Trang bị điện điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu phà rừng đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng

kỹ thuật

LỜI NÓI ĐẦU

Ở nước ta với địa hình có bờ biển dài và nhiều sông lớn, từ lâu ngành

vận tải thuỷ đã hình thành, phát triển và đóng vai trò ngày càng quan trọng

trong nền kinh tế Trong nền công nghiệp phát triển như hiện nay, nhu cầu về

vận chuyển và bốc xếp hàng hóa là thiết yếu và đòi hỏi cải thiện cả về năng

lực cũng như chất lượng bốc xếp Cầu trục là thiết bị bốc xếp quan trọng

không thể thiếu trong các nhà máy và cảng biển Với nhiều cải tiến về kỹ

thuật cũng như áp dụng các công nghệ điều khiển hiện đại đã nâng cao được

năng suất lao động và an toàn trong lao động bốc xếp

Với tầm quan trọng như vậy, việc nghiên cứu cầu trục 200 tấn của công

ty đóng tàu Phà Rừng là một nhiệm vụ quan trọng, giúp ta hiểu sâu và khai

thác tối ưu năng suất thiết bị, đưa ra được những giải pháp kỹ thuật hợp lý

nhằm hoàn thiện nhóm thiết bị, phục vụ tốt hơn cho sản xuất

Sau 4 năm học tập tại trường Đại học Dân lập Hải Phòng, em đã được

giao đề tài tốt nghiệp “Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy

đóng tàu Phà Rừng Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng”

Bản đồ án gồm các nội dung sau:

Chương 1: Khái quát chung về cầu trục và cần trục

Chương 2: Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn

Chương 3: Nghiên cứu cơ cấu nâng hạ hàng và mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200 tấn bằng phần mềm MATLAB & SIMULINK

Trong quá trình thực hiện, do vốn kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện không nhiều nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày 12 tháng 7 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Dương Hồng Khánh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5]

Cầu trục - cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hóa, vật tư, thiết bị

từ chỗ này sang chỗ khác Thí dụ trong xây dựng công trình công nghiệp, cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp thành một dây chuyền sản xuất Trong nhà máy luyện kim, cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy để đổ vào khuôn đúc vv… Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên các máy hay vận chuyển các chi tiết được gia công xong đưa sang công đoạn khác Trong các cảng biển: Cần trục bốc dỡ hàng từ trên tầu xuống kho bãi hay vận chuyển xuống tàu, vận chuyển container, các máy móc xuất nhập khẩu qua đường biển vv… Như vậy cầu trục và cần trục giúp cho con người

cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp làm giảm sức lao động và tăng năng suất chất lượng sản xuất

Điều này cho thấy trong bất kỳ lĩnh vực sản xuất nào cũng có thể tham gia cần trục và cầu trục Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cần trục và cầu trục rất đa dạng và khác nhau Tuy nhiên nó có đặc điểm và các cơ cấu chung thí dụ cầu trục thường có ba cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển dọc, cơ cấu di chuyển ngang và một số cơ cấu phụ để lấy và giữ hàng Cần trục thường có nhiều cơ cấu làm được nhiều nhiệm vụ khác nhau

cụ thể có cơ cấu nâng hạ, cơ cấu quay cần, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu phụ

Các thế hệ cần trục và cầu trục từ trước năm 1986 với hệ truyền động điện cơ thông thường là động cơ không đồng bộ rôto dây quốn điều chỉnh tốc

độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ trong mạch rôto Mạch điều chỉnh chính sử dụng các rơle, công tắc tơ nên hệ thống hoạt động kém chính xác vì tần số đóng cắt lớn, gây ra mòn tiếp điểm của các công tắc tơ, rơle nên phải

bảo dưỡng thường xuyên, dùng điện trở mạch rôto gây tổn hao lớn về mặt điện năng khi điều chỉnh tốc độ động cơ Tín hiệu điều khiển từ tay trang điều khiển được đưa ra thông qua các rơle trung gian, tín hiệu ra của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động

cơ thực hiện của từng cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu chủ yếu bằng cơ khí

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là điện tử công suất và tin học thì các hệ thống truyền động cho cần trục và cầu trục là các hệ thống điện cơ với động cơ rôto lồng sóc điều chỉnh tốc độ bằng biến tần Hệ thống điều khiển hiện đại thường được thiết kế điều khiển bằng PLC hoặc máy tính số Hệ thống điều khiển thường là hệ kín điều khiển giám sát bằng máy tính có độ tin cậy cao, nó kiểm tra các thông số đầu vào và điều khiển tập trung tại CPU nên dễ dàng bảo vệ liên động giữa các cơ cấu của hệ thống Tín hiệu từ tay điều khiển qua bộ mã hóa 8 bit hoặc không qua bộ mã hóa được đưa tới đầu vào của PLC, tín hiệu ở đầu ra của PLC có thể đưa tới biến tần, microrơle để đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ Tùy theo yêu cầu công nghệ, chất lượng bốc xếp và giá thành mà người ta chọn các cấp tốc độ cho động cơ để từ đó lựa chọn biến tần hay dùng rơle, công tắc tơ thích hợp, nhưng vẫn phải thỏa mãn các yêu cầu của công nghệ bốc xếp đã quy định

1.2 PHÂN LOẠI CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5 ÷ 12]

1.2.1 Phân loại theo trọng tải nâng vận chuyển hàng hóa

1) Cần trục, cầu trục có tải trọng nhỏ: trọng tải nâng chuyển từ 1 – 5 (tấn) 2) Cần trục, cầu trục có tải trọng trung bình: trọng tải nâng chuyển từ 10 – 30 (tấn)

3) Cần trục, cầu trục có tải trọng lớn: trọng tải nâng chuyển từ 30 – 60 (tấn) 4) Cần trục, cầu trục có tải trọng rất lớn: trọng tải nâng chuyển từ 80 – 1200 (tấn)

1.2.2 Phân loại theo đặc điểm công tác

1 Cần trục chân đế hay còn gọi là cần cẩu chân đế

Hình 1.1: cần trục chân đế

Cần trục chân đế được biểu diễn trên hình 1.1 có các cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ cần; Cơ cấu quay (cơ cấu quay mâm); Cơ cấu di chuyển chân đế Cần trục chân đế có khả năng bốc xếp hàng rời bằng gầu ngoạm, bốc xếp hàng hóa treo trên móc cần trục, bốc xếp container vv…

2 Cần trục lắp đặt trên công tông nổi

Hình 1.2: Cần trục trên công tông nổi

Cần trục cảng lắp đặt trên công tông nổi biểu diễn trên hình 1.2, loại này thường có trọng tải lớn, dùng để nâng hạ các cấu kiện của ngành lắp máy được vận chuyển bằng đường thủy mà các cần trục chân đế không có khả

năng bốc xếp Các cảng biển trang bị các loại cẩu này không nhiều nhưng tính cơ động của nó rất cao để đáp ứng nhu cầu của bốc xếp siêu trọng mà vẫn đảm báo tính kinh tế trong khai thác vận hành

3 Cần trục - tời hàng trên tàu biển

Hình 1.3: Cầu trục trên tàu thủy

Cầu trục tời hàng trên các tàu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bốc xếp hàng hóa biểu diễn trên hình 1.3 Cần trục trên tàu thủy gồm có ba

cơ cấu điều khiển chuyền động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ

và cơ cấu quay Sự hoạt động của cần cẩu trên tàu thủy phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng của tàu trong quá trình bốc xếp hàng hóa, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần cẩu chân đế đặt ở cảng

Tời hàng trên tàu thủy thường có hai loại: Tời đơn và tời kép Tời đơn

là loại tời chỉ có một cần, các chuyển động của nó tương tự cần cẩu Tời kép

là loại tời có hai cần thường có hai chuyển động khi bốc xếp hàng hóa là nâng hạ và kéo bằng tời để dịch chuyển hàng hóa trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần

Đặc điểm làm việc của tời đơn trên tàu thủy đảm bảo được tính linh hoạt cao, thời gian đưa vào làm việc nhanh hơn so với tời kép Nhược điểm của loại này đòi hỏi công suất đặt lớn hơn so với tời kép

4 Xe nâng - cần cẩu trên ô tô

Hình 1.4: Xe nâng chuyển container chuyên dụng

Hình 1.5: Cần trục lắp trên xe ôtô

Xe nâng và cần cẩu trên ô tô được mô tả như hình 1.4 và hình 1.5 Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa này có số lượng lớn ở cảng biển, sự làm việc của chúng có tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng Các

xe nâng chuyên dụng thường có các cơ cấu điều khiển chuyển động tương tự cần cẩu: Chuyển động nâng hạ hàng, chuyển động nâng hạ cần và chuyển

động quay Cần cẩu trên ôtô có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính tương tự cần trục

Đặc điểm của cần cẩu đặt trên ô tô và xe nâng nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu là điezel, hệ thống truyền động có thể bằng động cơ điện hoặc thủy lực

5 Cần cẩu zíczắc

Hình 1.6: Cần cẩu zíczắc

Cần cẩu zíczắc được biểu diễn trên hình 1.6, là loại cần cẩu trang bị để thực hiện công tác dịch vụ như lắp mới, sửa chữa kho bãi nhà sưởng, và công tác bảo dưỡng hệ thống cung cấp điện, các cần cẩu chân đế vv…

Đặc điểm công tác của cần cẩu zíczắc là tính linh hoạt cao, gọn nhẹ Các hệ thống điều khiển chuyển động thường là điện thủy lực

6 Cầu trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng

Hình 1.7a: Cầu trục trong nhà máy cán tôn

Hình 1.7b: Cầu trục trong nhà máy cơ khí

Cầu trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xưởng cơ khí được biểu diễn trên hình 1.7a, 1.7b Cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con;

Cơ cấu di chuyển giàn Các cầu trục này thường được điều khiển tại chỗ và

từ xa

7 Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray

Hình 1.8: Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray

Cầu trục khung dầm thép dạng hộp chạy trên đường ray được biểu diễn trên hình 1.8, được trang bị cho cảng biển, các nhà máy đóng tàu biển Loại này thường được thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc trong phạm vi quy định Gồm ba cơ cấu điều khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng;

Cơ cấu di chuyển giàn; Cơ cấu di chuyển xe con

8 Cầu trục bốc xếp container

Hình 1.9: Cầu trục bánh lốp bốc xếp container

Cầu trục giàn bánh lốp bốc xếp container đƣợc biểu diễn trên hình 1.9 Các cơ cấu điều khiển chuyển động chính của cầu trục giàn bánh lốp bao gồm: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; Cơ cấu di chuyển giàn Việc cấp nguồn điện cho cầu trục hoạt động bằng diezel lai máy phát điện đồng bộ Đặc điểm làm việc của cầu trục giàn bánh lốp có tính cơ động cao, năng suất cao

Cầu trục giàn chạy trên ray bốc xếp container Các cơ cấu điều khiển chuyển động chính của cầu trục giàn chạy trên ray bao gồm: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; Cơ cấu di chuyển giàn và cơ cấu nâng hạ giàn (cơ cấu nâng hạ công son) Đặc điểm công tác nổi bật của loại này là có tầm với và trọng tải lớn, năng suất bốc xếp rất cao, đƣợc trang bị cho nhiều cảng chuyên dụng bốc xếp container

1.3 ĐẶC ĐIỂM, YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CẦN TRỤC - CẦU TRỤC

1.3.1 Khái quát [1; Tr 19]

Trên cần trục bao gồm bốn cơ cấu truyền động độc lập với nhau Khi kết hợp điều khiển bốn cơ cấu này hoạt động hoặc điều khiển hoạt động riêng

rẽ sẽ đạt đƣợc quỹ đạo bốc xếp hàng hóa theo mong muốn

Bốn cơ cấu truyền động chính của cần trục gồm:

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 chính của cầu trục bao gồm:

1 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng

2 Truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con

3 Truyền động cho cơ cấu di chuyển giàn

Thông thường các hệ truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ hàng, nâng

hạ cần cho cần trục được xây dựng hoàn toàn giống nhau về giải pháp điều khiển Tuy nhiên khác nhau về phạm vi công suất truyền động

Điều khiển chuyển động cho cơ cấu quay trong nhiều trường hợp có thể sử dụng truyền động nhóm nhiều động cơ được cấp nguồn chung

Công suất truyền động của cơ cấu nâng hạ hàng lớn hơn công suất của

cơ cấu nâng hạ cần và cơ cấu quay, còn cơ cấu di chuyển chân đế được xây dựng đơn giản hơn các cơ cấu 1, 2, 3 Điều khiển chuyển động cho các cơ cấu này có thể được thực hiện là các hệ truyền động hoặc truyền động thủy lực

Tuy nhiên các hệ truyền động điện thuần túy khi sử dụng động cơ truyền động là: Động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc hoặc dây cuốn sẽ cho đặc tính điều chỉnh tốt nhất Các cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn của cầu trục trong tính toán gần giống với cơ cấu

1 Môi trường làm việc

Phần lớn môi trường làm việc của cần trục, cầu trục rất khắc nghiệt Ví

dụ trong các nhà máy cơ khí luyện kim, môi trường làm việc cầu trục nóng

ẩm và nhiều bụi Trên cảng biển cần trục, cầu trục phải làm việc ngoài trời Chế độ làm việc của cần trục, cầu trục là chế độ ngắn hạn lặp lại, khởi động, hãm thường xuyên

2 Yêu cầu về điều khiển

- Tất cả các truyền động cho các cơ cấu đều cần phải điều chỉnh tốc độ, lực và gia tốc Hàng hóa được dịch chuyển theo quỹ đạo trong không gian, cho nên thường phải phối hợp hai hoặc nhiều truyền động cùng một lúc

- Chuyển dịch hàng hóa không gây ra va đập và không gian dao động quá mức, phụ tải vượt số truyền động, mômen quán tính thay đổi do thay đổi tầm với và góc nâng cầu Điều này dẫn đến cần cảnh báo quá tải khi tầm với

xa và góc nâng lớn Sự biến đổi phụ tải gây nên tác động giữa các cơ cấu như nâng hạ quay cầu và thay đổi tầm với

3 Yêu cầu về phụ tải

Đối với cơ cấu nâng hạ: Mômen không tải khi nâng móc cẩu Mc0 = (15

÷ 20%) Mđm còn khi gầu ngoạm Mc0 cỡ +50% Mđm Khi hạ tải do tác dụng của lực ma sát nên phụ tải sẽ biến đổi từ -(15 ÷ 20)% đến +80% Mđm

Hình 1.10: Đặc tính phụ tải của cơ cấu nâng

Đối với cơ cấu dịch chuyển, do mômen cản tĩnh và tự trọng lượng gây nên, vì vậy mômen cản không tải là:

Mc0 = (30 ÷ 50%) Mđm đối với xe con

Mc0 = (50 ÷ 55%) Mđm đối với xe cầu (hình 1.11)

Hình 1.11 Đặc tính phụ tải cơ cấu dịch chuyển

Đối với truyền động điện cho các cơ cấu di chuyển của cầu trục, cần trục phải đảm bảo khởi động động cơ ở chế độ toàn tải Đặc biệt mùa đông, khi môi trường làm tăng tính mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh Mc0 Trên hình 1.12, biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc độ động cơ: Mc = f(ω)

Hình 1.12: Quan hệ Mc = f(ω) khi khởi động các cơ cấu di chuyển

Trên đồ thị ta thấy khi ω = 0, Mc lớn hơn 2 ÷ 2,5 lần ứng với tốc độ định mức

Đối với các động cơ truyền động cho các cơ cấu nâng hạ hàng, mômen thay đổi theo tải rất rõ rệt Khi không có tải trọng (khi không tải), mômen động cơ không vượt quá (15 ÷ 20)% Mđm, đối với cơ cấu nâng của cần trục

gầu ngoạm đạt tới 50% Mđm, đối với cơ cấu di chuyển xe con bằng (30 ÷ 50)% Mđm, đối với cơ cấu di chuyển xe cầu bằng (50 ÷ 55)% Mđm

Trong các hệ truyền động của cần trục và cầu trục, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm, đặc biệt là đối với các cầu trục, cần trục thiết kế cho nâng chuyển container và bốc xếp hàng hóa, lắp ráp thiết bị máy móc Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu kỹ thuật an toàn

Năng suất của cần trục, cầu trục được quyết định bởi hai yếu tố: Tải trọng của thiết bị và chu kỳ bốc xếp trong một giờ Thường số lượng hàng hóa bốc xếp trong một chu kỳ không như nhau và nhỏ hơn trọng tải định mức, cho nên phụ tải của động cơ chỉ đạt (60 ÷ 70)% công suất định mức của động cơ

Hình 1.13: Mômen động cơ phụ thuộc vào tải trọng

1 - Động cơ di chuyển xe cầu, 2 - Động cơ di chuyển xe con, 3 - Động

1.3.3 Khái quát về các yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cần trục - cầu trục [1; Tr 16 ÷ 19]

Đối với các thiết bị nâng vận chuyển nói chung và với cần trục nói riêng cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

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

Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hóa được nâng chuyển là điều kiện trước tiên để nâng cao hiệu suất bốc xếp hàng hóa, đưa lại hiệu quả kinh

tế kỹ thuật tốt nhất cho sự hoạt động của cần trục, cầu trục Nếu tốc độ nâng

hạ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước, trọng lượng của các bộ truyền cơ khí lớn, điều này dẫn tới giá thành cao

Mặt khác tốc độ nâng hạ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển chuyển động của cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ (hệ thống liên tục đảo chiều theo chu kỳ bốc xếp), gia tốc và độ giật thỏa mãn yêu cầu Ngược lại nếu tốc

độ thấp sẽ ảnh hưởng đến năng suất bốc xếp hàng hóa Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hóa ở chế độ định mức thường nằm trong phạm vi (0,2÷1) m/s hay (12÷60) m/ph Điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục, cầu trục cần đảm bảo các yêu cầu tiếp theo

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 đồng thời thỏa mãn yêu cầu công nghệ bốc xếp với nhiều loại hàng hóa Cụ thể là: khi nâng và hạ móc không hay tải trọng nhẹ với tốc độ cao, còn khi có yêu cầu khai thác phải có tốc độ thấp và ổn định để hàng hóa vào vị trí yêu cầu (điều này do kỹ thuật bốc xếp hoặc kỹ thuật lắp máy đòi hỏi cụ thể với từng loại cần trục, cầu trục)

Ngoài ra các hệ thống truyền động phải có các tốc độ trung gian như sau:

- Tốc độ toàn tải: Vđm

- Tốc độ nâng một phần hai tải: (1,5 ÷ 1,7) Vđm

- Tốc độ nâng móc không: (3 ÷ 3,5) Vđm

- Tốc độ hạ toàn tải: (2 ÷ 2,5) Vđm

- Tốc độ hạ ít tải hoặc móc không: (2 ÷ 2,5) Vđm.

Vì vậy số cấp tốc độ cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cần trục ít nhất là 3 cấp tốc độ Cấp tốc độ thấp nhằm thỏa mãn công nghệ khi nâng và hạ hàng chạm đất, cấp tốc độ cao là tốc độ tối ưu cho từng cơ cấu, giữa hai cấp tốc độ này thường được thiết kế thêm các tốc độ trung gian để thỏa mãn công nghệ bốc xếp hàng hóa cũng như sự làm việc ổn định của cần trục

3 Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ

Các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường hệ số đóng điện tương đối ε% = 40% vì vậy thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để nâng cao năng suất Thời gian quá độ trong các chế độ công tác 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 sử dụng các biện pháp sau:

- Chọn động cơ có mômen khởi động lớn

- Giảm mômen quán tính (GD)2 của các bộ phận quay

- Dùng động cơ có tốc độ không cao (1000 ÷ 1500) vg/ph

Đối với động cơ một chiều, mômen khởi động phụ thuộc vào loại động

cơ, với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc mômen khởi động có thể đạt 1,5 Mđm, còn đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn về nguyên tắc mômen khởi động có thể chặn bằng mômen tới hạn Mmax Việc sử dụng loại động cơ có tốc độ thấp trong hệ thống điện cơ một mặt rút ngắn được quá trình quá độ, mặt khác nâng cao đươc hiệu suất khi sử dụng bộ điều tốc cơ khí có tỉ số truyền nhỏ

4 Có trị số hiệu suất và cosφ cao

Công tác khai thác hợp lý cần trục, cầu trục trong bốc xếp hàng hóa là một yếu tố để nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển Như chúng ta đã biết hệ thống truyền động điện các cần trục thường không sử dụng hết khả năng công suất, hệ số tải thường trong khoảng 0,3 ÷ 0,4 Do vậy khi chọn các động cơ truyền động phải chọn loại có hiệu suất cosφ cao và ổn định trong phạm vi rộng

5 Đảm bảo an toàn hàng hóa

Bảo đảm an toàn cho hàng hóa, cho thiết bị và bảo đảm an toàn cho công nhân bốc xếp là yêu cầu cao nhất trong công tác khai thác, vận hành cần trục, cầu trục Để thực hiện được điều đó cần chú ý tới các giải pháp sau:

- Cần có quy trình an toàn cho công tác vận hành và điều khiển cần trục, cầu trục trong quá trình hoạt động

- Trong quá trình tính toán thiết kế phải chọn các hệ số dự trữ hợp lý

- Kỹ thuật điều khiển chuyển động cần trục cần có các hệ thống giám sát, bảo vệ tự động các hệ thống điều khiển chuyển động cho cần trục Các hệ thống cần có các bảo vệ như: bảo vệ móc chạm đỉnh, bảo vệ chùng cáp cho cơ cấu nâng hạ hàng; Bảo vệ góc nâng cần lớn nhất và nhỏ nhất hay nói cách khác là bảo vệ tầm với nhỏ nhất

và lớn nhất cho cơ cấu nâng hạ cần; Bảo vệ góc quay hay bảo vệ hành trình cho cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển Ngoài ra cần có các hệ thống đo lường và bảo vệ quá tải tải trọng nâng cho cơ cấu nâng hạ hàng và nâng hạ cần

- Hệ thống điều khiển bắt buộc phải có đầy đủ các bảo vệ sự cố, bảo

vệ “Không”, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải nhiệt cho các động

cơ thực hiện và bảo vệ dừng khẩn cấp

- Các loại phanh hãm cho các hệ thống làm việc có tính bền vững cao

Các giải pháp đảm bảo an toàn trên đây trong quá trình khai thác cần trục, cầu trục cần được kiểm tra thường xuyên và phải được thông qua cơ quan đăng kiểm

6 Điều khiển tiện lợi và đơn giản

Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển việc thiết kế cabin điều khiển cùng với các thiết bị điều khiển phải được bố trí thuận tiện và thống nhất giữa các loại cần trục, cầu trục Đồng thời người điều khiển cần trục, cầu trục có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện và dễ dàng

7 Ổn định nhiệt, cơ và điện

Các cần trục, cầu trục thông thường được lắp ráp để vận hành ngoài trời Các khu vực làm việc thông thường có nhiệt độ biến đổi theo mùa rõ rệt Ngoài ra các cần trục cảng biển còn chịu ảnh hưởng của hơi nước mặn, vì vậy các thiết bị điện, kết cấu cơ khí phải được chế tạo thích hợp với môi trường công tác

8 Tính kinh tế và kỹ thuật cao

Thiết bị chắc chắn, kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ giá thành hạ Chi phí bảo quản và chi phí năng lượng (kW/Tấn) hợp lý

9 Một số định nghĩa về các thông số của cần trục, cầu trục

Các cần trục, cầu trục có số liệu kỹ thuật để biểu thị tính chất chuyển động của nó như: Sức cẩu, mômen cẩu, chiều dài và độ vươn tay cần (tầm với), chiều cao cần trục, vận tốc nâng hàng, vận tốc di chuyển cần trục, tốc

độ quay của tháp cẩu, trọng lượng kích thước của thiết bị…

c Mômen cẩu (Mômen tác động lên cần trục khi nâng hàng): Là

tích số trọng lượng vật thể khi bốc xếp (tính bằng tấn) với độ vươn tay cần (tính bằng m) thì mômen cản tính bằng T.m

d Chiều dài tay cần: Là khoảng cách từ tâm bản lề quay tới tâm puly

đầu cần được tính bằng (m)

e Độ cao khi nâng hàng: Là độ cao lớn nhất của móc cẩu khi nâng

hàng, độ cao cẩu hàng phụ thuộc vào độ vươn tay cần và chiều dài tay cần

Độ cao cực đại của tay cần đạt được khi độ vươn tay cần là cực tiểu và ngược lại

f Vận tốc nâng hàng: Là quãng đường mà vật nặng đi được trong

một khoảng thời gian

g Vận tốc di chuyển của cần trục (đối với cần trục đặt trên đường

ray và trên bánh xích hoặc bánh lốp): Là quãng đường mà cần di chuyển được trong một đơn vị thời gian (m/ph)

h Tốc độ quay của cần trục: Là số vòng quay của hệ trong một đơn

Cấu trúc của hệ thống truyền động điện dùng cho cần trục, cầu trục được đưa ra với hai dạng phổ biến trình bày trên hình 1.14 Trên hình 1.14a, bao gồm các phần tử chính của hệ thống động lực:

1 Động cơ điện truyền động cho các cơ cấu

2 Phanh hãm dừng điện từ

3 Bộ truyền cơ khí

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

5 Phanh hãm an toàn cho cơ cấu nâng hạ cần hoặc nâng hạ hàng Riêng động cơ truyền động cho cơ cấu quay mâm thường sử dụng bộ truyền cơ khí trục vít vô tận với bánh răng nón dẫn động trụ quay

Với cấu trúc trên hình 1.14a, động cơ thực hiện có thể là động cơ một chiều điều chỉnh điện trở phụ trong mạch phần ứng và trong mạch kích từ Cần chú ý rằng cuộn kích từ nối tiếp được sử dụng để hỗ trợ mômen của động cơ trong điều khiển ở chiều nâng và hạ là khác nhau Việc đổi chiều quay của động cơ điện một chiều được thực hiện bằng cách đổi chiều điện áp phần ứng Hệ thống cấp nguồn cho động cơ một chiều có thể là máy phát một chiều có nhiều mạch phần ứng (Hệ F - Đ) hoặc bộ biến đổi Tiristor - động cơ điện một chiều (T - Đ)

Với cấu trúc trên hình 1.14a, động cơ thực hiện là động cơ không đồng

bộ roto lồng sóc loại có nhiều cuộn dây quấn trên stator, các tốc độ khác nhau được tạo ra bằng cách đổi nối các cuộn dây hoặc thay đổi điện áp, tần

số nguồn cung cấp cho các cuộn dây stotor Việc đổi chiều quay cho động cơ không đồng bộ thường được thực hiện bằng cách thay đổi thứ tự pha điện áp nguồn cấp

Ưu điểm cơ bản của hệ truyền động điện: Kết cấu hệ thống đơn giản, thường xây dựng theo nguyên tắc dùng van điều khiển kết hợp với trạm từ Đồng thời dạng này cũng cho phạm vi điều chỉnh tốc độ rất lớn, đầu tư ban đầu thấp

Nhƣợc điểm của hệ thống là độ trơn điều chỉnh không cao, có thể gây nên lực giật trong quá trình làm việc của cần trục Vì vậy tính bền vững không cao và chỉ ứng dụng cho các cần trục, cầu trục khi yêu cầu các đặc tính công nghệ không cao

Để khắc phục các nhƣợc điểm trên, trong các hệ thống điều khiển chuyển động cho các cơ cấu ngày nay đã ứng dụng các hệ thống truyền động điện hiện đại sử dụng các bộ biến tần động cơ không đồng bộ với thiết bị điều khiển PLC Dạng hệ thống này cho kết quả tốt về điều chỉnh tốc độ, tính linh hoạt trong điều khiển và giám sát, cũng nhƣ hiệu quả kinh tế cao

Trên hình 1.14b, biểu diễn dạng cấu trúc động lực của hệ thống truyền động điện đã đƣợc ứng dụng cho nhiều loại cần trục của các hãng danh tiếng CRANNEF của Phần Lan hoặc KONDOR, KRANBAU của Đức hoặc KYPOB của Liên Bang Nga

bốc xếp container ở các cảng biển Dạng hệ thống trên hình 1.14b, thường được ứng dụng cho các hệ thống có phạm vi công suất sử dụng động cơ truyền động một chiều, động cơ không đồng bộ roto dây quấn

Ưu điểm của hệ thống trong hình 1.14b có đặc tính điều chỉnh tốt, độ trơn điều chỉnh và có khả năng điều chỉnh sâu cả hai phía nâng hạ, quay trái quay phải

Nhược điểm của hệ thống: Hệ thống điều khiển thường phức tạp và là

hệ kín, giá thành tổng thể cao, hiệu suất vùng điều chỉnh sâu thấp

Cần chú ý rằng:

Các phanh hãm dừng điện từ (2) và cơ cấu phanh hãm an toàn (5) của

hệ thống trên hình 1.14a hoặc (6) trên 1.14b làm việc tin cậy, tính bền vững

cao để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc

Khi có sửa chữa thay thế các phần tử trên trục truyền động chính nhất thiết phải khóa phanh an toàn (5) hoặc (6) một cách chắc chắn để tránh gây mất an toàn nghiêm trọng

1.5 ĐẶC TÍNH CƠ TĨNH CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU CHÍNH [1; Tr 21 ÷27]

Từ dạng đặc tính phụ tải kết hợp với dạng đặc tính cơ tĩnh của các loại động cơ chúng ta có thể phần nào hiểu được hoạt động của hệ thống truyền động điện Sau đây là đặc tính cơ tĩnh của một số loại động cơ

1.5.1 Hệ truyền động là động cơ (ĐC) một chiều

Hình 1.15: Hệ truyền động động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều sử dụng cho cần trục, cầu trục là động cơ một chiều kích từ hỗn hợp bao gồm: phần ứng Ư, cuộn kích từ nối tiếp G1G2, cuộn kích từ song song F1F2, cuộn dây phần ứng H1H2, điện trở phụ mạch phần ứng Rnt điều chỉnh tốc độ, điện trở Rkt dùng để thay đổi kích từ động cơ

- Các phần tử logic Kịj dùng để điều chỉnh giá trị điện trở Rnt, Rkt

- Công tắc tơ N, T dùng để đảo chiều quay

- RD: Rơle dòng cực đại bảo vệ mạch phần ứng

- RT: Rơle dòng bảo vệ mất từ trường

Các dạng đặc tính cơ tĩnh của các động cơ thực hiện có hai vùng điều chỉnh tốc độ Vùng điều chỉnh tốc độ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng phía nâng - hạ hàng và vùng điều chỉnh tốc độ khi thay đổi điện trở phụ mạch kích từ phía nâng - hạ hàng

Đối với cơ cấu nâng hạ hàng và cơ cấu nâng hạ cần khi hạ có tải động

cơ điện thường làm việc ở chế độ hãm Phía nâng hàng đối với cơ cấu nâng

hạ hàng, nâng hạ cần, cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển động cơ điện hoạt động ở chế độ động cơ

Ưu điểm lớn nhất có được khi sử dụng động cơ điện một chiều là có thể điều chỉnh tốc độ rất láng Ngoài ra do sử dụng cuộn kích từ nối tiếp nên động cơ cũng như hệ thống có khả năng chịu quá tải tốt

1.5.2 Hệ thống truyền động là động cơ không đồng bộ (KĐB) rotor lồng

sóc

Động cơ KĐB rotor lồng sóc được dùng phổ biến để điều chỉnh tốc độ cho các hệ thống truyền động điện cho các cơ cấu chuyển động của cần trục cầu trục

Đối với động cơ KĐB rotor lồng sóc thì phương pháp thay đổi tốc độ chủ yếu thực hiện bằng cách đổi nối cuộn dây phần ứng để thay đổi số đôi cực p Việc đảo chiều quay động cơ được thực hiện bằng cách thay đổi thứ tự hai trong ba pha cấp nguồn để thay đổi chiều từ trường quay

Hình 1.16: Sơ đồ điện nguyên lý và các dạng đặc tính cơ tĩnh của động cơ truyền động cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho cần trục - cầu trục

Vùng điều chỉnh tốc độ phía nâng cho cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần thì động cơ là việc ở chế độ động cơ Còn vùng điều chỉnh tốc

độ phía hạ cho cơ cấu nâng hạ hàng, nâng hạ cần thì động cơ làm việc ở chế

độ hãm

1.5.3 Hệ truyền động là động cơ không đồng bộ rotor dây cuốn

Các cần trục, cầu trục sử dụng động cơ không đồng bộ rotor dây quấn

là hệ truyền động điều khiển cho các cơ cấu truyền động với các ƣu điểm nhƣ: tăng mô men khởi động, hạn chế dòng điện trong quá trình khởi động và

có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, khai thác và bảo dƣỡng đơn giản

Hình 1.17: Sơ đồ điện nguyên lý và dạng đặc tính cơ tĩnh của động cơ không đồng bộ truyền động cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho cần trục -

cầu trục

Đặc biệt ĐC KĐB sử dụng cho cần trục cầu trục có khả năng mở rộng phạm vi công suất nên chúng đƣợc sử dụng rất rộng rãi

- MC1, MC2: Các công tắc tơ đảo chiều quay động cơ

- RT: Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ

- M: ĐC KĐB rotor dây quấn

- Ki: Các phần tử logic dùng để thay đổi giá trị điện trở Rf.

- Rf: Điện trở phụ mạch rotor

Một trong những nhược điểm lớn nhất của phương pháp điều chỉnh tốc

độ bằng điện trở phụ mạch rotor là gây tổn hao năng lượng lớn trên điện trở khởi động, giảm hiệu suất chung của toàn hệ thống, cần không gian lớn để lắp đặt điện trở phụ

1.5.4 Hệ thống điều khiển tốc độ truyền động điện các cơ cấu chính cho

cần trục cầu trục sử dụng phụ tải động

Hình 1.18: Dạng đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động điện cho cần trục - cầu

trục khi sử dụng phụ tải động

Các cần trục cầu trục có yêu cầu đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt sử dụng cho công nghiệp lắp máy, xây dựng và cho cảng biển có cấu trúc hệ truyền động điện trình bày trên hình 1.17 Với việc điều khiển hệ thống truyền động điện ở vùng điều chỉnh tốc độ sâu cả hai phía nâng và hạ hàng đƣợc xây dựng

hệ điều khiển là hệ kín Khi đó tốc độ hệ thống truyền động điện phục vụ cho công nghiệp có yêu cầu 10% n0, 15% n0, 20% n0, với sai lệch tĩnh 5% khi tải trọng nâng thay đổi từ Mc0 ÷ 1,2 Mcđm

Đặc tính cơ tĩnh của hệ thống truyền động điện cho cần trục, cầu trục khi sử dụng phụ tải động biểu diễn trên hình 1.17, của hệ thống truyền động điện điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục Các đặc tính cơ tĩnh thể hiện trong hai chế độ hoạt động

- Khi đƣa phụ tải động vào hệ thống:

Khi có sự tham gia của phụ tải động, tốc độ ổn định trên các đặc tính

1, 2 phía nâng và 1‟, 2‟, 3‟ phía hạ hàng nhằm mục đích tạo ra các tốc độ thấp đáp ứng yêu cầu của công nghệ nâng vận chuyển Đặc điểm của hệ thống khi tạo ra vùng điều chỉnh sâu với sự thay đổi trọng tải nâng trong dải rộng cần hạn chế dòng cho động cơ bằng điện trở phụ Rf trong mạch rotor của động cơ KĐB và điện trở phụ trong mạch phần ứng của động cơ một chiều Điều khiển chính xác mômen của phụ tải động sẽ quyết định sai lệch tĩnh cho hệ thống

- Khi phụ tải động không tham gia vào hệ thống:

Khi phụ tải động không tham gia vào hệ thống các tốc độ công tác trên các đặc tính 3, 4, 5, 6 phía nâng và 4‟, 5‟, 6‟, phía hạ hàng Hệ thống có họ đặc tính cơ tĩnh nhƣ hình 1.17 đã giải quyết tốt cho vấn đề về chất lƣợng điều khiển sâu cho hệ thống đồng thời đáp ứng đƣợc các tốc độ cao để tăng năng suất bốc xếp của cần trục, cầu trục

CHƯƠNG 2: TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CẦU TRỤC 200

TẤN

2.1.GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 200 TẤN (200T) [5]

Cầu trục 200 tấn là một trong những cầu trục hiện đại hiện nay do hãng Konecrane của Phần Lan sản xuất Cầu trục với khả năng nâng hạ đến 200T đã đáp ứng được rất nhiều yêu cầu của quá trình sản suất đặc biệt cầu trục được ứng dụng vào quá trình đóng mới và sửa chữa tàu thủy Với các đặc điểm của cầu trục thì thông số của cơ cấu chính như sau:

2.1.1.Các đại lượng và thông số kĩ thuật của cơ cấu chính cầu trục 200T

1 Các thông số chung

- Khoảng cách giữa hai đường ray là: 65m

- Khoảng cách nâng hạ hàng lớn nhất là: 40m

- Chiều cao toàn bộ cầu trục là: 54m

- Trọng tải nâng tối đa là: 200T

- Nguồn: được cấp nguồn từ hệ thống điện 3 pha qua máng cáp và cáp nguồn

- Điều kiện vận hành: Làm việc ở nhiệt độ t = 0 ÷ 45o

2 Các thông số đại lượng của các cơ cấu chính

a, Cơ cấu nâng hạ:

Gồm có 3 động cơ nâng hạ và được kí hiệu là: Hoisting A, Hoisting B, Hoisting C

- Hoisting A, Hoisting B:

Số lƣợng động cơ: 1 động cơ Tốc độ nâng: 4m/min

Loại: Nr MT22MC200A

P = 75KW; n = 1460r/min Cosφ = 0,90

P = 45KW; n = 1460r/min Cosφ = 0,89

Phanh: 1 phanh hãm

Loại: SMBD650B

b, Cơ cấu di chuyển xe con:

Số lƣợng động cơ: 6 động cơ Mỗi cơ cấu nâng hạ có 2 động

cơ để thực hiện việc di chuyển

+ Cơ cấu Trolley E và F gồm 4 động cơ có thông số nhƣ sau:

c, Cơ cấu di chuyển giàn:

Số lƣợng động cơ: 16 động cơ Mỗi chân của cầu trục gồm 4 động cơ

1 Kí hiệu bản vẽ và hồ sơ kĩ thuật

Để nghiên cứu trang bị điện - điện tử cho các cơ cấu một cách dễ dàng

ta cần biết các kí hiệu, quy ƣớc sử dụng trong bản vẽ Bản vẽ về phần điện của cầu trục 200T đƣợc chia thành 6 hàng kí hiệu từ A-F, 10 cột đƣợc đánh

số từ 1-10 Và đƣợc sắp xếp thành các nhóm thể hiện một cơ cấu Các nhóm bản vẽ đƣợc kí hiệu nhƣ sau:

0: Nhóm bản vẽ sơ đồ nguyên lí tổng quát + hệ thống cấp nguồn

A: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng A (Hoissting A)

B: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng B (Hoissting B)

C: Nhóm bản vẽ cơ cấu nâng hạ hàng C (Hoissting C)

E: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con E (Trolley E)

F: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con F (Trolley F)

G: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con G (Trolley G)

R: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển giàn (Gantry Trvelling)

L: Nhóm bản vẽ cơ cấu di chuyển Cabin (Cabin Traversing)

Y: Nhóm bản vẽ cơ cấu nhả kẹp đường ray (Gantry Rail Clamp)

W: Nhóm bản vẽ của động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính (Crane Cable Reel)

T: Nhóm bản vẽ hệ thống chiếu sáng và sưởi ấm (Lighting and Heating)

Z: Nhóm bản vẽ các đầu vào/ra của PLC

Các nhóm thiết bị ngoài việc kí hiệu bằng bản vẽ còn được kí hiệu bằng các chữ cái Sau đây là một số kí hiệu bằng chữ cái của môt số thiết bị được sử dụng trên cầu trục 200T

A: Thiết bị PLC + bộ biến tần

B: Bộ mã hóa xung (Pulse Encoder)

F: Các cơ cấu bảo vệ

K: Tiếp điểm, cuộn hút công tắc tơ, rơle

M: Động cơ thực hiện

Q: Các chuyển mạch cao áp

R: Điện trở

S: Các công tắc hạn vị, công tắc

T: Biến áp

X: Đoạn nối, ổ cắm, phích cắm

Vị trí các phần tử cũng được đưa ra ở trên các bản vẽ Vị trí này được

kí hiệu bằng các chữ cái đứng trước tên thiết bị theo quy định sau:

+ R1: Các thiết bị đặt trong tủ điện R1 (Cubicle 1)

+ TR1: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con E

+ TR2: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con F

+ TR3: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển xe con G

+ E74/E75: Các thiết bị đặt trong Cabin

+ Gantry: Các thiết bị đặt trong cơ cấu di chuyển giàn

2 Phương pháp đọc bản vẽ:

Trong hồ sơ kĩ thuật của cầu trục 200T tên các thiết bị, phần tử thường được kí hiệu như sau:

+ Vị trí thiết bị - nhóm bản vẽ - tên thiết bị

Ví dụ: + Trolley1 - A - Y1: biểu diễn cơ cấu phanh Y1 thuộc cơ cấu nâng hạ hàng A được đặt trên cơ cấu nâng hạ hàng A

+ Ngoài ra tiếp điểm còn được kí hiệu như sau: Vị trí tiếp điểm - nhóm bản vẽ - tên tiếp điểm/số trang.hàng.cột

Ví dụ: + R1V - e1 - VA - K10/7.A.8: Khi đó biểu diễn tiếp điểm của công tắc tơ K10 đặt trên buồng điện R1 thuộc bản vẽ lưạ chọn vị trí tay trang được biểu diễn tại hàng A cột 8 của trang 7

Nếu các kí hiệu không có nhóm bản vẽ, vị trí thiết bị thì ta ngầm hiểu

là thiết bị đó thuộc nhóm bản vẽ được đặt ở vị trí như được ghi ở góc dưới bên phải của bản vẽ biểu diễn thiết bị đó Đồng thời để thuận tiện, tránh dài dòng khi đọc bản vẽ ta quy ước rằng khi nhóm bản vẽ và vị trí kèm theo tên thiết bị thì ta ngầm hiểu là thiết bị đó đang thuộc bản vẽ đang đề cập tới Trong trường hợp thiết bị đó thuộc nhóm bản vẽ biểu diễn cơ cấu khác thì sẽ ghi rõ nhóm bản vẽ, số trang, hàng và cột

2.2 HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CẦU TRỤC 200T

Sơ đồ điện biểu diễn trên hình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

2.2.1 Chức năng các phần tử

+ Gantry 0-E0: Rulô cuốn cáp nguồn cho toàn bộ cầu trục

+ Gantry 0-W1: Hệ thống vành trượt chổi than

GND: Điểm nối đất

Q1: Áptômat tổng có F1 dùng bảo vệ ngắn mạch và quá tải Dùng để cấp nguồn cho các cơ cấu chính, hệ thống chiếu sáng và sưởi

Q2: Cầu dao cấp nguồn cho mạch động lực

Q3: Cầu dao cấp nguồn cho mạch điều khiển

T1: Biến áp dùng để cấp nguồn cho mạch điều khiển

R-F1, R-F2: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển giàn A-F1, B-F1, C-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ nâng hạ hàng

E-F1, F-F1, G-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển xe con

L-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ di chuyển Cabin

Y1-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ nhả kẹp đường ray W-F1: Các áptômát cấp nguồn cho động cơ lai tang cáp

K1, K11, K12, K13: Các cuộn hút của công tắc tơ, rơle tương ứng K02: Rơle điện áp

+ Công tắc tơ V-K01(/6.B3) có điện dẫn đến K01(/5.C80) = 1, và khi

đó khóa điện bật lên trên buồng điều khiển dẫn đến công tắc tơ K13(/5.B8), K11(/5.B5), K12(/5.B6) có điện dẫn đến K11(/5.C3) = 1, K12(/5.C3) = 1, K11(/5.B3) = 1, dẫn đến công tắc tơ K1 có điện nên K1(/5.E4) = 1 đẫn đến đèn sáng báo hiệu cho người điều khiển biết đã có nguồn cấp đến

+ Đồng thời K1(/1.C4) = 1 đèn báo hiệu cho nguồn đến các biến tần chuẩn bị cho từng cơ cấu của cầu trục hoạt động

2.2.3 Các bảo vệ trong sơ đồ cấp nguồn

- Bảo vệ thấp áp bằng rơle điện áp K02(/1.B20) Khi nguồn cấp vào không đủ điện áp 380V thì rơle K02 chưa tác động (tức vẫn mở), khống chế tiếp điểm của công tắc tơ K1 để không cấp ngồn cho các cơ cấu hoạt động

- Bảo vệ ngắn mạch và quá tải bằng các áptômát tự động

- Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì F11-F17

- Bảo vệ chạm mát bằng cách nối đất

2.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON (TROLLEY)

Sơ đồ điện biểu diễn trên hình 2.5, 2.6, 2.7

2.3.1 Chức năng các phần tử

Cơ cấu di chuyển xe con cũng có 3 xe con tương ứng với 3 cơ cấu nâng hạ hàng Các xe con này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau nên trước hết ta giới thiệu về cơ cấu di chuyển xe con E Hai cơ cấu di chuyển xe con F và G tương tự

1 Mạch động lực:

E-A1: Thiết bị PLC + bộ biến tần

F7: Áptômát tự động cấp nguồn cho phanh hãm điện một chiều

K1: Tiếp điểm công tắc tơ K1 cấp nguồn cho biến tần

E-Y1, E-Y2: Các phanh hãm trục động cơ

E-M1, E-M2: Các động cơ không đồng bộ roto lồng sóc truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con

E-R1: Điện trở hãm

E-S1: Công tắc hành trình di chuyển trái

E-S1: Công tắc hành trình di chuyển phải

E-S1: Công tắc hành trình khi có bão sẽ được tác động

VE-K1: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K1 cấp nguồn cho cơ cấu di chuyển xe con hoạt động

VE-K10: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K10, tiếp điểm đóng lại khi đưa tay điều khiển về bên phải để di chuyển xe con sang phải

VE-K20: Tiếp điểm của công tắc tơ VE-K20, tiếp điểm đóng lại khi đưa tay điều khiển về bên trái

E-K13: Tiếp điểm của công tắc tơ tương ứng, cho phép dừng khẩn cấp bằng phanh, khi đó PLC sẽ có tín hiệu đến chân RDY

2 Các chân PLC của cơ cấu di chuyển xe con:

OV: Chân tín hiệu tương tự chung

PS: Chân đầu vào tín hiệu tốc độ của cảm biến tốc độ

PE: Chân trung tính

E64: Đầu ra tần số khi được mã hóa dạng xung

EA, EB: Các kênh A, B của bộ mã hóa xung

R1.6, R1.7: Các điện trở hãm

0L48: Điện áp điều khiển

ON48: Mở rộng điện áp điều khiển OL48

RDY: Cho phép dừng phanh khi có gió, bão lớn

ES: Mở rộng các trạng thái dừng

S1: Điều khiển trực tiếp cho quá trình di chuyển hướng 1

S2: Chân điều khiển trực tiếp cho quá trình chuyển hướng 2

S11: Chân tín hiệu tốc độ chậm trực tiếp khi chuyển hướng1

S21: Chân tín hiệu tốc độ chậm trực tiếp khi chuyển hướng 2

và G hoàn toàn tương tự Các tiếp điểm, kí hiệu, bản vẽ là khác nhau

Khi người vận hành bật khóa điện trong cabin để cấp nguồn sẵn cho các cơ cấu khi đó nguồn qua áptômát tổng Q1(/ 0.1.E4) qua áptômát Q2(/ 0/1.D4) qua tiếp điểm công tắc tơ K1(0/ 1.C4) qua áptômát F1(2/ 0.C8) qua tiếp điểm công tắc tơ K1(/ 23.E3) qua biến tần cấp nguồn cho cho hai động

cơ của xe con E Đồng thời khi đó nguồn qua áptômát F7(/ 23.E2) cấp nguồn cho động cơ phanh để nhả phanh giải phóng trục động cơ

Lúc này người điều khiển sẽ đưa tay điều khiển sang phải hoặc sang trái tương ứng với các tiếp điểm EH-S751(/ 8.E6) hoặc EH-S751(/ 8.E7) đóng lại, dẫn đến các cuộn hút K10(/ 24.D3) hoặc K20(/ 24.D4) có điện nên đóng các tiếp điểm K10(/ 24.D3) = 1 hoặc K20(/ 24.D4) = 1, dẫn đến để điều

khiển xe con E sang phải hoặc sang trái thông qua các chân S1 hoặc S2 của PLC Việc thay đổi tốc độ di chuyển của xe con đƣợc thực hiện thông qua tay gạt, do đó sẽ có tín hiệu đƣa đến PLC và từ PLC đƣa tín hiệu đến biến tần để thay đổi tần số và điện áp thính hợp

Trong quá trình giảm tốc sẽ xảy ra quá trình hãm tái sinh và trong quá trình này năng lƣợng sẽ đƣợc tiêu tán trên điện trở hãm E-R1

2.3.3 Các bảo vệ của cơ cấu di chuyển xe con

- Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng các điện trở nhiệt Khi động cơ quá tải thì các chân T1 và T2 của PLC sẽ có tín hiệu để dừng động cơ

- Bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng các áptômát tự động

- Bảo vệ hành trình di chuyển bằng các công tắc hành trình S1, S2:

E-Khi xe con E gần đến vị trí xe con F (bên phải của xe con F) hoặc đến gần vị trí xe E do đó đƣa tín hiệu đến chân S12 hoặc S22 để dừng phải hoặc dừng trái xe con E Còn tín hiệu đƣa đến chân S11 sẽ có khi xe con F đang di chuyển sang trái (tiến gần đến xe con E), khi hai xe cùng di chuyển ở nấc tay điều khiển vị trí 3 nên tốc độ di chuyển của xe con E giảm để tránh hai xe con va vào nhau

- Bảo vệ dừng khẩn cấp khi có bão, gió lớn bằng công tắc hạn vị S13:

E-Khi có bão hoặc gió lớn thì công tắc hạn vị E-S13 bị tác động và sẽ đóng lại do đó cuộn hút K13(/25.A5) có điện dẫn đến đóng tiếp điểm K13(/24.D1) = 1 nên sẽ có tín hiệu dẫn đến chân RDY của PLC cho phép dừng khẩn cấp bằng phanh (có thể là phanh chân)