Trang thiết bị điện tàu 34000T. Nghiên cứu hệ thống làm hàng hãng TTS

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp của mình, em xin chân thành cảm
ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Tống Lâm Tùng, thầy đã trực tiếp hướng dẫn
em thực hiện bản đồ án của mình. Với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy đã
giúp em có thể hiểu, và nắm bắt những nội dung của bản đồ án mình làm. Từ đó,
em có thể thực hiện và hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình trong thời gian
quy định. Thầy cũng đã trực tiếp giảng dạy chúng em nhiều môn học trong quá
trình theo học tại trường.
Em cũng xin giử lời cảm ơn tới các thầy, cô trong khoa Điện – Điện tử đã
giảng dạy sinh viên chúng em trong suốt những năm tháng chúng em học tập tại
trường. Các thầy, cô đã trang bị cho chúng em không chỉ những kiến thức về
chuyên ngành chúng em theo học mà còn là nhưng kinh nghiệm để chúng em có
thể bước ra xã hội với hành trang tốt nhất. Các thầy, cô đã giúp giải đáp các thắc
mắc của sinh viên chúng em, đưa tới sinh viên chúng em các thông tin cần thiết để
sinh viên nói chung và bản thân em có được thông tin kịp thời. Từ đó có được sự
định hướng về việc thực hiện học tập cũng như thực hiện đồ án tốt nghiệp với sinh
viên năm cuối chúng em.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô trong toàn
trường, gia đình và bè đã giúp đỡ em trong suốt những tháng năm học tập tại
trường. Đây là môi trường giúp em hoàn thiện bản thân từ kiến thức tới nhân cách.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Ngô Đức Nghị


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan nội dung trong đề tài là hoàn toàn do em thực hiện, với sự
giúp đỡ và chỉ bảo từ thầy Tống Lâm Tùng. Bên cạnh đó em cũng có tham khảo
các bản đồ án từ các khóa trước trên thư viện của trường. Từ đó để em có thể hiểu
và phân tích các nội dung trong đề tài của mình và viết thành quyển báo cáo của
mình. Em xin cam đoan những điều mình nói là đúng, nếu có gì không đúng em xin

hoàn toàn chịu tránh nhiệm và nhận các hình thức kỷ luật. Em xin chân thành cảm
ơn.

Sinh viên thực hiện
Ngô Đức Nghị


LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 34000T ............................................................. 3
1. Các thông số chính của tàu: .............................................................................. 3
2. Máy chính ........................................................................................................ 4
3. Máy phát điện chính ......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU 34000T .......... 5
1.1 Giới thiệu về tổ hợp diesel lai máy phát của trạm phát chính .......................... 5
1.2 Cấu trúc sơ đồ của hệ thống năng lượng trên tàu ............................................ 7
1.2.1. Nhóm khởi động & phụ tải 440V số 1 ..................................................... 7
1.2.2. Nhóm khởi động số 1( Page 271, 287 tới 304 ) ........................................ 8
1.2.3. Nhóm phụ tải 440V số 1( Page 201, 202, 203, 204 ) ............................... 9
1.2.4. Nhóm khởi động số 2( Page 272, 305 tới 322 ) ...................................... 10
1.2.5. Nhóm khởi động & phụ tải 440V số 2 ................................................... 10
1.2.6. Nhóm phụ tải 440V số 2( Page 211, 212, 213, 214 ) ............................. 11
1.2.7. Nhóm phụ tải 220V( Page 261, 262, 263 ) ............................................. 12
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÀM HÀNG HÃNG TTS ........... 13
2.1 Giới thiệu về hệ thống làm hàng hãng TTS .................................................. 13
2.2 Hệ thống thủy lực ( Bản vẽ Hydraulic Drawing – 5005175 ) ........................ 14
2.2.1 Cấu trúc của hệ thống. ............................................................................ 14
2.2.2 Đặc điểm ................................................................................................ 18


2.2.3 Nguyên lý hoạt động. ............................................................................. 20

2.3 Mạch điều khiển điện ................................................................................... 28
2.3.1 Nguồn cấp. ............................................................................................. 29
2.3.2 Khởi động động cơ ................................................................................. 30
2.3.3 Mạch sấy ................................................................................................ 33
2.3.4 Mạch chiếu sáng ..................................................................................... 33
2.3.5 Điều khiển nâng hạ hàng ( M07/4) ......................................................... 33
2.3.6 Điều khiển cơ cấu thay đổi tầm với ........................................................ 37
2.3.7 Điều khiển cơ cấu quay mâm.................................................................. 39
2.4 PLC IFM CR 0020 và các module mở rộng của nó. ..................................... 42
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 45


LỜI MỞ ĐẦU

Trong xu thế phát triển kinh tế xã hội hiện nay, thì vận chuyển hàng hóa
cũng theo đó phát triển lên rất mạnh mẽ. Với vị trí địa lý của Việt Nam thì vận
chuyển hàng hóa bằng con đường hàng hải ngày càng phát triển. Với đặc điểm là
lượng hàng hóa được vận chuyển lớn và thuận tiện, thì đây được coi là con đường
quan trọng nhất để lưu thông hàng hóa với quốc tế. Chính vì vậy mà ngành công
nghiệp đóng tàu ngày càng phát triển, với yêu cầu tạo ra những con tàu được hiện
đại hóa ngày càng nhiều, trọng tải cũng được tăng lên rất nhiều để đáp ứng sự phát
triền. Khi mà trọng tải của tàu được tăng lên thì lượng hàng hóa được vận chuyển
cũng tăng lên, vì vậy để đảm bảo thời gian và chất lượng hàng hóa khi vận chuyển
thì các con tàu hiện nay đều được trang bị các hệ thống làm hàng đi theo tàu. Hệ
thống này giúp đảm bảo thời gian làm hàng của tàu tại cảng.
Cùng với sự phát triển của công nghệ hiện nay, các hệ thống trên tàu thủy
cũng được ứng dụng các tiến bộ của khoa học công nghệ vào việc điều khiển sao
cho hiệu quả ngày càng cao, và chi phí được giảm tối đa có thể. Các hệ thống dần
được tự động hóa từ một phần đến toàn phần giúp người vận hành đơn giản hóa
công việc. Hệ thống làm hàng cũng không nằm ngoài xu thế phát triển này. Từ các

hệ thống làm hàng chỉ được điều khiển bởi các mạch role contacter thì ngày nay đã
được điều khiển thông qua các bộ PLC giúp tối thiểu hóa kích thước của mạch điều
khiển, đồng thời tăng khả năng phản ứng cũng như tăng hiệu suất làm việc.
Sau khoảng thời gian học tập tại trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, em đã
được các thầy, cô trong khoa Điện – Điện Tử giao cho đề tài tốt nghiệp ” Trang
thiết bị điện tàu 34000T. Nghiên cứu hệ thống làm hàng hãng TTS” với sự hướng
dẫn của thầy giáo thạc sỹ Tống Lâm Tùng.

1


Đây là hệ thống làm hàng đã được ứng dụng bộ điều khiển bằng PLC hiện
đại, sát với thực tiễn hiện nay. Qua việc thực hiện đề tài sẽ giúp sinh viên chúng em
nắm bắt và tiếp cận với các hệ thống hiện đại ngày nay. Giúp sinh viên sau khi ra
trường sẽ có được kiến thức tốt phục vụ cho công việc. Nâng cao tính thực tiến cho
công việc sau nay của chúng em.
Trong quá trình thực hiện đề tài của mình, em đã được sự hướng dẫn tận tình
của thầy giáo thạc sĩ Tống Lâm Tùng cũng như của các thầy, cô trong khoa Điện –
Điện tử. Cùng với sự cố gắng của bản thân để em có thể hoàn thành đồ án tốt
nghiệp của mình.
Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế còn ít, nên
không tránh khỏi những thiếu sót trong đồ án của em. Em mong có được sự chỉ bảo
của các thầy, cô giúp đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng, tháng 11 năm 2015.
Sinh viên thực hiện
Ngô Đức Nghị

2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 34000T

Đây là tàu hàng rời vỏ kép có trọng tải 34000T, được đóng mới tại nhà máy
đóng tàu Phà Rừng. Tàu được dẫn động bằng động cơ Diesel lai một chân vịt. Tàu
chuyên chở hàng khô như ngũ cốc, thép cuộn, sắt vụn, than, phân đạm, … và các
loại hàng hóa khác.

1. Các thông số chính của tàu:
Chiều dài toàn bộ tàu

: 180m

Chiều dài giữa hai đường vuồng góc

: 172m

Chiều rộng

: 30m

Chiều cao mạn

: 14.7m

Mớm nước thiết kế

: 9.75m

Tải trọng ứng với mớm nước thiết kế

: 34000T

Hầm hàng

: 45500 m3
3


Két dầu F.O

: 1700m3

Két dầu D.O

: 200m3

Két dầu bôi trơn

: 50m3

Két nước ngọt

: 250m3

Két ballast 1

: 15000m3

Két ballast 2

: 24400m3

Tốc độ thiết kế

: 14 hải lý

2. Máy chính
Máy chính là động cơ Diesel SULZER 6RTA48-B
Công suất tối đa là 7600KW ứng với 110RPM
3. Máy phát điện chính
Tàu được trang bị 3 tổ hợp D-G, máy phát xoay chiều 3 pha có thông số:
Model

: FE547A-8

Điện áp định mức

: 450 V

Tần số

: 60 Hz

Công suất tác dụng

: 600 KW

Tốc độ

: 900 vòng/phút

Hệ số công suất (Power factor )

: 0.8

Dòng điện định mức

: 962 A

Công suất biểu kiến

: 750 KVA
4


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TRẠM PHÁT ĐIỆN CHÍNH TÀU
34000T
1.1 Giới thiệu về tổ hợp diesel lai máy phát của trạm phát chính
Trạm phát chính của tàu 34000T được trang bị 3 tổ hợp D-G, đây là các máy
phát xoay chiều 3 pha không chổi than. Các tổ hợp D-G này có thể hoạt động độc
lập hoặc song song với nhau, tùy thuộc vào mức độ và số lượng các phụ tải đang
hoạt động. Cả 3 tổ hợp đều giống nhau với các thông số sau:
 Máy phát chính:
Model

: 6N18AL-EV

Công suất đầu ra

: 660 KW

Ứng với tốc độ

: 900 vòng/phút

Số cặp cực

:8

Nhiệt độ làm việc

: 45 0C

Cấp cách điện

:F

Số cylinder

:6

Đường kính cylinder

: 180 mm

Hành trình của cylinder

: 280 mm

Tốc độ thực hiện hành trình của piston

: 8.40 m/s

Áp có ích trong hành trình

: 2.057MPa

Áp lực cháy lớn nhất

: 17.65 MPa

Chuỗi đánh lửa của các cylinder

: 1-4-2-6-3-5-1
5


Khối lượng

: 3100 Kg

 Máy phát kích từ
Công suất đầu ra

: 7.66 kVA

Điện áp

: 64.6 V

Dòng điện

: 68.4 A

Số pha

:3

Tần số

: 90 Hz

Số cặp cực

: 12

Tốc độ

: 900 vòng/phút

Hệ số công suất

: 0.95 PF

Cấp cách điện

:F

Nhiệt độ làm việc

: 45 0C

Máy phát kích từ được lắp đặt ngay bên trong tổ hợp D-G phục vụ việc điều
chỉnh dòng kích từ của máy phát chính.
Máy phát chính có thể được điều khiển từ xa (tự động) hoặc điều khiển tại
chỗ để khởi động hoặc dừng. Khi khởi động, gió khởi động sẽ được đưa qua các
van để đưa vào các xilanh thông qua các đĩa chia gió. Áp lực lớn nhất của gió khởi
động là 2.94 MPa. Khi dừng thì sẽ sử dụng gió điều khiển có áp lực 0.69 ~ 0.98
MPa cùng với nguồn điện 24 VDC.
Máy phát chính được lai bởi diesel, được kích từ bằng máy phát kích từ EX.
Dòng điện từ máy phát EX sẽ được đưa qua cầu chỉnh lưu Si1 và cung cấp tới cuộn
kích từ F1 của máy phát chính. Máy phát kích từ được cung cấp dòng kích từ thông
6


qua biến dòng CT và bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR, đi qua cầu chỉnh lưu Si2
và đưa tới cuộn kích từ F2.
Để ổn định điện áp thì bộ AVR nhận tín hiệu dòng tải qua biến dòng CCT từ
đó điều chỉnh dòng kích từ của máy phát kích tư, làm thay đổi dòng điện ra của
máy phát kích từ, dẫn tới thay đổi dòng kích từ của máy phát chính và làm thay đổi
điện áp ra của máy phát.
Mỗi máy phát được trang bị một bộ AVR, các bộ AVR này được nối dây cân
bằng với nhau để phục vụ cho việc phân chia tải vô công. Dây cân bằng sẽ chỉ được
đưa vào hoạt động khi máy phát đó đã được đóng lên lưới, và phải có tối thiểu hai
máy phát hoạt động
1.2 Cấu trúc sơ đồ của hệ thống năng lượng trên tàu( Busbar system diagram - page
71, 72, 73, 74, 75 )
Nguồn năng lượng trên tàu được cung cấp bởi 3 tổ hợp D-G như đã nêu ở
trên. Ba tổ hợp này cấp nguồn lên thanh cái của trạm phát, từ đó nguồn điện này sẽ

được đưa đến các phụ tải phục vụ cho hoạt động của tàu.
Thanh cái của tàu được chia thành hai đoạn. Đoạn thanh cái thứ nhất được
đưa đến nhóm phụ tải số 1, đoạn thanh cái thứ hai đưa nguồn đến nhóm phụ tải số
2. Các nhóm phụ tải này bao gồm: 440V feeder panel, group starter panel, 440V
feeder panel & group starter panel, và nhóm 220V feeder panel. Nhóm phụ tải
220V được cấp nguồn thông qua hai biến áp Tr1 và Tr2.
1.2.1. Nhóm khởi động& phụ tải 440V số 1 (Busbar system diagram section 2 –
page 71 )
Đây là các phụ tải nhận trực tiếp điện áp 440V từ máy phát qua thanh cái và
hệ thống các ACB và các mạch điều khiển của chúng. Tùy theo công suất của
chúng mà chúng có thể được khởi động trực tiếp hay đổi nối sao tam giác.
7


Trong nhóm này, các phụ tải đều được bộ quản lý nguồn PMS giám sát và
quản lý. Tuy nhiên, khi ở chế độ điều khiển tại chỗ thì các phụ tải này không cần
bộ PMS không chế khởi động. Lúc đó, PMS sẽ giám sát hoạt động của hệ thống.
Ta nhận thấy rằng, các tải nhẹ thì có thể khởi động trực tiếp không cần khởi
động bằng cách đổi nối như:
- Bơm nước làm mát số 1 và số 3, đây là tải với công suất 30KW và dòng định mức
là 51.3A. Do vậy đây là tải được khởi động trực tiếp.
- Bơm cứu hỏa số 1 cũng là tải được khởi động trực tiếp. Công suất của nó là
45KW với dòng điện là 74.03A.
Ngoài ra, trong panel này thì tải nặng chỉ có bơm nước làm mát nhiệt độ thấp là tải
nặng. Công suất của nó là 65KW với dòng điện là 101.74A. Do vậy, để khởi động
được phụ tải này thì quá trình khởi động cần thực hiện việc đổi nối sao tam giác để
giảm dòng khởi động, tránh ảnh hường đến trạm phát cũng như các phụ tải khác.
Các phụ tải trong nhóm này đều được sấy, việc bật sấy là do người điều
khiển thực hiện, còn việc ngắt sấy ngoài do người vận hành thì hệ thống có thể tự
ngắt khi hoạt động. Việc thực hiện sấy để đảm bảo cho các phụ tải này hoạt động

tốt, cũng như bảo vệ cho nó khi nó không hoạt động, giảm thiểu tác động của môi
trường.
1.2.2. Nhóm khởi động số 1( Page 271, 287 tới 304 )
Đây là các nhóm khởi động cũng dùng nguồn trực tiếp từ máy phát qua
thanh các ở nhánh thứ nhất. Các phụ tải ở panel này cũng được bộ PMS quản lý và
giám sát. PMS sẽ trực tiếp khởi động khi ta để ở chế độ điều khiển là remote. Khi
điều khiển tại chỗ thì PMS sẽ chỉ giám sát mà không thực hiện việc khởi động.

8


Trong panel này, các phụ tải là bơm ballast số 1 là tải nặng, việc khởi động
cần thực hiện việc đổi nối chứ không khởi động trực tiếp. Công suất và dòng điện
của chúng là;
Bơm ballast có công suất 125KW/195.65A
Quạt gió buồng máy số 1 là phụ tải cần đảo chiều, phương pháp được sử dụng là
đổi 2 trong 3 pha.
Quạt thông gió buồng máy có công suất 30/7.5KW tương ứng 49.2/12.3A
Các phụ tải khởi động trực tiếp được là bơm nước làm mát nhiệt độ cao số 1
và bơm dầu bôi trơn máy chính. Đây là hai phụ tải được có sử dụng cảm biến để
giám sát. Với bơm nước làm mát nhiệt độ cao thì PS giám sát thông số nhiệt độ,
còn với bơm dầu bôi trơn máy chình thì PS giám sát áp lực dầu bôi trơn cung cấp
cho máy chính.
Trong các phụ tải của panel này, chỉ có bơm ballast và bơm dầu bôi trơn máy
chính là có mạch sấy trước khi khởi động. Điều này bảo đảm tính sẵn sàng khởi
động của phụ tải này, đồng thời thấy rằng đây là các phụ tải quan trọng trong panel
này.
1.2.3. Nhóm phụ tải 440V số 1( Page 201, 202, 203, 204 )
Đây là nhóm phụ tải nhận nguồn trực tiếp 440V từ thanh cái thông qua các
ACB để cấp nguồn đến trực tiếp các phụ tải.

Nhóm phụ tải này bao gồm các phụ tải như: cẩu hàng, điều hòa, nồi hơi phụ,
máy nén khí, bơm tăng áp phụ số 1, … Các phụ tải này không được điều khiển trên
bảng điện chính mà được điều khiển ở các tủ điện ở vị trí của phị tải. Trên bảng
điện chính chỉ đặt các ACB cấp nguồn đến các phụ tải này

9


1.2.4. Nhóm khởi động số 2( Page 272, 305 tới 322 )
Đây nhóm khởi động được lấy nguồn từ nhánh thứ hai của thanh cái bảng
điện chính. Mạch điều khiển của các phụ tải thuộc nhóm này sử dụng nguồn 220V,
và có thể điều khiển trực tiếp trên bảng điện chính. Các công tắc hay đồng hồ đo
trong mạch điều khiển của các phụ tải nhóm này được đặt trực tiếp trên panel ở
bảng điện chính.
Các phụ tải của nhóm này cũng giống ở nhóm số 1 đều được bộ quản lý
nguồn PMS giám sát và sẽ tác động vào việc khởi động khi ta đặt ở chế độ remote.
Ở nhóm phụ tải này thì tất cả đều có mạch sấy, và được điều khiển bằng tay
trên bảng điện chính. Mạch sấy này sẽ tự động ngắt khi phu tải bắt đầu hoạt động.
Trong nhóm khởi động này thì chỉ có một phụ tải không khởi động trực tiếp
được, mà cần thực hiện khởi động bằng phương pháp đổi nối sao tam giác để giảm
dòng khởi động là bơm nước làm mát nhiệt độ thấp số 2. Công suất của bơm này là
65KW với dòng là 101.74A.
Các phụ tải còn lại:
Bơm dầu bôi trơn máy chính ( bơm số 2) có công suất 55KW/82.9A
Bơm cứu hỏa số 2 có công suất 45KW/74.03A
Bơm nước làm mát số 2 có công suất 30KW/51.30A
Đây là các phụ tải của nhóm được khởi động trực tiếp, tuy nhiên khác với bơm dầu
bôi trơn số 1 thì ở mạch điều khiển của bơm số 2 này không có cảm biến PS
1.2.5. Nhóm khởi động & phụ tải 440V số 2( Busbar system diagram section 9 –
page 73 )

Nhóm này gồm các phụ tải: Bơm nước làm mát nhiệt độ cao ( bơm số 2 ),
bơm ballast số 2, bơm nước làm mát nhiệt độ thấp ở cảng, quạt gió buồng máy số
10


2. Các phụ tải này cũng lấy nguồn từ thanh các nhánh số hai, và cũng được bố trí
mạch điều khiển và các thiết bị đọ trên bảng điện chính để điều khiển và giám sát.
Các phụ tải này cũng được bộ quản lý nguồn PMS giám sát và điều khiển ở chế độ
điều khiển remote.
Các phụ tải được khởi động trực tiếp với công suất và dòng cho phép là:
Bơm nước làm mát nhiệt độ cao số 2 với công suất 15KW/25.49A
Bơm nước làm mát nhiệt độ thấp ở cảng với công suất 30KW/51.3A
Các phụ tải yêu cầu đổi nối khi khởi động là:
Bơm ballast số 2 có công suất 125KW/195.65A
Còn quạt gió buồng máy số 2 cũng được đảo chiều bằng việc đổi 2 trong 3
pha.
Quạt gió buồng máy số 2 có thông số 30/7.5KW ưng với dòng 49.2/12.3A
Trong nhóm này chỉ có bơm ballast là cần có mạch sấy để đảm bảo việc khởi
động thành công ở lần đầu tiên, do đây là tải nặng nếu phải khởi động lại thì dễ ảnh
hưởng tới cả hệ thống. Những phụ tải còn lại thì không cần sử dụng mạch sấy do
chúng có thể khởi động trực tiếp, công suất nhỏ ít ảnh hưởng đến hệ thống.
1.2.6. Nhóm phụ tải 440V số 2( Page 211, 212, 213, 214 )
Các phụ tải này nhận nguồn trực tiếp từ nhánh thứ hai của thanh cái.Các phụ
tải này không được điều khiển trên bảng điều chỉnh, trên đó chỉ gồm các ACB được
đặt trong panel. Nguồn từ thanh cái qua các ACB này rồi đến bảng điều khiển của
phụ tải, tại đây người điều khiển mới thực hiện việc điều khiển phụ tải.
Một số phụ tải trong panel này như: lò đốt rác, máy nén khí số 2, bộ điều tốc
điện tử của máy chính, cẩu hàng số 3, cẩu số 4, bảng điện sự cố, . . .
11

1.2.7. Nhóm phụ tải 220V( Page 261, 262, 263 )
Nhóm phụ tải này được cấp nguồn từ một trong hai máy biến áp Tr1, Tr2
(450/230V). Đây là nhóm phục vụ chiếu sáng, các phụ tải phục vụ sinh hoạt cho
thuyền viên và cấp nguồn cho mạch đo điện trở cách điện.
Trên panel này thì cũng chỉ đặt các ACB cấp nguồn đến các phụ tải chứ
không điều khiển các phụ tải này. Chỉ có mạch đo điện trở cách điện là người vận
hành có thể được điều khiển và quan sát trên bảng điện chính.
Các phụ tải này không được giám sát hay không chế bởi PMS, và không có
ngắt sự cố hay ngắt ưu tiên.

12


CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÀM HÀNG HÃNG
TTS

Hệ thống làm hàng TTS với mã hiệu HR 34 – PR01 được sản xuất vào tháng
10, năm 2007 và được cung cấp cho nhà máy đóng tàu Phà Rừng để trang bị cho
tàu chở hàng rời 34000T.
2.1 Giới thiệu về hệ thống làm hàng hãng TTS
* Phân loại hệ thống
Hệ thống làm hàng TTS bao gồm các cơ cấu: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu
thay đổi tầm với hay còn gọi là cơ cấu nâng hạ cần, và cơ cấu thay đổi góc quay
của cần hay còn gọi là cơ cấu quay mâm. Với đặc điểm cấu trúc này, khi phân loại
theo đặc điểm kết cấu thì hệ làm hàng này được xếp vào loại cần trục.
Khi phân loại theo hệ thống truyền động thì ta thấy hệ thống này được xếp
vào loại truyền động điện – thủy lực. Động cơ để thực hiện việc thay đổi tầm với,
nâng hạ hàng hay quay mâm đều là các động thủy lực.
* Chức năng

Cẩu điện thủy lực được thiết kế để vận chuyển container và các hàng hóa
khác từ tàu lên bờ, từ bờ lên tàu, hay giữa các tàu với nhau khi neo đậu trên vịnh
hay biển.
* Các thông số chính và đặc điểm kỹ thuật của hệ thống
Cẩu điện thủy lực của hãng TTS được thết kế với thông số:
Tải trọng thiết kế

: 30 tấn

Tầm vươn xa nhất của cẩu là

: 25000 mm
13


Tầm vươn ngắn nhất của cẩu là

: 3600 mm

Chiều cao từ mâm xoay tới đỉnh cột nền tảng

: 9674 mm

Chiều cao từ mâm xoay đến cabin điều khiển

: 3738 mm

Chiều rộng của cột nền tảng

: 3200 mm

Công suất của động cơ

: 160 KW

Bơm chính với công suất 160kW, khởi động bằng cách đổi nối sao tam giác.
* Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống
Đây là hệ thống cẩu điện thủy lực, vậy nên cấu trúc của nó gồm 3 phần chính
là động cơ lai bơm thủy lực, bộ điều khiển và bộ truyền động thủy lực. Trong bộ
truyền động thủy lực gồm bơm thủy lực, các van phân phối và động cơ thủy lực.
Bộ truyền động thủy lực này sẽ chịu sự điều khiển của bộ điều khiển. Động cơ lai
bơm thủy lực sẽ được điều khiển bằng bộ điều khiển riêng biệt, phục vụ việc khởi
động và dừng. Dòng thủy lực sẽ tuần hoàn qua bơm và các van để đưa tới động cơ
thủy lực thực hiện các chuyển động của cẩu.
Trong bộ điều khiển của cần cẩu đã được sử dụng bộ điều khiển khả trình
PLC vào để thực hiện việc điều khiển bộ truyền động thủy lực. Ngoài ra, PLC còn
được sử dụng để giám sát các thông số, từ đó xuất những tín hiệu điều khiển hay
các tín hiệu báo động, bảo vệ.
2.2 Hệ thống thủy lực ( Bản vẽ Hydraulic Drawing – 5005175 )
2.2.1 Cấu trúc của hệ thống.
Cũng như bất kỳ hệ thống thủy lực nào khác, hệ thống thủy lực được trang bị
trên cần cẩu của hãng TTS này cũng bao gồm hai phần chính: phần tử tín hiệu và
phần tử tạo năng lượng ( thủy lực ).
14


Phần tử tín hiệu: là phần tử đưa tín hiệu vào để điều khiển hệ thủy lực, nó
được chia thành hai phần là phần đưa tín hiệu vào, và phần xử lý tín hiệu. Tùy vào
cách xây dựng hệ thống của nhà thiết kế mà các tín hiệu đầu vào có thể là: tín hiệu
bằng tay, cơ khí, hay kết hợp giữa tay và cơ khí. Phần xử lý tín hiệu có thể bằng

tay, bằng điện, bằng thủy lực, bằng khí nén, hay điện tử, …
Phần tử tạo năng lượng: được cấu thành từ các cơ cấu, cơ cấu tạo năng
lượng, phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành.
Cơ cấu tạo năng lượng: được xem là nơi tạo ra dòng thủy lực đồng thời duy
trì dòng thủy lực đó. Biến đổi cơ năng thành động năng của dòng thủy lực
Phần tử điều khiển: là các phần tử điều khiển dòng thủy lực
Cơ cấu chấp hành: là các cơ cấu biến đổi động năng của dòng thủy lực thành
cơ năng.
Trong hệ thống thủy lực của cần cẩu làm hàng hãng TTS cũng như vậy. Với
cấu trúc gồm hai phần là điều khiển và phần tạo năng lượng. Ta sẽ xét phần điều
khiển ở sau, còn ở đây ta sẽ xét phần tạo năng lượng.
Phần tạo năng lượng ở đây cũng có cấu trúc bao gồm 3 phần khác là cơ cấu
tạo năng lượng, phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành.
a. Cơ cấu tạo năng lượng.
Đây là cơ cấu biến đổi cơ năng thành động năng. Trong hệ thống này, nhà
sản xuất sử dụng một động cơ điện M (4.3) 160KW để lai bơm 1.1, 2.1, 3.1 ( bơm
hai chiều có lưu lượng thay đổi ), ba bơm này là các bơm tạo ra động năng của
dòng thủy lực đưa tới các động cơ thực hiện trong các cơ cấu nâng hạ hàng, thay
đổi tầm với và xoay mâm. Như vậy, qua cơ cấu này ta có thể thấy cơ năng của
động cơ chính đã được biến đổi thành động năng của dòng thủy lực.

15


Hệ thống còn được trang bị một động cơ để lai đồng thời hai bơm 4.1 và 5.1,
đó là động cơ M (4.2). Bơm 4.1 là bơm dầu bổ sung đồng thời tạo dòng thủy lực có
áp suất cấp cho phanh thủy lực, đây là bơm một chiều có lưu lượng thay đổi.
Bơm 5.1 là bơm dầu tuần hoàn qua bộ làm mát dầu, bơm 5.1 là loại bơm một
chiều có lưu lượng không đổi.
Bộ làm mát được sử dụng ở đây là bộ làm mát bằng quạt, được lai bởi động

cơ xoay chiều ba pha 5.8.2, có công suất 1.5 KW.
b. Các phần tử điều khiển
Các phần tử điều khiển phục vụ việc điều khiển hướng đi của dòng thủy lực
theo ý mong muốn. Ngoài ra còn các phần tử để bảo vệ cho hệ thống đường ống
thủy lực, hay các phần tử khác tránh khỏi các sự cố do quá áp lực. Các phần tử điều
khiển trong hệ này bao gồm:
Các van điện từ Y2, Y3, Y4 được dùng để điều khiển các phanh thủy lực của
các cơ cấu xoay mâm, nâng hạ cần và nâng hạ hàng.
Van điện từ Y1 được dùng phục vụ cho việc xả dầu hồi từ các phanh về két,
đồng thời để điều khiển cơ cấu dịch tâm bơm của bơm 4.1, tạo dòng tuần hoàn đưa
dầu về két khi các phanh đã mở hết cỡ.
Van 4/3 điều khiển bằng cuộn hút điện từ Y6-Y7 điều khiển tâm bơm 3.1
Van 4/3 điều khiển bằng cuộn hút điện từ Y9.1-Y8.1 điều khiển tâm bơm 2.1
Van 4/3 điều khiển bằng cuộn hút Y11.1-Y10.1 điều khiển tâm bơm 1.1
Ngoài ra, hệ còn được trang bị các van an toàn để xả dầu về két khi áp lực
tăng đến ngưỡng đặt của từng van. Cùng với đó là các van một chiều, một chiều có
lò xo, van tiết lưu, phin lọc dầu.
c. Cơ cấu chấp hành
16


Gồm ba cơ cấu riêng biệt: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu
quay mâm.
Cơ cấu nâng hạ hàng được thực hiện nhờ một động cơ thủy lực thuận nghịch
lưu lượng thay đổi được ( 1.5 ). Yêu cầu cần thay đổi được lưu lượng nhằm đáp
ứng được yêu cầu về tải hàng hóa, tốc độ được giới hạn trong khoảng nhất định.
Trong khoảng đó thì tốc độ có thể thay đổi được phụ thuộc vào tải mà cần cẩu cần
di chuyển.
Cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu này được trang bị một động cơ thủy lực hai chiều
có lưu lượng cố định ( 2.5 ), do không có lưu lượng không đổi nên tốc độ nâng hạ

cần không được thay đổi bởi động cơ này mà bằng bơm cấp dòng thủy lực ( 2.1 ),
khi bơm này thay đổi lưu lượng thì tốc độ của động cơ 2.5 mới thay đổi.
Cơ cấu quay mâm, cơ cấu này được trang bị 3 động cơ hoạt động song song
với nhau, đây là motor thủy lực hai chiều có lưu lượng khộng đổi ( 3.4 ). Do tải
trọng của bản thân cẩu đã lớn, kèm thêm tải trọng của hàng hóa tối đa lên tới 30
tấn, vậy nên nhà sản xuất đã lựa 3 động cơ giống nhau. Nhờ vậy, khả năng hoạt
động ổn định của hệ thống sẽ được tăng lên, độ dự trữ cũng được gia tăng. Tốc độ
quay nhanh hay chậm thì phụ thuộc vào tải mà cẩu đang làm việc, tốc độ này cũng
được thay đổi nhờ bơm 3.1 để thay đổi áp lực cấp vào cho động cơ, từ đó sẽ thay
đổi được tốc độ quay.
d. Một số phần phụ trợ
Bơm bổ sung ( 7.0 ), đây là bơm bằng tay. Bơm này được trang bị để phục
vụ việc bổ sung lượng dầu thủy lực bị hao hụt trong quá trình vận hành. Lượng dầu
hao hụt này có thể do rò rỉ ở các bơm, động cơ thủy lực, các khớp nối của ống dẫn
hay ở các cụm van. Việc bổ sung này giúp lượng dầu trong két luôn đảm bảo đủ để
tạo được áp lực ổn định. Dầu bổ sung này được cấp qua đường đầu hồi về thẳng két
dầu chính.

17


Cụm bơm bằng tay ( 8.0 ), đây là bơm được trang bị để đảm bảo sự hoạt
động của hệ thống phanh thủy lực của cơ cấu nâng hạ hàng và cần. Bơm này có thể
thay thế cho bộ điều khiển sự cố. Cụm bơm này còn có một van 2/2 tác động bằng
tay để có thể đóng phanh để dừng động cơ thủy lực khi xẩy ra sự cố.
2.2.2 Đặc điểm
Các thông số chính:
 Bơm chính ( 4.1 )
Type

: K3VL80

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 80 cm3/U

Lưu lượng của bơm ( Q )

: 136 l/min

Tốc độ quay ( n )

: 1760 vòng/phút

 Bơm dầu làm mát ( 5.1 )
Type

: ALP3 A-D-94-S1-A

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 61 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 104 l/min

Tốc độ quay ( n )

: 1760 vòng/phút

Hai bơm này được nối chung trục quay và được lai bởi cùng một động cơ,
chúng có tốc độ giống nhau.
 Bơm thủy lực của cơ cấu nâng hạ hàng (1.1 )
Type

: A4VG125

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 125 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 317 l/min

Tốc độ quay ( n )

: 2746 vòng/phút

 Bơm thủy lực của cơ cấu nâng hạ cần ( 2.1 )
Type

: A4VG125

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 125 cm3/U

18

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 317 l/min

Tốc độ quay ( n )

: 2746 vòng/phút

 Bơm thủy lực của cơ cấu quay mâm ( 3.1 )
Type

: A4VG125

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 119 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 302 l/min

Tốc độ quay ( n )

: 2746 vòng/phút

Cả ba bơm 1.1, 2.1, 3.1 đều được lai bởi cùng một động cơ M ( 4.3 )
 Động cơ thủy lực của cơ cấu nâng hạ hàng ( 1.5 )
Type

: A6VM200

q1

: 170 cm3/U

q2

: 88 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 317 l/min

Tốc độ quay n1

: 1790 vòng/phút

Tốc độ quay n2

: 3628 vòng/phút

 Động cơ thủy lực của cơ cấu nâng hạ cần ( 2.5 )
Type

: A2FM107

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 107 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 317 l/min

Tốc độ quay n

: 2852 vòng/phút

 Động cơ thủy lực của cơ cấu quay mâm ( 3.4 )
Trong cơ cấu quay mâm của cần cẩu TTS được trang bị 3 động cơ thủy lực
giống nhau, cùng loại với nhau
Type

: A2FX56

Thể tích chất lỏng sau 1 vòng quay (q)

: 56.1 cm3/U

Lưu lượng ( Q )

: 0 – 302 l/min
19


Tốc độ quay (n )

: 1723 vòng/phút

Hệ được trang bị 4 cảm biến on/off với giá trị đặt là 7 bar ( S7, S8, S9, S10 ),
và một cảm biến on/off với giá trị đặt là 0bar ( S5 )
Có hai bộ đo áp suất là B1, B2, với B1 đo áp suất trong mạch thủy lực của cơ
cấu nâng hạ cần. B2 đo áp suất trong cơ cấu nâng hạ hàng. Hai bộ đo này đều sử
dụng việc biến đổi từ giá trị áp suất sang giá trị dòng điện.
Các van an toàn được bố trí ở các vị trí cần thiêt với các giá trị đặt khác
nhau.
Ngoài ra, các van 1 chiều có lò xo cũng được bố trí và sử dụng như các van
an toàn.
2.2.3 Nguyên lý hoạt động.
2.2.3.1. Mạch làm mát dầu
Hệ thống được trang bị một bơm riêng biệt để phục vụ việc làm mát dầu đó
là bơm 5.1. Dầu được làm mát bởi gió từ quạt 5.8, được lai bởi động cơ xoay chiều
ba pha 5.8.2. Dầu với nhiệt độ cao từ két dầu chính được bơm 5.1 hút thông qua
đường ống DN32 đưa qua cửa P của cơ cấu 5.3, sau đó dầu được lọc qua phin lọc
5.3.1. Dòng thủy lực ở cửa ra của bơm 5.1 được không chế bởi van 5.3.2 có giá trị
đặt là 1 bar.
Nếu áp lực dầu ở cửa ra của van 5.3.2 không quá 3 bar thì dầu được đưa
toàn bộ qua bộ làm mát 5.8 từ cửa A của cơ cấu 5.3 rồi đưa trở về cửa B của cơ cấu
này. Từ đây, dầu đã được làm mát sẽ được đưa tới các của ra P1, P2, P3, P4 để đưa
tới các vị trí trong hệ thống.
Cửa P1 sẽ đưa dầu đã được làm mát tới cho két dầu của bơm 1.1 trong cơ
cấu nâng hạ hàng.
20


Cửa P2 sẽ đưa tới két dầu của bơm 2.1 trong cơ cấu nâng hạ cần
Cửa P3 sẽ đưa dầu tới két của bơm 3.1 trong cơ cấu quay mâm
Cửa P4 sẽ đưa tới hai vị trí. Vị trí thứ nhất là đưa tới cơ cấu phân phối

(Distribution gear) sau đó đưa qua phin lọc dầu để đưa trở về két dầu chính đảm
bảo nhiệt độ của dầu trong két dầu chính. Vị trí thứ hai là đưa động cơ thủy lực của
cơ cấu nâng hạ hàng.
Nếu áp lực dầu ở cửa ra của van 5.3.2 lớn hơn 3 bar, khi đó van 5.3.3 sẽ mở
ra và dầu nóng sẽ được chia thành hai phần. Một phần vẫn được đưa qua bộ làm
mát như bình thường, một phần sẽ được đưa trực tiếp về cửa B để làm giảm áp lực
ở cửa ra của van 5.3.2 xuống dưới 3 bar. Khi áp lực hạ xuống dưới 3 bar thì van
5.3.3 sẽ đóng lại và dầu lại được làm mát như bình thường.
Khi áp lực ở cửa B của cơ cấu 5.3 nhỏ hơn 2 bar thì dầu đã được làm mát sẽ
được phân phối toàn bộ qua các cửa P của nó. Nhưng khi áp lực ở cửa B lớn hơn 2
bar thì van 5.3.4 sẽ mở ra và dầu được đưa một phần qua các cửa xả T, T1, T2, T3.
Trong đó, từ cửa xả T sẽ về trực tiếp két dầu chính, còn lại lần lượt về các két trong
các cụm bơm 3.1, 2.1, 1.1.
Bơm dầu đi làm mát 5.1 này được nối đồng trục với bơm dầu bổ sung của hệ.
Do đó bơm 5.1 sẽ hoạt động mỗi khi bơm dầu bổ sung hoạt động và sẽ chỉ dừng
khi bơm dầu bổ sung dừng.
2.2.3.2. Bơm dầu bổ sung.
Hệ thống thủy lực phục vụ các cơ cấu nâng, hạ hay xoay mâm đều được bơm
dầu bổ sung 4.1 bổ sung dầu thủy lực từ két dầu chính. Bơm này được lai bởi động
cơ M (4.2), cửa hút của bơm là cửa S thông qua đường ống DN50, cửa ra của bơm
là P, cửa X nhận dầu hồi, cửa L là cửa xả dầu về két.

21