Nghiên cứu tính toán thiết kế phục hồi bánh công tác tuabin hướng trục cánh cố định

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn riêng Tài liệu sử dụng từ sách, giáo trình số liệu & kết dùng luận văn xem xét trích dẫn kiểm tra cẩn thận Các số liệu sử dụng cho luận văn từ đề tài, cơng trình cơng bố tập thể trích dẫn đầy đủ hướng dẫn tác giả đồng ý tác giả cho phép sử dụng LỜI CẢM ƠN Sau tháng làm luận văn tốt nghiệp hướng dẫn tận tình thầy TS Phạm Phúc Yên (Phó Viện trưởng Viện Thủy điện Năng lượng tái tạo), thầy TS Đoàn Yên Thế (Trưởng khoa Cơ khí – Đại Học Thuỷ Lợi) thầy giáo khoa Cơ khí, bạn đồng nghiệp công tác Viện thủy điện Năng lượng tái tạo đến tơi hịan thành luận văn tốt ngiệp Q trình viết thuyết minh, tính tốn, nghiên cứu tham khảo tài liệu tơi nắm bắt trình tự thiết kế phục hồi bánh công tác tuabin hướng trục cánh cố định, tài liệu cịn ít, khả nghiên cứu có giới hạn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý giúp đỡ chuyên gia, thầy cô trường khoa luận văn tơi hồn thiện ứng dụng vào thực tiễn Cuối xin chân thành cảm ơn thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp khoa Cơ khí trường Đại Học Thuỷ Lợi thầy đồng nghiệp Viện Thuỷ Điện Năng lượng tái tạo - Viện Khoa Học Thuỷ Lơi hướng dẫn giúp đỡ hoàn thiện luận văn Gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Phúc Yên cho phép sử dụng cung cấp tài liệu liên quan Hà Nội , ngày tháng năm 2019 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .5 DANH MỤC BẢNG BIỂU .9 DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ 10 MỞ ĐẦU .12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TUABIN NƯỚC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 19 1.1- Phân loại tuabin nước, đặc điểm làm việc vật liệu 19 1.1.1 Tuabin nước 19 1.1.2 Phân loại .19 1.1.2.1 Phân loại tuabin theo số vòng quay đặc trưng (hay tỷ tốc) 20 1.1.2.2 Phân loại theo lượng 21 1.1.2.2 Phân loại theo công suất 23 1.1.2.4 Phân loại theo kết cấu 23 1.1.3 Thông số sơ đồ làm việc 24 1.1.4 Kết cấu vật liệu làm BCT 25 1.2- Tuabin nước hướng trục với bánh công tác cánh cố định 27 1.3- Các toán thiết kế bánh công tác tuabin hướng trục .30 1.4- Lựa chọn phương pháp thiết kế profil cánh bánh công tác 31 1.4.1 Phương pháp lực nâng 31 1.4.2 Phương pháp phân bố xoáy 31 1.4.3 Phương pháp phân bố xoáy – nguồn 32 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ PHỤC HỒI BÁNH CÔNG TÁC TUABIN .35 2.1- Các dạng hư hỏng thường gặp BCT 35 2.1.1 Hỏng xâm thực 36 2.1.2 Hỏng nguồn nước 36 2.1.3 Hỏng mỏi 37 2.1.4 Hỏng bánh công tác nguyên nhân khác 37 2.2- Phát nguyên nhân, đánh giá hư hỏng BCT tuabin hướng trục 37 2.3- Xây dựng qui trình phục hồi BCT hư hỏng 40 2.4- Đo đạc lấy mẫu, thiết kế khôi phục biên dạng BCT 42 2.4.1 Phương pháp đo, lấy mẫu cánh thủ công 42 2.4.2 Phương pháp lấy mẫu máy quét 45 2.4- Ứng dụng phần mềm thiết kế phục hồi 48 2.4.1 Đặc điểm, công dụng chung phần mềm 49 2.4.2 Phần mềm Autocad .50 2.4.3 Phần mềm Solidwork 50 2.4.4 Phần mềm Ansys 53 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI BÁNH CÔNG TÁC THỦY ĐIỆN KHE SOONG 55 3.1- Khảo sát bánh công tác (thu thập, nghiên cứu) 55 3.2- Lấy mẫu bánh công tác (đánh giá lấy mẫu biên dạng bầu, cánh) 58 3.2.1 Lấy mẫu BCT máy quét Laser .62 3.2.2 Xử lý số liệu, chuyển thành solid - vẽ 3D .64 3.3- Thiết kế phục hồi bánh công tác 66 3.3.1 Chuyển vẽ 3D 2D theo phương pháp mặt cắt trụ .66 3.3.2 Xác định đường nhân theo phương pháp thiết kế cánh hướng trục 70 3.3.3 Đắp lại độ dày proflie cánh phục hồi tiết diện bị mòn, phá hủy 72 3.3.4 Hoàn thiện profile, xâu cánh, dựng 3D BCT, 2D BCT 75 3.3.5 Tính bền bánh công tác 79 3.3.6 Tính tốn mối ghép cánh bầu cánh 86 3.3.6 Bánh cơng tác mơ hình 86 3.4- Sử dụng Ansys CFX .89 3.5- Phân tích mơ dịng chảy qua bánh cơng tác 91 3.5.1 Xây dựng mơ hình 3D để mơ 92 3.5.2 Mơ hình hình học 94 3.5.3 Mơ hình lưới tuabin .95 3.5.4 Kết phân tích .96 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Khơi phục bánh công tác nhà máy thủy điện Stockton – Mỹ 14 Hình 1.1 Sơ đồ làm việc trạm thủy điện 19 Hình 1.2 Sơ đồ khối làm việc chung tuabin 25 Hình 1.3 Các loại bánh cơng tác tuabin tiêu biểu 25 Hình 1.4 Tổ máy Tuabin hướng trục, trục đứng, BCT cánh cố định 28 Hình 1.5 Buồng BCT Tuabin hướng trục cánh cố định 28 Hình 1.6 Bánh cơng tác tuabin hướng trục cánh cố định 29 Hình 1.7 Bánh cơng tác tuabin hướng trục cánh quay 29 Hình 2.1 Vết nứt đường hàn sát bầu cánh .35 Hình 2.2 Mài mịn cánh tạp chất nước 35 Hình 2.3 Xâm thực kết hợp mài mòn làm rỗ thủng bề mặt cánh 35 Hình 2.4 Khuyết tật vật liệu cánh khuyết tật hàn 36 Hình 2.5 Xuất vùng bọt khí bề mặt cánh 37 Hình 2.6 Phá hủy ăn mịn hóa kết hợp xâm thực .38 Hình 2.7 Gãy cánh vị trí sát bầu 39 Hình 2.8 Sơ đồ thiết kế phục hồi bánh công tác 41 Hình 2.9 Đường kính D1, Db bánh cơng tác tuabin hướng trục 42 Hình 2.10 Mặt đứng bánh công tác chia Ri .43 Hình 2.11 Mặt bánh công tác chia Ri 43 Hình 2.12 Mặt trụ cắt lấy mẫu cánh 44 Hình 2.13 Mắt cắt phía mép ngồi cánh BCT trải phẳng 44 Hình 2.14 Mặt cắt cánh BCT phía gần bầu cánh trải phẳng 45 Hình 2.15 Thiết bị đo máy quét laser (đo không tiếp xúc) 46 Hình 2.16 Thiết bị máy đo tọa độ (kiểu tay robot đo tiếp xúc) .47 Hình 2.17 Tạo mẫu mơ .47 Hình 2.18 Mơ máy tính việc thiết kế tuabin hướng trục 49 Hình 2.19 Bản vẽ autocad tổng quan sơ đồ làm việc tuabin 50 Hình 2.20 3D buồng xoắn vẽ 51 Hình 2.21 3D bánh công tác 52 Hình 2.22 3D mặt cắt cánh BCT 52 Hình 3.1 Đường đặc tính tổng hợp 57 Hình 3.2 Bánh cơng tác trạng hư hỏng nhà máy 58 Hình 3.3 Q trình tháo cụm bánh cơng tác khỏi tổ máy 59 Hình 3.4 Cụm bánh công tác sàn lắp tuabin 59 Hình 3.5 Bản vẽ bầu cánh bánh công tác 60 Hình 3.6 Bản vẽ chế tạo bầu cánh 61 Hình 3.7 Lắp đặt thiết bị quét laser (scanning) chép mẫu cánh bánh công tác 63 Hình 3.8 Chạy quét chép biên dạng cánh: 63 Hình 3.9 Kết chạy quét cánh .64 Hình 3.10 Kết biên dạng cánh thu .64 Hình 3.11 Dựng cánh 3D hoàn chỉnh .65 Hình 3.12 Bánh cơng tác 3D, D=1900mm 66 Hình 3.13 Vị trí mặt trụ cắt BCT (mặt đứng) 67 Hình 3.14 Vị trí mặt trụ cắt BCT (mặt bằng) 67 Hình 3.15 Profile cánh bánh công tác tiết diện (R1 = 950mm) 68 Hình 3.16 Profile cánh bánh công tác tiết diện (R2 = 830mm) 68 Hình 3.17 Profile cánh bánh cơng tác tiết diện (R3 = 670mm) 69 Hình 3.18 Profile cánh bánh cơng tác tiết diện (R4 = 530mm) 69 Hình 3.19 Profile cánh bánh công tác tiết diện (R5 = 390mm) 70 Hình 3.20 Đường nhân profile tiết diện .70 Hình 3.21 Đường nhân profile tiết diện .71 Hình 3.22 Đường nhân profile tiết diện .71 Hình 3.23 Đường nhân profile tiết diện .71 Hình 3.24 Đường nhân profile tiết diện .72 Hình 3.25 Profil cánh tiết diện (R=390mm) 73 Hình 3.26 Profil cánh tiết diện (R=530mm) 74 Hình 3.27 Profil cánh tiết diện (R=670mm) 74 Hình 3.28 Profil cánh tiết diện (R=830mm) 75 Hình 3.29 Profil cánh tiết diện (R=950mm) 75 Hình 3.30 Tiết diện từ 1-1 đến 5-5 profile mặt cắt trụ 76 Hình 3.31 Hình chiếu profile 76 Hình 3.32 Bản vẽ xâu cánh 76 Hình 3.33 Bản vẽ 3D bánh công tác thực phục hồi .77 Hình 3.34 Xuất vẽ 3D sang 2D .77 Hình 3.35 Bản vẽ chế tạo bánh công tác D=1900 mm thực phục hồi 78 Hình 3.36 Bản vẽ chế tạo cánh bánh công tác 79 Hình 3.37 Sơ đồ lực tác dụng lên cánh bánh công tác 80 Hình 3.38 Sơ đồ tính bền bánh cơng tác 81 Hình 3.39 Chia lưới mơ hình tính tốn 83 Hình 3.40 Các điều kiện làm việc bánh công tác 84 Hình 3.41 Ứng suất tổng cánh bánh công tác 84 Hình 3.42 Chuyển vị tổng cánh 85 Hình 3.43 Hệ số an tồn cánh .85 Hình 3.44 Đường nhận profile cánh bánh cơng tác tiết diện 87 Hình 3.45 Đường nhận profile cánh bánh công tác tiết diện 88 Hình 3.46 Đường nhận profile cánh bánh công tác tiết diện 88 Hình 3.47 Đường nhận profile cánh bánh cơng tác tiết diện 89 Hình 3.48 Đường nhận profile cánh bánh công tác tiết diện 89 Hình 3.49 3D bánh cơng tác tuabin hướng mơ hình .89 Hình 3.50 Bầu cánh cánh 92 Hình 3.51 Mơ hình 3D bánh cơng tác 92 Hình 3.52 Mơ hình 3D ống xả .93 Hình 3.53 Mơ hình 3D buồng xoắn .93 Hình 3.54 Mơ hình hình học mơ hình đặt BCT tuabin 94 Hình 3.55 Mơ hình lưới điều kiện biên 95 Hình 3.56 Phân bố áp suất mặt bánh công tác .96 Hình 3.57 Phân bố trường dòng qua tuabin 97 Hình 3.58 Phân bố vận tốc bề mặt bánh công tác 97 Hình 3.59 Mặt phẳng Plane cắt ngang qua mặt cánh công tác 99 Hình 3.60 Đường Polyline phân bố áp suất hình thành mặt cánh cơng tác 99 Hình 3.61 Phân bố áp suất mặt mặt cánh cơng tác 99 Hình 3.62 Vùng áp suất thấp bánh công tác 101 Hình 3.63 Trường dịng phân bố vận tốc bánh công tác 101 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại tuabin theo ns 20 Bảng 1.2 Thành phần hóa học số loại thép khơng gỉ độ bền cao sử dụng chế tạo bct tuabin hướng trục [7] 26 Bảng 1.3 Cơ tính loại thép bảng [7] .27 Bảng 3.1 Đặc tính vật liệu chọn làm bánh công tác 58 Bảng 3.2 Tiết diện mặt trục BCT 66 Bảng 3.3 Đắp độ dày profil cánh 72 Bảng 3.4 Điều kiện ban đầu điều kiện biên 91 Bảng 3.5 Điều kiện biên mơ hình hình học 94 DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ NLTT: Năng lượng tái tạo N: Công suất tổ máy tuabin (đơn vị KW, MW) KW: Ki lơ ốt (đơn vị đo cơng suất) MW: Mê ga ốt (đơn vị đo cơng suất) H: chiều cao cột nước (đơn vị mét - m) Htt: chiều cao cột nước tính tốn (cột nước trừ tổn thất thủy lực) Q: lưu lượng nước, (đơn vị mét khối giây - m3/s) Qtt: Lưu lượng nước tính tốn (lưu lượng trừ tổn thât thủy lực) n: Số vịng quay bánh cơng tác hay trục tuabin phút (đơn vị vòng phút - v/ph) b0: Chiều cao cánh hướng nước tuabin BCT: Bánh công tác (được hiểu bánh công tác tuabin hay bánh xe cơng tác tuabin) đơi cịn viết tắt BXCT D1: Đường kính bánh cơng tác (đơn vị mét - m) Db: Đường kính bầu cánh Z: Số cánh bánh công tác Z1, Z2: Cao độ mặt cắt 1-1 2-2 hay gọi vị P/: Áp P1, P2: áp suất chất lỏng mặt cắt 1-1 2-2 Phh: Áp suất hóa V1, V2: Vận tốc chất lỏng mặt cắt 1-1 2-2 1, 2: Hệ số động dòng chảy cắt 1-1 2-2 E1, E2: Năng lượng dòng chất lỏng mặt cắt 1-1 2-2 : ρ = m/V khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) :  = P/V trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) : hệ số phản kích  tb : hiệu suất tuabin 10 Hình 3.52 Mơ hình 3D ống xả Hình 3.53 Mơ hình 3D buồng xoắn 93 3.5.2 Mơ hình hình học Hình 3.54 Mơ hình hình học mơ hình đặt BCT tuabin Bảng 3.5 Điều kiện biên mơ hình hình học Mơ hình Đầu vào (inlet) buồng xoắn Đầu (outlet) mặt ống hú Miền chất lỏng Tường Điều kiện biên Velocity – inlet Pressure – outlet Fluid No slip - Đầu vào (inlet) đặt đầu vào buồng xoắn, dòng chất lỏng vào từ Do xác định lưu lượng nước đầu vào diện tích buồng xoắn, có vận 94 tốc đầu vào dịng chảy 2,5 m/s (tính tốn thông qua giá trị lưu lượng Q cấp vào tiết diện S buồng xoắn Đầu vào đặt điều kiện biên toán Velocity inlet (Thực tế vận tốc chất lỏng điểm khác biến thiên mặt cắt vng góc với dịng chảy, đặc biệt phía giáp vời vỏ buồng xoắn có ma sát với lớp vỏ vận tốc nhỏ so với bên trong) - Đầu (outlet) đặt đầu ống hút, dòng chất lỏng qua buồng xoắn, cánh hướng, xuống bánh công tác xả ống hút Do ống hút đặt điều kiện áp suất tĩnh, vậy, toán đặt điều kiện biên áp suất đầu Pressure outlet, áp suất tĩnh Pa - Giả định dịng chất lỏng qua bánh cơng tác nước nhiệt độ 25 0C, điều kiện biên đặt Fluid - Tường bao tuabin đặt khơng trượt No slip 3.5.3 Mơ hình lưới tuabin Tuabin chia dạng lưới không cấu trúc, với tổng số nút 1304559, số phần tử 779506 Mơ hình lưới tuabin sau: Hình 3.55 Mơ hình lưới điều kiện biên 95 Trong tốn mơ phỏng, chất lượng lưới ảnh hưởng nhiều đến kết toán Ở chia làm ba trường hợp chia lưới khác nhau, sau so sánh chọn cách chia lưới tốt để lựa chọn mơ tốn 3.5.4 Kết phân tích Các tính tốn dựa số Reynold trung bình phương trình Navier Stocks Mơ hình dịng rối tính tốn mơ hình Tồn mơ hình tính tốn bao gồm thành phần (buồng xoắn, cánh dẫn hướng, bánh cơng tác, ống hút) Sự tính toán thành phần dựa vào điều kiện biên động học Tuabin nghiên cứu mô phân tích bao gồm buồng xoắn 16 cánh hướng, cánh bánh cơng tác chóp Nước qua phận tới ống xả Các tính tốn thực cho hai điểm trình vận hành là: Một phần tải tối ưu Lúc đầu tổng thể trình bày kết cho điểm phần tải trình vận hành Trong hình trình bày phân bố áp suất tức thời dịng chảy bánh cơng tác bước thời gian xác định Hình 3.56 Phân bố áp suất mặt bánh cơng tác Nhìn vào phân bố áp suất mặt cánh ta thấy áp suất giảm từ áp suất cao (màu đỏ) buồng xoắn đến áp suất thấp (màu xanh) đầu bánh cơng 96 tác ta quan sát thấy Tại đầu vào bánh công tác điểm áp suất cao xuất đầu cánh, giảm dần xuống áp suất thấp Nhìn đầu vào cánh phân bố áp suất khơng đối xứng theo hướng vịng trịn, mà kết từ phân bố dịng chảy khơng đồng từ buồng xoắn Hình 3.57 Phân bố trường dịng qua tuabin Hình 3.58 Phân bố vận tốc bề mặt bánh cơng tác 97 Nhìn vào phân bố cánh ta quan sát thay đổi mạnh mẽ dọc theo chiều cao Ở phía cánh cơng tác áp suất cao, phía áp suất thấp Lý chuyển động mạnh mẽ dòng chảy xuyên tâm trục Sự chuyển động quan sát thấy phân bố vận tốc Độ lớn vận tốc tuyệt đối cao 15 m/s cho bước thời gian định thể mặt phẳng song song đầu vào đầu cánh công tác Gia tốc dịng chảy cánh cơng tác quan sát cách rõ ràng, đầu vào cánh công tác hiển thị vận tốc thấp (màu xanh) sau tăng dần lên tới cuối đầu bánh công tác màu đỏ Kết cho thấy khơng đối xứng song song thấy thêm lần nữa, kết dòng chảy từ buồng xoắn xuống Cũng rõ ràng sau cánh, cánh công tác nguyên nhân biến động áp lực bề mặt biến đổi động lực mơ men xoắn Nhìn vào phân bố lực dọc trục thấy định kỳ trạng thái chuyển động Những vùng biến động thấp tốc độ bánh công tác Những biến động cao tương ứng với số thời gian cánh hướng dẫn xuống bánh công tác Trong trường hợp 16 đỉnh nhỏ cánh hướng biến động khác dẫn xuống bánh công tác Những biến động gây tương tác với cánh dẫn hướng nhỏ Lý cho đỉnh phía sau cánh dẫn hướng biến sớm dịng chảy tăng tốc Điều quan sát hình Sự phân bố mơ men xoắn cho thấy gần với trạng thái so với lực trục Biên độ tổng thể cao chút, nhiên thấp so với biên độ trục tuabin Để xác định trường phân bố áp suất mặt mặt cánh, ta dùng mặt phẳng cắt ngang qua cánh cơng tác phân tích phân bố qua mặt bánh cơng tác hình đây: 98 Hình 3.59 Mặt phẳng Plane cắt ngang qua mặt cánh cơng tác Hình 3.60 Đường Polyline phân bố áp suất hình thành mặt cánh cơng tác Hình thể phân bố áp suất mặt mặt bánh công tác mặt cắt dọc theo cung cánh bánh công tác: Hình 3.61 Phân bố áp suất mặt mặt cánh công tác 99 Dựa vào biểu đồ phân bố áp suất mặt mặt bánh công tác ta nhận thấy áp suất phần mặt bánh công tác thấp nhiều so với mặt Tại điểm xảy xâm thực Xâm thực kết xốy lớp có nguồn gốc từ đầu cánh áp suất Lực bị ảnh hưởng trạng thái quay tương tác với lớp biên Liên quan đến lượng xoáy lưu lượng, cường độ xốy áp suất thấp phần có liên quan mật thiết Từ mô phỏng, đưa giả thuyết động xoáy điểm khởi đầu cánh mô tả sau: Ban đầu lớp biên đầu lưỡi cánh xảy khoảng 20% lượng xoáy Mặc dù xoáy liên tục hình thành lớp xốy đến từ đầu vào lưỡi cánh, nhớt khuếch tán gradient áp suất xun tâm tăng xuống hạ lưu Kích thước xốy tăng đồng thời dẫn đến việc giảm tối đa xoáy lõi Xoáy tương tác với lớp biên cách xốy tách rời cuộn trịn Kích thước khoảng cách từ đầu lưỡi cánh vào tường lớp biên di chuyển chưa rõ rang Tuy nhiên người ta hiểu xốy sử dụng dịng chảy 2D với grandient áp lực số lưỡi cánh di chuyển liên tục Áp suất lõi xoáy giảm khoảng 70% , sau bắt đầu tăng Gradient áp suất từ điểm khởi đầu xoáy 20% giảm xuống cực tiểu áp suất cho khoảng cách mơ 0.0009 Vì khoảng cách lớn có nguy tạo bọt bám vùng miền hiển thị đây: 100 Hình 3.62 Vùng áp suất thấp bánh cơng tác Hình 3.63 Trường dịng phân bố vận tốc bánh công tác 101 Đánh giá tổn thất bánh công tác: - Tổn thất profil Gồm tổn thất dòng chảy bao lưới cánh dòng chất lỏng thực tổn thất cản áp suất sinh chèn ép dịng ngồi lớp biên Ta có biểu thức xác định tổn thất lượng tương đối sức cản profile lưới cánh sau: (3.28) - Tổn thất mút cánh Tổn thất dạng tổn thất đặc trưng máy cánh dẫn hướng trục xảy chảy tràn chất lỏng qua khe hở đầu mút cánh thành vỏ máy với việc xuất xoáy mút cánh Tổn thất thủy lực tương đối mút cánh xác định theo công thức: (3.29) Cuối ta có tổn thất thủy lực BCT là: (3.30) Kết luận chương 3: Từ nội dung ta thu trình tự tính tốn thiết kế phục hồi BCT theo: - Khảo sát bánh công tác (thu thập kiểm tra số liệu) - Lấy mẫu thiết bị quét laser - Xử lý số liệu, chuyển thành solid - vẽ 3D - Chuyển vẽ 3D 2D theo mặt cắt trụ - Xác định đường nhân theo phương pháp thiết kế cánh tuabin hướng trục - Đắp lại độ dày proflie để phục hồi tiết diện bị mòn, phá hủy - Hoàn thiện vẽ: Các profile; hoàn thiện vẽ 3D; vẽ chế tạo dạng 2D; - Kiểm tra bền cánh - Phân tích mơ dịng chảy qua bánh công tác 102 Ở phần mô Ansys đánh giá tác động dòng chảy đến thay đổi hoạt động tuabin Phương pháp phân tích mô Ansys cho bánh công tác thấy bánh cơng tác mơ hình với phân bố vận tốc áp suất mặt cắt cánh mặt cánh cánh Với thời gian, nỗ lực tính tốn lớn, phải mơ thời gian dài Để có kết phân tích mơ cho bánh cơng tác, phải ghép tồn phận tuabin (buồng xoắn, buồng tuabin, vành bệ cánh hướng, bánh công tác, buồng hút, …) Từ bánh công tác bị xâm thực tróc rỗ mài mịn hư hỏng khơng cịn khả đảm bảo làm việc cho tổ máy, ta tiến hành khảo sát đánh giá vị trí xâm thục hư hỏng mài mịn, từ chọn lựa cánh để lấy cánh tốt (ít bị hư hại nhất), dùng máy quét laser chép biên dạng cánh, sử dụng mặt cắt trụ cánh khác để từ xác định profile cũ, xác định đường nhân đắp độ dày phần bị mịn, xâm thực có profile kết thu cuối vẽ bánh công tác 3D, 2D phục vụ cho chế tạo Và để bổ trợ thêm mặt thiết kế tác giả luận văn sử dụng phần kết mô phân tích dịng chảy qua bánh tác phần mềm Ansys CFX nhóm tác giả thực đề tài Đề tài KC.05.01/11-15 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tuabin hướng trục cột nước thấp công suất từ 2-5MW 103 KẾT LUẬN Tuabin nước kiểu máy thủy lực cánh dẫn, làm việc trao đổi lượng nước bánh công tác, tuabin nhận lượng dòng nước để biến thành năng, tiếp biến đổi thành dịng điện truyền dẫn điểm trung chuyển, để cuối dùng cho sản xuất, sinh hoạt, du lịch, dịch vụ khác, … vai trị bánh cơng tác quan trọng Trong năm gần đây, việc phát triển tuabin hướng trục cột nước thấp, tuabin bóng đèn (có bánh cơng tác tương tự bánh cơng tác luận văn đề cập trên) đạt kết lớn nhờ áp dụng rộng rãi phương pháp thủy động học đại nghiên cứu sâu phần dẫn dòng tuabin, đặc biệt biên dạng cánh bánh công tác Luận văn “nghiên cứu tính tốn thiết kế phục hồi bánh cơng tác tuabin hướng trục cánh cố định” thể nội dung sau: - Giới thiệu tuabin nước, phân loại tuabin nước, vật liệu làm bánh công tác - Tìm hiểu riêng tuabin hướng trục với bánh cơng tác cánh cố định - Giới thiệu toán thiết kế bánh cơng tác tuabin nói chung cánh bánh công tác tuabin hướng trục cánh cố định - Tìm hiểu dạng hư hỏng bánh cơng tác tuabin hướng trục - Xây dựng quy trình tính tốn thiết kế hồi phục, tính bền bánh cơng tác tuabin hướng trục cánh cố định đường kính D=1,9 m - Sử dụng phần mềm hỗ trợ thiết kế phục hồi bánh công tác, phần mềm autocad để vẽ 2D, solidwork vẽ 3D Trong luận văn nội dung nghiên cứu có sử dụng liệu người hướng dẫn bạn đồng nghiệp Tính bật luận văn đưa phương án cách tiếp cận & thiết kế phục hồi bánh công tác tuabin hướng trục cánh cố định – chi tiết quan trọng tuabin thủy lực Nội dung luận văn cở sở bước đầu để tiến hành bước thực tế thiết kế khôi phục lại bánh công tác trạm thủy điện có bánh cơng tác bị mài mịn, tróc rỗ, biến dạng, hư hỏng, … cần phục hồi lại nguyên trạng phục hồi thay hay phục hồi để dự phòng sản xuất 104 Để có bánh cơng tác làm việc đạt chất lượng hiệu ban đầu có cơng tác nghiên cứu tính tốn thiết kế phục hồi yêu cầu trước tiên sau tiến hành nghiên cứu áp dụng công nghệ chế tạo phục hồi bánh công tác Ở Việt Nam khai thác lượng cột nước thấp, cực thấp ứng với tuabin hướng trục chưa nhiều, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo tuabin hướng trục cột nước thấp bước đầu tiên, chưa có nghiên cứu đầy đủ để có GAM tuabin cho riêng Vì việc phát triển hướng nghiên cứu thiết kế, chế tạo tuabin hay chế tạo phục hồi trở thành hướng phát triển chủ đạo tương lai, bước làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo nước 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Sỹ Huỳnh, Nguyễn Thị Xuân Thu Tuabin nước NXB Khoa học & kỹ thuật, 2004 [2] Giáo trình tuabin thủy lực – Trường Đại Học thủy lợi – Nhà xuất xây dựng [3] Thủy lực máy thủy lực – Tập II – Đinh Ngọc Ái – Đặng Huy Chi; Nhà xuất Đại Học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1972 [4] Giáo trình: Lý thuyết cánh Bộ mơn Thủy khí động lực Trường đại học bách khoa Hà Nội 1975 [5] Nghiên cứu thiết kế chế tạo tổ máy phát tuabin trực giao công suất đến 5kW dùng cho trạm phát điện thủy triều [6] Đề tài KC.07.04 Chuyên đề nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm tua bin thủy điện cột nứớc thấp năm 2003 [7] Đề tài KC.05.01/11-15 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tuabin hướng trục cột nước thấp công suất từ 2-5MW [8] Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Water_turbine [10] Báo cáo tổng kết chuyên đề ‘nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm tuabin thủy điện cột nước thấp’ năm 2006 thuộc đề tài KC.07.04 [11] B.M Orgo – Cơ sở thiết kế tính tốn độ bền tuabin thủy lực – Chi nhánh NXB chế tạo máy Leeningrat 1978 [12] П.Г КИСЕЛЕВА Sổ tay thiết kế thủy lực NXB Mockba, 1972 (Bản tiếng Nga) [13] http://www.ivt.ntnu.no/ept/fag/tep4200/innhold/The%20choice%20of%20mater ials.pdf [14] https://advancecad.edu.vn/phan-memansys/#221Ansys_Design_ModelervaAnsys_Meshing, http://www.math.hcmus.edu.vn/~mechanics/wpcontent/uploads/2016/01/%C4%90%E1%BB%8ANHH%C6%AF%E1%BB%9ANG-PH%C3%81T-TRI%E1%BB%82N106 NG%C3%80NH-T%C3%8DNH-TO%C3%81N-%C4%90%E1%BB%98NGL%E1%BB%B0C-H%E1%BB%8CC-CH%E1%BA%A4T-L%C6%AFUCFD.pdf [15] https://narime.bkvibro.vn/bai-hoc-tu-su-co-thuy-dien-sayano/ [16] Барлит В.В Гидравлические турбины NXB Mockba, 1977 (Bản tiếng Nga) 107