TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TUKAN
Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TUKAN
1.1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CẦN TRỤC :
Cần cẩu chân đế có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nó nâng cao năng lực bốc xếp tại các cảng sông cảng biển và trong các nhà máy xí nghiệp…
Các thế hệ cẩu từ năm 1986 với hệ truyền động là động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ mạch roto. Mạch điều khiển chủ yếu thiết kế là các hệ rơle công tắc tơ nên hệ thống điều khiển kém chính xác. Bên cạnh đó khi tần suất đóng cắt lớn, sẽ gây mòn tiếp điểm nên phải bảo dưỡng thường xuyên. Việc điều chỉnh tốc độ sử dụng điện trở phụ gây tổn hao lớn về điện năng trên các điện trở này. Tín hiệu từ tay điều khiển được đưa đến các rơle trung gian, tín hiệu của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tăc tơ cấp nguồn cho các động cơ thực hiện của các cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu được thực hiện bằng các tiếp điểm khống chế. Như vậy là năng lượng đã được khuyếch đại hoàn toàn bằng các hệ thống rơle công tắc tơ, từ năng lượng ở tay điều khiển tương đối nhỏ đã chuyển thành năng lượng lớn cấp nguồn cho động cơ thực hiện.
Trong thời kỳ đầu các thiết bị điện tử công suất lớn mới ra đời, người ta đã sử dụng các thiết bị này để khởi động và điều khiển tốc độ động cơ. Phần điều khiển được thực hiện chủ yếu bằng kỹ thuật tương tự với nhiều khối mạch ghép lại, mỗi khối thực hiện một chức năng riêng. Do có cấu trúc như vậy nên hệ thống rất phức tạp đòi hỏi người vận hành, khai thác, bảo dưỡng sữa chữa cần có trình độ cả về công nghệ và điện tử công suất.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là về điện tử công suất và tin học, các hệ thống truyền động cho cần cẩu đã có nhiều thay đổi thậm chí ngay từ ý tưởng, quan niệm thiết kế. Hệ thống đã được sử dụng trong các hệ thống động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần. Hệ thống thường được thiết kế là các hệ số với phần tử xử lý, điều khiển chính là PLC hoặc máy tính. Hệ thống điều khiển thường là hệ kín, điều khiển giám sát bằng máy tính với độ tin cậy cao. Việc kiểm tra các thông số đầu vào và điểu khiển được thực hiện tập trung tại CPU, bảo vệ liên động giữa các cơ cấu thực hiện bằng cả phần cứng và phần mềm. Tín hiệu điều khiển từ tay điều khiển, qua bộ mã hoá chuyển thành tín hiệu số sau đó đưa tới đầu vào PLC. PLC xử lý các tín hiệu đầu vào theo luật điều khiển được lập trình từ trước, tín hiệu đầu ra của PLC có thể được đưa tới biến tần, microrơle để đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. Tuỳ theo yêu cầu công nghệ, chất lượng bốc xếp và giá thành mà người ta lựa chọn số cấp tốc độ cho động cơ để từ đó lựa chọn phương án sử dụng biến tầm hay dùng rơle, công tắc tơ. Trong hệ thống này năng lượng cũng được khuyếch đại nhờ hệ thống rơle trung gian.
Nhưng cho dù thuộc thế hệ nào hay được thiết kế theo kiểu gì đi nữa, thì cần trục luôn được thiết kế với kỹ thuật tối ưu hoá biến điều khiển, nhằm giảm thiểu số biến điều khiển mà vẫn đảm bảo khả năng điều khiển, theo yêu cầu công nghệ. Các chuyển động nâng hạ, quay, độ giật. Đồng thời cần đảm bảo cấu trúc động học có thể thoả mãn các thông số điều khiển đó. Hệ thống điều khiển có thiết bị điều khiển, thiết bị giám sát làm giao diện giữa người vận hành và hệ thống như: báo động, báo lỗi, dừng khẩn cấp.
Khi nghiên cứu thiết bị điều khiển của cần trục ta phải nhận dạng được hệ thống điều khiển là tương tự hay số, nhận dạng các thiết bị điểu khiển chính qua đó phân tích chức năng, tầm quan trọng của nó trong quá trình điều khiển cũng như có sự cố có thể phát sinh khi hoạt động.
Quá trình biến đổi năng lượng ở cần trục thường được thực hiện bằng máy điện, các bộ biến đổi điện từ hoặc điện cơ. Khi nghiên cứu đặc biệt chú ý đến khả năng cung cấp công suất cũng như độ an toàn tin cậy của các máy điện, kết cấu tổng thể của hệ thống, các chế độ làm việc của máy điện và hệ thống.
Xuất phát từ các nguyên tắc cơ bản của hệ truyền động điện sử dụng trong thiết bị vận chuyển để phân tích được các đặc tính đặc trưng từ đó vận dụng một cách thành thạo, linh hoạt trong công tác điều chỉnh hệ thống thoả mãn yêu cầu công nghệ. Việc nghiên cứu có thể thực hiện bằng phương pháp kinh nghiệm hay các phương pháp kinh điển. Các phương pháp này thường mất nhiều thời gian. Hiện nay phương pháp nghiên cứu hệ truyền động điện bằng máy tính cho nhiều ưu điểm nhất, kết quả tính toán dựa trên mô hình toán cho kết quả với độ chính xác cao trong thời gian ngắn thoả mãn được mong muốn của ngành kỹ thuật.
Khi đã có được đặc điểm, đặc tính của từng cơ cấu cần phải khảo sát tổng thể toàn bộ hệ thống để đánh giá được khả năng bốc xếp của cần trục. Đối với toàn bộ hệ thống phương pháp nghiên cứu sử dụng hiện nay là mô phỏng trên máy tính số. Tuy nhiên việc mô phỏng không hề dễ dàng vì hệ thống rất nhiều tham số lại phụ thuộc môi trường làm việc. Trong tực tế có hai phương pháp chung để đánh giá năng lực của thiết bị nâng vận chuyển.
Phương pháp thứ nhất là Phương pháp thống kê khả năng hoạt động, số lần bốc hàng trong một thời gian nhất định và 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 sứ của chúng từ các hãng sản xuất mà đánh giá. Phương pháp này có kết quả nhanh, nhưng phương pháp đòi hỏi người đánh giá có kiến thức tầm cỡ chuyên gia và không tránh khỏi tính chủ quan nên phải hết sức tỉ mỉ và thận trọng.
Từ kết quả đánh giá đó xây dựng được quy trình khai thác vận hành hợp lý để khai thác tốt nhất năng lực của thiết bị, rút ngắn thời gian cho thu hồi vốn, tăng tích luỹ.
1.2. ỨNG DỤNG, VAI TRÒ, CẤU TẠO CHUNG CỦA CẦN TRỤC
Có nhiều loại cần trục khác nhau về cấu tạo bởi các hãng khác nhau nhưng nhìn chung đều có 2 khu vực ứng dụng chính là bốc xếp hàng hoá và xây dựng, Nhóm thứ nhất dùng để bốc xếp hàng hoá trong các nhà máy, bến bãi, kho chứa, bến cảng… Phạm vi công suất của các cần trục của nhóm này là từ vừa đến lớn. Nhóm thứ 2 được dùng để xây dựng và lắp máy. Các cần trục thuộc nhóm thứ 2 này cũng có phạm vi công suất từ vừa đến lớn nhưng có yêu cầu rất cao về điều chỉnh tốc độ phải tốt. Hiện nay ở nước ta các loại cần trục được sử dụng phổ biến là các loại: KYPOB của CHLB Nga, KONDOR, SOKOL, TAKAN của CHLB Đức, KONE của Phần Lan, CQ523 của Trung quốc.
Sự ra đời của cần trục đã đem lại những thay đổi to lớn trong sản xuất. Nó đã giúp giải phóng sức lao động của con người, nâng cao năng xuất, giảm giá thành sản xuất , giá cả của hàng hoá và dịch vụ cũng theo đó mà giảm xuống, tạo điều kiện cho việc tự động hoá trong sản xuất… Ngày nay cần trục xuất hiện gần như trong toàn bộ các khu vực sản xuất với nhiều mức tải trọng khác nhau. Ngoài ra còn có các loại cần trục lớn phục vụ cho việc nâng chuyển, vật liệu siêu trường, siêu trọng. Nhờ cần trục con người đã có được những tiến bộ lớn trong sản xuất.
Phân loại: có nhiều cách để phân loại cần trục trong đó người ta phân loại theo hai yếu tố chính sau đây để phân loại cần trục:
- Theo vị trí đặt: ta có các loại cần trục đặt tại cảng biển, cảng sông, đặt trong các nhà máy, đặt trên các thiết bị vận chuyển…
- Theo hệ điều khiển truyền động điện cần trục được chia thành 3 nhóm sau:
Nhóm 1: Được ra đời và sản xuất trước năm 1996. Cần trục nhóm này có hệ điều khiển chủ yếu được thiết kế trên nguyên tắc tay điều khiển kết hợp với trạm từ. Do đó kỹ thuật khai thác bão dưỡng phức tạp, cần nhiều nhân công, cần có trình độ cao sâu sắc nhưng mức độ tự động hoá yêu cầu không cao. Hệ truyền động điện nhóm này thường dùng là hệ máy phát động cơ (F – D) hệ máy phát động cơ kích từ bằng khuyếch đại từ. Nếu sử dụng động cơ dị bộ roto lồng sóc có nhiều cuộn dây thì thường khởi động trực tiếp. Nếu sử dụng động cơ 1 chiều hay động cơ roto dây quấn thì thường khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ.
Nhóm 2: Các cần trục nhóm này được sản xuất trong khoảng từ năm 1996 - 2000. Trong giai đoạn này sự chuyển tiếp của hệ điều khiển rơle - công tắc tơ sang sử dụng phần mềm và thiết bị điện tử từng phần. Hệ điều khiển có thể gồm nhiều khối bảng mạch ghép lại trong đó mỗi bảng mạch sẽ thực hiện những chức năng riêng. Do đó cấu trúc hệ thống tương đối phức tạp, đòi hỏi người khai thác có trình độ chuyên môn cao về điện tử công suất và các tổ hợp điện tử. Các cần trục nhóm này thường sử dụng các bộ khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng tiristor.
Nhóm 3: Ra đời sau năm 2000. Hầu hết các cần trục nhóm này đều có ứng dụng các thành tựu về cơ điện từ, kỹ thuật tin học và kỹ thuật truyền thông tin. Cấu trúc hệ thống của các cần trục này tương đối đơn giản, tuy nhiên lại đòi hỏi rất cao về trình độ hiểu biết công nghệ. Hệ truyền động điện thường sử dụng trong nhóm này là hệ biến tần – động cơ biến tần thường là động cơ dị bộ roto dây quấn hoặc động cơ 1 chiều.
Ngoài ra trong thực tế dựa theo cách di chuyển của cần trục người ta có thể chia thành cần trục chân đế, cần trục bánh lốp, cần trục bánh xích…
Cấu tạo chung của cần trục: thường là mỗi cần trục đều có 4 cơ cấu chính gồm:
- Cơ cấu nâng hạ hàng: thực hiện chức năng nâng hàng hoá theo phương thẳng đứng.
- Cơ cấu thay đổi tầm với: thực hiện chức năng thay đổi chiều cao nâng và độ vươn tay cần. Đối với cơ cấu này thông số đáng quan tâm nhất là tầm với lớn nhất và tầm với nhỏ nhất cho phép. Nếu vượt quá giới hạn này thì cần trục có thể bị lật hoặc hàng hóa sẽ bị va đập vào cần trục.
- Cơ cấu quay: Thực hiện chức năng quay tháp cẩu360 độ quanh trục thẳng đứng. Thường cơ cấu này được truyền động bởi hai động cơ kết hợp với hai bộ truyền.
- Cơ cấu di chuyển chân đế: thực hiện di chuyển toàn bộ cần trục. Tuỳ theo thiết kế số chân đế có thể là 4 hoặc lớn hơn và thường là các bánh sắt di chuyển trên ray.
Ngoài ra cần trục còn có các loại cơ cấu phụ như: Truyền động thu thả cáp cấp nguồn, hệ thống quạt gió và điều hoà nhiệt độ, hệ thống bơm dầu bôi trơn, hệ thống sấy…
Mỗi cơ cấu đều có đặc điểm riêng và chế độ hoạt động và phụ tải vì thế ta cần nghiên cứu về công nghệ và phân loại phụ tải của từng cơ cấu trước khi đi vào thiết kế hệ thống.
Chương 2.
TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN
2.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA CẦN TRỤC TUKAN
Cần trục TUKAN là một trong những cần trục hiện đại nhất do nhà máy KRANDBAU EBERSWALDE của Cộng hoà liên bang Đức sản xuất. Cần trục này kết hợp với khung chụp tự động làm tăng năng suất làm hàng lên rất nhiều. Đặc biệt nhờ có khung chụp tự động mà cần trục có thể thực hiện xếp dỡ mà không cần có sự hỗ trợ của công nhân để đóng mở các chốt của khung chụp, hay thay dạng khung chụp cho phù hợp với dạng container. Người điều khiển có thể trực tiếp ngồi trên cabin điều khiển mở các chốt của khung chụp, thay đổi chiều dài khung chụp, chỉnh trọng tâm của khung chụp khi cần thiết. Sau đây là các thông số công nghệ cơ bản của cần trục này.
2.1.1. Các thông số kỹ thuật
2.1.1.1. Đặc tính của cần trục TUKAN
Loại cần cẩu: Cần cẩu chân đế quay với hệ thống thay đổi tầm với có các khớp nối.
Ứng dụng: Cần cẩu cảng biển.
Khả năng xếp dỡ:
Vận hành với gầu ngoạm: 20t x 30.8m
Vận hành ở chế độ thường: 40t x 30.8m
Khoảng cách hai ray: 10,5m
Khoảng cách giữa hai trục bánh: 11,5m
Khoảng cách giữa hai đầu đệm: 17,3m
Độ cao của cabin tính theo mắt của người điều khiển: 20m
Chiều cao của đệm an toàn: 250mm
Nguồn: được cấp từ hệ thống điện 3 pha qua máng cáp và tang cáp cấp nguồn.
Trọng lượng toàn bộ cẩu: 359 tấn
Chiều cao tổng cộng của cẩu khi nâng hết hàng: 47m.
2.1.1.2. Các bộ phận máy móc:
- Động cơ di chuyển chân đế 7 động cơ
+ Kiểu: động cơ truyền động bánh răng nón (bevel gear motor)
+ Công suất định mức: pđm= 7,5kW
+ Tốc độ: nđm= 1480v/ph
+ Điện áp định mức: Uđm= 380V
+ Hệ số quá tải: 40%
+ Tỷ số truyền: i = 44,44
- Động cơ nâng hạ hàng, nâng hạ cần
+ Kiểu: ILG4313 – 4AA60 - Z
+ Công suất định mức: pđm= 100kW
+ Tốc độ vận hành: <10T thì V= 55m/ph
<25T thì V= 40m/ph
<32T thì V= 32m/ph
<40T thì V= 25m/ph
+ Điện áp định mức: Uđm= 380V
+ Hệ số quá tải: 60%
- Động cơ truyền động cho cơ cấu quay gồm 2 động cơ
+ Kiểu: ILG6233 – 4AA64 – Z của hãng siemens
+ Công suất địng mức: pđm= 38kW
+ Tốc độ: nđm= 1420v/ph
+ Điện áp định mức: Uđm= 380V
+ Hệ số quá tải: 60%
+ Hệ số vận hành: <20T thì V= 1,5v/ph
<25T thì V= 1,2v/ph
<40T thì V= 1v/ph
+ Tỷ số truyền: i = 129,9
- Động cơ truyền động cho cơ cấu tầm với gồm 2 động cơ
+ Công suất định mức: pđm= 36kW
+ Tốc độ: nđm= 1475v/ph
+ Điện áp định mức: Uđm= 380V
+ Hệ số quá tải: 60%
+ Hệ số vận hành: <20T thì V= 60m/ph
>20T thì V= 40m/ph
+ Tỷ số truyền: i = 160
2.1.2. Thông số phần điện
Điện áp định mức:
- Nguồn cấp: 380V/50HZ
- Động cơ lai các cơ cấu: 380V/50HZ
- Điện áp cấp cho phanh: 220V/50HZ
- Điện áp điều khiển: 24VDC
- Chiếu sáng: 220V/50HZ
- Sưởi và điều hoà nhiệt độ trong cabin: 380V/50HZ
- Điện áp của các đèn tín hiệu: 24VDC
- Điện trở sấy khi nghỉ làm việc: Cho bảng điều khiển: 220V/50HZ
- Tổng công suất: 425kW
- Dòng điện hiệu dụng: 570A 60%ED
- Xung dòng: > 650A
- Các động cơ chính của các cơ cấu là các động cơ ba pha
- Công suất các động cơ:
+ Cơ cấu nâng hạ hàng: 2x100KW, hệ số công suất 60%
+ Cơ cấu quay : 2x45KW, hệ số công suất 60%
+Cơ cấu thay đổi tầm với: 1x45kW, hệ số công suất 60%
+Cơ cấu di chuyển: 7x7,5kW, hệ số công suất 40%
Bạn đang đọc truyện trên: AzTruyen.Top