Phân tích cấu trúc các hệ thống, trang bị điện cấp nguồn và cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục QC hãng kalmar cảng greenport

Mục Lục

i


Danh Mục Các Hình Vẽ
Số hình

Tên hình

Hình 1.1

Cầu trục QC của hãng Kalmar cảng Greenport

Hình 1. 2

Bố trí các buồng chính của cầu trục

Hìn 1.3

Sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm biến áp

Hình 1.4

Sơ đồ từ tang quấn đến trạm

Hình 1.5

Sơ đồ bố trí các thiết bị trong buồng điện chính

Hình 1.6

Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ hàng

Hình 1.7

Cơ cấu nâng hạ hàng trong thực tế

Hình 1.8

Cơ cấu ngoạm contener

Hình 2.1

Sơ đồ cấp nguồn các hệ thống chính

Hình 2.2

Sơ đồ cấp nguồn các hệ thống phụ trợ khác

Hình 2.3

Sơ đồ cấp nguồn các thiết bị điều khiển

Hình 2.4

Tang cáp của hệ thống cầu trục QC hãng Kalmar
cảng Greenport

ii

Trang


Hình 2.5

Sơ đồ nguyên lý hệ thống quấn cáp

Hình 2.6

Hệ thống điều chỉnh căng cáp

Hình 3.1

Các thiết bị điều khiển trong cabin chính

Hình 3.2

Sơ đồ mạch động lực động cơ nâng hạ 1 và khớp
điện từ

Hình 3.3

Sơ đồ động lực động cơ nâng hạ 2

Hình 3.4

Sơ đồ mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng

Hình 3.5

Sơ đồ nguyên lý điều khiển đổ chênh của cơ cấu
nâng hạ hàng

Hình 3.6

Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều kiển ngoạm

iii


Danh Mục Các Bảng
Số bảng

Tên bảng

Bảng 2.1

Thống kê tín hiệu vào ra của hệ thống cấp nguồn

Bảng 3.1

Bàn điều khiển tay bên phải DCR

Bảng 3.2

Bàn điều khiển tay trang bên trái DCL

Bảng 3.3

Các tín hiệu vào ra của hệ thống nâng hạ hàng

iv

Trang


Mở Đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, với những tiến bộ không ngừng của khoa học và kĩ thuật, các
hệ thống, trang bị điện hiện đại được ra đời và có vai trò rât quan trọng đối với
việc phát triển công nghiệp. Nhằm mục đích phục vụ sản xuất và cải thiện đời
sống của người lao động hơn dẫn đưa các nước phát triển theo hướng công
nghiệp hiện đại. Nước ta là một đất nước có đường bở biển kéo dài từ bắc vào
nam rất thuận tiện cho việc phát triển các cảng biến, vì thế nên ở các cảng biển
lớn luôn đòi hỏi sự chung chuyển hàng hóa cao. Việc bốc xếp contener là công
việc diễn ra hàng ngày. Chính vì thế nên tại các cảng biển luôn được trang bị các
hệ thống cầu trục, xe nâng... hiện đại nhằm đáp ứng được yêu cầu công việc. Từ
đó, tôi đã được giao đề tài tốt nghiệp: “ Phân tích cấu trúc các hệ thống, trang bị
điện cấp nguồn và cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục QC hãng Kalmar cảng
Greenport” nhằm đi sâu tìm hiểu quá trình hoạt động của hệ thống để nâng cao
chất lượng điều khiển.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích nghiên cứu đề tài này là tìm hiểu nguyên lý hoạt động cấp
nguồn của hệ thống cầu trục QC và cơ cấu nâng hạ hàng của nó.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Với hai mục đích trên ta cần tìm hiểu về đối tượng là các hệ thống cấp
nguồn và cơ cấu nâng hạ hàng nhằm khái thác và vận hành, bảo dưỡng tốt hơn.
Đồ án này tôi đã tìm hiểu về hệ thống cấp nguồn, cơ cấu nâng hạ hàng của cầu
trục QC hãng Kalmar cảng Greenport, từ đó có thể tìm hiểu và nghiên cứu các
hệ thống cầu trục của các cảng biển tương tự.

4. Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu hoạt động của hệ thống cấp nguồn và cơ cấu nâng hạ hàng của
cầu trục QC hãng Kalmar. Từ đó đưa ra các nhận xét, đánh giá, tổng hợp nhưng
ưu nhược điểm đề xuất phương án thiết của bản thân.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học của đề tài nắm được nguyên lý hoạt động của hệ thống để
giảm thiểu tối đa rủi ro trong quá trình vận hành hệ thống, nâng cao tính ổn
định, bền vững của hệ thống.
v


b) Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Nâng cao kiến thức chuyên môn về nguyên lý,
hoạt động cầu trục. Cũng như xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống để hệ
thống làm việc đạt hiệu quả cao hơn trong khai thác, sử dụng và bảo dưỡng.

vi


Chương 1. Khái quát về hệ thống cầu trục QC của hãng Kalmar
cảng Greenport
1.1. Khái quát chung về cầu trục QC của hãng Kalmar cảng Greenport
a. Khái quát về cầu trục QC của hãng Kalmar cảng Greenport
Cầu trục giàn QC của hãng Kalmar cảng Greenport là cầu trục giàn container
di động, vận hành theo cơ chế lắp đặt vào ray có hành trình. Chúng ta có thể di
chuyển cầu trục này đến tàu , không cần tàu phải di chuyển đến cầu trục để thực
hiện công tác xếp dỡ. Cầu trục QC của hãng Kalmer cảng Greenport được thiết
kế nhằm thích ứng cho các hoạt động xếp dỡ tại cảng một cách vượt trội. Kích
thước của nó được điều chỉnh dựa và kích cỡ của tầu. Nó là cầu trục dạng cổng
có công son liên kết kiểu bản lề, xe con di chuyển bằng cáp kéo, cơ cấu nâng hạ
hàng và nâng hạ boom cũng thực hiện bằng cáp kéo. Cầu trục này cho phép xếp

dỡ 40 container /giờ, đồng nghĩa là một khối lượng hàng hóa lớn được xấp dỡ
trong khoảng thời gian rất ngắn.
Cầu trục QC của hãng Kalmar cảng Greenport được biểu diễn trên hình 1.1.

Hình 1.1. Cầu trục QC của hãng Kalmar cảng Greenport
vii


Các đặc điểm cơ bản:
- Cầu trục điều khiển mọi chuyển động đều được thực hiện từ cabin vận
do người vận hành, cabin này được lắp đặt trên cơ cấu xe con. Trọng lực của xe
con nhẹ do vậy toàn bộ kết cấu của cầu trục cũng nhẹ hơn, hệ thống thang giằng
đảm bảo cầu trục là 1 khối vũng chắc và hạn chế rung lắc tối đa...
- Việc điều khiển chuyển động phải đảm bảo sữ thay đổi tốc độ phù hợp
với các cơ cấu chính ( cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu
nâng hạ boom, cơ cấu di chuyển trên ray).
- Các thiết bị an toàn của cầu trục là các khóa liên động, công tắc giới hạn,
các phanh hãm, và các nút dừng khẩn cấp.
- Bộ điều chỉnh chống lắc được điều khiển bằng máy tính.
- Cẩu trục được thiết kế ưu tiên về yêu cầu công tác bảo dưỡng thấp điều
này giúp cho nó vận hành liên tục mà vẫn đảm bảo tuổi thọ.
b. Các thông số kỹ thuật cơ bản của cầu trục QC hãng Kalmar cảng Greenport
- Loại cầu trục: dạng cổng, cơ cấu di chuyển xe con bằng cáp kéo, công
song nâng hạ kiểu bản lề.
- Sức nâng định mức:
Contener operation: 51.5 tấn ( nâng hạ dùng khung nâng).
Hook operation: 53.5 tấn ( nâng hạ dùng dầm nâng).
- Khả năng quá tải của cơ cấu: 125% định mức.
- Chiều cao nâng hạ: 36m
- Hành trình xe con mang hàng: 46m

Tầm với ngoài (từ tâm ray ra phía bờ sông ): 26m.
Tầm với trong (từ tâm ray về phái đất ): 20m.
- Số cụm chân: 4 cụm.
- Số bánh xe: 4 bánh/1 cụm.
Các động cơ truyền động chính:
Động cơ nâng hạ hàng:
- Công suất định mức:Pđm= 250 kW
- Điện áp định mức: U đm= 400V
viii


- Tốc độ :n= 985 vòng/ph
- Hiệu suất: Cosφ = 0.84
- Tần số : F= 50Hz
Động cơ di chuyển xe con:
- Công suất định mức:Pđm= 9.2 kW
- Điện áp định mức: U đm= 400V
- Hiệu suất: Cosφ = 0.84
- Tần số : F= 50Hz
Động cơ di chuyển giàn:
- Công suất định mức:Pđm= 22 kW
- Điện áp định mức: U đm= 400V
- Hiệu suất: Cosφ = 0.86
- Tần số : F= 50Hz
Động cơ nâng hạ boom:
- Công suất định mức:Pđm= 75 kW
- Điện áp định mức: U đm= 400V
- Hiệu suất: Cosφ = 0.85
- Tần số : F= 50Hz
c. Cách độc bản vẽ của cầu trục QC

Để tìm hiểu nghiên cứu về trang bị điện các cơ cấu của cầu trục QC hãng
kalmar cảng Greenport chúng ta cần nên biết các ký hiệu, quy ước sử dụng trong
bản vẽ. Bản vẽ về phần điện của cầu trục này chia thành 10 cột, được đánh số từ
0- 9 và được sắp xếp thành các nhóm, mỗi nhóm bản vẽ thể hiện một cơ cấu:
Ký hiệu của các nhóm bản vẽ:
Nhóm = 01 Giới thiệu tổng quan về cầu trục.
Nhóm = 10.A Sơ đồ 1 sợi của hệ thống.
Nhóm = 11.C Cấp nguồn cao áp cho hệ thống.
Nhóm = 11.M Bảo vệ dừng khẩn cấp nguồn cao áp.
Nhóm = 12.C Sơ đồ chi tiết hệ thống cấp nguồn động lực.
Nhóm = 12.M Sơ đồ chi tiết cấp nguồn điều khiển.
Nhóm = 13.C Cấp nguồn chuyển chế động làm việc.
Nhóm = 14.A Mạch cung cấp phụ trợ.
ix


Nhóm = 14.M Mạch phụ trợ cung cấp điều khiển.
Nhóm = 15.A Mạch chiếu sáng.
Nhóm = 16.A Mạch bố trí thiết bị sấy.
Nhóm = 20.M Mạch động lực tín hiệu PLC.
Nhóm = 21.J Mạch động lực động cơ nâng hạ 1.
Nhóm = 22.J Mạch động lực động cơ nâng hạ 2.
Nhóm = 24.J Mạch điều khiển độ chênh của việc nâng hạ.
Nhóm = 31.J Mạch động lực cơ cấu di chuyển xe con.
Nhóm = 41.J Mạch động lực cơ cấu di chuyển boom.
Nhóm = 41.M Mạch động lực cơ cấu nâng hạ boom.
Nhóm = 51.J Mạch động lực cơ cấu di chuyển giàn 1.
Nhóm = 52.J Mạch động lực cơ cấu di chuyển giàn 2.
Nhóm = 56.A Mạch các đèn pha.
Nhóm = 56.D Phanh an toàn của giàn khi có hiện tượng sạt lở ray.

Nhóm = 56.M Dừng khẩn cấp khi có hiện tượng sạt lở.
Nhóm = 57(. A. D. M ) Mạch động lực ray phía bờ sông.
Nhóm = 71.J Động cơ quấn cáp.
Nhóm = 71.M Tín hiệu điều khiển tang cáp.
Nhóm = 91.M Các thiết bị trong tủ PLC
Nhóm = 92.A Tín hiệu thiết bị của cabin
Nhóm = 92.M Tín hiệu ra vào của PLC
Nhóm = 93.M Tín hiệu từ ghế lái (cabin ).
Nhóm = 94.D Tín hiệu các phanh của xe con.
Nhóm = 94.M Tín hiệu nguồn và động cơ của cơ cấu di chuyển xe con.
Nhóm = 95.D Điều khiển mở rộng
x


Nhóm = 95.A Tín hiều từ các cảm biến đo nhiệt của cơ cấu di chuyển xe
con.
Nhóm = 95.M Sự phân ra của tín hiệu điều khiển.
Nhóm = 99.M Các đầu chờ của tủ điện.
Nhóm = 600 Bố trí tủ điện và các thiết bị trong tủ.
Ký hiệu các tủ điện chính:
+EF14: Tủ đèn chiếu sáng và phân phối các thiết bị phụ.
+EF15: Tủ các thiết bị sấy.
+EF16: Tủ quấn cáp.
+EF10: Tủ phân phối.
+EF23: Tủ kiểm soát tín hiệu vào ra.
+EF91: Tủ PLC.
+EF31 +EF41: Tủ xe con và boom.
+EF22: Tủ nâng hạ 2.
+EF12: Tủ phân phối.
+EF21: Tủ nâng hạ 1.

+EF51: Tủ giàn.
Các thiết bị hay phần tử được ký hiệu như sau: nhóm bản vẽ- vị trí thiết
bị- tên thiết bị. Ví dụ như ký hiệu: = 15. A +EH1 –7E5 là biểu diễn đèn 7E5
thuộc thiết bị chiếu sáng cho phòng điện chính E- House. Đối với các tiếp điểm
ký hiệu theo mẫu: nhóm bản vẽ- vị trí/số trang. Số cột. Ví dụ: = 14. M +EF14/5.
6 là biểu diễn thiết bị thuộc nhóm bản vẽ 14. M trong tủ chiếu sáng (+EF14) ở
bản vẽ số 5 cột 6.
1.2. Bố trí lắp đặt thiết bị trạm biến áp và buồng điện chính
1.2.1. Bố trí trạm biến áp
Trạm biến áp 1000 KVA được đặt tại vị trí trung tâm trên cầu trục. Có
thông số kích thước như sau: Longh x Width x Height: 500 x 290 x 310 cm
Khối lượng của toàn bộ trạm biến áp: Gross Weight: 7000 Kg
Hình ảnh của trạm biến áp được thế hiện trên hình 1.2
xi


Hình 1.2. Bố trí các buồng chính của cần trục
1: Buồng thiết bị nâng hạ (+MH1)
2: Buồng điện chính E- House (+EH1)
3: Buồng trạm biến áp (+TR1)
4: Buồng thiết bị nâng hạ boom (+MB1)
Ngoài các buồng thiết bị chính như trên hình, cầu trục còn được trang bị
các cẩu nâng và hệ thống phụ trợ phục vụ cho việc bảo trì bảo dưỡng.
Trạm biến áp được cấp nguồn cao áp 22kV được lấy từ hố cáp ở cầu cảng.
Nguồn điện cao áp này sẽ được đưa qua bộ chuyển mạch trước khi tới máy biến
áp chính, từ đây nguồn cao áp sẽ được hạ xuống 0.4kV cấp nguồn cho toàn bộ
hệ thống.
Sơ đồ bố trí các thiết bị của trạm biến áp được thể hiện trong hình 1.3.

xii

+TR1
=11.C +TR1-2A1

=11.C
+TR1-3T1

=15.A +TR1-8S1
=12.M+TR1-4S4
=14.A +TR1-5X6
=14.A +TR1-8X4
=16.A+TR1-5B2

=15.A +TR1-8E2

=15.A +TR1-8E1

Hình 1.3. Sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm biến áp
Việc bố trí các thiết bị từ lười điện tới máy biến áp thể hiện qua hình 1.4.

=11. C
+TR1
-3T1

=11. C
+TR1
-2A1

-Q0

F1
=11. C
+LT1
-1W1
Hình 1.4. Sơ đồ từ tang quấn đến trạm
xiii

-3T1
3.1


Các thiết bị và chức năng:
- 1W1: Hệ thống tang quấn cáp có chức năng thu và nhả cáp điện khi
di chuyển cầu trục.
- 2A1: Thiết bị chuyển mạch cao áp có cầu chì (F1: bảo vệ quá
dòng), máy cắt, đèn cảnh báo cách điện cáp, cầu dao cao áp (Q0:
đóng cắt nguồn cao áp với máy biến áp).
- 3T1: Máy biến áp chính Dyn5 1000kVA, 22kV/400V, IP00 biến
đổi điện áp.
- 8E1, 8E2: 2 đèn chiếu sáng phòng máy biến áp.
- 8S1: Công tắc tự động bật đèn khi cửa phòng được mở.
- 5B2: Cảm biến đóng cắt quạt làm mát phòng máy biến áp.
- 4M2:Quạt làm mát trạm biến áp (U = 400V, f = 50Hz, P = 0.48kw,
I=1.2A, n = 1350 v/p).
- Q0: Cầu dao đóng cắt nguồn cao áp, bảo vệ chạm mát các pha.
- F1: Cầu chì cao áp, bảo vệ quá dòng.
Thông số chính của trạm biến áp:
- Dung lượng định mức: Sđm = 1000 kVA
- Điện áp định mức: U đm1 = 22 kV

U đm2 = 0.4 V
- Tần số của nguồn: f = 50 Hz
- Cấp bảo vệ vỏ : IP00
- Tổ đấu dây: Dyn5
Máy biến áp thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian, được bọc kín để tránh
sự thâm nhập của độ ẩm. Đặc biệt máy biến áp sử dụng là máy biến áp khô,
không dùng dầu giúp việc bảo vệ môn trường tốt hơn, và việc vận hành an toàn
hơn vì đặt ở vị trí khá cao.
Cách vận hành của trạm:
Trạm biến áp của cầu trục này được cấp nguồn cao áp 22kV được lấy từ
hố cáp ở cầu cảng. Nguồn điện được lấy từ hố cáp tại cầu cảng, qua cầu chì cao
áp (F1- chịu được dòng 200A) có tác dụng bảo vệ quá dòng, và qua cầu dao Q0
có tác dụng đóng cắt khi sửa chữa hay bảo trì trạm. Để cầu dao Q0 được đóng
xiv


thì hệ thống đèn sẽ cảnh báo cách điện từng pha với nhau sáng, nếu đảm bảo
điều này thì cầu dao sẽ đóng, nguồn sẽ được cấp cho máy biến áp (3T1) ở đây
nguồn cao áp 22kV sẽ được hạ xuống 0.4kV và đưa tới 2 tủ phân phối EF12 và
EF10 trong buồng điện chính (+EH1). Trong trạm biến áp có 2 đèn chiếu sáng
(=15. A + TR1- 8E1 và =15. A + TR1- 8E2) ở 2 ngăn của phòng. Ở cửa vào
phòng có công tắc tự động (=15. A + TR1- 8S1) để bật đèn khi có người mở của
bước vào phòng, điều này đảm bảo phòng máy biến áp luôn trong tình trạng dễ
quan sát vì đây là khu vực điện cao thế nguy hiểm. Và để đảm bảo nhiệt độ và
độ ẩm trong phòng máy luôn ổn định thì nhà thiết kế đã bố trí một cảm biến
nhiệt độ (16. A + TR1- 5B2) được lắp đặt gần cửa có nhiện vụ thu thập và đo
nhiệt độ phòng, và gửi tín hiệu xử lý về PLC. Đẩm bảo rằng nhiệt độ buồng máy
biến áp luôn trong dải làm việc cho phép. Nếu phòng máy có dấu hiệu nóng lên
thì PLC gửi tín hiệu cấp nguồn cho quạt 2M2 hoạt động để làm mát phòng.
Các thiết bị bảo vệ trạm biến áp:

- Cầu chì bảo vệ quá dòng cho hệ thống trạm biến áp F1, chịu được dòng
quá tải vượt quá 200A.
- Đèn báo tín hiệu cách điện từng pha với nhau đảm bảo không xảy ra
chập cháy phía cao áp.
- Cầu dao Q0 phân cách cao áp với máy biến áp giúp người vận hành có
thế sửa chữa và bảo trì àn toàn và dễ dàng hớn
- Cảm biến đo nhiệt độ 5B2, đo nhiệt độ phòng gửi dữ liệu về điều khiển
quạt làm mát nhằm duy trình nhiệt độ của phòng luôn ổn định trong làm việc.

1.2.2. Sơ đồ bố trí các tủ điện trong phòng điện chính E- House
Buồng điện chính E- House dài 7.26 x 2.6 m được đặt đối xứng với trạm
biến áp trên cầu trục.
Đây là nơi tập trung các thiết bị điệu khiển chính: Các biến tần điều khiển, Các
bộ chỉnh lưu, và các rơ le công tắc tơ điều khiển chính....
xv


Vì đây là buồng điện quan trọng, nên nhà thiết kế đã lắm đặt hệ thống
điều hòa điều hai chiều làm mát cho phòng đảm bảo nhiệt độ phòng luôn duy trì
trong dải làm việc cho phép.
Sơ đồ bố trí các tủ điện trong buồng điện E- House được biểu diễn qua hình 1.5

Hình 1.5. Sơ đồ bố trí các thiết bị trong buồng điện chính
Các tủ điện được bố trí song song hai bên của buồng E- House ( 7260 x
2700 cm), tạo cho ta cảm giác rộng rãi và định hình được các vị trí của tủ. Từ
cửa vào phía bên trái gồm các tủ: EF14(1200 x 600 cm)- tủ các thiết bị điều
khiển chiếu sáng. EF15 ( 600 x 600 cm)- tủ điều khiển các thiết bị sấy và làm
mát. EF16 ( 600 x 600 cm)- tủ điều khiển hệ thống quấn cáp. EF10 ( 1200 x 600
cm)- tủ phân phối thứ nhất. EF23 ( 1200 x 600 cm)- tủ các tín hiệu vào ra
400V, 50Hz. EF91 (1200 x 600 cm)- tủ các thiết bị PLC. Từ bên của vào phía

bên phải có các tủ: EF51 ( 600 x 600 cm)- tủ các thiết bị điều khiển giàn. EF12 (
600 x 600 cm)- tủ phân phối thứ 2. EF21 ( 800 x 600 cm)- tủ các thiết bị điều
khiển động cơ nâng 1. EF13 ( 1200 x 600 cm)- tủ phụ trợ lắp đặt. EF22 ( 800 x
600 cm) – tủ các thiết bị điều khiển động cơ nâng hạ 2. EF31 và EF41 ( 1200 x
600 cm, hai tủ này lắp chung cánh)- tủ các thiết bị điều khiển di chuyển xe con
và nâng hạ boom. Và một bàn làm việc của người vận hành. Hệ thống chiếu
xvi


sáng của buồng điện chính được đặt chính giữa phòng gồm có 5 đèn bố trí thành
một hàng. Và tại bàn làm việc của phòng còn bố trí thêm đèn thứ 6 để cung cấp
ánh sáng đầy đủ cho người vận hành.
1.3. Cấu trúc động học của cơ cấu nâng hạ hàng và điều khiển ngoạm
contener
a. Cơ cấu nâng hạ hàng
Trọng tải: Contener operation: 51.5 tấn ( nâng hạ dùng khung nâng).
Hook operation: 53.5 tấn ( nâng hạ dùng dầm nâng).
Khả năng quá tải của cơ cấu: 125% định mức.
Chiều cao nâng hạ: 36m
Cơ cấu nâng hạ hàng sử dụng cáp kéo- rulo, được lai bởi 2 động cơ có
thông số như sau:
- Điện áp định mức:Uđm= 250 KW
- Dòng định mức: I đm= 400V
- Tốc độ :n= 985 vòng/ph
- Hiệu suất: Cosφ = 0.84
- Tần số : F= 50Hz
Hai động cơ này được nối với nhau bởi khớp nối điền từ (-6Y1 =10A +
7/36), chúng cùng làm việc đồng thời cùng chiều quay và cùng đảo chiều như là
một.
Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ hàng thể hiện qua hình 1.6.

Ta có:
- I, I’: Hai động cơ nâng hàng chính
- II: Hộp số của động cơ
- III: Hệ thống tang trống ở đây tang trống là hệ thống tang kép, mỗi động
cơ lai 1 tang trống và mỗi tang được chia làm 2 để móc vào hệ thống
nâng. Vì vậy nên ta biểu diễn 2 tang trống nhưng thực ra nó tương đương
là 4 tang.
- IV: Hệ thống tải trọng
- V: Khớp li hợp nối hai động cơ nâng hàng
xvii


V

II

II

I

I'

III

III

IV

G

Hình 1.6. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ hàng
Hình 1.7 là hình ảnh thực tế của cơ cấu nâng hạ hàng.

Hình 1.7. Cơ cấu nâng hạ hàng trong thực tế
1: Rulo, 2 tang trống kép được đặt song song nhau trong buồng các thiết bị nâng
hạ hàng.
2: Khớp nối điện từ có tác dụng đồng bộ tốc độ và chiều quay của hai động cơ
chính
xviii


3: Động cơ nâng hạ chính
Qua sơ đồ động học của cơ cấu, ta có thể thấy cơ cấu nâng hạ hàng của
cần trục sử dung hệ thống cáp kéo rulo. Hệ thống dây tời được thiết kế thả gần
như song song giữa xe con và khung chụp. Là yếu tố bổ trợ hoàn hảo cho hệ
thống chống lắc điện tử và là một phần của cơ chế định vi chuẩn của cầu trục
hãng kamlmar.
d. Cơ cấu điều khiển ngoạm container
Ngoạm contener được đặt ở 4 góc của giàn và việc điều khiển đóng mở
ngoạm trực tiếp từ cabin do người vận hành. Khi cảm biến báo tín hiệu giàn đã
vào vị trí, thì sẽ hiển đèn báo điều khiển. Lúc này người vận hành sẽ ấn nút vàng
(bên tay trái tay điều khiển trên ca bin) cánh dẫn hướng đã cố định khung ngoài
của contener, khi cả 4 góc của giàn đều được cánh dẫn hướng để cho vào đúng
vị trí để đảm bảo khi ấn nút đỏ (bên tay phải của tay điều khiển trên cabin ) thì
đinh gù (chốt ngoạm) sẽ đẩy ra giữ chặt contener lại. Khi muốn nhả contener ra
thì người vận hành sẽ ấn nút xanh lần lượt từ bên phải để thu đinh gù lại.
Cơ cấu này người ta gọi là cơ cấu bản lề. Chốt ngoạm này được đóng mở
bằng hệ thống thủy lực.
Hình 1.8 thế hiện hình ảnh của cơ cấu ngoạm và động cơ thủy lực điệu khiển
ngoạm.

1: Chốt ngoạm cố định 4 góc contener để nâng lên
2: Flipper cánh dẫn hướng đảm bảo contener được cố định trong vị trí để chốt có
thể cố định mà không có sai lệch
3: Động cơ điều khiển văn thủy lực đóng mở chốt.

xix


Hình 1.8. Cơ cấu ngoạm container
Cơ cấu ngoạm container sử dụng động cơ thủy lực, đẩy học thu lại chốt.
Tại đầu các chốt có chắc cảm biến nhận tín hiệu áp chốt. Khi cảm biến áp chốt
có tín hiệu thì có tín hiệu báo trên cabin, người vận hành nhận được tín hiệu sẽ
thực hiện việc đóng chốt. Trong khi chốt được đóng, để đảm bảo giàn cố định
ôm lấy contener thì nhà thết kế đã đặt các cảm biến không cho ra vào giàn khi
ngoạm được đóng.

xx


Chương 2. Phân tích trang bị điện hệ thống cấp nguồn của cầu
trục QC hãng Kalmar cảng Greenport
2.1. Sơ đồ điện hệ thống cấp nguồn động lực và điều khiển của cầu trục QC
hãng Kalmar cảng Greenport
Nguồn điện cao áp sau khi được đưa tới máy biến áp điện áp từ 22kV đã
được hạ xuống 400V. Từ đây nguồn điện được đưa tới các tủ điện trong buồng
điện chính phía sau. Và trước hết là đưa vào hai tủ phân phối nguồn là EF10 và
EF12.
Nguồn điện cho các động cơ điện của cơ cấu bao gồm 2 loại:
- Nguồn 1 chiều DC 675V: là nguồn điện cung cấp cho bộ biến tần điều
khiển cho các động cơ truyền động trong các cơ cấu chính (nâng hạ hàng, di

chuyển giàn, di chuyển xe con và nâng hạ boom)
- Nguồn 3 pha 400V, 50Hz: Được sử dụng để cấp nguồn cho các động cơ
bơm thủy lực, các quạt làm mát, các cuộn phanh điện từ, ......
Nguồn điện cấp cho mạch điều khiển, đo lường, tín hiệu:
- Nguồn 1 pha 230V, 50Hz cung cấp cho các rơ le, công tắc tơ trong mạch
điều khiển, đầu ra của các PLC và cho các van điện từ.
- Nguồn điện một chiều 24V cấp cho các đầu vào của PLC.
a. Chức năng các phần tử của hệ thống cấp nguồn
Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn động lực được trình bày trong nhóm
bản vẽ: = 12. C hình 2.1 (sơ đồ cấp nguồn cho 4 hệ thống chính) và hình 2.2 (sơ
đồ cấp nguồn cho các thiết bị khác), hình 2.3 (thể hiện sơ đồ cấp nguồn các thiết
bị điều khiển)
-1Q1: Cầu dao đóng ngắn bộ đo 1A1
-1Q2: Cầu dao bảo vệ ngắn mạch
-1A1: Thiết bị đo dòng và áp.
-1A2, -1A3, -1A4: Thiết bị chống sét.
-1F1: Chỉ thứ tự pha
-4L1, 5L1: Hai cuộn cảm
xxi


-4A1, -5A1: Hai khối chỉnh lưu một chiều 400kW, biến đổi điện áp xoay
chiều 400V, 50Hz thành điện áp 1 chiều DC 675V.
-2Q1: Cầu dao phân đoạn cấp nguồn cho các hệ thống phụ tải chính.
-2Q2: Cầu dao cấp cho các nguồn điều khiển phía ngoài.
-2Q3: Cầu dao cấp cho nguồn 400V công tắc.
-2Q4: Cầu dao cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng.
-2Q5: Cầu dao cấp nguồn cho các biến tần của quạt.
-2Q6: Cầu dao cấp nguồn cho quạt gió.
-3Q1: Cầu dao cấp nguồn điều khiển 1 chiều 24V.

-3G1: Bộ chỉnh lưu và ổn áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều
400V thành điện áp một chiều DC 24V cấp nguồn cho các đầu vào PLC.
-3Q2: Cầu dao cấp nguồn điều khiển xoay chiều 230V.
-3T2: Máy biến áp hạ thế 6.3kVA, biến điện áp 400V, +/-5%, 50Hz thành
điện áp 230V, 50Hz cấp cho các thiết bị rơ le, công tắc tơ điều khiển....
-3F3: Cấp nguồn UPS cho tủ điều khển PLC EF91, là rơ le thời gian
chuyển mạch khi xảy ra sự cố mất điện mà vẫn bảm các PLC có thể thực hiện
nhiện vụ khóa ăn toàn cho hệ thống.
-5Q1: Cầu dao cấp nguồn 400V điều khiển xe con.
-5Q2: Cầu dao cấp nguồn 400V cho tủ tín hiệu vào ra EF 23.
-5Q3: Cầu dao cấp nguồn 400V cho tủ EF41.
-5Q4: Cầu dao cấp nguồn 400V cho kẹp ray phía dưới đất liền.
-5Q5: Cầu dao cấp nguồn 400V cho kẹp ray phía dưới bờ sông.
-7Q1, -7Q2, -7Q3: Cầu dao cấp nguồn nuôi AC 400V, 50Hz cho các biến
tần điều khiển hoạt động của các truyền động chính.
- 8F1: Cấp nguồn AC 230V cho các cảm biến.
- 8F2: Cấp nguồn AC 230V cho các thiết bị trong tủ EF10.
- 8F3: Cấp nguồn AC 230V cho các thiết bị trong tủ EF23.
- 8F4: Cấp nguồn AC 230V cho các thiết bị điều khiển chính.
xxii


- 9F1, 9F3, 9F4: Cấp nguồn AC 230V cho các thiết bị phụ trợ khác.
- 9F2: Cấp nguồn AC 230V cho PLC điều khiển cơ cấu di chuyển giàn.
- 9F5: Cấp nguồn AC 230V cho tang quấn.
- 9F6: Cấp nguồn AC 230V cho PLC điều khiển các thiết bị phía bờ.
- 9F7: Cấp nguồn AC 230V cho PLC điều khiển các thiết bị phía sông.
- 10F1, 10F2: Cấp nguồn DC 24V.
- 10F3: Cấp nguồn DC 24V cho module điều khiển động cơ nâng hạ 1.
- 10F4: Cấp nguồn DC 24V cho module điều khiển động cơ nâng hạ 2.

- 10F5: Cấp nguồn DC 24V cho module điều khiển cơ cấu di chuyển xe
con.
- 10F6: Cấp nguồn DC 24V cho module điều khiển cơ cấu di chuyển giàn.
-11F1: Cấp nguồn DC 24V cho các thiết bị điều khiển trong tủ EF10.
-11F2: Cấp nguồn DC 24V cho các thiết bị điều khiển trong tủ EF14.
-11F3: Cấp nguồn DC 24V cho các thiết bị điều khiển trong tủ EF23.
-11F4: Cấp nguồn DC 24V cho các thiết bị điều khiển trong tủ EF91.
Các cầu dao này là cầu dao chính cấp nguồn cho các thiết bị được kể trên.
Khi các cầu dao này được đóng thì luôn có tín hiệu gửi về PLC để thống báo,
giám sát quá trình làm việc của hệ thống. Việc thiết kế như thế giúp ta dễ dàng
trong quá trong quá trình vận hành và sửa chữa hơn vì ta có thể biết sự cố xảy ra
ở đâu. Trên màn hình giám sát của hệ thống.

xxiii


3 AC 400V 50Hz

M

-1Q1
0.6-1A

-1Q2
160/125A

I

U

I

-2Q1
1000A

MULTI FUNCTION
METER
V-A-KVAR-KVA
-1A1

-1A2

-1A3

-4L1
-1A4

-1F1
S120
LINE MODULE

-4A1
400kw

DC 675V

HOIST 1/
GANTRY TRANVELLING

Hình 2.1. Sơ đồ cấp nguồn các hệ thống chính

xxiv

H


I

I

-7Q3

-1A2

230V AC

CONTROL VOLTAGE
CB- PLANT

CONTROL VOLTAGE
SWITCH GEAR +EF10

CONTROL VOLTAGE
SWITCH GEAR +EF23

CONTROL VOLTAGE
MASTER CONTROLLER

Khi cầu dao cao áp Q0 được đóng, nguồn 22kV được cấp cho máy biến
áp 1000kVA biến nguồn cao áp thành nguồn 0.4kV sẵn sàng cấp cho hệ thống.

-3T2

-8F1

-8F2

-8F3

-8F4

CONTROL VOLTAGE
SPARE

CONTROL VOLTAGE
ET - TROLLEY

CONTROL VOLTAGE
SPARE

CONTROL VOLTAGE
SPARE

CONTROL VOLTAGE
HV - DRUM

Thao tác đóng cắt nguồn điện:

-3G1
=

CONTROL VOLTAGE
FEEDIING UNIT 1

CONTROL VOLTAGE
FEEDIING UNIT 2

CONTROL VOLTAGE
MOTOR MODULE HO1

CONTROL VOLTAGE
MOTOR MODULE HO2

-9F1

-9F2

-9F3

-9F4

-9F5

b. Nguyên lý cấp nguồn của hệ thống:

~

-10F1

-10F2

-10F3

-10F4

CONTROL VOLTAGE
MOTOR MODULE TROLLEY

CONTROL VOLTAGE
MOTOR MODULE
GANTRY TRAVELLING

CONTROL VOLTAGE
EF10

CONTROL VOLTAGE
EF14

CONTROL VOLTAGE
EF23

CONTROL VOLTAGE
EF91

CONTROL VOLTAGE
ET - SILLBEAM
LANDSIDE

CONTROL VOLTAGE
ET - SILLBEAM

WATERSIDE

xxv

-10F5

-10F6

-11F1

-11F2

-11F3

-11F4

-9F6

-9F7

Hình 2.3. Sơ đồ cấp nguồn các thiết bị điều khiển

SINAMICS
BLOWER
400V
400V WATERSIDE
BRAKES
RAIL CLAMP

400V SUPPLY

+EF23

400V SUPPLY 400V LANDSIDE
BRAKES
+EF41
RAIL CLAMP
400V SUPPLY
TROLLEY

I

-7Q2

I

-7Q1
-12K1

SINAMICS
BLOWER
400V
I
I
I
I
I

-1F1

-5Q1

-5Q2
-5Q3
-5Q4
-5Q5

MULTI FUNCTION
METER
V-A-KVAR-KVA

24V DC

-3G
SUPPLY
MOTOR BLOWER
FLOOD LOGHT
SUPPLY
AUX. DRIVER

I
I
I
I
I
I

-3Q
-2Q6
-2Q5
-2Q4
-2Q3

-2Q2

SINAMICS
BLOWER
400V

-1A1

-2Q1
-1Q2
160/125A
-1Q1

-7Q4

Hình 2.2. Sơ đồ cấp nguồn các hệ thống phụ trợ khác

3 AC 400V 50Hz