Phân tích và nhận xét kĩ thuật hệ truyền động điện sử dụng biến tần gián tiếp của QC và RTG cảng hải phòng

UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Mạc Văn Cường ....................Số hiệu sinh viên:1151540006
Khóa 2011-2016 .Khoa Điện- Cơ……...................... Ngành.Điện Công Nghiệp Và Dân Dụng.
1. Tên đề tài:

Phân tích và nhận xét kĩ thuật hệ truyền động điện sử dụng biến tần gián
tiếp của QC và RTG cảng Hải Phòng.
2. Các số liệu ban đầu:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
3. Nội dung các phần cần thuyết minh và tính toán:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
SV: Mạc Văn Cường

i


5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:...............................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án: ...................................................................................................
Ngày ....... tháng ....... năm ..….
Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Trưởng bộ môn
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày…. tháng …. năm 2013
Người duyệt
( Ký, ghi rõ họ, tên)

SV: Mạc Văn Cường

Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên)

ii


PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N. (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ
Đ.T.T.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ ...)

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:

(Điểm ghi bằng số và chữ)
Ngày .... tháng ...... năm 2013
Cán bộ hướng dẫn chính
(Họ tên và chữ kí)

SV: Mạc Văn Cường

iii


NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
1. Đánh giá chất lượng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số
liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng
thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
2. Cho điểm cán bộ chấm phản biện
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày ..... tháng ..... năm 2013

Người chấm phản biện

SV: Mạc Văn Cường

iv


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: Phân tích và nhận xét kĩ thuật hệ
truyền động điện sử dụng biến tần gián tiếp của QC và RTG cảng Hải Phòng,do
em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban. Các số
liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác.
Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

SV: Mạc Văn Cường

v


MỤC LỤC

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG..........................1
CÁC THIẾT BỊ NÂNG HẠ...................................................................................1
1.1 Tổng quan về các thiết bị nâng hạ tại các cảng biển Việt Nam......................1
Hình 1.1. Hình ảnh về cầu trục RTG......................................................................1
1

1.1.1.Thiết bị nâng hạ hàng hóa tổng hợp trên các cảng biển..............................................1
1.1.2.Thiết bị nâng hạ chuyên dụng.....................................................................................2

Hình 1.2.Container gantry crane............................................................................3
.................................................................................................................................... 5
Hình 1.4. Container stacking crane.........................................................................5
Hình 1.6.Xe nâng container loại kẹp cạnh và bên trong........................................6
Hình 1.8. Container truck.......................................................................................7
1.2. Tổng quan về các hệ truyền động điện sử dụng trong các thiết bị nâng hạ tại
cảng biển Việt Nam...................................................................................................8
1.2.1.Các hệ thống truyền động điện mạch hở trên các thiết bị nâng hạ truyền thống ở cảng
biển Việt Nam................................................................................................................9

Hình 1.9 điều khiển theo thời gian..........................................................................9
Hình 1.10. khống chế theo tốc độ..........................................................................11
Hình1.11.Mạch qua 2 cấp điện trở.......................................................................12
Hình 1.12. Nguyên tắc khống chế theo dòng điện................................................13
1.2.1.Các hệ thống truyền động điện mạch kín trên các thiết bị nâng hạ ở cảng biển Việt
Nam..............................................................................................................................14

Hình 1.13. Hệ thống truyền động điện mạch kín.................................................14
Hình1.14. Phản hồi âm điện áp.............................................................................16
Hình 1.15. Đặc tính phản hồi âm dòng.................................................................17
Hình 1.16.Mô hình điều khiển tốc độ kiểu vòng kín có phản hồi tốc độ............18


1.2.Kết luận chương 1.............................................................................................19

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN................................................................20
CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN DỘNG DIỆN SỬ DỤNG TRONG CAC THIẾT BỊ

NÂNG HẠ.......................................................................................................20
TRÊN CẦN TRỤC RTG VÀ QC CẢNG HẢI PHÒNG.....................................20
2.1 Đặt vấn đề.........................................................................................................20

CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ
NÂNG HẠ.......................................................................................................21
2.2 Hệ truyền động điện trên cần trục RTG.........................................................23
2.2.1. Giới thiệu về RTG cảng Hải Phòng.........................................................................23

Hình 2.1. hình ảnh RTG........................................................................................23
Hình 2.2. cấu trúc cầu trục RTG..........................................................................27
2.2.2. Trạm phát trên RTG.................................................................................................32

Hình 2.4.Sơ đồ đường dây chính trên RTG..........................................................33
Hình 2.5.sơ đồ nguyên lý điều khiển trạm phát điện cấp nguồn cho cầu trục RTG.
.................................................................................................................................. 36
2.2.3. Hệ điều khiển trên RTG...........................................................................................37

Hình 2.6. Sơ đồ điện nguyên lý điều khiển động cơ nâng hạ hàng.....................39
Hình 2.7. sơ đồ điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng...................................................40
Hình 2.8.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG.. 49
Hình 2.9.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG. 49
Hình 2.10.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG.50
Hình 2.11.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển giàn cầu trục RTG......55
Hình 2.12.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển giàn cầu trục RTG.....56
2.3 Hệ truyền động điện trên cần trục QC............................................................62
2.3.1. Giới thiệu về QC cảng Hải Phòng...........................................................................62

Hình 2.13. Cầu trục giàn bốc xếp container cho tàu biển...................................62
Hình 2.14. Bố trí các thiết bị điều khiển ở cabin cầu trục QC............................68

2.3.2. Cung cấp điện trên QC.............................................................................................69


Hình 2.15. sơ đồ nguyên lý điều khiển cấp nguồn cho cẩu giàn QC...................70
2.3.3. Hệ điều khiển trên QC.............................................................................................76

Hình 2.16.nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng..........................................77
Hình 2.17.sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển xe con cầu trục ..........81
Hình 2.18.sơ đồ nguyên lý nâng hạ giàn cầu trục QC.........................................84
2.3.4. Hệ truyền động điện vòng kín sử dụng biến tần gián tiếp trên QC vả RTG............89

Hình 2.19.nguyên lý hệ thống truyền động điện trên cần cẩu giàn container crane.
.................................................................................................................................. 89
Hình 2.20.nguyên lý hệ thống điều khiển moment sử dụng biến tần gián tiếp...90

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KĨ THUẬT HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRÊN RTG VÀ QC
CẢNG HẢI PHÒNG......................................................................................123
3.1 Giống và khác nhau trong mục đích sử dụng khai thác hai phương tiện.. .123
3.1.1. RTG cần trục nâng hạ bánh lốp hoạt động trên bãi chứa container.......................123
3.1.2. QC thiết bị nâng hạ container tự cầu cảng xuống tàu và ngược lại.......................124

Hình 3.1.QC tại cảng hải phòng..........................................................................124
3.2 Giống và khác nhau trong thiết kế kĩ thuật..................................................126
3.2.1. Vấn đề công suất và năng suất bốc xếp.................................................................126
3.2.2. Thiết kế kĩ thuật và công nghệ...............................................................................128

Hình 3.2.Biến tần với converter có khả năng làm việc trong chế độ nghịch lưu129
Hình 3.3. Thống điều khiển truyền động điện sử dụng biến tần gián tiếp với hai
mạch vòng :dòng điện và tốc độ...........................................................................131
Hình 3.4. Hãm tái sinh xuất hiện khi thay đổi tốc độ động cơ (giảm)bằng việc thay

đổi tần số................................................................................................................133
Hình 3.5 .Hãm tái sinh xuất hiện khi động cơ thực hiện đảo chiều làm việc với tải
thế năng.................................................................................................................. 134
3.2.3. Điều khiển..............................................................................................................134

Hình 3.6.sơ đồ hiển thị PLC.................................................................................135
3.3 . Giống và khác nhau trong hệ truyền động điện..........................................137
3.3.1. Thiết bị và thiết kế công nghệ................................................................................138
3.3.2. Biến tần gián tiếp của hãng FUJI sử dụng trên RTG và QC..................................139


Hình 3.7. Các kiểu điều chỉnh tốc độ..................................................................139
Hình 3.8. Phương pháp điều khiển hệ thống v/f vòng hở..................................140
Hình 3.9. Đặc tính tốc độ và momen....................................................................140
Hình 3.10. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bù trượt kiểu vòng hở..................141
Hình 3.11. Mô hình điều khiển tốc độ kiểu vòng kín có phản hồi tốc độ.........142
Hình 3.12. Mô hình điêu khiển slip-frequency control sytem............................143
Hình 3.13. Hệ thống điều khiển vector...............................................................144
................................................................................................................................ 145
Hình 3.14. Cấu tạo biến tần họ FRENIC.............................................................146
3.3.3. Biến tần gián tiếp sử dụng trên RTG.....................................................................149
3.3.4. Biến tần gián tiếp sử dụng trên QC........................................................................150

Hình 3.16. Đặc tính biểu diễn các đại lượng dòng điện, tốc độ khi đảo chiều. .151
................................................................................................................................ 151
3.4. Kết luận...........................................................................................................151

THỐNG KÊ BẢN VẼ
CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG..........................1
CÁC THIẾT BỊ NÂNG HẠ...................................................................................1

1.1 Tổng quan về các thiết bị nâng hạ tại các cảng biển Việt Nam......................1
Hình 1.1. Hình ảnh về cầu trục RTG......................................................................1


1
1.1.1.Thiết bị nâng hạ hàng hóa tổng hợp trên các cảng biển..............................................1
1.1.2.Thiết bị nâng hạ chuyên dụng.....................................................................................2

Hình 1.2.Container gantry crane............................................................................3
.................................................................................................................................... 5
Hình 1.4. Container stacking crane.........................................................................5
Hình 1.6.Xe nâng container loại kẹp cạnh và bên trong........................................6
Hình 1.8. Container truck.......................................................................................7
1.2. Tổng quan về các hệ truyền động điện sử dụng trong các thiết bị nâng hạ tại
cảng biển Việt Nam...................................................................................................8
1.2.1.Các hệ thống truyền động điện mạch hở trên các thiết bị nâng hạ truyền thống ở cảng
biển Việt Nam................................................................................................................9

Hình 1.9 điều khiển theo thời gian..........................................................................9
Hình 1.10. khống chế theo tốc độ..........................................................................11
Hình1.11.Mạch qua 2 cấp điện trở.......................................................................12
Hình 1.12. Nguyên tắc khống chế theo dòng điện................................................13
1.2.1.Các hệ thống truyền động điện mạch kín trên các thiết bị nâng hạ ở cảng biển Việt
Nam..............................................................................................................................14

Hình 1.13. Hệ thống truyền động điện mạch kín.................................................14
Hình1.14. Phản hồi âm điện áp.............................................................................16
Hình 1.15. Đặc tính phản hồi âm dòng.................................................................17
Hình 1.16.Mô hình điều khiển tốc độ kiểu vòng kín có phản hồi tốc độ............18
1.2.Kết luận chương 1.............................................................................................19

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN................................................................20
CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN DỘNG DIỆN SỬ DỤNG TRONG CAC THIẾT BỊ
NÂNG HẠ.......................................................................................................20
TRÊN CẦN TRỤC RTG VÀ QC CẢNG HẢI PHÒNG.....................................20
2.1 Đặt vấn đề.........................................................................................................20


CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ
NÂNG HẠ.......................................................................................................21
2.2 Hệ truyền động điện trên cần trục RTG.........................................................23
2.2.1. Giới thiệu về RTG cảng Hải Phòng.........................................................................23

Hình 2.1. hình ảnh RTG........................................................................................23
Hình 2.2. cấu trúc cầu trục RTG..........................................................................27
2.2.2. Trạm phát trên RTG.................................................................................................32

Hình 2.4.Sơ đồ đường dây chính trên RTG..........................................................33
Hình 2.5.sơ đồ nguyên lý điều khiển trạm phát điện cấp nguồn cho cầu trục RTG.
.................................................................................................................................. 36
2.2.3. Hệ điều khiển trên RTG...........................................................................................37

Hình 2.6. Sơ đồ điện nguyên lý điều khiển động cơ nâng hạ hàng.....................39
Hình 2.7. sơ đồ điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng...................................................40
Hình 2.8.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG.. 49
Hình 2.9.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG. 49
Hình 2.10.sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ di chuyển xe con cầu trục RTG.50
Hình 2.11.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển giàn cầu trục RTG......55
Hình 2.12.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển giàn cầu trục RTG.....56
2.3 Hệ truyền động điện trên cần trục QC............................................................62

2.3.1. Giới thiệu về QC cảng Hải Phòng...........................................................................62

Hình 2.13. Cầu trục giàn bốc xếp container cho tàu biển...................................62
Hình 2.14. Bố trí các thiết bị điều khiển ở cabin cầu trục QC............................68
2.3.2. Cung cấp điện trên QC.............................................................................................69

Hình 2.15. sơ đồ nguyên lý điều khiển cấp nguồn cho cẩu giàn QC...................70
2.3.3. Hệ điều khiển trên QC.............................................................................................76

Hình 2.16.nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng..........................................77
Hình 2.17.sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu di chuyển xe con cầu trục ..........81
Hình 2.18.sơ đồ nguyên lý nâng hạ giàn cầu trục QC.........................................84
2.3.4. Hệ truyền động điện vòng kín sử dụng biến tần gián tiếp trên QC vả RTG............89


Hình 2.19.nguyên lý hệ thống truyền động điện trên cần cẩu giàn container crane.
.................................................................................................................................. 89
Hình 2.20.nguyên lý hệ thống điều khiển moment sử dụng biến tần gián tiếp...90

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KĨ THUẬT HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRÊN RTG VÀ QC
CẢNG HẢI PHÒNG......................................................................................123
3.1 Giống và khác nhau trong mục đích sử dụng khai thác hai phương tiện.. .123
3.1.1. RTG cần trục nâng hạ bánh lốp hoạt động trên bãi chứa container.......................123
3.1.2. QC thiết bị nâng hạ container tự cầu cảng xuống tàu và ngược lại.......................124

Hình 3.1.QC tại cảng hải phòng..........................................................................124
3.2 Giống và khác nhau trong thiết kế kĩ thuật..................................................126
3.2.1. Vấn đề công suất và năng suất bốc xếp.................................................................126
3.2.2. Thiết kế kĩ thuật và công nghệ...............................................................................128

Hình 3.2.Biến tần với converter có khả năng làm việc trong chế độ nghịch lưu129
Hình 3.3. Thống điều khiển truyền động điện sử dụng biến tần gián tiếp với hai
mạch vòng :dòng điện và tốc độ...........................................................................131
Hình 3.4. Hãm tái sinh xuất hiện khi thay đổi tốc độ động cơ (giảm)bằng việc thay
đổi tần số................................................................................................................133
Hình 3.5 .Hãm tái sinh xuất hiện khi động cơ thực hiện đảo chiều làm việc với tải
thế năng.................................................................................................................. 134
3.2.3. Điều khiển..............................................................................................................134

Hình 3.6.sơ đồ hiển thị PLC.................................................................................135
3.3 . Giống và khác nhau trong hệ truyền động điện..........................................137
3.3.1. Thiết bị và thiết kế công nghệ................................................................................138
3.3.2. Biến tần gián tiếp của hãng FUJI sử dụng trên RTG và QC..................................139

Hình 3.7. Các kiểu điều chỉnh tốc độ..................................................................139
Hình 3.8. Phương pháp điều khiển hệ thống v/f vòng hở..................................140
Hình 3.9. Đặc tính tốc độ và momen....................................................................140
Hình 3.10. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bù trượt kiểu vòng hở..................141
Hình 3.11. Mô hình điều khiển tốc độ kiểu vòng kín có phản hồi tốc độ.........142
Hình 3.12. Mô hình điêu khiển slip-frequency control sytem............................143


Hình 3.13. Hệ thống điều khiển vector...............................................................144
................................................................................................................................ 145
Hình 3.14. Cấu tạo biến tần họ FRENIC.............................................................146
3.3.3. Biến tần gián tiếp sử dụng trên RTG.....................................................................149
3.3.4. Biến tần gián tiếp sử dụng trên QC........................................................................150

Hình 3.16. Đặc tính biểu diễn các đại lượng dòng điện, tốc độ khi đảo chiều. .151
................................................................................................................................ 151

3.4. Kết luận...........................................................................................................151


LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội, từng bước công nghiệp hoá -hiện
đại hoá đất nước, nước ta đã thu được những thành tựu to lớn về kinh tế, xã hội.
Gắn liền với sự phát triển kinh tế là sự phát triển liên tục của giao thông vận tải nói
chung và vận tải thuỷ nói riêng. Trong sự phát triển đó, các hải cảng đóng vai trò
rất quan trọng.
Trong các hình thức vận tải thì hình thức vận chuyển hàng hoá bằng container là
một hình thức vận chuyển tiên tiến, được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Với tầm
quan trọng như vậy, việc tìm hiểu nắm vững nguyên tắc hoạt động cũng như quy
trình vận hành cẩu giàn container là một nhiệm vụ rất quan trọng đối với những
cán bộ quản lí, phụ trách kĩ thuật.
Sau quá trình học tập và nghiên cứu, em được giao đề tài: Phân tích và nhận
xét kĩ thuật hệ truyền động điện sử dụng biến tần gián tiếp của QC và RTG
cảng Hải Phòng”. Đồ án trình bày 3 chương với nội dung như sau :
CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ
NÂNG HẠ

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRÊN CẦN TRỤC RTG VÀ QC CẢNG HẢI
PHÒNG
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KĨ THUẬT HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRÊN RTG VÀ QC
CẢNG HẢI PHÒNG

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo Khoa Điện đã tận
tình dạy dỗ em những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để hoàn thành đề tài tốt
nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học.
Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Tiến Ban
đã tận tình chỉ bảo, gợi ý, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ em hoàn

thành tốt đề tài này.


LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG

CÁC THIẾT BỊ NÂNG HẠ
1.1 Tổng quan về các thiết bị nâng hạ tại các cảng biển Việt Nam

Hình 1.1. Hình ảnh về cầu trục RTG.

1.1.1.Thiết bị nâng hạ hàng hóa tổng hợp trên các cảng biển
Thiết bị nâng hạ hàng hóa (cargo handling gears) là các thiết bị được sử dụng
để xếp dỡ hàng hóa lên, xuống tàu. Thiết bị xếp dỡ hàng hóa là một tổ hợp máy và
các bộ phận kết cấu kim loại chịu lực trong khi làm việc, để di chuyển hoặc nâng
hạ các vật nặng. Đặc điểm làm việc của các cơ cấu thiết bị nâng hạ là ngắn hạn, lặp
đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo
phương thẳng đứng, ngoài ra còn có một số chuyển động khác để dịch chuyển vật
trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy,
chuyển động lắc quanh trục ngang (nâng hạ cần). Bằng sự phối hợp các chuyển


động máy có thể dịch chuyển vật, hàng hóa đến bất cứ vị trí nào trong không gian
làm việc của nó.
Cần cẩu đòn đơn (single derrick) là thiết bị xếp dỡ hàng hóa sử dụng trên tàu
biển có cấu tạo bao gồm 01 cần có thể di chuyển nhờ các pa lăng bìa. Khi cẩu
hàng, khối hàng sẽ được di chuyển cùng với cần.
Cần cẩu đòn đôi (derrick) là thiết bị xếp dỡ hàng hóa sử dụng trên tàu biển có
cấu tạo bao gồm 02 cần được giữ ở những vị trí cố định nhờ các pa lăng bìa. Khi

cẩu hàng, khối hàng sẽ được di chuyển trong khoảng giữa 02 cần nhờ điều chỉnh
dây cẩu hàng.
Cần trục (crane) là thiết bị xếp dỡ hàng hóa sử dụng trên tàu biển có cấu tạo
gồm cần được liên kết với đế hoặc kết cấu cố định khác trên bệ xoay. Khi cẩu
hàng, khối hàng sẽ di chuyển cùng với
Cần cẩu long môn (gantry crane) là thiết bị xếp dỡ hàng hóa sử dụng trên tàu
biển có cấu tạo có khung chạy trên hệ thống đường ray cố định dọc theo chiều dài
tàu và hệ thống đường ray trên khung được sử dụng cho xe tời để nâng hạ, di
chuyển hàng. Khi nâng hạ, dịch chuyển hàng thì khối hàng được dịch chuyển cùng
với xe tời.

1.1.2.Thiết bị nâng hạ chuyên dụng
Các thiết bị xếp dỡ container trong cảng có nhiều loại, một số loại phổ biến thường
gặp như sau:


Cẩu giàn (Container gantry crane)

Hình 1.2.Container gantry crane.
Container gantry crane là loại cẩu lớn đặt tại cầu tàu, thường được lắp đặt tại
các cảng container chuyên dụng để xếp dỡ container lên xuống tàu theo phương
thức nâng qua lan can tàu: Lift-on/Lift-off (Lo/Lo). Cẩu này có kết cấu khung chắc
chắn, đặt vuông góc với cầu tàu, vươn qua chiều ngang thân tàu trong quá trình
làm hàng.
Cẩu giàn gắn giá làm hàng tự động gọi là “spreader”, giá này di chuyển lên xuống
và chụp vào bốn góc trên của container qua một cơ cấu gọi là “twistlock”.


Cẩu chân đế (multi-function crane).

Hình 1.3.Cẩu chân đế.
Cẩu chân đế là loại cẩu dùng để cẩu hàng bách hóa, và có thể dùng để cẩu
container khi cần thiết. Lợi thế của loại cẩu này là có thể quay trở dễ dàng, và linh
hoạt trong việc chọn vị trí nhấc cũng như đặt container mà không cần di chuyển.
Loại này không phải chuyên dụng cho container nên có năng suất kém hơn cẩu
giàn.


 Cẩu sắp xếp container (Container stacking crane).

Hình 1.4. Container stacking crane.
Cẩu sắp xếp container là loại cẩu di động sử dụng để xếp đặt container trong bãi
chứa của cảng (Container Yard - CY). Loại cẩu này cấu trúc gồm một khung có
chân đế gắn vào bánh lăn trên ray hoặc bánh lăn cao su và một xe điện con
(trolley) di chuyển dọc khung dầm.
 Xe nâng (forklift)
Forklift là loại thiết bị nâng hạ có cấu trúc dạng ô tô bánh lốp, được trang bị động
cơ diesel và động cơ thủy lực, nâng hạ container qua cơ cấu càng (xe nâng phổ
thông) hoặc khớp giữ (xe nâng chụp, nâng cạnh).
Một số loại xe nâng: xe nâng chụp, xe nâng cạnh, xe nâng phổ thông, xe nâng bên
trong.


Hình 1.5. Xe nâng container hàng (loại chụp nóc)

Hình 1.6.Xe nâng container loại kẹp cạnh và bên trong
 Giá cẩu (spreader)
Spreader là thiết bị gắn khớp giữ, lắp đặt cho các cẩu để chụp vào nóc trên của
container.
Có hai loại giá cẩu. Loại giá cẩu thô sơ chỉ gồm một khung thép chữ nhật kích

thước cố định tương ứng với chiều dài và chiêu rộng của container 20' và 40'. Loại


giá cẩu tự động cấu trúc phức tạp hơn, có chiều dài thay đổi được để phù hợp với
chiều dài của nhiều loại container.

Hình 1.7.Giá nâng container (thô sơ)và (tự động)Telescopic container spreader
 Xe container (container truck)

Hình 1.8. Container truck.


1.2. Tổng quan về các hệ truyền động điện sử dụng trong các thiết bị
nâng hạ tại cảng biển Việt Nam.
Các thế hệ cần trục và cầu trục với hệ truyền động điện cơ thông thường là
động cơ không đồng bộ rôto dây quấn 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, rơle 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.
Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như:thiết bị điện, thiết bị điện
tử, thiết bị điện từ, cơ thủy lực phục vụ cho việc thực hiện biến đổi điện năng


thành cơ năng cung cấp cho cơ cấu chấp hành trên các máy sản suất, đồng thời
có thể điều khiển nó theo yêu cầu sản xuất .
1.2.1.Các hệ thống truyền động điện mạch hở trên các thiết bị nâng hạ truyền
thống ở cảng biển Việt Nam.
1.2.1.1.Nguyên tắc điều khiển theo thời gian.

Hình 1.9 điều khiển theo thời gian.
• Nội dung nguyên tắc
Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của
mạch biến đổi theo thời gian. Những tín hiệu điều khiển phát ra theo quy luật thời
gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống. Những phần tử thụ cảm
được thời gian để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi
của đối tượng. Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mô men của mỗi động cơ được tính
toán chọn ngưỡng cho thích hợp cho từng hệ thống truyền động điện cụ thể. Những
phần tử cảm biến được thời gian có thể gọi là rơle thời gian, nó tạo nên được một
khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc không) đầu vào
của nó đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành. Các cơ cấu duy
trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khí nén, cơ cấu điện tử, tương
ứng là rơle loại đó,… Bằng giải tích hoặc bằng đồ thị mà người ta xác định số cấp

điện trở phụ mở máy, giá trị điện trở của từng cấp, đặc tính động để chỉnh định
thời gian tác động của rơle. Mạch mở máy động cơ điện một chiều qua hai cấp
điện trở. Trong sơ đồ hình 1.9 không giới thiệu cách cấp nguồn nhưng ở mọi chỗ
có nguồn đều phải được cấp đầy đủ trước khi vận hành, nhất là cần chú ý đến
nguồn kích từ.. Trạng thái ban đầu sau khi cấp nguồn động lực và điều khiển thì
rơle thời gian 1KT được cấp điện mở ngay tiếp điểm thường đóng đóng chậm
1KT. Để khởi động ta phải ấn nút mở máy S2 công tắc tơ K1 hút để đóng các tiếp
điểm ở mạch động lực, phần ứng động cơ điện được đấu vào lưới điện qua các điện
trở phụ khởi động r1, r2. Dòng điên qua các điện trở phụ lớn gây sụt áp trên điện
trở r1. Điện áp đó vượt quá mức điện áp hút của rơle thời gian 2KT làm cho nó
hoạt động mở ngay tiếp điểm thừơng đóng đóng chậm 2KT, trên mạch K3 cùng
với sự hoạt động của rơle 1KT chúng bảo đảm không cho công tắc tơK1, K2 có
điện trong giai đoạn đầu của quá trình khởi động. Tiếp điểm phụ K1 dóng để tự
duy trì cho cuộn hút công tắc tơ K1 khi ta thôi không ấn nút S2 nữa. Tiếp điểm K1
mở ra cắt rơle thời gian 1KT đưa rơle thời gian này vào hoạt động để chuẩn bị phát
tín hiệu chuyển trạng thái hoạt động của truyền động điện. Mốc không của thời
gian t có thể được xem là thời điểm K1 mởcắt điện 1KT.
Sau khi rơle thời gian 1KT nhả, cơ cấu duy trì thời gian sẽ tính thời gian từ gốc
không cho đến đạt trị số chỉnh định thì đóng tiếp điểm thường kín đóng chậm 1KT.
Lúc này cuộn dây công tắc tơ gia tốc K1 được cấp điện và hoạt động đóng tiếp
điểm chính của nó ở mạch động lực và cấp điện trở phụ khởi động thứ nhất r1 bị
nối ngắn mạch. Động cơ sẽ chuyển sang khởi động trên đường đặc tính cơ thứ hai
việc ngắn mạch điện trở r1 làm cho rơle thời gian 2KT mất điện và cơ cấu duy trì
thời gian của nó cũng sẽ tính thời gian tương tự như đối với rơle 1KT, khi đạt trị số
chỉnh định nó sẽ đóng tiếp điểm thường đóng đóng chậm 2KT. Công tắc tơ gia tốc
K3 có điện hút tiếp điểm chính K3 ngắn mạch cấp điện trở thứ hai r2 động cơ sẽ


chuyển sang tiếp tục khởi động trên đường đặc tính cơ tự nhiên cho đến điểm làm

việc ổn định
Những yếu tố ảnh hưởng đến nguyên tắc: Khi tính toán các đường đặc tính mở
máy động cơ thường ta xét ở chế độ định mức. Nhưng thực tế do điện lưới, mô
men cản, mô men quán tính và nhiệt độ thay đổi so với tính toán, các yếu tố đó ảnh
hưởng trực tiếp đến đặc tính khởi động.
1.2.1.2. Nguyên tắc khống chế theo tốc độ

Hình 1.10. khống chế theo tốc độ
• Nội dung nguyên tắc :
Để khống chế theo nguyên tắc này ta phải đo được tốc độ động cơ, có thể đo trực
tiếp bằng rơle kiểm tra tốc độ, nhưng khi hệ thống khống chế có nhiều cấp điện trở
thì việc điều khiển gặp rất nhiều khó khăn do đó thực tế ít sử dụng. Ngoài ra ta còn
có thể đo tốc độ bằng máy phát tốc nhưng trong các hệ thống đơn giản thì chỉ tiêu
kinh tế thấp (máy phát tốc có giá thành cao) nên ít dùng loại này. Thông thường
người ta sử dụng phương pháp đo gián tiếp.
+ Đối với động cơ điện 1 chiều, đo tốc độ thông qua sđđ phần ứng của động cơ.
EĐ= Ke.Φ.n (dùng rơle điện áp mắc song song với phần ứng động cơ).