Đánh giá trang bị điện điện tử cần trục kone tại công ty đóng tàu phà rừng đề xuất giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện

Tại các bãi làm việc ngoài trời, khu vực triền tàu, âu tàu… công ty trang bị nhiều loại cần trục, cầu trục hiện đại phục vụ việc làm việc lắp ráp, đóng mới tàu như: 5 cầu trục khung dầm

Tổng quan về nhóm cần trục nhà máy đóng tàu phà rừng

lịch sử phát triển của công ty đóng tàu phà rừng

Công ty đóng tàu Phà Rừng trước đây là công ty sửa chữa tàu biển Phà Rừng, một công trình hợp tác giữa Chính phủ Việt Nam và Cộng hòa Phần Lan, được đưa vào hoạt động từ ngày 25 tháng 3 năm 1984.

Ban đầu, công ty được thành lập với mục tiêu sửa chữa các loại tàu biển có trọng tải lên đến 15.000 tấn Trải qua hơn 20 năm hoạt động, công ty đã sửa chữa hàng trăm lượt tàu cả trong nước và quốc tế, từ các thị trường như Liên bang Nga, Đức, Hy Lạp, Hàn Quốc và nhiều nước khác, với chất lượng cao Công ty đóng tàu Phà Rừng là một trong những cơ sở đóng tàu hàng đầu tại Việt Nam, có thương hiệu và uy tín vững vàng trong lĩnh vực sửa chữa tàu biển.

Hình 1.1: Hình ảnh mặt bằng công ty đóng tàu Phà Rừng

Những năm gần đây, công ty đã mở rộng hoạt động trong ngành đóng tàu biển và đạt được những thành tựu đáng kể Công ty đã bàn giao cho chủ tàu hàng chục tàu có trọng tải từ 6.500 tấn, khẳng định năng lực đóng mới tàu biển và sự tin cậy của khách hàng Nhờ áp dụng công nghệ tiên tiến và tối ưu hóa quy trình sản xuất, công ty tiếp tục củng cố vị thế trên thị trường đóng tàu và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các chủ tàu.

Trong lĩnh vực xuất khẩu tàu biển, trọng tải 12.500 tấn nổi bật và đòi hỏi công nghệ cao Đặc biệt, các loại tàu xuất khẩu có công nghệ tiên tiến như tàu chở dầu hóa chất 6.500 tấn dành cho Hàn Quốc và tàu chở hàng vỏ kép 34.000 tấn dành cho Vương quốc Anh.

Thực hiện chiến lược phát triển kinh tế biển của Đảng và Nhà nước, cùng chủ trương phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam, Công ty đã chuyển đổi thành Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng Tổng công ty bao gồm công ty mẹ, năm công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên, năm công ty cổ phần vốn góp chi phối của công ty, và một trường dạy nghề, nhằm nâng cao năng lực sản xuất, đào tạo nguồn nhân lực và mở rộng quy mô hoạt động trong lĩnh vực đóng tàu và dịch vụ tàu thủy.

Cùng với hệ thống cơ sở vật chất được đầu tư bài bản, đơn vị có gần 3.000 cán bộ, công nhân viên, trong đó 390 kỹ sư và đội ngũ cử nhân đặc biệt là lực lượng hàng nghìn công nhân được đào tạo về công nghệ đóng mới tàu biển tại Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc và Na Uy Những chương trình đào tạo này giúp nâng cao năng lực sản xuất và hiện đại hóa quy trình đóng tàu, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và tăng sức cạnh tranh cho ngành đóng tàu Việt Nam.

Tất cả sẽ trở thành động lực cho sự phát triển của Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng trong tương lai.

các yêu cầu về nâng vận chuyển của công ty đóng tàu phà rừng

Trong các nhà máy sản xuất công nghiệp thuộc các ngành cơ khí, luyện kim, đóng tàu, xây dựng và các cảng biển, nâng vận chuyển là yêu cầu thiết yếu quyết định năng suất và hiệu quả kinh tế Quá trình nâng hạ và vận chuyển vật liệu, chi tiết và sản phẩm ở quy mô công nghiệp đóng vai trò then chốt trong chuỗi sản xuất Đầu tư vào thiết bị nâng hạ hiện đại và tối ưu hóa quy trình vận chuyển giúp rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chi phí và nâng cao tính cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường.

Đặc biệt với một công ty đóng và sửa chữa tàu biển như Công ty tàu biển Phà Rừng, việc nâng hạ và vận chuyển các mã hàng, tấm thép để gia công, cùng với di chuyển các thiết bị và chi tiết phục vụ lắp ráp tàu luôn được ưu tiên hàng đầu Để đáp ứng nhu cầu này, công ty đã trang bị nhiều nhóm thiết bị nâng hạ và cầu trục với đa dạng chủng loại, phù hợp với đặc điểm công tác ở từng bộ phận sản xuất Nhờ đó, Phà Rừng có thể nâng, vận chuyển nhanh chóng và an toàn các vật tư trọng lượng lớn, cải thiện hiệu suất thi công và tiến độ đóng tàu.

Trong các phân xưởng và kho vật tư để vận chuyển hàng hóa, các mã hàng được đưa vào vị trí gia công, sửa chữa hoặc chuyển sang công đoạn tiếp theo Công ty đã trang bị cầu trục chạy trên ray và các cầu trục bán trục với tải trọng từ 5 đến 40 tấn và cấu tạo đơn giản, được điều khiển bằng công tắc tơ và rơ-le do hãng Cranes của Phần Lan thiết kế hoặc do Công ty Formach của Việt Nam hợp tác với nước ngoài (thường là Trung Quốc) chế tạo và lắp đặt Các cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chính là nâng hạ, di chuyển xe con và di chuyển giàn, và được thiết kế để điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.

Ở các bãi làm việc ngoài trời, khu vực triền tàu và âu tàu, công ty trang bị nhiều loại cẩu trục hiện đại phục vụ công tác lắp ráp và đóng mới tàu Trong đó có 5 cầu trục khung dầm hộp, chạy trên đường ray, tải trọng 5 tấn, phục vụ bãi làm việc các tấm vỏ và thân tàu; loại này điều khiển bằng công tắc tơ và rơ le, với các cơ cấu chính là cơ cấu nâng hạ, di chuyển xe con và di chuyển giàn, thiết kế điều khiển tại cabin hoặc từ xa Để phục vụ việc lắp ráp đóng mới các con tàu, công ty lắp đặt bên cạnh âu tàu một số cẩu CQ của Trung Quốc và tại triền tàu một cầu trục 200 tấn của Phần Lan Đây là những loại cẩu hiện đại dùng hệ thống điều khiển biến tần và PLC, cho tốc độ điều khiển linh hoạt và đáp ứng yêu cầu nâng hạ mã hàng chính xác để lắp ráp.

Ngoài bến sửa chữa, đã lắp đặt một số cẩu chân đế từ Trung Quốc và KONE Các loại cẩu này dùng công tắc tơ và rơ le điều khiển, có sức nâng từ 8 đến 25 tấn để nâng chuyển và lắp đặt máy phục vụ sửa chữa.

Ngoài ra công ty cũng lắp đặt 2 cẩu tháp phục vụ xây dựng có tải trọng

Cẩu di động có tải trọng từ 6 đến 20 tấn và tầm với lên tới 60 mét là giải pháp tối ưu cho vận chuyển và nâng hạ vật liệu liên kết các công đoạn gia công, sửa chữa và đóng mới tàu Nhiều loại cẩu trên ôtô có tính linh hoạt cao, cho phép làm việc nhanh chóng và hiệu quả giữa các khu vực trên tàu và tại bãi, tối ưu hóa quy trình liên kết các giai đoạn sản xuất và lắp ráp tàu Thiết kế gọn nhẹ, vận hành dễ dàng và an toàn làm cho dòng cẩu di động này phù hợp với yêu cầu vận chuyển hàng hóa trong quá trình gia công, sửa chữa và đóng mới tàu.

Qua việc thống kê trên ta có thể thấy yêu cầu về nâng vận chuyển của công ty tàu biển Phà Rừng là rất lớn, hầu hết trong các công đoạn sản xuất đều có sự góp mặt của nhóm thiết bị này Công ty đã trang bị rất nhiều cần trục cầu trục phục vụ sản xuất với nhiều chủng loại đa dạng và ngày càng hiện đại

1 Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức

Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều kiện trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá, đưa lại hiệu quả kinh tế tốt nhất cho sự hoạt động của cần trục Nếu tốc độ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước trọng lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, điều này dẫn đến giá thành chế tạo cao

Tốc độ nâng hạ tối ưu đóng vai trò then chốt trong hệ thống điều khiển chuyển động của các cơ cấu, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục ở chế độ quá độ, đồng thời kiểm soát gia tốc và độ giật ở mức cho phép Ngược lại, tốc độ quá thấp có thể làm giảm năng suất bốc xếp hàng hóa và hiệu suất vận hành Thông thường, tốc độ chuyển động của hàng hóa ở chế độ định mức nằm trong phạm vi 0,2-1 m/s (tương ứng 12-60 m/phút).

2 Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng

Phạm vi điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất bốc xếp và đáp ứng yêu cầu của công nghệ bốc xếp với nhiều loại hàng hoá khác nhau Cụ thể, khi nâng và hạ móc ở tốc độ cao trong trường hợp không tải hoặc tải trọng nhẹ, hệ thống cần hoạt động ở tốc độ nhanh để tối ưu thời gian vận hành; ngược lại, khi có yêu cầu khai thác, phải duy trì tốc độ thấp và ổn định để hạ hàng hoá vào đúng vị trí yêu cầu.

Để đảm bảo điều khiển chuyển động của cần trục đạt hiệu quả và an toàn, số cấp tốc độ cho các cơ cấu là tối thiểu ba cấp Cấp tốc độ thấp đáp ứng nhu cầu công nghệ khi nâng hạ hàng chạm đất, cấp tốc độ cao là mức tối ưu cho từng cơ cấu, và giữa hai cấp này thường được bố trí thêm các cấp tốc độ trung gian nhằm đáp ứng công nghệ bốc xếp hàng hóa và đảm bảo sự ổn định của cần trục.

3 Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ

Trong chế độ ngắn hạn lặp lại của các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục, hệ số đóng điện ε khoảng 40% khiến thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác, vì vậy rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để nâng cao năng suất Thời gian quá độ gồm hai phần chính là thời gian khởi động và thời gian hãm trong quá trình tăng tốc và giảm tốc Để rút ngắn thời gian quá độ, cần áp dụng các biện pháp như chọn động cơ có mômen khởi động lớn và giảm mômen quán tính của các bộ phận quay.

Dùng động cơ điện có tốc độ không cao từ 1000-1500 vòng/phút (rpm) là phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ ổn định ở mức thấp Đối với động cơ điện một chiều, mô men khởi động phụ thuộc giới hạn của các phiến góp, nên người ta thường chọn dòng khởi động I_kđ = (2–2,5)I_đm để đảm bảo khởi động an toàn và hiệu quả Đối với động cơ xoay chiều, mô men khởi động phụ thuộc vào loại động cơ; với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, mô men khởi động có thể đạt được ở mức nhất định tùy thuộc thiết kế.

1,5I đm , còn với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn về nguyên tắc mômen khởi động có thể chọn bằng mômen tới hạn M max

4 Có trị số hiệu suất cosφ cao

Việc khai thác hợp lý cần trục trong bốc xếp hàng hóa là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điều khiển Như đã biết, hệ thống truyền động điện của các cần trục thường không tận dụng hết công suất, với hệ số tải thực tế chỉ khoảng 0,3–0,4 Do vậy khi chọn động cơ truyền động cho cần trục, phải chọn loại có hiệu cosφ cao và ổn định trong phạm vi làm việc rộng.

5 Đảm bảo an toàn hàng hoá Đảm bảo an toàn cho hàng hoá, thiết bị và công nhân bốc xếp là yêu cầu cao nhất trong công tác khai thác vận hành cần trục Để thực hiện điều đó thì các bộ truyền động cần phải có quy trình an toàn cho công tác v hành và điều khiển cần trục trong quá trình hoạt động

cần trục trong công ty đóng tàu phà rừng

* Cách bố trí trên cabin điều khiển

Cabin chính trên cần cẩu được đặt ở vị trí cao để người điều khiển có tầm quan sát toàn diện khu vực làm việc Tại cabin này, người điều khiển có thể vận hành và di chuyển cần cẩu thông qua bảng điều khiển được đặt ở phía chân cần cẩu.

Bảng 1.1: B điều khiển cabin chính

STT Chi tiết Chức năng Công dụng VH

1 Tay điều khiển Slew left Quay cần sang trái

2 Tay điều khiển Slew right Quay cần sang phải

3 Tay điều khiển Luff up Nâng cần lên

4 Tay điều khiển Luff down Hạ cần xuống

5 Công tắc nút ấn Control on Bật điều khiển

6 Công tắc nút ấn Control off Tắt điều khiển

7 Đèn báo Lamp test Ấn để thử chế độ làm việc của cần cẩu

8 Công tắc Luff word/maintenance

Chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng cần

9 Đèn báo Luff ready Cơ cấu nâng cần sẵn sàng

10 Đèn báo Slew ready Cơ cấu quay mâm sẵn sàng

11 Đèn báo Luff endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng cần hoạt động

12 Đèn báo Luff maintain endpoint

Dừng chế độ nâng hạ cần khi chọn chế độ bảo dưỡng

13 Công tắc nút ấn Litmit bypass Ấn để bỏ qua chế độ ngắt cuối

14 Công tắc nút ấn Rail brake up Ấn để nhấc phanh ray trước khi cơ cấu dừng

15 Công tắc nút ấn Rain brake down Ấn để hạ phanh ray

16 Công tắc nút ấn Spare Bật nguồn dự trữ

17 Tay điều khiển Gantry left Di chuyển cẩu sang trái

18 Tay điều khiển Gantry right Di chuyển cẩu sang phải

19 Tay điều khiển Hoist up Nâng hàng

20 Tay điều khiển Hoist down Hạ hàng

21 Công tắc bật Main/aux hoist Chọn cơ cấu nâng hạ ( chế độ phụ)

22 Đèn báo Main hoist ready Chế độ nâng chính sẵn sàng

23 Đèn báo Gantry ready Chế độ di chuyển sẵn sàng

24 Công tắc nút ấn E – stop Dừng mọi hoạt động

25 Công tắc nút ấn Main contactor on Bật công tắc tơ chính

26 Công tăc tơ nút ấn

Tăt công tắc tơ chính

27 Công tắc tơ nút ấn

Solalart buzzer Bật còi báo

28 Công tắc tơ nút ấn

Volt switch Bật đồng hồ vôn kế

Bảng 1.2: Bảng điều khiển (nằm ở phía dưới cẩu)

1 Công tắc Gantry left Di chuyển cẩu sang trái

2 Công tắc Gantry right Di chuyển cẩu sang phải

3 Công tắc Gantry stop Dừng di chuyển

4 Công tắc Rail brake up Ấn để nhấc phanh ray trước khi cơ cấu chân đế di chuyển

5 Công tắc Rail brake down Ấn để hạ phanh ray sau khi cơ cấu chân đế dừng

1 Chỉ những người hội đủ các điều kiện sau mới được làm việc với cần cẩu

Người lao động ở độ tuổi quy định bởi Nhà nước được đào tạo chuyên môn phù hợp, được huấn luyện BHLĐ và có các chứng chỉ kèm theo, bao gồm người lái cần cẩu, người làm tín hiệu và người móc tải Định kỳ mỗi 12 tháng, những người này phải được huấn luyện lại và kiểm tra kiến thức chuyên môn cùng an toàn Việc giao quyền điều khiển cần cẩu phải được thực hiện bằng văn bản có chữ ký của giám đốc Các điều khoản này giúp đảm bảo an toàn lao động và tuân thủ quy định về vận hành cần cẩu.

2 Chỉ cho phép công nhân làm việc trên cần cẩu đã qua kiểm định và được cơ quan lao động cấp giấy phép cho phép hoạt động theo đúng luật định

Cần cẩu chưa có giấy phép của ngành lao động không được phép hoạt động

3 Công nhân làm việc trên cần cẩu phải sử dụng đúng và đủ các PTBVCN được cấp theo chế độ gồm : áo quần vải dày, mũ cứng, găng tay vải bạt, áo mưa, găng vải ngắn cổ

4 Trước khi vận hành phải kiểm tra tình trạng kỹ thuật hoàn hảo của các chi tiết và bộ phận quan trọng của cần cẩu, thử lần lượt từng bộ phận của nó ở trạng thái không tải xem hoạt động của chúng có bình thường không Chú ý xem xét tình trạng chất lượng của móc, cáp, dây tiếp đ , trụ chắn kh chế hành trình, bộ phận chặn hoặc thiết bị chống lật cần, thiết bị chống tự di chuyển, thắng hãm các loại vv Nếu có bộ phận, chi tiết nào hư hỏng phải báo cáo cho người phụ trách để tìm biện pháp khắc phục mới được vận hành

5 Giữa người lái và người làm tín hiệu phải phối hợp nhịp nhàng thống nhất theo ngôn ngữ quy ước giữa hai bên mà quy phạm kỹ thuật an toàn thiết bị nâng đã quy định Trong trường hợp người lái nhìn thấy tải trọng trong suốt quá trình nâng chuyển thì người móc tải kiêm luôn tín hiệu viên

6 Khi cho cần cẩu làm việc trong vùng bảo vệ của đường dây tải điện phải có phiếu thao tác Phiếu phải chỉ rõ các biện pháp an toàn, trình tự thực hiện các thao tác, vị trí đặt cần trục tháp Phiếu này do thủ trưởng đơn vị sử dụng cần cẩu ký và giao trực tiếp cho người lái

Cấm thiết bị nâng làm việc dưới đường dây điện cao thế

Trong quá trình di chuyển hoặc bố trí cần cẩu làm việc dưới đường dây tải điện hạ thế, phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa thiết bị nâng và dây dẫn không nhỏ hơn 1 mét Khoảng cách này nhằm giảm thiểu nguy cơ phóng điện và tai nạn cho người lao động cũng như máy móc Do đó, hoạt động vận hành cần có sự đánh giá nguy cơ, giám sát của người có trách nhiệm và biện pháp cảnh báo để ngăn chặn tiếp xúc với dây điện Các quy định an toàn điện lực và kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị trước khi vận hành cũng cần được tuân thủ để đảm bảo an toàn công trình.

7 Trước khi bắt đầu làm việc phải báo cho những người không có trách nhiệm ra khỏi khu vực nâng, chuyển và hạ tải cửa b phải đóng lại và có khóa (chốt) Cửa kính quan sát buồng phải được lau sạch thường xuyên

9 Phải che chắn các bộ phận : Truyền động bánh răng, xích, trục vít

Khớp nối có bu lông và chốt lồi ra ngoài

Các khớp nối nằm gần chổ người qua lại

Trống (tambour) cuộn cáp đặt gần người lá hay gần lối đi lại nhưng không được làm cản trở người lái theo dõi cáp cuộn trên trống

Các trục truyền động có thể gây nguy hiểm

10 Phải bao che các phần mang điện hở mà con người có thể chạm phải khi làm việc trong buồng điều khiển

Công tắc giới hạn hành trình của cơ cấu di chuyển phải được đặt sao cho việc ngắt động cơ xảy ra khi khoảng cách từ vị trí tới trụ chắn nhỏ hơn toàn bộ quãng đường thắng (phanh) của cơ cấu được ghi trong lý lịch máy.

12 Làm việc ban đêm phải có đèn pha chiếu sáng đủ cho khu vực làm việc, công tắc đèn phải bố trí ở chân cần cẩu Ngoài ra phải có đèn chiếu sáng đầy đủ cho buồng điều khiển với mạng điện riêng để khi ngắt điện thiết bị nâng không làm tắt đèn

13 Người điều khiển thiết bị di chuyển, hạ tải phải nắm vững : Cách xác định chất lượng, sự phù hợp của cáp và tiêu chuẩn loại bỏ cáp

Trọng tải được phép nâng và cách ước tính trọng lượng của tải

Cách kiểm tra hoạt động của các cơ cấu và thiết bị an toàn

Cách kiểm tra hoạt động của phanh và cách điều chỉnh phanh

Độ ổn định là khả năng của hệ thống duy trì trạng thái cân bằng trước các tác động bên ngoài và nội tại Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định bao gồm sự thay đổi tải trọng, mối quan hệ giữa sự thay đổi tải trọng và tầm với, cũng như tác động của tốc độ gió nguy hiểm và các điều kiện thời tiết khác Phân tích độ ổn định đòi hỏi mô hình hóa phân bổ tải, đáp ứng dao động và sự di chuyển để xác định ngưỡng an toàn, từ đó tối ưu hóa thiết kế và vận hành Khi tải trọng biến đổi theo thời gian hoặc vị trí, độ ổn định có thể bị suy giảm và nguy cơ mất cân bằng tăng lên, đặc biệt dưới tác động của gió mạnh và sự tăng tầm với vượt ngưỡng Các yếu tố cấu hình như kích thước, hình học, khối lượng và độ cứng của hệ thống cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định Do đó, cần đánh giá mối quan hệ giữa sự thay đổi tải trọng và tầm với, cùng với tốc độ gió nguy hiểm, để xác định ngưỡng an toàn và đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của cấu trúc.

Cách xác định vùng nguy hiểm của thiết bị nâng

Cách xác định sự cố xảy ra

14 Người móc tải phải biết : Trọng tải mà cần trục được phép nâng, trọng tải của cần trục tương ứng với tầm với

Chọn cáp, xích buộc phù hợp với trọng lượng và kích thướt của tải

Xác định chất lượng cáp, xích, móc tải

Cách buộc và treo tải lên móc

Qui định tín hiệu trao đổi với người điều khiển thiết bị nâng khi phải kiêm nhiệm vai trò tín hiệu viên Ước tính trọng lượng của tải

Vùng nguy hiểm của thiết bị nâng

15 Nghiêm cấm : Lên xuống thiết bị nâng khi nó đang di chuyển

Nâng tải trọng trong tình trạng chưa ổn định hoặc chỉ móc lên một bên của móc kép

Nâng hạ tải, di chuyển tải khi có người đang đứng trên tải (để cân bằng hay sửa chữa lại dây buộc)

Nâng tải đang bị vùi dưới mặt đất và chịu tác động của các vật khác đè lên, khiến tải trọng khó kiểm soát và tiềm ẩn rủi ro cho hệ thống làm việc Tải trọng này vẫn liên kết với các vật khác bằng bu lông hoặc thông qua các liên kết với bê tông, cho thấy sự cố liên kết có thể ảnh hưởng đến độ ổn định và an toàn vận hành Do đó, cần đánh giá tình trạng hiện tại và thực hiện các biện pháp bảo dưỡng, kiểm tra kết cấu để bảo đảm an toàn và hiệu suất của hệ thống nâng tải.

Kéo lê tải trên mặt đất, mặt sàn hoặc đường ray (khi cáp nâng tải xiên); vừa nâng vừa quay hoặc di chuyển tải chỉ được thực hiện khi hồ sơ kỹ thuật của nhà chế tạo cho phép Nếu hồ sơ kỹ thuật không cho phép làm điều đó, di chuyển ngang tải khi tải nằm cao hơn chướng ngại vật nhỏ hơn 500 mm.

Dùng móc để gỡ cáp, xích đang bị tải đè lên

Đối với các tải dài và cồng kềnh, quá trình nâng chuyển và hạ tải nên được thực hiện bằng các công cụ chuyên dụng và dựa trên các nguyên tắc an toàn lao động Việc xoay và điều chỉnh tải chỉ nên thực hiện khi có thiết bị hỗ trợ đầy đủ và giữ đúng khoảng cách an toàn giữa tải, người vận hành và mặt sàn làm việc Khi đưa tải lên xe, cần đảm bảo khu vực xung quanh có sàn nhận tải, người vận hành ở vị trí an toàn và không thực hiện các thao tác qua cửa sổ hoặc ban công khi không có sàn nhận tải.

nhận xét và đánh giá thực trạng kĩ thuật cần trục

Cần trục điện có kết cấu đa dạng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau; trong các xí nghiệp luyện kim và các xí nghiệp công nghiệp, các loại cần trục được lắp đặt để vận chuyển nguyên vật liệu, thành phẩm và bán thành phẩm; trong các xưởng tuyển than, tuyển quặng và trên các bãi chứa than của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cần trục; trên các công trường xây dựng dân dụng và công nghiệp, người ta lắp đặt các cổng trục và cần cẩu chân đế, v.v… Ngoài các loại cần trục lắp đặt cố định còn có thể sử dụng các loại cần cẩu di động như cần cẩu ô tô, cần cẩu bánh xích, cần cẩu nổi; Ta chỉ nghiên cứu cần cẩu đặc trưng nhất đó là cần cẩu chân đế.

Cần cẩu chân đế giữ vị trí hàng đầu trong các thiết bị nâng được sử dụng trong ngành đóng tàu Thiết bị này là giải pháp nâng hạ chủ lực để vận chuyển vật liệu và lắp ráp tại các công trình bốc xếp hàng hóa, xây dựng công nghiệp và các dự án thủy điện Với độ bền cao và khả năng làm việc liên tục trong điều kiện khắc nghiệt, cần cẩu chân đế góp phần tăng năng suất, tối ưu dòng công việc và tăng tính an toàn cho vận hành Đây là thiết bị nâng thiết yếu giúp rút ngắn thời gian thi công và nâng cao hiệu quả logistics trong ngành đóng tàu và các ngành công nghiệp liên quan.

Vị trí đặt cần cẩu—bao gồm cả cẩu chân đế và cẩu tháp—phải đảm bảo tầm với và sức nâng phù hợp để vận hành, đồng thời để ý đến không gian làm việc trên mặt đất và khu vực dự trữ cho tầm với và sức nâng dự phòng; cần có đường đi vòng thuận tiện cho ô tô và các thiết bị cần cẩu bổ trợ khác có thể vào hiện trường; vị trí của cẩu tháp phải ưu tiên ở gần cầu dao điện để cấp nguồn nhanh chóng; đồng thời để lại không gian đủ rộng cho tháo dỡ cẩu và vận chuyển phụ kiện ra khỏi công trường.

Khi đồng thời lắp đặt hai cần cẩu chân đế, cần phân chia nguồn điện phục vụ công tác và áp dụng biện pháp phòng ngừa cản trở lẫn nhau cũng như tai nạn lao động; đồng thời khi chọn vị trí đặt cần cẩu, cần cân nhắc giữa phương án chạy trên ray hay cố định.

Trong quá trình thi công, một số mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật của cần cẩu và nhu cầu làm việc thực tế thường nảy sinh, trong đó tình trạng nhu cầu tiến độ vượt quá năng suất của cần cẩu là thách thức chính làm gia tăng thời gian thi công và rủi ro an toàn Để giải quyết, cần đánh giá chính xác tải trọng và giới hạn an toàn của thiết bị, tối ưu hoá lịch trình và phân bổ nguồn lực, cải tiến quy trình làm việc, áp dụng công nghệ điều khiển từ xa hoặc tự động hóa để tăng hiệu suất, có thể cân nhắc bổ sung thêm cần cẩu hoặc thay đổi loại cẩu khi cần, và duy trì bảo dưỡng định kỳ kết hợp đào tạo vận hành viên nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả, an toàn và đồng bộ giữa năng lực nâng và tiến độ công việc.

Để giải quyết mâu thuẫn giữa nguồn lực và nhu cầu, có thể tăng thời gian làm việc trong một ca hoặc tăng số ca làm việc trong ngày để đáp ứng 110%–300% nhu cầu, đồng thời sử dụng các công cụ hỗ trợ như xe nâng, cầu trục và các phương tiện vận chuyển nằm ngang trên cao nhằm nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt trong vận hành Việc chọn cần cẩu có năng suất phù hợp với khối lượng công việc là yếu tố then chốt để tối ưu hóa hiệu quả và giảm áp lực lên hệ thống Bên cạnh đó, mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật của cầu chân đế và nhu cầu làm việc cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.

Trong thực tiễn làm việc, về tính năng kỹ thuật của cần cẩu chân đế thường gặp hai loại mâu thuẫn cơ bản trên và có ba cách giải quyết như sau:

* Cách 1: Về tổng thể, tính năng kỹ thuật của cần cẩu chân đế phù hợp yêu cầu làm việc, nhưng bị hạn chế bởi một vài nguyên nhân (như vị trí di chuyển của cần cẩu chân đế cố định không thể xê dịch hoặc có chướng ngại vật không thể tránh được ), ở góc cạnh xa nhất trong mỗi khu vực làm việc có một hay một số điểm cẩu vượt quá năng lực cẩu định mức của cần cẩu chân đế

Đối với loại mâu thuẫn về tải trọng cẩu, các biện pháp khắc phục phổ biến gồm thay đổi thiết kế để đảm bảo kích thước và trọng lượng không vượt quá trọng tải cẩu định mức; giảm nhỏ kích thước và trọng lượng của các cấu kiện nhằm đáp ứng yêu cầu cẩu Tuy nhiên, các phương án này gây phiền hà và tốn kém, đồng thời cần được sự đồng ý của đơn vị thiết kế Một lựa chọn khác là đổi từ đúc sẵn sang đổ tại chỗ và thiết kế thùng chứa vật liệu đặc biệt để giới hạn khối lượng không vượt quá trọng tải cẩu định mức Ngoài ra, có thể tìm cách nâng cao năng lực cẩu để phù hợp với yêu cầu cẩu lắp.

Trong các biện pháp trên thì biện pháp nâng cao năng lực cẩu là tốt nhất

Trong thực tế đóng tàu, diện tích làm việc lớn và trọng tải cao có thể gây mâu thuẫn giữa yêu cầu độ cao nâng của móc cẩu và khả năng đáp ứng của hệ thống cẩu hiện có Tùy trọng lượng cẩu, mô men cẩu, tầm với và các tham số khác của cẩu chân đế kiểu chạy ray, hệ thống vẫn có thể thoả mãn yêu cầu sử dụng Cách giải quyết mâu thuẫn này là đổi sang loại cẩu phù hợp với công trình; đổi kiểu chạy trên ray bằng cẩu chân đế kiểu neo, bố trí một đường neo chắc để tăng tổng chiều cao của móc cẩu.

Việc nghiên cứu một nhóm cần trục trong công ty nhằm hiểu rõ đặc tính vận hành, khai thác tối đa năng suất và đề xuất các giải pháp cải tiến hiện đại hóa là một hoạt động hợp lý và cần thiết Đồ án tập trung đi sâu vào nhóm cần trục Kone có tải trọng 15 tấn, phân tích hiệu suất làm việc, mức độ bảo trì và các yếu tố an toàn, từ đó đề xuất giải pháp cải tiến nhằm hiện đại hóa hệ TĐĐ và cơ cấu di chuyển chân đế để nâng cao hiệu quả sản xuất.

KháI quát về hệ thống điều khiển truyền động điện cho cần trục kone

giới thiệu chung về cần trục kone

Cần trục chân đế KONE do hãng CRANES của Phần Lan thiết kế và lắp đặt tại công ty trước năm 1986 Cần trục này có đặc tính điều chỉnh tốc độ linh hoạt, phù hợp cho bốc xếp hàng hoá tại cảng biển và nâng chuyển trong công nghiệp lắp máy, phục vụ ngành đóng và sửa chữa tàu biển.

Hình 2.1: Cần cẩu Kone công ty đóng tàu Phà Rừng

Cần trục KONE có các cơ cấu chính là:

Cơ cấu nâng hạ hàng

Cơ cấu nâng hạ cần (thay đổi tầm với)

Cơ cấu di chuyển chân đế

Về cấu trúc cơ khí, cẩu KONE có thân cần trục gồm:

Tháp cần trục làm bằng thép, cấu trúc trên tháp cẩu thẳng đứng có gắn tay cần trục, buồng đặt thiết bị điều khiển, cabin điều khiển

Tay cần trục được cấu tạo từ các thanh thép ghép thành dầm ứng lực, đảm bảo độ bền và khả năng chịu tải khi nâng hạ Đầu trên gắn với tháp cẩu bằng khớp, còn đầu dưới treo bằng cáp thông qua hệ thống ròng rọc và có thể quay quanh khớp nối với tháp cẩu để điều chỉnh hướng nâng và vị trí tải.

Buồng điều khiển của cần trục là khu vực tập trung để vận hành các cơ cấu, được trang bị các tay điều khiển và nút ấn thông qua hệ thống công tắc tơ và rơ le Nơi đây cho phép người vận hành kiểm soát mọi chuyển động của cần trục một cách chính xác và an toàn bằng cách kích hoạt mạch điện và tín hiệu điều khiển từ hệ thống công tắc tơ và rơ le, đảm bảo hiệu suất làm việc và độ tin cậy trong quá trình vận hành.

Hình 2.2: Sơ đồ lắp ráp cẩu Kone

Thông số kỹ thuật cơ bản của KONE:

Sức nâng từ (8 – 25) tấn Tầm với từ (24 – 38) m Chiều cao nâng hạ hàng với tải là:

15 tấn chiều cao là 37 + 9 m Tốc độ nâng hàng móc 25 tấn là 10m/ph Tốc độ nâng hàng móc 8 tấn là 60m/ph Tốc độ quay mâm là 1m/ph

Tốc độ nâng cần là 25m/ph Tốc độ di chuyển xe là 46m/ph Góc quay 360 0

Chiều rộng đường ray là 10.5m Chiều dài bánh xe là 5.4m Chiều cao đỉnh tháp 37.3m Chiều cao đỉnh cần 45m Nguồn điện 3 pha điện áp U đm = 380V, f = 50Hz.

các cơ cấu truyền động cần trục kone

Trên cần trục Kone có bốn cơ cấu truyền động chính là:

1 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng

2 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần

3 Truyền động cho cơ cấu quay mâm

4 Truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế

Các cơ cấu truyền động trên cần trục có thể hoạt động độc lập hoặc được kết hợp điều khiển để vận hành tổng thể Khi kết hợp điều khiển, các cơ cấu này có thể làm việc đồng thời hoặc được điều khiển riêng lẽ từng cơ cấu, từ đó hình thành quỹ đạo bốc xếp hàng hóa theo mong muốn, mang lại sự linh hoạt và chính xác trong quá trình nâng hạ và di chuyển hàng hóa.

Trong các hệ thống truyền động cho các cơ cấu 1, 2 và 3 của cần trục, thiết kế cơ bản là giống nhau về cấu hình nhưng khác nhau ở phạm vi công suất truyền động: cơ cấu 1 có công suất lớn nhất, trong khi cơ cấu 2 và 3 có công suất thấp hơn, còn cơ cấu 4 được xây dựng đơn giản hơn so với các cơ cấu 1–3 Các hệ thống này có thể được triển khai dưới dạng hệ truyền động điện hoặc hệ truyền động điện thủy lực Tuy nhiên, đối với truyền động điện thuần túy khi sử dụng động cơ truyền động, các đặc tính điều chỉnh tốt nhất được đảm bảo bởi động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc động cơ dây quấn.

Cấu trúc của hệ thống truyền động điện cho cần trục được trình bày ở dạng phổ biến như trên hình 2.3, gồm các phần tử chính của hệ động lực đảm bảo biến đổi nguồn điện thành động lực quay và truyền lực lên cần trục Các thành phần này gồm nguồn cung cấp, bộ điều khiển và các phần cơ khí cùng hệ truyền động, liên kết chặt chẽ để cho phép điều khiển nhanh nhạy và ổn định tải trọng Việc nắm vững các thành phần và mối quan hệ giữa chúng giúp tối ưu hiệu suất hệ thống, thuận lợi cho việc lựa chọn linh kiện và thiết kế hệ thống phù hợp với từng ứng dụng.

4 Có thể là trống tời của dây cáp nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần

5 Phanh hãm an toàn cho cho cơ cấu nâng hạ hàng hay nâng hạ cần

Riêng cho cơ cấu quay mâm thông thường là bộ truyền cơ khí trục vít vô tận với bánh răng nón

Hình 2.3 trình bày cấu trúc hệ truyền động điện phổ biến Trong cấu hình này, động cơ có thể là động cơ một chiều với tốc độ được điều chỉnh bằng điện trở phụ; đặc biệt, cuộn kích từ nối tiếp được dùng kết hợp với sự trợ từ và khử từ trong điều khiển, nhằm khác biệt ở chiều tăng và hạ tốc độ Với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, đây là loại có nhiều cuộn dây, và các tốc độ khác nhau được thực hiện bằng cách thay đổi cấp nguồn cho các cuộn dây stator.

Đổi chiều quay của động cơ điện một chiều được thực hiện bằng cách đổi điện áp phần ứng, tức là đảo ngược điện áp ở phần ứng để thay đổi hướng quay Hệ thống cấp nguồn cho động cơ một chiều có thể là máy phát điện một chiều mạch phần ứng hoặc bộ biến đổi T-Đ, mang lại sự linh hoạt trong điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ DC.

Đổi chiều quay cho động cơ xoay chiều không đồng bộ chủ yếu bằng cách đổi thứ tự pha nguồn cấp Phương pháp này có ưu điểm nổi bật là hệ thống điều khiển có kết cấu đơn giản, thường được xây dựng theo nguyên tắc tay điều khiển kết hợp với trạm từ Đồng thời, hệ truyền động sử dụng phương pháp này cho phạm vi điều chỉnh tốc độ rất lớn và đầu tư ban đầu thấp.

Nhược điểm của hệ thống điều khiển là độ láng điều chỉnh chưa cao, có thể gây lực giật trong quá trình làm việc của cần cẩu, làm giảm độ ổn định và chỉ phù hợp cho các yêu cầu công nghệ không quá cao Để khắc phục nhược điểm này, các hệ thống điều khiển chuyển động cho cơ cấu ngày nay thường ứng dụng hệ thống truyền động điện hiện đại với bộ biến tần PWM và động cơ không đồng bộ đi kèm kỹ thuật điều khiển PLC, cho kết quả tốt về điều chỉnh tốc độ, tính linh hoạt trong điều khiển và giám sát, cùng với hiệu quả kinh tế cao Hình 2.3 trình bày dạng kết cấu động lực của hệ thống truyền động đã được ứng dụng cho nhiều seri cần cẩu của các hãng danh tiếng như CRANES (Phần Lan), KYPOB (Liên bang Nga) và TUKAN (Cộng hòa Liên bang Đức).

Hình 2.4: Kết cấu hệ truyền động điện dùng phụ tải động

Trong hệ thống bao gồm:

2 Phanh điện từ hãm dừng

4 Phanh hãm điều chỉnh tốc độ của hệ thống hoặc các máy phát hãm có thể dùng máy đồng bộ hoặc không đồng bộ

5 Cơ cấu thực hiện có thể là trống tời cho cơ cấu nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần

6 Phanh an toàn Đặc điểm cơ bản của hệ thống dạng hình 2.4 ở chỗ cơ cấu hãm điều chỉnh tốc độ 4 có thể điều chỉnh được mômen hãm theo yêu cầu và kết hợp với đặc tính của động cơ điện để cho ra đặc tính của hệ thống thoả mãn được công nghệ cao cho các loại cần cẩu, thường được ứng dụng cho các hệ thống có phạm vi công suất lớn, sử dụng động cơ truyền động một chiều, động cơ không đồng bộ rôto dây quấn Thích hợp với cần cẩu dùng trong lắp máy, xây dựng và các cần cẩu để bốc xếp container ở các cảng biển Ưu điểm của hệ thống hình 2.4 là đặc tính điều chỉnh tốt, láng, có thể điều chỉnh sâu cả hai phía nâng – hạ, quay trái – phải Nhược điểm là hệ thống điều khiển thường phức tạp và là hệ kín, giá thành tổng thể cao, hiệu suất vùng điều chỉnh sâu thấp

Trong hệ thống được thể hiện ở hình 2.3 (hoặc hình 2.4 ở vị trí tương ứng), hai phanh hãm dừng điện từ và cơ cấu phanh an toàn số 5 phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho cần cẩu khi hoạt động Đảm bảo mức an toàn cao cho cần cẩu khi vận hành là yêu cầu then chốt của các phanh hãm điện từ và cơ cấu phanh an toàn, nhằm ngăn ngừa sự cố và bảo đảm hiệu quả của hệ thống Vì vậy, các thành phần này cần được thiết kế, lắp đặt và kiểm tra định kỳ để duy trì chức năng dừng khẩn cấp và an toàn cho cần cẩu.

Trong quá trình sửa chữa hoặc thay thế các phần tử trên toàn bộ trục truyền động, việc khóa phanh an toàn ở mức 5 hoặc 6 phải được thực hiện một cách chắc chắn để ngăn ngừa mất an toàn nghiêm trọng.

truyền động điện cơ cấu nâng hạ hàng

Động cơ dùng trong cơ cấu nâng hạ hàng là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn loại M25MATS3 có thông số kĩ thuật như sau:

 Công suất định mức: Pdm = 65 kW

 Hệ số công tác ngắn hạn: ED = 40%

 Điện áp định mức: Udm = 380 V

 Dòng điện định mức: Idm = 117 A

 Tốc độ định mức: n dm = 964 vg/ph

2.3.2 Chức năng các phần tử trong sơ đồ

Am1 là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng

As1 là phanh điện thủy lực

Ac1 và Ac2 là các công tắc tơ đảo chiều và cấp nguồn cho mạch điện stator của động cơ truyền động Hệ thống đảo chiều quay hoạt động bằng cách hoán đổi thứ tự hai trong ba pha, cho phép động cơ quay theo hướng mong muốn Việc sử dụng Ac1 và Ac2 đảm bảo cấp nguồn và đổi chiều an toàn cho mạch điện, đồng thời yêu cầu thiết kế bố trí phù hợp với điện áp, tải và biện pháp cách ly của hệ thống.

Ac41 † Ac45 là các tiếp điểm của công tắc tơ điều khiển điện trở phụ mạch rotor của động cơ truyền động chính

Am5 là phanh điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ, mô men hãm của phanh Am5 được điều khiển bởi khối KA481 thông qua việc thay đổi dòng điện cấp cho cuộn dây stator của phanh Am5, từ đó cho phép kiểm soát tốc độ và lực hãm một cách chính xác và tin cậy.

Ac7 tiếp điểm cấp nguồn cho phanh As1 là phanh hãm dừng cho cơ cấu

Hình 2.5: Sơ đồ mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng cần trục Kone

2.3.3 Các bảo vệ trong cơ cấu nâng hạ hàng cần trục Kone

 Bảo vệ quá tầm với:

Khi trọng tải lớn hơn 15T mà tầm với lớn hơn 24m thì công tắc hành trình sẽ tác động ngắt điện phía nâng hàng

 Bảo vệ móc chạm đỉnh:

Khi độ cao nâng hàng lớn hơn 54m thì công tắc hành trình tác động ngắt điện cấp cho mạch stator của động cơ truyền động theo chiều nâng

 Bảo vệ móc chạm đất (bảo vệ chùng cáp):

Khi cáp chùng thì công tắc hành trình sẽ tác động cắt điện cấp cho cuộn stator của động cơ truyền động theo chiều hạ

Động cơ M1 được trang bị các nhiệt điện trở âm (NTC) gắn trên các pha của cuộn dây stator để bảo vệ quá tải Khi nhiệt độ của động cơ vượt ngưỡng cho phép, các nhiệt điện trở âm này sẽ tác động ngắt mạch cấp nguồn điều khiển, ngăn động cơ tiếp tục làm việc ở tình trạng quá tải.

Cơ cấu nâng hạ hàng được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì có dòng định mức là 125A trong sơ đồ cấp nguồn

Trong sơ đồ cấp nguồn, bảo vệ “không” không được thực hiện Khi cơ cấu đang hoạt động và vì lý do nào đó mất nguồn cấp, khi nguồn cấp trở lại phải đưa tay điều khiển về vị trí không, sau đó mới khởi động điều khiển hệ thống để vận hành trở lại.

truyền động điện cơ cấu nâng hạ cần

Động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn loại M20LBTS2K có thông số kĩ thuật như sau :

 Hệ số công tác ngắn hạn: ED = 40%

 Điện áp định mức: U dm = 380 V

 Tốc độ định mức: ndm = 964 vg/ph

 Điện trở roto: R2 = 0,044 Ω/20 0 C 2.4.2 Chức năng các phần tử trong sơ đồ

Pm1 là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần

Y1, Y2 là phanh điện thủy lực

Pc1 và Pc2 là các công tắc tơ đảo chiều và cấp nguồn cho mạch điện stator của động cơ truyền động Hệ thống đảo chiều quay được thực hiện bằng cách hoán đổi thứ tự hai pha trong bộ ba pha.

Pc40 † Pc43 là các tiếp điểm của công tắc tơ điều khiển điện trở phụ mạch rotor của động cơ truyền động chính

Pc7 là công tắc tơ cấp nguồn cho phanh thủy lực

Hình 2.6: Sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần của cần trục Kone

2.4.3 Các bảo vệ của cơ cấu nâng hạ cần cần trục Kone

 Bảo vệ tầm với tối thiểu : Để tránh hàng hóa va chạm vào thân cần trục thì khi tay cần ở vị trí giới hạn nâng cần với góc lớn nhất công tắc hành trình sẽ ngắt điện cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu theo chiều nâng

 Bảo vệ tầm với tối đa : Khi tầm với lớn hơn 36m thì công tắc hành trình sẽ tác động ngắt điện động cơ không cho phép hạ cần

 Bảo vệ quá tải cho động cơ Động cơ M1 được đặt các nhiệt điện trở âm trong các pha của cuộn dây stator Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ cho phép các điện trở nhiệt này sẽ tác động ngắt mạch cấp nguồn điều khiển

Cơ cấu nâng hạ hàng được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì có dòng định mức là 125A trong sơ đồ cấp nguồn.

truyền động điện cơ cấu quay mâm

Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay mâm là động cơ không đồng bộ roto dây quấn.Thông số kỹ thuật của động cơ như sau:

 Điện áp định mức: Udm = 380 V

 Tốc độ định mức: ndm = 1460 vg/ph

2.5.2 Chức năng các phần tử trong sơ đồ Động cơ M1, M2 là động cơ không đồng bộ roto dây quấn truyền động cho cơ cấu quay mâm

K1,K2 là các công tắc tơ điều khiển cấp nguồn cho cuộn dây stato để đảo chiều quay cho cơ cấu

1K40 † 1K43, 2K40 † 2K43 là các công tắc tơ điều khiển điện trở mạch roto để điều chỉnh tốc độ của động cơ

F31, F32 là các rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ

D42, D43 là các rơ le thời gian để khống chế quá trình tăng, giảm tốc khi điều khiển

Giả sử cần trục đang làm việc bình thường nguồn đã được cấp tới hệ thống

Khi đưa tay điều khiển về vị trí số 1, K1 được thiết lập bằng 1 và tiếp điểm thường mở đóng, cấp nguồn cho cuộn hút K01 đồng thời cấp nguồn cho cuộn stator của hai động cơ M1 và M2, khiến chúng quay theo chiều phải Vì mạch rotor của hai động cơ đều hở một pha nên điện trở rotor không đối xứng, làm mô-men động cơ bị hạn chế và dẫn tới tốc độ quay chậm.

Ở chế độ tốc độ 2 quay phải, khi điều khiển được đưa về vị trí 2 quay phải, mạch rotor bổ sung 1K40 = 1 và 2K40 = 1, khiến điện trở của mạch rotor được nối đối xứng và tốc độ động cơ được tăng lên Đồng thời cấp nguồn cho rơ-le thời gian D42; sau khoảng 1,5 giây, tiếp điểm thường mở đóng chậm sẽ đóng lại để cấp nguồn cho 1K42 và 2K42, sẵn sàng cho quá trình vận hành ở tốc độ cao hơn.

Ở vị trí điều khiển số 3 (quay phải), mạch stator của hai động cơ sẽ giống như ở vị trí số 2; lúc này 1K41 = 1 và 2K41 = 1, và một phần điện trở phụ được rút khỏi mạch rotor, khiến tốc độ của động cơ tiếp tục tăng lên.

Trong chế độ tốc độ 4 quay phải, khi đưa tay điều khiển về vị trí số 4, mạch stator của hai động cơ vẫn ở trạng thái giống như vị trí 3 (1K42 = 1 và 2K42 = 1), ngắt một phần điện trở phụ trong mạch tốc độ và khiến tốc độ động cơ tăng lên Đồng thời cấp nguồn cho rơ-le thời gian D43; sau khoảng 1,5 giây, tiếp điểm thường mở của rơ-le đóng lại, cấp nguồn cho 1K43 và 2K43, khiến điện trở mạch rotor lại bị ngắt và tốc độ động cơ tiếp tục tăng.

Khi điều khiển cơ cấu quay mâm sang trái, các bước thực hiện được áp dụng tương tự như quay sang phải Tuy nhiên ở chế độ quay trái, công tắc tơ cấp nguồn cho stator là K2 và việc đổi chiều quay được thực hiện bằng đổi thứ tự pha của nguồn điện áp cung cấp cho mạch stator Mạch rotor được lắp theo thứ tự nhằm loại bỏ điện trở phụ, tương tự như khi quay phải.

Khi thực hiện chuyển nhanh giữa vị trí điều khiển từ 1 sang 4 hoặc từ 4 về 1, hệ thống được ổn định nhờ sự duy trì của rơ-le thời gian D42 và D43 Nhờ đó tốc độ không tăng đột ngột, giảm thiểu rung lắc và tăng an toàn, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất vận hành của toàn bộ hệ thống.

2.5.4 Các bảo vệ cho cơ cấu

Bảo vệ quá tải cho động cơ thực hiện bằng các rơ le nhiệt

Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì

Bảo vệ không thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn

Hình 2.7: Sơ đồ mạch động lực cơ cấu quay mâm w w w w w w

giới thiệu về điều khiển cơ cấu di chuyển chân đế

Hệ thống chạy chân cần cẩu Kone hiện nay là một hệ thống điều khiển tốc độ được thực hiện bằng cách ngắt dần điện trở phụ mạch rotor của động cơ dây quấn, nhằm điều chỉnh vận tốc quay của cần và cải thiện hiệu suất vận hành.

Việc điều chỉnh tốc độ di chuyển chân đế của cần trục KONE được thực hiện thông qua sự kết hợp của công tắc tơ và rơ le, trong đó điện trở phụ được dùng để thay đổi điện trở tải và từ đó điều chỉnh tốc độ vận hành Hệ thống điều khiển này cho phép thay đổi mức điện áp hoặc dòng điện tác động lên động cơ chân đế, giúp điều chỉnh nhanh nhạy và mượt mà tốc độ di chuyển Đặc tính cơ học của hệ thống khi dùng điện trở phụ cho thấy sự biến đổi về mô-men và đáp ứng của quá trình di chuyển, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và sự ổn định trong vận hành Việc đánh giá và bảo dưỡng các thành phần như công tắc tơ, rơ-le và điện trở phụ là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống cần trục.

Hình 2.9 minh họa tủ điện trở phụ cho cơ cấu di chuyển chân đế Động cơ có đặc điểm từ 3 đến 6 cấp tốc độ, cho phép momen khởi động lớn, hạn chế dòng khởi động, dễ bảo dưỡng và có thể mở rộng phạm vi công suất Ở tốc độ cao, người ta vẫn không loại bỏ hoàn toàn điện trở phụ để khắc phục hiện tượng quá tải momen ở tốc độ cao Đảo chiều quay của động cơ được thực hiện bằng cách đảo ngược thứ tự pha của điện áp cấp cho stato (stator).

Hình 2.10 mô tả sơ đồ điện và đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ roto dây quắn khi thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor Ở thời điểm khởi động, mạch rotor được mắc nối hai pha để tạo ra sự làm việc không đối xứng và từ trường tổng hợp trong máy có dạng elip, giúp làm mềm đặc tính cơ và tạo tốc độ khởi đầu rất thấp nhằm khắc phục sai lệch cơ khí giữa các bánh răng truyền động Đặc tính cơ tĩnh của hệ thống được biểu diễn trên hình 2.5 khi sử dụng động cơ không đồng bộ roto dây quấn với các giá trị điện trở phụ Rf1 < Rf2 < Rf3.

Khi điện trở phụ mạch rotor (R_f) lớn, động cơ hoạt động ở chế độ hãm ngược với tải và tải được coi như một nguồn thế năng để duy trì tốc độ hạ ở mức cố định Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rotor nhằm điều chỉnh tốc độ động cơ có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền và dễ điều chỉnh Phương pháp này thường được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các phụ tải dạng thế năng (M_c = const) Đối với hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ không đồng bộ roto dây quấn, các ưu điểm của phương pháp này bao gồm khả năng điều chỉnh tốc độ bằng điện trở rotor, cấu hình đơn giản và chi phí thấp.

Có khả năng tạo ra được nhiều cấp tốc độ bằng cách thay đổi Rf đối

A H 0 xứng hoặc không đối xứng

Khi R f tăng dẫn đến M kđ tăng lên

Phương pháp này có nhược điểm là điều chỉnh chưa triệt để: càng điều chỉnh sâu thì sai số tĩnh càng lớn, phạm vi điều chỉnh hẹp và chủ yếu diễn ra trong mạch rôto Do dòng rôto lớn nên phải thay đổi từng cấp điện trở phụ, và công suất điều chỉnh cũng ở mức lớn.

Gây tổn hao phụ trên điện trở khởi động, hiệu suất của hệ thống là không cao

Không gian lắp đặt đòi hỏi lớn

2.6.1 Động cơ truyền động cho cơ cấu Động cơ truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế của cần trục Kone là động cơ dị bộ roto dây quấn M13MTB2F có thông số kĩ thụât như sau:

 Công suất định mức: Pdm = 6,5 kW

 Hệ số công tác ngắn hạn lặp lại: ε% = 40

 Điện áp định mức: Udm = 380V

 Tốc độ định mức: n = 1420 v/ph

Cơ cấu này sử dụng 4 động cơ mỗi bên có 2 động cơ

2.6.2 Chức năng các phần tử trong sơ đồ

1K1, 1K2, 2K1 và 2K2 là các công tắc tơ cấp nguồn cho mạch Stator của bốn động cơ tương ứng M1, M2, M3 và M4, đồng thời đảm nhận chức năng đảo chiều quay của động cơ Đảo chiều quay được thực hiện bằng cách đảo thứ tự 2 trong 3 pha, nhằm thay đổi hướng quay một cách nhanh chóng và an toàn cho hệ thống.

F31, F32, F33, F34 là các rơ le nhiệt có nhiệm vụ bảo vệ quá tải cho động cơ

Y1, Y2, Y3, Y4 là các phanh điện từ gắn trên các động cơ tương ứng

1K40÷1K43 ; 2K40÷2K43 ; 3K40÷3K43 ; 4K40÷4K43 là các công tắc tơ có nhiệm vụ điều khiển điện trở phụ cho mạch rotor

K7 là công tắc tơ cấp nguồn cho phanh

 Mạch điều khiển : S3 là tay trang điều khiển cho cơ cấu tương ứng với 4 cấp tốc độ

1K40÷1K43 ; 2K40÷2K43 ; 3K40÷3K43 ; 4K40†4K43 là cuộn hút của công tắc tơ điều khiển điện trở phụ cho mạch rotor của động cơ

D42, D43 là cuộn hút của rơ le thời gian có tác dụng cho việc khống chế điều khiển tốc độ của động cơ

K7 là cuộn hút của công tắc tơ cấp nguồn cho phanh điện từ

1K1, 1K2, 2K1, 2K2 là cuộn hút công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ

Khi tiến lên phía trước, đưa tay điều khiển về vị trí số 1 theo hướng tiến lên Lúc này cấp nguồn cho cuộn hút K11 (K11=1) thông qua tiếp điểm thường mở được đóng, cấp nguồn cho cuộn hút 1K1 và 2K1 Tiếp điểm thường mở cũng đóng lại nguồn cấp cho mạch stator của bốn động cơ Bốn động cơ này có rotor không đối xứng ở một pha và làm việc ở chế độ máy biến áp.

Khi đưa tay điều khiển về vị trí số 1 thì đồng thời cấp nguồn cho K7=1 nên Y1, Y2, Y3, Y4 = 1

Khi đưa tay điều khiển về vị trí số 2, các cuộn hút 1K40, 2K40, 3K40 và 4K40 được mắc nối thành một, tiếp điểm thường mở (NO) của chúng đóng lại và làm mạch rotor có điện trở đối xứng Nhờ đó rotor quay với tốc độ chậm, và cơ cấu bắt đầu di chuyển về phía trước.

Khi điều khiển bằng tay về vị trí số 3, các cuộn hút 1K41, 2K41, 3K41 và 4K41 được cấp nguồn, các tiếp điểm thường mở của nhóm này đóng lại và một phần điện trở phụ đã bị ngắt khỏi mạch tốc độ động cơ được đưa ra, từ đó tăng tốc độ và đẩy cơ cấu di chuyển về phía trước Tiếp điểm 1K41 là một tiếp điểm thường mở cấp nguồn cho cuộn hút của rơ-le thời gian D42; khi được kích hoạt, tiếp điểm này đóng lại với sự trễ khoảng 1,5 giây và sau đó duy trì ở trạng thái đóng.

Khi tay điều khiển về vị trí số 4, các tiếp điểm 1K42, 2K42, 3K42 và 4K42 đóng lại, ngắt điện trở phụ khỏi mạch tốc độ động cơ và tiếp tục tăng tốc 1K42 cấp nguồn cho cuộn hút rơ le thời gian Tiếp điểm D43 là một tiếp điểm thường mở đóng chậm; sau khoảng 1,5 giây nó đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút 1K43, 2K43, 3K43 và 4K43 Khi D43 đóng, tiếp điểm này ngắt điện trở phụ khỏi mạch tốc độ động cơ và cơ cấu di chuyển nhanh về phía trước.

Để lùi về phía sau, quá trình điều khiển cơ cấu được thực hiện tương tự như khi tiến về phía trước, nhưng công tắc tơ cấp nguồn cho mạch stator ở chế độ lùi là 2K1 và 2K2 Động cơ đảo chiều quay bằng cách đổi thứ tự pha điện áp cấp cho mạch stator, còn mạch rotor giữ nguyên thứ tự và loại bỏ điện trở phụ như ở chế độ tiến.

Trong quá trình chuyển nhanh giữa vị trí 1 và vị trí 4, hoặc ngược lại từ 4 về 1, rơ le thời gian duy trì và điều phối tín hiệu giúp kiểm soát tốc độ động cơ, ngăn không cho tốc độ tăng đột ngột khi thay đổi chế độ hoạt động Nhờ sự ổn định của rơ le thời gian, quá trình bật/tắt được thực hiện êm ái, động cơ vận hành an toàn hơn và hệ thống được bảo vệ trước quá tải nhờ việc duy trì tốc độ ở mức ổn định trong suốt quá trình chuyển đổi.

Hình 2.11 : Sơ đồ mạch động lực cơ cấu di chuyển chân đế dùng điện trở phụ w w w w w w w w w w w w

 Bảo vệ quá tải cho các động cơ được thực hiện bằng các rơle nhiệt F31, F32, F33, F43

 Bảo vệ ngắn mạch được thực hiện bởi cầu chì trong sơ đồ cấp nguồn

 Bảo vệ „không‟ được thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn.Khi cơ cấu đang làm việc vì lý do nào đó mất nguồn cấp thì khi có nguồn trở lại phải đưa tay điều khiển về vị trí không sau đó mới khởi động điều khiển hệ thống làm việc trở lại

Bảo vệ an toàn bằng cơ cấu phanh và công tắc ngắt cuối hành trình

kết luận và nhận xét

Về cơ bản chế độ làm việc của hệ thống điều khiển chạy chân cần trục Kone đáp ứng được nhu cầu, chế độ di chuyển tốt

Hiện nay ngành đóng tàu đang được coi là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, một trong các điển hình tiêu biểu phải kể đến Công ty đóng tàu Phà Rừng Để phát triển nâng cao năng lực trong đóng mới công ty đã và đang đầu tư mở rộng cơ sở hạ tầng, đẩy mạnh đầu tư vào khoa học công nghệ, trang thiết bị hiện đại tiên tiến Đồng thời khuyến khích đẩy mạnh công tác khoa học sáng kiến tiết kiệm trong CNV của Công ty để tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm

Thiết bị nâng hạ là một trong những thiết bị chủ yếu tham gia vào các khâu sản xuất chính của Công ty, đóng vai trò then chốt trong hoạt động sản xuất và vận hành Trong đó, cần cẩu Kone 15T là một thành phần quan trọng được sử dụng để nâng hạ hàng hóa và vật tư với hiệu quả cao Công ty đã đầu tư và khai thác hiệu quả nhiều thiết bị nâng hạ tiên tiến và hiện đại, nổi bật là cẩu 200T và cẩu 50T, đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu vận chuyển và nâng hạ khối lượng lớn Tuy vậy, hệ thống chạy chân cần cẩu Kone vẫn đang dùng chế độ điều khiển cũ, cho thấy cần xem xét nâng cấp để tối ưu hóa hiệu suất làm việc và tăng tính an toàn.

Để đáp ứng các yêu cầu về công nghệ hiện đại hóa và tiết kiệm nguồn năng lượng, tôi đề xuất cải tiến hiện đại hóa cho cơ cấu chạy chân đế bằng hệ truyền động điện biến tần – động cơ Giải pháp này cho phép điều khiển vận tốc và mô-men xoắn một cách chính xác, tăng hiệu suất vận hành và giảm tiêu thụ năng lượng cho hệ thống Việc chuyển đổi sang hệ truyền động điện biến tần giúp cải thiện độ linh hoạt, độ tin cậy và dễ bảo trì của cơ cấu, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành dài hạn Nhờ tích hợp các giải pháp điện và điều khiển tiên tiến, hệ thống có khả năng thích ứng với tải trọng và điều kiện làm việc khác nhau, phù hợp với xu hướng hiện đại hóa công nghiệp Tổng kết, phương án này là bước tiến mạnh mẽ để hiện đại hóa cơ cấu chạy chân đế và tối ưu hóa hiệu quả năng lượng.

đề xuất giảI pháp cảI tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển chân đế

đặt vấn đề

Động cơ không đồng bộ là loại máy điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật truyền động điện nhờ các ưu điểm nổi bật như cấu tạo đơn giản, trọng lượng nhẹ, dễ chế tạo và dễ vận hành Đặc biệt, rotor lồng sóc có thiết kế đơn giản ở phần quay, không yêu cầu cách điện phức tạp và có thể làm việc ở cả môi trường có hoạt tính cao và trong nước, giúp nó phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ bền và độ tin cậy cao.

Trước đây, việc điều khiển tốc độ của động cơ xoay chiều không đồng bộ gặp nhiều khó khăn ở vùng tốc độ thấp Hiện nay, động cơ không đồng bộ được điều khiển bằng các bộ biến tần bán dẫn đã và đang được hoàn thiện và có khả năng cạnh tranh lớn với điều khiển một chiều, đặc biệt ở vùng công suất truyền động lớn hoặc tốc độ thấp.

* Cấu trúc của bộ biến tần bán dẫn

Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện từ tần số cố định (thường là 50 Hz) sang nguồn điện có tần số thay đổi để cấp cho động cơ xoay chiều Với khả năng điều chỉnh tần số và điện áp, biến tần cho phép kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ một cách linh hoạt, tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Ứng dụng của biến tần rất rộng, từ hệ thống quạt và bơm cho tới các máy công cụ và truyền động, giúp khởi động êm ái và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Trong sơ đồ khối của bộ biến tần, điện áp xoay chiều tần số cố định 50 Hz được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu (CL), có thể là không điều khiển hoặc chỉnh lưu điều khiển Nguồn DC sau đó đi qua bộ lọc và bộ nghịch lưu (NL) để biến thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số biến đổi, cung cấp cho động cơ Quá trình này cho phép điều khiển tốc độ và moment của động cơ bằng cách thay đổi tần số của điện áp ba pha.

Biến tần ngày càng có vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, giúp kiểm soát và tối ưu hóa quá trình vận hành Nó có khả năng tự bảo vệ quá tải và quá nhiệt cho động cơ mà không cần aptomat hay công tắc tơ khác Việc điều khiển tốc độ động cơ dễ dàng nhờ các tính năng vượt trội của biến tần, đồng thời cải thiện hiệu quả hệ thống và tiết kiệm điện năng Do biến tần sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được sản xuất theo công nghệ hiện đại nên mức tiêu thụ năng lượng phù hợp với yêu cầu của hệ thống.

Biến tần luôn duy trì hệ số công suất cosφ ở mức 0,96, đảm bảo lưới điện vận hành ở trạng thái tối ưu và tăng hệ số sử dụng của hệ thống Nhờ đó, chi phí cho hệ thống bù công suất phản kháng được giảm thiểu và hiệu quả truyền tải cũng được cải thiện Việc quản lý cosφ ở mức cao mang lại tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa chi phí vận hành cho các nhà máy và mạng lưới điện.

Biến tần đảm bảo chế độ điều khiển liên tục, phù hợp với đòi hỏi tuyệt đối của công nghệ về lưu lượng và áp suất Nhờ khả năng điều chỉnh mượt mà và nhanh nhạy, biến tần tối ưu hóa quá trình vận hành, giảm dao động và nâng cao độ ổn định của hệ thống Điều này làm tăng chất lượng của quá trình, đảm bảo sự đồng nhất của sản phẩm và hiệu suất vận hành được cải thiện Bên cạnh đó, ứng dụng biến tần còn giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành, mang lại lợi ích lâu dài cho sản xuất.

Biến tần không chỉ điều chỉnh tốc độ mà còn tự động hóa hệ thống nhờ bộ PID tích hợp sẵn dùng cho điều khiển vòng kín Cổng giao tiếp RS485 có sẵn trên biến tần cho phép giao tiếp với hệ thống tự động hóa và dễ dàng ghép nối để điều khiển từ xa Nhờ các tính năng này, việc tích hợp, vận hành và giám sát hệ thống trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn trong các ứng dụng tự động hóa.

Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao (máy li tâm, máy mài )

Với những ưu điểm vượt trội của biến tần, nghiên cứu nhằm đề xuất các giải pháp cải tiến cho hệ TĐĐ giúp nắm vững nguyên lý vận hành của hệ thống, đánh giá và chọn lọc các phương án tối ưu đồng thời liên tục hoàn thiện để tăng hiệu suất vận hành Quá trình tối ưu hóa này góp phần nâng cao hiệu quả hệ thống và tiết kiệm ngân sách cho đất nước.

khảo sát các ph-ơng án truyền động hiện đại hóa

Điều khiển là lĩnh vực thiết yếu trong đời sống xã hội, xuất hiện ở mọi vị trí và mọi công việc mà chúng ta đảm nhiệm Trong mọi hoàn cảnh, công tác điều khiển giúp định hướng nguồn lực, điều chỉnh hành động và tối ưu hóa quy trình, từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và kết quả cuối cùng Vì vậy, yếu tố điều khiển được xem như một yếu tố quyết định sự thành công hay thất bại của mọi hoạt động mà con người tham gia.

Trong các cơ sở công nghiệp, một lượng lớn hệ truyền động điện được sử dụng để vận hành máy móc và điều khiển quá trình sản xuất Sự phát triển của điện tử công suất từ những năm 1990 đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của hệ truyền động xoay chiều và dần thay thế các hệ truyền động điện một chiều truyền thống Cùng với các yêu cầu về chất lượng điều khiển và yếu tố kinh tế, việc lựa chọn giải pháp truyền động không còn đơn giản chỉ là việc chọn động cơ với bộ biến đổi công suất thuần tuý mà đòi hỏi các nhà thiết kế phải cân nhắc và tối ưu hóa cho toàn hệ thống.

Việc lựa chọn phương án truyền động dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ để tìm ra giải pháp khả thi đáp ứng đồng thời yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra Quá trình này phải xác định loại động cơ truyền động (điện một chiều hay xoay chiều), phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải và sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động Đồ án trình bày các vấn đề đặt ra khi tính toán lựa chọn giải pháp truyền động điện cho cơ cấu di chuyển chân đế của nhà máy đóng tàu Phà Rừng.

3.2.1 Hệ truyền động điều chỉnh điện áp động cơ a Nguyên lý:

Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp đặt vào Stator động cơ tài liệu [3,trang 61] như sau: s s X

Ở một tần số nhất định, mô-men của động cơ không đồng bộ (KĐB) tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào phần cảm (stator) Do đó, tốc độ quay của động cơ KĐB có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số Để thực hiện được điều này người ta dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC).

Thực tế, hầu hết các động cơ không đồng bộ (KĐB) có tốc độ trượt tới hạn rất nhỏ, nên khi dùng để điều chỉnh tốc độ sẽ gặp hạn chế do dải điều chỉnh hẹp; đồng thời mô-men động cơ giảm nhanh theo bình phương điện áp khi giảm áp Vì vậy, phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc và thường được kết hợp với điều chỉnh mạch rotor đối với động cơ KĐB roto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh Đánh giá phạm vi ứng dụng cho phương pháp này cho thấy giới hạn này phụ thuộc vào đặc tính tốc độ trượt và sự suy giảm mô-men theo điện áp, do đó để đạt được khả năng điều chỉnh rộng hơn người ta thường kết hợp với rotor circuit control ở các động cơ roto dây quấn.

Giảm điện áp đặt vào stato động cơ khi giữ tần số f ở mức cố định sẽ không làm thay đổi tốc độ không tải lý tưởng Tuy nhiên, khi tăng điện trở phụ ở rotor thì tốc độ động cơ giảm và độ trượt tới hạn tăng lên, kéo theo tăng tổn hao công suất trượt của động cơ Nghiên cứu này được ghi nhận trong tài liệu [3, trang 173].

Như đã phân tích, phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ được đưa vào mạch rotor, do đó yêu cầu về một hệ có phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mâu thuẫn với mục tiêu giảm tổn thất điều chỉnh ở mọi hệ truyền động Khi tốc độ động cơ ở mức thấp (s càng lớn), đặc biệt ở chế độ điều khiển tốc độ sâu, tổn hao công suất do trượt sẽ tăng lên.

Việc điều chỉnh điện áp stato để điều khiển tốc độ động cơ gặp nhiều hạn chế và chỉ được áp dụng trong phạm vi hẹp Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng như một bộ khởi động mềm (soft starter) nhằm thay thế các bộ khởi động có cấp dùng rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lưới tiêu thụ Trong phạm vi này, bộ khởi động mềm cho phép tạo ra đường cong khởi động êm, giảm thiểu sụt áp lưới và tránh ảnh hưởng đến các tải khác khi các động cơ công suất lớn khởi động.

Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyền động với các phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt gió, bơm ly tâm)

Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (Mc=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh Vì vậy, việc xem xét phương án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền động di chuyển chân đế cần trục Kone là không có ý nghĩa, điều đó có nghĩa là phương án dùng điều chỉnh điện áp bị loại bỏ trong đồ án này

3.2.2 Hệ điều chỉnh xung điện trở mạch rotor a Nguyên lý điều chỉnh:

Việc điều chỉnh điện trở roto chỉ áp dụng cho động cơ roto dây quấn và không có tác dụng đối với động cơ roto lồng sóc Vì đặc tính cấu trúc và nguyên lý vận hành khác nhau giữa hai loại động cơ, việc thay đổi điện trở roto không mang lại hiệu quả cho động cơ roto lồng sóc.

Như đã biết, với động cơ roto dây cuốn, ta có thể thay đổi độ cứng của đường đặc tính cơ bằng cách đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ Thực chất của phương pháp này là điều chỉnh công suất trượt; công suất trượt ở đây được lấy bớt ra và biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích trên điện trở phụ Phương pháp này cho phép kiểm soát mô-men xoắn và tốc độ trong phạm vi mong muốn, nhưng đồng thời làm tăng tổn thất năng lượng và giảm hiệu quả của hệ thống.

+ Độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto tài liệu [3, trang 73]: rd f th th

Xem xét đoạn đặc tính làm việc của động cơ, tức vùng có độ trượt s được cho là tuyến tính, khi điều chỉnh điện trở roto ta có thể viết lại mối quan hệ này bằng một công thức mô tả sự phụ thuộc giữa độ trượt, từ thông rotor và dòng rotor Việc thay đổi điện trở roto sẽ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của rotor, làm thay đổi mức tải và hiệu suất của động cơ trong các điều kiện vận hành khác nhau Do đó, mô hình hóa bằng cách bổ sung điện trở roto vào nhánh rotor giúp dự báo hành vi của động cơ dưới tải trọng khác nhau, từ đó hỗ trợ thiết kế, điều khiển và tối ưu hóa truyền động Việc này cho phép phân tích nhanh và hiệu quả hơn về cách điện trở rotor ảnh hưởng đến đặc tính làm việc và đáp ứng điều khiển của hệ thống.

Trong đó: s0 _ là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là R2 (tức điện trở tự nhiên ở mạch roto); s _ là độ trượt khi điện trở roto là R rd =R 2 +R f

Giữ dòng rotor I2 không đổi đồng nghĩa với mô-men không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ Vì vậy, phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất phù hợp với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (x=0) Tuy nhiên, thực tế việc dùng điện trở roto để điều chỉnh hiện nay ít được áp dụng do hiệu suất thấp, độ mượt của điều khiển kém và đặc tính điều chỉnh có độ dốc lớn Vì thế, thay vì điều chỉnh bằng điện trở, người ta dùng điều chỉnh xung điện trở roto thông qua van bán dẫn và các mạch vòng điều chỉnh, sẽ tạo ra đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng, đồng thời dễ tự động hóa việc điều chỉnh.

Nguyên lý cơ bản của bộ điều chỉnh xung điện trở roto như sau:

Mạch điều khiển được cấu thành từ điện trở mạch một chiều R1 và khóa bán dẫn K đấu song song, đóng cắt theo chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch Khi khóa K đóng, đường dẫn qua K có điện trở rất nhỏ nên R1 bị loại khỏi mạch, làm tăng dòng điện chạy qua tải Ngược lại khi K mở, dòng điện chủ yếu đi qua R1 và điện trở toàn mạch tăng lên, làm giảm dòng điện Việc điều chỉnh tỉ lệ đóng/mở (chu kỳ hay duty cycle) cho phép kiểm soát giá trị trung bình của điện trở toàn mạch và do đó điều chỉnh mức điện áp cũng như công suất cung cấp cho tải.

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý, hoạt động và các đặc tính rôto tăng lên Khi K ngắt điện trở R1 lại được đưa vào mạch dòng điện rôto lại giảm xuống

chọn ph-ơng án cảI tiến hợp lý

Ở phần trên, ta đã khảo sát các nét đặc thù của từng phương pháp truyền động cho hệ xoay chiều ba pha và đi đến kết luận rằng chỉ có hai phương án phù hợp với yêu cầu truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế cần trục Kone Đó là hai phương án được xác định là phù hợp với yêu cầu truyền động cho hệ này.

 Phương án truyền động bằng phương pháp xung điện trở roto dùng động cơ roto dây quấn

Phương án truyền động bằng phương pháp biến tần kết hợp với động cơ roto lồng sóc mang lại khả năng điều khiển tốc độ chính xác và hiệu suất vận hành ổn định Để chọn ra một phương án tối ưu về tính kinh tế và kỹ thuật cũng như chi phí vận hành, bài viết sẽ tiến hành so sánh kỹ lưỡng từng mặt của các phương án truyền động, từ hiệu suất và độ tin cậy đến chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành hàng năm và nhu cầu bảo trì, nhằm rút ra bài học và đề xuất giải pháp phù hợp với hệ thống hiện có.

3.3.1 Về tính đơn giản trong điều chỉnh

Về mặt này rõ ràng phương pháp xung điện trở roto chiếm ưu thế hơn

Như nguyên lý已 đề cập ở phần trên, ta chỉ việc thiết kế bộ điều chỉnh xung để đóng cắt mạch điện trở R_o nhằm điều chỉnh tốc độ động cơ; với phương pháp điều chỉnh tần số ta còn phải kết hợp với điều chỉnh điện áp theo một quy luật nhất định, điều này làm phức tạp lên rất nhiều so với phương pháp xung điện trở.

3.3.2 Về hiệu suất điều chỉnh, dải điều chỉnh và khả năng khởi động, khả năng đảo chiều

Phương pháp điều chỉnh điện trở roto là biến thể của công suất tram trượt, nhưng công suất mạch roto không được hồi sinh về nguồn hoặc khai thác hữu ích mà bị tiêu hao vô ích trên điện trở roto, nên hiệu suất điều chỉnh thực tế rất thấp, chỉ khoảng 10%, với dải điều chỉnh D1 và đặc biệt hiệu suất điều chỉnh lại tỉ lệ nghịch với vùng điều chỉnh Trong khi đó, phương pháp điều chỉnh tần số có khả năng giữ cho tổn thất công suất ở mức tương đối cố định, vì vậy tổng tổn thất khi điều chỉnh nói chung thấp nhất so với các phương pháp áp dụng cho hệ truyền động xoay chiều.

Cả hai phương pháp đều cho phép đạt momen khởi động lớn và có khả năng khởi động với momen tới hạn tại hai góc phần tư I và IV, từ đó cho phép đảo chiều và hãm tái sinh Tuy nhiên, với phương pháp dùng biến tần, việc đảo chiều được kết hợp với điều chỉnh xung mở của các van bán dẫn trong bộ biến đổi, giúp tăng đáng kể khả năng tự động hóa trong quá trình điều chỉnh.

3.3.3 Về tính kinh tế của phương pháp truyền động

Việc dùng bộ biến tần để điều chỉnh động cơ roto lồng sóc là một phương án truyền động kinh tế Mặc dù chi phí ban đầu cho bộ biến đổi tần số cao hơn so với đầu tư cho bộ điều chỉnh xung, nhưng động cơ kéo tải sử dụng roto lồng sóc có kết cấu đơn giản, vận hành tin cậy và chi phí vận hành thấp hơn so với động cơ roto dây quấn khi kết hợp với bộ điều chỉnh xung.

Trong môi trường làm việc nặng nề của hệ thống truyền động cần trục, việc đánh giá và xem xét sử dụng động cơ roto lồng sóc trở thành một lựa chọn hợp lý để đảm bảo độ bền và hiệu suất Động cơ cảm ứng roto lồng sóc có kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao và chi phí bảo trì thấp, phù hợp với tải trọng và sự quá tải thường gặp ở các ứng dụng nâng hạ và truyền động cần trục Việc chọn động cơ roto lồng sóc giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành, giảm thiểu thời gian dừng máy và tăng tuổi thọ của hệ thống Do đó, cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố tải, mô-men xoắn khởi động và điều kiện làm việc sẽ mang lại giải pháp động cơ tiết kiệm năng lượng và bền bỉ cho các hệ thống truyền động cần trục.

3.3.4.Về lĩnh vực ứng dụng, tính tin cậy trong vận hành

Khả năng điều chỉnh tần số mang lại sự kiểm soát đối với mọi đặc tính cơ mong muốn, vì vậy phương pháp này có thể được áp dụng cho mọi yêu cầu truyền động Điều này cho thấy việc sử dụng điều chỉnh tần số cho truyền động có trục là một lựa chọn tự nhiên, giúp tối ưu hiệu suất và đáp ứng đa dạng điều kiện làm việc của hệ thống cơ khí.

Xét về mặt lý thuyết, phương pháp điều chỉnh xung điện trở (PWM) dùng ít thiết bị hơn trong bộ biến đổi nên có tính tin cậy cao Tuy nhiên, thực tế các van đóng cắt trong bộ xung áp phải làm việc ở tần số đóng mở lớn, dòng rotor không đồng đều khiến hệ thống luôn ở chế độ quá độ, nên khả năng hỏng hóc tăng lên và độ an toàn – tin cậy của hệ thống giảm.

Việc dùng biến tần không chỉ cho phép vận hành tin cậy nhờ động cơ roto dây quấn mà còn tận dụng những tiến bộ đột phá của thiết bị công suất hiện đại để nâng cao độ ổn định và hiệu suất làm việc Biến tần tối ưu hóa điều khiển động cơ, bảo vệ quá tải và giảm rung động, giúp hệ thống vận hành êm ái và bền bỉ ở các điều kiện tải khác nhau Nhờ các thiết bị công suất tiên tiến, khả năng làm việc của giải pháp biến tần được tăng cường, mang lại độ tin cậy cao cho truyền động và tối ưu chi phí vận hành Vì thế, phương án dùng biến tần là lựa chọn đáng tin cậy cho các hệ thống có động cơ roto dây quấn và cần hiệu suất ổn định.

Hiện nay, giá thành của các bộ biến tần đã giảm đáng kể so với thời kỳ đầu, nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất điều chỉnh cao và vận hành tin cậy Sự ổn định và hiệu quả của biến tần được nâng cao nhờ sự phù hợp của nhiều chuẩn mực và luật điều chỉnh, giúp tối ưu hóa sản xuất và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

Từ các so sánh đã nêu và đánh giá khả năng thực tế hiện nay của Nhà máy đóng tàu Phà Rừng, có thể quyết định chọn phương án truyền động dùng bộ biến tần (inverter) kết hợp động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, nhằm tối ưu hiệu suất vận hành, giảm tiêu hao năng lượng và chi phí bảo dưỡng so với các lựa chọn khác.

thiết kế cấp nguồn cho cần trục kone

Nguồn cấp cho hoạt động của cẩu được lấy trực tiếp từ máy biến áp 35kV/6,5kV, qua hệ thống rulo quấn cáp và bộ chổi than vành góp đưa vào buồng cao thế Trong buồng cao thế có một biến áp ba pha 6,5kV/380V 200 kVA để cấp nguồn cho động lực của các cơ cấu truyền động nâng hạ hàng, nâng hạ cần, quay mâm và di chuyển chân đế; đồng thời trong buồng còn có biến áp 380/220V 3 kVA để cấp nguồn điều khiển, ánh sáng, điều hòa, còi và báo động.

Từ biến áp ba pha có 4 lộ dẫn đến các công tắc tơ K1,K2 trong tủ số 1,2,3 và 1 lộ còn lại cấp nguồn cho biên tần ở cơ cấu di chuyển chân đế thông qua công tắc tơ KM ở tủ số 4

Hình 3.4: Cơ cấu chân đế cần trục Kone

Hình 3.5: Sơ đồ lắp ráp cơ cấu di chuyển chân đê

Phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cấp điện Khi thiết kế một công trình nào đú nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất và số lượng máy, cùng chế độ vận hành của chúng, nên việc xác định phụ tải tính toán một cách chính xác là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn thực tế, tuổi thọ thiết bị có thể bị giảm và thậm chí gây cháy nổ Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn nhiều so với phụ tải thực tế, các thiết bị được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây lãng phí về chi phí đầu tư và hiệu suất vận hành không tối ưu.

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại k max công suất trung bình P tb

Xác định phụ tải tính toán theo công thức [7, trang 594] n i dmi sd tb tt k P k k P

P tb - công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất

Pđm - công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho ( kW)

Uđm - điện áp dây định mức của lưới, (V) ksd = 0.16

Cos φ k max – hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị Tra bảng đường cong [7, trang 32] nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả

Các bước xác định n_hq: Bước 1 xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất Bước này xác định ngưỡng để phân loại thiết bị có công suất cao và làm căn cứ cho các bước tiếp theo trong quy trình xác định n_hq.

P: tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị (nhóm phụ tải) đang xét

Bước 4: tra [7, trang 36] ta được n hq * theo n* và P*

Bước 5: tính nhq= n nhq* Xác định phụ tải tính toán cho cả cẩu Kone

Tra bảng [7, trang 36] ta có nhq* = 0,45 n hq = n n hq * = 0,45 26 = 11,7 Tra đường cong tài liệu [7, trang 32] ta có kmax = 3,4

Xác định phụ tải cho từng cơ cấu của cẩu Kone theo như trên ta có bảng số liệu sau:

Bảng 3.2: Bảng phụ tải tính toán các cơ cấu cẩu Kone

STT Tên cơ cấu P tt

2 Cơ cấu nâng hạ hàng 70 93,1 16,5 177

3 Cơ cấu nâng hạ cần 70 93,1 16,5 177

4 Cơ cấu di chuyển chân đế 81 107 134 203,6

3.4.3 Tính chọn cáp và cầu chì bảo vệ cho cẩu Kone a Tính chọn cáp

Để chọn dây dẫn cho cần cẩu Kone, ta áp dụng phương pháp xác định tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng không đổi, nhằm phân bổ dòng điện đồng nhất trên toàn tiết diện Phương pháp này giúp tối ưu hóa tiết diện dây dẫn và giảm tối đa tổn thất công suất cũng như điện năng tiêu thụ, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống nâng.

Phương pháp này sử dụng công thức trong tài liệu [7, trang 283] như sau:

Trong đó J là mật độ dòng điện Đối với cáp trên bờ chọn J = 5 A/mm 2

Vậy ta tính được cáp cấp nguồn cho cẩu Kone và cho từng cơ cấu như sau:

Chọn cáp từ nguồn biến áp tới Rulo cuốn cáp và tới cầu dao Q 1 :

Tra bảng ta chọn cáp PVC 4 lõi có tiết diện 95 mm 2

* Chọn cáp từ cầu dao Q 1 tới cơ cấu di chuyển chân đế:

Tra bảng ta chọn cáp có tiết diện 50 mm 2 Chọn cáp từ cầu dao Q 1 tới cơ cấu quay mâm:

Tra bảng ta chọn cáp loại PVC 4 lõi có tiết diện 25 mm 2 Chọn cáp từ cầu dao Q1 tới cơ cấu nâng hạ hàng:

Chọn cáp từ cầu dao Q 1 tới cơ cấu nâng hạ cần:

Tra bảng ta chọn cáp loại PVC 4 lõi có tiết diện 6 mm 2 b Tính cầu chì bảo vệ

*Chọn cầu chì bảo vệ tổng

Dây chảy của cầu chì bảo vệ chung cho một nhóm máy sử dụng công thức trong tài liệu [7, trang 608] như sau:

Tra bảng 2.31 tài liệu [7, trang 644] chọn cầu chì kiểu ống do Liên Xô chế tạo Dòng điện định mức của dây chảy là 300 A

Dòng điện định mức của cầu chì là 350 A Chọn cầu chì từ cầu dao Q1 tới cơ cấu di chuyển chân đế Công thức trong tài liệu [7, trang 608] như sau:

Dòng điện định mức của cầu chì là 100 A Chọn cầu chì từ cầu dao tới cơ cấu nâng hạ hàng Công thức trong tài liệu [7, trang 608] như sau:

Dòng điện định mức của cầu chì là 380A Chọn cầu chì từ cầu dao tới cơ cấu nâng hạ hàng cần Công thức trong tài liệu [7, trang 608] như sau:

Dòng điện định mức của cầu chì là 380A Chọn cầu chì chiếu sáng

Công thức trong tài liệu [7, trang 608] như sau:

Dòng điện định mức của cầu chì là 15 A

Bảng 3.3: Chọn cáp và cầu chì cho cẩu Kone

Chọn cáp Chọn cầu chì

Loại cầu chì Thông số

PVC 4 lõi 95 ПP – 2 Liên Xô chế tạo 350

2 Cơ cấu chạy chân đế

PVC 4 lõi 50 ПP – 2 Liên Xô chế tạo 100`

3 Cơ cấu quay mâm PVC 4 lõi 25 ПP – 2 Liên Xô chế tạo

4 Cơ cấu nâng hạ hàng

5 Cơ cấu nâng hạ cần

6 Chiếu sáng PVC 4 lõi 6 ПP – 2 Liên Xô chế tạo 15

Hình 3.6: Sơ đồ cấp nguồn cho cần cẩu Kone

cảI tiến hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển chân đế

3.5.1 Tính chọn công suất của động cơ

Chọn công suất động cơ phù hợp với yêu cầu truyền động là một bước quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tải, hiệu quả truyền động và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống Việc xác định công suất còn bao hàm việc lựa chọn loại động cơ phù hợp với mục đích sử dụng và điều kiện vận hành.

Phân tích vấn đề chọn loại động cơ trong truyền động cần trục liên quan đến giá thành lắp đặt, khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ

Trong lĩnh vực truyền động cần trục, động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp được sử dụng phổ biến nhờ những ưu điểm so với các loại động cơ khác như động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ Với nguồn một chiều, động cơ này yêu cầu số lượng thanh trượt ít hơn, giúp tối ưu cấu hình và chi phí cho hệ thống truyền động Đối với truyền động di chuyển chân đế, nó đảm bảo tốc độ di chuyển ổn định cho mọi tải trọng, đáp ứng tốt các yêu cầu đặc thù của nhiều ứng dụng cần trục và truyền động công nghiệp.

Hiện nay, nhờ sự hỗ trợ của các thiết bị công suất và những ưu điểm như rẻ, cấu tạo đơn giản, tin cậy và hiệu suất cao, động cơ không đồng bộ đã thay thế hầu hết động cơ điện một chiều trong nhiều lĩnh vực công nghiệp Nhờ tiến bộ sâu rộng của vi điện tử và điện tử công suất, ngày càng có nhiều thiết bị giúp khắc phục nhược điểm của động cơ không đồng bộ, mang lại các đặc tính đáp ứng được hầu hết quy trình công nghệ khắt khe và đồng thời giảm chi phí vận hành và lắp đặt Việc sử dụng động cơ xoay chiều không đồng bộ cũng thuận tiện vì nguồn xoay chiều 3 pha vốn sẵn có trong công nghiệp.

Các thông số đã biết của cơ cấu di chuyển chân đế cần trục Kone:

Trọng lượng cơ cấu chân đế: 6T Tải trọng định mức: G dm = 15T Lực cản chuyển động khi trọng tải định mức F c = 6480N

Tỉ số truyền: 20 Đường kính bánh xe: D= 0,35m

Thời gian xe dừng để tháo tải trọng: t 01 = 80s Thời gian lấy tải: t02 = 120s Cung đường dịch chuyển tải trọng l = 50m

Tốc độ di chuyển: V= 55m/ph

Hệ số ma trượt trượt: 0 , 01

Hệ số ma sát của bánh và ray: f = 0,09

Công suất tính trên trục động cơ khi có tải bằng định mức:

Công suất cản tĩnh mà khi xe chạy không tải khi đó hiệu suất 0 , 78

Thời gian xe chạy hết quãng đường là: l s t 55

Hệ số tiếp điện tương đối:

TĐ t Động cơ chế tạo không có hệ số tiếp điện quy chuẩn TĐ = 36% nên chọn loại động cơ có hệ số tiếp điện 40 %

Tốc độ động cơ được xác định theo công thức: ph v

Theo sổ tay tra cứu ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có thông số kĩ thuật như sau:

Công suất của động cơ: P dm = 20 kW Điện áp định mức: Udm= 380V Dòng điện định mức: I dm = 23A Tốc định mức: ndm = 1410 vòng/phút

Hệ số công suất cosφ = 0,81 cho thấy bốn động cơ rotor dây quấn được thay thế bằng bốn động cơ rotor lồng sóc có thông số kỹ thuật như trên.

: Tần số tương ứng với các cấp tốc độ là tốc độ 1 : 10Hz tốc độ 2 : 20Hz tốc độ 3 : 30 Hz

Hình 3.7: Biến tần Dynac Vector II :

3.5.3 Sơ đồ thiết kế hệ TĐĐ biến tần - động cơ cho cơ cấu di chuyển chân đế cần trục Kone a Chức năng các phần tử trong sơ đồ:

F2 là cầu chì bảo vệ cho ngắn mạch

K2 là công tắc tơ cấp nguồn cho biến tần

T1 có công suất 3000VA là máy biến áp hạ áp từ 400 xuống 220 cấp nguồn cho mạch điều khiển

S3 là tay trang điều khiển có 4 cấp tốc độ

M1, M2, M3, M4 là các động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc đảm nhận chức năng truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế; Y1, Y2, Y3, Y4 là các phanh điện từ gắn trên trục của các động cơ tương ứng, cho phép dừng nhanh và kiểm soát hoạt động của từng động cơ một cách an toàn.

R–R10 đến R–R14 là tập hợp các công tắc tơ được dùng để thay đổi tốc độ động cơ Chúng thực hiện bằng cách điều chỉnh tiếp điểm chính của mạch điều khiển và đưa tín hiệu vào biến tần để kiểm soát tốc độ và vận hành của động cơ.

TK1 là công tắc tỏ đặt chế độ sẵn sàng có hoạt động biến tần

RK06 và R K36 là hai công tắc tơ của ngắt cuối hành trình cho cơ cấu

Tiếp điểm R K06 (13,14) và R K 36 (13, 14) là hai tiếp điểm chính của công tắc tơ điều khiển TK1 chế độ Ready

K71 là công tắc tơ điều khiển phanh cho cơ cấu

R K10 và R K11 là hai công tắc tơ đảo chiều quay cho cơ cấu tiến hay lùi b Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Hệ thống điều khiển gồm 4 cấp tốc độ, tương ứng với 4 công tắc tơ điều khiển nguồn vào biến tần Ở chế độ tiến, với tốc độ tiến 1, tay điều khiển tác động ở cấp nguồn 1 cho công tắc tơ RK10; tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng lại, cấp nguồn điều khiển cho biến tần xử lý và phát tín hiệu điều khiển cấp cho động cơ Ở các tốc độ 2, 3, 4, hệ thống hoạt động tương tự như trên Ở chế độ lùi, để đảo chiều quay, tay điều khiển tác động cấp nguồn cho công tắc tơ RK11; tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng lại cấp nguồn điều khiển cho biến tần xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển cấp cho động cơ quay theo chiều ngược lại.

Thay 4 công tắc tơ 1K1, 1K2, 2K1, 2K2 bằng 1 công tắc tơ có dòng điện định mức tương đương bằng 1,5 tổng dòng điện định mức của các công tắc tơ trên đồng thời để cấp nguồn cho biến tần

Bỏ các rơ le nhiệt F31, F32, F33, F34 là các rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ vì biến tần có chức năng bảo vệ quá tải

Y1, Y2, Y3, Y4 là các phanh điện từ gắn trên các động cơ tương ứng và được giữ ở trạng thái sẵn sàng Cuộn hút phanh được điều khiển bằng PLC Khi có lệnh dừng động cơ và gửi tới biến tần, sau 1 giây PLC sẽ phát tín hiệu ngắt nguồn điện cho cuộn hút phanh để má phanh bóp lại và dừng động cơ.

K7 là công tắc tơ cấp nguồn cho phanh được giữ lại, cuộn hút của công tắc tơ được điều khiển bởi PLC

Để tối ưu hóa hệ thống điều khiển rotor, loại bỏ các công tắc tơ 1K40–1K43, 2K40–2K43, 3K40–3K43 và 4K40–4K43 vốn đảm nhiệm chức năng điều khiển điện trở phụ mạch roto; thay thế bằng các cuộn hút R-K10–R-K14 và các tiếp điểm tương ứng được đưa vào đầu vào điều khiển để thiết lập 4 cấp tốc độ tương ứng cho hệ thống.

Giữ lại tay trang điều khiển 4 cấp tốc độ S3, tín hiệu điều khiển từ tay trang được đưa vào đầu vào của PLC

Để tối ưu hóa hệ thống, bỏ D42 và D43, hai cuộn hút của rơ le thời gian, và thay bằng PLC để khống chế tốc độ động cơ Việc này chuyển điều khiển từ rơ le thời gian sang điều khiển bằng PLC, mang lại sự linh hoạt và ổn định cao hơn cho quá trình điều khiển Đây là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động, hoàn thiện chức năng tự động hóa và dễ dàng bảo trì, điều chỉnh tham số tốc độ motor qua PLC thay cho các thiết bị rơ le rời.

Trong quá trình thiết kế và lắp ráp, cần nâng cao các chỉ tiêu chất lượng và tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật hiện hành của nhà nước về lắp đặt thiết bị.

Khi chọn vị trí lắp đặt thiết bị, các thiết bị động lực truyền động cho cơ cấu sản xuất cùng với công tắc hành trình và nút ấn điều khiển phải được bố trí trực tiếp trên cơ cấu sản xuất để tối ưu hóa vận hành và thao tác người dùng Ngược lại, khi bố trí các thiết bị trên panel điều khiển, cần dựa trên các nguyên tắc thiết kế panel như tối ưu hóa đường dây điện, dễ thao tác, an toàn điện và tản nhiệt nhằm tăng độ tin cậy và hiệu quả vận hành hệ thống Các nguyên tắc này phải xem xét vị trí, khoảng cách, đường đi dây và bảo dưỡng thuận tiện.

Nguyên tắc nhiệt độ cho hệ thống thiết bị: Các thiết bị toả nhiệt lớn khi hoạt động nên được đặt ở phía trên nhằm tản nhiệt hiệu quả, trong khi các thiết bị dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cần được bố trí xa các nguồn sinh nhiệt để đảm bảo an toàn, tuổi thọ và hiệu suất làm việc.

Nguyên tắc trọng lượng quy định các thiết bị nặng nên được đặt ở vị trí thấp để tăng độ vững chắc của bảng điện Việc bố trí ở mức thấp cũng làm giảm điều kiện cần để cố định chúng, hạn chế rung lắc và nâng cao an toàn vận hành hệ thống.

Nối dây tiện lợi: Đường nối dây ngắn nhất và ít chồng chéo nhau

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	1,99 MB