có nhiều ưu nguồn lượng khác chỗ: - Dễ tạo từ nguồn lượng khác biến đổi từ lượng điện sang dạng lượng khác cách đơn giản thuận tiện - Năng lượng điện dễ dàng tập trung, truyền tải phân bổ toàn hệ thống - Các thiết bị điện hoạt động tin cậy, tuổi thọ cao, không gây tiếng ồn, dễ dàng vận hành, khai thác, bảo dưỡng hệ thống - Các thiết bị vô tuyến, thông tin liên lạc phải sử dụng đến lượng điện - Năng lượng điện nguồn lượng không gây ô nhiễm môi trường Ngày số dạng lượng khác đưa vào sử dụng lượng mặt trời, lượng nguyên tử…, chúng không phổ biến nhiều hạn chế 1.2 Các yêu cầu Trạm phát: Do điều kiện làm việc tàu thủy khắc nghiệt phải chịu tác động môi trường rung lắc, chênh lệch nhiệt độ tàu qua vùng biển khác nhau, độ ẩm, nước muối….và nhiều điều kiện khác nên trạm phát điện tàu thủy việc phải đảm bảo đầy đủ yêu cầu trạm phát điện bình thường phải thỏa mãn số yêu cầu sau : - Phải có kết cấu đơn giản, chắn, gọn nhẹ chiếm diện tích lắp đặt - Hoạt động tin cậy, an toàn điều kiện làm việc tàu theo quy định Đăng kiểm - Dễ dàng việc vận hành, khai thác bảo dưỡng - Đảm bảo tính động - Hiệu suất sử dụng cao - Tránh gây tiếng ồn gây nhiễu cho thiết bị radio… ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT CHƯƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ NGUỒN ĐIỆN NĂNG §1 CẤU TRÚC TRẠM PHÁT ĐIỆN Cấu trúc trạm phát điện tàu thủy : Hiện tàu thủy thường sử dụng trạm phát điện diesel xoay chiều gồm động diesel trung tốc cao tốc lai máy phát xoay chiều đồng pha điện áp 380V tần số 50Hz điện áp 440V tần số 60 Hz Trong giới hạn tài liệu này, nghiên cứu trạm phát điện diesel xoay chiều Tùy thuộc vào loại tàu mà trạm phát điện bao gồm đến máy phát máy phát cố Tàu hàng khô, tàu container thường có đến máy phát, tàu khách thường có đến máy phát, … Các máy phát công tác độc lập song song Hình 1.1 vẽ sơ đồ dây trạm phát điện có máy phát máy phát công suất, máy phát có công suất nhỏ máy phát cố Đây trạm phát điển hình thường thấy tàu hàng, tàu container Trong cấu trúc sử dụng thêm máy phát công suất nhỏ để tăng tính linh hoạt tính kinh tế khai thác trạm phát điện Khi tàu đỗ bến không làm hàng tải tiêu thụ nhỏ, lúc máy phát công suất nhỏ sử dụng phụ tải phụ tải quan trọng CB CB1 CB2 CB3 CB5 EG DE1 G1 DE2 G2 DE3 G3 D.E Hình 1.1 Trạm phát điện điển hình tàu hàng 02 máy phát công suất lớn 400KVA-380V-50Hz (G1, G2) 01 máy phát công suất nhỏ 180KVA-380V-50Hz (G3) 01 máy phát cố 50KVA-380V-50Hz (G4) ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Hình 1.2 vẽ sơ đồ dây trạm phát điện có máy phát công suất, máy phát cố máy phát đồng trục Đây trạm phát điển hình tàu dịch vụ, tàu cứu hộ, … Hai máy phát đồng trục chủ yếu cấp điện cho phụ tải công suất lớn chân vịt mũi, chân vịt mạn, bơm cứu hỏa, … Cấu trúc có ưu điểm nâng cao hiệu suất sử dụng máy chính, giảm chi phí khai thác bảo dưỡng trạm phát (các diesel lai máy phát) phụ tải quan trọng phụ tải công suất lớn phụ tải CB7 CB6 CB1 CB5 EDE EG DE1 G1 DE2 CB3 CB2 G2 CB4 SG1 DE3 SG2 DE4 Hình 1.2 Trạm phát điện điển hình tàu dịch vụ ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT §2 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ PHA 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy phát đồng : thường có hai loại máy phát cực ẩn máy phát cực 2.1.1 Cấu tạo : thường có hai phần stator rotor a- Stator 1- Mạch từ : Là loiõ thép kỹ thuật điện có độ dày từ 0,3-0,5 mm dập hình vành khăn xẻ rãnh trong, thép kỹ thuật điện ghép điện để giảm dòng Fuco 2- Vỏ máy: thường thép đúc gang, máy phát điện công suất nhỏ hai phía có nắp máy, máy phát điện công suất lớn nắp thường không chịu lực ổ đỡ, mà phía gắn cứng với động sơ cấp, phía bên đặt ổ đỡ gắn với vỏ satxi 3-Các cuộn dây cuộn dây ba pha (hoặc pha) lấy điện gọi cuộn dây phần ứng Chế tạo từ dây đồng hợp kim có độ dẫn điện cao, chịu nhiệt độ, bên tráng lớp emay, men cách điện, tơ sợi tổng hợp, sợi thuỷ tinh, mục đích làm cách điện dây cuộn dây, dây quấn rãnh theo quy luật định, số đầu dây cuộn pha 3, 9… tùy theo hãng chế tạo Các đầu dây đặt hộp kín nước, có trụ nối để nối với mạch ngòai Giữa lõi cực từ cuộn dây điện từ lót lớp điện giấy cách điện, mica cách điện, đặc điểm lớp bià hay mica dai, dẻo, chịu độ ẩm điều kiện môi trường, có tuổi thọ cao thông thường phần cách điện phải chịu nhiệt độ làm việc từ 135-1800C Phần lấy điện gọi phần ứng, gồm có cuộn dây, cuộn dây điện từ đặt lệch 120 độ điện, người ta quấn cuộn dây thành pha đối xứng có số cặp cực tùy thuộc vào tốc độ động lai để có tần số phù hợp, Toàn phần ứng đặt vỏ máy theo thiết kế có khe hở thóang thoáng để giải nhiệt dễ dàng ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Hình 2.1 Cấu tạo stator máy phát đồng b Rotor: Là phần kích từ có cấu tạo gồm mạch từ cuộn dây kích từ: Mạch từ làm thép đúc: Có dạng kết cấu kiểu cực lồi kiểu cực ẩn, phần mỏm cực tiếp giáp với khe khí Stato thường chế tạo từ thép kỹ thuật điện ghép lại để giảm dòng Fuco làm việc Số cực từ số chẵn, với tốc độ quay cố định rotor, số cực nhiều tần số nguồn điện cao, hay ngước lại với tần số nguồn điện cần tạo cố định (50,60Hz) số cực tốc độ động sơ cấp phải cao Cuộn dây: Cuộn dây điện từ chế tạo kim lọai đồng hợp kim có độ dẫn điện cao cấp dòng điện chiều gọi dòng kích từ, cuộn dây kích từ nối theo quy luật để hình thành cực nam châm xen kẽ nhau, nối song song nối tiếp cuộn dây cực từ Trên phần mỏm cực rotor có dẫn kim loại luồn theo dọc cực từ hàn hai phía theo kiểu lồng sóc lồng ổn định (chống dao động máy tải thay đổi) ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Hình 2.2 Cấu tạo rotor máy phát đồng c Các chi tiết máy phát đồng bộ: - Vành trượt - hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vành trượt đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ bên ngòai,(cần lưu ý máy phát điện không chổi thankhông có chi tiết này-xem máy phát điện không chổi than) - Máy phát điện tàu thủy thường làm mát không khí nhờ hệ thống quạt làm mát gắn hai đầu trục máy kết cấu thông gió thân máy Quạt gió bố trí phía vành trượt – chổi than - Khe khí rotor, stator thường từ –15mm tuỳ theo công suất 2.1.2 Nguyên lý hoạt động : Khi cuộn dây kích từ cấp dòng điện chiều DC rotor trở thành nam châm điện hình thành cực từ N-S xen keừ ỵ, ủoọ lụựn ỵ tyỷ leọ vụựi giaự trũ cuỷa doứng ủieọn kớch thớch: ỵ =K.Ikt [1-1] Neỏu rotor quay động sơ cấp từ trường naỳ từ trường quay so với Stator có tốc độ n=60f/P Từ trường quét qua mặt phẳng cuộn dây pha suất cuộn dây pha sức điện động có giá trị tức thời tính theo công thức: [1-2] k- hệ số cấu tạo có liên quan tới kích thước dây quấn kq – hệ số quấn dây máy phát ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT w- Là số vòng dây cuộn dây máy phát - Là tốc độ góc rotor: [1-3]   2* * f f- Là tần số s.đ.đ hình thành : [1-4] Nếu viết dạng hiệu dụng thỡ : E = 4,44*K*f* ỵ*w Vỡ truùc caực cuoọn dây pha đặt lệch 1200 không gian, nên hệ thống sức điện động pha viết lại sau: eA(t) = E max sinωt (V) eB(t) = E max sin(ωt -1200) (V) eC(t) = E max sin(ωt - 2400) (V) Các sức điện động ghép nối Y (hình 1.3c) ∆ (hình 1.3d), Thông thường thực tế máy phát điện tàu thủy noái Y ea c x a y Ik z + Uk - + ec b x - z n y S eb (b) a a a a ea ec ea c N c (a) ec Ik n a eb b b c (c) b c eb b c (d) Hình 2.3 a) Máy phát đồng ba pha hai cực đơn giản; b) Biểu diễn đơn giản máy phát đồng bộ; c) đấu Y; d) đấu  ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT 2.2 Các đặc tính máy phát đồng : Khi nghiên cứu máy điện xoay chiều có đặc tính sau: Đặc tính không tải : U o = E = f (Ikt) Khi It = 0, f = const Đặc tính ngắn mạch: I ng = f (Ikt) Khi U = 0, f = const Đặc tính ngoài: U = f (It ) Khi Ikt = const, f = const Đặc tính taûi : = f (Ikt) U Khi It = const, cos  = const f= const cos  = const Đặc tính điều chỉnh: Ikt = f (It ) Khi U = const, f= const cos  = const Đặc tính không tải U o = E = f (Ikt) Khi Itải = 0, Đặc tính ngắn mạch I ng = f (Ikt) Khi U =0 , f = const f = const Phần ứng cuộn dây nối tắt đầu máy ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM Đặc tính KHOA ĐIỆN - ĐTVT U = f (Itaûi ) Khi Ikt = const, f = const Đặc tính tải Đặc tính điều chænh cos  = const U = f (Ikt) Khi I u = const, f = const cos  = const Ikt = f (It) ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Khi U = const, f = const cos  = const Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Cảm biến mức dạng phao Phao làm Inox thép không gỉ nối với nam châm chủ động Vỏ cảm biến thường làm đồng nhôm, kín nước chịu dầu Trong vỏ cảm biến có nam châm bị động, cặp tiếp điểm cọc nối dây Các nam châm cực đẩy đến gần Nam châm Tiếp điểm Phao a) Cấu tạo cảm biến mức dạng phao Thành két Sàn lacan P h ao Phao b) Lắp đặt kiểm tra mức nước lacan c) Lắp đặt kiểm tra mức chất lỏng két Hình 12-2 Cảm biến mức dạng phao ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 132 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Cảm biến mức dạng điện cực R U SS KĐ U R Chuẩn a) Điện trở b) Điện dung (ON/OFF tương tự) Hình 12-3 Cảm biến mức dạng điện cực Với cảm biến mức điện cực dạng điện trở (hình 12-3a), mức chất lỏng ngập hai điện cực, xuất dòng điện chạy qua hai cực chất lỏng cấp điện cho rơ-le Với chất lỏng có độ dẫn điện khu vực dễ cháy nổ ta sử dụng điện cực dạng tụ (hình 12-3b), tụ điện nối vào mạch phân áp cho khuếch đại KĐ, đưa tín hiệu đến so sánh (SS) với tín hiệu chuẩn đóng mạch cho rơ-le Cảm biến áp suất ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 133 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Với loại cảm biến dạng màng (hình 12-4a), màng chế tạo đồng kết cấu theo dạng hộp xếp, áp suất P đưa vào màng có diện tích A tạo lực đẩy F = P.A, lò xo tạo lực phản kháng Flx = - K.x, với x khoảng dịch chuyển màng Nếu F > Flx màng đẩy lên tác động làm thay đổi trạng thái tiếp điểm Với loại piston (hình 12-4b) hoàn toàn tương tự Với loại ống Bourdon, áp suất P vào ống làm ống giãn ra, làm thay đổi trạng thái tiếp điểm Cảm biến áp suất loại tương tự P P 1 KĐ BĐ KĐ BĐ a) Cảm biến áp suất dạng cảm ứng b) Cảm biến áp suất dạng điện dung V mA 20 Pmax P c) Đặc tính dòng – áp suất Pmax P d) Đặc tính điện áp – áp suất Hình 12-5 Các loại cảm biến áp suất tương tự Hình 12-5a mô tả nguyên lý đo áp suất dựa nguyên tắc cảm ứng, áp suất thay đổi, khoảng cách phần động phần tónh thay đổi, điện cảm cuộn dây thay đổi, đưa vào cầu cân bằng, khuếch đại KĐ, sau biến đổi thành tín hiệu ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 134 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT điện, thường tín hiệu dòng điện – 20mA, điện áp (1 – 5V) tần số Hình 12-5b mô tả nguyên lý đo áp suất dựa nguyên tắc điện dung Khi áp suất thay đổi, khoảng cách cực thay đổi làm thay đổi điện dung, trình xảy tương tự Cảm biến nhiệt Cảm biến nhiệt ON/OFF Ống đồng chứa công chất Ống đồng dẫn công chất a) Cảm biến nhiệt dùng màng b) Cảm biến nhiệt dùng ống Bourdon Hình 12-6 Cảm biến nhiệt ON/OFF Cảm biến nhiệt tương tự MgO Điện trở R Dây dẫn Ni Ống bảo vệ Ống thép không gỉ bảo vệ Cặäp nhiệt Ống bảo vệ mV Chất cách điện MgO Dây dẫn 100 Nhiệt độ a) Nhiệt điện trở: cấu trúc đặc tính ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG 0 Nhiệt độ b) Cặp nhiệt ngẫu: cấu trúc đặc tính Page 135 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT c) Hình dáng bên Hình 12-7 Cảm biến nhiệt tương tự Nhiệt điện trở sử dụng tàu thủy thường có dạng dây màng mỏng kim loại có điện trở suất thay đổi nhiều theo nhiệt độ, Phổ biến kim loại Platin Niken Platin chế tạo với độ tinh khiết cao, cho phép tăng độ thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, Platin trơ hoá học ổn định tinh thể nên cho phép hoạt động tốt dải nhiệt độ rộng (-200 – 10000C) Platin có hai loại sử dụng rộng rãi Pt100 JPT100 Niken có độ nhạy nhiệt cao nhiều so với Platin, điện trở Ni 100 0C 1.617 so với 00C, với Platin 1.385 Tuy nhiên Ni có hóa tính cao, dễ bị oxy hóa nhiệt độ tăng dải nhiệt độ làm việc hạn chế (< 2500C) Ưu điểm nhiệt điện trở không cần dây bù nhiệt, nhược điểm không đo nhiệt độ cao Cặp nhiệt ngẫu mạch có hai dẫn kim loại khác (Ni, Ni-Cr) nối với hai điểm, điểm nối số đặt vị trí cảm biến nhiệt độ, điểm nối số bên ngoài, nhiệt độ hai điểm nối khác hai dẫn xuất dòng điện, để hở mạch điểm nối số xuất sức điện động sức điện động biến thiên theo nhiệt độ Cặp nhiệt ngẫu có loại J (IC) sử dụng cho dải nhiệt độ – 7500C, K (CA) sử dụng cho dải nhiệt độ – 12000C, R (PR) sử dụng cho dải nhiệt độ – 16000C Ưu điểm cặp nhiệt ngẫu đo nhiệt độ cao, nhược điểm phải sử dụng dây bù nhiệt ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 136 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT THÔNG SỐ TÁC ĐỘNG TỨC THỜI CLOCK RESET LAMP TEST THÔNG SỐ CÓ TRỄ TRIGER DÒNG 4-20mA CẶP NHIỆT ĐIỆN TRỞ NGẪU THÔNG SỐ TƯƠNG TỰ THÔNG SỐ ON/OFF Sơ đồ khối hệ thống tự động kiểm tra báo động thông số buồng máy: KĐ SS/ DELAY TRIGER SS/ DELAY TRIGER R R L R BZ CHỈ THỊ R/I(F) KĐ SS/ DELAY TRIGER R CHỈ THỊ U/I(F) KĐ SS/ DELAY TRIGER R CHỈ THỊ BẢO VỆ THIẾT BỊ GIÁM SÁT TRUYỀN TIN Hình 12-8 Sơ đồ khối hệ thống tự động kiểm tra & báo động thông số buồng máy Bộ điều khiển hệ thống tự động kiểm tra báo động chế tạo rơ-le, linh kiện điện tử, kỹ thuật số, vi xử lý, PLC, máy tính Sơ đồ khối mô tả chức hình 12-8 R/I(F) biến đổi điện trở thành dòng điện (4-20mA) tần số U/I(F) biến đổi điện áp thành dòng điện (4-20mA) tần số Việc chuyển đổi tín hiệu vật lý khác sang dòng điện tần số cho phép truyền tín hiệu xa không bị tổn hao tín hiệu không bị ảnh hưởng nhiễu KĐ khối khuếch đại tín hiệu chuyển tín hiệu vào thành tín hiệu điện áp SS/DELAY khối so sánh tạo trễ, thông số đạt đến giá trị tới hạn sau thời gian trễ (nếu cần), gửi tín hiệu đến khối TRIGER (tạo tín hiệu ON/OFF hai trạng thái) để báo động ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 137 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Ví dụ minh họa Hệ thống tự động kiểm tra & báo động sử dụng rơ-le Hình 12-9 vẽ sơ đồ mạch hệ thống tự động kiểm tra báo động rơ-le Trên sơ đồ vẽ minh họa số kênh ON/OFF không trễ có trễ, mạch báo động (còi, đèn quay) Nguyên lý hoạt động sau: (với kênh không tre,ã giả sử xét kênh thứ nhất) Khi bình thường, rơ-le R1, S1 điện, đèn không sáng, còi không kêu; Khi xảy cố, tiếp điểm SENSOR đóng, rơ-le R1 có điện, đóng tiếp điểm R1 cấp nguồn xung (1 – 2Hz) cho đèn nháy, đóng tiếp điểm R1 cấp điện cho role R làm cho còi đèn quay hoạt động; Ấn nút nhận biết cố (ACCept/Reset), rơ-le S1 có điện, mở tiếp điểm thường đóng ngắt điện R1, đóng tiếp điểm S1 cấp nguồn liên tục cho đèn, đèn L1 chuyển từ nháy sang sáng liên tục, R1 mở tiếp điểm ngắt điện còi đèn quay Khi hết cố, tiếp điểm SENSOR mở, đèn tắt Hệ thống trở lại bình thường ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 138 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT Với kênh có trễ, giả sử kênh thứ k Khi bình thường, rơ-le Rk, Sk điện, đèn không sáng, còi không kêu; Khi xảy cố, tiếp điểm SENSOR k đóng, rơ-le Tk có điện, sau khoảng thời gian trễ đóng tiếp điểm Tk cấp nguồn cho role Rk có điện, đóng tiếp điểm Rk cấp nguồn xung (1 – 2Hz) cho neon Lk nhấp nháy, đóng tiếp điểm Rk cấp điện cho role R làm cho còi đèn quay hoạt động; Ấn nút nhận biết cố (ACCept/Reset), rơ-le Sk có điện, mở tiếp điểm thường đóng ngắt điện Rk, đóng tiếp điểm Sk cấp nguồn liên tục cho đèn, đèn Lk chuyển từ nháy sang sáng liên tục, Rk mở tiếp điểm ngắt điện còi đèn quay Khi hết cố, tiếp điểm SENSOR k mở, đèn tắt Hệ thống trở lại bình thường Thử đèn: Ấn nút Test, tất đèn sáng, đèn không sáng bị hỏng, cần thay Ưu điểm hệ thống sử dụng rơ-le đơn giản, tin cậy Nhược điểm thực thuật toán bản, kênh ON/OFF, khó thực cho kênh tương tự ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 139 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT VÍ DỤ MẠCH SỬ DỤNG KĨ THUẬT SỐ: IC1 gồm mạch nhân đảo (4011); IC2 gồm mạch cộng đảo ( 4001); IC3 gồm mạch khuyếch đại (4050) Trạng thái bình thường : Cảm biến đóng nên đầu 11 IC3 có điện 0v Thế 0v từ đầu 12 IC3 đưa tới đầu 6(IC1) 8(IC2) Như đầu 11(IC1) 0v, đầu 1(IC2) 0v, đầu 10(IC2) 12v dẫn tới đầu 11(IC2) 0v đèn không sáng Đồng thời đầu 3(IC2) 0v nên còi không kêu Khi trạng thái cố : Cảm biến hở mạch đầu 11(IC3) 12v, 12v từ đầu 12(IC3) đưa tới đầu 6(IC1) không làm thay đổi trạng thái đầu 11(IC1) (vẫn 0v) Và đưa tới đầu 8(IC2) làm thay đồi trạng thái đầu 10(IC2) – 0v dẫn tới đèn nhấp nháy, Đồng thời đầu 3(IC2) 12v làm cho còi kêu Khi khẳng định cố: Người ca sau biết cố nhấn nút “Accep” làm cho đầu 3(IC1) tức thời lên 12v, điện đưa vào đầu 8(IC1) Kết hợp với đầu 9(IC1) 12v, làm cho đầu 12(IC1) 0v, điều làm cho đầu 11(IC1) lên 12v Xét IC2 : đầu 8(IC2) 12v, đầu 1(IC2) lên 12v làm cho đầu 10(IC2) đầu3(IC2) xuống 0v Kết còi bị tắt đèn sáng liên tục ( mặc ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 140 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT dù đầu 11(IC2) tín hiệu nhấp nháy, đầu 11(IC1) 12v làm cho đèn sáng) Khi cố loại bỏ đèn tắt trạng thái bình thường Hệ thống sử dụng PLC/Vi xử lý thị số: Đèn Đèn quay Còi Cảm biến ON/OFF Cảm biến tương tự Test Reset Chỉ thị & rơle PLC Máy tính/ thiết bị tự ghi Bảo vệ Hình 12-10 Hệ thống tự động kiểm tra báo động sử dụng Vi xử lý/PLC Khối Chỉ thị & rơ-le có chức thị thông số tương tự đưa tác động rơle, khối có núm chỉnh giá trị giới hạn để báo động bảo vệ PLC vixử lý thực toàn thuật toán tạo trễ, báo động, nhận biết cố, … ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 141 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM §2 KHOA ĐIỆN - ĐTVT HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ CHỮA CHÁY 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG Khái niệm - Trên tàu thuỷ môi trƣờng làm việc khắc ngiệt, tác nhân cháy tồn nhiều Hậu sựa cháy nguy hiểm, gây thiệt hại lớn tải sản, tính mạng ngƣời tàu Có yếu tố để hình thành cháy : Vật cháy – Oâxy – Nguồn nhiệt Vật cháy chủ yếu dầu, giẻ, khí dễ cháy nổ, xốp cách nhiệt,… Oâxy tồn xung quanh ta để đảm bảo sống Do nguy sinh cháy cao, cần sơ suất để phát sinh nguồn nhiệt gây cháy Do theo quy định Đăng kiểm tất tàu phải có hệ thống báo cháy tự động Đặc biệt giàn khoan, tàu chứa dầu, tàu khí hố lỏng, gas địi hỏi cao - Để cảm biến cháy ngƣời ta dùng cảm biến: Có hai loại cảm biến nhiệt độ cảm biến khói, hai yếu tố sinh có cháy - Để nhanh chóng nhận biết khu vực có cháy hệ thống phải chia làm kênh khác cho khu vực khác Tuỳ kích thƣớc kết cấu tính chất tàu mà hệ thống có nhiều hay khu vực số lƣợng cảm biến khác - Để chữa cháy ngƣời ta trang bị trạm khí CO2, bọt FOAM Việc điều khiển chữa cháy tập trung cách cấp điện cho van điện từ để xả tác nhân chữa cháy vào khu vực có cháy Trƣớc xả khí chữa cháy phải có tín hiệu báo động cho ngƣời biết Thƣờng kèm hệ thống cửa kín nƣớc, trƣớc xả khí chữa cháy, đóng cửa để cách lu khu vực cháy Các yêu cầu chức - Hệ thống phải có hai nguồn cung cấp, AC DC Nguồn tự động chuyển sang nguồn cố đồng thời có tín hiệu báo động âm ánh sáng - Hệ thống phải có nút nhấn tay đặt khu vực công cộng nhƣ hành lang, cửa buồng máy, buồng lái,… - Các tín hiệu báo động âm ánh sáng phải đặc biệt để dễ phân biệt với tín hiệu báo động khác Các chng báo động đèn phải đƣợc sơn màu đỏ - Khi có tín hiệu báo cháy hệ thống phải có tín hiệu cắt tất bơm dầu, quạt thơng gió phải có trạm dừng cố tất thiết bị đồng thời phải có tín hiệu báo khu vực cháy - Phải có chức test hệ thống báo cháy ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 142 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT - Phải có chức báo lỗi hệ thống báo cháy nhƣ : chạm mass, ngắn mạch, đứt cáp, cảm biến… - Phải có chức reset hệ thống báo cháy - Phải có nút test đèn, cịi - Phải có chức tắt báo động, xác nhận cố (Các yêu cầu cụ thể xem thêm quy định Đăng kiểm) 2.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG Cấu trúc chung hệ thống thể hình sau: BAO KHU VUC CHAY BAO DONG CHUNG COI HU, DEN QUAY, CHUONG BAO SU CO MACH NGAT BOM DAU, QUAT GIO KHOI XU LY TIN HIEU TRUNG TAM KENH BAO CHAY NGUON CAP AC DC KENH BAO CHAY KENH BAO CHAY n - Hệ thống gồm kênh báo cháy từ 1-n, tuỳ thuộc vào kích thƣớc tàu mà số kênh từ vài đến vài chục Số lƣợng cảm biến từ vài chục đến vài trăm - Bộ nguồn cấp gồm hai nguồn AC DC Có báo động hai nguồn - Khối báo động chung gồm có chng ,cịi hụ, đèn quay - Khối sử lý tín hiệu trung tâm phát cháy khu vực, phát lỗi hệ thống nhƣ đứt cáp, chạm chập,… - Khi có tín hiệu cháy hệ thống xuất tín hiệu ngắt bơm dầu, quạt gió, điều hồ khơng khí chung tồn tàu ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 143 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT 1.Cảm biến cháy: Có hai loại cảm biến khói cảm biến nhiệt a.Cảm biến nhiệt: Dùng ba loại, phạm vi hoạt động khoảng 65-900C, tùy thuộc vào khu vực Các tiếp điểm thƣờng đóng thƣờng mở, thay đổi giá trị tới ngƣỡng tác động trung tâm điều khiển Ba loại cảm nhận với giá trị tuyệt đối nhiệt độ khu vực đặt cảm biến  Cảm biến nhiệt dạng bimetal: Tiếp điểm đƣợc gắn đĩa thu nhiệt , nhiệt độ thay đổi lớn nhiệt độ quy định, đĩa biến dạng làm tiếp điểm tiếp xúc với  Cảm biến nhiệt kiểu nóng chảy: Sử dụng chất nóng chảy có nhiệt độ 60850C Khi nhiệt độ tăng, chất chảy nóng chảy, dƣới tác dụng lực lò xo làm tiếp điểm hở mạch Loại ngày cịn sử dụng  Cảm biến nhiệt kiểu bán dẫn: Khi nhiệt độ tắng, giá trị điện trở thay đổi, đƣa tới mạch khuyếch đại, thay đổi giá trị ngƣỡng cảm biến, tác động b Cảm biến tốc độ gia nhiệt: Dùng khu vực nguy hiểm, có nguy cháy cao nhƣ tàu dầu, kho sơn,… Cảm biến tốc độ tăng nhiệt khu vực đặt Mặc dù nhiệt độ thấp, nhƣng tốc độ tăng nhiệt nhanh, thay đổi giá trị, tác động đến trung tâm( Rate of rise) c.Cảm biến khói: có ba loại hay đƣợc sử dụng tàu biển:  Tế bào quang điện: Quạt gió, hút gió từ khu vực đƣa vào buồng kín, buồng kín có đèn, tế bào quag điện Khi có cháy, khói hút vào buồng kín, thay đổi cƣờng độ ánh sáng tác động lên tế bào quang điện, qua mạch khuyếch đại, gửi tín hiệu tác động đến trung tâm Hệ thống hay dùng tàu hàng, dùng báo cháy khu vực hầm hàng tàu chở hàng khô  Dùng nguyên lý tàn xạ ánh sáng: Dùng diod quang, chƣa có khói cảm biến, ánh sáng truyền thẳng, phần tử nhận khơng có ánh sáng tới, khơng cháy Khi có khói, ánh sáng bị tán xạ, cảm nhận đƣợc ánh sáng, gửi tín hiệu tới trung tâm báo cháy.(Photo smoke )  Dùng nguyên tắc ion hóa chất phóng xạ: Cảm biến có hai ngăn nối nối tiếp, ngăn tạo tín hiệu chuẩn, đƣợc bịt kín Ngăn đƣợc thơng với bên ngồi qua lỗ nhỏ Bên hai ngăn đƣợc ion hóa chất phóng xạ, cấp nguồn điện chiều Khi có cháy, khói lọt vào ngăn cảm biến, thay đổi trình ion hóa, làm thay đổi điện trở ngăn cảm biến, qua mạch điện tử khuyếch đại, dòng qua cảm biến tăng, tác động đến trung tâm( Ionization smoke) Các loại cảm biến cháy đƣợc cho catalog nhà chế tạo, hãng khác có thơng số khác ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 144 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT 2.Cách nối cảm biến mạch: a.Nối song song cảm biến: dạng tiếp điểm thƣờng mở Nối cảm biến cháy: khói, nhiệt, tốc độ tăng nhiệt, nút ấn báo cháy tay song song với Ở trạng thái bình thƣờng, Ġ Khi xảy cháy, giá trị cảm biến thay đổi (ngắn mạch điện trở giảm mạnh) , dòng I tăng, trung tâm cảm nhận thay đổi dịng, gửi tín hiệu báo cháy kênh, chng đèn báo Khi bị đứt cáp từ trung tâm tới cảm biến, hở mạch dịng I =0, báo lỗi hệ thống kênh REOL: điện trở cuối đƣờng dây, để trì dịng I≠0 hệ thống làm việc bình thƣờng R1 S T NA S REOL Hình 11.2 Sơ đồ nối cảm biến dạng song song b.Mắc nối tiếp cảm biến: Cảm biến loại thƣờng đóng Nối nối tiếp cảm biến, nút ấn tay Mỗi cảm biến có điện trở mác song song Khi có cháy, cảm biến hở mạch, I=I1 Khi bình thƣơng có dòng I≠0 chạy qua, Đứt cáp I=0, báo lỗi tới trung tâm R T R R NA S R EOL S R Hình 11.3 Sơ đồ nối cảm biến dạng nối tiếp ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 145 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT 3.Mạch cấp nguồn - Nguồn xoay chiều: Thông qua biến áp cầu chỉnh lƣu xuống 24 VDC - Nguồn chiều 24 VDC lấy từ Acquy Bình thƣờng hệ thống lấy nguồn xoay chiều, nguồn bị bị tự động chuyển sang nguồn Acquy kèm theo tín hiệu báo động nguồn Trong trƣờng hợp dùng nguồn xoay chiều mà nguồn chiều có tín hiệu báo động 4.Tín hiệu báo cháy: - Tín hiệu báo động có cháy đƣợc đặt nơi đơng ngƣời, ví dụ buồng lái, buồng máy, hành lang, câu lạc bộ, - Tín hiệu báo động gồm chng, cịi đèn, chúng đƣợc sơn màu đỏ để dễ nhận biết Trên nhiều tàu có tín hiệu báo động cháy có tín hiệu gửi qua hệ thống báo động chung tồn tàu 5.Trung tâm xử lý tín hiệu - Tập trung tín hiệu từ mạch báo cháy khu vực, xử lý tín hiệu phát tín hiệu cần thiết - Trung tâm chế tạo rơle, mạch bán dẫn, vixƣ lý - Trên trung tâm xử lý có đèn báo cháy rõ khu vực báo cháy, ngồi cịn có nút ấn, cơng tắc chức năng, gồm: Công tắc thử chức cháy Công tắc tắt cịi báo động Cơng tắc tắt báo động trục trặc hệ thống nhƣ nguồn, đứt cáp, chạm chập hệ thống Nút ấn Reset hệ thống Nút ấn cơng tắc thủ đèn, cịi báo động Aptomát cấp nguồn Đồng hồ đo điện áp,… ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 146 ... radio… ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT CHƯƠNG 2: MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ NGUỒN ĐIỆN NĂNG §1 CẤU TRÚC TRẠM PHÁT ĐIỆN Cấu trúc trạm phát điện tàu thủy :... trạm phát điện tàu thủy: a) Máy phát điện chiều; b) Máy phát điện xoay chiều ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Page 16 TRƢỜNG ĐH GTVT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐTVT c.Phân loại theo chức - Trạm phát điện chính:... định bảng điện nhờ ống sứ cách điện Khoảng cách ống sứ cách điện phụ thuộc vào tính toán ổn định điện động thường vào khoảng 30cm Với lưới điện pha tàu thủy hệ thống gồm ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG