Trong quá trình làm việc của trạm thủy điện, nhu cầu điện năng (phụ tải của các máy phát điện) luôn luôn thay đổi trong phạm vi rất rộng. Nếu không có biện pháp chuyên môn để điều chỉnh công suất do các động cơ tuốc bin phát ra cho lưới điện thì sẽ xảy ra sự thay đổi tần số điện quá giới hạn cho phép.
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
- -ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ TUỐC BIN GÁO VÀ BỘ ĐCTL
VÒI PHUN VÀ CƠ CẤU CẮT DÒNG
Sinh viên thực hiện : Trần Quang Lai
Lớp : 03C4B
Giáo viên hướng dẫn : TS Huỳnh Văn Hoàng Giáo viên duyệt : TS Phạm Thị Kim Loan
Đà Nẵng 2008
Trang 2NỘI DUNG CHÍNH
Nội dung chính của đồ án, thuyết minh gồm 72 trang và 10 bản vẽ: trong đó
có 9 bản A3 và 1 bản vẽ Ao.
Do thời gian hạn chế nên em xin trình bày những nội dung chính của đồ án như sau:
Trang 3CÁCH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NƯỚC TRONG TB XUNG LỰC
Htr
1
2
3
1 Bể áp lực
2 Đường ống áp lực
3 Tuốc bin
Hình vẽ thể hiện cách sử dụng năng lượng nước cho TBXL
Trang 4BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ PHÂN BỐ NĂNG LƯỢNG
Trang 5BẢN VẼ TỔNG THỂ VỀ TUỐC BIN GÂO
Cắ t dòng dưới Cắ t dòng trên
4200
55 H7/h6
1 2 3
4 5
6 7
8
1 Cơ cấu cắt dòng
2 Vòi phun
3 Van kim
4 Gâo tuốc bin
5 Trục tuốc bin
6 Vỏ
7 Thđn vòi phun
8 Lò xo nĩn
Trang 6THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC BÁNH XE CÔNG TÁC
50
110
3
1
2
Ø200
Ø420 Ø467
240
95
70
15
1 Gáo tuốc bin
2 Trục tuốc bin
3 Then
Trang 7THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC VÒI PHUN
84
155
22 R221
R12 8
7
1 Đệm
2 Vít cấy
3 Vòi phun
4 Van kim
5 Cơ cấu cắt dòng
Bản vẽ kết cấu và kích thước vòi phun
Trang 8TÍNH TOÁN TRỤC VÀ VẼ BIỂU ĐỒ MÔ MEN
G bxct
R AY
P V
G bâ
R BY
Z Y
Pv = 32,5 (KN), Gbxct = 3,33 (KN)
Gbd = 10,987 (KN), a = 0,7 (m), b = 0,7(m)
c = 0,5 (m)
RAx = 16,25 (KN), RBx = 16,25 (KN)
RBy = 16,6 (KN), RAy = - 2,28 (KN)
Gía trị các phản lực tại gối đỡ:
x
z y
M uy
M ux
M x
R Bx
G bd
G bxct
R Ax
A
A
2,33KN.m
22,75KN.m
13,66KN.m
8,3KN.m
) ( 87 , 22
) 75 , 22 ( ) 33 , 2
2 2
m kN
M M
M uA A uy ux
) ( 75 , 25
66 , 13 75 , 0 87
, 22
75 , 0
2 2
2 2
m kN
M M
75 ,
25
1
,
d td
Chọn d = 0,2 m
Trang 9BẢN VẼ TRỤC TUỐC BIN
5
32
32
240 32
30 36
H
R0,8
1,6 1,6
3,2 3,2
R0,3
G
3,2 3,2
R0,3
I E
R0,3
3,2 3,2
I H
G E
R0,3
+ 0,16
18
R0,3
+ 0,16
14
180
5 200
R0,3
D - D
R0,8
+ 0,16
24
2,5
2,5
A - A
D
D
C
C
B
B A
A
800 600 300
1010
30
36
200 350
840 2420
Trang 10TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỂ CHỌN MÁY PHÁT
Công suất thủy lực của tuốc bin được tính như sau: N TL .g.Q.H
N TL .g.Q.H = 1000.9,81.0,55.191 = 1030,54 (KW)
Công suất thuỷ lực của dòng nước chuyển thành công suất trên trục tuốc bin được xác định:
NT = T.NTL NT 0 , 85 1030 , 54 875 , 959 (KW)
525 510
650
1650
500
Trang 11VẤN ĐỀ ĐIỀU CHỈNH TUỐC BIN
Trong quá trình làm việc của trạm thủy điện, nhu cầu điện năng (phụ tải của các máy phát điện) luôn luôn thay đổi trong phạm vi rất rộng Nếu không có biện pháp chuyên môn để điều chỉnh công suất do các động cơ tuốc bin phát ra cho lưới điện thì sẽ xảy ra sự thay đổi tần số điện quá giới hạn cho phép
n
p
60
Tần số dòng điên được xác định:
Phương trình cơ bản đặc trưng sự chuyển động của rôto tổ máy có dạng: Mđ Mc
dt
d
Từ công thức ta thấy, muốn giữ tốc độ quay của tổ máy không đổi, tức là gia tốc thì mômen lực chuyển động Mđ và mômen lực cản Mc phải bằng nhau Mđ = Mc
Mômen lực cản xác định bằng phụ tải của tổ máy, còn mômen lực chuyển động phụ thuộc
công suất của dòng nước và xác định bằng công thức:
T
T đ
H Q g
N
Để giữ cho số vòng quay của tổ máy biến đổi trong
phạm vi cho phép khi phụ tải thay đổi, cần điều chỉnh mômen lực chuyển động cân bằng theo mômen lực cản
Trang 12SƠ ĐỒ ĐIỀU CHỈNH KĨP TRONG TUỐC BIN GÂO
D M
3
8 7
9 D
6
M 5
D : Vị trí đóng
M : Vị trí mở
B A''
1
4
1 Qủa lắc ly tđm 2,7 Động cơ tiếp lực
3 Ním liín hợp
4 Câc thanh đòn
5 Van phđn phối
6 Van tiết lưu
8 Kim phun
9 Cơ cấu cắt dòng
Trang 13TÍNH TOÁN HTTL CỦA CƠ CẤU CẮT DÒNGvv
Trường hợp cắt toàn bộ tia nước:
Áp lực toàn bộ tia nước tác dụng lên gáo tuốc bin:
g
l
F = .Q(c u)(1 cos2)
) 175 cos 1
)(
45 , 26 77 , 58 (
55 , 0
l
F = 35,48 (kN)
Để cắt toàn bộ tia nước thì tại khớp quay O của cơ cấu
cắt dòng phải có một mô men để tạo ra một lực tối đa
bằng áp lực của tia nước phun vào gáo
Mo = Fo.0,177 = 35,48.0,177 = 6,28 (kN.m)
) ( 06 ,
38 165
, 0
28 ,
6 165
, 0 165
,
0
4
1
DL
D p
) ( 13 ,
0 2943
14 , 3
06 , 38
4
4 1
m p
F
Với: p = 30.9,81.104 = 2943 (kN/m2)
F 0
0
A
F 1
Kết cấu xy lanh lực
Trang 14TÍNH TOÁN HTTL CỦA VÒI PHUN, KIM PHUN
0
45
O D
C
B A
84
F ÂL
Lực của nước tác dụng lên phần đầu ABCD:
) ( 04 , 0 14 , 0 ).
2
128 , 0 055 , 0 (
14 , 3 ).
2
) (
95 , 74 71
1873
04 ,
0
Lực của nước tác dụng lên phần mũi kim OCD:
) ( 036 , 0 18 , 0 2
128 , 0 14 , 3 2
l
CD
) ( 78 , 67 71
, 1873
036 ,
0
Lực do lò xo lắp trên cần điều khiển kim phun:
) (
8 , 16 084
, 0 200
C
Vậy lực do động cơ tiếp lực tạo ra là:
) ( 97 , 23
2
F F
) ( 1 ,
0 2943
14 , 3
97 , 23
4
4
m p
F
Kết cấu xi lanh lực
Trang 15BẢN VẼ MẶT CẮT DỌC TUỐC BIN
525 510
650
8 5
4 3
1
420
1200 1200
100
12
1 Bu ly
2 Nữa bạc dưới
3 Lót ổ dưới
4 Nắp dầu trên
5 Phớt chắn dầu
6 Vỏ che ngoài
7 Gáo tuốc bin
8 Nắp dầu dưới
9 Nữa bạc trên
10 Lót ổ trên
11 Nắp ổ
12 Bánh đà
Trang 16BẢN VẼ BÂNH ĐĂ
+ 0,035
Ø100
3
2
1
Rz20
150 250
60°
30°
R24
6 lỗ Ø15
12 lỗ Ø45
R21
R24
R24
Còn lại Rz = 40
Trang 17KẾT LUẬN
Sau hơn ba tháng làm việc liên tục, ban đầu có hơi bối rối vì đề tài quá mới mẽ và mất nhiều thời gian cho việc tìm tài liệu đọc tìm hiểu nội dung của đồ án Với cố gắng của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn em đã hoàn thành đề tài được giao.
Vì khả năng có hạn tài liệu chuyên môn về tuốc bin lại rất ít do vậy chỉ tính được những phần cơ bản của đề tài được giao mà chưa giải quyết triệt
để các nội dung liên quan đến đề tài như:
- Các kích thước đường ống và tổn thất thủy lực trên đường ống.
- Các đường đặc tính chính của tuốc bin
Thời gian làm việc ít ỏi so với nhiệm vụ thiết kế, kiến thức thực tế về lĩnh vực này lại còn ít, do vậy đề tài này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót Rất mong các thầy cô giáo và các bạn thông cảm, bổ sung các sai sót để đề tài này
được hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn.
Trang 18LỜI CẢM ƠN
- Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa đã giảng dậy em trong nhưng năm qua.
- Cảm ơn thầy Huỳnh Văn Hoàng đã giúp em hoàn thành đề tài được giao.
- Kính mong sự chỉ bảo của quý thầy cô trong hội đồng
