intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Báo cáo khoa học: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tổ máy thuỷ điện cực nhỏ cột nước cao

Chia sẻ: Vo Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST
Báo xấu
81
lượt xem 14
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mặc dù lưới và nguồn điện quốc gia phát triển mạnh, nhưng ở nước ta, một bộ phận rất lớn người dân ở vùng sâu, vùng xa do sống quá phân tán, sẽ không có cơ hội được sử dụng nguồn điện này. Chương trình phát triển nguồn năng lượng tái tạo của chính phủ với sự tài trợ của các tổ chức quốc tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tổ máy thuỷ điện cực nhỏ cột nước cao

  1. bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao thuéc ®Ò tµi kc 07.04: “nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng” Chñ nhiÖm chuyªn ®Ò: ThS nguyÔn vò viÖt 5817-7 16/5/2006 hµ néi – 5/2006
  2. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 Ch−¬ng I. Më ®Çu 1 1.1. §Æt vÊn ®Ò. 1 1.2. Tæng quan vÒ T§SN. 1 1.3. Néi dung b¸o c¸o. 7 Ch−¬ng II. Ph¹m vi sö dông vµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y 8 2.1. T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o T§CN. 8 2.2. Ph¹m vi sö dông. 9 2.3. C¸c th«ng sè c¬ b¶n. 9 D1 2.3.1. Tû sè 9 d0 dm 2.3.2. Tû sè . 10 d0 2.3.3. HiÖu suÊt tæ m¸y. 11 2.3.4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y. 13 2.4. Lùa chän kÕt cÊu cho tæ m¸y. 14 Ch−¬ng III. tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c bé phËn chÝnh 16 3.1. Tiªu chuÈn hãa c¸c bé phËn chÝnh. 16 3.2. Vá tua bin. 16 3.3. Kho¶ng c¸ch tõ vßi phun ®Õn b¸nh c«ng t¸c. 16 3.4. ThiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. 17 3.4.1. Ph−¬ng h−íng thiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. 17 3.4.2. X¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña c¸nh BCT. 18 3.4.3. X¸c ®Þnh c¸c gãc vµo cña c¸nh g¸o. 18 3.4.4. X¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña BCT. 19 3.4.5. X¸c ®Þnh sè c¸nh Z. 20 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  3. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 3.5. TÝnh to¸n, thiÕt kÕ vßi phun. 21 3.5.1. Lý thuyÕt tÝnh to¸n. 21 3.5.2. TÝnh to¸n vßi phun cho tæ m¸y T§SN. 22 3.5.3. VÞ trÝ vßi phun. 24 3.6. TÝnh to¸n thiÕt kÕ trôc. 24 3.6.1. C¸c th«ng sè ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ. 25 3.6.2. BiÓu ®å néi lùc. 25 3.6.3. TÝnh s¬ bé ®−êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc. 26 3.6.4. ThiÕt kÕ kÕt cÊu trôc. 27 3.6.5. TÝnh to¸n ®é bÒn mái cña trôc. 27 3.6.6. TÝnh to¸n trôc tua bin vÒ dao ®éng. 29 3.6.7. KiÓm nghiÖm ®é bÒn dËp cña then. 30 3.7. TÝnh to¸n lùa chän æ l¨n. 31 3.8. TÝnh to¸n tæn thÊt thñy lùc vµ lùa chän ®−êng èng. 33 3.8.1. Tæn thÊt cét ¸p qua l−íi ch¾n r¸c. 33 3.8.2. Tæn thÊt cét ¸p ë cöa vµo cña èng dÉn. 33 3.8.3. Tæn thÊt ¸p lùc ®−êng èng. 34 Ch−¬ng IV. ThÝ nghiÖm vµ x©y dùng ®Æc tÝnh vËn hµnh 35 4.1. HÖ thèng thÝ nghiÖm. 35 4.2. Qui tr×nh thÝ nghiÖm vµ ®Æc tÝnh vËn hµnh. 36 4.3. C¸c kÕt luËn rót ra tõ thùc nghiÖm. 42 Ch−¬ng V. HÖ thèng ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn 43 5.1. Ph©n lo¹i ®iÒu tèc t¶i gi¶ vµ nguyªn lý lµm viÖc. 43 5.1.1. HÖ thèng phô t¶i cè ®Þnh. 43 5.1.2. HÖ thèng phô t¶i thay ®æi. 44 5.2. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¶i gi¶ cho tæ m¸y c«ng suÊt nhá h¬n 1kW. 48 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  4. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 5.2.1. Nguyªn lý. 48 5.2.2. Khèi t¶i gi¶. 49 5.3. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¶i gi¶ tæ m¸y thñy ®iÖn siªu nhá. 50 Ch−¬ng VI. C«ng tr×nh tr¹m vµ qu¶n lý vËn hµnh 53 6.1. Lùa chän vÞ trÝ l¾p ®Æt tæ m¸y. 53 6.1.1. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh cét n−íc. 53 6.1.2. X¸c ®Þnh l−u l−îng cña nguån n−íc. 54 6.1.3. Chän vÞ trÝ l¾p ®Æt m¸y. 55 6.2. C«ng tr×nh tr¹m tæ m¸y T§SN. 56 6.2.1. BÓ ¸p lùc. 57 6.2.2. §−êng èng ¸p lùc. 59 6.2.3. Van tr−íc tua bin. 59 6.2.4. Tæ m¸y T§SN. 59 6.2.5. Mãng m¸y. 59 6.3. C«ng t¸c qu¶n lý vËn hµnh. 61 6.3.1. L¾p ®Æt vµ vËn hµnh. 61 6.3.2. Qu¶n lý vµ b¶o d−ìng söa ch÷a. 62 Ch−¬ng VII. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 64 7.1. C¸c kÕt qu¶ mµ ®Ò tµi ®· ®¹t ®−îc. 64 7.2. KiÕn nghÞ. 64 Tµi liÖu tham kh¶o 65 Phô lôc 66 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  5. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 Ch−¬ng I. Më ®Çu 1.1. §Æt vÊn ®Ò. MÆc dï l−íi vµ nguån ®iÖn quèc gia ph¸t triÓn m¹nh, nh−ng ë n−íc ta, mét bé phËn rÊt lín ng−êi d©n ë vïng s©u, vïng xa do sèng qu¸ ph©n t¸n, sÏ kh«ng cã c¬ héi ®−îc sö dông nguån ®iÖn nµy. Ch−¬ng tr×nh ph¸t triÓn nguån n¨ng l−îng t¸i t¹o (REAP) cña chÝnh phñ víi sù tµi trî cña c¸c tæ chøc quèc tÕ nh− UB, ADB, JICA … ®ang nç lùc hç trî kü thuËt, tµI chÝnh nh»m ph¸t triÓn c¸c d¹ng n¨ng l−îng t¸I t¹o (NLTT) nh−: thñy ®iÖn nhá, n¨ng l−îng giã, n¨ng l−îng mÆt trêi,.. víi môc tiªu cung cÊp ®iÖn cho h¬n 400 x· ë vïng s©u [1], [2]. ThiÕt bÞ thñy ®iÖn siªu nhá (T§SN) ®· ®−îc sö dông réng r·i ë ViÖt nam tõ nhiÒu n¨m nay, theo sè liÖu cña ViÖn N¨ng l−îng, tíi n¨m 2002, c¶ n−íc ®· l¾p ®Æt kháang 120.000 tæ m¸y T§SN, phÇn lín c¸c thiÕt bÞ nhËp khÈu tõ Trung Quèc. ë trong n−íc, mét sè c¬ quan còng ®· chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN nh−: ViÖn VËt liÖu thuéc Trung t©m Khoa häc Tù nhiªn Quèc gia, Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi. Trong ®Ò tµi KC07 - 04, víi môc tiªu nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ thñy ®iÖn nhá vµ siªu nhá phôc vô cho sinh häat vµ s¶n xuÊt, chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ hßan thiÖn nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ vµ gi¶m gi¸ thµnh chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN. §ång thêi ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá vµ siªu nhá thµnh mét hÖ thèng hßan chØnh ®¸p øng réng r·i nhu cÇu thùc tiÔn s¶n xuÊt. 1.2. Tæng quan vÒ T§SN. NhiÒu n−íc trªn thÕ giíi ®· nghiªn cøu vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN, sö dông 4 lo¹i tua bin chñ yÕu: tua bin h−íng trôc (TBHT), tua bin g¸o (TBG), tua bin tia nghiªng (TBTN), tua bin xung kÝch hai lÇn TBXK2L. C¸c tæ m¸y T§SN ®−îc chia thµnh hai lo¹i c¬ b¶n lµ: tæ m¸y T§SN cét n−íc cao vµ tæ m¸y T§SN cét n−íc thÊp. Víi c¸c tæ m¸y T§SN cét n−íc cao (H>10m), ng−êi ta th−êng sö dông mét trong hai lo¹i tua bin: Tua bin tia nghiªng vµ tua bin g¸o. Ngoµi yªu cÇu vÒ kü thuËt, viÖc lùa chän lo¹i tua bin nµo cßn phô thuéc vµo chØ tiªu gi¸ thµnh thiÕt bÞ. Mét sè n−íc cã ®iÒu kiÖn tù nhiªn cho phÐp x©y dùng c¸c tr¹m T§SN cét n−íc rÊt cao th× th−êng thiªn vÒ h−íng chän tua bin g¸o. H·ng IREM (Italia) ®· ®−a ra ý t−ëng kÕt ViÖn Khoa häc Thñy lîi 1
  6. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 cÊu rÊt ®éc ®¸o vÒ tua bin g¸o cã buång xo¾n víi tæ hîp 2 ®Õn 6 mòi phun ®¬n gi¶n (h×nh 1). §ång thêi viÖc chÕ t¹o c¸nh g¸o b»ng c«ng nghÖ gia c«ng ¸p lùc cã thÓ s¶n xuÊt hµng läat c¸nh g¸o víi ®é chÝnh x¸c cao th× gi¶i ph¸p chän tua bin g¸o lµ phï hîp. Theo h−íng nµy cßn cã c¸c n−íc ven nói Himalaya nh−: Ên ®é, Nª pan,... nh−ng nh×n chung, cét n−íc cho T§SN kh«ng dÔ dµng cã ®−îc trÞ sè qu¸ cao. H×nh 1. Tæ m¸y T§SN cña h·ng IREM Kh¶o s¸t thùc tÕ ë ViÖt Nam, t¹i c¸c tØnh nh− Hßa B×nh, NghÖ An, Hµ Giang cho thÊy, cét n−íc phæ biÕn ë trong kho¶ng 5 ÷ 50 m (trõ c¸c tr¹m cét n−íc thÊp). Do vËy ¸p dông tua bin tia nghiªng cho T§SN lµ phï hîp v× c¸c −u ®iÓm sau: - KÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, ®é bÒn cao, gi¸ thµnh h¹. - §Æc tÝnh n¨ng l−îng tèt. Vµ tua bin tia nghiªng hoµn toµn c¹nh tranh tua bin xung kÝch 2 lÇn ë d¶i c«ng suÊt siªu nhá. Tõ n¨m 1993, c¸c thiÕt bÞ T§SN cña Trung Quèc ®· b¸n réng r·i trªn thÞ tr−êng ViÖt Nam víi qui m« c«ng suÊt thùc tõ 100W ®Õn 1000W, ph¹m vi cét n−íc 10 ÷ 25m. ë trong n−íc còng ®· nghiªn cøu chÕ t¹o läai 200W vµ 500W. Mét sè kÕt qu¶ kh¶o s¸t nh− sau: ViÖn Khoa häc Thñy lîi 2
  7. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 * T§SN do Trung Quèc chÕ t¹o: Kh¶o s¸t c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt T§SN ë tØnh Qu¶ng T©y-Trung Quèc chóng t«i nhËn thÊy ®©y lµ c¸c c¬ së s¶n xuÊt nhá, ph©n bè ë vïng n«ng th«n. S¶n phÈm ®−îc sao chÐp l¹i tõ c¸c mÉu nghiªn cøu tr−íc ®©y, viÖc sao chÐp ®· biÕn d¹ng do vËy hiÖu suÊt rÊt thÊp. Bï l¹i víi nguyªn liÖu tù s¶n xuÊt ®−îc trong n−íc (nh− nam ch©m cho m¸y ph¸t) vµ chi phÝ nh©n c«ng rÎ, tæ chøc s¶n xuÊt tèt lµm cho gi¸ thµnh cuat thiÕt bÞ rÊt rÎ (250.000®ång/tæ). Trong ch−¬ng tr×nh hîp t¸c cung cÊp thiÕt bÞ thñy ®iÖn (ODA) giai ®äan 1995 ÷ 2000, phÝa ®èi t¸c Trung Quèc ®Æt hµng c¸c c¬ së s¶n xuÊt nµy s¶n xuÊt lo¹i thiÕt bÞ cã chÊt l−îng cao h¬n (®ñ c«ng suÊt) th× gi¸ thµnh thiÕt bÞ còng t¨ng rÊt cao (720.000VN§ cho tæ m¸y 300W). §Æc ®iÓm cña thiÕt bÞ do Trung Quèc s¶n xuÊt lµ sö dông nam ch©m Baki Ferit läai chÊt l−îng thÊp ®Ó chÕ t¹o m¸y ph¸t nªn kÝch th−íc m¸y kh¸ lín. Tiªu hao c¸c nguyªn liÖu kh¸c còng v× thÕ t¨ng theo. B¸nh c«ng t¸c chÕ t¹o tõng l¸ c¸nh cã biªn d¹ng h×nh cÇu nªn hiÖu suÊt thÊp. H×nh 2. L¸ c¸nh BCT cã biªn d¹ng chám cÇu ViÖn Khoa häc Thñy lîi 3
  8. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 HS=f(n) HS 0.30 0.25 H=7m 0.20 0.15 H=7m Poly. (H=7m) 0.10 0.05 0.00 0 0 0 00 00 00 00 00 70 80 90 10 11 12 13 14 n(v/ph) H×nh .3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm T§SN cét n−íc cao do Trung Quèc chÕ t¹o. * S¶n xuÊt T§SN ë ViÖn Nam: ViÖn VËt liÖu (thuéc Trung t©m Khoa häc Tù Nhiªn vµ C«ng NghÖ quèc gia) ®· nghiªn cøu chÕ t¹o T§SN vµ ®¹t ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ rÊt tèt. ViÖn ®· sö dông nam ch©m ®Êt hiÕm ®Ó chÕ t¹o r« to m¸y ph¸t ®iÖn lµm thu nhá kÝch th−íc, t¨ng tuæi thä m¸y ph¸t. §ång thêi viÖn nµy còng ®· nghiªn cøu c«ng nghÖ dËp l¸ c¸nh BCT tèt h¬n, l¸ c¸nh kh«ng bÞ cong vªnh, n©ng cao chÊt l−îng gia c«ng, chÊt l−îng kim läai vµ tiªu chuÈn hãa ®−îc hai läai tua bin tia nghiªng lµ MHG-200HH vµ MHG- 500HH. H×nh 5. Tæ m¸y MHG500, 200 do ViÖn VËt liÖu chÕ t¹o. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 4
  9. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 §i kÌm víi c¸c tæ m¸y, viªn VËt liÖu còng ®· nghiªn cøu, s¶n xuÊt thiÕt ph©n t¶i, t¶i gi¶ ®Ó ®iÒu chØnh, æn ®Þnh ®iÖn ¸p cho tæ m¸y. Tuy nhiªn c¸c thiÕt bÞ nµy cßn mét sè h¹n chÕ sau: - Ph¹m vi lµm viÖc cét n−íc kh¸ cao, trong khi nhu cÇu thùc tÕ cã cét n−íc thÊp h¬n. - HiÖu suÊt tua bin cßn thÊp. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm c¸c tæ m¸y MHG-200HH vµ MHG-500HH nh− h×nh 6 vµ h×nh7 HS=f(n) HS 0.33 0.32 0.31 H=5m 0.30 H=5m H=6.2m 0.29 H=8m H=7m Poly. (H=5m) Poly. (H=6.2m) 0.28 Poly. (H=8m) 0.27 0.26 H=6.2m 0.25 n(v/ph) 00 00 00 00 00 0 0 0 70 80 90 10 11 12 13 14 H×nh 6. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm T§SN cét n−íc cao MHG - 200HH do ViÖn vËt liÖu chÕ t¹o. HS=f(n) HS 0.55 0.50 H=8m H=10m 0.45 H=10m H=9m H=8m 0.40 Poly. (H=10m) Poly. (H=9m) H=9m Poly. (H=8m) 0.35 0.30 0.25 0 0 0 00 00 00 00 00 70 80 90 n(v/ph) 10 11 12 13 14 H×nh 7. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm T§SN cét n−íc cao MHG - 500HH do ViÖn vËt liÖu chÕ t¹o. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 5
  10. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 §èi víi c¸c tæ m¸y T§SN cã cét n−íc thÊp ( H ≤ 2÷5 m ) ng−êi ta th−êng sö dông TBHT buång hë hoÆc buång kÝn d¹ng èng, mét sè n−íc tiªn tiÕn chÕ t¹o TBHT cã m¸y ph¸t ng©m trong n−íc (lo¹i tua bin ch×m). 1.3. Néi dung b¸o c¸o. Trong b¸o c¸o nµy tr×nh bµy c¸c nghiªn cøu tßan diÖn vÒ tæ m¸y T§SN cét n−íc cao sö dông TBTN nh»m hßan thiÖn c¸c s¶n phÈm T§SN vµ x©y dùng gam tua bin T§SN mét c¸ch cã hÖ thèng, ®¸p øng réng r·i nhu cÇu cña nh©n d©n miÒn nói mµ ®Ò tµi KC07 ®· ®−a ra. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 6
  11. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 Ch−¬ng II. Ph¹m vi sö dông vµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y 2.1. T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o T§CN. Mét ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña thñy ®iÖn lµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n nh− cét ¸p H, c«ng suÊt P lu«n kh¸c nhau, phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn tù nhiªn vµ nhu cÇu sö dông tõng tr¹m. Thùc tiÔn cho thÊy T§SN ®−îc sö dông réng r·i trong ph¹m vi H = 0,5 ÷20 m. Víi tËp qu¸n sö dông, c¸c tr¹m thñy ®iÖn cã H = 1 ÷ 2 m th−êng sö dông TBHT. ë vïng cét n−íc thÊp H ≤ 1 m cã thÓ sö dông TBHT, guång n−íc (Water Well), tua bin kiÓu XK2L hoÆc nh©n d©n miÒn nói s¸ng t¹o läai guång h−íng trôc (¶nh), cã hiÖu suÊt thÊp. Nh×n chung, cho tíi nay, vïng H < 1 m vµ H = 2 ÷5 m, vÉn ch−a cã gi¶i ph¸p c«ng nghÖ nµo phï hîp (hiÖu suÊt chÊp nhËn, gi¸ rÎ). PhÇn lín c¸c tæ m¸y ®ang sö dông cã H = 1 ÷ 2 m. ë vïng cét n−íc cao, c¸c tæ m¸y do Trung Quèc s¶n xuÊt ®−îc sö dông trong ph¹m vi H = 10 ÷ 20 m, ViÖn vËt liÖu cã s¶n xuÊt lo¹i 200 W, H = 6 m, c¸c th«ng sè c¬ b¶n nh− b¶ng 1. B¶ng 1 Ph¹m vi sö dông STT Lo¹i TB Ghi chó H (m) Q (l/s) P(W) TBTN do Trung Quèc 10 ÷ 20 100 ÷ 500 1 HiÖu suÊt thÊp s¶n xuÊt 5 6,3 100 2 MHG - 200HH 6 6,4 200 7 7,4 275 8 7,9 325 3 MHG - 500HH 9 8,4 390 10 8,9 460 11 9,1 520 Nguån: Cataloge cña Asian Phoenex Resources Ltd. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 7
  12. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 Mét sè nhËn xÐt: 1. C¸c thiÕt bÞ T§SN do Trung Quèc s¶n xuÊt ®ang b¸n t¹i thÞ tr−êng ViÖt Nam, cã hiÖu suÊt rÊt thÊp ηmax = 25% (h×nh 1.3), nguyªn nh©n chÝnh lµ chÊt l−îng cña c¶ tua bin vµ m¸y ph¸t ®Òu thÊp. 2. ThiÕt bÞ T§SN do ViÖn vËt liÖu s¶n xuÊt ®· cã nh÷ng c¶i tiÕn ®¸ng kÓ, ®Æc biÖt lµ m¸y ph¸t ®· sö dông nam ch©m ®Êt hiÕm cã chÊt l−îng cao, nªn gi¶m kÝch th−íc vµ t¨ng c«ng suÊt tæ m¸y, hiÖu suÊt ®· t¨ng lªn (ηmax= 45%). 3. Vïng lµm viÖc cña tæ m¸y hÑp vµ ch−a ®¸p øng nhu cÇu ®a d¹ng cña thùc tiÔn. Tõ nhËn xÐt trªn, h−íng gi¶i quyÕt cña ®Ò tµi bao gåm: 1. N©ng cao hiÖu suÊt cña tæ m¸y. 2. Ph©n tÝch hÖ thèng ®Ó x¸c ®Þnh ph¹m vi lµm viÖc cña tõng thiÕt bÞ. 3. Gi¶m gi¸ thµnh cña s¶n phÈm. 2.2. Ph¹m vi sö dông. KÕt qu¶ nghiªn cøu trong phÇn gam thñy ®iÖn nhá vµ cùc nhá ®· gam hãa mét sè lo¹i TBTN cì nhá víi D1 = 10 cm vµ D1 = 15 cm. Ph¹m vi vµ th«ng sè lµm viÖc c¬ b¶n cña TBTN cã D1 = 10 cm cho T§SN nh− b¶ng 2. B¶ng 2 6,5 ÷ 7 10 ÷ 12 10 ÷ 15 18 ÷ 25 Cét n−íc H (m) 6,5 7÷8 L−u l−îng Q (l/s) 6 12 Sè vßng quay (v/ph) 1000 1000 1000 1000 1500 Sè mòi phun Z 1 2 1 1 1 500 ÷ 1000 C«ng suÊt P(W) 200 500 200 500 2.3. C¸c th«ng sè c¬ b¶n. D1 2.3.1. Tû sè . d0 D1: §−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c (BCT) d0: §−êng kÝnh dßng tia t¹i chç co hÑp nhÊt. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 8
  13. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 D1 Tû sè rÊt quan träng v× nã quyÕt ®Þnh kÝch th−íc vµ hiÖu suÊt cña tæ m¸y. d0 Trong TBTN, l−u l−îng qui dÉn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: d0 2 Q1' = 3,41* Z * ( (2.1) ) D1 D1 , sÏ lµm t¨ng Q1’ , t¨ng c«ng suÊt tæ m¸y. ViÖc t¨ng d0 D1 =3.5 ÷ 9.5 KÕt qu¶ nghiªn cøu [8] cho thÊy d0 D1 Trong ®Ò tµi, ®Ó t¨ng c«ng suÊt tæ m¸y ®· chän = 3.5 vµ 4 ®Ó thö nghiÖm. d0 dm 2.3.2. Tû sè . d0 dm: §−êng kÝnh miÖng ra cña mòi phun dm ViÖc lùa chän cã ¶nh h−ëng quan träng tíi kh¶ n¨ng lµm viÖc vµ hiÖu suÊt d0 dm = 1,1 ÷ 1,25. Nh−ng trong thiÕt cña tua bin, víi c¸c mòi phun tiªu chuÈn, tû sè d0 kÕ T§SN, ®Ó gi¶m kÝch th−íc cho tæ m¸y trong ®iÒu kiÖn ®é gi¶m hiÖu suÊt trong giíi h¹n cho phÐp, nªn c¸c chi tiÕt ®−îc lùa chän cã mét sè thay ®æi, cÇn ph¶i kiÓm tra l¹i c¸c hÖ sè tÝnh to¸n. §Ò tµi ®· tiÕn hµnh thÝ nghiÖm thuû lùc dßng phun, ®Ó x¸c ®Þnh l¹i hÖ sè Km nh− h×nh 8. KÕt qu¶ thö nghiÖm cho mét sè nhËn xÐt sau: 1. Thö nghiÖm c¸c mòi phun cña TBTN ®· s¶n xuÊt cho thÊy: do lùa chän kÕt cÊu ®¬n gi¶n, nªn kim phun th−êng bÞ lÖch, dßng tia kh«ng ®èi xøng trôc. Mét sè dßng tia bÞ ph¸ vì cÊu tróc, g©y tæn thÊt cho tua bin víi hai nguyªn nh©n: - XuÊt hiÖn dßng ngang, tiªu hao mét phÇn n¨ng l−îng - Dßng tia bÞ lÖch, mét phÇn dßng kh«ng ch¶y qua c¸nh BCT, mµ phun lªn bÇu vµ vµnh BCT g©y tæn thÊt thÓ tÝch. 2. ë kho¶ng c¸ch nhá L ≤ 4 do ®é loe cña dßng tia b»ng 1,17 ÷ 1,2 d0. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 9
  14. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 8. Thö nghiÖm vßi phun tæ m¸y T§SN 2.3.3. HiÖu suÊt tæ m¸y. §Ó phôc vô cho giai ®o¹n tÝnh to¸n s¬ bé, cÇn x¸c ®Þnh hiÖu suÊt s¬ bé cña tua bin vµ m¸y ph¸t. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho m¸y ph¸t T§SN do phßng thÝ nghiÖm thiÕt bÞ ®iÖn, Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi thùc hiÖn nh− h×nh 9 vµ h×nh 10. 800 Pc¬ 600 Pf 400 Uf 200 η 0 980 990 1000 1010 1020 1030 H×nh 9. §Æc tÝnh m¸y ph¸t 200W do ViÖn Khoa häc Thñy lîi chÕ t¹o ViÖn Khoa häc Thñy lîi 10
  15. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 350 Uf 300 Pc¬ 250 Pf 200 150 η 100 50 0 1150 1200 1250 1300 1350 1400 H×nh 10. §Æc tÝnh m¸y ph¸t 500W do ViÖn Khoa häc Thñy lîi chÕ t¹o HiÖu suÊt cña tua bin phô thuéc vµo hiÖu suÊt cña dßng ch¶y qua vßi phun vµ qua BCT. KÕt qu¶ nghiªn cøu cña I.N.XMIRNOP [7] cho thÊy, khi d0 < 55mm trÞ sè hiÖu suÊt tua bin gi¶m kh¸ nhanh (víi TB g¸o). KÕt qu¶ nµy cã thÓ sö dông cho TBTN: H×nh 11. §é suy gi¶m hiÖu suÊt khi ®−êng kÝnh dßng tia < 55mm Theo kÕt qu¶ trªn, ∆η1 = 2 ÷ 3%. HiÖu suÊt cßn bÞ ¶nh h−ëng cña c«ng nghÖ do TBTN T§SN cã kÝch cì nhá. Tuy nhiªn trªn thùc tÕ, ¶nh h−ëng c«ng nghÖ tíi hiÖu suÊt TBTN cì nhá cã kh¶ n¨ng lín v×: ViÖn Khoa häc Thñy lîi 11
  16. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 - ChÊt l−îng mòi phun kh«ng tèt, cã kh¶ n¨ng xÈy ra hiÖn t−îng lÖch hoÆc khuyÕch t¸n dßng tia. - Biªn d¹ng c¸nh kh«ng ®¶m b¶o. - §é chÝnh x¸c gia c«ng kh«ng cao, g©y lÖch dßng phun vµo c¸nh. Dùa vµo kÕt qu¶ nghiªn cøu tua bin t©m trôc, cã thÓ lÊy ®é suy gi¶m hiÖu suÊt do c«ng nghÖ ∆η2 = 3 ÷ 4%. Do vËy hiÖu suÊt thuû lùc cña BCT η = ηtb - ∆η1 - ∆η2 ë chÕ ®é tèi −u: ηtu = 84% - 4% – 3% = 77% ë chÕ ®é Qi max: η = 81% - 4% – 3% = 74% C«ng suÊt tua bin ®−îc x¸c ®Þnh: P = 9,81. Q.H. ηtb . ηmf= 9,81.Q.H.0,77.0,7 ≈ 5,3 .Q.H 2.3.4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y. C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n: πd 0 2 Q = v.F = ϕ . 2gH (2.2) 4 ϕ: HÖ sè vËn tèc mòi phun ϕ = 0,96 ÷ 0,98, chän ϕ = 0,96. g: gia tèc träng tr−êng, g = 9,81 m/s2 KÕt qu¶ tÝnh to¸n s¬ bé nh− b¶ng 3. B¶ng 3 H 6,5 12 20 d0 2,5 2,5 2,5 Q 5,3 7,2 9,3 P 183 458 985 d0 2,6 2,6 2,6 Q 5,75 7,8 10 P 198 496 1060 d0 1,8 1,8 Q 3,8 4,8 P 237 512 KÕt luËn: Tæ hîp c¸c th«ng sè c¬ b¶n: ViÖn Khoa häc Thñy lîi 12
  17. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 D1 = 10cm d0 = 2,6 vµ 1,8 cm n = 1000 vµ 1500 v/ph P = 200, 500, 1000 W Tõ ®ã tiªu chuÈn hãa ®−îc 05 läai thiÕt bÞ T§SN sö dông TBTN nh− b¶ng 4. B¶ng 4 STT Lo¹i thiÕt bÞ T§SN C«ng suÊt (W) Cét ¸p (m) L−u l−îng (l/s) 1 TN200 - 10/1x2,6 200W 6,5 5,8 2 TN500 - 10/1x2,6 500W 12 7,8 3 TN200 - 10/1x1,8 200W 12 3,8 4 TN1000 - 10/1x2,6 1000W 20 10 5 TN500 - 10/1x1,8 500W 20 4,8 2.4. Lùa chän kÕt cÊu cho tæ m¸y. Víi TBTN cã 2 kÕt cÊu: + KÕt cÊu trôc ngang, th−êng sö dông cho c¸c tæ m¸y cã sè mòi phun 1 vµ 2, cã m¸y ph¸t ®iÖn s¶n xuÊt ®éc lËp. KÕt cÊu nµy dÔ l¾p ®Æt, söa ch÷a, nh−ng cã kÝch cì lín h¬n kÕt cÊu trôc ®øng. + KÕt cÊu trôc ®øng: Th−êng sö dông cho c¸c tæ m¸y cã m¸y ph¸t ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o riªng theo ý ®å cña nhµ thiÕt kÕ, cã thÓ dïng cho tæ m¸y siªu nhá vµ mét sè h·ng (nh− Newmill - Anh) dïng cho tæ m¸y c«ng suÊt lín vµ cã sè mòi phun Z > 2. + Víi thuû ®iÖn siªu nhá: Do tÝnh chÊt s¶n xuÊt hµng lo¹t, ®Ó gi¶m nhÑ kÝch th−íc tæ m¸y vµ h¹ gi¸ thµnh th× ®Òu dïng kÕt cÊu trôc ®øng (h×nh 12). ViÖn Khoa häc Thñy lîi 13
  18. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 12. KÕt cÊu tæ m¸y T§SN dïng TBTN KÕt cÊu nh− vËy cã mét sè −u ®iÓm nh− sau: - Th©n æ kÐo dµi xuèng phÝa d−íi nh»m lµm gi¶m ®é c«ng son cña c¸nh. T¨ng æn ®Þnh cho BCT vµ rotor cña m¸y ph¸t. - Tæ m¸y gän nhÑ, dÔ l¾p ®Æt vµ sö dông. ViÖn Khoa häc Thñy lîi 14
  19. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 Ch−¬ng III. tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c bé phËn chÝnh 3.1. Tiªu chuÈn hãa c¸c bé phËn chÝnh. Tæ m¸y T§SN sö dông TBTN gåm 3 bé phËn chÝnh: th©n tua bin, côm mòi phun vµ c¬ cÊu kim phun, m¸y ph¸t vµ trôc, ®Ó tæ hîp thµnh 4 lo¹i tua bin víi ph¹m vi sö dông kh¸c nhau nh− d· tr×nh bµy trong ch−¬ng II, cã mét sè chi tiÕt dïng chung vµ cã mét sè chi tiÕt ph¶i thay ®æi. 3.2. Vá tua bin. Víi chøc n¨ng b¶o ®¶m tho¸t n−íc sau khi ra khái BCT víi D1 = 10 cm vµ lµ gi¸ ®ì cho c¸c côm chi tiÕt kh¸c nh− m¸y ph¸t, mòi phun. KÕt qu¶ thùc tÕ vá tua bin nh− sau: - Tæ m¸y TN200 - 10/1x2,6 vµ TN200-10/1x1,8 lo¹i vá nhá - Tæ m¸y TN500 - 10/1x2,6 vµ TN1000-10/1x2,6 vµ TN500-10/1x1,8 cã kÝch th−íc vá lín h¬n. 3.3. Kho¶ng c¸ch tõ vßi phun ®Õn b¸nh c«ng t¸c. Kho¶ng c¸ch L phô thuéc vµo kÕt cÊu cña vá tuabin vµ cÊu tróc dßng ch¶y sau khi ra khái mòi phun. Kho¶ng c¸ch L cµng lín, dßng ch¶y cµng bÞ loe, dÉn tíi kh¶ n¨ng gi¶m hiÖu suÊt thñy lùc cña tæ m¸y. Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu [8], L ≤ 5d0 (h×nh 13). L H×nh 13. VÞ trÝ cña vßi phun so víi BCT Theo kÕt qu¶ thö nghiÖm c¸c mòi phun t¹i phßng thÝ nghiÖm HPC, do kÕt cÊu vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o vßi phun ®¬n gi¶n nªn cho thÊy chän L ≤3,5 d0 t−¬ng øng c¸c yÕu tè ®Æt ra (h×nh 14). ViÖn Khoa häc Thñy lîi 15
  20. nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 14. ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®−êng kÝnh dßng tia t¹i c¸c mÆt c¾t ngang kh¸c nhau t¹i HPC 3.4. ThiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. 3.4.1. Ph−¬ng h−íng thiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. HiÖn nµy cã 2 xu h−íng thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o BCT cho TBTN cì nhá: + L¸ c¸nh BCT cã d¹ng mÆt cÇu. D¹ng c¸nh nµy dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh thÊp. Th−êng chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp nguéi. Nh−îc ®iÓm c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ hiÖu suÊt thñy lùc nhá do n¨ng l−îng kh«ng truyÒn ®−îc hÕt cho BCT. + L¸ c¸nh cã biªn d¹ng theo ®óng thiÕt kÕ cña TBTN cì lín. D¹ng c¸nh nµy cã −u ®iÓm lµ hiÖu suÊt cao nh−ng khã chÕ t¹o. §Ó n©ng cao hiÖu suÊt tæ m¸y, ®Ò tµi ®i theo h−íng thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸nh BCT cã biªn d¹ng theo ®óng tÝnh to¸n, thiÕt kÕ nh−ng trªn gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ®Ó h¹ gi¸ thµnh chÕ t¹o. Biªn d¹ng ®−îc thiÕt kÕ theo mÉu BCT cña TBTN (®−îc tr×nh bµy trong phÇn b¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu TBTN) nh−ng ®−îc ®¬n gi¶n hãa ë mét sè chi tiÕt: - Thay thÕ vµnh ngoµi b»ng vµnh thÐp ®ai cã mÆt c¾t trßn hoÆc vu«ng. Nhê D1 gi¶i ph¸p nµy, cã thÓ gi¶m tõ 4 xuèng 3,5 d0 - L¸ c¸nh cã ®é dµy biÕn ®æi ®−îc thay thÕ bëi l¸ c¸nh cã ®é dµy kh«ng ®æi (®−îc chÐ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp nguéi) ViÖn Khoa häc Thñy lîi 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
7=>1