Đồ Án Thiết kế tuốc bin tâm trục và hệ thống thủy lực điều khiển quay cánh bánh hướng dòng

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, ngành năng lượng học đang phát triển mạnh mẽ. Người ta tích cực tìm kiếm những nguồn năng lượng mới như năng lượng mặt trời, gió, thủy triều, .nhằm thay thế các nguồn năng lượng truyền thống như than, khí đốt, dầu đang ngày càng cạn kiệt để sử dụng cho các ngành kinh tế.
Yêu cầu thực tế đòi hỏi ngành thuỷ lực và máy thuỷ lực phải phát triển mạnh mẽ, hòa nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về điện năng nhằm phục vụ cho công nghiệp, đời sống và sinh hoạt của xã hội. Để phục vụ cho nhu cầu đó và để khai thác năng lượng của dòng nước chảy tự do trên sông suối, người ta dùng các loại động cơ thủy lực và một trong các động cơ thủy lực đó là tuốc bin nước.
Tuốc bin nước là một thiết bị động lực biến đổi năng lượng của dòng chảy thành cơ năng để quay máy phát điện và máy công cụ, trong đó tuốc bin tâm trục được sử dụng rộng rãi và có nhiều ưu điểm so với các loại tuốc bin khác.
Với ý nghĩa đó, em được nhận đề tài tốt nghiệp là Thiết kế tuốc bin tâm trục và hệ thống thủy lực điều khiển quay cánh bánh hướng dòng. Với những kiến thức do các thầy, cô truyền đạt kết hợp với việc sưu tầm tìm hiểu tài liệu có liên quan và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Ts. Huỳnh Văn Hoàng, đến nay em đã hoàn thành đồ án được giao.
Do kiến thức còn hạn chế, đề tài mới mẻ, kinh nghiệm thực tế còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những sai sót, kính mong được thầy, cô chỉ bảo để đồ án của em hoàn thiện tốt hơn.
Cuối cùng em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn sự biết ơn chân thành.


MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
1. Mục đích, ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của đề tài . 6
1.1. Khái niệm về tuốc bin tâm trục .6
1.2. Mục đích, ý nghĩa kinh tế kỹ thuật 7
2. Thiết kế các bộ phận cơ bản của tuốc bin tâm trục .9
2.1. Khái niệm cơ bản .9
2.1.1. Các điều kiện tương tự 10
2.1.1.1. Tương tự về hình học .10
2.1.1.2. Tương tự về động học 11
2.1.1.3. Tương tự về động lực học 11
2.1.2. Các quan hệ tương tự trong tuốc bin 11
2.1.3. Các đại lượng quy dẫn 12
2.1.3.1. Lưu lượng quy dẫn .12
2.1.3.2. Tốc độ quy dẫn 12
2.1.3.3. Vòng quay đặc trưng 12
2.2. Tính các thông số cơ bản của tuốc bin thiết kế dựa vào đường đặc tính tổng hợp chính của tuốc bin mô hình .13
2.2.1. Chọn kiểu tuốc bin mô hình 13
2.2.2. Đường đặc tính tổng hợp chính của tuốc bin mô hình 14
2.3. Tính chọn máy phát điện .14
2.4. Thiết kế bánh xe công tác 17
2.4.1. Đặc điểm cấu tạo và nhiệm vụ của bánh xe công tác .17
2.4.2. Quá trình làm việc của tuốc bin 18
2.4.3. Các trạng thái của dòng chảy trong bánh xe công tác 22
2.4.3.1. Chảy vào không va 22
2.4.3.2. Chảy ra thẳng góc 23
2.4.4. Các kích thước cơ bản của bánh xe công tác 23
2.5. Thiết kế buồng xoắn 26
2.5.1. Đặc điểm, nhiệm vụ và yêu cầu 26
2.5.2. Phân loại .27
2.5.3. Các thông số cơ bản của buồng xoắn .27
2.5.3.1. Góc bao j[SUB]max[/SUB] và diện tích tiết diện vào 27
2.5.3.2. Vận tốc và hình dạng tiết diện vào của buồng xoắn 28
2.5.4. Chọn kiểu buồng tuốc bin .28
2.5.5. Tính toán thủy động buồng xoắn 29
2.6. Thiết kế ống hút .36
2.6.1. Vai trò và nhiệm vụ của ống hút .36
2.6.2. Các kiểu ống hút và phương pháp chọn 37
2.6.2.1. Nguyên tắc chọn ống hút .37
2.6.2.2. Các kiểu ống hút 38
2.6.2.3. Các thông số cơ bản của ống hút cong 39
2.7. Thiết kế bộ phận hướng dòng 42
2.7.1. Đặc điểm và nhiệm vụ của bộ phận hướng dòng 42
2.7.2. Quá trình điều chỉnh lưu lượng của tuốc bin 43
3. Thiết kế trục và gối đỡ trục .46
3.1. Thiết kế trục .46
3.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục .47
3.1.2. Các lực tác dụng lên trục 47
3.1.2.1. Tính sơ bộ 47
3.1.2.2. Lực dọc trục tác dụng lên ổ trục chặn của tổ máy .48
3.1.2.3. Lực vòng do mômen xoắn gây ra 49
3.1.3. Tính sức bền trục 50
3.1.3.1. Chiều dài sơ bộ của trục 50
3.1.3.2. Tính toán lực tác dụng lên trục và kiểm tra bền trục .51
3.2. Ổ đỡ .55
3.2.1. Công dụng .55
3.2.2. Vấn đề ma sát và bôi trơn trong ổ trượt .56
3.2.3. Chọn vật liệu lót ổ .56
3.2.4. Cấu tạo ổ trượt 57
4. Thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển quay cánh bánh hướng dòng 57
4.1. Nhiệm vụ .57
4.2. Cấu tạo và đặc điểm của hệ thống điều chỉnh lưu lượng tuốc bin .59
4.3. Nguyên lý điều chỉnh lưu lượng tuốc bin 60
4.3.1. Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động trực tiếp .61
4.3.2. Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp .62
4.3.2.1 Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp có bộ phận phục hồi cứng 62
4.3.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp có bộ phận phục hồi mềm 64
4.4. Thiết bị dầu áp lực .65
4.5. Tính thiết bị điều chỉnh tốc độ .66
4.5.1. Khái quát về thiết bị điều tốc 66
4.5.2. Động cơ tiếp lực 67
4.5.3. Tính toán lực và mômen thủy động tác dụng lên cánh .68
4.5.4. Tính lực cần thiết để quay vành điều chỉnh 70
4.6. Tính chọn máy điều tốc .75
4.7. Tính chọn thiết bị dầu áp lực .76
4.8. Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động .76
4.8.1. Sơ đồ nguyên lý 76
4.8.2. Nguyên tắc hoạt động .77
5. Lắp ráp, vận hành và bảo dưỡng tuốc bin .78
5.1. Lắp ráp .78
5.1.1. Kiểm tra thiết bị 79
5.1.2. Lắp thiết bị 79
5.1.3. Những điểm cần lưu ý khi lắp ráp 81
5.1.4. Chạy thử 81
5.1.4.1. Chuẩn bị trước khi chạy thử 82
5.1.4.2. Chạy thử .82
5.2. Vận hành 83
5.2.1. Chạy máy 83
5.2.2. Theo dõi máy đang chạy .83
5.2.3. Dừng máy .83
5.2.4. Xử lý sự cố 83
5.3. Bảo dưỡng 84
5.3.1 Bảo dưỡng thường kỳ 84
5.3.2. Thay thế phụ tùng mau mòn chóng hỏng .85
5.3.3. Đại tu tuốc bin 85
5.3.3.1. Gối trục 85
5.3.3.2. Đại tu bộ cánh hướng .85
5.3.3.3. Bánh xe công tác 85
KẾT LUẬN 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ .88