ỜI I U Trong cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nƣớc, nghành giao thơng vận tải có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Nó đem lại hiệu cao kinh tế cho đất nƣớc, đặc biệt giao thông vận tải biển Nƣớc ta với lợi có bờ biển dài, khí hậu ổn định tạo điều kiện thuận lợi cho ngành giao thông vận tải biển phát triển, tiền đề để ngành cơng nghiệp đóng tàu nƣớc ta phát triển mạnh mẽ Hiện công nghệ đóng tàu Việt Nam có bƣớc tiến vƣợt bậc Chúng ta đóng đƣợc tàu lớn, trang thiết bị đại với chất lƣợng cao, đƣợc nhiều bạn hàng giới nhƣ Nhật Bản, Đức, Đan Mạch, Na Uy, Anh,… tin cậy đặt hàng Là sinh viên học tập khoa Điện - Điện Tử trƣờng Đại học Hàng hải Việt Nam Sau năm học tập rèn luyện, em đƣợc trang bị tƣơng đối đầy đủ kiến thức hệ thống điện tàu thuỷ đƣợc tiếp cận với trang thiết bị, công nghệ điều khiển đại đƣợc áp dụng nhiều tàu vận tải giới nhƣ Việt Nam Đƣợc trí ban chủ nhiệm khoa, em đƣợc giao đề tài tốt nghiệp:“Trang thiết bị điện tàu container 1800TEU - i sâu nghiên cứu thiết kế phần điện điều khiển động lực hệ thống chống nghiêng tàu thủy” Qua trình tổng hợp, nghiên cứu tài liệu thu thập đƣợc với nỗ lực cố gắng thân với bạn nhóm, giúp đỡ tận tình thầy giáo, giáo khoa Điện - Điện Tử, đặc biệt giúp đỡ thầy giáo PGS.TS Hoàng ức Tuấn, đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên trình độ hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc góp ý chân thành thầy cô giáo để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Hồng ức Tuấn, thầy giáo bạn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hải Phòng, ngày 11 tháng 11 năm 2015 Sinh viên Vũ Quý Dƣơng ỜI CAM OA Tơi xin cam đoan cơng trình riêng Các kết số liệu đề tài trung thực, chƣa đƣợc đăng tài liệu Hải phòng, tháng 11 năm 2015 Sinh viên Vũ Quý Dương MỤC ỤC ỜI N I ĐẦU LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 1800TEU Đặc tính tàu 1.1 Kích thƣớc tàu 1.2 Chiều cao boong Tải trọng Dung tích két Tốc độ công suất Độ bền mức tiêu hao nhiên liệu Nguyên lý thiết kế mô chung 7 Danh mục thuyền viên 8 Giới thiệu hệ thống điện tàu chở container 1800 TEU 8.1 Trạm phát 8.2 Trạm phát cố CHƢƠNG I: BẢNG ĐIỆN CHÍNH TÀU CONTAINER 1800TEU 10 1.1 Giới thiệu bảng điện tàu container 1800 TEU 10 1.2 Giới thiệu phần tử hệ thống 10 1.2 Mạch động lực đo lƣờng bảng điện máy phát số 15 1.3 Mạch điều khiển đóng aptomat máy phát số 17 1.4 Mạch ngắt cố 19 1.5 Công tác song song máy phát 21 1.6 Bảo vệ cho Trạm phát 26 CHƢƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐIỂN HÌNH TRÊN TÀU CONTAINER 1800TEU 31 2.1 Hệ thống báo cháy tàu 1800TEU 31 2.1.1 Giới thiệu số phần tử hệ thống 31 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 33 2.2 Hệ thống bơm ballast & bilge 36 2.2.1 Giới thiệu phần tử hệ thống bơm Ballast & Bilge 36 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống bơm Ballast & Bilge 39 2.2.3 Hệ thống Chỉ báo & Báo động 41 2.3 Hệ thống khởi động động bơm bơm ballast tàu container 1800TEU 42 2.3.1 Chức năng, đặc điểm hệ thống bơm ballast 42 2.3.2.Các phần tử hệ thống bơm ballast 42 2.3.3.Nguyên lý hoạt động hệ thống bơm ballast 43 2.3.4.Các bảo vệ hệ thống bơm ballast 44 CHƢƠNG III: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC HỆ THỐNG CHỐNG NGHIÊNG TÀU THỦY 46 3.1 Tổng quan hệ thống chống nghiêng tàu thủy 46 3.1.1 Giới thiệu hệ thống chống nghiêng tàu thủy 46 3.1.2 Chức hệ thống chống nghiêng tàu thủy 46 3.1.3 Các yêu cầu hệ thống chống nghiêng tàu thủy 47 3.1.4 Kết cấu hệ thống chống nghiêng tàu thủy sử dụng bơm chiều 49 3.2 Thiết kế hệ thống tự động chống nghiêng tàu thủy 50 3.2.1 Định hƣớng thiết kế hệ thống tự động chống nghiêng tàu thủy 50 3.2.2 Thiết kế mạch động lực, điều khiển hệ thống tự động chống nghiêng tàu thủy 51 3.2.3 Thiết kế phần đo lƣờng tín hiệu góc nghiêng hệ thống chống nghiêng tàu thủy 60 3.2.4 Thiết kế phần điều khiển giám sát hệ thống 61 3.3 Kết mơ hình vật lý 65 3.3.1 Mơ hình phòng thí nghiệm 65 3.3.2 Thử mơ hình vật lý tàu 70 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 75 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN 76 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN 77 GIỚI THIỆU CHU G VỀ TÀU 1800TEU Tàu container 1800TEU loại tàu chuyên dụng đƣợc thiết kế để chở loại container, đặc thù nhƣ nên loại tàu có yêu cầu cao chất lƣợng nhƣ kĩ thuật đóng (nhƣ tính ổn định tàu phải cao, thời gian làm hàng phải ngắn) Đây tàu container đại lớn từ trƣớc đến đƣợc đóng Việt Nam Con tàu đƣợc đóng tổng cơng ty đóng tàu Hạ Long Tàu có ba hầm hàng, buồng máy phòng sinh hoạt phía tàu, mũi bầu, bánh lái cân chân vịt mũi ặc tính tàu a Kích thƣớc tàu - Chiều dài toàn tàu: 179,00m - Chiều dài đƣờng vng góc: 167,00m - Chiều rộng( lý thuyết ): 27,60m - Chiều cao boong chính: 5,900m - Mớn nƣớc thiết kế: 9,00m - Mớn nƣớc mơ hình: 10,70m b Chiều cao boong Chiều cao boong lý thuyết tính từ đƣờng tâm - Boong đến boong dâng mũi phía lái: ≈ 2,70m - Boong đến boong dâng lái: ≈ 3,0m - Boong dâng lái đến boong lầu lái (6 tầng): ≈ 2,75m - Lầu lái đến boong la bàn: ≈ 2,80m Tải trọng - Tàu có trọng tải khoảng 18900T với trọng lƣợng riêng nƣớc biển 1,025T mớn nƣớc thiết kế 9,00m - Tàu có trọng tải khoảng 25800T với trọng lƣợng riêng nƣớc biển 1,025T mớn nƣớc thiết kế 10,70m - Tàu có khả chuyên chở container tiêu chuẩn ISO 20’ft (20’x8’x8’6”) thỏa mãn yêu cầu IMO: + Trong hầm hang: ≈ 740 TEU + Trên boong: ≈ 1054 TEU + Tổng cộng: ≈ 1794 TEU Dung tích két - Két dầu HFO (đầy 100%): ≈ 2100 m3 - Két dầu DO (đầy 100%): ≈ 100 m3 - Két L.O (đầy 100%): ≈125 m3 - Két nƣớc (đầy 100%): ≈ 200 m3 - Két nƣớc balát (đầy 100%): ≈ 8200 m3 Tốc độ công suất Công suất máy tƣơng đƣơng 90% MCR - vòng tua tối đa liên tục tốc độ chân vịt 101,4 vòng/ phút tƣơng ứng với 14205 kW ộ bền mức tiêu hao nhiên liệu Mức tiêu hao nhiên liệu thiết kế máy cơng suất định mức liên tục xấp xỉ 57 tấn/ ngày FO có tỉ lệ toả nhiệt thấp (LCV) 42700 kJ/ kg Độ bền dựa công suất định mức liên tục máy tàu đạt vận tốc 20,1hải lý khoảng 15600 dặm guyên lý thiết kế mô chung Tàu chở container 1800TEU loại tàu viễn dƣơng, chân vịt tàu loại chân vịt biến bƣớc đƣợc lai máy loại động 7UEC 60 LSE có cơng suất 15785kW phù hợp với việc chở loại container Tàu có ba hầm hàng, buồng máy phòng sinh hoạt phía tàu, mũi bầu, bánh lái cân chân vịt mũi 7 Danh mục thuyền viên Cấp thuyền trƣởng Thuyền trƣởng, máy trƣởng Phó nhất, phó hai, phó Cấp phó Máy 2, máy Máy 4, thợ điện Thủy thủ 12 Chủ tàu Hoa tiêu Tổng số thuyền viên 25 Thuyền viên theo tiêu chuẩn kênh đào SUEZ ( không thuộc tổng số thuyền viên) Giới thiệu hệ thống điện tàu chở container 1800 TEU a Trạm phát Hệ thống điện tàu container 1800TEU có trạm phát gồm tổ máy phát điện với thơng số ghi biển máy nhƣ sau: + Công suất định mức: 1710KW + Điện áp định mức: 450VAC + Dòng điện định mức: 2742A + Số pha định mức: + Tần số định mức: 60Hz + Cos  định mức: 0,8 Kiểu động lai máy phát: thì, động tốc độ trung bình, piston kiểu ống dẫn động đơn ráp với máy phát điện xoay chiều làm mát khí Trạm phát điện tàu container 1800TEU sử dụng máy phát khơng chổi than có máy phát kích từ riêng có thơng số định mức sau: + Cơng suất: 17.9 kW + Cụm kích từ: pha với dòng điện 115 A b Trạm phát cố Hệ thống điện tàu container 1800TEU có tổ máy phát cố với thơng số sau: + Công suất định mức: 170kW + Điện áp định mức: 450VAC + Số pha định mức: + Tần số định mức: 60Hz + Cos  định mức: 0,8 Kiểu động lai máy phát piston hình ống trụ, hoạt động đơn, có hệ làm mát tự động đồng với bơm nƣớc làm mát, tản nhiệt khí quạt có kích cỡ phù hợp để cung cấp đủ lƣợng làm mát cho động diezel - Cơng suất ra: theo tiêu chí nhà chế tạo - Vòng tua: 1800 vòng/ phút - Hệ khởi động: điện, thủy lực - FO: FO DMA (bằng chất lƣợng MDO) dầu diezel nhẹ DMX Lắp cụm máy phát điện xoay chiều diesel dƣới boong dâng lái Động có hệ cấp dầu bơi trơn cƣỡng đồng với thiết bị kèm gồm bơm O, lọc FO, bơm cấp FO, làm supap hút, bầu tiêu âm khí xả hệ thống khởi động Ngồi trạm phát trạm phát cố tàu container 1800TEU có nguồn cố hệ thống ácquy CHƢƠ G I: BẢ G IỆ CHÍ H TÀU CO TAI ER 1800TEU 1.1 Giới thiệu bảng điện tàu container 1800 TEU Bảng điện tàu container 1800TEU gồm có 10 panel - Panel SNP (SHEET No.30): panel phục vụ cho Diezel lai máy phát số - Panel SNP (SHEET No.33): panel phục vụ cho Diezel lai máy phát số - Panel SNP (SHEET No.36): panel phục vụ cho Diezel lai máy phát số - Panel SNP (SHEET No.39): panel kết nối điện lƣới với máy phát - Panel SNP (SHEET No.42): panel cấp nguồn cho thiết bị hoà đồng máy phát - Panel SNP 8A (SHEET No.48): panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho phụ tải - Panel SNP 9A (SHEET No.53): panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho phụ tải - Panel SNP 9B (SHEET No.55): panel cấp nguồn 3~60Hz 440V cho phụ tải - Panel SNP 10 (SHEET No 57): panel cấp nguồn 60Hz 220V cho phụ tải 1.2 Giới thiệu phần tử hệ thống * Panel SNP (SHEET No.30): panel phục vụ cho Diezel lai máy phát số - V11: đồng hồ đo điện áp máy phát - A11: đồng hồ đo dòng điện máy phát - F11: đồng hồ đo tần số máy phát - VS11: công tắc chuyển mạch đo điện áp - AS11: cơng tắc chuyển mạch đo dòng pha - S 11: đèn báo màu xanh báo máy phát số hoạt động - S 12: đèn báo màu xanh báo ACB máy phát đóng - S 13: đèn báo màu đỏ báo ACB máy phát mở - S 14: đèn báo động sấy - PB11: đèn báo ngắt báo động reset ACB - SH11: cơng tắc vị trí chọn điện trở sấy - RHM: đồng hồ đo thời gian máy phát hoạt động * Panel SNP (SHEET No.33): panel phục vụ cho Diezel lai máy phát số (Giống máy phát số 1) 10 AIW2 AIW4 WATER LEVEL WATER LEVEL +24V +24V 0V 11 10 12 PE * SHIELD C- Water level sensor (Port Side) Heeling sensor white black Blue TB5 20mA C+ B- 128 124 white 122 black Brown 123 125 119 20mA B+ A- White +24V A+ M 126 L+ 20mA 127 130 INLINATION EM 235 129 AIW0 Water level sensor (Starboard Side) Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo lường tín hiệu góc nghiêng mức két TB4' TB4 14 K2 22 54 53 35 K3 I1.0 K4 46 45 44 V1, V3 CLOSE V1,V3 OPEN I1.1 V2, V4 CLOSE I1.2 63 +24 43 37 K2 K4 13 55 36 K1 14 K3 13 13 47 13 27 26 29 14 K1 S7-200 CPU226 25 14 28 16 24 +24V V2, V4 OPEN I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 68 Q0.3 HEEL > 2,5 deg AUTO MODE Q0.4 2L HEEL > deg Q0.5 ACOUSTIC SIGNAL PUMP DIRECTION PS (SB TO PS) 94 Q0.6 Q0.7 PUMP DIRECTION SB (PS TO SB) START SIGNAL 102 101 100 99 98 23 B3 LAMP TEST From 70/B 85 -H1 110 109 108 -H2 -H3 -H4 107 106 -H5 X1 X1 X1 -H6 X1 C1 X1 X2 X2 K9 X2 X2 24 305 X1 X1 +24 96 95 97 +24 MANUAL MODE Q0.2 104 CPU 226 Q0.1 103 1L X2 X2 X2 118 93 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý tín hiệu đầu vào, điều khiển Q1.0 Q1.1 3L CPU 226 Q1.4 Q1.5 CLOSE V1, V3 OPEN V1, V3 OPEN V2, V4 CLOSE V2, V4 Q1.6 Q1.7 +24 120 96 2N (0V) Q1.3 121 +24 Q1.2 122 118 18 17 23 24 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển van chống nghiêng 64 TB5' 3.3 xây dựng mơ hình vật lý hệ thống 3.3.1 Mơ hình phòng thí nghiệm 65 66 67 68 69 3.3.2 Thử mơ hình vật lý tàu 70 71 Nhận xét: Hệ thống thiết kế đƣợc đáp ứng chức năng, yêu cầu kĩ thuật hệ thống điều khiển tự động chống nghiêng tàu thủy Toàn hệ thống đƣợc kết nối chặt chẽ với nhau, việc sử dụng PLC làm điều khiển trung tâm khiến cho độ tin cậy làm việc hệ thống đƣợc nâng cao, hình cảm ứng HMI giúp cho ngƣời vận hành điều khiển, giám sát tồn hoạt động, hƣ hỏng hệ thống cách dễ dàng trực quan 72 KẾT UẬ Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, đến đồ án tốt nghiệp em hoàn thành với nội dung sau: Chƣơng I: Bảng điện tàu container 10800TEU Chƣơng II: hệ thống tự động truyền động điện điển hình tàu container 1800TEU Chƣơng III: i sâu nghiên cứu thiết kế phần điện điều khiển động lực hệ thống chống nghiêng tàu thủy Đồ án em hoàn thành với nỗ lực than bạn nhóm việc tìm hiểu hệ thống, nguyên lý hoạt động, thao tác vận hành, lắp ráp hệ thống Bằng kiến thức đƣợc trang bị trƣờng, kiến thức thực tế thời gian thực tập nhà máy tìm hiểu số tài liệu tham khảo có liên quan đến vấn đề nghiên cứu em cố gắng trình bày đồ án cách ngắn gọn đầy đủ Tuy nhiên trình độ hạn chế, kinh nghiệm thực tế chƣa có nên đề tài em có nhiều hạn chế nhiều thiếu sót Qua em mong muốn nhận đƣợc nhiều ý kiến đóng góp thầy giáo bạn sinh viên để nhận thức em ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Hồng ức Tuấn, thầy giáo Khoa Điện-Điện tử giúp đỡ em trình làm đồ án Sinh viên Vũ Quý Dƣơng 73 TÀI IỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn & TS Nguyễn Tiến Ban( 2008), Trạm phát lưới điện tàu thủy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] K.s Bùi Thanh Sơn, Trạm phát điện tàu thủy Nhà xuất Giao thông vận tải Hà Nội- 2000 [3] KSĐT ƣu Đình Hiếu( 2004), Truyền động điện tàu thủy, Nhà xuất xây dựng Hà Nội [4] Hồ sơ tàu container 1800TEU, Nhà máy Đóng Tàu Hạ Long [5] ThS Phan Đăng Đào, Bài giảng trạm phát điện tàu thủy [6] Th.s Kiều Đình Bình, Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy [7] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Phụ Máy điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Hồng Minh Cơng, Giáo trình Cảm biến cơng nghiệp, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2004 [9] Nguyễn Xn Phú, Tơ Đằng, Khí cụ điện lý thuyết kết cấu tính tốn lựa chọn sử dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [10] PGS.TS Hoàng Đức Tuấn, Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động chống nghiêng tàu thuỷ, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trƣờng, 2014 74 PHỤ ỤC BẢN VẼ THIẾT KẾ MẠCH ỘNG LỰC VÀ IỀU KHIỂN HỆ THỐNG CHỐNG NGHIÊNG TÀU THỦY 75 HẬ XÉT T M TẮT CỦA GIẢ G VIÊ HƢỚ G DẪ Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên q trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lƣợng thuyết minh vẽ): Chấm điểm giảng viên hƣớng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 20 Giảng viên hướng dẫn 76 Á H GIÁ CỦA GƢỜI PHẢ BIỆ Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lƣợng thuyết minh vẽ, mơ hình (nếu có) …: Chấm điểm ngƣời phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 2015 Người phản biện 77 ... bảo vệ hệ thống bơm ballast 44 CHƢƠNG III: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHẦN ĐI N ĐI U KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC HỆ THỐNG CHỐNG NGHIÊNG TÀU THỦY 46 3.1 Tổng quan hệ thống chống nghiêng tàu thủy. .. 3.2 Thiết kế hệ thống tự động chống nghiêng tàu thủy 50 3.2.1 Định hƣớng thiết kế hệ thống tự động chống nghiêng tàu thủy 50 3.2.2 Thiết kế mạch động lực, đi u khiển hệ thống tự động chống. .. hệ thống chống nghiêng tàu thủy 46 3.1.2 Chức hệ thống chống nghiêng tàu thủy 46 3.1.3 Các yêu cầu hệ thống chống nghiêng tàu thủy 47 3.1.4 Kết cấu hệ thống chống nghiêng tàu thủy