3.1.Tổng quan về trạm phát điện chính.
3.1.1. Khái niệm.
Trạm phát điện là nơi biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện tập trung trên bảng điện chính và từ đó phân bố đến các phụ tải trên tàu.
Với mức độ tự động hóa và điện khí hóa ngày càng cao nên vị trí và vai trò của trạm phát điện trên tàu là vơ cùng quan trọng. Nó quyết định sự an tồn và khả năng khai thác trong quá trình hoạt động của con tàu.
Trạm phát điện tàu thủy đã và đang phát triển theo hướng ngày càng tăng về công suất, mức độ tự động hóa cũng như độ tin cậy cung cấp năng lượng một cách liên tục.
3.1.2. Điều kiện và yêu cầu làm việc của trạm phát điện tàu thuỷ.
a. Điều kiện công tác của trạm phát điện tàu thủy.
Trạm phát điện cũng như các thiết bị điện trên tàu làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt đó là:
- Phải chịu được độ ẩm cao (98%).
- Nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng. - Độ nghiêng tối đa của thiết bị là 150
. Độ nghiêng chòng chành của thành tàu so với phương thẳng đứng là 220
30. Sự chấn động mạnh của thành tàu với sóng, sự dao động lớn do máy móc, chân vịt làm việc tạo nên.
Do điều kiện làm việc trong mơi trường nóng ẩm dẫn đến ơ xy hố nhanh các thiết bị điện, làm giảm điện trở cách điện của thiết bị điện nên có thể gây ra những sự cố bất thường, làm giảm sự tiếp xúc của các tiếp điểm, tăng sự ăn mịn của cổ góp và vành trượt. Các thiết bị điện bị nứt, vỡ, già hoá hoặc bong lớp sơn phủ. Độ nghiêng và chấn động của tàu làm cho các thiết bị điện hư hỏng về cơ, dẫn đến độ chính xác kém và giảm tuổi thọ.
b. Yêu cầu của trạm phát điện tàu thuỷ.
- Về độ tin cậy: Hệ thống trạm phát phải đáp ứng được các chức năng nhiệm vụ và yêu cầu của nó. Các phần tử đều có dự trữ (máy phát, cáp dẫn, thiết bị đóng ngắt) và phân ra những mạch và mỗi mạch có thể cơng tác độc lập. Tự động khởi động máy phát dự trữ, tự động cắt các phụ tải không quan trọng khi bị quá tải.
- Về tính cơ động : Thoả mãn yêu cầu này để đảm bảo vận hành tàu an tồn thuận lợi và chuyển đổi khơng những ở chế độ công tác bình thường mà ngay cả khi một vài phần tử bị hỏng. Tức là cho phép tiến hành kiểm tra khắc phục sai sót thay đổi thiết bị hư hỏng sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng.
- Vận hành và sử dụng thuận tiện: Sơ đồ phải đơn giản, cấu tạo phải hồn chỉnh, ít sửa chữa, tăng thời gian khai thác, áp dụng điều khiển từ xa tập trung và dễ dàng phát hiện những hư hỏng.
- Kinh tế trong vận hành và khai thác: Phải ứng dụng các hệ thống tự động rộng rãi, có thể dùng nguồn điện bờ khi tàu nằm trong cảng và ứng dụng máy phát đồng trục khi tàu hành trình, phải chia phụ tải ra những nhóm có mức độ cần thiết khác nhau.
3.1.3. Phân loại và chọn các thông số cơ bản cho trạm phát điện tàu thuỷ.
a. Phân loại :
- Theo loại dòng điện: + Trạm phát điện 1 chiều. + Trạm phát điện xoay chiều. - Theo cơ sở truyền động:
+ Trạm phát được truyền động bằng động cơ đốt trong. + Trạm phát đồng trục.
+ Trạm phát được truyền động hỗn hợp. - Theo dạng biến đổi năng lượng:
+ Trạm phát nhiệt điện. + Trạm phát điện nguyên tử. - Theo mức độ tự động:
Kết hợp với hệ thống động lực, trạm phát điện có những cấp tự động sau: + Cấp A1: Khơng cần trực ca dưới buồng máy cũng như buồng điều khiển.
+ Cấp A2: Không cần trực ca dưới buồng máy nhưng phải trực ca trên buồng điều khiển.
+ Cấp A3: Các loại tàu thường xuyên trực ca trên buồng máy.Việc điều khiển, kiểm tra hầu như phải bằng tay.
- Theo cơ sở nhiệm vụ:
+ Trạm phát chung cung cấp năng lượng điện cho toàn mạng. + Trạm phát cung cấp năng lượng quay chân vịt.
b. Chọn các thông số cơ bản cho trạm phát điện tàu thủy :
Những thông số cơ bản của hệ thống điện năng tàu thuỷ : Loại dòng điện, cấp điện áp, cấp tần số...Các thông số này được chọn để thoả mãn mức độ cao nhất với yêu cầu cần thiết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Chọn loại dòng điện :
Chọn loại dòng điện cho trạm phát điện, yếu tố quyết định là số lượng phụ tải sử dụng dòng một chiều hay dòng xoay chiều. Nếu số phụ tải sử dụng dịng xoay chiều nhiều thì chọn dịng điện cho trạm phát điện là dịng xoay chiều cịn số ít các phụ tải sử dụng dịng một chiều thì ta có thể sử dụng các bộ chỉnh lưu ngựoc lại nếu hầu hết các phụ tải sử dụng dịng một chiều thì ta phải chọn loại dịng điện một chiều cịn số ít các phụ tải sử dụng dịng xoay chiều ta lấy thông qua các bộ biến đổi nghịch lưu.
Các thiết bị sử dụng năng lượng điện là loại thiết bị dùng dòng một chiều hay dòng xoay chiều lại phụ thuộc vào các yếu tố như : Độ chắc chắn, đơn giản, chọn lựa kích thước, giá thành.
Đáp ứng được các yêu cầu đó chỉ có các thiết bị sử dụng dòng xoay chiều.
- So sánh về độ bền vững : Thiết bị xoay chiều vững chắc và tin cậy hơn nhiều, đặc biệt là động cơ, khí cụ điện khởi động. Đơn giản hơn, khi dùng mạng xoay chiều ta còn phân ra được làm hai mạng : Mạng động lực và mạng chiếu sáng với cấp điện khác nhau.
- So sánh về lưới điện : Nếu cùng cấp điện áp, trọng lượng dây cáp của mạng điện xoay chiều và mạng điện một chiều gần như nhau. Nhưng nếu tăng điện áp lên thì lưới điện xoay chiều có trọng lượng dây cáp nhỏ đi.
- So sánh về kích thước và trọng lượng : Trọng lượng và kích thước của máy phát một chiều và máy phát xoay chiều gần như nhau, nhưng kích thước của động cơ xoay chiều nhỏ hơn kích thước của động cơ một chiều.
- So sánh về sự điều chỉnh tốc độ quay : Động cơ một chiều có ưu điểm là điều chỉnh tốc độ quay láng hơn và phạm vi điều chỉnh rộng hơn.
Với ưu điểm như trên thì trạm phát điện tàu dầu 6500T sử dụng dòng xoay chiều. * Chọn cấp điện áp :
Nếu là sử dụng dịng một chiều trên tàu thuỷ thì theo yêu cầu các cấp điện áp được sử dụng như : 220V, 110V, 24V, 12V. Để có cấp điện áp như thế thì phải có điện áp nguồn là : 230V, 150V, 28V, 14V.
Nếu sử dụng dịng xoay chiều thì điện áp của các phụ tải : 440V, 380V, 220V, 127V, 24V, 12V. Điện áp nguồn tương ứng : 450V, 400V, 230V, 133V, 28V, 14V.
Các điện áp được chọn phụ thuộc vào công suất của lưới điện và phụ thuộc vào khoảng cách truyền năng lượng từ nguồn đến nơi tiêu thụ. Việc chọn cấp điện áp là tiêu chuẩn cơ bản để xác định trọng lượng cáp.
Chọn điện áp càng cao thì càng rút nhỏ được trọng lượng và kích thước của thiết bị tuy nhiên cịn phải quan tâm đến vấn đề an toàn cho thiết bị và con người.
* Chọn tần số :
Sự phát triển không ngừng của trạm phát điện trên tàu thuỷ gây nên những vấn đề trong việc bố trí các thiết bị điện. Vì vậy, việc giảm trọng lượng và kích thước không chỉ thực hiện bằng cách tăng điện áp mà còn bằng việc tăng tần số của máy phát điện. Công suất : P = M.n
M = F.d
Trong đó : M- Mơ men ; n = 60f
P
F- Lực điện từ d- khoảng cách
Khi tăng tần số f ( tức tăng n) của bất kỳ thiết bị quay nào đó mà giữ ngun P thì phải giảm M. Nếu ta giữ nguyên giá trị của lực thì ta phải giảm d ( trong động cơ d- đường kính ).
Nếu tăng tốc độ từ 3000 ÷ 12000 v/p thì trọng lượng có thể giảm từ 2,5 ÷ 3,5 lần và kích thước giảm 2 lần.
3.2. Cấu tạo và thông số của trạm phát điện chính tàu 6500 T.
3.2.1. Các thơng số của trạm phát điện chính.
Tàu dầu 6500 T được trang bị ba tổ hợp diesel lai máy phát chính. Nó được bố trí dưới buồng máy, tầng trên của máy chính về phía mũi tàu.
Trạm phát chính có thể thực hiện khởi động diesel lai máy phát và hịa các máy phát khi cơng tác song song với nhau bằng tay hoặc tự động và có thể điều khiển ở trạm tại chỗ hoặc từ xa.
Tàu dầu 6500 T được trang bị 3 máy phát loại không chổi than của hãng YANMAH. * Các thơng số chính:
Số lượng : 3
Model : 6N165L_UN
Công suất : 500 KVA
Tần số : 60 Hz Số pha : 3 pha Điện áp : 445 V Dòng điện : 649 A Cosφ : 0,8 Vật liệu cách điện : cấp F (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điện áp sấy : 110 V, 1 pha Công suất mạch sấy : 200 W Điện áp động cơ điều tốc : 110 V, 1 pha Công suất động cơ điều tốc : 20 W
Điện áp máy phát kích từ : 100 V Dịng kích từ : 40 A Số vòng quay định mức : 1200 v/p SERIAL NO : 510046A1A
Tổng trọng lượng : 2100 Kg
3.2.2. Cấu tạo của bảng điện chính.
Bảng điện chính được chia thành các Panel chính sau :
- Nhóm panel khởi động chung số 1 - Nhóm panel khởi động chung số 2 - Panel cấp nguồn 220 V - Panel cấp nguồn 440 V số 1 - Panel cấp nguồn 440 V số 2 - Panel máy phát số 1 - Panel máy phát số 2 - Panel máy phát số 3 - Panel hoà đồng bộ
3.2.3. Các phần tử trong bảng điện chính và chức năng.
Trong các panel cho các máy phát điện được đặt các khí cụ điện, các thiết bị đo lường và các thiết bị bảo vệ cho các máy phát, các thiết bị kiểm tra điện trở cách điện, aptomat lấy điện bờ…
* Panel máy phát số 1 (SNP 1- No22):
V11 : Đồng hồ đo điện áp máy phát số 1. A11 : Ampekế đo dòng tải máy phát số 1. F11 : Đồng hồ đo tần số máy phát số 1.
VS11 : Công tắc chuyển mạch để đo điện áp các pha của máy phát và điện bờ. AS11 : Cơng tắc chuyển mạch đo dịng các pha điện bờ.
FS11 : Công tắc chọn để đo tần số MF1, MF2, MF3 và điện bờ. SL11 : Đèn báo máy phát số 1 đang chạy.
SL13 : Đèn báo aptomat máy phát số 1 mở. SL12 : Đèn báo aptomat máy phát số 1 đóng. SL14 : Đèn báo điện trở sấy hoạt động. SH11 : Công tắc sấy cho máy phát.
VR1 : Biến trở chỉnh định điện áp khi không tải. RPR11 : Rơle bảo vệ công suất ngược cho máy phát số 1. RHM : Đồng hồ đếm thời gian hoạt động của máy phát số 1. ACB1 : Aptomat máy phát số 1.
* Panel máy phát số 2 (SNP 2 - No25).
SL21 : Đèn báo máy phát số 2 đang hoạt động. SL22 : Đèn báo aptomat máy phát số 2 đóng. SL23 : Đèn báo aptomat máy phát số 2 mở. SL24 : Đèn báo sấy máy phát số 2.
V21 : Vôn kế đo điện áp máy phát số 2. A21 : Ampekế đo dòng các pha.
F21 : Đồng hồ đo tần số.
VS21 : Công tắc chọn đo điện áp các pha của máy phát số 2. AS21 : Công tắc chọn đo tần số của máy phát số 2.
FS21 : Công tắc chọn đo tần số các máy phát. SH21 : Công tắc sấy.
RHM : Đồng hồ đếm thời gian hoạt động của máy phát số 2. VR2 : Biến trở chỉnh định điện áp máy phát số 2 khi không tải. RPR21 : Rơle bảo vệ công suất ngược cho máy phát số 2.
* Panel máy phát số 3 (SNP 3 - No28).
SL31 : Đèn báo máy phát số 3 đang hoạt động. SL32 : Đèn báo aptomat máy phát số 3 đóng. SL33 : Đèn báo aptomat máy phát số 3 mở. SL34 : Đèn báo sấy máy phát số 3.
V31 : Vôn kế đo điện áp.
A31 : Ampeke đo dòng các pha máy phát số 3. F31 : Đồng hồ đo tần số.
VS31 : Công tắc chọn đo điện áp các pha. AS31 : Cơng tắc chọn đo dịng các pha. FS31 : Công tắc chọn đo tần số các máy phát. SH31 : Công tắc sấy.
SHM : Đồng hồ đếm thời gian hoạt động của máy phát số 3. RPR31 : Rơle bảo vệ công suất ngược cho máy phát số 3.
VR3 : Biến trở chỉnh định điện áp máy phát số 3 khi không tải. ACB3 : Aptomat máy phát số 3.
* Panel hòa đồng bộ (SNP 4 - No33).
W31 : Đồng hồ đo công suất máy phát số 3. W21 : Đồng hồ đo công suất máy phát số 2. W11 : Đồng hồ đo công suất máy phát số 1. MΩ51 : Đồng hồ đo cách điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VV : Đồng hồ đo điện áp kép. FF : Đồng hồ đo tần số kép. SY : Đồng bộ kế.
SYS : Cơng tắc chọn máy phát định hịa.
LSS : Công tắc chọn phân chia tải bằng tay hoặc tự động. CS11, CS21, CS31: Các tay gạt để đóng aptomat của máy phát 1, 2, 3.
GS11, GS21, GS31: Các tay gạt điều chỉnh động cơ điều tốc để phân chia tải bằng tay và điều chỉnh tần số của các máy phát cần hòa.
ECS11, ECS21, ECS31: Khởi động máy phát từ xa. SYL : Đèn quay hòa đồng bộ.
EL51 : Đèn báo cách điện các pha R, S, T. SL57 : Đèn báo điện bờ.
SL58 : Đèn báo cầu dao điện bờ bật. SL59 : PAR RUN.
3_11L : Nút ấn test và còi.
3R_28 : Nút ấn dừng tín hiệu nhấp nháy và reset. 3_28Z : Nút ấn dừng còi.
ES51 : Nút thử đèn cách điện các pha. BZ : Chng.
GSL30 : Cột đèn báo tình trạng và các thông số của máy phát số 3. GSL20 : Cột đèn báo tình trạng và các thông số của máy phát số 2. GSL10 : Cột đèn báo tình trạng và các thơng số của máy phát số 1. GSL50 : Cột đèn báo hiệu các thông số báo động.
* Panel cấp nguồn 440V số 1 (SNP 5 - No41).
PF1_01 : Aptomat cấp nguồn cho máy biến áp chính số 1. PF1_02 : Aptomat cấp nguồn cho máy lái số 1.
PF1_04 : Aptomat cấp nguồn cho máy nén khí chính số 1. PF1_05 : Aptomat cấp nguồn cho bơm thủy lực.
PF1_06 : Aptomat cấp nguồn cho máy nén khí sự cố. PF1_07 : Aptomat cấp nguồn cho máy lọc dầu FO số 1. PF1_08 : Aptomat cấp nguồn cho máy lọc dầu LO số 1. PF1_09 : Aptomat cấp nguồn sấy cho máy lọc dầu FO số 1. PF1_10 : Aptomat cấp nguồn sấy cho máy lọc dầu LO số 1. PF1_11 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO cho máy chính. PF1_12 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO cho máy phát số 1. PF1_13 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO trong két SERVICE số 1. PF1_14 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO trong két SERVICE số 2. PF1_15 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO trong két SETTLING. PF1_16 : Aptomat cấp nguồn nước làm mát cho máy chính. PF1_19 : Aptomat cấp nguồn cho bơm làm mát bơm chuyển hàng. SP : Aptomat cấp nguồn sấy.
PF1_24 : Aptomat cấp nguồn cho bơm làm mát hàng. * Panel cấp nguồn 440V số 2(SNP 6 - No44).
PF2_01 : Aptomat cấp nguồn cho máy biến áp chính. PF2_05 : Aptomat cấp nguồn cho nồi hơi phụ.
PF2_06 : Aptomat cấp nguồn cho máy lọc dầu FO số 2. PF2_07 : Aptomat cấp nguồn cho máy lọc dầu LO số 2. PF2_08 : Aptomat cấp nguồn cho máy lọc dầu FO số 2. PF2_09 : Aptomat cấp nguồn sấy cho máy lọc dầu LO số 2. PF2_10 : Aptomat cấp nguồn sấy dầu FO cho máy phát số 2. PF2_11 : Aptomat cấp nguồn sấy số 2 cho két FO SERVICE số 2. PF2_12 : Aptomat cấp nguồn sấy số 2 cho két FO SERVICE số 2. PF2_13 : Aptomat cấp nguồn sấy số 2 cho két FO SETTLING. * Panel cấp nguồn 220V xoay chiều (SNP 9 - No 47).
LF_01 : Aptomat cấp nguồn cho panel hành trình. LF_02 : Aptomat cấp nguồn cho thiết bị hàng hải.