Download miễn phí 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 jmax 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

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/26/thiet_ke_tuoc_bin_tam_truc_va_he_thong_thuy_luc_di.ScyroaprKl.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30274/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

in, từ (2.7.3) ta thấy lưu lượng dòng chảy qua tuốc bin cơ bản phụ thuộc vào điều kiện chảy ra khỏi bánh xe công tác (góc b2) và ra khỏi cánh hướng dòng (góc a0) và độ mở a0, vào chiều cao cánh hướng dòng b0 và vận tốc góc w của bánh xe công tác.
Khi giữ nguyên số vòng quay của tuốc bin ta có thể tiến hành thay đổi lưu lượng theo cách sau: quay cánh hướng dòng để thay đổi góc a0, độ mở cánh hướng dòng a0 khi vẫn giữ nguyên góc b2.
Điều chỉnh lưu lượng tuốc bin bằng cách quay các cánh hướng dòng về nguyên tắc hoàn toàn khác với điều chỉnh bằng van lưỡi gà hay van chụp. Bởi vì việc điều chỉnh lưu lượng bằng van, ngoài việc thay đổi tiết diện dòng nước vào tuốc bin còn do tổn thất cục bộ khi dòng chảy đi qua van. Còn dòng chảy tại các cánh hướng dòng thì có tổn thất không đáng kể.
Độ mở lớn nhất a0max của bộ phận hướng dòng khi các cánh có vị trí theo phương bán kính. Nếu tiếp tục quay cánh nữa, trị số cosa0 sẽ trở nên âm và theo (2.7.3) lưu lượng nói chung sẽ tăng mặc dù độ mở a0 của bộ phận hướng dòng lúc bấy giờ nhỏ hơn a0max. Tuy nhiên, lúc đó điều kiện chảy vào sẽ trở nên xấu hơn nhiều.
Bây giờ ta xét sự phụ thuộc lưu lượng vào tốc độ quay. Muốn thế ta lấy đạo hàm phương trình (2.7.3) theo w ta được:
(2.7.4)
(2.7.5)
Trong đó: > 0
Vì trong khu vực có số vòng quay bình thường, hiệu suất thay đổi rất ít khi số vòng quay biến động, nên có thể bỏ qua. Do đó (2.7.5) có thể viết ở dạng đơn giản hơn.
(2.7.6)
Trên cơ sở của phương trình điều chỉnh lưu lượng của tuốc bin ta sẽ tiến hành tính toán điều chỉnh lưu lượng cho tuốc bin thiết kế ở mục sau.
3. THIẾT KẾ TRỤC VÀ GỐI ĐỠ TRỤC
3.1. Thiết kế trục
Trục là chi tiết dùng để đỡ các tiết máy quay hay truyền chuyển động và mômen từ các chi tiết lắp trên nó đến các chi tiết khác hay làm cả hai nhiệm vụ trên.
Trục tuốc bin dùng để truyền chuyển động quay từ bánh xe công tác đến máy phát điện. Một đầu trục lắp chặt với bánh xe công tác, còn đầu ra lắp với bánh đà để cân bằng tuốc bin với máy phát điện.
Khi trục tuốc bin làm việc có thể xảy ra trường hợp nguy hiểm là lúc tuốc bin bị quay lồng khi phụ tải cắt đột ngột mà cách hướng dòng đóng lại không kịp khi đó số vòng quay của tuốc bin sẽ rất lớn. Do vậy khi thiết kế trục tuốc bin ta phải đảm bảo độ an toàn cho trục khi xảy ra trường hợp này hay nói cách khác ta tính trục cho trường hợp quay lồng. Do vậy ta chọn số vòng quay lồng của tuốc bin làm thông số thiết kế.
3.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục
Trục thường làm bằng thép cacbon hay thép hợp kim. Đối với trục của những máy móc không quan trọng, không yêu cầu hạn chế kích thước có thể dùng thép CT5 không cần nhiệt luyện. Đối với trục làm việc trong những máy móc quan trọng, chịu tải lớn, có thể dùng thép 45 hay 40X có nhiệt luyện.
Như đã phân tích ở trên ta thấy trục là chi tiết quan trọng của tuốc bin, có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ bánh xe công tác đến rôto của máy phát điện. Nên vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được và dễ gia công có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ bánh xe công tác đến rôto của máy phát điện. Trục có thể làm bằng thép cacbon hay thép hợp kim.
Ở đây do trục tuốc bin chịu tải lớn nên ta chọn loại thép 45 nhiệt luyện để tăng độ cứng cho trục, chống mài mòn trục.
3.1.2. Các lực tác dụng lên trục tuốc bin
Để tính toán trục, trước hết ta cần xác định được các lực tác dụng lên trục trong quá trình làm việc của tuốc bin. Các lực này bao gồm:
+ Lực dọc trục tác dụng lên ổ trục chặn của tổ máy.
+ Lực vòng do mômen xoắn gây ra.
3.1.2.1. Tính sơ bộ
Để xác định đường kính sơ bộ, ta có thể bỏ qua tác dụng của tải trọng gây biến dạng uốn mà chỉ xét đến tải trọng của mômen xoắn trên trục. Đường kính sơ bộ của trục được xác định theo công thức: [4]
(3.1.7)
Trong đó:
C: Hệ số tính toán, phụ thuộc vào ứng suất xoắn cho phép [t]x. Trục làm bằng vật liệu thép 45 nên ta có: [t]x = 20¸35 (N/mm2), tương ứng với C = 130¸110. Chọn C = 120.
NTL: Công suất của tuốc bin. NTL = 714,44 (kW).
nl: Số vòng quay lồng của tuốc bin. nl = 2754 (vòng/phút).
Từ (4.7) ta có:
(mm).
Chọn D = 80 (mm).
3.1.2.2. Lực dọc trục tác dụng lên ổ trục chặn của tổ máy
Sơ bộ ta tính lực doüc truûc Fz theo công thức sau :
Fz= k1. (N) (3.1.8)
Trong đó:
D1: Đường kính tại cửa vào bánh xe công tác. D1 = 330 (mm).
Hmax:: Cột áp lớn nhất. Hmax = 102 mH2O.
k: Hệ số kinh nghiệm. Tra ở bảng 8.1 [2], k = 0,28
Suy ra :
Fz= 0,28. = 2,44 (T) = 2,44.104 (N)
Trọng lượng bánh công tác :
(N) (3.1.9)
Trong âoï :
K : laì hãû säú thäúng kã, tra baíng IX-5 choün K=0,8
Vậy: (T) = 280 (N)
3.1.2.3. Lực vòng do mômen xoắn gây ra
Lực vòng do mô men xoắn gây ra được tính theo công thức:
(N) (3.1.10)
Trong đó:
D1: Đường kính tại cửa vào của bánh xe công tác. D1 = 0,330 (m).
Mx: Mômen xoắn trên trục tuốc bin và được xác định theo công thức:
(kN.m) (3.1.11)
Trong đó:
Ntl: Công suất của tuốc bin. Ntl = 714,44 (kW).
h: Hiệu suất thủy lực của tuốc bin. h = 0,84.
nl: Số vòng quay lồng của tuốc bin. Số vòng quay lồng được xác định như sau:
Khi phụ tải tắt đột ngột bộ phận hướng dòng mà các cánh hướng dòng không kịp đóng lại thì số vòng quay của tuốc bin tăng lên đột ngột và qua một thời gian ngắn sẽ đạt giá trị cực đại, lúc đó máy sẽ quay lồng. Số vòng quay lồng là số vòng quay lớn nhất trong một phút. Trạng thái quay lồng chỉ xảy ra khi có sự cố bản thân bộ phận hướng dòng, hay bộ phận điều chỉnh hay khi tiến hành thí nghiệm quay lồng.
Xác định số vòng quay lồng vì nó cần thiết cho các tính toán:
+ Độ bền các chi tiết bánh xe công tác và các bộ phận khác có liên quan đến trục quay.
+ Độ bền rôto máy phát điện.
Số vòng quay lồng được đặc trưng qua đại lượng qui dẫn của chúng và được xác định theo công thức: [1]
(3.1.12)
Số vòng quay lồng qui dẫn n’Il được đặc trưng qua hệ số quay lồng Kl
(3.1.13)
Trong đó:
+Tốc độ qui dẫn của tuốc bin n’I là tốc độ qui về điều kiện H = 1m, D = 1m và được xác định theo đường đặc tính tổng hợp chính:
nI’= 50 (vg/ph)
+Hệ số Kl này phụ thuộc vào hệ và kiểu tuốc bin, đối với tuốc bin tâm trục Kl = 1,7¸1,9. Ta chọn Kl = 1,8.
Từ (3.1.13) ta có:
(vòng/phút).
Từ (3.1.12) ta có:
(vòng/phút).
Từ (3.1.11) ta có:
(kN.m).
Từ (3.1.10) ta có:
(kN).
3.1.3. Tính sức bền trục
3.1.3.1. Chiều dài sơ bộ của trục
Trục là chi tiết quan trọng của tuốc bin, do đó ta cần tính bền trục để đảm bảo cho trục làm việc an toàn
Hình 3- 1 Chiều dài sơ bộ của trục tuốc bin
3.1.3.2. Tính toán læûc taïc dung lãn truûc vaì kiãøm tra bãön truûc.
Trục chịu các lực :
+ Lực dọc trục
+ Mômen xoắn
Trọng lượng của trục tuốc bin :
Trục tuốc bin có tiết diện tròn và xem như làm bằng vật liệu đồng chất nên trọng lượng trục được tính theo công thức :
(N)
(N)
(N)
Trong đó :
g : trọng lượng riêng của vật liệu làm trục, g = 78 (kN/m3)
L : chiều dài trục tuốc bin,chọn L = 1,02 (m)
Vậy:...

---