MỤC LỤC CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG KALMAR 1 1 1 Khái quát về ứng dụng và thông số kỹ thuật của cầu trục QC của hãng Kalmar 1 1 1 1 Khái quát về ứng dụng của cầu trục QC của hãng Kalmar 1 1 1 2 Một số thông số kỹ thuật của cầu trục QC hãng KALMAR 2 1 2 Cấu trúc động học của cầu trục QC hãng Kalmar 4 1 2 1 Cấu trúc động học của cơ cấu nâng hạ công son của cầu trục QC hãng Kalmar 4 1 2 2 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển giàn 6 1 2 3 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển xe con.
Trang 1MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG
KALMAR 1
1.1 Khái quát về ứng dụng và thông số kỹ thuật của cầu trục QC của hãng Kalmar 1
1.1.1 Khái quát về ứng dụng của cầu trục QC của hãng Kalmar 1
1.1.2 Một số thông số kỹ thuật của cầu trục QC hãng KALMAR : 2
1.2 Cấu trúc động học của cầu trục QC hãng Kalmar 4
1.2.1 Cấu trúc động học của cơ cấu nâng hạ công son của cầu trục QC hãng Kalmar 4
1.2.2 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển giàn 6
1.2.3 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển xe con 7
1.2.4 Cấu trúc động học cơ cấu nâng hạ hàng 8
1.3 Vai trò, vị trí lắp đặt của trạm biến áp cầu trục QC của hãng Kalmar 10
CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG KALMAR 13
2.1 Phân tích mạch động lực, hệ thống nối mát an toàn của hệ thống cấp nguồn cầu trục QC của hãng Kalmar 13
2.2 Phân tích điều khiển hệ thống cấp nguồn cầu trục QC của hãng Kalmar 16
2.3 Bảo vệ hệ thống cấp nguồn cầu trục QC của hãng Kalmar 27
CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ TRÌNH TỰ ĐÓNG TRẠM BIẾN ÁP CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG KALMAR VÀO HOẠT ĐỘNG 28
3.1 Khái quát chung về quy trình kiểm tra bảo dưỡng, kiểm định trạm biến áp cao áp 28
3.2 Viết quy trình tiến hành bảo dưỡng trạm biến áp cầu trục QC của hãng Kalmar 29
3.3 Quy trình kiểm tra, trình tự đóng trạm biến áp cầu trục QC của hãng Kalmar vào làm việc 31
KẾT LUẬN 32
Trang 21 Tính cấp thiết của đề tài iii
2 Mục đích nghiên cứu của đề tài iii
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu iii
4 Phương pháp nghiên cứu iii
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn iv
Trang 3BÀI MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Thế giới đang tiến dần đến công nghệ 4.0, đất nước ta muốn bắt kịp cácnước trên thế giới thì khoa học kĩ thuật đóng vai trò hết sức quan trọng Trong
đó ngành Điện – Điện tử đóng góp phần đáng kể từ thiết bị dân dụng đến cácdây truyền công nghệ tự động hóa nhằm nâng cao năng suất, giảm sức ngườitrong lao động Lĩnh vực tự động hóa đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thaythế dần những bộ máy móc lạc hậu, thay thế con người làm việc trong nhữnglĩnh vực nguy hiểm Với sự phát triển của công nghê thông tin đã mang đếnnhiều lợi ích to lớn và thiết thực trong việc quản lý Công nghệ thông tin kết hợpvới tự động hóa giúp con người điều khiển và giám sát được các quá trình côngnghệ, tham gia trực tiếp điều khiển đối tượng trong phạm vi thu nhỏ mà trên cảdiện rộng, giúp các nhà máy xí nghiệp làm giảm chi phí sản xuất, quản lí sảnxuất dễ dàng, theo dõi quá trình đơn giản, nâng cao năng suất lao động, hiệu quảsản xuất
Nước ta là một đất nước có đường bở biển kéo dài từ bắc vào nam rấtthuận tiện cho việc phát triển các cảng biến, vì thế nên ở các cảng biển lớn luônđòi hỏi sự chung chuyển hàng hóa cao Việc bốc xếp contener là công việc diễn
ra hàng ngày Chính vì thế nên tại các cảng biển luôn được trang bị các hệ thốngcần trục, cầu trục, hiện đại nhằm đáp ứng được yêu cầu công việc Từ đó, tôi
đã được giao đề tài : “Phân tích trang bị điện cấp nguồn cầu trục QC của
hãng Kalmar” nhằm đi sâu tìm hiểu quá trình hoạt động của hệ thống để nâng
cao chất lượng điều khiển
2 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích nghiên cứu đề tài này là tìm hiểu trang bị điện, nguyên lý hoạtđộng cấp nguồn của hệ thống cầu trục QC, giúp sinh viên có thể làm quen, đọcthành thạo các tập bản vẽ kĩ thuật điện của cầu trục QC hãng Kalmar cũng nhưcác máy công nghiệp khác
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên là cầu trục giàn QC của hãng Kalmar
Phạm vi nghiên cứu là các hệ thống cấp nguồn nhằm khái thác và vậnhành, bảo dưỡng tốt hơn
4 Phương pháp nghiên cứu
Trang 4Phương pháp nghiên cứu: tìm hiểu tổng quan về họ cầu trục QC đặc biệt làcủa hãng Kalmar, đi sâu phân tích trang bị điện hệ thống cấp nguồn của cầu trục
QC Kalmar
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học của đề tài: nắm được nguyên lý hoạt nâng, hiểu sâu về cácthiết bị của hệ thống để giảm thiểu tối đa rủi ro trong quá trình vận hành hệthống, nâng cao tính ổn định, bền vững của hệ thống
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: nâng cao kiến thức chuyên môn về nguyên lý hoạt động cầu trục, khả năng đọc bản vẽ kĩ thuật điện của sinh viên để có thể khai thác, vận hành các thiết bị một cách tối ưu, đạt hiệu quả cao nhất
Trang 5CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG
KALMAR 1.1 Khái quát về ứng dụng và thông số kỹ thuật của cầu trục QC của
hãng Kalmar
1.1.1 Khái quát về ứng dụng của cầu trục QC của hãng Kalmar
Cầu trục QC của hãng Kalmar là cầu trục giàn di động sử dụng nguồnđiện ba pha, được thiết kế để xếp dỡ container lên, xuống tàu Đây là cầu trụcdạng cổng có công son, liên kết kiểu bản lề chuyển động trên đường ray, xe con
di chuyển bằng cáp kéo, cơ cấu nâng hàng và nâng hạ công son được thực hiệnbằng cáp kéo Hình ảnh tổng quát về cầu trục QC của hãng Kalmar được thểhiện trong hình 1.1
Hình 1.1 Cầu trục QC của hãng Kalmar
Trang 6Các đặc điểm cơ bản của cầu trục :
Tất cả các chuyển động đòi hỏi để xếp dỡ container được điều khiển từcabin của người vận hành được lắp đặt trên cơ cấu xe con
Điều khiển chuyển động đảm bảo sự thay đổi tốc độ được nhẹ nhàng đốivới các cơ cấu chính (cơ cấu nâng hạ hàng, di chuyển xe con, di chuyển chân đế,nâng hạ công son)
Kết cấu thép cầu trục là khung hàn cứng, cấu trúc dạng hộp
Cầu trục được trang bị 1 khung nâng dạng ống lồng để xếp dỡ container
Thiết bị nghiêng khung nâng được lắp để điều chỉnh khung nâng để ănkhớp với container đặt trên sàn tàu
Kẹp ray điện thủy lực được trang bị để giữ cầu trục không dịch chuyểndưới sức gió 35m/s trong khi vận hành
Các thiết bị an toàn của cầu trục có nhiều công tắc giới hạn, khóa liênđộng, phanh hãm, các nút dừng khẩn cấp
Bộ điều chỉnh chống lắc được điều khiển bằng máy tính để hạn chế độrung lắc của container khi di chuyển xe con
1.1.2 Một số thông số kỹ thuật của cầu trục QC hãng KALMAR :
Cấu tạo chính của cầu trục QC hãng Kalmar được thể hiện trên hình 1.2Trong đó:
+ BO1: Cơ cấu nâng hạ công son
+ GRD: Đường cầu tàu cho cần trục di chuyển
+ CH1: Cabin hệ thống kiểm tra
+ DC1: Cabin của người lái
+ EH1: Buồng điện chính
+ GI1: Dầm cầu trục
+ LT1: Hệ thống tang quấn cáp
+ LT2: Cổng truy cập hệ thống tang quấn
+ MH1: Buồng động cơ nâng hạ
+ SP1: Cơ cấu ngoạm
Trang 7+ TY1: Xe con
+ TR1: rạm biến áp
+ WSA: Chân phía bờ sông
+ BO1: Cột tháp mắc cáp điện cao thế
Hình 1.2 Vị trí các thiết bị trên cầu trục QC hãng Kalmar
Các thông số kĩ thuật cơ bản của cầu trục QC Kalmar:
Trang 8- Trọng lượng của cầu trục: 520 tấn
1.2 Cấu trúc động học của cầu trục QC hãng Kalmar
1.2.1 Cấu trúc động học của cơ cấu nâng hạ công son của cầu trục QC
hãng Kalmar
Trang 9Cấu trúc của hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ công son được biểudiễn trên hình 1.3
Hình 1.3 Sơ đồ hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ công son
Trong đó: 1 – Động cơ chính; 2 – Động cơ phụ; 3 – Hộp giảm tốc; 4 –Khớp nối; 5 – Phanh hãm dừng thủy lực; 6 – Trống tời; 7 – Phanh an toàn cho
cơ cấu nâng hạ công son; 8 – Encoder đo số vòng dây quấn cáp
Nguyên lý làm việc hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ công son:
Động cơ chính - 1 chức năng là dẫn động cụm cơ cấu Sau một thời gianđộng cơ khởi động, momen xoắn truyền đến hộp giảm tốc - 3 qua khớp nối - 4.Đầu vào hộp giảm tốc có momen, ở đầu ra momen đã biến đổi giá trị lớn hơn,dùng để dẫn động trống tời - 6 Ở trục ra của hộp giảm tốc lắp phanh hãm dừngthủy lực - 5 Momen xoắn được chuyển tới trống tời khi hai má phanh - 5 mở.Phanh an toàn cho cơ cấu nâng hạ - 7 nhiệm vụ là cố định trống tời khi thực hiệnxong quá trình nâng hạ giàn (công son) Encoder - 8 gắn trực tiếp vào trục trốngtời nhiệm vụ là đo số vòng dây quấn cáp
Trang 10Động cơ truyền động chính của cơ cấu nâng hạ công son là loại động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc sử dụng điện áp định mức Uđm = 400V với công suất định mức là Pđm = 75 kW.
Phanh hãm dừng thủy lực (THURSTOR) sử dụng điện áp định mức Uđm = 400V, Tần số 50Hz
1.2.2 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển giàn
Sơ đồ truyền động điện cơ cấu di chuyển giàn của cầu trục QC được biểudiễn trên hình 1.4
Hình 1.4 Sơ đồ truyền động điện cơ cấu di chuyển giàn
Trong đó: 1 – Động cơ; 2 – Hộp giảm tốc; 3 – Phanh điện từ; 4 – Khớpnối; 5 – Cặp bánh răng phụ; 6 – Gối đỡ trung gian; 7 – Bánh xe chuyển động
Nguyên lý làm việc của hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển giàn:
Động cơ 1 có vai trò dẫn động cả cụm cơ cấu nối với hộp giảm tốc 2thông qua trục truyền cơ khí và khớp nối 4 Mômen xoắn được truyền từ động
cơ đến hộp giảm tốc, tại đầu ra của hộp giảm tốc mômen này đã được biến đổithành giá trị lớn hơn và có tỉ lệ với tỷ số truyền của hộp giảm tốc để dẫn độngbánh xe 7 thông qua cặp bánh răng phụ 5 Phanh điện từ 3 kẹp chặt trục động
Trang 11cơ, khi được cấp nguồn điện nó mới cho phép động cơ truyền động Gối đỡtrung gian 6 giữ cố định trục của bánh xe
- Động cơ di chuyển giàn là động cơ không đồng bộ 3 pha: Động cơ sửdụng cho di chuyển chân đế bao gồm 8 động cơ không đồng bộ 3 pha sửdụng điện áp định mức Uđm = 400V với công suất định mức là Pđm = 22
kW và tốc độ động cơ n = 1465 vg/ph
1.2.3 Cấu trúc động học cơ cấu di chuyển xe con
Sơ đồ truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con được biểu diễn trên hình1.5
4
Hình 1.5 Sơ đồ truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con
Trong đó: 1 – Động cơ; 2 – Hộp giảm tốc; 3 – Phanh hãm dừng điện từ; 4 –Khớp nối; 5 – Bánh xe chuyển động
- Nguyên lý làm việc của hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con:
Động cơ 1 có vai trò dẫn động cả cụm cơ cấu Sau khi động cơ khởi động,mômen xoắn truyền đến hộp giảm tốc 2 thông qua khớp nối 4 Mômen xoắnđược truyền tới hộp giảm tốc 2 ở đầu vào, tại đầu ra của hộp giảm tốc 2 mômennày được được biến đổi thành giá trị lớn hơn và có tỉ lệ với tỷ số truyền của hộpgiảm tốc để dẫn động bánh xe 5
Xe con lắp đặt trên cầu trục được biểu diễn trên hình 1.6
Trang 12Hình 1.6 Xe con lắp đặt trên cầu trục QC hãng Kalmar
Trong đó:
1 Dầm chính bằng thép dạng hộp có độ cứng và độ bền cao để xe con dichuyển bốc xếp container từ tàu vào bờ
2 Hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con: động cơ, hộp giảm tốc,bánh xe, phanh hãm điện từ …
3 Cabin vận hành: nâng hạ hàng, di chuyển xe con, di chuyển giàn
4 Cáp điện cấp nguồn 3 pha cho tủ điện trên xe con, khi xe con dichuyển thì cáp điện cũng di chuyển theo nhờ hệ thống bánh xe 5
5 Bánh xe bị động được dẫn động nhờ bánh xe chủ động của cơ cấu dichuyển xe con
6 Hệ thống ròng rọc của cơ cấu nâng hạ hàng
7 Cầu thang di chuyển
1.2.4 Cấu trúc động học cơ cấu nâng hạ hàng
Trọng tải: +Khi dùng khung nâng: 51.5 tấn
+Khi dùng dầm nâng: 53.5 tấn Khả năng quá tải của cơ cấu: 125% định mức
Chiều cao nâng hạ: 36m
Trang 13Cơ cấu nâng hạ hàng sử dụng cáp kéo- rulo, được lai bởi 2 động cơ cóthông số như sau:
- Điện áp định mức:Uđm= 250 KW
- Dòng định mức: I đm= 400V, 50 Hz
- Tốc độ: n= 985 vòng/ph
- Hiệu suất: Cosφ = 0.84
Hai động cơ này được nối với nhau bởi khớp nối điền từ (-6Y1 =10A +7/36), chúng cùng làm việc đồng thời cùng chiều quay và cùng đảo chiều như làmột
Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ hàng thể hiện qua hình 1.7
I' I
V II
- I, I’: Hai động cơ nâng hàng chính
- II: Hộp số của động cơ
- III: Hệ thống tang trống ở đây tang trống là hệ thống tang kép, mỗi động
cơ lai 1 tang trống và mỗi tang được chia làm 2 để móc vào hệ thốngnâng Vì vậy nên ta biểu diễn 2 tang trống nhưng thực ra nó tương đương
là 4 tang
- IV: Hệ thống tải trọng
- V: Khớp li hợp nối hai động cơ nâng hàng
Trang 14Qua sơ đồ động học của cơ cấu, ta có thể thấy cơ cấu nâng hạ hàng của cầntrục sử dung hệ thống cáp kéo rulo Hệ thống dây tời được thiết kế thả gần nhưsong song giữa xe con và khung chụp Là yếu tố bổ trợ hoàn hảo cho hệ thốngchống lắc điện tử và là một phần của cơ chế định vi chuẩn của cầu trục hãngkamlmar.
1.3 Vai trò, vị trí lắp đặt của trạm biến áp cầu trục QC của hãng Kalmar
Trạm biến áp của cầu trục QC hãng Kalmar có công suất 1000KVA được đặt trung tâm trên cầu trục Vị trí của trạm biến áp được thể hiện trên hình 1.8
Trang 15Hình 1.8 Vị trí trạm biến áp và các buồng thiết bị
Trong đó: 1: Buồng thiết bị nâng hạ (+MH1)
2: Buồng điện chính E- House (+EH1)3: Buồng trạm biến áp (+TR1)
4: Buồng thiết bị nâng hạ cơ cấu nâng hạ công son (+MB1)Trạm biến áp có vai trò vô cùng quan trọng đối với cầu trục QC Kalmar Nếuđường dây truyền tải điện là mạch máu thì trạm biến áp chính là trái tim trong hệ
Trang 16thống cung cấp điện của cầu trục Trạm biến áp của cầu QC hãng Kalmar cócông suất 1000kVA, được cấp nguồn điện 22kV Nguồn điện này được cấp từ
hố cáp đến tang quấn rồi đi qua thiết bị chuyển mạch đến máy biến áp chính sẽđược hạ xuống điện áp 400V và thông qua các hệ thống phân phối cấp cho toàn
hệ thống của cầu trục
Trang 17CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN HỆ THỐNG CẤP NGUỒN
CẦU TRỤC QC CỦA HÃNG KALMAR 2.1 Phân tích mạch động lực, hệ thống nối mát an toàn của hệ thống cấp nguồn cầu trục QC của hãng Kalmar
Sơ đồ mạch động lực và hệ thống nối mát của hệ thống cấp nguồn cầu trục
QC Kalmar được thể hiện trên hình vẽ 2.1 và 2.2 Nguồn điện cao áp 22kV saukhi được đưa tới máy biến áp được hạ xuống 400V Từ đây nguồn điện đượcđưa tới các tủ điện trong buồng điện chính phía sau và đầu tiên là đưa vào hai tủphân phối nguồn là EF10 và EF12
Chức năng các phần tử mạch động lực của hệ thống cấp nguồn cầu trục
=11.C+TR1-3T1: máy biến áp chính Dyn5 1000kVA, 22kV/400V
-1Q1: cầu dao đóng ngắt bộ đo 1A1
-1Q2: cầu chì bảo vệ ngắn mạch
-1A1: thiết bị đo dòng và áp
-1F1: chỉ thứ tự pha
-1A2, -1A3, -1A3: thiết bị chống sét
-2Q1: cầu dao phân đoạn cấp nguồn cho các hệ thống phụ tải chính
-3Q1: cầu dao cấp nguồn điều khiển 1 chiều 24V
Trang 18Hình 2.1 Sơ đồ động lực mạch hệ thống cấp nguồn cầu trục QC hãng Kalmar
Trang 20Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống nối mát của hệ thống cấp nguồn cầu trục QC Kalmar
Nguyên lý làm việc:
Nguồn điện cao áp 22kV-50Hz được lấy từ đường dây cao áp cấp nguồn chocảng đưa đến trụ đấu dây của tang quấn cáp ở bản vẽ 11.C+LT1-1W Đường dâynày được đấu vào máy cắt được trình bày ở bản vẽ 11.C+TR1-2A1, đầu ra củamáy cắt được đưa đến biến áp để hạ áp từ 22kV xuống 400V với công suất1000kVA Phía thứ cấp máy biến áp được chia làm 2 nhánh
Nhánh 1 được kí hiệu là -3T1 đưa đến bản vẽ số 3 cột 1 để cấp nguồn cho đènpha, quạt gió, biến tần,
Nhánh 2 đi qua biến dòng 1.6kA/1A để thực hiện cấp tín hiệu cho thiết bị đolường (-1A1) là: điện áp, dòng điện, công suất tác dụng, công suất phản kháng,công suất toàn phần Ngoài ra còn được đấu vào bộ giám sát tần số pha (-1F1),qua cầu chì -1Q2 nối với bộ bảo vệ chống sét, qua cầu dao -2Q1 cấp nguồn tới
vị trí bản vẽ 2 cột 3 và qua cầu dao -3Q1 cấp nguồn điều vị trí bản vẽ 2 cột 7
2.2 Phân tích điều khiển hệ thống cấp nguồn cầu trục QC của hãng Kalmar
Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống cấp nguồn của cầu trục QC Kalmarđược biểu diễn trên các hình 2.3 đến hình 2.8
Nguồn điện cao áp sau khi được đưa tới máy biến áp, điện áp từ 22kV được
hạ xuống 400V Từ đây nguồn điện được đưa tới các tủ điện trong buồng điệnchính phía sau và trước hết là đưa vào hai tủ phân phối nguồn là EF10 và EF12
- Nguồn điện cho các động cơ điện của cơ cấu bao gồm 2 loại:
+ Nguồn điện 1 chiều DC 675V: là nguồn điện cung cấp cho bộ biến tầnđiều khiển cho các các động cơ truyền động trong các cơ cấu chính (nâng hạhang, di chuyển giàn, di chuyển xe con và nâng hạ boom)
+ Nguồn 3 pha 400V, 50Hz: Được sử dụng để cấp nguồn cho các động cơbơm thủy lực, các quạt làm mát, các cuộn phanh điện từ,…
- Nguồn điện cấp cho mạch điều khiển:
+ Nguồn 1 pha 230V, 50Hz cung cấp cho các rơ le, công tắc tơ trongmạch điều khiển, đầu ra của các PLC và cho các van điện từ
+ Nguồn điện 1 chiều 24V cấp cho các đầu vào PLC
Kí hiệu các phần tử thiết bị ở hình 2.3:
