Nghiên cứu khái quát về cơ cấu nâng hạ cầu trục giàn bốc xếp container.Thiết kế hệ thống giám sát truyền động điện dùng biến tần PWM cho cơ cấu nâng hạ hàng

Lời nói đầu Trong năm gần tiến khoa học kỹ thuật đưa lại ứng dụng lớn lao vào q trình cơng nghiệp hóa đại hố đất nước.Bên cạnh thành tựu mặt thực tiễn lý thuyết điều khiển đời góp phần không nhỏ việc xây dựng nguyên lý điều khiển tối ưu hệ thống truyền động công nghiệp.Là nước trình xây dựng kinh tế công nghiệp đại với nhiệm vụ thực thành cơng q trình cơng nghiệp hoá đại hoá, đất nước ta ngày đòi hỏi nhiều ứng dụng mạnh mẽ thành tựu khoa học kỹ thuật vào trình sản xuất để đưa lại suất lao động cao hơn, cạnh tranh với nước khu vực giới Hiện tất cảng biển nhiều xí nghiệp kinh tế khác cầu trục ,cần trục đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu việc bốc xếp hàng hố.Chính mà việc thiết kế điều khiển truyền động điện cho cấu cầu trục ,cần trục đống vai trò quan trọng Dưới em xin trình bày việc thiết kế ,điều khiển ,mơ cho hệ truyền động điện cấu nâng hạ hàng cho cầu trục Chương 1: Tổ ng quan về cấ u nâng ̣ hàng của ho ̣ cầ u tru ̣c giàn 1.1.Khái quát chung thiết bị nâng vận chuyển Mức độ giớ hoá tự động hố máy móc q trình sản xuất ln có vai trị quan trọng phát triển kinh tế đất nước Cùng lúc số lượng hàng hoá vận chuyển nhà máy ,trong hải cảng ngày nhiều với số lượng lớn địi hỏi loạ máy móc chun dùng để đạt suất cao nhất.Việc sử dụng hệ thống máy nâng vận chuyển tiết kiệm thời gian làm việc nhân công trọng cơng trình Loại máy nhìn chung đa dạng ,nó phân làm nhiều nhóm khác ,phụ thược vào đặc điểm loại hàng hoá cần vận chuyển : + Phân loại theo phương vận chuyển hàng hoá: - Vận chuyển theo phương thẳng đứng (Thang máy) Vận chuyển theo phương ngang (băng truyền,băng tải …) Vận chuyển theo mặt phẳng nghiêng (băng truyền ,băng tải…) Vận chuyển theo phương kết hợp (cầu trục,cần trục….) + Phân loại theo cấu tạo cấu di chuyển: - Cơ cấu di chuyển tịnh tiến - Cơ cấu di chuyển quay góc tới hạn - Máy nâng vận chuyển đặt cố định + Phân loại theo cấu bốc hàng : - Cơ cấu bốc hàng thùng ,gầu treo… - Cơ cấu bốc hàng dùng móc ,xích treo,băng - Cơ cấu bốc hàng nam châm điện + Phân loại hteo chế độ làm việc : - Theo chế độ làm việc dài hạn (băng tải ,băng truyền….) - Theo chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (máy xúc ,thang máy…) Môi trường làm việc máy nâng vận chuyển nặng nề,thường xuyên làm việc tình trạng tải,nên loại máy chế tạo với độ bền khí cao,khả chịu tải lớn,năng suất máy phụ thuộc vào tải trọng thiết bị chu kỳ bốc xếp 1.2.Giới thiêu chung về ho ̣ cầ u tru ̣c giàn ̣ 1.2.1.Đă ̣c điể m của ho ̣ cầ u tru ̣c giàn Phần lớn cấu cầu trục cần trục truyền động bời động điện cho hệtruyền động có ba dạng: - Cung cấp điện từ lưới qua góp điện cố định loại thường cầu trục phân xưởng.13 - Cung cấp điện từ lưới qua cuộn cáp điện loại thường t cầu trục cần trụcdịch chuyển theo đường ray mặt đất - Cung cấp điện từ máy phát điêzen thường loại cầu trục di động ôtô Môi trường làm việc: Phần lớn môi trường làm việc cầu trục cần trục khắc nghiệt Thí dụ nhàmáy khí luyện kim mơi trường làm việc cầu trục nóng ẩm nhiều bụi Trên cảng biển câu trụccần trục phải làm việc trờichế độ làm việc cầu trục cần trục chế độ ngắn hạn lặp lại, khởi động, hoãn thường xuyên Yêu cầu điều khiển: - Tất truyền động cho cấu đêu cần phải điều chỉnh tốc độ, lực gia tốc Hàng hoáđược dịch chuyển theo quỹ đạo không gian, thường phải phối hợp hai batruyền động lúc - Chuyển dịch hàng hố khơng gây va đập khơng gian dao động mức, phụ tải vượt sốtruyền động, mômen quán tính thay đổi thay đổi tầm với góc nâng cầu Điều dẫn đến cầu cảnh báo tải tầm với xa góc nâng lớn Sự biến đổi phụ tải gây nên tác động kênh cấu nâng hạ quay cầu thay đổi tầm với Yêu cầu phụ tải Đối với cấu nâng hạ: Mômen không tải nâng móc câu Mc0 (15-20%) Mđv cịn gầu ngoạm Mc0 cỡ +50%Mđm Khi hạ tải t lực ma sát nên phụ tải biến đổi từ -(15- 20)% đến + 0,8 Mđm Đặc tính phụ tải cấu nâng Đối với cấu dịch chuyển, mơmen cản tính tự trọng nên, mơmen cản không tải : Mc0= (30-50%)Mđm xe con, Mc0= (5055%)Mđm xe cầu Đặc tính phụ tải cấu dịch chuyển Đối với truyền động điện cho cấu di chuyển cầu trục – cần trục phải đảm bảo khởi động động chế độ tồn tải đặc biệt mùa đơng môi trường làm tăng mômen ma sát ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh MC Quan hệ Mc = f(ω) khởi động cấu di chuyển Trên đồ thị ta thấy: Khi ω = 0, MC lớn 2,5 lần ứng với tốc độ định mức Đối với động truyền động cho cấu nâng hạ hàng mômen thay đổi theo tải rõ rệt Khi khơng có tải trọng ( Khi không tải ), mômen động không vượt (15 20)%.Mđm, cấu nâng cần trục gầu ngoạm đạt tới 50%.Mđm, cấu di chuyển xe (30 50)%.Mđm, cấu di chuyển xe cầu (50 55)%.Mđm Trong hệ truyền động cấu cần trục – cầu trục, yêu cầu trình tăng tốc giảm tốc xẩy phải êm, đặc biệt cần trục – cầu trục thiết kế cho nâng chuyển container bốc xếp hàng hoá, lắp ráp thiết bị máy móc Bởi vậy, mơmen động trình độ phải hạn chế theo yêu cầu kỹ thuật an toàn Năng suất cầu trục – cần trục định hai yếu tố: Tải trọng thiết bị số chu kỳ bốc xếp Thường số lượng hàng hoá bốc xếp chu kỳ không nhỏ trọng tải định mức, phụ tải động đạt (60 70 )% công suất định mức động Mô men động phụ thuộc vào tải trọng 1- Động di chuyển xe cầu, 2- Động di chuyển xe con, 3- Động nâng hạ Do điều kiện làm việc cần trục cầu trục nặng nề thường xuyên làm việc chế độ tải cần trục – cầu trục chế tạo có độ bền hệ số dự trữ cấu khí lớn để chịu tải 1.2.2.Cấ u trúc và bố trí thiế t bi ̣trên cầ u tru ̣c giàn 1.Ca bin điề u khiể n đă ̣t xe 2.Xe con:Nơi đă ̣t các tay điề u khiể n cho các cấ u và ̣ thố ng báo đô ̣ng Xe cha ̣y các xà và chỉ chuyể n đô ̣ng tiế n lùi Xe bi ̣ha ̣n chế bởi các Limit khoảng Lmax Chỉ dùng mô ̣t đô ̣ng truyề n đô ̣ng cho xe Đây là nơi lắ p đă ̣t đô ̣ng nâng ̣ và đô ̣ng chố ng lắ c… 3.Thiế t bi ̣đă ̣c chủng gắ n vào sơ ̣i cáp của cấ u nâng.Dùng để chố ng lắ c ngang ,lắ c ̣c cầ u hay xe chuyể n đô ̣ng và điề u khiể n ngoa ̣m hay nhả container 4.Cấ u trúc khung cầ u tru ̣c bằ ng thép 5.Buồ ng chứa thiế t bi ̣điê ̣n 6.Tổ hơ ̣p Diezel –MF và nhiên liêu ̣ 7.Hê ̣ thố ng bánh lố p gồ m bánh đươ ̣c truyề n đô ̣ng bằ ng hai đô ̣ng đă ̣t chéo ở phía chân cầ u tru ̣c,mỗi đô ̣ng truyề n đô ̣ng cho bánh xe.Quá trình truyề n đô ̣ng tới bánh xe nhờ mô ̣t đô ̣ng ,mô ̣t hô ̣p giảm tố c và mô ̣t xích lăn Các đô ̣ng này đươ ̣c cấ p nguồ n từ biế n tầ n gián tiế p và hoa ̣t đô ̣ng đồ ng thời với Ngoài khả chuyể n đô ̣ng tinh tiế n thì cầ u tru ̣c ̣ còn có thể quay,để điề u khiể n cho cầ u tru ̣c quay thì người ta sử du ̣ng đô ̣ng xoay chiề u,bơm dầ u thủy lực kế t hơ ̣p với ̣ thố ng van điê ̣n từ ,xy lanh làm cho ̣ thố ng bánh lố p có thể quay mô ̣t góc tố i đa là 900 *Cơ cấ u nâng đươ ̣c lắ p khung xe là ̣ thố ng truyề n đô ̣ng cho tời quán cáp thông qua hô ̣p giảm tố c ,bánh và đô ̣ng điê ̣n xoay chiề u Hê ̣ thố ng truyề n đô ̣ng cho cấ u đươ ̣c mô tả cu ̣ thể : Sơ đồ dẫn đô ̣ng cấ u nâng ̣ của cầ n tru ̣c giàn 1.Đô ̣ng truyề n đô ̣ng 2.Khớp nố i 3.Phanh 4.Hô ̣p giảm tố c 5.Trố ng tời Các cấ u nâng ̣ làm viê ̣c theo chế đô ̣ ngắ n ̣n la ̣p la ̣i ,luân phiên các thời kỳ làm viê ̣c,không làm viê ̣c Các cấ u dẫn đô ̣ng bằ ng máy có thể làm viê ̣c bằ ng nhiề u chế đô ̣ khác nhau,tùy theo yêu cầ u sử du ̣ng Khớp nố i tru ̣c đô ̣ng và hô ̣p giảm tố c ở sử du ̣ng khớp đàn hồ i ,có khả giảm đươ ̣c chấ n đô ̣ng và va đâ ̣p mở máy và phanh đô ̣t ngô ̣t 1.3.Hê ̣ thố ng điều khiể n truyề n đô ̣ng điên cho cầ u tru ̣c ̣ 1.3.1.Khái quát các yêu cầ u cho ̣ thố ng điề u khiể n truyề n đô ̣ng điên ̣ cho cầ u tru ̣c Hê ̣ truyề n đô ̣ng điên của cấ u nâng ̣ hàng đóng vai trò rấ t quan tro ̣ng đố i ̣ với ho ̣ cầ u tru ̣c,cầ n tru ̣c.Chính vì vâ ̣y mà ̣ truyề n đô ̣ng của cấ u nâng ̣ hàng phải đảm bảo dươ ̣c các yêu cầ u sau: + Hê ̣ thố ng nâng ̣ hàng cầ n đảm bảo tố c đô ̣ nâng vâ ̣n chuyể n đố i với tải tro ̣ng đinh mức : ̣ Tố c đô ̣ nâng vâ ̣n chuyể n có liên quan đế n suấ t xế p dỡ của cầ u tru ̣c đó tố c đô ̣ nâng vâ ̣n chuyể n của cấ u nâng ̣ hàng đươ ̣c tính toán cho tố i ưu nhấ t.Nế u tố c đô ̣ này thấ p quá thì sẽ làm giảm suấ t làm viê ̣c của cầ u tru ̣c.Ngươ ̣c la ̣i nế u tố c đô ̣ nâng ̣ quá cao thì các bô ̣ truyề n khí phải đươ ̣c thiế t kế chắ c chắ n ,dẫn đế n kích thước của thiế t bi ̣tăng lên,giá thánh cũng tăng lên… Ngoài đố i với ̣ truyề n đô ̣ng của cấ u nâng ̣ hàng thì viê ̣c ham ,dừng ̃ là rấ t quan tro ̣ng vì vâ ̣y tố c đô ̣ nâng ̣ cầ n đươ ̣c tính toán cho đảm bảo đươ ̣c thời gian ham dừng ̃ + Có khả thay đổ i tố c đô ̣ pha ̣m vi rô ̣ng Đây là điề u kiê ̣n cầ n thiế t để nâng cao suấ t bố c xế p đồ ng thời thoả man ̃ công nghê ̣ bố c xế p với nhiề u loa ̣i hàng hoá Số cấ p tố c đô ̣ cho các cấ u điề u khiể n chuyể n đô ̣ng của cầ n tru ̣c ít nhấ t là cấ p tố c đô ̣.Cấ p tố c đô ̣ thấ p nhằ m thoả man công nghê ̣ nâng hàng và ̣ ̃ hàng cha ̣m đấ t ,cấ p tố c đô ̣ cao là tố c đô ̣ tố i ưu cho từng cấ u ,giữa cấ p tố c đô ̣ này thường đươ ̣c thiế t kế thêm các tố c đô ̣ trung gian để thoả man ̃ công nghê ̣ công nghê ̣ bố c xế p hàng hoá cũng sự ổ n đinh làm viê ̣c của ̣ cầ u tru ̣c +Có khẳ rút ngắ n thời gian quá đô ̣ Cơ cấ u làm viê ̣c của cầ u tru ̣ làm viê ̣c ở chế đô ̣ ngắ n ̣n lă ̣p la ̣i nên có ̣ số đóng điện tương đối ε%=40% vì vật thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian làm viê ̣c Do đó viê ̣c rút ngắ n thời gian quá đô ̣ là biê ̣n pháp nâng cao xuấ t làm viê ̣c của cầ u tru ̣c + Có trị số hiệu suất và cosφ cao + Đảm bảo an toàn hàng hoá Đây là yêu cầ u cao nhấ t vâ ̣n hành và khai thác cầ u tru ̣c đẻ thực hiê ̣n đươ ̣c điề u này thì người ta đưa các giả pháp: Có quy trình vâ ̣n hành ,công tác Cho ̣n ̣ số dự trữ hơ ̣p lý Hê ̣ thố ng điề u khiể n cầ n có ̣ thố ng giám sát và bảo vê ̣ tự đô ̣ng Hê ̣ thố ng điề u khiể n bắ t buô ̣c phải có các bảo vê ̣ sự cố ,có phanh ham ̃ an toàn + Điề u khiể n tiê ̣n lơ ̣i và đơn giản + Có tính ổ n đinh nhiê ̣t,cơ và điê ̣n ̣ Hê ̣ thố ng cầ u tru ̣c thường làm viê ̣c ở ngoài trời nên nó cầ n phải có khả ổ n đinh nhiê ̣t ,cơ và điê ̣n cao ̣ + Tính kinh tế và kỹ thuâ ̣t cao 1.3.2.Các da ̣ng đă ̣c tính của ̣ truyề n đô ̣ng điên điề u chinh tố c đô ̣ ̣ ̉ cho cấ u nâng ̣ hàng của ho ̣ cầ u tru ̣c giàn 1.3.2.1.Đăc tính của ̣ truyề n đô ̣ng điê ̣n dùng đô ̣ng chiề u 10 Bảo vệ góc nghiêng nâng hạ: Khi nâng hạ mà góc nghiêng lớn so với góc cho phép sensor 35.1, 35.2 = làm SKR, SKF = PLC điều chỉnh độ nghiêng khung nâng Bảo vệ chống lắc cho hệ thống: Khi khung nâng bị dao động động truyền động chống lắc IL1…IL4 làm việc, kéo khung nâng vị trí cân bằng( khung nâng bị dao động phía phải hai động bên trái có nhiệm vụ kéo khung nâng dần phái trài ngược lại) Bảo vệ liên động cấu nâng hạ di chuyển xe cầu: Khi hai cơng tắc tơ HM1$HM2 = hai tiếp điểm HM1$HM2 m ạch 7MA mở đảm bảo chắn hai cơng tắc tơ GM1, GM2 câp nguồn cho cấu di chuyển cầu trục không tác động làm cho tiếp điểm HM1&HM2 bên mạch động lực đóng lại GM1, GM2 mở => chắn có cấu nâng hạ hoạt động 21 Chương 3: Viết chương trình giám sát truyền động điện cấu nâng hạ 3.1 Chương trình điều khiển PLC : 22 23 24 25 26 27 3.2 Thực giám sát wincc : 3.2.1 Giao diện wincc : 3.2.2 Kết giám sát : 28 Hình 3.1 : Điện áp ba pha Hình 3.2 : Dịng điện ba pha 29 Hình 3.3 : Điện áp pha A,B 30 Hình 3.4 : Điện áp pha B,C 31 Hình 3.5 : Điện áp pha A,C 32 3.2.3 Giám sát đầu vào số biến tần : 33 Kết luận Sau khoảng thời gian 12 tuầ n em đã hoàn thành xong bài thiế t kế môn ho ̣c trang bi ̣điê ̣n với đề tài: :”Nghiên cứu khái quát cấu nâng hạ cầu trục giàn bốc xếp container.Thiết kế hệ thống giám sát truyền động điện dùng biến tần PWM cho cấu nâng hạ hàng.” Bài thiế t kế của em đã cho đươ ̣c kế t quả mô phỏng ̣ truyề n đô ̣ng của cấ u nâng ̣ hàng với tín hiê ̣u đă ̣t trước.Tuy nhiên bài làm của em chỉ dựa vào sơ đồ ma ̣ch điề u khiể n và đô ̣ng lực của cầ u tru ̣c RTG mà chưa thiế t kế đươ ̣c bô ̣ điề u khiể n chung cho tấ t cả các cấ u nâng ̣ hàng nói chung của ho ̣ cầ u tru ̣c.Em kính mong đươ ̣c sự góp ý nhâ ̣n xét của các thầ y cô và các ba ̣n để giúp em hoàn thiê ̣n 34 TS Trần Thu Hà – KS Phạm Quang Huy: Tự động hóa cơng nghiệp với WinCC – NXB Hồng Đức PGS.TS Hoàng Xuân Bình: Giáo trình Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung Vũ Quang Hội - Nguyễn Quang Chất - Nguyễn Thị Liên Anh: “Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung” Bản vẽ cầu trục giàn RTG 35 ... :? ?Nghiên cứu khái quát cấu nâng hạ cầu trục giàn bốc xếp container.Thiết kế hệ thống giám sát truyền động điện dùng biến tần PWM cho cấu nâng hạ hàng. ” Bài thiế t kế của em đã cho đươ ̣c... - Cơ cấu di chuyển quay góc tới hạn - Máy nâng vận chuyển đặt cố định + Phân loại theo cấu bốc hàng : - Cơ cấu bốc hàng thùng ,gầu treo… - Cơ cấu bốc hàng dùng móc ,xích treo,băng - Cơ cấu bốc. .. khung nâng 20feet 2.3 Nguyên lý làm việc cấu nâng - hạ Đông truyền động cấu nâng hạ giữ vai trò qua trọng nâng vận chuyển Container Động truyền động cấu nâng hạ làm việc chế động ngắn hạn lặp