Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy

Nguồn điện cung cấp cho các phụ tải trong hệ thống điện năng tàu thuỷ, được lấy từ trạm phát điện, do một hoặc nhiều tổ hợp máy phát điện công tác song song với nhau. Tuy nhiên, khi các máy phát điện công tác song song, thì phải thực hiện hòa đồng bộ giữa các máy phát điện, để đưa chúng vào công tác song song, việc hòa đồng bộ được coi như thành công khi thời gian hòa ngắn và xung dòng điện nhỏ.

Vấn đề xác định thời điểm hòa đồng bộ các máy phát điện vào công tác song song được thực hiện bằng tay nhờ hệ thống đèn tắt, đèn quay và đồng bộ kế, đây cũng là một trong những nguyên nhân có thể làm sập lưới điện và mất điện toàn tàu, nếu người vận hành xác định sai thời điểm đóng máy phát điện lên lưới sẽ gây ra hiểm họa khôn lường đối với an toàn của con người, hàng hóa và con tàu. Do đó, để giảm thiểu sự cố do quá trình hòa đồng bộ các máy phát điện tàu thủy gây lên, hiện nay trên các con tàu có mức độ tự động hóa cao, thì trạm phát điện đã sử dụng thiết bị hòa đồng bộ tự động, tuy nhiên các thiết bị này được chế tạo ứng dụng kỹ thuật điện tử tương tự, vì vậy cũng có thể gây ra sai số lớn, dẫn đến việc xác định thời điểm hòa đồng bộ có thể thiếu chính xác.

Chính vì vậy, để cải thiện chất lượng và nâng cao độ chính xác trong quá trình xác định thời điểm hòa đồng bộ, thì hệ thống hòa đồng bộ tự động ứng dụng kỹ thuật số đã nhận được sự quan tâm lớn của các nhà khoa học trong, ngoài nước. Hơn nữa, trong quá trình công tác song song giữa các máy phát điện, thì việc phân chia tải tác dụng đồng đều theo tỷ lệ giữa các máy phát điện là một việc hết sức quan trọng. Nếu sự phân chia công suất tác dụng giữa các máy phát điện chênh lệch nhau quá lớn, vượt quá giới hạn cho phép thì hệ thống điện có thể dẫn tới mất ổn định, sập toàn bộ lưới điện, mất điện toàn tàu và gây ra hậu quả vô cùng nghiêm trọng không những về kinh tế mà còn nguy hiểm tới tính mạng con người, hàng hóa thiết bị và con tàu. Theo quy định của Đăng kiểm thì sự chênh lệch công suất, không vượt quá 10% công suất của máy phát điện có công suất lớn nhất. Do vậy mà việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng giữa các máy phát điện công tác song song ứng dụng kỹ thuật số là rất cần thiết, quan trọng không thể thiếu trong trạm phát điện tàu thuỷ, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế khai thác trạm phát điện tàu thủy và đảm bảo an toàn hàng hải cho hàng hóa, thiết bị, con người.

Xuất phát từ những cơ sở quan trọng trên, vấn đề thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy, nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Nhằm có thể làm chủ được thiết kế và công nghệ chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy, phù hợp với trình độ công nghệ chế tạo trong nước, nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai thác vận tải biển và phục vụ tiến trình nội địa hóa sản phẩm, PGS.TS. Hoàng Đức Tuấn cùng các cộng sự Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (Bộ Giao thông Vận tải) đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy”.

Đề tài tập trung đi sâu nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy, nhằm tăng tính an toàn hàng hải, nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai thác vận tải biển. Từ đó đã thiết kế, chế tạo thành công hệ thống tự động hòa đồng bộ số và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy với bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển với những kết quả quan trọng sau đây:

- Đã phân tích các công nghệ, đã được ứng dụng cho hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng trạm phát điện tàu thủy và nguyên lý hoạt động của hệ thống, làm nền tảng cho việc thiết lập phương án thiết kế hệ thống.

- Thiết kế được các mạch điện cấp nguồn, đo lường, điều khiển hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

- Trên cơ sở xây dựng thuật toán điều khiển, lựa chọn, thiết lập cấu hình phần cứng, cùng với việc sử dụng phần mềm Keil C-ARM, xây dựng chương trình điều khiển cho vi điều khiển theo yêu cầu đặt ra.

- Chế tạo thành công hệ thống tự động hòa đồng bộ số và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy theo như thiết kế và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật.

- Xây dựng qui trình hướng dẫn vận hành, khai thác hệ thống.

- Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống đã chế tạo hoạt động tin cậy, đáp ứng được các yêu cầu đề ra cho hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy.

- Hệ thống hoạt động tin cậy, đã được đơn vị kiểm định đo lường chất lượng đánh giá, thử nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng đề ra.

Để có thể triển khai chế tạo sản phẩm hệ thống tự động hòa đồng bộ và phân chia tải tác dụng cho trạm phát điện tàu thủy, hệ thống cần tiếp tục được thử nghiệm trên diện rộng và hoàn tất các thủ tục kiểm tra để được Đăng kiểm Việt nam cấp giấy chứng nhận.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19366/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Vista.gov.vn