báo cáo mô hình thiết kế phong điện.

Thế kỷ 20 đã trải qua với bao tiến bộ vượt bậc của loài người. Một thế kỷ đã làm nên bao điều kỳ diệu , phát minh ra vô vàn máy móc dụng cụ giúp nâng cao năng suất lao động , giúp đáp úng những nhu cầu ngày càng cao cua con người. Nhưng bên cạnh sự phát triển và tiến bộ đó thì con người cũng phải đói mặt với những mặt trái của sử phát triển không bền vững của kinh tế thế giới. Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên cạn kiệt và hàng loạt nhũng mặt trái khác. Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ,tạo ảnh hưởng để duy trì cung cấp năng lượng là những mối họa tềm ẩn và nguy cơ xung đột. Trái đất bị ấm lên ,đất canh tác bị thu hẹp ,môi trường thay đổi dịch bệnh xuất hiện , thiên tai ngày càng mạnh hơn khó lường hơn.Từ những điều trên, để duy trì một thế giới ổn định, không cách nào khác là chúng ta phải tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Chúng ta những con người thế kỷ 21 phải thực hiện một loạt những hành động nhưng quan trọng nhất vẫn là tìm ra một nguồn năng lượng có thể thay thế cho năng lượng hóa thạch để đáp ứng cho nhu cầu của thế giới. Năng lượng gió là một nguồn năng lượng quan trọng và có tiềm năng rất lớn. Đây là dạng năng lượng sạch, phong phú và là nguồn cung cấp năng lượng gần như vô tận.

Trang 1

(dùng cho Báo cáo tổng kết đề tài)

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo Năng LượngGió

- Chủ nhiệm đề tài:

- Điện thoại Email:

- Đơn vị quản lý về chuyên môn (Khoa, Tổ bộ môn): Cơ Khí

- Thời gian thực hiện: 4 tháng

- Chế tạo máy năng lượng gió

- Gia công thực nghiệm

4 Kết quả chính đạt được (khoa học, đào tạo, kinh tế-xã hội, ứng dụng, )

 Giáo dục và đào tạo:

+ Mở ra một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực năng lượng sạch nói chung

và Đại học Công Nghiệp TP.HCM nói riêng

+ Đào tạo sinh viên chuyên ngành theo hướng nghiên cứu ứng dụng năng lượng

sạch và mở ra một hướng nghiên cứu mới cho sinh viên trong lĩnh vực ứngdụng khoa học

+ Sản phẩm thiết bị được đưa vào phục vụ cuộc sống của người dân chưa có

Trang 2

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

NĂNG LƯỢNG GIÓ

Mã số: 25/2013/HĐ-ĐHCN-KHCN

Chủ nhiệm đề tài:

TP HỒ CHÍ MINH, 11 / 2015

Trang 3

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

NĂNG LƯỢNG GIÓ

Trang 4

TÓM TẮT

Thế kỷ 20 đã trải qua với bao tiến bộ vượt bậc của loài người Một thế kỷ

đã làm nên bao điều kỳ diệu , phát minh ra vô vàn máy móc dụng cụ giúp nâng cao năng suất lao động , giúp đáp úng những nhu cầu ngày càng cao cua con người Nhưng bên cạnh sự phát triển và tiến bộ đó thì con người cũng phải đói mặt với những mặt trái của sử phát triển không bền vững của kinh tế thế giới Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên cạn kiệt và hàng loạt nhũng mặt trái khác Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ,tạo ảnh hưởng để duy trì cung cấp năng lượng là những mối họa tềm ẩn và nguy cơ xung đột Trái đất bị ấm lên ,đất canh tác bị thu hẹp ,môi trường thay đổi dịch bệnh xuất hiện , thiên tai ngày càng mạnh hơn khó lường hơn.Từ những điều trên, để duy trì một thế giới ổn định, không cách nào khác là chúng ta phải tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt Chúng ta những con người thế kỷ 21 phải thực hiện một loạt những hành động nhưng quan trọng nhất vẫn là tìm ra một nguồn năng lượng

có thể thay thế cho năng lượng hóa thạch để đáp ứng cho nhu cầu của thế giới Năng lượng gió là một nguồn năng lượng quan trọng và có tiềm năng rất lớn Đây là dạng năng lượng sạch, phong phú và là nguồn cung cấp năng lượng gần như vô tận.

Trang 5

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 2

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 5

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6

1.5 Phương pháp nghiên cứu 6

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Nguyên lí hoạt động Năng LượngGió 7

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 9

3.1 Nguyên lí làm việc và yêu cầu kỹ thuật của máy 9

3.2 Phương án tính toán thiết kế 9

3.3 Tính toán thiết kế khung chịu lực 10

3.4 Tính toán thiết kế cánh quạt 10

3.6 Tính toán thiết kế trục 11

CHƯƠNG IV: LẮP RẮP – VẬN HÀNH 13

4.1 Quy trình lắp ráp 13

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 15

5.1 Kết luận 15

5.2 Kiến nghị 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

Trang 8

Thi t k ch t o máy ết kế chế tạo máy ết kế chế tạo máy ết kế chế tạo máy ạo máy năng l ượng gió ng gió

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Khu vực duyên hải, tốc độ gió trung bình từ 7-7,5 m/s ở độ cao 65m Đảo CônSơn có tiềm năng khá cao, tốc độ gió trung bình đạt 8-9 m/s Hai huyện Duyên hải(tỉnh Trà Vinh) và huyện Thạnh Phú (tỉnh Bến Tre), tốc độ gió trung bình đạt 7-7,5m/s

Khu vực Duyên hải Nam Trung bộ của Việt Nam có tiềm năng rất tốt, tốc độ gió từ8-9,5 m/s, tuy nhiên những nơi này thường tập trung ở vùng núi cao độ 1600-2000m

so với mực nước biển Khu vực miền núi phía Tây Quy Nhơn và Tuy Hòa cao độ sovới mực nước biển 1000-1200m, tốc độ gió đạt 7,5-7,8 m/s Khu vực Huyện NinhPhước (tỉnh Ninh Thuận), tốc độ gió trung bình 7-7,5 m/s Khu vực Tuy Phong, BắcBình, bờ biển Nam Phan Thiết và đảo Phú Quý (tỉnh Bình Thuận) có tiềm năng nănglượng gió cũng khá lớn, trên các đỉnh núi khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận và LâmĐồng tốc độ gió trung bình lên đến 8-8,5 m/s

Khu vực Bắc Trung Bộ, dãy Trường Sơn chạy dọc biên giới Lào-Việt, những nơi cócao độ 1800m, tốc độ gió trung bình có thể lên đến 8,5-9 m/s, có nơi lên đến 9,0-9,5m/s Khu vực đông Trường Sơn, cao độ 800-1200m cũng có tiềm năng gió tương tự,tốc độ gió trung bình 7,0-8,0 m/s Tiềm năng năng lượng gió cho turbine gió nhỏ, tậptrung ở khu vực đồng bằng duyên hải phía

Khu vực tại Huế tốc độ trung bình ở độ cao 30m đo được vào khoảng 5,5-6,0 m/s

và có nơi sát vùng duyên hải còn vượt quá 6,0 m/s Vùng duyên hải của Quảng Ngãi

và Trường Sơn Đông, tiềm năng gió ở mức khá tốt tập trung ở vùng núi cao có cao độkhoảng 1100m

Một số vùng tiềm năng :

- Tỉnh Ninh Thuận

+ Vùng tiềm năng 1: xã Phước Diêm, xã Phước Minh

1

Trang 9

+ Vùng tiềm năng 2: xã Phước Nam, xã Phước Minh

+ Vùng tiềm năng 3: xã Phước Nam

+ Vùng tiềm năng 4: xã Phước Hữu và Phước Nam

+ Vùng tiềm năng 5: xã Phước Hữu

+ Vùng tiềm năng 6: xã Phước Hữu, thị trấn Phước Dân và xã Phước Hậu

+ Vùng tiềm năng 7: xã Phước Sơn và Phước Hậu

+ Vùng tiềm năng 8: xã Phước Hải và An Hải

+ Vùng tiềm năng 9: xã Phước Hải, xã Phước Nam và thị trấn Phước Dân

+ Vùng tiềm năng 10: xã An Hải và Phước Dinh

+ Vùng tiềm năng 11: xã An Hải và Phước Dinh

+ Vùng tiềm năng 12: xã Phước Dinh

- Tỉnh Bình Thuận

+ Vùng tiềm năng 13: xã Phước Thể

+ Vùng tiềm năng 14: xã Bình Thạnh

- Tỉnh Lâm Đồng

+ Vùng tiềm năng 15: xã Xuân Trường - TP Đà Lạt

Dựa vào kết quả như trên, các vùng có triển vọng nhất để phát nhà máy điện gió là: 1.Vùng tiềm năng 9: xã Phước Hải, xã Phước Nam và TT Phước 2 Vùng tiềm năng 4:

xã Phước Hữu, xã Phước Nam 3 Vùng tiềm năng 2: xã Phước Nam, xã Phước MinhKhả năng lắp đặt tại các vùng lần lượt là: 100 MW, 65 MW và 70 MW Căn cứ kếtquả nghiên cứu có thể rút ra một số nhận xét như sau: - Tiềm năng gió ở miền NamViệt Nam chủ yếu tập trung tại các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Lâm Đồng, BếnTre, Trà Vinh và Sóc Trăng - Sơ bộ tiềm năng lắp đặt công suất điện gió đạt hiệu quả

về mặt kinh tế tại khu vực các tỉnh duyên hải miền Nam Việt Nam đạt khoảng 800

MW (trên các vùng đất có tổng diện tích khoảng 17500 ha), tập trung tại Ninh Phước

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Bộ phận kỹ thuật của Tập đoàn Gamesa và Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) đã thiết lập một mối quan hệ đối tác công – tư để nghiên cứu và thử nghiệm các thành phần chi tiết và các hệ thống nhằm định hướng phát triển của các loại tua bin gió thế hệ tiếp theo được thiết kế riêng cho thị trường Mỹ

Việc thử nghiệm dự án chính thức sẽ được bắt đầu vào tháng này Những chuẩn bị

Trang 10

cơ bản của sự hợp tác này sẽ thực hiện trong năm 2013, với khả năng kéo dài thêm hai năm nữa

Tập đoàn Gamesa và NREL cho rằng những nỗ lực của mình sẽ thúc đẩy những đổi

mới mà nhờ đó sẽ làm gia tăng công suất và hiệu suất của các hệ thống tua bin gió tiên tiến và cuối cùng là đưa nước Mỹ tới gần hơn tới mục tiêu quốc gia về việc tạo ra20% năng lượng từ gió đến năm 2030

Gamesa là công ty lớn nhất về sản xuất tuabin gió ở Tây Ban Nha Ảnh:

3

Trang 11

Ba thiết kế tuabin phổ biến của Gamesa Ảnh: Gamesa Corp.

Một mục tiêu hàng đầu của dự án nghiên cứu và phát triển này là thiết kế ra đượccác sản phẩm mới, với tập trung rõ nét vào các thành phần bên trong và bên ngoài củarô-to gió, cũng như chính các rô-to đó

Các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra xem các rô-to lớn hơn, cũng như các khí động lực

từ cánh quạt và một số tính năng khác có thể được thay đổi ra sao để tối đa hóa nănglượng sản xuất hàng năm Các thử nghiệm về tua bin sẽ đo lường và đánh giá kết quảcủa nghiên cứu, xem xét hiệu suất của năng lượng, chất lượng điện và âm thanh nhằmgiảm thiểu tiếng ồn do tuabin gây ra Tập đoàn Games và NREL cũng sẽ làm việc đểthiết kế và kiểm tra bảo vệ chống sét và hệ thống điều tốc khác của tuabin, kiểm trahiệu suất của các hệ thống đó trong một dải nhiệt độ cao để đảm bảo rằng chúng sẽhoạt động được trong bất kỳ môi trường nào tại Mỹ

Các công nghệ chuyển đổi điện mới sẽ được sử dụng để thử nghiệm các phươngthức nhằm gia tăng sản lượng điện trong khi nâng cao độ tin cậy của thiết bị Các thửnghiệm rộng rãi cũng sẽ được tiến hành trên các thành phần quan trọng khác của tuabin, kiểm tra các mức độ chuyển động, nhiệt độ, áp lực, và độ rung, góp phần nângcao độ tin cậy của các công trình điện gió tại Mỹ trong tương lai

Trang 12

Việc thử nghiệm sẽ bao gồm sự đo đạc các tải khí động lực, phản ứng của các định hình cánh và điều khiển xoay của cánh Các thông số đầu ra sẽ được đo liên tục để xác định xem các thay đổi có ảnh hưởng đến sản lượng điện như thế nào, cũng như phát hiện những tác động lên các tải trọng cấu trúc và phản ứng của bộ truyền động

Các bên cũng sẽ tiến hành các thử nghiệm bằng cách sử dụng các phần mềm mô phỏng tua bin để phát triển các phương pháp mới sẽ cho phép các công ty dự đoán được phương thức hoạt động của các tua bin gió ngoài khơi, cũng như những nhạy cảm Những yếu tố được kiểm tra sẽ là phân bố tốc độ gió, cường độ chảy rối và sự dịch chuyển của dòng gió, sóng, thủy triều, các dòng chảy, nhiệt độ, sét và sự tạo băng và việc những yếu tố này tương quan tới hiệu quả và chi phí tiềm năng cho việc thiết kế, vận hành và bảo trì các hệ thống gió ngoài khơi như thế nào

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Thế kỷ 20 đã trải qua với bao tiến bộ vượt bậc của loài người Một thế kỷ đã làm nên bao điều kỳ diệu , phát minh ra vô vàn máy móc dụng cụ giúp nâng cao năng suấtlao động , giúp đáp úng những nhu cầu ngày càng cao cua con người Nhưng bên cạnh sự phát triển và tiến bộ đó thì con người cũng phải đói mặt với những mặt trái của sử phát triển không bền vững của kinh tế thế giới Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên cạn kiệt và hàng loạt nhũng mặt trái khác Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ,tạo ảnh hưởng để duy trì cung cấp năng lượng là những mối họa tềm ẩn và nguy cơ xung đột Trái đất bị ấm lên ,đất canh tác bị thu hẹp ,môi trường thay đổi dịch bệnh xuất hiện , thiên tai ngày càng mạnh hơn khó lường hơn.Từ những điều trên, để duy trì một thế giới ổn định, không cách nào khác là

5

Trang 13

chúng ta phải tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt Chúng ta những con người thế kỷ 21 phải thực hiện một loạt những hành động nhưng quan trọng nhất vẫn là tìm ra một nguồn năng lượng có thể thay thế cho năng lượng hóa thạch để đáp ứng cho nhu cầu của thế giới

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

1.3.1.Mục tiêu tổng quát

-Nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo máy phát điện bằng năng lượng gió

1.3.2 Mục tiêu cụ thể

- Thiết kế bản vẽ 2D,3D

- Chế tạo cánh quạt, khung đỡ

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài : thiết kế và chế tạo tuabin gió

-Phạm vi nghiên cứu: đề tài thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng góc quay của cánh quạt

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu phân tích lý thuyết: dựa trên các nghiên cứu trong và ngoài nước đểlàm cơ sở lý luận khi tiến hành thực hiện đề tài

- Nghiên cứu thực nghiệm: dựa trên tuabin gió được chế tạo và lắp ráp hoàn thiện

sẽ tiến hành thử nghiệm đánh giá chất lượng

Trang 14

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Nguyên lí hoạt động Năng LượngGió.

- Roto là các cánh quạt (loại thông dụng là loại 3 cánh quạt), công nghệ mới roto có thể điều chỉnh góc quay bằng hệ thống điều khiển

- Trục quay chính được gắn thẳng vào roto

- Bộ phận bánh răng dung để tang tốc cho trục quay phụ (với công nghệ mới có thể loại bỏ bộ phận này làm giảm đáng kể chi phí và trọng lượng máy)

- Trục quay phụ này gắn vào roto 1 máy phát điện (thường là nam châm vĩnh cửu) tạo

Trang 15

m

s K

a

m

s K

σm = 0

Ứng suất xoắn thay đổi khi trục quay một chiều

max m

(mm ) 16

d

W   [2]

Trang 16

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

3.1 Nguyên lí làm việc và yêu cầu kỹ thuật của máy.

 Máy năng lượng gió làm việc dựa trên nguyên lí tiếp nhận lực đẩy của gió tác

động vào các cánh quạt dứng làm quay trục, thông qua dây đai truyền chuyển động làm tuabin quay tạo năng lượng điện một chiều

3.2 Phương án tính toán thiết kế.

9

Trang 17

3.3 Tính toán thiết kế khung chịu lực.

Qy (k.N/m)

3.4 Tính toán thiết kế cánh quạt.

3.5 Tính toán chọn tuabin.

 Moment xoắn của tải trọng tĩnh tác động lên trục động cơ

Moment xoắn do tải trọng tĩnh tác động lên trục động cơ ta chỉ xét moment ma

sát (T ms ) do lực ma sát (F ms) sinh ra khi khởi động máy

T t = T ms = F ms l= µ.P.l P: Lực của tải trọng tác dụng lên đĩa

Trang 18

Từ moment xoắn do tải trọng động và tĩnh tác động lên trục tính được bên trên,

ta tính được moment tác động lên động cơ:

P 9,55.10 0,55.9,55.10

17508 N.mm300

T

n

11

Trang 19

Đường kính trục sơ bộ được xác định theo công thức:

 

2 3 0

T2: moment xoắn trên trục (N.mm)

Ứng suất xoắn cho phép: [τ]τ]] = (10 - 15) MPa

Vậy đường kính trục sơ bộ là:

 

2 33

0

5 5.16299

17,57 mm15

T d



Theo tiêu chuẩn chọn: d = 18 mm.

Trang 20

CHƯƠNG IV: LẮP RẮP – VẬN HÀNH

4.1 Quy trình lắp ráp

Bước 1: Lắp ráp – hàn khung

Bước 2:Lắp trục với tấm tròn nhỏ nối lắp vào khung -lắp cánh quạt

Bước 3: lắp buli vào trục

Bước 4: lắp tuabin lên khung và dây đai truyền động

13

Trang 21

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận

Đề tài thiết kế và chế tạo Năng LượngGió đã thực hiện được một số kết quả

như sau:

 Nghiên cứu đặc tính của gió, luồng gió chuyển động

 Tính toán thiết kế các chi tiết cơ khí trong máy và xây dựng được bản vẽ cho

máy Năng LượngGió

 Xây dựng được các bước nguyên công cho việc chế tạo các chi tiết điển hình

của máy, tiến hành chế tạo và lắp ráp hoàn thiện máy Năng LượngGió.

 Với kết quả của đề tài, máy Năng LượngGió có thể sử dụng vào công việc

học tập, nghiên cứu của sinh viên và ứng dụng cho nhu cầu điện

5.2 Kiến nghị

Do thời gian và kinh phí thực hiện đề tài có hạn nên đề tài cần được phát triển thêm một số vấn đề sau:

 Nghiên cứu và chế tạo chỉ đảm bảo nhu cầu điện nhỏ

 Nghiên cứu và chế tạo sản phẩm hoàn thiện hơn đáp ứng nhu cầu cao hơncủa người sử dụng

Trang 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư – Thiết kết và chuyển giao công nghệ Thành Nam(tháng 10/2008), Báo cáo nghiên cứu sơ bộ tiềm năng phong điện, TP Hồ Chí Minh

2 Công ty tư vấn xây dựng điện 3 (tháng 02/2007), Báo cáo tổng hợp (Hiệu chỉnhtheo kết luận họp thẩm định ngày 30/11/2006 tại EVN) – Quy hoạch năng lượng gió

để phát điện tại các tỉnh duyên hải miền nam Việt Nam (Mã số CT: 54001F), TP HồChí Minh 3 Viện năng lượng (tháng 11/2006), Quy hoạch phát triển điện lực quốcgia giai đoạn 2006- 2015 có xét triển vọng đến 2025 (Tổng sơ đồ VI), Hà Nội 4 Báocáo đầu tư dự án Phong điện tại Huyện Bắc Bình – Tỉnh Bình Thuận, Liên danhPECC3-PVPE, tháng 9/2009 5 Viện năng lượng (2007), Dự án đầu tư Xây dựngcông trình Phong Điện 1 -Tỉnh Bình Thuận, Hà Nội 6 Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins (2002), Wind Energy Handbook, Ervin Bossanyi - John Wiley &Sons, Ltd 7 Paul Gipe (1993), Wind Power for Home & Business; Chelsea GreenPublishing Company, White River Junction, Vermont Tontnes, England 8 TheEuropean Wind Energy Association (June 2009), Annual report 2008, Brussels –Belgium 9 World Wind Energy Association (February 2009), Annual report 2008,Bonn – Germany, 10 The Economics of Wind Energy, Brussels - Belgium, March

2009 11 Wind Energy Resource Atlas of Southeast Asia, World Bank, September2001

http://devi-renewable.com/Rechargnews - Gamesa website

Nguyễn Hữu Lộc “Cơ sở thiết kế máy” Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM,

2011

15

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	0,93 MB