4.3.1. Giới thiệu chung về hệ thống neo:
Neo thuộc nhóm thiết bị điện quan trọng ở trên tàu, giữ an tồn cho con tàu, nó có quan hệ trực tiếp đến q trình vận hành khai thác của con tàu.
Các chức năng của hệ thống neo:
- Giữ tàu ở vị trí cố định trong các vùng neo đậu. - Hỗ trợ tàu trong quá tình điều động.
+ Dùng neo để hỗ trợ tàu khi quay trở trong luồng hẹp.
+ Dùng neo để hỗ trợ tàu khi ra vào cảng hoặc dừng tàu khi tàu đang có trớn. - Dùng neo để tăng sức ì cho tàu, khi tàu buộc phải đi trong mưa bão.
- Hệ thống dùng để thu thả cáp khi tàu ra vào cầu hoặc khi tàu được lai dắt
Với chức năng như vậy, neo được xếp vào nhóm máy phụ quan trọng trên tàu. Sự hoạt động tin cậy của hệ thống có ý nghĩa lớn đối với an toàn của con tàu.
4.3.2. Các yêu cầu đối với hệ thống neo:
Tời neo là thiết bị rất quan trọng trong việc đảm bảo an tồn cho con tàu trong q trình neo đậu tại các vùng thả neo, khi ra vào luồng lạch. Trong quá trường hợp đặc biệt có thể sử dụng cả hai neo hoặc dùng hết xích neo để giữ cố định cho con tàu. Khi tàu hành trình trên biển do sự cố của máy chính, tàu có thể phải được thả trơi. Khi đó neo phải được thả để hạn chế sự trôi dạt của tàu. Do vậy hệ thống truyền động điện tời neo phải đáp ứng các yêu cầu sau.
a. Yêu cầu chung: Có thể sử dụng hệ thống trong mọi điều kiện thời tiết, mọi trạng thái mặt biển với các yêu cầu kỹ thuật đã cho trước.
Tránh các tác dụng của nước biển và các điều kiện môi trường xung quanh khác như độ ẩm lớn, nồng độ muối cao và sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ giữa các vùng…
Thời gian thu neo không quá 30 phút (thu một neo ở độ sâu định mức). b. Yêu cầu về tốc độ:
Tốc độ thu xích neo trung bình Vtb ≤ 10m/ phút. Tốc độ đưa neo vào lỗ là V ≤ 7 m/ phút.
Tốc độ thu dây cáp ứng với tải định mức là 18 m/ phút. Tốc độ thu thả cáp chung V ≥ 25 m/ phút
Đảm bảo lực lực kéo neo cần thiết khi tốc độ động cơ bị giảm hoặc bị dừng dưới điện 1 phút.
Truyền động điện cần có 1 phạm vi điều chỉnh tốc độ thu neo trung bình đền tốc độ đưa neo vào lỗ.
c. Yêu cầu về động cơ:
Có thể khởi động động cơ với tồn bộ phụ tải của hệ thống: Mkđ= 2Mđm. Momen khởi động lớn hơn 2 lần momen khởi động trên đĩa hình sao. Động cơ có thể dừng dưới điện 30 giây sau khi đã công tác định mức. d. Các yêu cầu khác:
Có khả năng hạn chế được sự dao động của dòng điện khi tải thay đổi, không gây ra xung dòng điện tại thởi điểm bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc.
Phải có khả năng giữ cố định được neo và xích neo khi hệ thống đột ngột mất điện. Động cơ thực hiện phải được chế tạo dưới dạng kín nước, chống nổ.
Hệ thống điều khiển phải gọn gàng đơn giản dễ dàng và tin cậy trong vận hành. Phải đảm bảo thu thả neo an toàn.
Thuận tiện trong lắp ráp, vận hành, thay thế sửa chữa. Thiết bị gọn nhẹ chắc chắn giá thành thấp.
Hệ thống có tính kinh tế cao
Thiết kế tồn hệ thống sao cho khơng gây ra dao động đến lưới điện.
Do tầm quan trọng và yêu cầu chung của hệ thống truyền động điện neo.Việc tính tốn hệ thống này nhằm đưa ra các số liệu chính xác, tin cậy để lựa chọn các thiết bị trong hệ thống neo bảo đảm cho hệ thống hoạt động chính xác, đúng tiêu chuẩn và quy trình, đáp ứng được u cầu và tính an tồn của con tàu.
4.3.3.Hệ thống điều khiển tời neo tàu 1700 TEU
Hệ thống tời neo tàu 1700 teu có đặc điểm động cơ thực hiện là động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có 3 cấp tốc độ.sự thay đổi tốc độ nhờ co 2 cuôn dây stato.1 cuộn dấu Y,1 cn có thể đổi từ YY sang ∆ .và hệ thống được điều khiển và giám sát qua PLC –S7200.
1.Giới thiệu các phần tử trong sơ đồ điều khiển hệ thống neo
(sơ đồ NO.NE 170T11M5-S0 Trang 1→trang 10) Trang 1:
Qo :cầu dao cấp nguồn cho toàn hệ thống P1 : ampe kế
K1,K2 :là các tiếp điềm của CTT cấp nguồn cho động cơ thực hiện theo chiều thu và thả K3,K4,K5,K6 : các tiếp điểm dung để thay đổi tốc độ động cơ
T3 máy biến áp hạ áp F5,F6,F7,F8 : là các cầu chì G2 : cầu chỉnh lưu VDR : bộ hạn chế dòng M1 động cơ thực hiện Y1 phanh điện từ E1 cuộn sấy R1 nhiệt điện trở Trang 2
T2 : máy biến áp hạ áp 44o/230V H1 : đèn báo nguồn của hệ thống B-S1 nút dừng sự cố
M1 cảm biến nhiệt
G1 : bộ biến đổi nguồn xoay chiều thành 1 chiều cấp cho các đầu vào của PLC Q1,Q2,Q3 : các aptomat cấp nguồn cho các đầu vào PLC
Trang 3,4
S5: cơng tắc hành trình
B-S4 : cơng tắc lựa chọn chế độ điều khiển BS3 : tay trang điều khiển
S7,S8 : công tắc lụa chọn chế độ thu thả neo Trang 5
A1 (load cell) : cảm biến lực căng A12 : bộ biến đổi dòng sang áp Trang 6
K1,K2,K3,K4,K5,K6,K10,K12 là các công tắc tơ
2.Nguyên lý hoạt động
*S5 (trang 4) công tắc .Nếu tiếp điềm thườn đóng hệ thống làm việc ở chế độ tời quấn dây,còn tiếp điểm mở làm việc chế độ neo
*Xét động cơ làm việc ở chế độ neo Đóng Qo (trang1) cấp nguồn cho hệ thống
Q5 (trang 2) đóng cấp nguồn cho bộ biến đổi nguồn G1,K0,và bộ cảm biến nhiệt độ.
Ban đầu động cơ chua hoạt động.Cảm biến nhiệt độ làm việc nhận tín hiệu nhiệt độ thấp,cấp nguồn cho K13 (trang 2). K13 có điện đóng tiếp điểm (13-14) cho tín hiệu vào PLC .tín hiệu ra PLC chân (9-10) trang 10-10 cấp nguồn cho cuộn sấy làm việc.
Khi động cơ được cấp điện thì K12 có điện từ chân Q2.6 (trang 7.11) . K12 có điện đóng tiếp điểm 1-2và 3-4 (trang1) cấp điện cho cuộn phanh . Cuộn phanh có điện lập tức giải phóng trục động cơ,khi trục động cơ giải phóng thì tín hiệu ra tù Q2.5 của PLC cấp điện cho K10 (trang 7) đồn thời k12 mất điện .các tiếp điểm 1-2và 3-4 của K10 (trang1) sẻ duy trì cho phanh mở thơng qua bộ giảm dịng VDR . Khi K10 có điẹn mở tiếp điểm (33-34)
(trang 10.10) cắt điện cuộn sấy *Hoạt động của động cơ thực hiện
Giả sử ấn S7hệ thống làm việc chế độ thu.tại chân Q2.0 của PLC cấp điện cho K1 có điện(trang 7.1)K1 có điện đóng tiếp điểm k1(trang 1)sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ. a.Chế độ bằng tay:
Bật công tắc điều khiển chế độ bằng tay(manual) tiếp điểm BS4 3-4 đóng(trang 4) gửi tín hiệu đến chân 11.4. Tiến hành bật tay trang điều khiển BS3- 2a-2b gửi tín hiêu tới chân 11.0 của PLC(trang4) tín hiệu ra đưa tới chân Q2.2 cấp nguồn cho K3 (trang 7) K3 có điện đóng tiếp điềm k3 (trang1) cấp nguồn cho động cơ khởi động chế độ Y.
Động cỏ khởi động và làm việc ổn định trong vong 5 giây bật tay trang sang vị trí BS3 4b-4a đóng đồng thời gửi tín hiệu tới chân 11.3(trang 7.6) lúc này K3 sẽ mất điện và tín hiêu ra Q2.3 cấp điện cho K4(trang 7.7)K4 có điện đong các tiếp điểm của nó cấp nguồn cho K5(trang 7.13).khi đó các tiep điểm k4,k5 (trang 1)cấp nguồn ch đông cơ chế độ YY .
Động cơ gia tôc và làm việc ổn định ở tôc độ 2.ta dưa tay trang điều khiẻn về vị trí BS3 5a- 5b đóng.(trang 7)lúc này gửi tín hiệu tới chân 11.3 của PLC .tại vị trí ra chân Q2.3 cắt điện K4.cấp điện cho K6 tù chân Q2.4 .k4,k5 mất điện mở các tiếp điểm .k6(trang 1) đóng điện cho đông cơ chế độ ∆,động cơ gia tốc và làm việc tốc độ 3
b.Chế độ từ xa:
bật công tắc BS3 sang chế độ REMOTE điều khiển tương tụ chế độ bằng tay c.Chế độ tự động
ở chế độ này PLC sẽ điều khiển sự hoạt động của động cỏ thông qua cảm biến lực căng A11(trang 6)
Cảm biến lực căng sẽ cảm biến đựơc từ 0 đến 313KN và biến đổi thành dịng từ 4 đến 20mA Tín hiệu dịng gửi tới A12 (6.7) biến đổi thành ap từ 0 đến 10V gửi vào chân U1(lAW6) của khối A0 của PLC.
Tại chế độ auto 1 động cỏ sẽ tự gia tốc và làm việc 20÷60%tải dưới sự điều khiển của PLC. động cơ làm việc ổn đinh trong chế độ auto1 PLC sẽ xác định các điều kiện và cho động cơ làm việc chế độ auto 2 từ 40÷120% tải
Phần II
Đi sâu tìm hiểu và phân tích hệ thống quản lí nguồn tàu
container 1700 TEU
5.1 Chức năng và các yêu cầu cơ bản của hệ thống quản lý nguồn
Tàu thuỷ luôn làm việc độc lập trong mọi tình huống , mọi nơi -hệ thống cung cấp năng luợng phải đảm bảo được hoạt động của tàu kể cả những lúc có sự cố xảy ra.Vì vậy hệ thống cung cấp năng lượng là rất quan trọng đối với tàu thuỷ. Nếu như việc cung cấp năng lượng cho các hệ thống trên tàu bị gián đoạn vì một yếu tố bất thường nào đó sẽ làm ảnh hưởng đến độ an toàn của toàn tàu, ảnh hưởng tính mạng thuyền viên .Do đó hệ thống quản lý nguồn đã được lắp đặt nhiều trên các tàu hiện nay tàu
Cấu trúc chung của hệ thống quản lý nguồn :
5.1Cấu trúc chung của hệ thống quản lý nguồn
Hệ thống quản lý nguồn ( Power Management System) thực hiện việc quản lý như sau: Từ các đối tượng cần giám sát thông qua các cảm biến lấy tín hiệu thực đưa về bộ chuyển đổi, chuyển đổi thành tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số (analog or digital). Sau đó đưa qua các module, qua cổng truyền thơng tới máy tính điều khiển. Máy tính sẽ hiển thị các trạng thái hoạt động, yêu cầu của đối tượng cần giám sát qua đó người điều khiển sẽ dựa vào chỉ dẫn rồi phát lệnh điều khiển. Tín hiệu điều khiển được đưa tới thiết bị thực hiên theo chiều ngược lại rồi tác động vào đối tượng cần giám sát
*Hệ thống quản lý nguồn có chức năng :
-Thơng qua các tín hiệu từ bộ giám sát và bảo vệ gửi về , hệ thống quản lý nguồn đảm bảo cho việc cung cấp nguồn cho con tàu luôn ổn định với độ tin cậy cao
-Khi hệ thống cung cấp năng lượng chính bị sự cố hệ thống quản lí xử lý báo mất điện tồn tàu , đồng thời gửi tín hiệu đóng máy phát sự cố lên lưới
-Đảm bảo tính kinh tế cho trạm phát : khi trạm phát làm việc hệ thống sẽ tính tốn lượng cơng suất của các phụ tải đang hoạt động so sánh với công suất thực tế của trạm phát ,từ đó đưa ra quyết định trạm phát bị non tải hay quá tải rồi cắt bớt máy phát hoặc khởi động thêm máy phát.
-Hệ thống giúp người điều khiển kiểm soát được các trạng thái hoạt động của các phụ tải và trạm phát , thơng qua việc quan sát trên màn hình PC.
PC Các module thực hiện tryền nhân tín hiệu Các bộ chuyển đổi Đối tượng giám sát Cổntr uyền thông Thiết bị thực hiện
-Giảm tải thời gian kiểm tra giám sát của thuyền viên và số lượng thuyền viên
*Yêu cầu của hệ thống quản lý nguồn :
-Làm việc ổn định trong các điều kiện công tác của tàu thuỷ
-Nhận và tryền các tín hiệu điều khiển qua các cổng vào ra chính xác.Bộ phận kết nối và truyền thông làm việc đúng quy chuẩn
-Hệ thống xử lý theo đúng các tham số cài đặt cho trước
5.2 Giới thiệu chi tiết các phần tử chức năng trong hệ thống quản lí nguồn tàu container 1700TEU container 1700TEU
Cấu trúc phần cứng của khối APS SYS GEPAS 10 :
Hinh 5.2 C ấu trúc APS SYS GEPAS 10 : Bản vẽ APS SYS GEPAS 10- 271.003 361.NAW trang 1→6
Trang 1:
*JP1,JP2,JP3,JP4,JP5,JP6 là các chân cắm (Jumper)
-JP4 đèn báo tín hiệu
-JP4,JP5 nhận tín hiệu đầu cuối của bus truyền dữ liệu * S1 công tắc
Trang 2:
*H3 WATCHDOG : đèn tín hiệu mạch cảnh báo
*H4 MONITORING DC 5V : đèn báo tín hiệu màn hình giao diện
*H5 INTERFACE MONITORING : đèn báo tín hiệu báo thiết bị ghép nối với màn hình hiển thị
*X14 CONNECTION BAT/PC : chân cắm kết nối với màn hình giám sát *S2 RESET
*RELAY DISABLE FROM WATCHDOG – X5: rơle ngắt tín hiệu từ mạch cảnh báo lỗi chân 1/2 X5
*RELAY DISABLE FROM 24 DC SUPPLY rơ le ngắt tín hiệu từ nguồn 24 v 1 chiều *DE X2 :10(DEVICE-END) : nhận tín hiệu đầu cuối
*PICKUP X1 : 10 INPUT nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến *PICKUP X4 :11/12 OUTPUT : tín hiệu ra tới các cảm biến *DIGTALE OUTPUT X4 :11/12 : tín hiệu số đầu ra
*BUS TERMINATION DMU X11 : chân tín hiệu bus tới DMU *BUS TERMINATION GMM X12 :
*TACHO VOLTAGE SETTING RANGE X13: lấy tín hiệu điện áp từ máy phát tốc *EPROM RANGE OFFSET $0/1000 X21 chân tín hiêu bộ nhớ
*(CLOSE DC -OPEN AC )TACHO X22 chân tín hiệu tới máy phát tốc Trang 3:
*K1- 8 là các rơle *K9-16là các rơle
*H1.1-8 là các đèn LED hiển thị các tình trạng .Sáng khi các rơle K1-8 cấp nguồn *H2.1-8 là các đèn LED hiển thị các tình trạng .Sáng khi các rơle K9-16 cấp nguồn *X12 chân nhận tín hiệu dừng sự cố
*H3 : đèn báo tín hiệu báo hoạt động Trang 6:
*S2 RESET
*H1.1-8 các đèn led hiển thị các tính trạng
Các đèn này sang khi các phần tử nhận tín hiệu từ cảm biến DI 1-8 đóng
*H2.1-8 *H2.1-8 là các đèn LED hiển thị các tình trạng .Sáng khi các rơle K1-8 cấp nguồn *H3 WATCHDOG : đèn tín hiệu mạch cảnh báo
*H5 INTERFACE MONITORING : đèn báo tín hiệu báo thiết bị ghép nối với màn hình hiển thị
*X11 : SPARE
*X17,X18 chân lấy tín hiệu điện áp cho bộ cảm biến từ ZDM và từ bên ngoài
Các phần tử của khối GMM 10.18A GEN.MANAGEMENT MODUL
*Sơ đồ L40801 5/14:
-A11/1FIM 404 (801/73) khối nhận tín hiệu vào tương tự cầu X1 trong đó -chân 1,2,3 tín hiệu 24v
- chân 3 là chân 0
- chân 4 nối đất
-A33 ZKG404 (801/77) khối truyền thông két nối chuẩn RS485 -Geapas BUS RS485 đưa ra cầu X1(5,4,1) kết nối với khối DMU
-GMM BUS RS 485 kết nối với 2 khối quản lý 2 máy cịn lại và tín hiệu ra màn hình hiển thị
Chuẩn truyền thơng RS 485:
Để truyền tín hiệu đi xa hơn và nối với nhiều thiết bị đầu cuối hơn, người ta dùng chuẩn RS- 485 Ngưỡng giới hạn điện áp qui định cho RS – 485 được nới rộng ra khoảng –7V đến 12V, và trở kháng đầu vào cũng được tăng lên nên dùng phổ biến trong các hệ thống bus. Cụ thể, 32 trạm có thể ghép nối, được định địa chỉ và giao tiếp đồng thời trong một đoạn chuẩn RS485 mà không cần bộ lặp Để đạt được điều này, trong một thời điểm chỉ một trạm được phép kiểm sốt đường dẫn và phát tín hiệu, vì thế một bộ kích thích đều phải đưa về trạng thái trở kháng cao mỗi khi rỗi, tạo điều kiện cho các bộ kích thích ở các trạm khác tham gia. Mặc dù phạm vi làm việc tối đa từ – 6V đến 6V trong trường hợp hở mạch, trạng thái logic
của tín hiệu chỉ được định nghĩa trong khoảng 0,2V đến 5V đối với đầu ra (bên phát) và
từ
1,5 đến 5V đối với đầu và –ra RS-485 cho phép nối 32 trạm, ứng với 32 bộ thu phát hoặc
nhiều hơn, tuỳ theo cách chọn tải cho từng thiết bị thành viên - Tốc độ truyền tải và chiều dài dây dẫn :
RS-485 cho phép khoảng cách tối đa giữa trạm đầu và trạm cuối trong một đoạn mạng là 1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia. Tốc độ truyền dẫn có thể lên đến 10 Mbit/s, một số hệ thống gần đây có thể lên đến tốc độ 12 Mbit/s.
Tuy nhiên có sự trao đổi giữa tốc độ truyền dẫn tối đa và độ dài dây dẫn cho phép, tức là một mạng dài 1200m không thể làm việc với tốc độ 10Mbd. Quan hệ giữa chúng phụ thuộc rất nhiều vào việc đánh giá chất lượng tín hiệu.
*Sơ đồ l40801 6/14