Giáo trình công nghệ khí nén thủy lục ứng dụng (nghề công nghệ ô tô cao đẳng) tổng cục dạy nghề

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mơn học: Cơng nghệ khí nén - thuỷ lực ứng dụng NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: ) Hà Nội - 2012 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Mã tài liệu: MH 13 LỜI GIỚI THIỆU Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật giúp cho có thay đổi vượt bậc sống người Bên cạnh phát triển ngành như: Kỹ thuật điện tử, kỹ thuật tự động hóa ngành kỹ thuật thủy khí ngày trở nên có ý nghĩa chiếm vị trí quan trọng số lĩnh vực sống, đặc biệt ngành chế tạo máy kỹ thuật ơtơ, máy cơng trình truyền động thủy lực khí nén có vai trị đáng kể có mật độ cơng suất cao, kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao đặc biệt việc bố trí phần tử tự linh động theo khơng gian van điều khiển, có chi phí công suất nhỏ ưu điểm bật cơng nghệ truyền động khí nén thủy lực Với ưu điểm vậy, nên nước ta có nhiều máy móc sử dụng truyền đồng thủy lực khí nén nhiên số lượng thợ giỏi lĩnh vực lại khiêm tốn Nhằm giúp cho sinh viên nắm số kiến thức truyền động thủy lực khí nén, tiếp cận dần với công việc sửa chữa thiết bị có liên quan thực tế Nội dung giáo trình biên soạn dựa kế thừa nhiều tài liệu trường đại học cao đẳng, kết hợp với yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo cho sinh viên trường dạy nghề nước Để giúp cho người học nắm kiến thức môn học thủy lực khí nén, nhóm biên soạn xếp môn học theo chương theo thứ tự: Chương 1: Khái niệm quy luật truyền động khí nén Chương 2: Hệ thống truyền động khí nén Chương 3: Khái niệm quy luật truyền động thủy lực Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động thủy lực Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình Tổng cục Dạy nghề, xếp logic đọng Do người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Mặc dù cố gắng chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2012 Nhóm biên soạn MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu Mục lục Chương 1: Khái niệm quy luật truyền động khí nén Chương 2: Hệ thống truyền động khí nén 29 Chương 3: Khái niệm quy luật truyền động thủy lực Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động thủy lực 66 Tài liệu tham khảo 78 42 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC CƠNG NGHỆ KHÍ NÉN - THỦY LỰC ỨNG DỤNG Mã số môn học: MH 13 Thời gian môn học: 45 (Lý thuyết: 45 giờ; Thực hành: giờ) Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 18, MĐ 19 - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc Mục tiêu mơn học: + Trình bày đầy đủ khái niệm, yêu cầu định luật truyền dẫn lượng hệ thống truyền động khí nén thủy lực + Giải thích đầy đủ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động khí nén thủy lực + Nhận dạng cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị truyền động khí nén thủy lực + Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén + Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỉ CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÁC QUY LUẬT VÀ TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN Mã số chương 1: MH 13 - 01 Mục tiêu: - Phát biểu khái niệm, yêu cầu thông số truyền động khí nén - Giải thích quy luật truyền dẫn khí nén - Phát biểu yêu cầu, nhiệm vụ phân loại hệ thống truyền động khí nén - Giải thích sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động khí nén - Nhận dạng cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị truyền động khí nén - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 1.1 KHÁI NIỆM, YÊU CẦU VÀ CÁC THƠNG SỐ CỦA KHÍ NÉN Bên cạnh chất lỏng thủy lực nước dầu, khí nén môi chất mang lượng tín hiệu quan trọng kỹ thuật thủy khí Trong hệ thống truyền động khí nén mơi chất khơng khí nén – chất “lỏng” chịu nén Như lấy khơng khí từ mơi trường, nén lại, truyền dẫn làm hoạt động động khí nén xy lanh khí nén lại thải mơi trường Khí nén ứng dụng từ lâu, cách 2000 năm, người ta biết tạo khí nén, lưu trữ khí nén sử dụng làm môi chất mang lượng Vào quãng kỷ thứ thứ trước công nguyên Alexandrie nhà khí Ktesibios Heron phát minh thiết bị máy móc hoạt động khí nén Tuy nhiên lịch sử phát triển kỹ thuật khí nén có bước thăng trầm Một mặt trình độ kỹ thuật cơng nghệ thời kỳ trước chưa tương xứng, mặt khác cịn có cạnh tranh gay gắt hệ thống truyền lượng khác động nhiệt, truyền động điện… mà đến năm gần kỹ thuật khí nén lại có vai trị xứng đáng sản xuất Thời kỳ bùng nổ kỹ thuật khí nén bắt đầu với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điều khiển tự động hóa q trình sản xuất, có tham gia kỹ thuật điện tử kỹ thuật tính đại Ngày khí nén tham gia vào hầu hết lĩnh vực sản xuất chế tạo máy, xây dựng, kỹ thuật xe hơi, kỹ thuật y học, kỹ thuật rơ bot, khai khống… 1.1.1 Khái niệm 1.1.1.1 Khái niệm Là hệ thống truyền động lấy khơng khí từ mơi trường ngồi, nén lại truyền dẫn làm hoạt động động khí nén xy lanh khí nén lại thải mơi trường 1.1.1.2 Sản xuất khí nén Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa vào nguồn cung cấp khí nén, nguồn khí phải sản xuất thường xuyên với lượng thể tích đầy đủ với áp suất định thích hợp cho lượng hệ thống a Máy nén khí Máy nén khí máy có nhiệm vụ thu hút khơng khí, ẩm, khí đốt áp suất định tạo nguồn lưu chất có áp suất cao b Các loại máy nén khí cơng suất nhỏ thường sử dụng Máy nén khí phân loại theo áp suất theo nguyên lý hoạt động Đối với nguyên lý hoạt động ta có: - Máy nén theo ngun lý thể tích: máy nén pít tơng, máy nén khí kiểu trục vít, máy nén cánh gạt - Máy nén tuốc bin dùng cho công suất lớn không kinh tế sử dụng lưu lượng mức 600 m3/phút Vì khơng mang lại áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khí nén sử dụng * Máy nén kiểu piston Máy nén pít tơng (hình 1.1) máy nén phổ biến cung cấp suất đến 500 m3/phút Máy nén pít tơng nén khí khoảng bar ngoại lệ đến 10 bar; máy nén kiểu pít tơng hai cấp nén đến 15 bar; 3-4 cấp lên đến 250 bar Hình 1.1 Máy nén khí kiểu piston * Máy nén khí kiểu trục vít Máy nén trục vít làm việc theo ngun lý thay đổi thể tích Thể tích khơng gian hai kề vỏ thay đổi trục trục vít quay Do rơ to chế tạo dạng trục vít nên điểm nén dịch chuyển từ cửa nạp đến cửa đẩy Phần máy nén trục vít gồm roto: roto rơ to phụ 1, (hình 1.3) Số đầu mối ren rơ to xác định thể tích làm việc máy, có nghĩa thể tích khơng khí vào vòng quay Số đầu mối ren lớn thể tích làm việc nhỏ Số đầu mối ren hai rô to khác cho hiệu suất cao Hình 1.2 Cấu tạo máy nén khí kiểu trục vít Hình 1.3 Q trình hút, nén đẩy máy nén trục vít * Máy nén kiểu cánh quạt (Rotary compressors) Nguyên lý hoạt động máy nén khí kiểu cánh gạt mơ tả hình 1.2: khơng khí vào buồng hút Nhờ rôto stato đặt lệch tâm, nên rôto quay chiều sang phải, khơng khí vào buồng nén Sau khí nén buồng đẩy Hình 1.4 Máy nén khí kiểu cánh gạt 1.1.1.3 Phân phối khí nén a Phân phối khí nén Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển khơng khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p lưu lượng Q chất lượng khí nén cho thiết bị làm việc, ví dụ van, động khí, xy lanh khí… Hình 1.5 Hệ thống, thiết bị phân phối khí nén Truyền tải khơng khí nén thực hệ thống ống dẫn khí nén, ý hệ thống ống dẫn khí mạng đường ống lắp ráp cố định (trong toàn nhà máy) mạng đường ống lắp ráp thiết bị, máy mơ tả hình 1.3 Đối với hệ thống phân phối khí nén ngồi tiêu chuẩn chọn máy nén khí hợp lí, tiêu chuẩn chọn thơng số hệ thống ống dẫn ( đường kính ống, vật liệu ống); cách lắp đặt hệ thống ống dẫn, bảo hành hệ thống phẫn phối đóng vai trị quan trọng phương diện kinh tế yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điều khiển khí nén * Bình nhận trích khí nén Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân áp suất khí nén máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ tách nước trước chuyển đến nơi tiêu thụ Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào cơng suất máy nén khí, cơng suất tiêu thụ thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén Bình trích chứa khí nén đặt nằm ngang, nằm đứng Đường ống khí nén nằm vị trí cao bình trích chứa (hình 1.6) Hình 1.6 Các loại bình trích chứa khí nén * Đường ống Đường ống dẫn khí nén có đường kính vài milimet trở lên Chúng làm vật liệu cao su, nhựa kim loại Thơng số kích thước ống (đường kính bên trong) phụ thuộc vào: vận tốc dòng chảy cho phép, tổn thất áp suất cho phép, áp suất làm việc, chiều dài ống, lưu lượng, hệ số cản trở dòng chảy phụ kiện nối ống 64 Van chiều dùng để điều khiển dòng chất lỏng theo hướng, hướng dầu bị ngăn lại Trong hệ thống thủy lực, thường đặt nhiều vị trí khác tùy thuộc vào mục đích khác Ký hiệu: Van chiều gồm có: van bi, van kiểu trượt.Ứng dụng van chiều: + Đặt đường bơm (để chặn dầu chảy bể) + Đặt cửa hút bơm (chặn dầu bơm) + Khi sử dụng hai bơm dầu dùng chung cho hệ thống Hình 3.27 Van bi chiều * Van chiều điều khiển hướng chặn - Nguyên lý hoạt động Khi dầu chảy từ A qua B, van thực theo nguyên lý van chiều Nhưng dầu chảy từ B qua A, phải có tín hiệu điều khiển bên ngồi tác động vào cửa X Hình 3.28 Van bi chiều điều khiển hướng chặn a- chiều A qua B van chiều; b- chiều B qua A có dịng chảy, có tín hiệu X; c ký hiệu 65 Hình 3.29 Van tác động khóa lẫn a- Dịng chảy từ A1 qua B1 từ A2 qua B2 ( van chiều); b- Từ B2 A2 phải có tín hiệu điều khiển A1; c- Ký hiệu Kết cấu van tác động khoá lẫn, thực lắp hai van chiều điều khiển hướng chặn Khi dòng chảy từ A1 qua B1 từ A2 qua B2 theo nguyên lý van chiều Nhưng dầu chảy từ B2 A2 phải có tín hiệu điều khiển A1 dầu chảy từ B1 A1 phải có tín hiệu điều khiển A2 66 CHƯƠNG 4:CẤU TẠO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC Mã số chương 4: MH 13 – Mục tiêu: - Phát biểu yêu cầu, nhiệm vụ phân loại hệ thống truyền động thủy lực - Giải thích sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động thủy lực - Nhận dạng cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị truyền động thủy lực - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 4.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI 4.1.1 Nhiệm vụ Biến đổi lượng dầu thủy lực dạng (áp suất P lưu lượng Q) thành dạng mô men quay hay chuyển động tịnh tiến 4.1.2 Yêu cầu Tất phận hệ thống thủy lực có yêu cầu kỹ thuật định - Các thông số kỹ thuật hệ thống phải thõa mãn yêu cầu làm việc như: + Chuyển động thẳng: tải trọng F, vận tốc (v, v'), hành trình x, ; + Chuyển động quay: momen xoắn MX, vận tốc (n,Ω); - Các cấu chấp hành, cấu biến đổi lượng, cấu điều khiển điều chỉnh, phần lớn thiết bị phụ khác hệ thống thủy lực tiêu chuẩn hóa - Đảm bảo độ bền, độ tin cậy, giá thành thấp 4.1.3 Phân loại - Mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến - Mạch thủy lực chuyển động quay 4.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC 4.2.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thủy lực chuyển động quay 4.2.1.1 Sơ đồ hệ thống Hệ thủy lực thực chuyển động quay phân tích hệ thống thủy lực chuyển động thẳng Mômen xoắn tác động lên trục động dầu bao gồm: 67 + Mômen qn tính Ma = J.θ [Nm] (J - mơmen quán tính khối lượng phụ tải[Nms2]; + θ - gia tốc góc trục quay phụ tải [rad/s2].) + Mômen ma sát phần tử chuyển động phụ tải MD [Nm] + Mômen tải trọng ngồi ML [Nm] + Mơmen xoắn tổng cộng Mx là: Mx = Ma+ MD + ML [Nm] Hình 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực chuyển động quay Q1,Q2 – Lưu lượng đầu vào đầu động thủy lực 4.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Khi van đảo chiều trạng thái a, dầu từ bơm vào cữa bên trái động thủy lực đồng thời cữa bên phải thơng với đường tháo Do động tạo mô men quay Khi van đảo chiều trạng thái b, đóng kín hai đường dầu đến hai cữa, động thủy lực đứng yên vị trí trung gian Lúc dầu từ bơm qua van tràn lại thùng chứa Khi van đảo chiều trạng thái c, dầu từ bơm vào cữa bên phải động thủy lực đồng thời cữa bên trái thông với đường tháo Do động tạo mơ men quay theo chiều ngược lại 68 4.2.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thuỷ lực chuyển động tịnh tiến 4.2.2.1 Sơ đồ hệ thống Trong đó: P - Áp suất dầu thủy lực Q- lưu lượng dầu thủy lực qua ống Ft- ngoại lực tác động lên cần đẩy X – hành trình dịch chuyển piston D,d – đường kính piston cần đẩy Hình 4.2 Sơ đồ mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến 4.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi van đảo chiều trạng thái a, dầu từ bơm vào khoang trái xy lanh lực đồng thời khoang phải xy lanh thông với đường tháo Do piston-cần đẩy tịnh tiến theo chiều từ trái qua phải Khi van đảo chiều trạng thái b, đóng kín hai đường dầu đến hai khoang xy lanh lực nên piston-cần đẩy đứng yên vị trí trung gian Lúc dầu từ bơm qua van tràn lại thùng chứa Khi van đảo chiều trạng thái c, dầu từ bơm vào khoang phải xy lanh lực đồng thời khoang trái xy lanh thông với đường tháo Do piston-cần đẩy tịnh tiến theo chiều từ phải qua trái 69 4.2.3 Sơ đồ cấu tạo số mạch điều khiển thông dụng 4.2.3.1 Máy dập thủy lực điều khiển tay Hình 4.3 Máy dập điều khiển tay 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3 - áp kế; 1.1- Van chiều; 1.2- Van đảo chiều 3/2, điều khiển tay gạt;1.0- Xy lanh Khi có tín hiệu tác động tay, xy lanh A mang đầu dập xuống Khi thả tay ra, xilanh lùi 4.2.3.2 Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công Khi tác động tay, pittông mang hàm kẹp di động ra, kẹp chặt chi tiết Khi gia công xong, gạt tay cần điều khiển van đảo chiều, pittông lùi về, hàm kẹp mở Để cho xilanh chuyển động tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết, ta sử dụng van tiết lưu chiều Trên sơ đồ, van tiết lưu chiều đặt đường van tiết lưu đặt đường vào Hình 4.4 Cơ cấu kẹp chi tiết gia công Xy lanh; Chi tiết; Hàm kẹp 70 Khi tác động tay, piston mang hàm kẹp di động ra, kẹp chặt chi tiết Khi gia công xong, gạt tay cần điều khiển van đảo chiều, piston lùi về, hàm kẹp mở Để cho xy lanh chuyển động tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết, ta sử dụng van tiết lưu chiều Trên sơ đồ, van tiết lưu chiều đặt đường van tiết lưu đặt đường vào (hãy so sánh hai cách này) Hình 4.5 Sơ đồ mạch thủy lực cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1 - Bơm; 0.2- Van tràn; 0.3- Áp kế; 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt;1.2- Van tiết lưu chiều; 1.0- Xy lanh 4.2.3.3 Máy khoan bàn Hình 4.6 Máy khoan bàn 71 Hệ thống thủy lực điều khiển hai xy lanh Xy lanh A mang đầu khoan xuống với vận tốc điều chỉnh trình khoan, xilanh B làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết trình khoan Khi khoan xong, xy lanh A mang đầu khoan lùi về, sau xy lanh B lùi mở hàm kẹp, chi tiết tháo Hình 4.7 Sơ đồ mạch thủy lực cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1- Bơm; 0.2- Van tràn;1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt;1.2- Van giảm áp; 1.0- Xy lanh A; 1.3- Van chiều;2.1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển tay gạt; 2.2- Bộ ổn tốc; 2.3- Van chiều; 2.4- Van cản; 2.5- Van chiều;2.6- Van tiết lưu; 2.0- Xy lanh B 4.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY THỦY LỰC 4.3.1 Máy nén khí loại rơ to 4.3.1.1 Máy nén khí loại rơ to - Có hai loại máy nén khí kiểu roto thường sử dụng: + Máy nén khí kiểu cánh quay + Máy nén khí kiểu trục vít a Máy nén khí kiểu cánh quay Máy nén cánh quay máy thủy tĩnh có tỷ số nén xác định theo cấu trúc Nhờ bố trí rơ to lệch tâm mà thể tích giới hạn cánh quay stator nén lại quay rô to Kết cấu nhỏ gọn chuyển động liên tục rô to cho phép tần số quay cực đại đạt đến 3000 vM/ph 72 * Cấu tạo Hình 4.8 Cấu tạo máy nén kiểu roto cấp 1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Mặt bích đầu trục; 4- Rơ to; 5- Cánh quay Trên hình 4.8 giới thiệu cấu tạo máy nén khí cánh quay cấp, bao gồm: thân máy 1; nắp máy 2; mặt bích đầu trục 3; stator 4; rô to cánh quay Khi rô to quay, tác dụng lực ly tâm cánh quay văng theo rãnh rơ to tựa đầu mút ngồi vào stator Q trình hút nén thực theo thay đổi thể tích giới hạn cánh quay mặt tựa stator * Nguyên lý hoạt động Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt cấp (hình 4.9) bao gồm: thân máy (1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rôto (2) lắp trục Trục rôto (2) lắp lệch tâm e so với bánh dẫn chuyển động Khi rơto (2) quay trịn, tác dụng lực ly tâm cánh gạt (3) chuyển động tự rãnh rôto (2) đầu cánh gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động Thể tích giới hạn cánh gạt bị thay đổi Như trình hút nén thực Hình 4.9 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt 73 Để làm mát khí nén, thân máy có rãnh để dẫn nước vào làm mát Bánh dẫn bơi trơn quay trịn thân máy để giảm bớt hao mòn đầu cánh tựa vào b Máy nén khí kiểu trục vít Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Thể tích khoảng trống thay đổi trục vít quay Như tạo q trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), q trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) cuối trình đẩy Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục trục phụ Số (số đầu mối) trục xác định thể tích làm việc (hút, nén) Số lớn, thể tích hút nén vịng quay giảm Số (số đầu mối) trục trục phụ khơng cho hiệu suất tốt Hú t Đẩ y Hình 4.10 Ngun lý họat động máy nén khí kiểu trục vít Hình 4.11 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bơi trơn 74 * Ưu điểm : khí nén khơng bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm * Khuyết điểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế 4.3.2 Tuốc bin thủy lực Turbine thủy lực loại động chạy sức nước, nhận lượng dịng nước để quay kéo rô to máy phát điện quay theo để tạo dòng điện Tổ hợp turbine thủy lực máy phát điện gọi "Tổ máy phát điện thủy lực" Ở phần nghiên cứu turbine thủy lực, thiết bị điều tốc giới thiệu số hệ thống thiết bị thủy lực có liên quan Hình 4.12 Tuốc bin thủy lực Trục Turbine có hai đầu, đầu có bích nối với vành bánh xe cơng tác cịn đầu có bích nối với Rotor máy phát điện Stator máy phát điện tì lên khối bê tơng lớn nhà máy Toàn phần quay tổ máy phát điện thuỷ lực bao gồm bánh xe công tác, trục Rotor máy phát điện có hệ thống ổ trục gồm: Ổ trục hướng ổ trục chặn không cho chuyển vị theo phương thẳng đứng Tải trọng đè lên ổ trục chặn (ở tổ máy trục đứng) gồm có trọng lượng phần quay tổ máy áp lực nước dọc trục tác dụng lên bánh xe công tác Ổ trục chặn thường bố trí nắp Turbine cịn tổ máy nằm ngang tải trọng áp lực nước 75 4.3.2.1 Phân loại loại Tuốc bin Ta xét phân loại Tuốc bin theo dạng lượng dòng chảy qua bánh xe cơng tác Năng lượng dịng chảy truyền qua bánh xe công tác Tuốc bin độ chênh lêch hai thiết diện thượng lưu hạ lưu Các turbin đại chia thành hai dạng chính: turbin đẩy (impulse) Tuốc bin phản kích (reaction) Trong Tuốc bin đẩy, có động dịng chảy tác dụng lên bánh xe cơng tác cịn không Hệ Tuốc bin phát công suất nhờ động dòng chảy, áp suất cửa cửa vào Tuốc bin áp suất khí trời Turbine phản kích làm việc nhờ hai phần động năng, mà chủ yếu dòng chảy Trong Tuốc bin áp suất cửa lớn cửa ra, bánh xe cơng tác dịng chảy biến đổi động Trong vận tốc dịng chảy chảy qua Turbine tăng dần cịn áp suất giảm dần Máng dẫn cánh hình nên gây độ chênh áp mặt cánh từ tạo mơ men quay Tuốc bin phản kích dùng cho trạm có mức nước thấp Tuốc bin đẩy dùng cho trạm mức nước cao lưu lượng nhỏ Hình 4.13 Các dạng tuốc bin thủy lực phổ biến Tuốc bin xung lực: a) Pelton, b) Turgo, c) Cross – flow 76 Tuốc bin phản lực: d) Francis ống mở (Open Plume Francis), e) Francis khung xoắn (Spiral – Case Francis) a Tuốc bin đẩy Tuốc bin xung lực thông thường sử dụng trực tiếp vận tốc dòng chảy để kéo runner xả thành áp suất khơng khí Dịng chảy chạm vào lưỡi quay runner Khơng có suction phía turbin, dịng nước chảy khỏi phía turbin sau chạm runner Tuốc bin đẩy thích hợp với mơ hình ứng dụng cột nước cao-dịng chảy thấp (high head – low flow) Có loại turbin đẩy phổ biến Pelton Cross-flow Pelton: guồng quay pelton có nhiều ống dẫn xả nước vào aearted space chạm vào lưỡi quay cánh runner Ống giảm lưu thường khơng cần lắp cho dạng turbin impulse runner cần đặt mức tối đa mực nước tailwater phép turbin vận hành điều kiện áp suất khí Cross-flow: Cross-flow tuốc bin cho phép nước chảy qua lưỡi quay hai lần Lần thứ lúc nước chảy từ vào lưỡi quạt lần thứ hai nước chảy từ lưỡi quạt ngồi Một van dẫn đặt đầu vào turbin chuyển dòng chảy đến phần giới hạn runner Cross flow turbin thiết kế để thích ứng với dòng chảy lưu lượng lớn áp suất thấp so với turbin dạng Pelton b Tuốc bin phản kích Turbin phản lực tận dụng kết hợp áp lực lẫn dòng chảy Runner đặt trực tiếp vào dịng chảy cánh quạt thay để dòng nước chạm cánh quạt Tuốc bin phản lực thường sử dụng địa điểm có mực nước thấp lưu lượng cao so với turbin xung lực Có ba loại tuốc bin phản lực phổ biến: Chân vịt (propeller), Francis Động lực (kinetic) Turbin chân vịt thơng thường có runner gồm ba đến sáu cánh quạt va chạm trực tiếp lúc với dịng chảy Francis turbin có chín (hoặc hơn) van bơm cố định Nước dẫn vào phía xung quay runner quay Tuốc bin động lực, hay gọi tuốc bin dòng chảy tự do, sản xuất điện dựa vào động dòng chảy thay mức chênh lệch nước Hệ thống vận hành sông, kênh rạch nhân tạo, nước triều dòng chảy đại dương Các hệ thống kinetic sử dụng dòng chảy tự nhiên nguồn nước Hệ thống khơng địi hỏi phải chuyển hướng dịng chảy thơng qua kênh đào nhân tạo, lịng sơng ống dẫn, 77 ứng dụng điều kiện Các hệ thống động lực khơng địi hỏi cơng trình xây dựng qui mơ lớn Cán quay turbin điều khiển máy phát điện, hay nói cách khác, chuyển thành điện Có ba loại máy phát điện thường sử dụng nhà máy thủy điện Đối với nhà máy thủy điện cơng suất thấp, máy phát điện dạng dòng cảm ứng (alternating-current induction), nhà máy thủy điện công suất cao, dạng máy phát điện đồng thời thường sử dụng Các hệ thống dẫn phát điện thông thường bao gồm trạm biến (cao trạm phát-nguồn sản suất hạ trạm thu-thị trường tiêu thụ điện) 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Giáo trình Cơng nghệ khí nén thủy lực – Bùi Hải Triều (chủ biên) NXB GD [2] - Giáo trình điều khiển thủy lực –khí nén – Phạm Xuân Tùy – NXB KHKT [3] - Điều khiển khí nén – thủy lực – Lê Văn Tiến Dũng – Trường đại học kỹ thuật TP HCM [4] – Hệ thống truyền động thủy khí – Trần Xuân Tùy – Trường đại học Đà Nẵng