Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu dịch chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container. Thiết kế hệ truyền động dùng biến tần PWM cho cơ cấu dịch chuyển xe con

Đề Cơng Đề Tài Số 31 Tên đề tài: Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu dịch chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container. Thiết kế hệ truyền động dùng biến tần PWM cho cơ cấu dịch chuyển xe con. Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Điệp Lớp: DTD46_DH2 File ớnh kốm l cỏc bn v cad. Bn c li tin nhn bit thờm thụng tin 1 Mục lục: Lời giới thiệu Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội, từng bước công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, nước ta đã thu được những thành tựu to lớn về kinh tế, xã hội. Gắn liền với sự phát triển kinh tế là sự phát triển liên tục của giao thông vận tải nói chung và vận tải thuỷ nói riêng. Trong sự phát triển đó, các hải cảng đóng vai trò rất quan trọng. Trong các hình thức vận tải thì hình thức vận chuyển hàng hoá bằng container là một hình thức vận chuyển tiên tiến, được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Với tầm quan trọng như vậy, việc tìm hiệu nắm vững nguyên tắc hoạt động cũng như quy trình vận hành cầu giàn container là một nhiệm vụ rất quan trọng đối với những cán bộ quản lí, phụ trách kĩ thuật, từ đó có thể đưa ra các phương án khai thác, bảo dưỡng hợp lí các thiết bị trong hệ thống. Trong quá trình học tập môn trang bị điện em đã được giao đề tài thiết kế môn học: “Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần PWM cho cơ cấu di chuyển xe con” Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Xuân Bình và các thầy cô giáo trong khoa cùng sự giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành bản thiết kế này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù đã rất cố gắng nhưng do khả năng có hạn nên bản thiết kế không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo đóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn để bản thiết kế được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN ĐIỆN TỬ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON CẦU TRỤC GIÀN BỐC XẾP CONTAINER 1.1. Giới thiệu về cầu trục giàn bốc xếp Container 1.1.1. Khái quát chung về cầu trục giàn bốc xếp Container Cầu trục và cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hoá,vật tư, thiết bị từ chỗ này sang chỗ khác. Thí dụ trong xây dựng công trình công nghiệp cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp đặt dây chuyền sản xuất. Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng nóng chảy để vào khuôn đúc . Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển các chi tiết được gia công xong đưa sang công đoạn khác. Trong cảng biển cầu trục bốc dỡ hàng từ trên tàu xuống kho bãi hay vận chuyển hàng hoá xuất khẩu từ kho bãi xuống tầu, vận chuyển các container, các máy móc xuất nhập khẩu qua đường biển.Như vậy cầu trục và cần trục giúp cho con người cơ khí hoá, tự động hoá bốc xếp làm giảm sức lao động, tăng năng suất và chấtlượng. Điều này cho thấy trong bất kì lĩnh vực sản xuất nào cũng có sự tham gia cầu trục và cần trục.Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cần trục và cầu trục cũng rất khác nhau.Tuy nhiên chúng có đặc điểm và các cơ cấu chung thí dụ : cầu trục có ba cơ cấu chính:cơ cấu nâng hạ, cơ cấu dịch chuyển dọc, cơ cấu dịch chuyển ngang và một số cơ cấu phụ để lấy và giữ hàng. 1.1.2. Phân loại cấu tạo cầu trục *) Phân loại theo cấu trúc điều khiển a. Điều khiển cơ cấu chính bằng các côngtắctơ, rơle, động cơ 1 chiều. b. Điều khiển cơ cấu chính bằng các côngtắctơ, rơle, động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. c. Điều khiển cơ cấu chính bằng các côngtắctơ, rơle, động cơ không đồng bộ rôto dây quấn. 3 d. Điều khiển cơ cấu chính bằng PLC – BBĐT - động cơ không đồng bộ. e. Điều khiển cơ cấu chính bằng PLC – PWM - động cơ không đồng bộ f. Điều khiển cơ cấu chính bằng PLC – BBĐ - động cơ điện – phụ tải động *) Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá a. Cầu trục có tải trọng nhỏ: Trọng tải nâng chuyển từ 1-5 tấn b. Cầu trục có tải trọng trung bình:Trọng tải nâng chuyển từ 10-30 tấn c. Cầu trục có tải trọng lớn:Trọng tải nâng chuyển từ 30-60 tấn d. Cầu trục có tải trọng rất lớn: Trọng tải nâng chuyển từ 80-1200 tấn *) Phân loại theo đặc điểm công tác a) Cầu trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng Cầu trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xưởng cơ khí.Cầu trục này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con,cơ cấu di chuyển giàn các cầu trục này thường được thiết kế điều khiển tại chỗ và từ xa. b) Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray Cầu trục khung dầm thép dạng hộp chạy trên đường ray được trang bị cho cảng biển, các nhà máy đóng tàu biển. Loại này thường được thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc trong phạm vi quy định. Gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn. c) Cầu trục bốc xếp container Cầu trục giàn bánh lốp xếp container có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính là: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn. Việc cấp nguồn điện cho cầu trục hoạt động bằng diezen lai 4 máy phát điện đồng bộ. Đặc điểm làm việc của cầu trục giàn bánh lốp là tính cơ động, năng suất cao. d) Cầu trục chạy trên đường ray bốc xếp container có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính là: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn và cơ cấu nâng hạ giàn (nâng hạ côngson).Đặc điểm công tác nổi bật của loại này là có tầm với và trọng tải nâng lớn,năng suất bốc xếp rất cao. Được trang bị cho các cầu cảng chuyên dụng bốc xếp container. 1.1.3. Cấu tạo cầu trục Hình 1.1: Cấu trúc cần trục. Cấu tạo cầu trục gồm 3 bộ phận chính: - Xe cầu: Gồm dần chính và khung giàn chính được chế tạo bằng thép có độ cứng không gian đặt cách nhau một khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe của xe con. Hai đầu cầu được lien kết cơ khí với hai dầm ngang tạo thành khung chữ nhật trong mặt phẳng ngang. Các bánh xe của các cầu trục được thiết kế trên các dầm ngang của khung chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suất nhà xưởng. - Xe con: Trên xe con đặt cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển xe con. Tùy theo công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoạc hai cơ cấu nâng. Xe 5 con có thể di chuyển dọc trên xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục có thể di chuyển được trong suất chiều ngang phân xưởng. - Cơ cấu nâng hạ: Thường có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng và hạ. Cuối hai đầu cáp thường mắc palăng để đảm bảo nâng hạ trọng tải theo phương thẳng đứng. Toán bộ cơ cấu tang, hộp biến tốc, động cơ được đặt trên xe con. - Cơ cấu phanh hãm: Hình 1.2: Cơ cấu phanh hãm. Phanh hãm là bộ phận không thể thiếu trong cơ cấu chính của cầu trục. Phanh dùng trong cầu trục có ba loại: Phanh gốc, phanh đĩa và phanh đai. Nguyên lí hoạt động của ba loại phanh này tương đối giống nhau. Phanh đai được mô tả như sau: 1. Má phanh 2. Cuộn dây nam châm phanh 3. Đối trọng phanh. Nhờ những đặc điểm trên cầu trục có thể di chuyển phụ tải theo 3 phương phủ kín mặt bằng nhà xưởng. - Chuyển động theo phương thẳng đứng là chuyển động nhờ cơ cấu nâng hạ đặt trên xe con. - Chuyển động dọc theo phân xưởng là chuyển động của xe cầu. - Chuyển động ngang theo phân xưởng là hệ thống chuyển động đặt trên xe con. 1.2. Trang bị điện điện tử cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp bốc xếp Container 6 1.2.1. Cấu trúc điều khiển cho từng cơ cấu Hình 1.3: Cấu trúc điều khiển cho từng cơ cấu dung PLC- bộ biến tần –động cơ không đồng bộ cho cầu trục. 1.Tay điều khiển: Tạo ra tín hiệu điều khiển tương ứng với 3 trạng thái điều khiển 2. Bộ mã hoá: Bộ mã hoá tín hiệu vị trí tay điều khiển nhằm nâng cao công suất tín hiệu điều khiển, tăng khả năng chống nhiễu và truyền đi xa. 3. Bộ PLC: Bao gồm CPU, các đầu vào DI, các đầu ra DO kết nối với các hệ điều khiển 4. Thiết bị đóng cắt: Các côngtắctơ MC dung để đóng cắt cấp nguồn cho bộ biến tần động cơ không đồng bộ và các thiết bị thực hiện khác. 7 5. Bộ biến đổi: Bộ biến tần dung để điều khiển điện áp, tần số cấp cho động cơ theo luật điều khiển được thiết kế và lưu dữ trong CPU của biến tần… 6. Động cơ điện: Động cơ điện không đồng bộ Rôto lồng sóc dung để điều khiển truyền động cho hệ thống. 7. Thiết bị quan sát: Máy phát tốc PG là thiết bị đo tốc độ cho tín hiệu dạng xung. 8. Máy tính kết nối với hệ thống: Chức năng của PC là để điều khiển và giám sát hệ thống. 1.2.2. Trang bị điện cơ cấu di chuyển xe con Trên thực tế có rất nhiều cầu trục giàn bốc xếp Container như RTG, QC… Dưới đây ta chỉ phân tích trang bị điện cơ cấu di chuyển xe con của cầu trục giàn RTG. Các thông số chính: Hành trình của xe con: 19.07m Tốc độ di chuyển của xe con: 70m/phút Nguồn điện cấp cho động cơ: AC 440V, 60Hz, 3pha Phanh hãm: Phanh đĩa điện từ 1 chiều. Thông số động cơ di chuyển xe con Công suất: 37KW Tốc độ: 1750 vg/phút Điện áp cấp: AC440V Đặc tính: 60%ED Nắp đậy TEFC Sứ cách điện: Vật liệu cách điện cấp F Loại: Lồng sóc Số lượng: 1 8 1.3. Sơ đồ điện Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lí động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG. AC440V POWER SOURCE 3MCB a(20-4B) b(32A-6B) 9-14A 24MCB a(32-6B) 26M SC-03 (33-3D) BR TROLLEY MOTOR BRAKE 0.55A EMX1 EMX2 3CR 4CR 5CR 7CR HOS HELS 20CR 1MA AC220V 1M 2M H1.5: Sơ đồ nguyên lí điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục giàn RTG 1.3.1. Chức năng phần tử trong sơ đồ điện 9 Cơ cấu di chuyển xe con có động cơ truyền động được cấp nguồn từ bộ biến tần FRN37VG7S-4, đặc điểm của cơ cấu này là động cơ hoạt động cơ chế độ ngắn hạn lặp lại, điều khiển động cơ được thực hiện bằng tay trang trong cabin điều khiển chính phía bên trái lựa chọ chế độ là việc bằng các nút nhất tại bàn điều khiển. INV3: Bộ biến tần số 3(FRN37VG7S-4). IM: Động cơ truyền động chính là động cơ dị bộ rôto lồng sóc PG: Máy phát xung THR3: Nhiệt điện trở BRT: Phanh thủy lực 24M: Tiếp điểm Congtắctơ 24M cấp nguồn cho phanh thủy lực IM: Côngtắctơ cấp nguồn chính cho bộ biến tần MC-T: Tay điều khiển 11 vị trí EMX1, EMX2: Dừng khẩn cấp 2M: Tiếp điện phụ Côngtắctơ cấp nguồn cho bộ biến tần 3MCB: Tiếp điểm phụ của cầu dao cấp nguồn cho động cơ di chuyển xe con EPB3, EPB4, EPB1, EPB2: Các nút dừng khẩn cấp 4MCB: Tiếp điểm phụ cầu dao dừng cấp nguồn cho bộ biến tần 034: Côngtắc giới hạn vị trí cuối hành trình TFS, TRS: Rơle trung gian của xe con RST2: Đặt chế độ làm việc cho bộ biến tần IVN3 20CR: Công tắc giới hạn chiểu cao nâng 33.1: Cảm biến tư 7CR: Rơle trung gian làm việc ở chế độ chạy trình tự TFE, TRE: Rơle trung gian của xe con INV1, INV2, INV3: Là tiếp điểm phụ kiểm tra trạng thái hoạt động của biến tần 10 . Đề Cơng Đề Tài Số 31 Tên đề tài: Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu dịch chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container. Thiết kế hệ truyền động dùng biến tần. về cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần PWM cho cơ cấu di chuyển xe con Được sự hướng dẫn