BÀI TẬP GIỮA KÌ MÔN KHAI THÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THỦY VIỆN HÀNG HẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP 1 PHÂN TÍCH VÀ THỬ CÁC BẢO VỆ TRONG SƠ ĐỒ NỒI HƠI BÀI TẬP 2.
Trang 1BÀI TẬP GIỮA KÌ MÔN KHAI THÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY
NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THỦY
VIỆN HÀNG HẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH
BÀI TẬP 1: PHÂN TÍCH VÀ THỬ CÁC BẢO VỆ TRONG SƠ ĐỒ NỒI HƠI BÀI TẬP 2: KHI MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA BỊ ĐẤU SAI 1 PHA (NGƯỢC ĐẦU ĐẦU THÀNH ĐẦU CUỐI) HỎI TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN CÓ HÌNH DẠNG NHƯ THẾ NÀO?
LỜI GIẢI:
Sơ đồ Nồi hơi Z BOILER của Hãng Mura – Nhật
1 Phân tích sơ đồ nồi hơi Z của Hãng Mura – Nhật
1.1 Giới thiệu phần tử
- NFB: CB 3 pha cấp nguồn AC440V cho mạch động lực
- A1, A2, A3: các đồng hồ đo dòng điện
- WP1, WP2: 2 bơm cấp nước cho nồi hơi
- OH: bộ sấy dầu nặng FO
- BP: bơm dầu FO
- BF: quạt gió
- CP: bơm tuần hoàn
- Mạch điều khiển được cấp nguồn thông qua biến áp Tp được bảo vệ ngắn mạch bởi các cầu chì 2.F1, F2
Trang 2- IGT: biến áp đánh lửa
- 4T, 5T: các timer
- BURNER CONTROL RELAY: bộ điều khiển rơ le đốt nồi hơi
- cd5 (ở vị trí 51 trong bản vẽ): điện trở quang
- 43BA (ở vị trí 78 trong bản vẽ) : công tắc chọn chế độ đốt lò
- 22Q : cảm biến nhiệt điều khiển sấy dầu tự động
- 43WA (ở vị trí 29 trong bản vẽ): công tắc chọn chế độ bơm nước
- Các đèn báo, còi
- 33W1, 33W2: mạch cảm biến mức nước (ở vị trí 27 – 37 trong bản vẽ)
- U1, U2: 2 rơ le phao điện cực (nằm bên mạch giám sát mức nước WATER LEVER DETECTOR) trong đó:
+ U1: nước trong nồi quá thấp, cắt đốt dừng lò và báo động
+ U2: nước trong nồi thấp, cấp nước tự động vào nồi
- 20VR: cuộn hút của van điện từ
- 63SX (56): rơ le áp suất hơi
1.2 Nguyên lí hoạt động
1.2.1 Mạch sấy dầu FO (ở vị trí 88 trong bản vẽ)
- Ta bật công tắt 43H ở vị trí BC-oil, 88H có điện, đóng các tiếp điểm chính
88H trên mạch động lực làm cho điện trở sấy OH có điện và bắt đầu sấy dầu
- Cảm biến nhiệt 23Q điều khiển việc sấy dầu tự động, ở nhiệt độ thường
(khoảng 80 ℃ ) dầu FO đặc quánh, 23Q tác động và đóng lại, 88H có điện
và chuẩn bị cho việc sấy dầu, khi nhiệt độ tăng lên 90 ℃ thì dầu sẽ lỏng lại
và 23Q sẽ tác động và mở tiếp điểm, 88H mất điện và không cho sấy dầu
- Muốn tắt sấy dầu ta gạt công tắt 43H sang vị trí A-oil, 88H mất điện và
không sấy dầu
1.2.2 Mạch bơm cấp nước cho nồi hơi
Mạch bơm cấp nước chế độ bằng tay (ở vị trí 28, 29, 30 trong bản vẽ)
Trang 3- Ta gạt công tắt 43WA sang manu, ta bật công tắt 43W chọn bơm số 1 hoặc
số 2, ví dụ ta chọn số 1, ta bật công tắt sang NO.1 thì 88W1 có điện, tiếp điểm phụ 88W1 (ở vị trí 42 trong bảng vẽ) đóng lại làm đèn báo GL1 sáng lên, tiếp điểm 88W1 trên mạch động lực đóng lại và bơm chạy Ta theo dõi mức nước trên ống thủy, đủ lượng nước ta gạt công tắt 43W sang OFF
- 49W1 và 49W2 là 2 rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho 2 động cơ bơm cấp nước.
Mạch bơm cấp nước chế độ tự động (ở vị trí 24 – 27 trong bản vẽ)
- Ta gạt công tắt 43WA sang Auto, bật 43W sang NO.1 (chọn bơm số 1),
88W1 có điện, bơm NO.1 chạy
- Ta nhấn nút 3-4B (ở vị trí 24 trong bản vẽ), rơ le 4X có điện, tiếp điểm 4X
đóng lại vừa duy trì vừa cấp nguồn cho mạch cảm biến mức nước
- Nếu mực nước nằm ở vị trí A – A ' , U2 có điện và chuyển đổi tiếp điểm sang bên phải của phần mạch cảm biến mức nước, làm cho 88W1 và 88W2 mất điện, bơm không chạy
- Nếu mực nước thấp hơn B - B ' , U2 mất điện và chuyển tiếp điểm sang bên trái, lúc này 88W1 có điện (do ta 43W1 sang NO.1, chọn bơm NO.1), tiếp điểm 88W1 trên mạch động lực, bơm chạy cấp nước cho nồi hơi
1.2.3 Mạch đốt tay cho nồi hơi
Mạch đốt tay cho nồi hơi (ở vị trí 78 – 113 trong bản vẽ)
- Ta gạt công tắt 43BA sang vị trí Manu, 2 rơ le 43BAX1 và 43BAX2 mất
điện, chuyển mạch sang mạch đốt tay
- Quá trình đốt lò được thực hiện như sau:
+ B1: Chạy quạt gió, mở hết cửa gió
Ta bật 3-88F, 88F có điện, tiếp điểm chính 88F đóng lại, quạt gió chạy (ở vị trí 86 trong bản vẽ) Lúc này ta chưa bật 3-20V nên 20D không có điện, mở hết cửa gió (ở vị trí 91 trong bản vẽ)
+ B2: Chạy bơm dầu đốt (dầu DO), mở nhẹ cửa gió
Trang 4Ta bật 3-88Q (84), 88Q (82) có điện, tiếp điểm 88Q trên mạch động lực đóng
lại, bơm dầu đốt hoạt động Do ban đầu phải bơm dầu DO nên không cần phải sấy dầu
Ta bật 3-20V(101), 20DTX có điện, tiếp điểm 20DTX(101) đóng lại,
20D(102) có điện, đóng bớt cửa gió lại
+ B3: Đánh lửa
Ta bật công tắt 3IGT(93), cấp nguồn cho biến áp đánh lửa IGT, tạo ra tia lửa điện
+ B4: Phun dầu DO vào buồng đốt, dầu gặp tia lửa do biến áp đánh lửa tạo ra
sẽ bốc cháy (tức là đốt thành công), lúc này phải ngắt biến áp đánh lửa
Do ở B2 ta bật 3-20V(91), nên 20VR (92) có điện, các đường dầu trong van điện từ sẽ thông nhau, dầu sẽ được vận chuyển thông qua các đường dầu này
và sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương thông qua vòi phun
Dầu gặp tia lửa điện sẽ bốc cháy, ta quan sát nếu thấy ngọn lửa thông qua các lỗ tiếp cận, lúc này ta phải tắt 3IGT (93) để ngắt biến áp đánh lửa
Đồng thời, khi ta bật 3-20V(91), timer 20DTX2 có điện, sau một thời gian (0,8 – 5s), tiếp điểm 20DTX2 (101) mở ra, 20DTX(101) mất điện, 20D(102) mất điện, cửa gió được mở ra lại
Nếu đốt không thành công, phải tắt 3IGT để ngắt biến áp đánh lửa và tắt 3-20V, 20VR mất điện, khóa van dầu lại
+ B5: Phun dầu nặng FO, cắt dầu nhẹ DO, dừng cam chương trình
Việc phun dầu nhẹ cắt dầu nặng thông qua việc điều khiển van 3 ngã, ta chuyển van 3 ngã sang dầu nặng, dầu nặng sẽ được phun vào buồng đốt, dầu nhẹ sẽ được cắt đi
Lưu ý khi phun dầu nặng phải khởi động mạch sấy dầu
Để dừng chương trình đốt ta tắt 3-43B (81)
Mạch đốt tự động cho nồi hơi (ở vị trí 43 – 70 trong bản vẽ)
- Ta gạt công tắt 43BA (78) sang chế độ Auto, 2 rơ le 43BAX1 và 43BAX2
có điện, chuyển tất cả mạch sang chế độ tự động
Trang 5- Quá trình đốt lò được tự động được thực hiện như sau:
+ B1: Chạy quạt gió, mở hết cửa gió
Ta bật công tắt 3-43B (43), nếu đủ nước 33WL đóng, lúc đầu dùng dầu nhẹ nên 43H đóng, 4Y có điện, tiếp điểm 4Y (49) đóng lại, 88F (86) sẽ có điện (vì timer 5T không có điện, nên 5T (85) vẫn đóng), quạt gió bắt đầu chạy
Khi 4Y có điện, timer 20DT1 (45) có điện (vì 86X và 63X vẫn đang đóng), sau một thời gian khoảng 20s để thông gió, tiếp điểm 20DT1 (101) đóng lại, 20DTX có điện, tiếp điểm 20DTX đóng lại, 20D có điện, đóng bớt cửa gió lại Trong thời gian 20s là thời gian cửa gió được mở hết và thông gió lò
+ B2: Chạy bơm dầu đốt (dầu DO), mở nhẹ cửa gió
Do ở B1 ta đóng công tắt 43H rồi (gạt về phía BC-oil), 88Q (82) có điện, các
tiếp điểm 88Q (82) trên mạch động lực đóng lại và bơm dầu DO bắt đầu chạy Việc mở nhẹ cửa gió được thực hiện như bước 1
+ B3: Đánh lửa
Nếu mực nước đủ và áp suất hơi thấp thì 33WL và 63SX sẽ đóng lại, timer 4T (54) có điện, sau một thời gian khoảng 35s thì 4T (93) đóng lại (chuyển tiếp điểm sang bên phải), dòng điện đi qua từ 4T đến IGR cấp nguồn cho biến
áp đánh lửa tạo ra tia lửa điện
+ B4: Phun dầu DO vào buồng đốt, dầu gặp tia lửa do biến áp đánh lửa tạo
ra sẽ bốc cháy (tức là đốt thành công), lúc này phải ngắt biến áp đánh lửa Khi 4T (92) đóng lại, 20VR (92) cũng có điện (do 88F (86) có điện nên tiếp điểm 88F (92) đóng lại), đường dầu sẽ được thông và dầu sẽ được phun vào buồng đốt
Dầu gặp tia lửa sẽ bốc cháy Timer IGR (61) có điện, sau một thời gian khoảng 10s sẽ mở tiếp điểm IGR ra và ngắt điện vào biến áp đánh lửa
+ B5: Phun dầu nặng FO, cắt dầu nhẹ DO, dừng cam chương trình
Cũng giống như đốt tay, ta cắt dầu nhẹ phun dầu nặng thông qua việc điều
Trang 6khiển van 3 ngã.
Lưu ý khi phun dầu nặng phải khởi động mạch sấy dầu
Muốn dừng chương trình phải tắt nút 3-43B (43)
1.2.4 Mạch báo động và bảo vệ
Mức nước nồi cao, thấp
- Khi mức nước nồi thấp, rơ le U2 mất điện và chuyển tiếp điểm sang bên trái, lúc này 88W1 có điện (do ta 43W1 sang NO.1, chọn bơm NO.1), tiếp điểm 88W1 trên mạch động lực, bơm chạy và cấp nước cho nồi hơi
- Khi mức nước nồi cao, U2 có điện và chuyển đổi tiếp điểm sang bên phải của phần mạch cảm biến mức nước, làm cho 88W1 và 88W2 mất điện, bơm không chạy
Áp lực hơi trong nồi quá cao
- Khi áp lực hơi trong nồi cao hơn giá trị đặt trước của rơ le áp suất 63S, tiếp
điểm 63S (66) đóng lại, 63SX có điện, tiếp điểm 63SX (55) mở ra làm timer 4T mất điện, làm tiếp điểm 4T (92) mở ra, ngắt điện vào cuộn hút van điện từ 20VR, đường dầu được khóa lại Nồi hơi sẽ dừng, rơ le FR có điện và gửi tín hiệu báo động tới trung tâm
- Timer 5T có điện, sau một thời gian để thông lò tiếp điểm 5T (85) mở ra ngắt
điện vào 88F, quạt gió dừng
Áp lực hơi trong nồi quá thấp
- Khi áp lực hơi trong nồi giảm xuống hơn giá trị đặt trước của rơ le áp suất
63S, tiếp điểm 63S (66) mở ra, 63SX mất điện, tiếp điểm 63SX (55) đóng lại làm cho timer 4T có điện, sau một thời gian tiếp điểm 4T (92) đóng lại cấp điện vào cuộn hút van điện từ 20VR, dầu sẽ được phun vào buồng đốt
- Timer 5T mất điện và cấp điện vào 88F, quạt gió chạy, tiếp tục chu trình đốt
lò
Trang 7 Nhiệt độ dầu đốt quá thấp
- Khi nhiệt độ dầu đốt quá thấp, cảm biến nhiệt 22Q (43) sẽ tác động và mở ra
không cho hoạt động mạch đốt, 23Q (81) sẽ đóng lại để chuẩn bị khởi động mạch sấy dầu và dầu sẽ được sấy, khi nhiệt độ vừa đủ thì 23Q (81) sẽ mở ra không cho mạch sấy hoạt động và dầu sẽ không được sấy nữa
Sự cố bơm quạt
- Khi bơm quạt bị quá tải thì các rơ le nhiệt bảo vệ quá tải (49W1, 49W2, 49Q,
49F) sẽ tác động làm mở các tiếp điểm thường đóng bên mạch điều khiển, các cuộn hút contactor mất điện và động cơ dừng
- Khi có sự cố ngắn mạch NFB sẽ nhảy và ngắt hết hệ thống điện ra
Mất lửa
- Ở chế độ đốt tay, trong quá trình đốt lò mà bị mất lửa, thì điện trở quang Cds
sẽ cảm nhận, giá trị điện trở của Cds tăng lên đưa tín hiệu vào mạch burner, 86F hoạt động, chuyển tiếp điểm 86F (57) sang bên trái, đóng mạch làm đèn
RL sáng và chuông kêu, báo cho người vận hành biết phải khóa van dầu lại (bằng cách tắt 3-20V)
- Ở chế độ tự động, trong quá trình đốt lò mà bị mất lửa, mạch thực hiện báo
động như chế độ đốt tay Đồng thời, timer 5T có điện, sau một thời gian khoảng 35s để thổi các khí còn cháy trong nồi, tiếp điểm 5T (85) mở ra và ngắt mạch, quạt gió sẽ dừng, ngoài ra khi 5T có điện, 4T mất điện, tiếp điểm 4T (92) chuyển đổi gạt sang bên trái, ngắt điện đưa vào cuộn hút van điện từ 20VR, làm khóa đường dầu lại
Đốt không thành công
- Ở chế độ bằng tay, nếu người vận hành quan sát không thấy ngọn lửa, phải
tắt 3IGT để tắt biến áp đánh lửa và tắt 3-20V để khóa van dầu lại
- Ở chế độ tự động, sau một thời gian không có ngọn lửa, giá trị điện trở của điện trở quang Cds sẽ tăng lên, đưa tín hiệu vào mạch burner, 86F hoạt động, chuyển tiếp điểm 86F (57) sang bên trái, đóng mạch làm đèn RL2 sáng và chuông kêu
Trang 8- Timer 5T có điện, sau một thời gian khoảng 35s, tiếp điểm 5T (85) mở ra và
ngắt quạt gió, không cho đốt Trong khoảng thời gian 35s là để thổi các khí cháy ra ngoài, đồng thời 4T mất điện, tiếp điểm 4T (92) chuyển đổi gạt sang bên trái, ngắt điện đưa vào cuộn hút van điện từ 20VR, làm khóa đường dầu lại
- Muốn đốt lại lần nữa thì phải ấn nút RESET để hoàn nguyên hệ thống, lúc này
86R có điện, mở tiếp điểm làm cho 86F mất điện, đèn và chuông sẽ được tắt, sẳn sàng cho đốt lại
2 Test thử các bảo vệ trong hệ thống nồi hơi
2.1 Test thử mất lửa
- Muốn test thử mất lửa, ta cho nồi hơi hoạt động bình thường, sau đó lấy điện
trở quang Cds và dùng tay che lại, nồi hơi phải dừng (quạt gió sau một thời gian sẽ dừng, van dầu sẽ được khóa lại và dầu sẽ không được phun vào buồng đốt và nồi hơi sẽ tắt), đồng thời, phải có tín hiệu báo động (đèn RL sáng và chuông kêu
2.2 Test thử đốt không thành công
- Muốn test thử đốt không thành công, ta phải thực hiện quá trình đốt lò, tới
bước 3 đánh lửa, ta cấp nguồn vào biến áp đánh lửa, sau đó ta lấy điện trở quang Cds và dùng tay che lại, quạt gió sau một thời gian sẽ dừng, van dầu khóa lại và nồi hơi sẽ dừng, đồng thời hệ thống phải báo động (đèn RL sáng
và chuông kêu)
2.3 Test thử quá tải, ngắn mạch cho bơm quạt
- Trong hệ thống bơm quạt, muốn test quá tải cho động cơ lai bơm quạt thì ta
cho bơm quạt hoạt động bình thường, sau đó ta chỉnh trên núm chỉnh dòng tác động trên rơ le nhiệt sao cho nhỏ hơn dòng định mức động cơ, khi đó rơ
le sẽ nhảy và động cơ sẽ dừng, đồng thời sẽ có báo động quá tải
- Trong hệ thống bơm quạt, muốn test ngắn mạch thì ta phải tắt hết hệ thống,
tháo khí cụ điện bảo vệ ngắn mạch ra test (bao gồm cầu chì, CB), dùng các
Trang 9bộ tạo dòng (hoặc máy biến áp ngắn mạch) để test ngắn mạch các khí cụ điện
Hình: Cách test ngắn mạch CB dùng biến áp ngắn mạch
2.4 Test thử mức nước quá thấp
- Muốn test thử mức nước quá thấp, ta phải khóa van thông giữa cái bình song song với nồi hơi (bình này nó song song với nồi hơi, nó có gắn ống thủy theo dõi mực nước, việc theo dõi mực nước theo nguyên tắt bình thông nhau,
có cảm biến mực nước gắn trong ống thủy đó), từ đó ta chỉ cần xả nước trong cái bình song song ra bớt, tới một mức nước nào đó, hệ thống sẽ báo động và bơm sẽ chạy cấp nước cho nồi hơi (nếu để ở chế độ Auto)
2.5 Test thử mức nước quá cao
- Muốn test thử mức nước quá cao, ta cũng chỉ cần khóa cái van thông giữa
bình song song với nồi hơi, sau đó ta bơm nước vào bình đó, tới một mực nước nào đó, khi đó hệ thống phải báo động và bơm cấp nước cho nồi hơi
sẽ dừng (nếu chọn ở chế độ Auto)
2.6 Test thử nhiệt độ dầu đốt quá thấp
- Muốn test thử nhiệt độ dầu quá thấp, ta cho nồi hơi hoạt động bình thường
sau đó ra rút cảm biến nhiệt 22Q ra môi trường ngoài, khi đó nồi hơi phải dừng đốt, do nhiệt độ môi trường thấp hơn nhiệt độ đã đặt để sấy dầu
Trang 10- Ngoài ra ta cũng có thể dùng cách là: cho nồi hơi hoạt động bình thường,
sau đó ta chỉnh giá trị đặt trên cảm biến cao hơn giá trị ban đầu, sau đó nồi hơi sẽ dừng đốt Lưu ý, ta phải để chế độ đốt lò tự động
2.7 Test thử áp lực hơi quá cao
- Muốn test thử áp lực hơi trong nồi quá cao, ta cho nồi hơi hoạt động bình
thường, sau đó ta chỉnh giá trị đặt trên con rơ le áp suất 63S thấp hơn giá trị ban đầu, khi đó nồi hơi phải dừng đốt, quạt gió tắt và dầu sẽ không còn phun vào buồng đốt, đồng thời hệ thống phải báo động Lưu ý, ta phải để chế độ đốt lò tự động
2.8 Test thử áp lực hơi quá thấp
- Muốn test thử áp lực hơi trong nồi quá thấp, ta tắt nồi hơi đi, dừng chương
trình đốt lò, sau đó ta chỉnh giá trị đặt trên con rơ le áp suất 63S cao hơn giá trị ban đầu (phải để rơ le còn hoạt động), khi đó nồi hơi phải hoạt động lại, quạt gió phải tự động chạy lại, dầu phải được phun vào buồng đốt và nồi hơi phải tiếp tục chu trình đốt lò Lưu ý: ta phải để chế độ đốt lò tự động
2.9 Test thử khi nhiệt độ khí xả quá cao
- Muốn test thử nhiệt độ khí xả cao, ta cho nồi hơi hoạt động đốt lò bình
thường, rồi ta để hở 2 đầu tiếp điểm cảm biến nhiệt TS, sau đó nồi hơi phải dừng đốt
Trang 11BÀI 2:
- Dòng điện xoay chiều 3 pha khi ta đấu sai một pha (X-Y-C đấu sao với nhau, A-B-Z cấp vào điện xoay chiều 3 pha) như sau:
Hình 1: Dòng điện xoay chiều 3 pha khi đấu sai 1 pha
Trang 12- Ba dòng điện iA, iB, iC sinh ra ba từ trường đập mạch ⃗B A , ⃗B B , ⃗B C Chiều các
từ trường này được xác định theo quy tắc vặn nắp chai Quy định về chiều đi vào (dấu nhân), đi ra (dấu chấm) của các từ trường như sau: tại một thời điểm, pha nào cực đại và dương nhất sẽ là đi vào, các pha còn lại đi ra, đầu cuộn này đi vào thì cuối cuộn đó sẽ là
đi ra
Hình 2: Từ trường tại 3 thời điểm wt = 90 ° , wt = 90 ° + 120 ° , wt = 90 ° + 240
°