cần trục cầu trục sử dụng phụ tải động
Hình 1.18: Dạng đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động điện cho cần trục - cầu trục khi sử dụng phụ tải động.
Các cần trục cầu trục có yêu cầu đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt sử dụng cho công nghiệp lắp máy, xây dựng và cho cảng biển có cấu trúc hệ truyền động điện trình bày trên hình 1.17. Với việc điều khiển hệ thống truyền động điện ở vùng điều chỉnh tốc độ sâu cả hai phía nâng và hạ hàng đƣợc xây dựng hệ điều khiển là hệ kín. Khi đó tốc độ hệ thống truyền động điện phục vụ cho công nghiệp có yêu cầu 10% n0, 15% n0, 20% n0, với sai lệch tĩnh 5% khi tải trọng nâng thay đổi từ Mc0 ÷ 1,2 Mcđm.
Đặc tính cơ tĩnh của hệ thống truyền động điện cho cần trục, cầu trục khi sử dụng phụ tải động biểu diễn trên hình 1.17, của hệ thống truyền động điện điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục. Các đặc tính cơ tĩnh thể hiện trong hai chế độ hoạt động.
- Khi đƣa phụ tải động vào hệ thống:
Khi có sự tham gia của phụ tải động, tốc độ ổn định trên các đặc tính 1, 2 phía nâng và 1‟, 2‟, 3‟ phía hạ hàng nhằm mục đích tạo ra các tốc độ thấp đáp ứng yêu cầu của công nghệ nâng vận chuyển. Đặc điểm của hệ thống khi tạo ra vùng điều chỉnh sâu với sự thay đổi trọng tải nâng trong dải rộng cần hạn chế dòng cho động cơ bằng điện trở phụ Rf trong mạch rotor của động cơ KĐB và điện trở phụ trong mạch phần ứng của động cơ một chiều. Điều khiển chính xác mômen của phụ tải động sẽ quyết định sai lệch tĩnh cho hệ thống.
- Khi phụ tải động không tham gia vào hệ thống:
Khi phụ tải động không tham gia vào hệ thống các tốc độ công tác trên các đặc tính 3, 4, 5, 6 phía nâng và 4‟, 5‟, 6‟, phía hạ hàng. Hệ thống có họ đặc tính cơ tĩnh nhƣ hình 1.17 đã giải quyết tốt cho vấn đề về chất lƣợng điều khiển sâu cho hệ thống đồng thời đáp ứng đƣợc các tốc độ cao để tăng năng suất bốc xếp của cần trục, cầu trục.
CHƢƠNG 2: TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CẦU TRỤC 200 TẤN
2.1.GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 200 TẤN (200T) [5]
Cầu trục 200 tấn là một trong những cầu trục hiện đại hiện nay do hãng Konecrane của Phần Lan sản xuất. Cầu trục với khả năng nâng hạ đến 200T đã đáp ứng đƣợc rất nhiều yêu cầu của quá trình sản suất đặc biệt cầu trục đƣợc ứng dụng vào quá trình đóng mới và sửa chữa tàu thủy. Với các đặc điểm của cầu trục thì thông số của cơ cấu chính nhƣ sau:
2.1.1.Các đại lƣợng và thông số kĩ thuật của cơ cấu chính cầu trục 200T
1. Các thông số chung
- Khoảng cách giữa hai đƣờng ray là: 65m. - Khoảng cách nâng hạ hàng lớn nhất là: 40m. - Chiều cao toàn bộ cầu trục là: 54m.
- Trọng tải nâng tối đa là: 200T.
- Nguồn: đƣợc cấp nguồn từ hệ thống điện 3 pha qua máng cáp và cáp nguồn.
- Điều kiện vận hành: Làm việc ở nhiệt độ t = 0 ÷ 45o.
2. Các thông số đại lượng của các cơ cấu chính
a, Cơ cấu nâng hạ:
Gồm có 3 động cơ nâng hạ và đƣợc kí hiệu là: Hoisting A, Hoisting B, Hoisting C.
Số lƣợng động cơ: 1 động cơ. Tốc độ nâng: 4m/min. Loại: Nr MT22MC200A. P = 75KW; n = 1460r/min. Cosφ = 0,90. Uđm = 400V-Y, Iđm = 134A. Uđm = 380-Y, Iđm = 134A. f = 50Hz.
Khả năng nâng hạ tải là: 100T. Phanh: 1 phanh hãm. Loại: SMBD100B. - Hoisting C: Số lƣợng động cơ: 1 động cơ. Loại: NrMT20LB200A. P = 45KW; n = 1460r/min. Cosφ = 0,89. Uđm = 400V-Y, Iđm = 81A. Uđm = 380-Y, Iđm = 81A. f = 50Hz.
Phanh: 1 phanh hãm. Loại: SMBD650B.
b, Cơ cấu di chuyển xe con:
Số lƣợng động cơ: 6 động cơ. Mỗi cơ cấu nâng hạ có 2 động cơ để thực hiện việc di chuyển.
+ Cơ cấu Trolley E và F gồm 4 động cơ có thông số nhƣ sau: Loại: NrMF11LB200. Tốc độ di chuyển: 20m/min P = 5KW; n = 1370r/min. Cosφ = 0,810. Uđm = 380V. Iđm = 12,6A. f = 50HZ. Loại: NM34004.
+ Cơ cấu Trolley gồm 2 động cơ có các thông số nhƣ sau: P = 1,8KW; n = 1380r/min.
Cosφ = 0,78. Uđm = 380V. Iđm = 7,6A. f = 50Hz.
c, Cơ cấu di chuyển giàn:
Số lƣợng động cơ: 16 động cơ. Mỗi chân của cầu trục gồm 4 động cơ. Loại: NrMF13LC300. P = 7,5KW; n = 1380r/min. Cosφ = 0,78. Uđm = 380V. Iđm = 15,1A. f = 50Hz. Phanh: 16 phanh hãm. 2.1.2. Kí hiệu bản vẽ và phƣơng pháp đọc bản vẽ
1. Kí hiệu bản vẽ và hồ sơ kĩ thuật (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để nghiên cứu trang bị điện - điện tử cho các cơ cấu một cách dễ dàng ta cần biết các kí hiệu, quy ƣớc sử dụng trong bản vẽ. Bản vẽ về phần điện của cầu trục 200T đƣợc chia thành 6 hàng kí hiệu từ A-F, 10 cột đƣợc đánh số từ 1-10. Và đƣợc sắp xếp thành các nhóm thể hiện một cơ cấu. Các nhóm bản vẽ đƣợc kí hiệu nhƣ sau:
0: Nhóm bản vẽ sơ đồ nguyên lí tổng quát + hệ thống cấp nguồn. A: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng A (Hoissting A).
B: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng B (Hoissting B). C: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng C (Hoissting C). E: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con E (Trolley E).
F: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con F (Trolley F). G: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con G (Trolley G). R: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển giàn (Gantry Trvelling). L: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển Cabin (Cabin Traversing). Y: Nhóm bản vẽ cơ cấu nhả kẹp đƣờng ray (Gantry Rail Clamp).
W: Nhóm bản vẽ của động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính (Crane Cable Reel).
T: Nhóm bản vẽ hệ thống chiếu sáng và sƣởi ấm (Lighting and Heating).
Z: Nhóm bản vẽ các đầu vào/ra của PLC.
Các nhóm thiết bị ngoài việc kí hiệu bằng bản vẽ còn đƣợc kí hiệu bằng các chữ cái. Sau đây là một số kí hiệu bằng chữ cái của môt số thiết bị đƣợc sử dụng trên cầu trục 200T.
A: Thiết bị PLC + bộ biến tần.
B: Bộ mã hóa xung (Pulse Encoder). F: Các cơ cấu bảo vệ .
K: Tiếp điểm, cuộn hút công tắc tơ, rơle... M: Động cơ thực hiện.
Q: Các chuyển mạch cao áp. R: Điện trở.
T: Biến áp.
X: Đoạn nối, ổ cắm, phích cắm.
Vị trí các phần tử cũng đƣợc đƣa ra ở trên các bản vẽ. Vị trí này đƣợc kí hiệu bằng các chữ cái đứng trƣớc tên thiết bị theo quy định sau:
+ R1: Các thiết bị đặt trong tủ điện R1 (Cubicle 1). + TR1: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con E. + TR2: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con F. + TR3: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con G. + E74/E75: Các thiết bị đặt trong Cabin.
+ Gantry: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển giàn.
2. Phương pháp đọc bản vẽ:
Trong hồ sơ kĩ thuật của cầu trục 200T tên các thiết bị, phần tử thƣờng đƣợc kí hiệu nhƣ sau:
+ Vị trí thiết bị - nhóm bản vẽ - tên thiết bị.
Ví dụ: + Trolley1 - A - Y1: biểu diễn cơ cấu phanh Y1 thuộc cơ cấu nâng hạ hàng A đƣợc đặt trên cơ cấu nâng hạ hàng A.
+ Ngoài ra tiếp điểm còn đƣợc kí hiệu nhƣ sau: Vị trí tiếp điểm - nhóm bản vẽ - tên tiếp điểm/số trang.hàng.cột.
Ví dụ: + R1V - e1 - VA - K10/7.A.8: Khi đó biểu diễn tiếp điểm của công tắc tơ K10 đặt trên buồng điện R1 thuộc bản vẽ lƣạ chọn vị trí tay trang đƣợc biểu diễn tại hàng A cột 8 của trang 7.
Nếu các kí hiệu không có nhóm bản vẽ, vị trí thiết bị thì ta ngầm hiểu là thiết bị đó thuộc nhóm bản vẽ đƣợc đặt ở vị trí nhƣ đƣợc ghi ở góc dƣới bên phải của bản vẽ biểu diễn thiết bị đó. Đồng thời để thuận tiện, tránh dài dòng khi đọc bản vẽ ta quy ƣớc rằng khi nhóm bản vẽ và vị trí kèm theo tên thiết bị thì ta ngầm hiểu là thiết bị đó đang thuộc bản vẽ đang đề cập tới. Trong trƣờng hợp thiết bị đó thuộc nhóm bản vẽ biểu diễn cơ cấu khác thì sẽ ghi rõ nhóm bản vẽ, số trang, hàng và cột.
2.2. HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CẦU TRỤC 200T
Sơ đồ điện biểu diễn trên hình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4
2.2.1. Chức năng các phần tử
+ Gantry 0-E0: Rulô cuốn cáp nguồn cho toàn bộ cầu trục. + Gantry 0-W1: Hệ thống vành trƣợt chổi than.
GND: Điểm nối đất.
Q1: Áptômat tổng có F1 dùng bảo vệ ngắn mạch và quá tải. Dùng để cấp nguồn cho các cơ cấu chính, hệ thống chiếu sáng và sƣởi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Q2: Cầu dao cấp nguồn cho mạch động lực. Q3: Cầu dao cấp nguồn cho mạch điều khiển.
T1: Biến áp dùng để cấp nguồn cho mạch điều khiển.
R-F1, R-F2: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển giàn. A-F1, B-F1, C-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ nâng hạ hàng.
E-F1, F-F1, G-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển xe con.
L-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển Cabin. Y1-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ nhả kẹp đƣờng ray. W-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ lai tang cáp.
K1, K11, K12, K13: Các cuộn hút của công tắc tơ, rơle tƣơng ứng. K02: Rơle điện áp.
F11-F17: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch.
2.2.2. Nguyên lí hoạt động
Cầu trục lấy nguồn điện áp 400V/380V AC, 50Hz từ các hố cáp cấp nguồn đƣa qua Rulô quấn cáp (Gantry 0-E0) lên cầu trục.
Qua áptômát Q1 đƣa đến hệ thống chiếu sáng và sƣởi các thiết bị. Hệ thống này rất quan trọng đối với cầu trục làm việc trong điều kiện ban đêm, trời nhiều sƣơng mù, ẩm ƣớt… Đồng thời nguồn đƣợc đƣa qua áptômát Q2 đến rơle điện áp K02 để kiểm tra điện áp cấp. Nếu điện áp chƣa đủ 380V thì rơle chƣa tác động để đóng các tiếp điểm của nó lại. Nếu điện áp đủ 380V thì rơle K02 có điện dẫn đến tiếp điểm K02(/6.F4) = 1 dẫn đến công tắc tơ V- K02 có điện dẫn đến K02(/5.D3) = 1.
+ Công tắc tơ V-K01(/6.B3) có điện dẫn đến K01(/5.C80) = 1, và khi đó khóa điện bật lên trên buồng điều khiển dẫn đến công tắc tơ K13(/5.B8), K11(/5.B5), K12(/5.B6) có điện dẫn đến K11(/5.C3) = 1, K12(/5.C3) = 1, K11(/5.B3) = 1, dẫn đến công tắc tơ K1 có điện nên K1(/5.E4) = 1 đẫn đến đèn sáng báo hiệu cho ngƣời điều khiển biết đã có nguồn cấp đến.
+ Đồng thời K1(/1.C4) = 1 đèn báo hiệu cho nguồn đến các biến tần chuẩn bị cho từng cơ cấu của cầu trục hoạt động.
2.2.3. Các bảo vệ trong sơ đồ cấp nguồn
- Bảo vệ thấp áp bằng rơle điện áp K02(/1.B20). Khi nguồn cấp vào không đủ điện áp 380V thì rơle K02 chƣa tác động (tức vẫn mở), khống chế tiếp điểm của công tắc tơ K1 để không cấp ngồn cho các cơ cấu hoạt động.
- Bảo vệ ngắn mạch và quá tải bằng các áptômát tự động. - Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì F11-F17.
- Bảo vệ chạm mát bằng cách nối đất.
2.3. CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON (TROLLEY)
Sơ đồ điện biểu diễn trên hình 2.5, 2.6, 2.7
2.3.1. Chức năng các phần tử
Cơ cấu di chuyển xe con cũng có 3 xe con tƣơng ứng với 3 cơ cấu nâng hạ hàng. Các xe con này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau nên trƣớc hết ta giới thiệu về cơ cấu di chuyển xe con E. Hai cơ cấu di chuyển xe con F và G tƣơng tự.
1. Mạch động lực:
E-A1: Thiết bị PLC + bộ biến tần.
F7: Áptômát tự động cấp nguồn cho phanh hãm điện một chiều. K1: Tiếp điểm công tắc tơ K1 cấp nguồn cho biến tần.
E-Y1, E-Y2: Các phanh hãm trục động cơ.
E-M1, E-M2: Các động cơ không đồng bộ roto lồng sóc truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con.
E-S1: Công tắc hành trình di chuyển trái. E-S1: Công tắc hành trình di chuyển phải.
E-S1: Công tắc hành trình khi có bão sẽ đƣợc tác động.
VE-K1: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K1 cấp nguồn cho cơ cấu di chuyển xe con hoạt động.
VE-K10: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K10, tiếp điểm đóng lại khi đƣa tay điều khiển về bên phải để di chuyển xe con sang phải.
VE-K20: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K20, tiếp điểm đóng lại khi đƣa tay điều khiển về bên trái. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
E-K13: Tiếp điểm của công tắc tơ tƣơng ứng, cho phép dừng khẩn cấp bằng phanh, khi đó PLC sẽ có tín hiệu đến chân RDY.
2. Các chân PLC của cơ cấu di chuyển xe con:
OV: Chân tín hiệu tƣơng tự chung.
PS: Chân đầu vào tín hiệu tốc độ của cảm biến tốc độ. PE: Chân trung tính.
E64: Đầu ra tần số khi đƣợc mã hóa dạng xung. EA, EB: Các kênh A, B của bộ mã hóa xung. R1.6, R1.7: Các điện trở hãm.
0L48: Điện áp điều khiển.
ON48: Mở rộng điện áp điều khiển OL48.
ES: Mở rộng các trạng thái dừng.
S1: Điều khiển trực tiếp cho quá trình di chuyển hƣớng 1. S2: Chân điều khiển trực tiếp cho quá trình chuyển hƣớng 2. S11: Chân tín hiệu tốc độ chậm trực tiếp khi chuyển hƣớng1. S21: Chân tín hiệu tốc độ chậm trực tiếp khi chuyển hƣớng 2. S12: Dừng trực tiếp di chuyển hƣớng 1.
S22: Dừng trực tiếp di chuyển hƣớng 2. MS: Tốc độ chính.
AS: Tốc độ phụ.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động
3 xe con E, F, G có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống nhau. Nên ở phần này ta chỉ đi sâu vào nguyên lí hoạt động của xe con E còn các xe con F và G hoàn toàn tƣơng tự. Các tiếp điểm, kí hiệu, bản vẽ là khác nhau.
Khi ngƣời vận hành bật khóa điện trong cabin để cấp nguồn sẵn cho các cơ cấu khi đó nguồn qua áptômát tổng Q1(/ 0.1.E4) qua áptômát Q2(/ 0/1.D4) qua tiếp điểm công tắc tơ K1(0/ 1.C4) qua áptômát F1(2/ 0.C8) qua tiếp điểm công tắc tơ K1(/ 23.E3) qua biến tần cấp nguồn cho cho hai động cơ của xe con E. Đồng thời khi đó nguồn qua áptômát F7(/ 23.E2) cấp nguồn cho động cơ phanh để nhả phanh giải phóng trục động cơ.
Lúc này ngƣời điều khiển sẽ đƣa tay điều khiển sang phải hoặc sang trái tƣơng ứng với các tiếp điểm EH-S751(/ 8.E6) hoặc EH-S751(/ 8.E7) đóng lại, dẫn đến các cuộn hút K10(/ 24.D3) hoặc K20(/ 24.D4) có điện nên đóng các tiếp điểm K10(/ 24.D3) = 1 hoặc K20(/ 24.D4) = 1, dẫn đến để điều
khiển xe con E sang phải hoặc sang trái thông qua các chân S1 hoặc S2 của PLC. Việc thay đổi tốc độ di chuyển của xe con đƣợc thực hiện thông qua tay gạt, do đó sẽ có tín hiệu đƣa đến PLC và từ PLC đƣa tín hiệu đến biến tần để thay đổi tần số và điện áp thính hợp.
Trong quá trình giảm tốc sẽ xảy ra quá trình hãm tái sinh và trong quá trình này năng lƣợng sẽ đƣợc tiêu tán trên điện trở hãm E-R1.
2.3.3. Các bảo vệ của cơ cấu di chuyển xe con
- Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng các điện trở nhiệt. Khi động cơ quá tải thì các chân T1 và T2 của PLC sẽ có tín hiệu để dừng động cơ.
- Bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng các áptômát tự động.
- Bảo vệ hành trình di chuyển bằng các công tắc hành trình E-S1, E-