Nội dung

…………..o0o………….. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỔNG QUAN TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700TEU – ĐI SÂU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TRUNG TÂM BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi. Các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực, chưa được đăng trên bất kỳ tài liệu nào. 1 MỤC LỤC Mục lục Trang Lời mở đầu PHẦN I TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700TEU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER 700 TEU HEIMAR J Chương I: Trạm phát điện chính 1.1 Khái quát chung 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.2 Giới thiệu các chức năng công tác song song hệ thống trạm phát tàu 700 TEU 1.2.1 Hoà đồng bộ 1.2.2 Phân chia tải tác dụng 1.2.3 Phân chia tải vô công 1.2.4 Các bảo vệ Chương II: Hệ thống điều khiển nồi hơi 2.1 Giới thiệu chung 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Các chức năng 2.2 Hệ thống nồi hơi tàu 700TEU 2.2.1 Các thông số kĩ thuật chính 2.2.2 Giới thiệu các phần tử của mạch điều khiển 2.2.3 Nguyên lí hoạt động Chương III: Hệ thống điều khiển từ xa Diezel chính 3.1 Giới thiệu về hệ thống điều khiển từ xa Diezel 3.1.1 Định nghĩa 3.1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển từ xa Diezel 3.1.4 Phân loại 3.1.5 Các chức năng cơ bản 3.2 Hệ thống điều khiển từ xa Diezel chính tàu 700 TEU 3.2.1 Giới thiệu phần tử 3.2.2 Nguyên lí hoạt động 3.2.3 Các báo động và bảo vệ Chương IV: Các hệ thống tự động và truyền động điện khác 4.1 Hệ thống lái 4.1.1 Khái quát chung 4.1.2 Truyền động điện máy lái tàu 700TEU 4.1.3 Hệ thống lái tự động tàu 700TEU 4.2 Hệ thống quạt gió buồng máy 4.2.1 Giới thiệu chung 4.2.2 Giới thiệu phần tử 4.2.3 Nguyên lí hoạt động 4.2.4 Các bảo vệ 2 4.3 Hệ thống tời neo 4.3.1 Giới thiệu chung 4.3.2 Giới thiệu phần tử 4.3.3 Nguyên lí hoạt động 4.3.4 Các bảo vệ PHẦN II NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TRUNG TÂM BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG Chương V: Giới thiệu chung về hệ thống báo cháy 5.1 Giới thiệu chung 5.2 Chức năng, yêu cầu, phân loại đối với hệ thống báo cháy 5.2.1 Chức năng, yêu cầu đối với hệ thống báo cháy chung 5.2.2 Chức năng, yêu cầu đối với hệ thống báo cháy trên tàu thuỷ 5.2.3 Phân loại 5.3 Các hệ thống báo cháy điển hình Chương VI: Thiết kế, chế tạo trung tâm báo cháy tự động 6.1 Giới thiệu về vi điều khiển AT mega16 6.2 Đề xuất câu trúc hệ thống 6.3 Giới thiệu chi tiết mô hình hệ thống 6.3.1 Mạch xử lí tín hiệu từ cảm biến 6.3.2 Mạch xử lí tín hiệu ngắn mạch, đứt cáp, chạm mát 6.3.3 Mạch chuông, mạch reset, mạch báo động chung 6.3.4 Mạch xử lí tín hiệu vào ra 6.3.5 Mạch dự phòng nguồn 6.3.6 Mạch báo điện áp nguồn thấp 6.4 Giải thích phần mềm 6.4.1 Lưu đồ thuật toán 6.4.2 Chương trình 6.5 Một số thực nghiệm KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 Lời mở đầu Hiện nay công nghiệp tàu thuỷ trên thế giới cũng như ở Việt Nam phát triển rất mạnh chúng ta đã đóng được những con tàu cỡ lớn và được nhiều bạn hàng trên thế giới tin cậy. Cùng với việc phát triển mạnh của nghành công nghiệp đóng tàu là hệ thống điện năng tàu thuỷ cũng phát triển mạnh, hệ thống điện ngày càng đảm nhiệm được nhiều chức năng và có mức độ tự động hoá ngày càng cao. Nhưng hầu hết các hệ thống điện năng chúng ta phải nhập ngoại do vậy giá thành cao và mất rất nhiều thời gian cho việc đặt mua và vận chuyển. Với thực tế đó thì một yêu cầu cấp thiết được đặt ra là phải nghiên cứu, chế tạo các trang thiết bị tàu thuỷ. Nội địa hoá các trang thiết bị dưới tàu thuỷ nói chung và các trang thiết bị điện nói riêng là rất cần thiết để phục vụ cho ngành công nghiệp tàu thuỷ có sức cạnh tranh với thế giới đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế và điều kiện khai thác ở Việt Nam. Và hệ thống báo cháy cũng là một hệ thống rất quan trọng trên tàu thuỷ không nằm ngoài thực tế đó. Sau gần 5 năm học tập tại trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam em đã được các Thầy giáo khoa Điện- Điện Tử Tàu Biển tin tưởng giao cho đề tài: “ Tổng quan trang thiết bị điện tàu 700TEU. Đi sâu nghiên cứu, thiết kế chế tạo trung tâm báo cháy tự động”. Sau thời gian ba tháng nhận đề tài, với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn ThS. Đinh Anh Tuấn và các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử tàu biển đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình hoàn thành đồ án do trình độ bản thân có hạn, cho nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Để giúp cho đồ án tốt nghiệp của mình được hoàn chỉnh hơn nữa, em kính mong các thầy cô trong khoa cũng như của các bạn đồng nghiệp bổ sung và góp ý để bản đồ án được hoàn thiện hơn. EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Hải phòng, ngày 25 tháng 01 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Dương 4 PHẦN I TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 700 TEU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 700 TEU HEIMAR J Ngày 18/3/20089, Tổng công ty Công nghiệp Tàu thủy Nam Triệu, thuộc Tập đoàn Vinashin, đã hạ thủy thành công tàu chở container 700 TEU mang tên HEIMAR J. Đây là loại tàu chở container lớn nhất từ trước đến nay được đóng mới ở Việt Nam. HEIMAR J là chiếc tàu đầu tiên trong hợp đồng đóng mới 8 chiếc giữa Nam Triệu với chủ tàu là Công ty Horizont mbH thuộc Tập đoàn MPC của Đức. Tàu do Tập đoàn MPC của Đức thiết kế, được cơ quan đăng kiểm GL(Germanischer Lloyd) của Đức giám sát thi công và phân cấp, thỏa mãn các công ước mới nhất về hàng hải. Tàu chở container 700 TEU có đáy đôi, hệ thống dẫn động bằng động cơ Diezel, trang thiết bị hiện đại và tự động hoá cao. Đặc biệt, mũi tàu được trang bị một mũi phá băng. Kết cấu thượng tầng, cabin với sườn ngang hoặc sườn dọc được trang bị các sống và cột theo điều kiện của khu vực lắp đặt. Trang bị cánh gà cabin khép kín cho cabin lái, sử dụng vật liệu không nhiễm từ trong vùng từ. Mũi tàu được làm bằng tôn uốn và được gia cường bằng cơ cấu khoẻ, hai hầm xích neo ở phía trước của vách ngăn chống đâm va. Phần đuôi tàu được trang bị một mũi phá băng. Đáy đôi có chiều cao xấp xỉ 1750 /2250 mm được trang bị bên trong khu vực hầm hàng và buồng máy. Trọng tải container theo trọng tải từ 3 đến 4 tầng trong hầm hàng. Hình 0.0: Hình ảnh tàu 700TEU chuẩn bị hạ thuỷ 5 * Giới thiệu về các thông số cơ bản của tàu Container 700 teu. - Kích thước chính của tàu : + Chiều dài : 133,6 m. + Chiều rộng : 19,4 m. + Chiều cao mạn : 9,45 m. + Mớn nước : 7,36 m. - Trọng tải: + Trọng tải toàn phần : 8.150 tấn. + Trọng tải đáy trong : 12 tấn/m2. + Số lượng container : 700TEU + Dung tích chứa hàng: + Số lượng hầm hàng : 4. - Tốc độ, công suất : + Tốc độ : 17,5 hải lý/giờ. + Công suất : 7.200 KW. - Giới thiệu về hệ thống Máy chính - Hệ động lực: + Loại máy : MAK 8M43C. + Công suất : 7.200 KW/500min-1. - Giới thiệu về phần điện: Trạm phát điện chính : + Số lượng : 2 tổ hợp máy độc lập nhau. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Công suất định mức một máy : 538KVA. + Tần số định mức : 60Hz. + Điện áp định mức : 450V AC. + Dòng điện định mức : 690A. + Hệ số cos định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. Trạm phát điện sự cố : + Số lượng : 01. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Tần số định mức : 60Hz. + Công suất định mức : 500 KVA. + Điện áp định mức : 450VAC. + Dòng điện định mức : 642 A. + Hệ số co định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. Máy phát đồng trục: + Số lượng : 01. + Hãng sản xuất : Leyoy somer. + Tần số định mức : 60 Hz. + Công suất định mức : 1495 KVA. + Điện áp định mức : 450 VAC. + Dòng điện định mức : 642 A. + Hệ số co định mức : 0,8. + Số pha : 3 pha. 6 CHƯƠNG I : TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.1. Khái niệm. - Trạm phát điện tàu thuỷ là nơi biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện. Nó là trung tâm cung cấp điện năng cho toàn tàu. Trạm phát điện bao gồm các máy phát điện, động cơ lai máy phát, các khí cụ điện, các thiết bị bảo vệ và thiết bị đo các thông số điện của trạm phát và phụ tải. - Trạm phát điện và các thiết bị dẫn điện tạo thành lưới điện trên tàu. Nó có nhiệm vụ cung cấp điện liên tục cho các phụ tải điện trên tàu hoạt động trong mọi chế độ công tác. Việc thiết kế lắp đặt các thiết bị của trạm phát điện là yếu tố quan trọng, quyết định đến tính kĩ thuật, kinh tế, mức độ tự động hoá, thuận tiện sử dụng và thẩm mĩ của con tàu. - Công suất của trạm phát lớn hay nhỏ phụ thuộc vào mức độ điện khí hoá, tự động hoá và trọng tải của con tàu. Để đảm bảo an toàn cho con tàu trong mọi chế độ làm việc, nhất là trong chế độ sự cố thỡ ngoài trạm phỏt chớnh ra cũn cú trạm phỏt sự cố. Trạm phỏt điện sự cố có công suất nhỏ và chỉ cung cấp cho một số hệ thống rất quan trọng. Đó là các hệ thống như máy lái, thiết bị radio, vô tuyến điện... - 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 15 0 . Độ nghiêng chũng chành của thành tàu so với phương thẳng đứng là 22 0 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 môi trường nóng ẩm dẫn đến ô xy hoá 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 mòn 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. - Do làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt như vậy nên trạm phát điện phải đảm bảo các yêu cầu sau: * Yêu cầu công tác của trạm phát điện tàu thuỷ: - Trạm phát điện phải có kết cấu chắc chắn, có độ bền cơ học cao, chịu được sự va đập và chấn động mạnh. - Độ cách điện của máy điện, cáp điện phải cao, chịu được độ ẩm, nhiệt độ cao. - Độ ổn định cao, nhất là bộ tự động điều chỉnh điện áp và bộ tự động điều chỉnh tần số. - Đối với các phần tử riêng biệt phải chịu được rung lắc, làm việc lâu dài trong môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ lớn. Phải không thấm nước, khó cháy, không bị tác dụng bởi hơi nước mặn, hơi dầu và axit. 7 * Yêu cầu đối với hệ thống điện năng tàu thuỷ: - Hệ thống điện năng tàu thuỷ là sự kết hợp nhiều phần tử riêng biệt. Khi con tàu vận hành khai thác không cho phép gián đoạn cung cấp điện bất kì một hệ thống nào. Trong trường hợp đặc biệt, chỉ cho phép gián đoạn cung cấp điện một số hệ thống không quan trọng trong thời gian ngắn. Còn đối với các hệ thống đặc biệt quan trọng như máy lái, cứu hoả, đèn hành trình, vô tuyến điện, ra đa, la bàn , máy đo sâu...người ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt. Trạm phát điện sự cố phải lập tức phát điện sau 10s khi trạm phát chính mất điện. 1.1.2. Phân loại trạm phát điện tàu thuỷ. Đối với trạm phát điện tàu thuỷ ta có thể phân loại theo các khía cạnh sau đây: - Phân loại dựa trên cơ sở nhiệm vụ gồm có: + Trạm phát điện cung cấp năng lượng cho toàn bộ mạng điện. + Trạm phát điện cung cấp năng lượng điện để quay chân vịt chạy tàu. + Trạm phát điện sự cố : chỉ hoạt động khi trạm phát chính không phát ra điện, nó thường đặt trên mớn nước của tàu. - Phân loại dựa theo loại dòng điện gồm có: + Trạm phát dòng điện một chiều. + Trạm phát dòng điện xoay chiều. - Phân loại dựa theo cách biến đổi năng lượng gồm có: + Trạm phát nhiệt điện: là trạm phát năng lượng hoá học của nhiên liệu biến thành nhiệt năng rồi từ nhiệt năng biến đổi thành năng lượng điện. + Trạm phát điện nguyên tử: là trạm phát năng lượng phản ứng hạt nhân biến đổi thành năng lượng điện. + Trạm phát điện - thuỷ điện: là trạm phát lợi dụng sức nước tạo ra cơ năng để biến đổi thành năng lượng điện. - Phân loại dựa theo mức độ tự động, bao gồm: + Cấp A1: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy cũng như buồng điều khiển . + Cấp A2: Không cần sĩ quan trực ca dưới buồng máy nhưng cần sĩ quan trên buồng điều khiển. Những hệ thống tự động thường gặp ở trên tàu này như: điều khiển từ xa máy chính, điều khiển từ xa diesel lai máy phát, tự động phân bố tải vô công, tải phản tác dụng, tự động hoà đồng bộ, điều chỉnh điện áp và tần số. + Cấp A3: Các loại tàu phải thường xuyên kiểm tra ở buồng điều khiển thao tác điều khiển và kiểm tra phần lớn bằng tay. - Phân loại dựa theo cơ sở truyền động bao gồm: + Trạm phát điện truyền động bằng động cơ đốt trong. + Trạm phát được truyền động hỗn hợp (giữa tuốc bin và diesel). + Trạm phát điện đồng trục. - Tóm lại tuy có nhiều cơ sở phân loại khác nhau nhưng trong thực tế, để thuận tiện cho việc khai thác và sửa chữa đồng bộ thì loại động lực nào truyền động cho chân vịt cũng chính là loại động lực truyền đồng cho máy phát. 1.2. GIỚI THIỆU CÁC CHỨC NĂNG CÔNG TÁC SONG SONG HỆ THỐNG TRẠM PHÁT TÀU 700TEU 8 1.2.1 Hoà dồng bộ Giới thiệu phần tử: Trang 40 ( BHV3- P272547/02) + P3: Đồng hồ vôn kế kép + P4: Đồng hồ tần số kép + F3: Cầu chì + P5: Khối kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ + K20: Cuộn hút contactor + S3: là công tắc 4 vị trí chọn đo điện áp và tần số các pha : - 0 là vị trí ban đầu không đo . - 1 là vị trí đo điện áp và tần số pha L1-L2. - 2 là vị trí đo điện áp và tần số pha L2-L3. - 3 là vị trí đo điện áp và tần số pha L3-L1. Trang 41 ( BHV3- P272547/02) - S7 là công tắc chọn máy phát cần hoà. - 3S15 là công tắc lựa chọn chế độ hoà bằng tay hoặc tự động. Nguyên lí: Bật công tắc 3S15 (Tr 41) chọn chế độ hoà tự động, nhấn nút S7 chọn máy phát cần hoà, chân 4 và chân 5 thông phát lệnh tới bộ GENERATOR PROTECTION DEVICE/ BREAKER CONTROL (Tr 29). Khi bộ CHECK SYNCHRONIZER kiểm tra các điều kiện hoà đã đảm bảo sẽ đóng tiếp điểm PLC (3,4) của khối kiểm tra điều kiện hoà. Hai đầu 5F22 và 5T1.L2 đi vào bộ SEE DRAWING GSSWLR- SYN NO B3SYNCHRON- STECK, đầu ra 1XSP1( Tr 29) vào khối A1 GEN.PROTECTING DEVICE/ BEAKER CONTROL, Khối A1 tự động đóng aptomat đưa máy phát cần hoà lên lưới công tác. Còn nếu hoà bằng tay thì bật công tắc 3S15 sang chế độ manu và nhìn vào các đồng hồ vôn kế, tần số kế khi nào các điều kiện: Ulưới = Umáy phát flưới = fmáy phát thì đóng máy phát cần hoà lên lưới. 1.2.2. Phân bố tải tác dụng : a. Phân bố tải tác dụng bằng tay : + Đưa 3S8( 028 ) về vị trí Manual khi đó chân 1-2 cấp tín hiệu điều khiển máy phát bằng tay đến chân số 2 của khối A1. Việc thực hiện phân bố tải tác dụng bằng tay cho các máy phát được thực hiện trên PANEL số 5 + 3S15, 6S15 (041) : Là các công tắc điều khiển cấp nguồn cho động cơ secvo quay theo chiều tăng hoặc giảm nhiên liệu vào các Diesel 1,2.Có 3 vị trí tăng, giảm, tắt. + K23 : Là rơle cấp nguồn cho động cơ secvô quay theo chiều tác 9