Trang thiết bị điện tàu chở khí axetylen. đi sâu nghiên cứu hệ truyền động máy phụ buồng máy

  • 50 trang
  • file .docx
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN THÀNH HƯNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ KHÍ AXETYLEN. ĐI SÂU
NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHỤ BUỒNG MÁY
HẢI PHÒNG - 2015
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN THÀNH HƯNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ KHÍ AXETYLEN. ĐI SÂU
NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHỤ BUỒNG MÁY
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA;
MÃ SỐ : D520216
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THỦY
Người hướng dẫn: Th.S Tống Lâm Tùng
HẢI PHÒNG - 2015
LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Hàng Hải
Việt Nam và được sự đồng ý giúp đỡ của Thầy Tống Lâm Tùng. Em đã hoàn thành
được đề tài tốt nghiệp : “Trang thiết bị điện tàu chở axetylen. Đi sâu nghiên cứu hệ
truyền động máy phụ buông máy. “ .
Để hoàn thành được nội dung của đồ án này thì lời đầu tiên em xin gửi lời
cảm ơn đến các thầy, các cô trong Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Hàng Hải
Việt Nam, cảm ơn Thầy Tống Lâm Tùng, cùng các bạn sinh viên đã tận tình giúp
đỡ em hoàn thành được nội dung của bản đồ án này.
Mặc dù còn nhiều điều thiêú sót trong quá trình làm việc do lần đầu tiếp cận
với quá trình làm đồ án, nhưng đều là những kinh nghiệm quý báu giúp ích cho
công việc của em sau này. Vì vậy em rất mong được sự góp ý tận tình của các thầy,
các cô, cũng như các bạn sinh viên để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
1
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan :
1. Nội dung của bản báo cáo đồ án tốt nghiệp này là của riêng em, thực hiện được
dưới sự hướng dẫn của Thầy Tống Lâm Tùng.
2. Mọi vấn đề về sao chép, vi phạm về quy chế hay dối trá em xin chịu hoàn toàn
trách nhiêm.
Sinh viên
Nguyễn Thành Hưng
2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………...………………….... 05
GIỚI THIỆU CHUNG………………………….…………………………...…. 06
CHƯƠNG 1: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ KHÍ AXETYLEN…..…08
1.1.Giới thiệu vể tổ hợp diezel lai máy phát…………………………………... …08
1.2. Giới thiệu sơ đồ cấu trúc của hệ thống năng lượng trên tàu……………….…09
1.2.1. Bảng điện chính…………………………………………………...……. 09
1.2.2.Bảng điện sự cố………………………………………………. …….... ...12
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHỤ
BUỒNG MÁY………...…………………………………….........14
2.1. Giới thiệu chung………………………………………………………………14
2.2. Thuật toán điều khiển các loại bơm quạt phục vụ mục đích chung………......16
2.2.1. Thuật toán điều khiển cho bơm có trễ trước khi khởi động .………….....16
2.2.2. Thuật toán điều khiển cho bơm không có trễ trước khi khởi động……....17
2.2.3. Thuật toán điều khiển cho quạt gió buồng máy………………………….18
2.2.4. Thuật toán dừng các động cơ lai các bơm, quạt…….………………........19
2.3. Hệ thống bơm…………………………………………………………………20
2.3.1. Ballast/cargo heat/cooling pump…………………………………………20
2.3.2. Bilge/fire pump……………………………………………...………….. 23
2.3.3. M.E H.T cooling F.W Pump .………………………………………...….27
2.3.4. Central cooling S.W Pump……………………………………………….30
2.3.5. Central cooling L.T.F.W Pump………………………………………….33
2.3.6. M.E L.T cooling F.W Pump……………………………………………..36
2.3.7. E/R VENT . FAN………………………………………………...……....39
KẾT LUẬN…………………………………………………………………….....44
3
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình Tên hình Trang
Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể của bộ điều khiển diezel lai máy phát 8
Hình 2.1 Thuật toán điều khiển cho bơm có trễ trước khi khởi động(5s) 16
Hình 2.2 Thuật toán điều khiển cho bơm không có trễ trước khi khởi động 17
Hình 2.3 Thuật toán điều khiển cho quạt gió buồng máy 18
Hình 2.4 Thuật toán dừng động cơ lai 19
LỜI NÓI ĐẦU
4
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các hệ thống trên tàu thủy
cũng đã được nâng cấp để đảm bảo hoạt động về kinh tế cũng như đảm bảo sự làm
việc của thuyền viên là an toàn và đạt hiệu quả. Các hệ thống trên tàu thủy nói
chung và hệ thống máy phụ buồng máy nói riêng cũng đã được chú trọng. Hệ thống
máy phụ buồng máy hiện nay trên các con tàu nói chung đã đáp ứng được yêu cầu
đặt ra là đảm bảo hoạt động của máy chính bằng các hệ thống làm mát, đảm bảo
được khả năng làm việc ổn định năng suất của kỹ sư làm việc trong buồng máy
bằng các hệ thống quạt thông gió.
Tàu chở khí hóa lỏng Axetylen là con tàu chuyên dụng dùng để chở khí
Ethylene đầu tiên có dung tích 4500m3 mang tên King Arthur được công ty đóng
tàu Bạch Đằng đóng mới cho công ty Mediterranea Di Navigazione (Ý) cũng được
ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho toàn tàu nói chung và hệ thống
máy phụ buồng máy nói riêng
Xuất phát từ thực tế trên, em được phân công tìm hiểu, nghiên cứu về đề tài :
“Trang thiết bị điện tàu chở Axetylen. Đi sâu nghiên cứu truyền động điện máy
phụ buồng máy”. cho bài báo cáo tốt nghiệp của em. Bản báo cáo được chia thành
4 chương như sau:
- Mở đầu
- Chương 1: Trang thiết bị điện tàu chở khí axetylen
- Chương 2: Nghiên cứu hệ truyền động máy phụ buồng máy
- Kết luận
GIỚI THIỆU CHUNG
5
Giới thiệu chung về tàu chở khí Axetylen.
* Giới thiệu chung về tàu
Tàu chở khí Axetylen là con tàu chuyên dụng dùng để chở khí Ethylene đầu tiên
có dung tích 4500m3 mang tên King Arthur được công ty đóng tàu Bạch Đằng đóng
mới cho công ty Mediterranea Di Navigazione (Ý).
- Kích thước của tàu.
+ Chiều dài tàu : 140m
+ Chiều rộng tàu : 16.4m
+ Chiều cao của tàu : 8.4m
+ Trọng tải tưởng ứng : 4900 tấn
+ Đăng kiểm của Rani ( Ý )
* Hệ thống năng lượng trên tàu.
Được trang bị hiện đại, làm việc chắc chắn, có độ tin cậy cao. Trạm phát điện
trên tàu được trang bi 5 tổ hợp D-G trong đó có 4 tổ hợp D-G chính và một tổ hợp
D-G sự cố
- Thông số kỹ thuật máy phát chính:
+ Hãng sản xuất : STAN FORD
+ Điện áp định mức : Uđm = 450V
+ Dòng điện định mứ : Iđm = 754A
+ Công suất : S = 587 KVA
+ Tốc độ định mức : nđm = 1800 v/p
+ Tần số định mức :fđm = 60Hz
+ Hệ số công suất (cosφ) : 0.8
+ Số pha : 3 pha
- Thông số kỹ thuật máy phát sự cố:
6
+ Hãng sản xuất : STAN FORD
+ Điện áp định mức : Uđm = 450V
+ Dòng điện định mức : Iđm = 144.5A
+ Công suất : S = 112.5 KVA
+ Tốc độ định mức : nđm = 1800 v/p
+ Tần số định mức :fđm = 60Hz
+ Hệ số công suất (cosφ) : 0.8
+ Số pha : 3 pha
- Thông số kỹ thuật máy phát đồng trục:
+ Hãng sản xuất : STAN FORD
+ Điện áp định mức : Uđm = 450V
+ Dòng điện định mức : Iđm = 2024A
+ Công suất : S = 1500 KVA
+ Tần số định mức :fđm = 60Hz
+ Hệ số công suất (cosφ) : 0.8
+ Số pha : 3 pha
CHƯƠNG 1: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU CHỞ KHÍ HÓA LỎNG
AXETYLEN
7
1.1.Giới thiệu vể tổ hợp diezel lai máy phát
Sơ đồ tổng thể của bộ điều khiển diezel lai máy phát
Hình 1.1: Sơ đồ tổng thể của bộ điều khiển diezel lai máy phát
* Sơ đồ tổng thể của bộ điều khiển diezel lai máy phát bao gồm 3 khối hộp :
hộp kêt nối hệ thống, hộp động cơ, hộp kết nối động cơ. Trong mỗi hộp đều có các
phần tử nhỏ, được kết nối với nhau.
- Hộp kết nối hệ thống ( System connection box) : bao gồm
+ ID – COM : Bộ kết nối hiển thị ra màn hình máy tính
+ Marine Control Unit ( MCU ) : Bộ điều khiển hành trình
+ Shut Down Unit ( SDU) : Bộ tắt
+ Terminal Block : Hộp đấu dây
8
+Potential free relay contacts : Rơ le trung gian
- Hộp động cơ (Engine) : bao gồm
+ Power Module (PM) : Bộ nguồn
+ Engine Sensors : Cảm biến trên máy
+ EMS ( Engine Management System ) : Hệ thống quản lý động cơ
+ Shit Down Switches Fuel Value : Van dừng sự cố và cấp nhiên liệu
- Hộp kết nối động cơ ( Engine Connection Box) : Bao gồm thiết bị khóa đầu
cuối ( Terminal Block ) và nút ấn Shutdown Reset
* Các hộp được kết nối với nhau, truyền đạt thông tin điều khiển.
- Hộp kết nối hệ thống nhận tín hiệu từ hệ thống VP thông qua hộp đấu dây X19
sau đó phản hồi tín hiệu trở lại VP. Đông thời tín hiệu từ thiết bị kiểm soát trên
biển được gửi đến PLC để xử lý
- Hộp động cơ được quản lý trực tiếp từ hộp kết nối động cơ thông qua thiết bị
khóa đầu cuối X20. Hộp động cơ dùng để điều khiển cấp nguồn cho động cơ, gửi
các thông số khi động cơ hoạt động về hộp kết nối động cơ để quản lý. Hộp động
cơ nhận nguồn 24V một chiều để hoạt động
- Hộp kết nối động cơ nhận tín hiệu từ hộp động cơ sau đó trao đổi thông tin với
hộp kết nối hệ thống
1.2. Giới thiệu sơ đồ cấu trúc của hệ thống năng lượng trên tàu
1.2.1. Bảng điện chính
Bảng điện chính là nơi tâp trung năng lượng từ các máy phát và từ đó phân
phối đến các phụ tải. Bảng phân phối điện chính phải đáp ứng được các yêu cầu về
độ tin cậy thuận tiện cho sử dụng, khai thác, tính kinh tế cao.
Trong bảng điện chính được chia thành các Panel : Các Panel cho mát phát,
các Panel cho tải động lực và các Panel cho tải sang. Trong các Panel cho máy phát
điện được đặt các khí cụ điện, các thiết bị bảo vệ mát phát, các thiết bị kiểm tra
điện trở cách điện,….
9
Bảng điện chính của tàu chở khí Axetylen gồm có 11 Panel được chia thành
các nhóm như là nhóm phục vụ máy phát nhằm mục đích cấp nguồn lên bus, nhóm
cung cấp điện 440V số 1,nhóm cung cấp điện 440V số 2, và một số panel phân
phối điện năng đến các phụ tải
* Nhóm phục vụ máy phát
- No.1 Generator Panel : Panel phục vụ máy phát số 1
Điện áp được cấp từ máy phát G1, đi qua ACB 2, sau đó được cấp lên bus
- No.2 Generator Panel : Panel phục vụ máy phát số 2
Điện áp được cấp từ máy phát G2, đi qua ACB 4, sau đó được cấp lên bus
- No.3 Generator Panel : Panel phục vụ máy phát số 3
Điện áp được cấp từ máy phát G3, đi qua ACB 3, sau đó được cấp lên bus
- No.4 Generator Panel : Panel phục vụ máy phát số 4
Điện áp được cấp từ máy phát G4, đi qua ACB 4, sau đó được cấp lên bus
* Nhóm phân phối điện năng 440V
- No.1 AC 440V Feeder panel : Panel số 1 cung cấp điện 440V
+ Bảng phân phối điện năng theo dạng hình tia đơn giản .
+ Lấy nguồn trực tiếp 440V từ bus thông qua các ACB để cấp điện đến các
phụ tải
+Các phụ tải sẽ được cắt theo trình tự cắt ưu tiên khi xảy ra sự cố, để không
ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của tàu, thì các phụ tải này được cắt lần lượt từ
tải không quan trọng sau đó đến tải ít quan trọng, nếu sau khi cắt mà sự cố vẫn
chưa được khắc phục thì sẽ cắt đến các phụ tải quan trọng. Một số phụ tải cho phép
dừng khi có sự cố xảy ra như : Bảng điều khiển nhóm khởi động số 1 tải buồng
máy ( gồm các bơm dầu đốt và dầu bôi trơn …), các bơm dầu bôi trơn phụ phục vụ
bôi trơn máy chính , bảng phân phối điện tại buồng làm việc
- No.2 AC 440V Feeder panel: Panel số 2 cung cấp điện 440V
+ Bảng phân phối điện năng được thiết kế theo dạng hình tia đơn giản .
10
+ Lấy nguồn trực tiếp 440V từ bus thông qua các ACB để cấp điện đến các
phụ tải
. +Các phụ tải sẽ được cắt theo trình tự cắt ưu tiên khi xảy ra sự cố, để không
ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của tàu, thì các phụ tải này được cắt lần lượt từ
tải không quan trọng sau đó đến tải ít quan trọng, nếu sau khi cắt mà sự cố vẫn
chưa được khắc phục thì sẽ cắt đến các phụ tải quan trọng. Một số phụ tải cho phép
dừng khi có sự cố xảy ra như : Bảng điều khiển số 2 của các nhóm khởi động tại
buồng máy .
* Nhóm phân phối điện năng 220V
- AC 220 Feeder panel : Panel cung cấp điện 220V
+ Bảng AC 220 Feeder panel nhận nguồn 220V qua 2 biến áp hạ áp TR1
hoặc TR2 từ 440V xuống 220V sau đó được phân phối đến các phụ tải theo dạng
hình tia đơn giản
+ Nhóm phụ tải này chủ yếu gồm các thiết bị phục vụ chiếu sáng, phục vụ
sinh hoạt, mạch đo và các mục đích chung khác . Mạch đo điện trở cách điện sử
dụng đèn và đồng hồ Mega Ôm
+ Các ACB dùng để bảo vệ khi có sự cố xảy ra.Người vận hành có thể quan
sát và điều khiển việc đo điện trở cách điện từ bảng điện chính. Ngoài ra thì bảng
điện chính chỉ đảm nhận nhiệm vụ cấp nguồn đến các phụ tải còn việc điều khiển
các phụ tải thì được thực hiện ở các hộp điều khiển tại nơi phụ tải được bố trí.
+Các phụ tải sẽ được cắt theo trình tự cắt ưu tiên khi xảy ra sự cố, để không
ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của tàu, thì các phụ tải này được cắt lần lượt từ
tải không quan trọng sau đó đến tải ít quan trọng, nếu sau khi cắt mà sự cố vẫn
chưa được khắc phục thì sẽ cắt đến các phụ tải quan trọng.
* Nhóm panel khởi động
- No.1 Group Starter Panel : Panel khởi động máy phát số 1
11
- No.2 Group Starter Panel : Panel khởi động máy phát số 2
Trong nhóm panel này thì việc khởi động và dừng của phụ tải được thực hiện
theo hai cách là bằng tay và tự động. Ở chế độ bằng tay thì ngoài việc điều khiển
thì việc giám và dừng sự cố được bộ quản lý điều khiển I.C.M.S phụ trách. Còn
trong chế độ điều khiển tự động thì bộ quản lý điều khiển I.C.M.S bao hàm tất cả
các công việc từ khởi động, dừng, giám sát và dừng sự cố
Các phụ tải có công suất nhỏ và vừa thì có thể khởi động trực tiếp, các tải có
công suất lớn thì cần có phương pháp khởi động gián tiếp là dùng đổi nối sao/tam
giác.Tại bảng phân phối điện năng cho các nhóm khởi động số 1 ta thấy hầu hết các
động cơ lai bơm và quạt gió đều có công suất vừa và nhỏ ( cáo nhất là 63KW và
nhỏ nhất là 17KW ) nên đều được khởi động trực tiếp và được quản lý và giám sát
bởi bộ quản lý ICMS.Đặc biệt phụ tải quạt thông gió buồng máy là tải cần phải đảo
chiều 2 trong 3 pha nhằm mục đích hút gió và thổi gió vào buồng máy.
* Nhóm panel khác
- Shaft Generator Panel : Panel phục vụ máy phát đồng trục
- Synchro & Bus – Tie Panel : Panel hòa đồng bộ và ……..
1.2.2.Bảng điện sự cố .
Bảng điện sự cố được cấp nguồn qua trạm phát sự cố gồm 1 tổ hợp diezel lai
máy phát . Ở trạng thái bình thường, bảng điện sự cố được cấp nguồn thông qua
trạm phát chính. Khi trạm phát chính mất điện, để đảm bảo cho việc vận hành tàu
được diễn ra liên tục không bị gián đoạn thì sẽ có tín hiệu khởi động trạm phát sự
cố để cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng trên tàu . Mặc dù khi trạm phát điện
chính có điện trở lại nhưng cũng sẽ phải mất một khoảng thời gian để khẳng định
trạm phát điện chính có điện thật sự . Lúc đó thì trạm phát sự cố mới có tín hiệu tắt
Bảng phân phối điện năng của bảng điện sự cố gồm có :
* Bảng phân phối điện năng cho các phụ tải quan trọng 440V-EM’CY 440V
FEEDER PANEL .Bảng phân phối điện năng theo dạng hình tia đơn giản và lấy
12
nguồn trực tiếp trên thanh cái do máy phát sự cố cấp điện lên. Các phụ tải quan
trọng như 2 máy biến áp sự cố , hệ thống lái ,hệ thống khởi động máy nén khí ,hệ
thống đưa thuyền cứu hộ và bơm cứu hỏa sự cố.
* Bảng phân phối điện năng cho các phụ tải quan trọng 220V-EM’CY 440V
FEEDER PANEL .Bảng phân phối điện năng theo dạng hình tia đơn giản và được
lấy nguồn thông qua 2 biến áp sự cố. Các phụ tải quan trọng 220V như các thiết bị
chiếu sáng ,các thiết bị phát hiện cháy nổ…
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHỤ
BUỒNG MÁY
2.1. Giới thiệu chung
13
Các hệ thống bơm quạt phục vụ mục đích chung hay nói cách khác là hệ thống
máy
phụ buồng máy đã được nghiên cứu và phát triển từ rất lâu trên tàu thủy. Đối với
không riêng gì Việt Nam mà còn các nước khác thì hệ truyền động máy phụ buồng
máy đã có những bước phát triển để mang lại hiệu quả cao hơn. Trên hầu hết các
con tàu hiện nay thì đều có hệ truyền động máy phụ buồng máy, các đã, đang và sẽ
hoạt động đều chú trọng việc nâng cấp và phát triển hệ thống này, nhằm mang lại
hiệu quả về kinh tế cũng như an toàn cho con tàu khi hành trình.
Trong bất kì một nghành kinh tế nào thì hiệu quả kinh tế cũng được chú ý tới
hang đầu. Đối với nghành vận tải biển thì sự hoạt động liền mạch , không bị gián
đoạn của các hệ thống trên tàu thủy quyết định một phần không nhỏ đến sự vận
hành của toàn bộ con tàu. Vì vậy để đảm bảo được sự hoạt động trơn chu ấy thì
truyền động điện bơm quạt được xếp vào nhóm máy phụ quan trọng nhằm mục
đích giữ ổn định, và đảm bảo năng suất cho các hệ thống khác và toàn bộ con tàu.
Trên tàu thủy, truyền động điện bơm quạt được xếp vào nhóm phụ tải quan
trọng, máy phụ trên tàu chiếm tới 90% tổng công suất của toàn trạm phát thì buồng
máy chiếm 50%.
* Chức năng của hệ truyền động điện bơm quạt
- Phục vụ cho hành trình con tàu
- Đảm bảo an toàn khi tàu chạy
- Đảm bảo sinh hoạt cho thuyền viên
- Phục vụ khai thác
* Phân loại hệ truyền động điện bơm quạt
- Theo nguyên lý công tác : bơm ly tâm, bơm hướng tâm, bơm biến lượng,….
14
- Theo công dụng : các loại bơm, quạt phục vụ cho hoạt động của máy chính,
phục vụ máy phụ….
- Theo áp lực công tác:
+ Áp suất thấp < 5kg/cm3
+ Áp suất trung bình (5 – 50) kg/cm3
+ Áp suất cao > 50 kg/cm3
- Theo lưu lương :
+ Bơm có lưu lượng thấp <20 m3/h
+ Bơm có lưu lượn trung bình ( 20 – 40 ) m3/h
+ Bơm có lưu lượng cao > 40 m3/h
2.2. Thuật toán điều khiển các loại bơm quạt phục vụ mục đích chung
2.2.1. Thuật toán điều khiển cho bơm có trễ trước khi khởi động (5s)
15
Thuật toán này sử dụng cho các bơm : + Ballast/cargo heat/cooling pump
+ Bilge/fire pump
Hình 2.1. Thuật toán điều khiển cho bơm có trễ trước khi khởi động (5s)
2.2.2. Thuật toán điều khiển cho bơm không có trễ trước khi khởi động
Thuật toán này sử dụng cho các bơm : + Central cooling S.W pump,
16
+ M.E H.T cooling F.W pump
+ M.E L.T cooling F.W pump
+ Central cooling L.T.F.W pump
Hình 2.2. Thuật toán điều khiển cho bơm không có trễ trước khi khởi động
2.2.3. Thuật toán điều khiển cho quạt gió buồng máy
17