Đánh giá trang bị điện – điện tử cần trục kone tại công ty đóng tàu phà rừng đề xuất giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện

LỜI MỞ ĐẦU
Ở nước ta với địa hình có bờ biển dài và nhiều sông lớn, từ lâu ngành
vận tải thuỷ đã hình thành, phát triển và ngày càng đóng vai trị quan trọng
trong nền kinh tế. Theo đó ngành cơng nghiệp đóng tàu cũng ngày càng được
quan tâm đầu tư phát triển, để đáp ứng nhu cầu trong nước và hội nhập với
thế giới.
Trong các cơng ty đóng tàu, nhóm thiết bị cần trục cầu trục có vị trí rất
quan trọng, góp phần lớn vào việc quyết định năng suất và hiệu quả kinh tế
của công ty. Cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, nhóm thiết bị
này cũng ngày càng được hoàn thiện. Đặc biệt các thiết bị nhập khẩu từ nước
ngồi có nhiều tính năng ưu việt, đáp ứng tốt những yêu cầu vận hành như
đáp ứng đủ công suất, mức độ tự động hố cao, vận hành an tồn hiệu quả…
Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá kỹ thuật nhóm cần trục là rất cần thiết, giúp
cho ta hiểu sâu và khai thác tối ưu năng suất thiết bị. Ngồi ra cịn có thể đưa
ra những cải tiến, những giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm hồn thiện nhóm
thiết bị, phục vụ tốt hơn cho sản xuất mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Sau 4 năm học tập tại trường Đại học Dân lập Hải Phòng, được sự tin
tưởng động viên của các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử
1001, em đã tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp “
Đánh giá trang bị điện – điện tử cần trục Kone tại cơng ty đóng tàu Phà
Rừng. Đề xuất giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện ” do
thầy giáo Tiến Sỹ Hồng Xn Bình hướng dẫn.
Đồ án gồm các nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về cần trục nhà máy đóng tàu Phà Rừng
Chương 2: Khái quát hệ thống điều khiển

cho cần trục Kone.

Chương 3: Đề xuất giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ
biến tần – động cơ cơ cấu di chyển chân đế

1

.


Em hy vọng đồ án sẽ trở thành tài liệu hữu ích cho mọi người, đặc biệt là
các bạn sinh viên tham khảo trong việc học tập và ngiên cứu về cần trục Kone .
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do vốn kiến thức còn hạn chế, thời
gian thực hiện không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của thầy cơ và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!

2


Chng 1
Tổng quan về nhóm cần trục nhà máy
đóng tàu phà rừng
1.1. lịch sử phát triển của công ty đóng tµu phµ rõng
Cơng ty đóng tàu Phà Rừng trước đây là công ty sửa chữa tàu biển Phà
Rừng, là công trình hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và Cộng hòa Phần Lan
được đưa vào hoạt động từ ngày 25 tháng 3 năm 1984.
Ban đầu công ty được xây dựng để sửa chữa các loại tàu biển có trọng
tải đến 15000 tấn. Trải qua hơn 20 năm hoạt động, công ty đã sửa chữa được
hàng trăm lượt tàu trong và ngoài nước như: Liên Bang Nga, Đức, Hy Lạp,
Hàn Quốc … đạt chất lượng cao. Cơng ty đóng tàu Phà Rừng là một trong
những cơ sở hàng đầu của Việt Nam có thương hiệu và uy tín trong lĩnh vực
sữa chữa tàu biển.

Hình 1.1: Hình ảnh mặt bằng cơng ty đóng tàu Phà Rừng

3


Những năm gần đây, công ty cũng phát triển công nghiệp đóng mới tàu
biển và đã bàn giao cho chủ tàu hàng chục tàu có trọng tải từ 6500 tấn
12500 tấn. Đặc biệt là các loại tàu xuất khẩu yêu cầu cơng nghệ cao như tàu
chở dầu hóa chất 6500 tấn cho Hàn Quốc, tàu chở hàng vỏ kép 34000 tấn cho
Vương Quốc Anh.
Thực hiện chiến lược phát triển kinh tế biển của Đảng và Nhà nước,
chủ trương phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam, Công ty đã trở
thành Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng, bao gồm công ty mẹ,
năm công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên, năm cơng ty cổ phần vốn
góp chi phối của công ty, một truờng dạy nghề.
Cùng với hệ thống cơ sở vật chất được đầu tư có hệ thống là đội ngũ
nhân lực đông đảo gần 3000 cán bộ cơng nhân viên trong đó có 390 kỹ sư, cử
nhân đặc biệt là lực lượng hàng nghìn cơng nhân đã và tiếp tục được đào tạo
về công nghệ đóng mới tàu biển tại Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc, Na Uy.
Tất cả sẽ trở thành động lực cho sự phát triển của Tổng Công ty Công nghiệp
tàu thủy Ph Rng trong tng lai.
1.2. các yêu cầu về nâng vận chuyển của công ty đóng
tàu phà rừng
Trong cỏc nh máy sản xuất công nghiệp như trong các nghành cơ khí,
luyện kim, đóng tàu, xây dựng, các cảng biển… việc nâng vận chuyển là yêu
cầu hết sức quan trọng góp phần lớn quyết định năng suất, hiệu quả kinh tế.
Nhất là đối với một cơng ty đóng và sửa chữa tàu thuỷ như Công ty tàu biển
Phà Rừng, việc nâng vận chuyển các mã hàng, các tấm thép để gia công, các
thiết bị và chi tiết để lắp ráp… lại càng cần thiết. Để đáp ứng nhu cầu đó cơng
ty đã trang bị rất nhiều nhóm thiết bị cần trục, cầu trục với nhiều chủng loại
đa dạng phù hợp đặc điểm công tác ở từng bộ phận sản xuất.

Tại các phân xưởng, kho vật tư để vận chuyển hàng hoá, các mã hàng

4


đưa vào vị trí gia cơng, sửa chữa hay vận chuyển các chi tiết gia công xong
đưa sang công đoạn khác… công ty đã trang bị các cầu trục chạy trên ray và
các cầu trục bán trục. Nhóm thiết bị này có trọng tải từ (5 – 40) tấn, cấu tạo
đơn giản điều khiển bằng công tắc tơ và rơle do hãng Cranes của Phần Lan
thiết kế hoặc công ty Formach của Việt Nam hợp tác với nước ngoài (thường
là Trung Quốc) chế tạo và lắp đặt. Cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển
chuyển động chính là: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di
chuyển giàn; và chúng được thiết kế điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.
Tại các bãi làm việc ngồi trời, khu vực triền tàu, âu tàu… cơng ty
trang bị nhiều loại cần trục, cầu trục hiện đại phục vụ việc làm việc lắp ráp,
đóng mới tàu như: 5 cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray trọng tải 5
tấn phục vụ bãi làm việc các tấm vỏ và thân tàu, loại này dùng điều khiển
bằng công tắc tơ và rơle có các cơ cấu chính là cơ cấu nâng hạ, di chuyển xe
con và di chuyển giàn, thiết kế điều khiển tại cabin hay từ xa. Để phục vụ việc
lắp ráp đóng mới các con tàu cơng ty lắp đặt bên cạnh âu tàu một số cẩu CQ
của Trung Quốc và tại triền tàu một cầu trục 200 tấn của Phần Lan. Đây là
những loại cẩu hiện đại dùng hệ điều khiển biến tần và PLC cho tốc độ điều
khiển rất láng đáp ứng yêu cầu nâng hạ mã hàng chính xác để lắp ráp.
Ngồi bến sửa chữa có lắp đặt một số cẩu chân đế của Trung Quốc và
KONE, những loại này dùng công tắc tơ và rơle điều khiển, sức nâng (8- 25)
tấn để nâng chuyển lắp máy phục vụ sửa chữa…
Ngồi ra cơng ty cũng lắp đặt 2 cẩu tháp phục vụ xây dựng có tải trọng
(6 - 20) tấn, tầm với 60m. Và một số cẩu trên ơtơ có tính linh hoạt cao, hiệu
quả trong sử dụng để vận chuyển các mã hàng liên kết các cơng đoạn gia
cơng, sửa chữa đóng mới tàu…

Qua việc thống kê trên ta có thể thấy yêu cầu về nâng vận chuyển của
công ty tàu biển Phà Rừng là rất lớn, hầu hết trong các công đoạn sản xuất đều
có sự góp mặt của nhóm thiết bị này. Công ty đã trang bị rất nhiều cần trục cầu
trục phục vụ sản xuất với nhiều chủng loại đa dạng và ngày càng hiện đại.

5


1.2
1. Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức
Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều
kiện trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá, đưa lại hiệu quả kinh
tế tốt nhất cho sự hoạt động của cần trục. Nếu tốc độ thiết kế quá lớn sẽ đòi
hỏi kích thước trọng lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, điều này dẫn
đến giá thành chế tạo cao.
Mặt khác tốc độ nâng hạ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển
chuyển động cho các cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời
gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ, gia tốc và độ giật thoả mãn
yêu cầu. Ngược lại tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến năng xuất bốc xếp hàng
hố. Thơng thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở chế độ định mức nằm
trong phạm vi (0,2-1)m/s hay (12-60)m/p.
2. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng
Phạm vi điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là
điều kiện cần thiết để nâng cao năng xuất bốc xếp đồng thời thoả mãn yêu cầu
của công nghệ bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá. Cụ thể là: khi nâng và
hạ móc khơng hay tải trọng nhẹ với tốc độ cao, cịn khi có u cầu khai thác
phải có tốc độ thấp và ổn định để hạ hàng hoá vào đúng vị trí u cầu.
Vì vậy số cấp tốc độ cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cần
trục ít nhất là 3 cấp tốc độ. Cấp tốc độ thấp nhằm thoả mãn công nghệ khi
nâng và hạ hàng chạm đất, cấp tốc độ cao là tốc độ tối ưu cho từng cơ cấu,

giữa hai cấp tốc độ này thường được thiết kế thêm các tốc độ trung gian để
thoả mãn cơng nghệ bốc xếp hàng hố cũng như sự ổn định của cần trục.
3. Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ
Các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục làm việc ở chế độ
ngắn hạn lặp lại, thường hệ số đóng điện ε% = 40% vì vậy thời gian quá độ
chiếm hầu hết thời gian công tác. Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện

6


pháp cơ bản để nâng cao năng xuất. Thời gian quá độ trong các chế độ công
tác là thời gian khởi động và thời gian hãm trong quá trình tăng tốc và giảm
tốc. Để rút ngắn thời gian quá độ cần sử dụng các biện pháp như: Chọn động
cơ có mơmen khởi động lớn; Giảm mơmen qn tính của các bộ phận quay;
Dùng động cơ điện có tốc độ khơng cao (1000-1500) v/ph.
Đối với động cơ điện một chiều, mômen khởi động phụ thuộc vào giới
hạn của các phiến góp vì vậy thường chọn dịng khởi động Ikđ = (2-2,5)Iđm.
Đối với động cơ xoay chiều mômen khởi động phụ thuộc vào loại động
cơ, với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc mơmen khởi động có thể đạt
1,5Iđm, cịn với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn về nguyên tắc mơmen
khởi động có thể chọn bằng mơmen tới hạn Mmax.
4. Có trị số hiệu suất cosφ cao
Cơng tác khai thác hợp lý cần trục trong bốc xếp hàng hoá là một yếu tố
để nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển. Như chúng ta đã biết hệ
thống truyền động điện của các cần trục thường không sử dụng hết khả năng
công suất, hệ số tải thường trong khoảng 0,3 - 0,4. Do vậy khi chọn các động
cơ truyền động phải chọn loại có hiệu cosφ cao và ổn định trong phạm vi rộng.
5. Đảm bảo an toàn hàng hố
Đảm bảo an tồn cho hàng hố, thiết bị và công nhân bốc xếp là yêu
cầu cao nhất trong công tác khai thác vận hành cần trục. Để thực hiện điều đó

thì các bộ truyền động cần phải có quy trình an tồn cho cơng tác v

hành và

điều khiển cần trục trong q trình hoạt động.
Trong q trình tính toán thiết kế phải chọn các hệ số dự trữ hợp lý. Kỹ
thuật điều khiển chuyển động cần trục cần có các hệ thống giám sát, bảo vệ tự
động các hệ thống. Ngồi ra cịn có các hệ thống đo lường và bảo vệ quá tải
cho cơ cấu nâng hạ hàng.

7


Hệ thống điều khiển bắt buộc phải có đầy đủ các bảo vệ sự cố, bảo vệ
không, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải cho động cơ thực hiện và bảo vệ
dừng khẩn cấp.
Các loại phanh hãm cho các hệ thống làm việc phải có tính bền vững cao.
6. Điều khiển tiện lợi và đơn giản
Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển, việc thiết kế thiết bị điều
khiển phải được bố trí thuận tiện và thống nhất giữa các loại cần trục. Đồng
thời người điều khiển có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện
và dễ dàng.
7. Ổn định nhiệt cơ và điện
Các cần trục thông thường được lắp ráp để vận hành ở các nơi có nhiệt
độ và độ ẩm cao, các khu vực làm việc thường có nhiệt độ biến đổi theo mùa
rõ rệt. Vì vậy các thiết bị điện phải được chế tạo thích hợp với mơi trường
cơng tác.
8. Tính kinh tế và kỹ thuật cao
Thiết bị chắc chắn, kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ, giá
thành hạ, chi phí bảo quản và chi phí năng lượng hợp lý.

1.2.2. Các phương pháp nghiên cứu đánh giá
1.Các phương pháp nghiên cứu đánh giá cần trục
Để nghiên cứu đánh giá về cần trục người ta dựa trên hai quan điểm đó là:
* Quan điểm điều khiển:
Khi thiết kế hệ thống điều khiển, các nhà thiết kế thông thường đã dùng
kỹ thuật tối ưu hoá các biến điều khiển (tối ưu hố số tiếp điểm của các cơng
tắc tơ rơle…) để xây dựng mạch điều khiển cho các cần trục. Đây là các thiết
bị dùng để thực hiện các luật điều khiển nhất định.
Điều khiển chuyển động nâng hạ hàng, di chuyển hàng hố treo trên
móc cần trục theo quỹ đạo mong muốn trong khơng gian hoạt động của cần
trục có thể thực hiện đồng thời nhờ 3 cơ cấu: nâng hạ hàng, cơ cấu quay mâm

8


. Việc điều khiển chuyển động của các cơ cấu có

và cơ cấu di chuyển

thể thực hiện điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.
Tuy nhiên trong thực tế hiện nay điều khiển chuyển động của cần trục
bốc xếp hàng hoá được thiết kế để người vận hành trực tiếp điều khiển quỹ
đạo chuyển động của hàng hoá, quyết định tốc độ nâng hạ và di chuyển tuỳ
theo từng điều kiện cơng tác và chủng loại hàng hố cụ thể.
Chính vì vậy mà hệ thống điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của
cần trục thường được thiết kế hoạt động độc lập với nhau. Việc khai thác tối ưu
năng suất thiết kế phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật điều khiển của người vận hành,
cũng như cấu trúc điều khiển của các hệ thống điều khiển chuyển động. Điều
khiển các hệ thống điều khiển truyền động điện cho chuyển động của các cơ
cấu của cần trục được thiết kế rất đa dạng. Để thuận tiện cho quá trình tổng hợp

và phân tích các hệ thống điều khiển chúng ta dựa vào các đặc điểm sau:
a. Hệ thống

.

b. Hệ thống điều

.

c. Hệ thống điều
.
Mạch cấp nguồn cho các hệ thống điều khiển truyền động điện cho các
cơ cấu chính, các hệ thống truyền động phụ và hệ điều khiển giám sát sự hoạt
động của cần trục có các đặc điểm sau:
Điều khiển cấp nguồn cho toàn bộ cần trục trong chế độ hoạt động và
chế độ không hoạt động. Nguồn điện dùng cho cần trục bao gồm nguồn điều
khiển, nguồn động lực cung cấp cho các động cơ truyền động. Đồng thời hệ
thống cấp nguồn thực hiện các bảo vệ cần thiết cho cần trục như: bảo vệ ngắn
mạch động lực, bảo vệ không, bảo vệ quá tải các động cơ truyền động.
* Quan điểm năng lượng:
Cần trục trong các nhà xưởng thường được thiết kế với tải trọng nâng
hạ hoặc di chuyển trung bình và lớn. Vì vậy khi nghiện cứu cần phải chú ý

9


đến khả năng cung cấp công suất cũng như độ an toàn, tin cậy của các động
cơ thực hiện. Để phân tích được các đặc tính đặc trưng của hệ truyền động
điện các nhóm cần trục này thì ta phải xuất phát từ các nguyên tắc cơ bản của
truyền động điện sử dụng trong thiết bị nâng chuyển. Khi đã phân tích được

điều đó mới có thể ứng dụng và vận dụng một cách thành thạo các công tác
điều chỉnh hệ thống thoả mãn các yêu cầu công nghệ.
2. Phương pháp chung để đánh giá khả năng phục vụ thiết bị điện của cần trục
Để đánh giá khả năng phục vụ của thiết bị điện phục vụ bốc xếp hàng hố
thường có 2 phương pháp sau:
Phương pháp thứ nhất: Đó là phương pháp thống kê khả năng hoạt động
và số lần hỏng hóc trong một giai đoạn nhất định, trong một năm hoặc trong
nhiều năm mà đưa ra kết luận.
Phương pháp thứ hai: Là dựa vào tính năng kỹ thuật, kết cấu của từng thiết
bị, khí cụ điện, máy điện cũng như xuất xứ của chúng. Phương pháp này cho kết
quả nhanh song địi hỏi người đánh giá phải có chun mơn cao. Cũng từ kết quả
đánh giá đó xây dựng quy trình khai thác vận hành cho hợp lý.

1.3. cần trục trong công ty đóng tàu phà rừng
1.3.1. Kt cấu bố trí lắp đặt
* Cách bố trí trên cabin điều khiển
Cabin chính trên cần cẩu được đặt phía trên cao để người điều khiển có
tầm quan sát mọi hoạt động. Tại cabin này người điều khiển có thể thao tác
vận hành di chuyển cần cẩu từ bảng điều khiển nằm ở phía chân cần cẩu.

10


Bảng 1.1: B
STT

Chi tiết

điều khiển cabin chính

Chức năng

Cơng dụng VH

1

Tay điều khiển

Slew left

Quay cần sang trái

2

Tay điều khiển

Slew right

Quay cần sang phải

3

Tay điều khiển

Luff up

Nâng cần lên

4

Tay điều khiển

Luff down

Hạ cần xuống

5

Công tắc nút ấn Control on

Bật điều khiển

6

Công tắc nút ấn Control off

Tắt điều khiển

7

Đèn báo

Ấn để thử chế độ làm việc của

Lamp test

cần cẩu
8

Công tắc

Chọn chế độ làm việc của cơ

Luff

word/maintenance cấu nâng cần

9

Đèn báo

Luff ready

Cơ cấu nâng cần sẵn sàng

10

Đèn báo

Slew ready

Cơ cấu quay mâm sẵn sàng

11

Đèn báo

Luff endpoint

Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng

cần hoạt động

12

Đèn báo

Luff

maintain Dừng chế độ nâng hạ cần khi
chọn chế độ bảo dưỡng

endpoint
13

Công tắc nút ấn Litmit bypass

Ấn để bỏ qua chế độ ngắt cuối

14

Công tắc nút ấn Rail brake up

Ấn để nhấc phanh ray trước
khi cơ cấu dừng

15

Công tắc nút ấn Rain brake down

Ấn để hạ phanh ray

16

Công tắc nút ấn Spare

Bật nguồn dự trữ

17

Tay điều khiển

Gantry left

Di chuyển cẩu sang trái

18

Tay điều khiển

Gantry right

Di chuyển cẩu sang phải

19

Tay điều khiển

Hoist up

Nâng hàng

11


Chi tiết

STT

Chức năng

Công dụng VH

20

Tay điều khiển

Hoist down

Hạ hàng

21

Công tắc bật

Main/aux . hoist

Chọn cơ cấu nâng hạ ( chế độ
phụ)

22

Đèn báo

Main hoist ready

Chế độ nâng chính sẵn sàng

23

Đèn báo

Gantry ready

Chế độ di chuyển sẵn sàng

24

Công tắc nút ấn E – stop

25

Công tắc nút ấn Main contactor on Bật công tắc tơ chính

26

Cơng tăc tơ nút Main
ấn

27

Dừng mọi hoạt động
contactor Tăt cơng tắc tơ chính

off

Cơng tắc tơ nút Solalart buzzer

Bật cịi báo

ấn
28

Công tắc tơ nút Volt switch

Bật đồng hồ vôn kế

ấn
Bảng 1.2: Bảng điều khiển (nằm ở phía dưới cẩu)
STT

Chi tiết

Chức năng

Công dụng VH

1

Công tắc

Gantry left

Di chuyển cẩu sang trái

2

Công tắc

Gantry right

Di chuyển cẩu sang phải

3

Công tắc

Gantry stop

Dừng di chuyển

4

Công tắc

Rail brake up

Ấn để nhấc phanh ray trước
khi cơ cấu chân đế di chuyển

Công tắc

5

Rail brake down

Ấn để hạ phanh ray sau khi cơ
cấu chân đế dừng

1.3.2.

vận hành cần trục

1. Chỉ những người hội đủ các điều kiện sau mới được làm việc với cần cẩu
Có tuổi trong độ tuổi lao động do nhà nước quy định.
Đã qua kiểm tra khám sức khoẻ bởi cơ quan y tế.

12


Được đào tạo chuyên môn phù hợp, được huấn luyện BHLĐ và có các
chứng chỉ kèm theo. ( gồm người lái, người làm tín hiệu, người móc tải).
Định kỳ 12 tháng 1 lần những người này phải được huấn luyện và kiểm tra
kiến thức chun mơn và an tồn.
Được giao quyết định điều khiển cần cẩu bằng văn bản có chữ ký của
giám đốc.
2. Chỉ cho phép công nhân làm việc trên cần cẩu đã qua kiểm định và được
cơ quan lao động cấp giấy phép cho phép hoạt động theo đúng luật định.
Cần cẩu chưa có giấy phép của ngành lao động không được phép hoạt
động.
3. Công nhân làm việc trên cần cẩu phải sử dụng đúng và đủ các

PTBVCN được cấp theo chế độ gồm : áo quần vải dày, mũ cứng, găng tay
vải bạt, áo mưa, găng vải ngắn cổ.
4. Trước khi vận hành phải kiểm tra tình trạng kỹ thuật hồn hảo của các
chi tiết và bộ phận quan trọng của cần cẩu, thử lần lượt từng bộ phận của nó
ở trạng thái khơng tải xem hoạt động của chúng có bình thường khơng. Chú ý
xem xét tình trạng chất lượng của móc, cáp, dây tiếp đ , trụ chắn kh

chế

hành trình, bộ phận chặn hoặc thiết bị chống lật cần, thiết bị chống tự di
chuyển, thắng hãm các loại...vv. Nếu có bộ phận, chi tiết nào hư hỏng phải
báo cáo cho người phụ trách để tìm biện pháp khắc phục mới được vận hành.
5. Giữa người lái và người làm tín hiệu phải phối hợp nhịp nhàng thống
nhất theo ngôn ngữ quy ước giữa hai bên mà quy phạm kỹ thuật an toàn thiết
bị nâng đã quy định. Trong trường hợp người lái nhìn thấy tải trọng trong
suốt q trình nâng chuyển thì người móc tải kiêm ln tín hiệu viên.
6. Khi cho cần cẩu làm việc trong vùng bảo vệ của đường dây tải điện
phải có phiếu thao tác. Phiếu phải chỉ rõ các biện pháp an tồn, trình tự thực
hiện các thao tác, vị trí đặt cần trục tháp. Phiếu này do thủ trưởng đơn vị sử
dụng cần cẩu ký và giao trực tiếp cho người lái.

13


Cấm thiết bị nâng làm việc dưới đường dây điện cao thế.
Khi di chuyển hay bắt buộc phải bố trí cần cẩu đứng làm việc dưới đường
dây tải điện hạ thế phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu từ thiết bị nâng đến
dây không nhỏ hơn 1 m.
7. Trước khi bắt đầu làm việc phải báo cho những người không có trách
nhiệm ra khỏi khu vực nâng, chuyển và hạ tải.

cửa b

phải đóng lại và có khóa

(chốt). Cửa kính quan sát buồng phải được lau sạch thường xuyên.
9. Phải che chắn các bộ phận :
Truyền động bánh răng, xích, trục vít.
Khớp nối có bu lơng và chốt lồi ra ngồi.
Các khớp nối nằm gần chổ người qua lại.
Trống (tambour) cuộn cáp đặt gần người lá hay gần lối đi lại nhưng không
được làm cản trở người lái theo dõi cáp cuộn trên trống.
Các trục truyền động có thể gây nguy hiểm.
10. Phải bao che các phần mang điện hở mà con người có thể chạm phải
khi làm việc trong buồng điều khiển.
11.Cơng tắc hạn chế hành trình của cơ cấu di chuyển phải đặt sao cho
việc ngắt động cơ xảy ra ở cách trụ chắn một khoảng không nhỏ hơn tồn bộ
qng đường thắng (phanh) cơ cấu có ghi trong lý lịch máy.
12. Làm việc ban đêm phải có đèn pha chiếu sáng đủ cho khu vực làm
việc, công tắc đèn phải bố trí ở chân cần cẩu. Ngồi ra phải có đèn chiếu sáng
đầy đủ cho buồng điều khiển với mạng điện riêng để khi ngắt điện thiết bị
nâng không làm tắt đèn.
13. Người điều khiển thiết bị di chuyển, hạ tải phải nắm vững :
Cách xác định chất lượng, sự phù hợp của cáp và tiêu chuẩn loại bỏ cáp.
Trọng tải được phép nâng và cách ước tính trọng lượng của tải.
Cách kiểm tra hoạt động của các cơ cấu và thiết bị an toàn.

14


Cách kiểm tra hoạt động của phanh và cách điều chỉnh phanh.

Khái niệm về độ ổn định và các yếu tố có ảnh hưởng đến nó ( mối quan
hệ giữa sự thay đổi tải trọng và tầm với, tốc độ gió nguy hiểm.v.v...).
Cách xác định vùng nguy hiểm của thiết bị nâng.
Cách xác định sự cố xảy ra.
14. Người móc tải phải biết :
Trọng tải mà cần trục được phép nâng, trọng tải của cần trục tương ứng
với tầm với.
Chọn cáp, xích buộc phù hợp với trọng lượng và kích thướt của tải.
Xác định chất lượng cáp, xích, móc tải.
Cách buộc và treo tải lên móc.
Qui định tín hiệu trao đổi với người điều khiển thiết bị nâng khi phải kiêm
nhiệm vai trị tín hiệu viên.
Ước tính trọng lượng của tải.
Vùng nguy hiểm của thiết bị nâng.
15. Nghiêm cấm :
Lên xuống thiết bị nâng khi nó đang di chuyển.
Nâng tải trọng trong tình trạng chưa ổn định hoặc chỉ móc lên một bên
của móc kép.
Nâng hạ tải, di chuyển tải khi có người đang đứng trên tải (để cân bằng
hay sửa chữa lại dây buộc).
Nâng tải đang bị vùi dưới đất, bị các vật khác đè lên, tải đang liên kết với
các vật khác bằng bu lông hoặc liên kết với bê tông.
Kéo lê tải trên mặt đất, mặt sàn, trên đường ray (khi cáp nâng tải xiên),
vừa nâng vừa quay hoặc di chuyển tải nếu hồ sơ kỹ thuật của nhà chế tạo
khơng cho phép làm điều đó, di chuyển ngang tải khi tải nằm cao hơn chướng
ngại vật nhỏ hơn 500mm.
Dùng móc để gỡ cáp, xích đang bị tải đè lên.

15

Xoay và điều chỉnh các tải dài và cồng kềnh khi nâng chuyển và hạ tải mà
khơng có các cơng cụ chuyên dùng thích hợp. (Chỉ được phép điều chỉnh tải khi
nó cách sàn khoảng 200mm và cách người thực hiện khơng ít hơn l m).
Đưa tải lên xe khi người lái chưa ra khỏi ca-bin, qua lỗ cửa hoặc ban cơng
khi khơng có sàn nhận tải.
16. Khi xem xét kiểm tra, sửa chữa và điều chỉnh các cơ cấu, thiết bị điện
hoặc xem xét sửa chữa kết cấu kim loại phải ngắt cầu dao dẫn điện hoặc tắt
máy (đối với các kiểu dẫn động không phải bằng điện ).
17. Khi tạm ngừng việc không cho phép treo tải lơ lửng. Kết thúc cơng
việc phải tắt máy và rút móc tải lên cao khỏi khơng gian có người và các thiết
bị khác hoạt động . Thu dọn nơi làm việc gọn gàng, làm vệ sinh , ghi sổ nhật
ký ca rồi ký tên trước khi giao cho người của ca sau.

1.4. nhận xét và đánh giá thực trạng kĩ thuật cÇn trơc
Cần trục điện có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các
lĩnh vực khác nhau. Trong các xí nghiệp luyện kim, trong các xí nghiệp công
nghiệp thường lắp đặt các loại cần trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành
phẩm và bán thành phẩm. Trong các xí nghiệp tuyển than, tuyển quặng, trên
các bãi chứa than của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cần trục. Trên
các công trường xây dựng dân dụng và công nghiệp thường lắp đặt các loại
cổng trục và cần cẩu chân đế v.v… Ngoài các loại cần trục lắp đặt cố định
trên còn sử dụng cần cẩu di động như: cần cẩu ơ tơ, cần cẩu bánh xích, cần
cẩu nổi v.v…Ta chỉ nghiên cứu cần cẩu đặc trưng nhất đó là cần cẩu chân đế.
Cần cẩu chân đế giữ vị trí số một trong các thiết bị nâng dùng trong cơng
nghiệp đóng tàu. Cần cẩu chân đế là thiết bị nâng chủ yếu dùng để vận
chuyển vật liệu và lắp ráp trong các cơng trình bốc xếp hàng hóa, xây dựng
cơng nghiệp, các cơng trình thủy điện….

16

Vị trí đặt cần cẩu chân đế hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu: tầm với và
sức cẩu để hoạt động, làm việc bộ phận trên mặt đất và phải kể đến tầm với và
sức cẩu dự trữ; Có đường đi vịng, tiện cho ơ tơ, cần cẩu bổ trợ khác đi vào
hiện trường; Vị trí đặt cẩu tháp phải gần cầu dao điện; Phải trừ lại không gian
đủ rộng cho việc tháo dỡ cẩu và vận chuyển phụ kiện ra khỏi công trường;
Nếu đồng thời lắp 2 cần cẩu chân đế, phải chú ý phân chia điện công tác,
đồng thời phải có biện pháp đề phịng cản trở lẫn nhau cũng như tai nạn lao
động. Ngoài ra khi chọn vị trí đặt cần cẩu cịn phải cân nhắc giữa phương án
chạy trên ray hay cố định.
Một số mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật cần cẩu

với nhu cầu

làm việc và cách giải quyết
a. Nhu cầu tiến độ vượt quá năng suất của cần cẩu
Mâu thuẫn này có nhiều biện pháp giải quyết: tăng thời gian làm việc
trong một ca hoặc tăng số ca làm việc trong một ngày (có thể giải quyết được
110% đến 300% nhu cầu). Sử dụng công cụ hỗ trợ như xe nâng, cầu trục… và
các phương tiện vận chuyển nằm ngang trên cao. Chọn cần cẩu khác có năng
suất phù hợp.
b. Mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật cần cẩu chân đế và nhu cầu làm việc
Trong thực tiễn làm việc, về tính năng kỹ thuật của cần cẩu chân đế
thường gặp hai loại mâu thuẫn cơ bản trên và có ba cách giải quyết như sau:
* Cách 1: Về tổng thể, tính năng kỹ thuật của cần cẩu chân đế phù hợp
yêu cầu làm việc, nhưng bị hạn chế bởi một vài nguyên nhân (như vị trí di
chuyển của cần cẩu chân đế cố định khơng thể xê dịch hoặc có chướng ngại vật
khơng thể tránh được...), ở góc cạnh xa nhất trong mỗi khu vực làm việc có một
hay một số điểm cẩu vượt quá năng lực cẩu định mức của cần cẩu chân đế .

Gặp loại mâu thuẫn này, thường có mấy biện pháp khắc phục: thay đổi
thiết kế, giảm nhỏ kích thước, giảm trọng lượng cấu kiện để khơng vượt quá
trọng lượng cẩu định mức. Việc này thực hiện được, nhưng phiền hà và tốn

17


kém, đồng thời phải được sự đồng ý của đơn vị thiết kế; Đổi việc đúc sẵn
thành đổ tại chỗ và thiết kế thùng chứa vật liệu đặc biệt để khơng vượt q
trọng lượng cẩu định mức. Tìm cách nâng cao năng lực cẩu để thích ứng yêu
cầu cẩu lắp.
Trong các biện pháp trên thì biện pháp nâng cao năng lực cẩu là tốt nhất.
* Cách 2: Trong thực tiễn làm việc, do đặc thù của ngành đóng tàu, yêu
cầu diện tích làm việc và trọng tải tương đối lớn, có thể xuất hiện mâu thuẫn
về nhu cầu độ cao nâng cẩu phần trên không đáp ứng được, tùy trọng lượng
cẩu, mô men cẩu, tầm với cùng các tham số khác của cần cẩu chân đế kiểu
chạy ray vẫn thoả mãn yêu cầu sử dụng. Cách giải quyết mâu thuẫn đó là: đổi
dùng loại cẩu khác thích hợp với cơng trình; Đổi kiểu chạy trên ray bằng cần
cẩu chân đế kiểu neo, bố trí một đường neo chặt để tăng tổng chiều cao của
móc cẩu.
Vì vậy việc nghiên cứu một nhóm cần trục trong cơng ty để hiểu rõ,
khai thác tối đa năng suất sử dụng và đưa ra giải pháp cải tiến hiện đại hóa là
một việc hợp lý và cần thiết. Trong đồ án này đi sâu nghiên cứu về nhóm cần
trục Kone có trọng tải là 15T và đưa ra giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ TĐĐ
cơ cấu di chyển chân đế.

18


Chng 2

KháI quát về hệ thống điều khiển truyền động
điện cho cÇn trơc kone
2.1. giíi thiƯu chung vỊ cÇn trơc kone
Cần trục chân đế KONE được hãng CRANES của Phần Lan thiết kế và
lắp đặt tại Công ty vào trước những năm 1986. Cần trục này có đặc tính điều
chỉnh tốc độ thích hợp cho bốc xếp hàng hố tại cảng biển và nâng chuyển
trong công nghiệp lắp máy cho ngành đóng và sửa chữa tàu biển.

Hình 2.1: Cần cẩu Kone cơng ty đóng tàu Phà Rừng
Cần trục KONE có các cơ cấu chính là:
Cơ cấu nâng hạ hàng
Cơ cấu nâng hạ cần (thay đổi tầm với)
Cơ cấu quay mâm
Cơ cấu di chuyển chân đế

19


Về cấu trúc cơ khí, cẩu KONE có thân cần trục gồm:
Tháp cần trục làm bằng thép, cấu trúc trên tháp cẩu thẳng đứng có gắn
tay cần trục, buồng đặt thiết bị điều khiển, cabin điều khiển.
Tay cần trục cấu tạo bằng những thanh thép ghép thành dầm ứng lực,
một đầu gắn bằng khớp với tháp cẩu, một đầu treo bằng cáp thơng qua hệ
thống rịng rọc và có thể quay xung quanh khớp gắn với tháp cẩu.
Cabin điều khiển là buồng điều khiển tập trung của cần trục, trong đó
trang bị các tay điều khiển, các nút ấn để điều khiển các cơ cấu thông qua hệ
thống công tắc tơ và rơle.

Hình 2.2: Sơ đồ lắp ráp cẩu Kone

20


Thông số kỹ thuật cơ bản của KONE:
Sức nâng từ (8 – 25) tấn
Tầm với từ (24 – 38) m
Chiều cao nâng hạ hàng với tải là:
25 tấn chiều cao là 45 + 9 m
15 tấn chiều cao là 37 + 9 m
Tốc độ nâng hàng móc 25 tấn là 10m/ph
Tốc độ nâng hàng móc 8 tấn là 60m/ph
Tốc độ quay mâm là 1m/ph
Tốc độ nâng cần là 25m/ph
Tốc độ di chuyển xe là 46m/ph
Góc quay 3600
Chiều rộng đường ray là 10.5m
Chiều dài bánh xe là 5.4m
Chiều cao đỉnh tháp 37.3m
Chiều cao đỉnh cần 45m
Nguồn điện 3 pha điện áp Um = 380V, f = 50Hz.
2.2. các cơ cấu truyền ®éng cÇn trơc kone
Trên cần trục Kone có bốn cơ cấu truyền động chính là:
1. Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng.
2. Truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần.
3. Truyền động cho cơ cấu quay mâm.
4. Truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế.
Các cơ cấu truyền động trên cần trục hoạt động độc lập, khi kết hợp điều
khiển các cơ cấu này hoạt động hoặc điều khiển hoạt động riêng rẽ từng cơ
cấu sẽ đạt được quỹ đạo bốc xếp hàng hoá theo mong muốn.

21


Thường các hệ thống truyền động cho các cơ cấu 1, 2, 3 của cần trục
được xây dựng hoàn toàn giống nhau và chỉ khác nhau về phạm vi công suất
truyền động. Công suất của cơ cấu 1 lớn hơn 2 và 3 còn cơ cấu 4 thường được
xây dựng đơn giản hơn các cơ cấu 1, 2, 3. Các hệ thống này có thể được thực
hiện là các hệ truyền động điện hoặc truyền động điện thuỷ lực. Tuy nhiên các
hệ thống truyền động điện thuần tuý khi sử dụng động cơ truyền động là:
động cơ 1 chiều, động cơ khơng đồng bộ rơ to lồng sóc hoặc dây quấn sẽ cho
đặc tính điều chỉnh tốt nhất.
Cấu trúc của hệ thống truyền động điện thông thường cho cần trục
được đưa ra với dạng phổ biến trên hình 2.3 gồm các phần tử chính của hệ
động lực là:
1. Động cơ điện
2. Phanh hãm điện từ
3. Bộ truyền cơ khí
4. Có thể là trống tời của dây cáp nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần
5. Phanh hãm an toàn cho cho cơ cấu nâng hạ hàng hay nâng hạ cần.
Riêng cho cơ cấu quay mâm thông thường là bộ truyền cơ khí trục vít
vơ tận với bánh răng nón.

Hình 2.3: Kết cấu hệ truyền động điện phổ biến
Kết cấu dạng này động cơ thực hiện có thể là động cơ một chiều điều
chỉnh tốc độ bằng điện trở phụ. Đặc biệt cuộn kích từ nối tiếp được sử dụng
với sự trợ từ và khử từ trong điều khiển ở chiều nâng và hạ là khác nhau. Cịn
với động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sóc thơng thường là loại có nhiều cuộn

22

dây, các tốc độ khác nhau được sử dụng bằng cách thay đổi việc cấp nguồn
cho các cuộn dây stator.
Việc đổi chiều quay của động cơ điện một chiều được thay đổi bằng
cách đổi điện áp phần ứng. Hệ thống cấp nguồn cho động cơ một chiều có thể
là máy phát điện một chiều mạch phần ứng hoặc bộ biến đổi T - Đ.
Việc đổi chiều quay cho các động cơ xoay chiều không đồng bộ thường
thực hiện bằng phương pháp đổi thứ tự pha nguồn cấp.
Ưu điểm cơ bản của hệ truyền động điện dạng này là: kết cấu hệ thống
điều khiển đơn giản, thường xây dựng theo nguyên tắc tay điều khiển kết hợp
với trạm từ. Đồng thời dạng này cũng cho phạm vi điều chỉnh tốc độ rất lớn,
đầu tư ban đầu thấp.
Nhược điểm của hệ thống là độ láng điều chỉnh khơng cao, có thể gây
nên lực giật trong quá trình làm việc của cần cẩu. Vì vậy độ ổn định kém và
chỉ ứng dụng cho các cần cẩu khi u cầu đặc tính cơng nghệ không cao.
Để khắc phục các nhược điểm trên, trong các hệ thống điều khiển
chuyển động cho các cơ cấu ngày nay đã ứng dụng các hệ thống TĐĐ hiện
đại dùng bộ biến tần PWM - Động cơ không đồng bộ với kỹ thuật điều khiển
PLC. Dạng hệ thống này cho kết quả tốt về điều chỉnh tốc độ, tính linh hoạt
trong điều khiển và giám sát, cũng như hiệu quả kinh tế cao.
Ở hình 2.3 đưa ra dạng kết cấu động lực của hệ thống truyền động đã
được ứng dụng cho nhiều loại seria cần cẩu của các hãng danh tiếng
CRANES của Phần Lan, KYPOB của Liên Bang Nga, TUKAN của Cộng hồ
Liên Bang Đức

Hình 2.4: Kết cấu hệ truyền động điện dùng phụ tải động

23

Trong hệ thống bao gồm:
1. Động cơ truyền động
2. Phanh điện từ hãm dừng
3. Bộ truyền cơ khí
4. Phanh hãm điều chỉnh tốc độ của hệ thống hoặc các máy phát hãm
có thể dùng máy đồng bộ hoặc khơng đồng bộ.
5. Cơ cấu thực hiện có thể là trống tời cho cơ cấu nâng hạ hàng hoặc
nâng hạ cần.
6. Phanh an tồn.
Đặc điểm cơ bản của hệ thống dạng hình 2.4 ở chỗ cơ cấu hãm điều
chỉnh tốc độ 4 có thể điều chỉnh được mơmen hãm theo u cầu và kết hợp
với đặc tính của động cơ điện để cho ra đặc tính của hệ thống thoả mãn được
cơng nghệ cao cho các loại cần cẩu, thường được ứng dụng cho các hệ thống
có phạm vi cơng suất lớn, sử dụng động cơ truyền động một chiều, động cơ
không đồng bộ rơto dây quấn. Thích hợp với cần cẩu dùng trong lắp máy, xây
dựng và các cần cẩu để bốc xếp container ở các cảng biển.
Ưu điểm của hệ thống hình 2.4 là đặc tính điều chỉnh tốt, láng, có thể
điều chỉnh sâu cả hai phía nâng – hạ, quay trái – phải. Nhược điểm là hệ
thống điều khiển thường phức tạp và là hệ kín, giá thành tổng thể cao, hiệu
suất vùng điều chỉnh sâu thấp
Cần chú ý rằng:
Các phanh hãm dừng điện từ 2 và cơ cấu phanh an tồn 5 của hệ thống
trên hình 2.3 hoặc 6 trên hình 2.4 phải có độ an tồn tuyệt đối đối với cần cẩu
khi hoạt động.
Khi có sửa chữa thay thế các phần tử trên toàn bộ trục truyền động
chính nhất thiết phải khố phanh an tồn 5 hoặc 6 một cách chắc chắn để
tránh gây mất an toàn nghiêm trọng.

24

2.3. truyền động điện cơ cấu nâng hạ hàng
2.3.1. ng cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng
Động cơ dùng trong cơ cấu nâng hạ hàng là động cơ khơng đồng bộ
rotor dây quấn loại M25MATS3 có thơng số kĩ thuật như sau:
Công suất định mức:

Pdm = 65 kW.

Hệ số công tác ngắn hạn:

ED = 40%

Điện áp định mức:

Udm = 380 V.

Dòng điện định mức:

Idm = 117 A.

Tốc độ định mức:

ndm = 964 vg/ph.

Điện áp roto:

U2 = 400V

Dòng điện roto:

I2 = 86A.

Điện trở roto:

R2 = 0,049 Ω/200C

2.3.2. Chức năng các phần tử trong sơ đồ
Am1 là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn truyền động cho cơ cấu
nâng hạ hàng.
As1 là phanh điện thủy lực.
Ac1,Ac2 là các công tắc tơ đảo chiều và cấp nguồn cho mạch điện
stator động cơ truyền động, hệ thống đảo chiều quay bằng cách đảo thứ tự hai
trong ba pha.
Ac41 † Ac45 là các tiếp điểm của công tắc tơ điều khiển điện trở phụ
mạch rotor của động cơ truyền động chính.
Am5: Phanh điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ hàng, mô men hãm
của phanh Am5 được điều khiển bởi khối KA481 bằng cách thay đổi dòng
điện cấp cho cuộn dây stator của phanh Am5.
Ac7 tiếp điểm cấp nguồn cho phanh As1 là phanh hãm dừng cho cơ
cấu.

25