MÁY PHÁT điện dự PHÒNG 3 PHA ĐỘNG cơ DIESEL

Trong trường hợp hệ thống điện lực bị ngắt quản do sự cố đường dây hay điện lực bảo trì định kỳ, máy phát điện hoạt động cung cấp điện kịp thời, rút ngắn thời gian mất điện và đáp ứng đủ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ



CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ CHUYÊN ĐỀ: MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG 3 PHA ĐỘNG CƠ DIESEL Địa điểm khảo sát: Toà nhà La Astoria, 383 Nguyễn Duy Trinh, Quận 2, TP HCM

GVHD: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH:

1 Bùi Thanh Bảo MSSV: 17142211

2 Trần Ngọc Huỳnh MSSV: 17142251

3 Nguyễn Công Minh MSSV: 17142277

4 Trần Văn Phúc MSSV: 17142304

Tp H ồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021

i

B ẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

21/10 –

25/10/2020 - Lên ý tưởng thực hiện chuyên đề Nhóm

28/10/2020 - Gặp giảng viên hướng dẫn, trình bày đề tài và

8/11/2020 - Phân công nhiệm vụ cho các thành viên Bảo, Phúc

+ Chương 2: Cơ sở lý thuyết (Cấu tạo và nguyên

lý hoạt động máy phát điện dự phòng 3 pha, động

- Liên hệ đơn vị khảo sát

- Địa điểm khảo sát: Toà nhà La Astoria,

383 Nguyễn Duy Trinh, Q2, TP HCM

Phúc, Minh 26/11/2020 - Thực hiện khảo sát thực tế Nhóm

+Quy trình bảo trì, bảo dưỡng hệ thống

- Thực hiện viết báo cáo chuyên đề +Quy trình vận hành máy phát (Các chế độ Man/Auto)

=>Huỳnh, Phúc thực hiện – Bảo, Mình kiểm tra, góp ý, bổ sung

+Các chế độ bảo trì, bảo dưỡng

=>Bảo, Minh thực hiện – Huỳnh Phúc kiểm tra, góp ý, bổ sung

Nhóm

ii

11/12 –

15/12/2020 - Tổng hợp báo cáo Bảo, Huỳnh

16/12/2020 - Gặp GVHD xin ý kiến chuyên đề Nhóm

iii

NH ẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

…………,ngày….tháng….năm…

Gi ảng viên hướng dẫn

(ký ghi rõ họ tên)

iv

BẢNG GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ:

1 Manual Chế độ bằng tay

2 Auto Chế độ tự động

3 Test Chế độ kiểm tra chạy thử

4 ATS Automactic Transfer Switch

(Thiết bị dùng để chuyển tải nguồn tự động)

5 ECP Electronic control panel

Bộ điều khiển điện tử ECP

6 GCB Máy cắt điện máy phát điện

7 UPS Uninterruptible Power Supply

Bộ lưu điện

1

Mục lục

I MỞ ĐẦU: 2

1 Đặt vấn đề: 2 2 Mục tiêu: 2 II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG 3

1 Động cơ Diesel 3 2 Đầu phát điện 9 3 Bộ điều khiển máy phát 12 4 Két nước giải nhiệt – Hệ thống làm mát 13 5 Khung bệ máy 14 III QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG 3 PHA SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DIESEL 15

1 Bảng điều khiển giám sát hoạt động của máy phát điện dự phòng 15 2 Kiểm tra hệ thống máy phát trước khi vận hành: 18 3 Vận hành chế độ Manual: 19 4 Vận hành ở chế độ Auto: 20 5 Vận hành ở chế độ chạy định kỳ, kiểm tra, bảo dưỡng ( TEST ): (Chạy test máy phát hàng tu ần) 20 6 Các lưu ý khi vận hành máy phát điện dự phòng: 21 IV BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG 3 PHA SỰ DỤNG ĐỘNG CƠ DIESEL 21

1 Các hạng mục nằm trong chương trình bảo trì, bảo dưỡng máy phát điện: 21 2 Các chế độ bảo trì, bảo dưỡng: 22 3 Chế độ bảo dưỡng theo tháng / quý: 23 V ĐỀ XUẤT Ý TƯỞNG NÂNG CAO HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 28

VI Kết luận 30

VII TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH KHẢO SÁT 33

tự động, liên tục không nghỉ ngơi, sản xuất hệu quả, năng suất lao động cao chưa từng

có trong lịch sử

Hệ thống điện cung cấp điện liên tục mà không ngắt quảng là điều tất yếu cho các nhà máy cũng như các khu đô thị, tòa nhà văn phòng trọng điểm Để đảm bảo liên tục cho các phụ tải đặc biệt là các cơ quan ví dụ như: Bệnh viện, đài phát thanh và các sinh hoạt công nghiệp khác Trong trường hợp hệ thống điện lực bị ngắt quản do sự cố đường dây hay điện lực bảo trì định kỳ, máy phát điện hoạt động cung cấp điện kịp thời, rút ngắn thời gian mất điện và đáp ứng đủ nhu cầu điện của phụ tải được chỉ định trong thời gian chờ điện lực cấp điện trở lại Do vậy tìm hiểu về những vấn đề liên quan đến điều khiển vận hành tự động máy phát điện dự phòng là rất cần thiết

3

quốc gia và khi lưới điện quốc gia được phục hồi ổn định Điều khiển máy bằng 2 chế

độ Auto (tự động) và Manual (thủ công)

4 Quy trình bảo dưỡng máy phát điện theo định kỳ, vận hành thử nghiệm kiểm tra tình trạng máy Đảm bảo sẵn sàng, đáp ứng nhanh khi cần cung cấp điện Thời gian bảo dưỡng chia thành nhiều mức độ: hàng tuần, hàng tháng, hàng quý, hàng năm

5 Ý tưởng cải tiến hệ thống máy phát điện Rút ra được những ưu khuyết điểm của

hệ thống thực tế, qua đó đề xuất ý tưởng để nâng cấp cải tiến hệ thống và qui trình vận hành máy phát hiệu quả hơn Mục tiêu cải tiến giúp giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất hoạt động của máy

II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG

1 Động cơ Diesel

1.1 Khái niệm và phân loại động cơ

- Khái niệm: Động cơ Diesel là loại động cơ đốt trong Sự tự bốc cháy của nhiên liệu xảy ra trong buồng đốt dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao của không khí nén Kích thước của động cơ tỷ lệ thuận với sản lượng điện

- Phân loại: Động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ

1.2 Cấu tạo động cơ Diesel 4 kỳ

Hình 1.2.1 Động cơ Diesel 4 kỳ - mặt trước

1.Cửa ra nước làm mát; 2.Máy bơm nước; 3.Bơm nhớt; 4.Máy điều

nhiệt; 5.Ống thoát khí; 6.Khoang chứa dầu

4

1.Turbo tăng áp; 2.Bộ điều tốc; 3.Cửa thoát khí thải; 4.Bánh đà

Hình 1.2.3 Động cơ Diesel 4 kỳ - mặt trái

1.Quạt gió; 2 Móc trước; 3 Công tắc báo lọc nhớt; 4.Bộ lọc nhiên liệu; 5.Móc sau; 6.Cửa hút gió; 7.Dừng khẩn cấp; 8.Bơm phun nhiên liệu; 9.Rãnh nước làm mát động cơ; 10.Bơm cấp nhiên liệu; 11.Bộ khởi động; 12.Đường hồi nhiên liệu; 13.Đường cấp nhiên liệu vào; 14.Que thăm nhớt; 15.Họng tiếp nhớt; 16.Bộ lọc nhớt;

17.Lọc nhớt bypass; 18.Bộ giảm tốc

5

1.Cửa hút gió; 2 Móc sau ; 3 Móc trước; 4 Máy phát điện; 5 Cửa vào nước làm mát; 6 Bộ lọc nhiên liệu; 7 Bơm cấp nhiên liệu; 8 Rãnh nước làm mát động cơ;

9.Van dừng điện từ

1.3 Nguyên lý hoạt động động cơ

− Kỳ thứ nhất nạp: van nạp mở, van xả đóng

Khi trục khuỷu chuyển động, thanh truyền kéo piston dịch chuyển từ trên xuống,

xú pap nạp mở và xú pap thải đóng Độ chân không trong xy lanh hút không khí sạch

từ bên ngoài đi qua xú pap nạp để nạp vào xy lanh động cơ

− Kỳ thứ hai nén: hai van nạp xả đều đóng

Piston từ điểm chết dưới di chuyển lên điểm chết trên Xú pap nạp và thải đều đóng Khi piston đi lên không khí bên trong xy lanh bị nén áp suất đạt tới 30 kg/cm và nhiệt độ khoảng từ 500 – 800°C

− Kỳ thứ ba sinh công (nổ): các van vẫn tiếp tục được đóng

Không khí trong xy lanh bị đẩy vào buồng đốt phụ ở bên trong nắp máy Ở cuối quá trình nén, kim phun mở và nhiên liệu được phun vào buồng đốt phụ với áp suất rất

6

cao và nhiên liệu sẽ tự bốc cháy Khi nhiên liệu cháy làm cho áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt phụ tăng nhanh và nó bị đẩy ra buồng đốt chính Tại buồng đốt chính, nhiên

liệu hoà trộn với không khí và tiếp tục cháy trong thời gian rất nhanh chóng

Áp suất cháy sẽ đẩy piston di chuyển và qua trung gian của thanh truyền sẽ làm cho trục khuỷu quay để truyền công suất

− Kỳ thứ tư xả: van nạp đóng, van xả mở

Piston từ điểm chết dưới di chuyển lên điểm chết trên, xú pap nạp đóng và xú pap

thải mở Khi piston đi lên đỉnh piston sẽ đẩy khí cháy trong xy lanh qua xú pap thải thoát ra ngoài Khi piston dịch chuyển từ trên xuống quá trình nạp được thực hiện và chu kỳ thứ hai được tiếp diễn

Khi động cơ thực hiện 4 kỳ: nạp, nén, nổ và thải, trục khuỷu quay hai vòng và chỉ

có một lần sinh công Nên nó được gọi là động cơ Diesel 4 kỳ Động cơ Diesel có ưu điểm là hiệu suất nhiệt và tuổi thọ động cơ cao, ít hư hỏng và momen xoắn được giữ không đổi trong một khoảng tốc độ nên nó dễ sử dụng hơn động cơ xăng Có khuyết điểm là phát ra tiếng ồn lớn, rung động mạnh khi làm việc, hệ thống nhiên liệu có độ chính xác cao và cấu trúc động cơ phải vững chắc

− So sánh động cơ xăng và động cơ Diesel

Kỳ nổ Bugi đốt cháy hỗn hợp nén Nhiên liệu phun với áp suất cao và bị

đốt cháy bởi nhiệt độ không khí

Kỳ xả Lực piston đẩy khí cháy ra

khỏi xylanh

Lực piston đẩy khí cháy ra khỏi xy lanh

Điều khiển lượng nhiên liệu phun

1.4 Nhiên liệu và hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu của máy phát điện bao gồm: bình nhiên liệu cung cấp nhiên

liệu, và các bộ phận khác Đóng vai trò cung cấp nhiên vào động cơ cho máy phát điện hoạt động

− Nhiên liệu được khuyến nghị sử dụng theo tiêu chuẩn:

− Các chức năng chính của hệ thống nhiên liệu máy phát điện:

• Ống thông gió trong bình nhiên liệu: bồn chứa nhiên liệu máy phát điện thường có một ống thông gió Có tác dụng ngăn chặn gia tăng áp lực, hoặc chân không trong quá trình bơm và thoát nước của bể chứa

• Ống nối từ bồn chứa nhiên liệu đến động cơ của máy: giúp cung cấp nhiên

liệu vào động cơ của máy Để máy được cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt để hoạt động

8

• Bơm nhiên liệu: có công dụng đưa nhiên liệu chuyển từ bể chứa chính, (

của những máy phát điện công nghiệp có công suất lớn) Chuyển vào bể chứa trong ngày ( nơi chuyển trực tiếp nhiên liệu vào máy) Thông thường bơm nhiên

liệu hoạt động bằng điện

• Kết nối chống tràn từ bồn chứa nhiên liệu ra ngoài: Giúp nhiên liệu trong quá trình bơm không bị tràn ra ngoài

• Kim phun nhiên liệu: Có tác dụng phun chất lỏng nhiên liệu dưới dạng phun sương Vào trong buồng đốt động cơ của máy phát điện.Dựa vào dạng phun nhiên liệu thì hệ thống nhiên liệu được chia ra làm 3 loại:

+ Hệ thống kim phun cơ

+ Hệ thống kim phun nhiên liệu điện tử

+ Hệ thống kim phun bán điện tử

• Bình lọc nhiên liệu: Giúp tách nước và những vật bẩn ra khỏi nhiên liệu

sử dụng cho máy Bảo vệ động cơ của máy phát điện khỏi sự ăn mòn của các chất bẩn gây tắc nghẽn

− Sử dụng que đo để kiểm tra mực nhớt

− Nhớt được khuyến cáo cho mỗi nhà sản xuất động cơ

− Khí thải sẽ được đưa ra ngoài sau khi đi qua pô giảm thanh

1.7 Hệ thống khởi động của động cơ

− Động cơ DC 12VDC hoặc 24VDC cấp nguồn từ ắc quy

− Được điều khiển bởi bộ điều khiển chính

− Giúp động cơ khởi động thông qua sự truyền động giữa các bánh răng với nhau

− Sau khi máy phát hoạt động ổn định thì bộ điều khiển sẽ phát lệnh tắt bộ đề

2 Đầu phát điện

2.1 Khái niệm

− Đầu phát điện là một máy điện đồng bộ

− Cơ năng được cung cấp bằng động cơ sơ cấp (thường là động cơ

− diesel )

− Dây quấn starto được nối với lưới điện xoay chiều, dây quấn rôto được

− kích từ bằng dòng điện một chiều

− Phần quay roto và phần tĩnh starto:

Roto là một thành phần chuyển động (phần quay) của một hệ thống điện từ trong động cơ điện, máy phát điện hoặc máy phát điện xoay chiều Vòng quay của nó là do

sự tương tác giữa các cuộn dây và từ trường tạo ra một mô-men xoắn quanh trục của rotor Trong máy phát điện và máy phát điện xoay chiều, các thiết kế rotor thường là rotor cực lồi hoặc cực ẩn

Roto dạng cực từ lồi: 2p=4 được sử dụng phổ biến trong máy phát điện động cơ diesel:

• Rotor cực lồi được làm bằng một trục thép chắc chắn với các khe chạy

dọc theo chiều dài bên ngoài của xylanh để giữ các cuộn dây trường của rotor được ép bằng các thanh đồng được chèn vào các khe và được bảo vệ bằng nêm Các khe không

tiếp xúc với các cuộn dây và được giữ ở cuối rotor bằng các dây quấn Nguồn dòng điện một chiều (DC) bên ngoài được kết nối với các dây quấn được gắn đồng tâm với các

chổi chạy dọc theo các vòng Chổi làm cho tiếp xúc điện với các dây quấn Dòng điện

một chiều cũng được cung cấp thông qua kích thích không chổi than từ bộ chỉnh lưu gắn trên trục máy chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Đặc điểm

• Rotor này hoạt động ở tốc độ dưới 1500 vòng/phút (vòng quay mỗi phút) và 40% mô-men xoắn định mức của nó mà không bị kích thích

• Nó có đường kính lớn và chiều dài trục ngắn

• Khe hở không đồng đều

• Rotor có độ bền cơ học thấp

Stator: gồm lõi thép, dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

− Nguyên lý hoạt động:

11

Hình 2.1.1 Nguyên lý hoạt động máy phát điện 3 pha

Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha dựa theo cảm ứng điện

từ sản sinh ra điện Cụ thể nội dung nguyên lý sản sinh điện như sau

Hình 2.1.2 Nguyên lý máy phát

• Khi roto quay (nam châm quay) trong cuộn dây ( stato) nó sẽ sản sinh ra điện

áp Điện áp ấy bắt đầu từ đầu cuộn dây đến cuối cuộn dây Sau đó điện áp sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều

• Dòng điện được hình thành lớn nhất khi cực N và S của rôto có khoảng cách gần với cuộn dây nhất Tuy nhiên chiều dòng điện được sản sinh ra ở mỗi nửa vòng sẽ quay theo hướng ngược nhau

12

Dựa vào nguyên lý hoạt động trên thì nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha

cũng như thế Song sự khác biệt đến từ vị trí 3 cuộn dây được lắp đặt ở vị trí stato lệch nhau 120 độ Điển hình đó là khi roto quay trong cuộn dây sẽ sản sinh ra dòng điện xoay chiều giữa chúng Dòng điện này chính là dòng điện bao gồm 3 dòng điện Đây cũng là lý do nó được gọi là dòng điện xoay chiều 3 pha

3 Bộ điều khiển máy phát

Khái niệm: Bộ điều khiển bao gồm giao diện của bộ máy phát điện và chức năng của động cơ với các chức năng khác của máy phát điện Điều này giúp cho động cơ và máy phát được điều khiển bởi một thiết bị duy nhất Bảng điều khiển cung cấp cho người dùng giao diện để thuận tiện cho việc xem, sử dụng và điều khiển bộ máy phát điện, báo động và giám sát Nhiều loại máy phát điện cung cấp tùy chọn cho các bảng

như đo sáng AC và hiển thị chữ và số

Cấu tạo: Các bảng điều khiển máy phát điện có thể là dạng cơ bản hoặc phức tạp

để bao gồm giám sát và kết nối mạng từ xa Dưới đây là một ví dụ về các thành phần

cơ bản của hệ thống:

Bộ máy phát điện: Bao gồm bảng điều khiển động cơ và máy phát

Bảng vận hành: Giao tiếp với công tắc chuyển tự động (đối với tín hiệu bắt đầu)

Kiểm soát các hoạt động khởi động, chạy và giám sát cho động cơ và máy phát điện Công tắc chuyển tự động: Màn hình nguồn ở bảng chuyển đổi Khi xảy ra giảm

áp đáng kể hoặc mất điện, chuyển đổi bảng điều khiển của bộ tạo tín hiệu để khởi động động cơ

Bảng chuyển đổi: Phân phối nguồn cho các mạch khác nhau

13

Nguyên lý hoạt động

Được cấp nguồn từ bình ắc quy 12VDC hay 24VDC

Chế độ tay: Bật khóa về vị trí ON sau đó thao tác việc khởi động máy và điều

+ Giảm nhiệt độ nước làm mát sau khi đi qua động cơ

+ Làm mát không khí để đưa vào động cơ phục vụ việc đốt cháy nhiên liệu + Kết hợp các bộ phận khác làm mát như quạt gió, van hằng nhiệt… điều khiển nhiệt độ của động cơ đến giá trị tối ưu 800C, 900C theo nhiệt độ của nước làm mát

− Cấu tạo của két nước giải nhiệt:

+ Nắp két nước

+ Bể chứa nước

+ Ống dẫn không khí từ bên ngoài vào

+ Ống dẫn nước từ động cơ vào

+ Ống dẫn không khí vào động cơ

+ Két nước và quạt gió gắn trên động cơ

+ Két nước rời – quạt và hướng gió nằm ngang

+ Két nước có quạt gió lắp trên khung két nước

+ Két nước rời thoat gió theo hướng thẳng đứng

14

+ Két nước cso vỏ hợp kim bảo vệ

+ Két nước có lớp hợp kim bảo vệ

+ Két nước rời dạng nằm ngang có quạt và motor

- Cách ly với mặt đất, chống sự ăn mòn hay hửu tổn do nơi lắp đặt mang lại

- Tất cả các máy phát điện, di động hoặc cố định đều có vỏ tùy chỉnh cung cấp giá

đỡ cơ sở kết cấu Khung cũng cho phép máy phát điện được nối đất để đảm bảo an toàn

15

Hình 2.1.1 Máy phát KOHLER

III QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN DỰ PHÒNG 3 PHA SỬ

D ỤNG ĐỘNG CƠ DIESEL

1 Bảng điều khiển giám sát hoạt động của máy phát điện dự phòng

Hình 2.1.1 Màn hình điều khiển giám sát