2.7.1. Những quy định chung
- Trƣớc khi cho cầu trục nâng tải phải kiểm tra xem mã hàng có bị vƣớng mắc hay không. Phải có tín hiệu báo trƣớc để mọi ngƣời tránh xa khu vực làm việc của cầu trục trƣớc khi có tín hiệu vận hành.
- Không đƣợc nâng hàng có tải trọng vƣợt quá tải trọng cho phép. - Không đƣợc vận hành cầu trục khi có tốc độ gió vƣợt quá 16m/s. Khi tốc độ gió lên tới 16m/s phải di chuyển cầu trục về vị trí quy định và thực hiện các biện pháp chống sức gió cho cầu trục.
- Không đƣợc vận hành, di chuyển hàng hóa khu vực phía dƣới có ngƣời đứng hoặc qua lại trong phạm vi 5m.
- Kiểm tra xem cầu trục có vật lạ không, tránh rơi khi di chuyển. - Cầu trục làm việc ban đêm phải đầy đủ ánh sáng.
2.7.2. Những quy định cụ thể đối với ngƣời vận hành.
1. Trước khi vận hành
- Kiểm tra xem có vật cản nào nằm xung quanh cầu trục không. - Kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc và thiết bị thủy lực. - Kiểm tra các tay trang điều khiển điện áp.
- Kiểm tra toàn bộ cầu trục.
Sau khi kiểm tra xong phải cho chạy thử không tải để xem xét các phanh còi, đèn hiệu, thiết bị chỉ báo, tiếng động hoặc rung động bất thƣờng… Nếu không có gì khác thƣờng mới đƣợc phép đƣa cầu trục vào hoạt động.
2. Trong khi vận hành
- Không đựơc kéo lê tải trọng hoặc kéo tải trọng theo phƣơng ngang. - Không dừng hoạt động của cầu trục bằng các nút dừng khẩn cấp, trong trƣờng hợp không có sự cố.
- Vận hành cầu trục nhẹ nhàng, không đảo chiều nhanh, dừng đột ngột hoạt động của cầu trục.
- Khi di chuyển xe con, mã hàng phải đƣợc nâng tới chiều cao đủ để vƣợt qua chƣớng ngại vật.
3. Kết thúc vận hành
- Đƣa xe con về vị trí quy định. - Chạy cầu trục về vị trí quy định.
- Tất cả các tay trang điều khiển đều phải đƣa về vị trí “0”. - Tất cả các công tắc điều khiển phải ở trạng thái mở.
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG VÀ MÔ PHỎNG CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CẦU TRỤC 200 TẤN BẰNG
PHẦN MỀM MATLAB & SIMULINK
3.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CỦA CẦU TRỤC 200 TẤN TRỤC 200 TẤN
Khảo sát cơ cấu nâng hạ ngƣời ta thấy rằng: Mômen cản của cơ cấu luôn không đổi về chiều bất kể chiều quay của động cơ có thay đổi thế nào. Nói cách khác mômen cản của cơ cấu nâng hạ thuộc loại mômen cản thế năng có đặc tính Mc = const và không phụ thuộc vào chiều quay. Điều này có thể giải thích dễ dàng là mômen của cơ cấu do trọng lực của tải trọng gây ra. Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải) mômen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động, tức là hƣớng ngƣợc chiều quay động cơ. Khi giảm thế năng (hạ tải), mômen thế năng lại là mômen gây ra chuyển động, nghĩa là nó hƣớng theo chiều quay động cơ.
M(Nm) Mc
w(rad/s)
0
Hình 3.1: Đặc tính mômen cản của cơ cấu nâng hạ
Nhận xét:
Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát của máy điện Mc < 0 thì Mđ là mômen hãm sinh ra do quá trình biến đổi ngƣợc năng lƣợng từ cơ ra
điện, Mc là mômen gây chuyển động.
Khi cầu trục hạ tải động lực: cả hai mômen đều gây chuyển động. Nhƣ vậy, trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải thì động cơ cần phải đƣợc điều khiển để làm việc đúng với các trạng thái làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ sao cho phù hợp với đặc tính tải. Phụ tải của cầu trục có thể biến đổi từ 0 (khi hạ hoặc nâng móc câu không tải) đến những giá trị rất lớn. Phức tạp lớn hơn cả là các điều kiện hạ tải. Khi hạ không tải, trọng lƣợng của móc nhỏ, nên động cơ phải sinh ra một mômen nhỏ theo chiều hạ. Khi hạ những tải trọng lớn, động cơ bị tải trọng kéo quay theo chiều tác dụng của nó. Khi đó, muốn hạn chế và điều chỉnh tốc độ, ta phải sử dụng các biện pháp hãm.
3.2. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CẦU TRỤC 200 TẤN TRỤC 200 TẤN
3.2.1. Tổng quan về cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200 Tấn công ty đóng tàu Phà Rừng tàu Phà Rừng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sơ đồ điện biểu diễn trên hình 3.2, 3.3, 3.4, 3.5.
Cơ cấu nâng hạ: Gồm có 3 động cơ nâng hạ và đƣợc kí hiệu là: Hoisting A, Hoisting B, Hoisting C.
- Hoisting A, Hoisting B: 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.
Khả năng nâng hạ tải là: 20T. Phanh: 1 phanh hãm.
Loại: SMBD650B.
Đối với cơ cấu nâng hạ hàng có 3 động cơ truyền động cho 3 cơ cấu nâng hạ hàng với cơ cấu Hoisting A và B là hoàn toàn giống nhau về công suất và tải trọng nâng hạ, còn cơ cấu Hoisting C có công suất và tải trọng nâng hạ nhỏ hơn. Tuy nhiên về các phần tử, thiết bị, cách điều khiển là nhƣ nhau.
- Nâng hạ với tải trọng 20 tấn: Để thực hiện nâng hạ tải với tải trọng dƣới 20 tấn thì đƣợc thực hiện bằng cơ cấu nâng hạ là Hoisting C có tải trọng nâng 20 tấn.
- Nâng hạ với tải trọng 100 tấn: Để thực hiện nâng hạ tải với tải trọng dƣới 100 tấn thì đƣợc thực hiện bằng cơ cấu nâng hạ là Hoisting A hoặc Hoisting B có tải trọng nâng 100 tấn.
- Nâng hạ với tải trọng 200 tấn: Để thực hiện nâng hạ tải với tải trọng từ 100 tấn đến 200 tấn thì đƣợc thực hiện bằng cơ cấu nâng hạ là sự kết hợp của hai cơ cấu Hoisting A và Hoisting B để có tải trọng nâng 200 tấn. Khi thực hiện nâng 200 tấn thì hai cơ cấu nâng Hoisting A và Hoisting B đƣợc dịch chuyển lại gần nhau và thực hiện nối liên động cơ khí cơ cấu nâng. Khi thực hiện nâng thì hai cơ cấu sẽ đƣợc nối liên động về cơ khí và thực hiện điều khiển chúng tại buồng điều khiển và có sự giám sát đồng bộ về tốc độ và đảm bảo mômen nâng hạ. Lệnh điều khiển đƣợc đƣa ra từ tay điều khiển trên cabin điều khiển và truyền đến PLC để xuất tín hiệu điều khiển cho biến tần cấp nguồn cho động cơ. Tốc độ của động cơ đƣợc đo bởi bộ mã hoá và đƣa về PLC để điều chỉnh tốc độ thực bằng tốc độ đặt. Để đồng bộ hóa tốc độ của 2 động cơ của cơ cấu Hoisting A và Hoisting B thì tín hiệu điều khiển sẽ đƣợc đƣa ra cho cả hai cơ cấu và đồng thời thực hiện việc so sánh tín hiệu phản hồi tốc độ giữa hai cơ cấu để đƣa ra tốc độ tối ƣu theo tốc độ đặt và bám theo tín hiệu điều khiển.
3.2.2. Nguyên lí hoạt động của cơ cấu nâng hạ hàng
1. Tay điều khiển ở vị trí 1:
Ngƣời vận hành ở trong cabin điều khiển mở khóa nguồn cấp điện chờ sẵn cho các cơ cấu của cầu trục. Cần trục chỉ đƣợc bắt đầu làm việc khi cầu trục đã đứng yên, các cơ cấu đều đang ở vị trí “0” và không có sự cố nào về nguồn cấp cho cầu trục.
Khi đó nguồn cấp điện cho cơ cấu nâng qua áptômát tổng Q1(0/ 1.E4) qua áptômát Q2(0/ 1.D4) qua công tắc tơ K1(0/ 1.C4) và đồng thời ngƣời điều khiển bật công tắc V-S741(/ 89.E90) chọn nấc 1 tƣơng ứng với chọn cơ cấu nâng hạ Hoisting A tiếp đó đóng áptômát A-F1(0/ 2.D4) dẫn đến tiếp điểm của công tắc tơ K1(/11.E4) = 1 và qua biến tần do đó cơ cấu Hoisting A đƣợc cấp điện.
Đồng thời nguồn đƣợc cấp qua tiếp điểm K71(/11.E1) = 1 cho phanh Y1(/8.C2) giải phóng trục động cơ, biến tần đƣợc cấp nguồn để tạo điện áp và tần số thích hợp cho động cơ nâng hạ hàng hoạt động, động cơ nâng hạ hàng bắt đầu hoạt động.
Khi đó cuộn hút K1(/7.b3) có điện nên đóng các tiếp điểm:
+ K1(/8.C2) = 1 để cấp điện cho cuộn hút K(/8.A2) do đó chuẩn bị cấp nguồn cho cơ cấu di chuyển xe con E. Xe con chỉ đƣợc phép di chuyển sang trái hoặc sang phải khi mã hàng đã đƣợc neo giữ chắc chắn và cơ cấu nâng không hoạt động nữa.
+ K1(/7.C3) = 1 để duy trì nguồn cho cuộn hút K1(/7.B3).
Khi đó ngƣời điều hành đƣa tay điều khiển lên phía trƣớc hoặc phía sau tƣơng ứng với việc nâng hoặc hạ hàng dẫn đến các tiếp điểm của tay điều khiển V-S741(/7.E8) = 1 hoặc S741(/7.E9) = 1 công tắc tơ VA-K10 hay VA-K20 có điện vì vậy đóng các tiếp điểm VA-K10(/12.E3) hay VA- K20(/12.E4) và đƣa tín hiệu S1, S2 của PLC thực hiện quá trình nâng hạ hàng.
Quá trình thay đổi tốc độ của quá trình nâng hạ hàng đƣợc thay đổi bằng tay điều khiển trên cabin. Khi có sự thay đổi của tay điều khển thì cảm biến tốc độ sẽ đo sự thay đổi của tốc độ rồi đƣa đến bộ mã hóa xung để so sánh với giá trị đặt ban đầu. Những sai lệch xung sẽ gửi tới PLC để PLC điều
khiển biến tần sao cho đầu ra của biến tần có tần số và điện áp thích hợp làm cho tốc độ động cơ tăng lên. Còn khi giảm tốc độ từ tốc độ cao về tốc độ thấp khi hạ hàng và tải là tải thế năng nên xảy ra quá trình hãm tái sinh, PLC sẽ có tín hiệu đóng vào mạch điện trở hãm. Lúc này năng lƣợng khi hãm tái sinh sẽ đƣợc chuyển đổi từ chỉnh lƣu sang nghịch lƣu rồi đƣa đến các điện trở hãm R1.6, R1.1 để tiêu tán.
2. Tay điều khiển ở vị trí 2:
Khi đó cơ cấu Hoisting B đƣợc chọn và nguyên lý hoạt động là hoàn toàn giống cơ cấu Hoisting A. Cả hai cơ cấu có khả năng nâng hạ đến 100 tấn đối với mỗi cơ cấu riêng rẽ.
3. Tay điều khiển ở vị trí 3:
Khi đó cả cơ cấu A và B đều cùng làm việc khi yêu cầu của tải trọng nâng lớn hơn 100T.
Lúc này các cuộn hút VA-K1(/7.B3), VB-K1(/7.B4) có điện dẫn đến các tiếp điểm VA-K1(/10.E4) = 1, VB-K1(/10.D4) = 1 vì vậy cuộn hút V- D15(/10.B4) có điện nên mở tiếp điểm V-D15(/10.C5) = 0 sau một khoảng thời gian, để khống chế hai cơ cấu Hoisting A và Hoisting B trong quá trình nâng hạ.
Đồng thời tốc độ của hai cơ cấu sẽ đƣợc đƣa vào các chân PUR, MS, OV để PLC xử lí để đồng bộ hóa tốc độ trong quá trình nâng hạ. Việc thay đổi tốc độ cũng đƣợc thông qua tay điều khiển để PLC điều khiển biến tần.
Ngoài ra khi cả hai cơ cấu Hoisting A và B cùng nâng hạ tải trọng thì cảm biến tải trọng A-B4 của cơ cấu Hoisting A sẽ đƣa đến cảm biến tải trọng B-B4 của Hoisting B để đồng bộ trong quá trình đồng bộ hóa tốc độ.
4. Tay điều khiển ở vị trí 4: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi cơ cấu Hoisting C đƣợc chọn. Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống Hoisting A và B khi hoạt động riêng rẽ. Cơ cấu này có khả năng nâng hạ tải trọng lớn nhất là 20T.
3.2.3. Các bảo vệ của cơ cấu nâng hạ hàng
- Bảo vệ quá tải động cơ bằng các điện trở nhiệt. Khi động cơ bị quá tải, các điện trở này nóng lên và có nhiệt độ vƣợt mức cho phép khi đó các chân T1 và T2 của PLC sẽ có tín hiệu và PLC sẽ điều khiển ngắt động cơ không cho hoạt động nữa. Động cơ chỉ đƣa vào hoạt động khi đã khắc phục sự cố.
- Bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng các áp tô mát tự động.
- Bảo vệ dừng khẩn cấp bằng phanh. Khi có sự cố nhƣ bão, gió... trong khi nâng hạ thì K71(/12.D1) = 1 đƣa đến tín hiệu RDY để sẵn sàng cho ngƣời điều khiển dừng khẩn cấp bằng phanh.
- Bảo vệ cáp trùng bằng công tắc hạn vị A-S1, B-S1, C-S1. Khi hạ hàng quá nhanh hoặc khi hạ móc không đến chạm đất nhƣng cáp vẫn đƣợc thả ra, khi đó ngắt cuối này sẽ tác động và báo về PLC để PLC dừng hoạt động của cơ cấu nâng hạ hàng.
- Bảo vệ móc chạm đỉnh bằng công tắc hạn vị: A-S13.1, B-S13.1, C- S13.1 hoặc các công tắc hạn vị A-S13.2, B-S13.2, C-S13.2.
3.3. MÔ PHỎNG CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CẦU TRỤC 200 TẤN 3.3.1. Hƣớng mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200T 3.3.1. Hƣớng mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200T
Để thực hiện mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng của cầu trục 200T chúng ta có ba hƣớng lựa chọn để mô phỏng. Để thực hiện mô phỏng một cách tổng quát, em xin thực hiện mô phỏng cơ cấu nâng hạ với tải trọng 200 tấn.
Việc mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cần thỏa mãn đƣợc các yêu cầu về truyền động điện đối với cơ cấu nâng hạ 200 tấn.
Đồng bộ hóa tốc độ hai động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ. Tốc độ phải bám theo tốc độ đặt khi mômen thay đổi.
Dải điều chỉnh tốc độ rộng ở cả chiều nâng và chiều hạ.
Vùng điều chỉnh tốc độ sâu có thể điều chỉnh ở tốc độ thấp mà vẫn giữ đƣợc mômen.
Các bƣớc thực hiện mô phỏng đƣợc thực hiện theo các bƣớc chính sau đây:
- Xây dựng mô hình động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc - Xây dựng bộ điều khiển dòng điện theo phƣơng pháp điều khiển deadbeat.
- Xây dựng bộ điều khiển mạch vòng tốc độ với bộ điều khiển PI. - Xây dựng mô hình mô phỏng toàn bộ hệ thống truyền động điện cơ cấu nâng hạ.
3.3.2. Xây dựng mô hình động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc
1. Phương trình trạng thái trên hệ tọa độ tựa theo từ thông roto dq
Khi chiếu trên hệ toạ độ dq thì các phƣơng trình từ thông vẫn không đổi, chỉ có các phƣơng trình điện áp thay đổi nhƣ sau:
- Toạ độ từ thông rôto quay tốc độ s so với stato.
- Hệ toạ độ chuyển động vƣợt trƣớc so với rôto một tốc độ góc:
r = s - Từ đó ta thu đƣợc hệ phƣơng trình:
r f r m f s f r m f r s f s f r f r r f r f r r f r s f s f s s f s L i L i L i L i j dt d i R j dt d i R u __ __ ____ __ __ ____ ____ ____ __ ____ ___ __ __ 0 (3 - 1) Tìm cách loại bỏ ifr và fs , từ (3 - 1) có: ) ( ) ( 1 __ ____ __ ____ __ ____ __ m f s f r r m s f s f s m f s f r r f r L i L L L i L i L i (3 - 2)
Thế trở lại phƣơng trình thứ 3 và 4 của (3 - 1) ta đƣợc phƣơng trình: Đặt = 1-Lm 2 /(LsLr) ( hệ số tản từ), Ts = Ls/Rs , Tr = Lr/Rr rq r rd r sq r m rq rq r rd r sd r m rd sq s rq r m rd m sq r s sd s sq sd s rq m rd r m sq s sd r s sd T i T L dt d T i T L dt d u L T