Báo cáo Nghiên cứu thiết kế chế tạo trạm biến tần phòng nổ 55 KW, 380 (660) V sử dụng trong các mỏ khai thác than hầm lò vùng Quang Ninh

dòng điện danh định của thiết bị điện. Ngoài ra, cũng đ−ợc tính để: a) Đ−ợc lắp cố định vào vị trí và không có khả năng tự nới lỏng ra; b) Có cấu tạo để dây dẫn nối với cọc không thể tuột khỏi vị trí đấu nối; c) Đảm bảo tiếp xúc tốt, không làm h− hại dây dẫn và giảm khả năng dẫn điện, thậm chí cả trong tr−ờng hợp sử dụng các dây dẫn có nhiều sợi trực tiếp kẹp vào các cọc. j)Không có gờ sắc có thể làm hỏng dây dẫn; d)Không bị quay, xoắn hoặc bị biến dạng vĩnh cửu khi xiết chặt. Bảng 5-Mô men xoắn. Đ−ờng kính cọc nối dây M4 M5 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 Mômen (N.m) 2,0 3,2 5 10 16 25 50 85 130 III-1 -2 Đấu nối trong Các thiết bị điện trong trạm biến tần đã đ−a ra các ph−ơng pháp đấu nối sau đây: a) ốc vít có cơ cấu khoá; b) Hàn thiếc và các dây dẫn không đ−ợc gá nhờ vào các chỗ nối hàn; c) Hàn đồng; f) Các ph−ơng pháp nối khác phù hợp với yêu cầu của TCVN. III-1 -3 Khe hở Khi thực hiện thiết kế chế tạo, Công ty đã sử dụng khe hở giữa các phần tử dẫn điện trần ở các cấp điện áp khác nhau đ−ợc nêu trong bảng 7. Bảng6 - Khoảng cách rò và các khe hở Khoảng cách rò nhỏ nhất Nhóm vật liệu Điện áp làm việc U I II IIIa Khe hở nhỏ nhất V mm mm U ≤ 15 1,6 1,6 1,6 1,6 15 <U ≤ 30 1,8 1,8 1,8 1,8 30 <U ≤ 60 2,1 2,6 3,4 2,1 60 <U ≤ 110 2,5 3,2 4 2,5 13 110 <U ≤ 175 3,2 4 5 3,2 175 <U ≤ 275 5 6,3 8 5 275 <U ≤ 420 8 10 12,5 6 420 <U ≤ 550 10 12,5 16 8 550 <U ≤ 750 12 16 20 10 750 <U ≤ 1100 20 25 32 14 1100 <U ≤ 2200 32 36 40 30 2200 <U ≤ 3300 40 45 50 36 3300 <U ≤ 4200 50 56 63 44 4200 <U ≤ 5500 63 71 80 50 5500 <U ≤ 6600 80 90 100 60 6600 <U ≤ 8300 100 110 125 80 8300 <U ≤ 11000 125 140 160 100 III-1- 4 : Khoảng cách rò Giá trị của khoảng cách rò yêu cầu phụ thuộc vào điện áp làm việc, điện trở vật liệu cách điện và tiết diện bề mặt của nó. Bảng 8 đ−a ra sự phân nhóm vật liệu cách điện vô cơ, ví dụ thuỷ tinh và sành sứ không bị xâm thực, do đó không xác định chỉ số CTI. Bảng 7 - Khả năng chịu xâm thực của vật liệu cách điện Nhóm vật liệu Chỉ số chịu xâm thực(CTI) I II IIIa 600 ≤ CTI 400 ≤ CTI < 600 175 ≤ CTI < 400 14 III-1-5 Phần tử xuyên sáng. - Phần tử xuyên sáng phải đ−ợc làm từ thuỷ tinh hữu cơ chịu đ−ợc lực va đập và chịu đ−ợc nhiệt độ cực đại của thiết bị khi làm việc. Việc kiểm tra chất l−ợng phần tử xuyên sang đ−ợc thực hiện nh− sau: Bảng 8 : Mức thử nghiệm va đập Năng l−ợng tác đông, E (jun) Khối l−ợng,M ( kg) Chiều cao,h ( m) 1 2 0,25 0,4 0,8 4 7 1,0 0,4 0,7 20 2,0 1,0 Chú thích: h=E/M.g ( g=10m/sec) 1. Chốt điều chỉnh 2. ống dẫn bằng nhựa 3. Mẫu thử nghiệm 4. Bệ thép (khối l−ợng ≥ 20 kg) 5. Đầu búa bằng thép cứng với đ−ờng kính 25 mm h - độ cao rơi (xem bảng 2) 15 III-1- 6 Cơ cấu bắt chặt . Bảng 10- Bảng quy định cơ cấu bắt chặt Đ−ờng kính danh định Vành hoặc khoét lỗ bảo vệ Của ren,d mm Của lỗ, d1 mm h mm Danh đinh, d2 mm Thu nhỏ, d2 mm 1 2 3 4 5 6 7 H6 H13 min. min. max. min. max. M4 4,5 4 - - 8 9 M5 5,5 5 17 19 10 11 M6 6,6 6 18 20 11 12 M8 9 8 22 25 15 16 M10 11 10 27 30 18 20 M12 14 12 31 35 20 22 M14 16 14 36 40 24 26 M16 18 16 40 44 26 28 M20 22 20 46 50 33 35 M24 26 24 57 61 40 42 Chú thích: Tránh dùng các bu lông và đai ốc cạnh chìm đầu có đ−ờng kính ren định mức. 16 III-1- 7 - ống luồn cáp và dây dẫn . Khi thiết kế các ống luồn cáp và dây dẫn của trạm biến tần cần chú ý các cơ cấu này phải đ−ợc cấu tạo và lắp ghép sao cho chúng không làm thay đổi tính chất cơ bản của dạng bảo vệ thiết bị điện mà chúng đ−ợc nối. Điều này đ−ợc áp dụng với các đ−ờng kính cáp do nhà chế tạo quy định, phù hợp với với các ống luồn cáp đó. Ông luồn cáp có vòng đệm Các vật liệu khi sử dụng cho trạm biến tần để làm vòng đệm của ống luồn cáp sử dụng vòng đệm cao su nhiều lớp. 1. Điểm rẽ nhánh của cáp điện 2. Vòng đệm kín 3. Thân ống luồn cáp 4. Vòng kẹp có vành lót 5. Cáp điện 17 Ch−ơng III. Quy trình công nghệ chế tạo trạm biến tần I- Thiết kế kỹ thuật thi công. Trên cơ sở yêu cầu phòng nổ – an toàn tia lửa của TCVN7070:2002 và điều kiện khai thác than hầm lò của Việt Nam, Công ty đã thiết kế trạm biến tần di động phòng nổ đảm bảo đ−ợc các yêu cầu sâu đây: I- 1 Các tiêu chuẩn phòng nổ áp dung cho từng chi tiết của trạm biến tần. - Kích th−ơc các mối ghép phòng nổ: Thoả mãn yêu cầu về kích th−ớc của các cơ cấu bắt chặt đặc biệt theo TCVN 7079-0: 2002- 6.2 - Các cơ cấu bắt chặt đặc biệt, cơ cấu liên động, làm kín nổ thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung - Cơ cấu bắt chặt: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-6.2 - Tính lan truyền sự cháy từ trong thiết bị ra ngoài. Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò - Sốc nhiệt của vật liệu, thiết bị. Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung:Thử sốc nhiệt. - Tính hút ẩm của các vật liệu điền đầy: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-4.2 - Xác định chỉ số CTI của vật liệu cách điện: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-0: 2002-8.8 - Cách điện và độ bền cách điện: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-6.2 - Độ kẹp chắt cáp của vòng kẹp cáp trong ống chuẩn. Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung- Ông luồn cáp và dây dẫn. - Mô men xuắn của các cọc đấu dây. Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung- Thử mô men xoắn cho các cọc đấu dây và đầu cốt. II- 2: Chịu va đâp Trạm biến tần đ−ợc chế tạo chịu đ−ợc lực va đập của đất, đá, và các xung lực khác; kích th−ớc gọn, nhẹ phù hợp vơi không gian trong khai thác than hầm lò và chống đ−ợc sự ăn mòn trong môi tr−ờng n−ớc có nhiều a xít. II- 3: Tháo lắp và di chuyển dễ dàng. III- Thẩm định thiết kế. IV- Các thông số kỹ thuật chủ yếu của trạm biến tần. 18 Bảng 11 -Các thông số kỹ thuật chủ yếu: ĐA điều chỉnh & Tần số 3 pha, 380 ~ 440 ( 660 ~720) V; 50 Hz/60 Hz Đầu vào Dải điều chỉnh cho phép Điện áp: 320 V ~ 460 ( 640 ~780) V ; Tỷ lệ chênh lệch điện áp: <3%; Tần số: ± 5% Điện áp danh định 380( 660) V Tần số 0 Hz – 650 Hz Đầu ra Khả năng quá tải 120% dòng danh định trong 1 phút, 150% dòng danh định trong 1 giây, Kiểu trạm biến tần Mã hiệu trạm biến tần phòng nổ TBTHDP-55 Sử dụng biến tần 75kW Mã hiệu PV-75 - Hẵng sản xuất :EMERSON Mô men khởi động 180 % mô men danh định ở mức 0.50 Hz Độ chính xác ổn định của tốc độ ≤ ± 0.5% tốc độ đồng bộ danh định Cài đặt Digital: Tấn số cao nhất >< 0.01% Độ chính xác của tần số Cài đặt Digital: Tấn số cao nhất >< 0.02% Giải pháp đặt tần số Cài đặt Digital: 0.01 Hz. Analog: Tần số cao nhất > < 0.1 % Tăng mô men Tăng tự động, tăng bằng tay 0.1% ~ 30 % Biểu đồ V/F 4 kiểu: Biểu đồ tuyến V/F và 3 biểu đồ cột V/F. Hệ thống điều khiển PI Có thể dễ dàng đặt hệ thống đóng mạch Chế độ vận hành tiết kiệm năng l−ợng tự động Biểu đồ tuyến tự động thích ứng điều kiện tải để thực hiện chế độ tiết kiệm năng l−ợng Chức năng điều khiển chính Tự động hạn chế dòng Tín hiệu xung 0~50 kHz Ph−ơng pháp đặt lệnh vận hành Thông qua bàn phím, tiếp điểm, cổng Ph−ơng pháp đặt tần số Lựa chọn kiểu cài đặt: Digital; Analog điện áp/dòng, đặt bằng cổng Tiếp điểm ra xung Tín hiệu ra xung 0~50 kHz Chức năng vận hành Tiếp điểm ra Analog 2 đầu ra Analog 0/4 ~ 20mA và 0/2 ~ 10 V (tuỳ chọn). Panel điều khiển Bàn phím LED Có khả năng hiển thị tần số cài đặt, tần số ra, điện áp ra và dòng điện khi vận hành, tần số đặt tại kiểu stop. Có thể thay đổi nóng. Bàn phím LCD (tuỳ chọn) Tiếng Anh, có khả năng copy thông số và khoá phím. Có thể thay đổi nóng. Chức năng bảo về Lỗi pha; quá/thấp dòng; bảo vệ quá/thấp điện áp; quá nhiệt và quá tải 19 Các linh kiện tuỳ chọn Bàn phím LCD, cảm biến phanh, cáp bàn phím từ xa, card cổng DP Môi tr−ờng làm việc Trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ. Độ cao làm việc D−ới 1000 m Nhiệt độ môi tr−ờng -100 C ~ +40 0 C Độ ẩm D−ới 95% RH, không có đọng s−ơng Độ rung D−ới 5.9/s2 (0.6g) Nhiệt độ l−u kho - 400C ~ + 700C Cấp bảo vệ IP54 Vỏ Làm mát Làm mát bằng quạt bên trong vỏ và đối l−u không khí bên ngoài V : Quy trình công nghệ chế tao Trạm biến tần di động phòng nổ V-1: Chế tạo thân tủ (ngăn đặt máy biến tần): V-1-1: Chế tạo các chi tiết. - Làm đồ gá và chế tạo bích cửa tr−ớc bằng thép tấm dày 10 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610066). - Làm đồ gá và chế tạo cửa trên bằng thép tấm dày 5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610067). - Chế tạo thanh giằng bằng thép tấm dày L50x50x5 mm (bản vẽ AP - 610068). - Chế tạo gân tăng cứng vách trên bằng thép tấm dày U100x46x7,6x4,5 mm (bản vẽ AP - 610069). - Làm đồ gá và chế tạo vấu lắp thanh đỡ trạm biến tần bằng thép tấm dày 6 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610072). - Chế tạo tai cẩu bằng thép tấm dày 12 mm (bản vẽ AP – 610073). - Chế tạo vấu lắp thanh tr−ợt bằng thép L40x40x4 mm (bản vẽ AP - 610074). - Làm bộ gá và chế tạo vấu lắp thanh tr−ợt bằng thép tấm dày 16 mm (bản vẽ AP - 610075). - Chế tạo gân cánh bằng thép U80x40x4,5x7,4 mm (bản vẽ AP - 610076). - Chế tạo phanh chănh đầu cực bằng thép CT3 (bản vẽ AP - 610077). - Chế tạo trục nút điều khiển bằng thép không rỉ (bản vẽ AP - 610078). - Chế tạo đai ốc bằng thép CT3 (bản vẽ AP - 610079). - Chế tạo bạc ren bằng đồng thau (bản vẽ AP - 610080). - Chế tạo lò so nén bằng thép 60C2(TCVN1767-75) (bản vẽ AP - 610081). - Chế tạo bích ép cửa xuyên sáng bằng thép tấm dày 10 mm (bản vẽ AP - 610082). - Làm bộ gá và chế tạo thân cửa xuyên sáng bằng thép tấm dày 27 mm (bản vẽ AP - 610083). 20 - Làm bộ gá và chế tạo thân thân khoá ren M16 bằng thép tròn φ 40 (bản vẽ AP - 610084) - Chế tạo tiếp địa bằng thép ф 22(bản vẽ AP - 610085). - Chế tạo thanh tr−ợt bằng thép L40x40x4 mm (bản vẽ AP - 610086). - Chế tạo thanh lắp trạm biến tần bằng thép L50x50x5 mm (bản vẽ AP - 610087). - Chế tạo thanh kẹp cáp điều khiển bằng thép tấm dày 4mm (bản vẽ AP - 610088). - Chế tạo thanh kẹp cáp lực bằng thép tấm dày 3 mm (bản vẽ AP - 610090). - Làm bộ gá và chế tạo trục khoá ren chuyên dùng bằng thép φ 28mm (bản vẽ AP - 610091). - Làm bộ gá và chế tạo doăng cao su cáp điều khiển φ 28 mm (bản vẽ AP - 610092 - Làm đồ gá và chế tạo tấm chắn gió mặt trên bằng thép tấm dày 1,5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610097). - Làm đồ gá và chế tạo tấm chắn gió mặt bên bằng thép tấm dày 1,5 mm (bản vẽ AP - 610098). - Làm đồ gá và chế tạo vấu lắp bảng nút bấm bằng thép tấm dày 3 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610099). - Chế tạo bích lắp biến trở bằng thép tấm dày 2 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100100). - Làm đồ gá và chế tạo vòng đệm định vị bằng thép tấm dày 2 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100101). - Làm đồ gá và chế tạo cô dê đầu trục thao tác bằng thép tấm dày 1,5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100102). - Làm đồ gá và chế tạo cô dê đầu trục biến trở bằng thép tấm dày 1,5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100103). - Làm đồ gá và chế tạo trục thao tác biến trở bằng thép tấm dày φ 24 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100104). - Làm đồ gá và chế tạo bảng lắp nút điều khiển bằng thép tấm dày CT38STCVN1765-75 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100105). - Làm đồ gá và chế tạo chân đỡ bản lề bảng thiết bị bằng thép tấm dày 6 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100106). - Làm đồ gá và chế tạo đế lắp biến áp điều khển bằng thép tấm dày 2 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100107). - Làm đồ gá và chế tạo tấm chắn biến áp điều khiển bằng thép tấm dày 0,5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100108). - Lắp ráp hoàn chỉnh cụm nút bấm (bản vẽ AP - 3100113). - Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh thân xuyên sáng(bản vẽ AP - 3100114). - Làm đồ gá và chế tạo tay mở khó nắp trạm biến tần bằng thép ống φ 20,5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100116). - Lắp ráp hoàn chỉnh cụm biến trở điều chỉnh tần số (bản vẽ AP – 3100121). 21 - Chế tạo khuy lắp bảng thiết bị (bản vẽ AP - 3100122). - Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh biến áp điều khiển 100VA-380/127V(bản vẽ AP - 3100124). - Làm đồ gá và chế tạo vách trên thân biến tần bằng thép tấm 8 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100125). - Làm đồ gá và chế tạo vách d−ới sau thân biến tần bằng thép tấm 8 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100126). - Làm đồ gá và chế tạo vách bên trái thân biến tần bằng thép tấm 8 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 3100127). - Làm đồ gá và chế tạo vách bên phải thân biến tần bằng thép tấm 8 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100128). - Làm đồ gá và chế tạo vách tr−ớc thân biến tần bằng thép tấm 8 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100129). - Làm đồ gá và chế tạo chân tủ biến tần bằng thép U80x40x4,5x7,4 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100130). - Chế tạo gân tăng cứng vách bên bằng thép U80x40x4,5x7,4 mm (bản vẽ AP - 3100131). - Chế tạo gân tăng cứng vách sau bằng thép U80x40x4,5x7,4 mm (bản vẽ AP - 6100132). - Làm đồ gá và chế tạo nắp cửa trên thân biến tần bằng thép tấm 20 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 3100110). - Làm đồ gá và chế tạo nắp hộp đấu cáp bằng thép tấm 20 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 3100111). - Làm đồ gá và chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh cánh tủ tr−ớc bằng thép tấm 26 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 3100112). - Chế tạo bản lề cánh tủ tr−ớc (bản vẽ AP - 3100117). - Chế tạo bản lề nắp trên tủ (bản vẽ AP - 3100118). V-1-2: Lắp ráp hoàn chỉnh. - Lắp ráp hoàn chỉnh thân tủ biến tần (bản vẽ AP – 3100130). V-2: Chế tạo hộp đấu cáp V-2-1: Chế tạo các chi tiết. - Chế tạo bản lề nắp hộp đấu cáp (bản vẽ AP - 3100119). - Làm đồ gá và chế tạo phễu cáp điều khiển bằng thép ống φ 64 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610089). - Làm đồ gá và chế tạo phễu cáp lực bằng thép ống φ 80 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 6100115). - Làm bộ gá và chế tạo doăng cao su cáp lực φ 68 mm (bản vẽ AP – 610093. - Làm bộ gá và chế tạo bát cách điên bằng cao su cáp lực φ 50 mm (bản vẽ AP – 610094. 22 - Làm bộ gá và chế tạo ống cách điên bằng cao su cáp lực φ 48 mm (bản vẽ AP – 610095. - Làm bộ gá và chế tạo Gu dông M12 bằng đồng thau (bản vẽ AP - 610096). - Chế tạo thân đầu cực M6 bằng đồng thau (bản vẽ AP - 3100185). - Chế tạo bát cách điện bộ đầu cực bằng PVC (bản vẽ AP - 6100186). - Lắp ráp hoàn chỉnh bộ đầu cực M6 (bản vẽ AP - 3100187). - Lắp ráp hoàn chỉnh bộ đầu cực M12 (bản vẽ AP – 6100120). - Chế tạo ống lắp phễu cáp lực bằng thép tấm 8mm (bản vẽ AP - 610071). - Chế tạo ống lắp phễu cáp điều khiển bằng thép tấm 8mm (bản vẽ AP - 610070). V-2-2: lắp ráp hoàn chỉnh hộp đấu cáp. -Lắp ráp hoàn chỉnh hộp đấu cáp (bản vẽ AP – 3100109). V-3: lắp ráp hoàn chỉnh trạm biến tần. - Lắp ráp hoàn chỉnh phần vỏ trạm biến tần (bản vẽ AP – 3100131). - Lắp ráp hoàn chỉnh phần điện trạm biến tần (bản vẽ AP – 310056 và AP – 310057).