ĐI H C QU C GIA HÀ N IẠ Ọ Ố Ộ
TR NG ĐI H C CÔNG NGHƯỜ Ạ Ọ Ệ
Nguy n Văn Tu nễ ấ
TÍNH TOÁN THI T K TR GIA T C CHO THI T BẾ Ế Ụ Ố Ế Ị
CHUY N ĐI NĂNG L NG SÓNG D NG PHAO KÉPỂ Ổ ƯỢ Ạ
Nghành : Công ngh k thu t c đi n tệ ỹ ậ ơ ệ ử
TÓM T T KHÓA LU N T T NGHI PẮ Ậ Ố Ệ
Hà N i 2017ộ
M ĐUỞ Ầ
Năng l ng là m t trong nh ng y u t vô cùng c n thi t cho s t n t iượ ộ ữ ế ố ầ ế ự ồ ạ
và phát tri n c a loài ng i. ể ủ ườ Tiêu th năng l ng đã và đang tăng lên khôngụ ượ
ng ng, đc bi t các n c đang phát tri n, góp ph n nh h ng đn bi nừ ặ ệ ở ướ ể ầ ả ưở ế ế
đi khí h u toàn c u và làm c n ki n các ngu n tài nguyên năng l ng trênổ ậ ầ ạ ệ ồ ượ
th gi i. trong đó có Vi t Nam.Vì v y , vi c tìm ra các ngu n năng l ng táiế ớ ệ ậ ệ ồ ượ
t o đ có th s d ng n đnh và lâu dài là v n đ h t s c quan tr ng.V iạ ể ể ử ụ ổ ị ấ ề ế ứ ọ ớ
ti m năng trong vi c phát tri n năng l ng sóng bi n n c ta, ề ệ ể ượ ể ở ướ khóa lu nậ
mu n đ c p t i v n đ nghiên c u tính toán và thi t k tr gia t c cho thi tố ề ậ ớ ấ ề ứ ế ế ụ ố ế
b chuy n đi năng l ng sóng thành đi n năng.ị ể ổ ượ ệ
CH NG 1 : TÌNH HÌNH NGHIÊN C U, PHÁT TRI N NĂNGƯƠ Ứ Ể
L NG SÓNG VI T NAM VÀ TRÊN TH GI IƯỢ Ở Ệ Ế Ớ
1.1.Tìm hi u v ngu n năng l ng hi n t i c a Vi t Namể ề ồ ượ ệ ạ ủ ệ
M c dù là qu c gia giàu ti m năng v năng l ng tái t o (NLTT) nh ngặ ố ề ề ượ ạ ư
cho đn nay vi c đu t cho phát tri n, khai thác NLTT Vi t Nam v n ch aế ệ ầ ư ể ở ệ ẫ ư
t ng x ng v i ti m năng và th m nh s n cóươ ứ ớ ề ế ạ ẵ
n c ta, năng l ng bi n cũng đang r t đc quan tâmỞ ướ ượ ể ấ ượ .V i đc tr ngớ ặ ư
đa lý, nhu c u sị ầ ử d ng đi n cho các thi t b trên bi n, h i đo và xu th sụ ệ ế ị ể ả ả ế ử
d ng các ngu n năng l ng tái t o, vi c nghiên c u ch t o các thi t b sụ ồ ượ ạ ệ ứ ế ạ ế ị ử
d ng năng l ng bi n là c n thi t và có ý nghiã c v m t khoa h c và th cụ ượ ể ầ ế ả ề ặ ọ ự
ti nễ
1.2. Các nhóm thi t b chuy n đi năng l ng sóng đã và đang đc phátế ị ể ổ ượ ượ
tri n trên th giể ế ới
1.2.1. Các h th ng thi t b ven bệ ố ế ị ờ
H th ng và thi t b chuy n đi năng l ng sóng bi n thành đi n g nệ ố ế ị ể ổ ượ ể ệ ầ
b đc thi t k và xây d ng d c theo b bi n. Các thi t b này chuy n điờ ượ ế ế ự ọ ờ ể ế ị ể ổ
năng l ng t các sóng đt quãng, không liên t c (breaking waves). D a trênượ ừ ứ ụ ự
nguyên lý chuy n đi năng l ng sóng thành đi n, công ngh cho h th ng vàể ổ ượ ệ ệ ệ ố
thi t b g n b có th phân các lo i sau: ế ị ầ ờ ể ạ
- H th ng s d ng c t n c dao đngệ ố ử ụ ộ ướ ộ
- H th ng s d ng s rung l c d i tác d ng c a sóngệ ố ử ụ ự ắ ướ ụ ủ
- H th ng s d ng s dâng lên do sóng đ t o th năng c a n c ch yệ ố ử ụ ự ể ạ ế ủ ướ ạ
máy phát đi nệ
1.2.2. Các h th ng thi t b g n bệ ố ế ị ầ ờ
1.2.3. H th ng các thi t b ngoài kh iệ ố ế ị ơ
H th ng chuy n đi năng l ng ngoài kh i th ng đc đt vùngệ ố ể ổ ượ ơ ườ ượ ặ ở
n c bi n sâu, đi n hình là trên 40m. C u trúc và c ch ho t đng c a hướ ể ể ấ ơ ế ạ ộ ủ ệ
th ng này r t ph c t p, l i d ng chuy n đng lên xu ng c a sóng đ n pố ấ ứ ạ ợ ụ ể ộ ố ủ ể ạ
năng l ng cho h th ng b m t o đi nượ ệ ố ơ ạ ệ
CH NG 2 : MÔ HÌNH HÓA MÔ PH NG H HAI PHAOƯƠ Ỏ Ệ
2.1. Nguyên lí ho t đng ạ ộ
Thi t b chuy n đi năng l ng sóng d ng phao kép c b n bao g mế ị ể ổ ượ ạ ơ ả ồ
m t phao k t n i c ng v i m t ng chìm trong n c( ng gia t c), dao đngộ ế ố ứ ớ ộ ố ướ ố ố ộ
lên xu ng, b i tác đng c a nh ng con sóng, bên trong có piston tr t d cố ở ộ ủ ữ ượ ọ
theo ng.ốD i tác d ng c a thành ph n l c theo chi u đng c a sóng bi n,ướ ụ ủ ầ ự ề ứ ủ ể
phao s chuy n đng lên xu ng cùng v i tr gia t c n i c ng v i phao. ẽ ể ộ ố ớ ụ ố ố ứ ớ
Đĩa đã đc thi t k sao cho chu k chuy n đng c a đĩa l ch pha v iượ ế ế ỳ ể ộ ủ ệ ớ
chuy n đng c a l ng, chính s chuy n đng l ch pha này kéo 2 b m chuy nể ộ ủ ồ ự ể ộ ệ ơ ể
đng vàộ đy n c vào bình ch a áp l c qua van 1 và 2 ( 2 n a chu k , quáẩ ướ ứ ự ở ử ỳ
trình đy c a b m này là quá trình đy c a b m kia), n c áp l c sau đóẩ ủ ơ ẩ ủ ơ ướ ự
đc x ra đ c p cho ch y turbine, turbine đc n i v i m t motor đ phátượ ả ể ấ ạ ượ ố ớ ộ ể
đi n. Đi n đc đi u ch nh n đnh m t ph n nh bình ch a và b ng hệ ệ ượ ề ỉ ổ ị ộ ầ ờ ứ ằ ệ
th ng n áp thi t k t ng ng theo nhu c u s d ngố ổ ế ế ươ ứ ầ ử ụ
2.2. H ph ng trình mô t chuy n đng c a phaoệ ươ ả ể ộ ủ
m1 +(bẍ1 + b2) -bẋ2 +(cẏ1+c2)x –c2y =F1(t) (2.1)
m2ÿ – b2 + bẋ2 - cẏ2x +c2y =F2(t) (2.2)
Trong đó :
-m1 là t ng kh i l ng ổ ố ượ c a phao 1ủ
-m2 là t ng kh i l ng c a phao 2ổ ố ượ ủ
-b1 là t ng h s tiêu hao do sóng ph n h iổ ệ ố ả ồ
-b2 là h s năng l ng chuy n đi và tiêu hao do ma sátệ ố ượ ể ổ
-c1 =p.g.S là đ c ng c a lò so phao 1, v i :ộ ứ ủ ớ
p là m t đ n cậ ộ ướ
g là gia t c tr ng tr ngố ọ ườ
S là di n tích m t c t ngang c a phao 2ệ ặ ắ ủ
-c2 là đ c ng c a lò so phao 2 ộ ứ ủ
-F(t) là l c sóng tác d ng lên phao theo ph ng th ng đngự ụ ươ ẳ ứ
2.3. Công su t chuy n đi thu đcấ ể ổ ượ
P = b2( - )ẋ ẏ 2 (2.3)
Trong đó :
-b2 là h s năng l ng chuy n đi và tiêu hao do ma sátệ ố ượ ể ổ
- là v n t c c a phao 1ẋ ậ ố ủ
- là v n t c c a phaoẏ ậ ố ủ 2.
CH NG 3 : TÍNH TOÁN TR GIA T C CHO THI T BƯƠ Ụ Ố Ế Ị
CHUY N ĐI NĂNG L NG SÓNG D NG PHAO KÉPỂ Ổ ƯỢ Ạ
4.1. Tr gia t cụ ố
Tr gia t c là ng chìm trong n c đc k t n i c ng v i phao n i daoụ ố ố ướ ượ ế ố ứ ớ ổ
đng lên xu ng d i tác đng c a sóng bi n.ộ ố ướ ộ ủ ể D i tác d ng c a thành ph nướ ụ ủ ầ
l c theo chi u đng c a sóng bi n, phao s chuy n đng lên xu ng cùng v iự ề ứ ủ ể ẽ ể ộ ố ớ
tr gia t c n i c ng v i phao. ụ ố ố ứ ớ
4.2. Tính toán cho h phao képệ
Ta xây d ng ch ng trình matlab đ kh o sát sát năng l ng thu đcự ươ ể ả ượ ượ
c a h phao thông qua vi c thay đôi các đi l ng trong h .T đó tìm ra gi iủ ệ ệ ạ ượ ệ ừ ả
pháp t i u đ năng l ng thu đc là l n nh tố ư ể ượ ượ ớ ấ
4.2.1 Kh o sát công su t theo kh i l ng c a phao 1ả ấ ố ượ ủ
T k t qu trên ta thu đc đ cho năng l ng trung bình đt l n nh từ ế ả ượ ể ượ ạ ớ ấ
thì m1 thu c kho ng 12500 (kg)ộ ả
4.2.2.Kh o sát công su t theo h s năng l ng chuy n đi và tiêu hao do maả ấ ệ ố ượ ể ổ
sát
T k t qu trên ta thu đc đ cho năng l ng trung bình thu đc làừ ế ả ượ ể ượ ượ
l n nh t thì giá tr b2 >5000ớ ấ ị
4.2.3 Kh o sát công su t theo đ c ng lò so phao 2ả ấ ộ ứ
T k t qu trên ta thu đc : Đ công su t thu đc là l n nh t thì giáừ ế ả ượ ể ấ ượ ớ ấ
tr cị2 kho ng 6000ả
4.2.4.Kh o sát công su t theo kh i l ng phao 2ả ấ ố ượ
T k t qu trên ta th y đ công su t thu đc là l n nh t thì giá tr m2ừ ế ả ấ ể ấ ượ ớ ấ ị
kho ng 1000 (kg)ả
4.3. Tính toán tr gia t cụ ố
Theo k t qu tính toán bên trên, khi mế ả 2 > 1000 kg thì công su t thu đcấ ượ
là l n nh t. Do thi t k lõi máy phát và các b ph n g n v i phao đu l nớ ấ ế ế ộ ậ ắ ớ ề ớ
h n kh i l ng yêu c u v năng l ng nên n u kh i l ng phao 2 l n h nơ ố ượ ầ ề ượ ế ố ượ ớ ơ
1000 kg thì không c n thêm b ph n tr gia t c n a.ầ ộ ậ ụ ố ữ
N u ta thi t k kh i l ng phao 2 nh h n 1000kg , khi đó kích th cế ế ế ố ượ ỏ ơ ướ
tr gia t c s đc tính theo công th c :ụ ố ẽ ượ ứ
h= (4.1)
Trong đó :
h là chi u cao c a trề ủ ụ
R là bán kính tr , có bán kính b ng bán kính phao 1ụ ằ