Microsoft Word Bia bao cao tong ket doc BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2008 Tên đề tài “ Nghiªn cøu thiÕt kÕ VÀ chÕ t¹o THIÕT BÞ §O §é[.]
BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2008 Tên đề tài: “ Nghiªn cøu thiÕt kế V chế tạo THIếT Bị ĐO Độ Mở VAN CUNG, KếT NốI Và GIáM SáT ĐIềU KHIểN Tự ĐộNG Mã số: 243.08.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: Vũ Văn Điệp 7464 28/7/2009 Hà Nội -2008 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế Và chế tạo THIếT Bị ĐO Độ Mở VAN CUNG, KếT NốI Và GIáM SáT ĐIềU KHIĨN Tù §éNG” Mã số: 243.08.RD/HĐ-KHCN THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Phan Thạch Hổ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Vũ Văn Điệp Hà nội - 2008 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA LỜI NÓI ĐẦU .2 Chương TỔNG QUAN VỀ VAN CUNG VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ MỞ VAN CUNG 1.1 Tổng quan van cung thiết bị đo độ mở van cung 1.2.Tình hình nghiên cứu thiết kế nước 1.3 Tình hình nghiên cứu thiết kế nước 10 1.4 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nội dung nghiên cứu 11 1.5 Kết luận 11 Chương THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ MỞ VAN CUNG VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị đo độ mở van cung .12 2.2 Tính tốn độ mở cửa van cung 14 2.3 Lựa chọn phương án lập trình điều khiển 23 2.4 Kết luận chương 23 Chương 24 NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM HIỂN THỊ ĐỘ MỞ VAN CUNG, KẾT NỐI VÀ GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 3.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển 24 3.2 Chương trình tính tốn đo độ mở van cung 25 3.3 Kết luận 29 Chương 30 KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .30 4.1 Quy trình khảo nghiệm 30 4.2 Đánh giá kết khảo nghiệm .35 Chương 36 CÁC KẾT LUẬN 36 - Các kết đề tài 36 CÁC PHỤ LỤC - Tài liệu tham khảo - Phần mềm điều khiển - Bản vẽ thiết kế - Biên họp hội đồng KHCN DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA TT Học hàm, học vị, chuyên môn Họ tên Cơ quan công tác Vũ Văn Điệp Kỹ sư Viện NARIME PhạmVăn Đa Thạc sĩ Viện NARIME Dương Tiến Diễn Kỹ sư Viện NARIME Trần Đình Thuận Kỹ sư Viện NARIME Nguyễn Văn Minh Kỹ sư Viện NARIME Đoàn Dũng Biên Kỹ sư Viện NARIME Nguyễn Tiến Dũng Kỹ sư Viện NARIME LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng điện có vai trị vơ to lớn phát triển văn hoá đời sống Nhu cầu điện tăng trưởng ngày mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng kinh tế sản lượng điện ngày phát triển mạnh Ở nước ta thuỷ điện chiếm tỷ trọng khoảng 60% công suất hệ thống điện Việt Nam thập kỷ đầu kỷ 21, nhu cầu phát triển kinh tế tăng cao đòi hỏi nhiều điện thuỷ điện nguồn lượng rẻ tiền cần khai thác triệt để Công trình thuỷ điện khơng đóng vai trị quan trọng việc cung cấp lượng mà cịn cơng trình tổng hợp phịng chống thiên tai Vì xây dựng cơng trình thuỷ điện lợi dụng tổng hợp chống lũ cấp nước cho hạ lưu mang lại hiệu kinh tế cao mục tiêu quan trọng công phát triển đất nước Một xu hướng quan trọng kế hoạch điện khí hố đẩy nhanh việc xây dựng cơng trình thuỷ điện, việc nội địa hố hạng mục cơng trình mà trước phải nhập phải thuê chuyên gia nước thiết kế chế tạo Đặc biệt hạng mục có phân thiết bị khí thuỷ cơng chiếm tỷ trọng lớn tổng khối lượng cơng trình thuỷ điện Hơn nhà máy khí nước có khả chế tạo lắp ráp kết cấu có khối lượng lớn kích thước lớn minh chứng qua cơng trình mà chế tạo thuê cho nhà thầu nước Vấn đề đặt cho kỹ sư nắm bắt làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo hạng mục thiết bị Trong năm qua Viện nghiên cứu Cơ khí phủ giao cho việc tư vấn thiết kế thiết bị khí thuỷ cơng cơng trình thuỷ điện Pleikrong, A.Vương, BnKuop… thiết bị quan trọng phải thuê thiết kế, nhập nước ngồi với kinh phí lớn Như biết thiết bị khí thuỷ cơng thiết bị van cung đập tràn hạng mục quan trọng sai sót nhỏ q trình vận hành làm ảnh hưởng đến sống hàng triệu người dân phía Hạ lưu độ an tồn cơng trình Để vận hành van cung xác an tồn việc đo nhận thị độ mở van cung quan trọng Do cần xác lập mối quan hệ độ mở van cung với yêu cầu tín hiệu lấy từ Encorder cần biểu diễn đơn giản để tăng cường độ xác tính tốn Đứng trước vấn đề nhóm nghiên cứu đề xuất đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo độ mở van cung kết nối giám sát điều khiển tự động” Đề tài xây dựng phương pháp có hiệu cho việc tính tốn độ mở van cung Từ tính tốn, thiết kế chế tạo thiết bị đo độ mở van cung đồng thời xây dựng phần mềm tiện lợi chun dụng để tính tốn hiển thị độ mở van cung theo sai số cần thiết khống chế giúp cho việc điều khiển dễ dàng chuẩn xác việc đóng mở tự động van cung cơng trình thuỷ điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VAN CUNG VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ MỞ VAN CUNG 1.1 Tổng quan van cung thiết bị đo độ mở van cung 1.1.1 Tổng quan van cung: Cửa van hình cung loại cửa van có chắn nước cong mặt trụ Sau chắn nước hệ thống dầm tựa vào càng, chân tựa vào trục quay gắn vào trụ Chuyển động nâng hạ cửa van loại chuyển động quay Khi trục quay cửa van trùng với tâm vòng tròn chắn, áp lực nước truyền qua đến trục quay Nếu tâm quay nằm thấp tâm cung mặt chắn lực mở giảm, tâm quay nằm tâm cung mặt chắn áp lực nước có tác dụng ép cửa van xuống ngưỡng đáy làm cho đáy khít hơn, rị gỉ Song nhược điểm trường hợp dễ gây tượng rung động mở cửa Vì thường bố trí trục quay trùng với tâm vòng tròn chắn Ưu điểm cửa van hình cung lực mở nhỏ, mở nhanh dễ dàng, điều tiết lưu lượng tốt, trụ làm mỏng so với van phẳng khe van nơng Tuy nhiên trụ phải làm dài để có đủ kích thước đặt van, áp lực nước tác dụng tập trung lên trụ (qua van) làm cho ứng suất phát sinh trụ việc bố trí cốt thép chịu lực phức tạp, nơi van làm việc điều kiện chịu lực hai chiều Về cấu tạo lắp ráp van cung khó khăn, phức tạp van phẳng Cửa van cung loại áp dụng rộng rãi, cửa tháo có nhịp lớn hay nơi cần tháo nước nhanh Vật liệu làm cửa van thường thép, cửa van khơng lớn làm gỗ 1.1.2 Các loại van cung: a) a) c) b) f) d) f) e) Hình 1.1: Các loại cửa van cung Hình 1.2: Hình ảnh van cung lắp đặt thuỷ điện Sê San Cửa van cung cửa van mà mặt cắt ngang kết cấu phần động có dạng hình cung liên kết với hai Khi đóng mở cửa van quay xung quanh trục nằm ngang Cửa van hình cung dùng cơng trình đập, cống, âu thuyền Cửa van cung không dùng trường hợp sau: cửa dẫn nước vào buồng tuabin nhà máy thuỷ điện sông, cửa bể áp lực, ống có áp dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện Cửa van cung dùng làm cửa van Cửa van cung phân loại sau: Theo mực nước thượng lưu, chia thành hai loại: loại van mặt (hình 1.1: a, b, c, d, e) loại cửa van sâu (hình 1.1: f) Theo kết cấu cửa van: cửa van đơn, cửa van có cửa phụ (hình 1b), cửa van kép (hình 1.1: c, d) 1.1.3 Một số nguyên tắc bố trí cấu tạo: Cửa van hình cung bao gồm cửa chắn nước, hệ thống dầm, đỡ gối quay Hệ thống dầm bố trí theo nguyên tắc chỗ mặt chịu lực nhau, dầm chịu lực để tiện thi công tận dụng khả chịu lực Đối với hệ thống van, chịu áp lực nước từ dầm dầm biên truyền tới, tính tốn theo ngun tắc giàn, gối quay nơi tựa lên quay đóng mở cửa Trường hợp bán kính van cung R=(1,2-1,5)h1, (trong h1 chiều sâu nước thượng lưu) gối quay đặt thấp mực nước thượng lưu Gối thường đặt cao mực nước lớn hạ lưu để tránh bị han gỉ Loại gối cầu có cấu tạo tương đối phức tạp chuyển động theo chiều khác Do trụ lún không chừng mực định không ảnh hưởng tới việc đóng mở cửa 1.1.4 Thơng số kỹ thuật cửa van cung-Cơng trình thuỷ điện Sê San - Chiều rộng cửa van B: 15,0m - Chiều cao cửa van H: 15,6m - Bán kính mặt: 16,5m - Số lượng cửa van: 08 Yêu cầu vận hành với cửa van - Điều khiển vận hành hai chế độ tự động tay - Liên tục hiển thị độ mở * kết cấu cửa van cung: - Bố trí kết cấu khung (gồm dầm khung càng) Khung đặt theo phương bán kính mặt Chiều cao khung lấy bán kính mặt, bán kính mặt phụ thuộc vào chiều cao h0 bề rộng l0 lỗ cống, thường chọn R= (1,2-1,5) h0 Ngoài cần phải chọn tỷ số r/l0 lớn nhịp nhỏ Các khung thường bố trí theo nguyên tắc chịu tải trọng Cấu tạo dầm khung phụ thuộc vào kích thước cửa van (chiều cao chiều rộng), loại van (trên mặt hay sâu), chế độ khai thác, điều kiện lắp ghép, chuyên chở vật liệu dùng chế tạo Hình 1.3: Kết cấu cửa van cung khung chính; dầm đứng; dầm biên; gối quay - Bố trí kết cấu dầm đứng Dầm đứng phận quan trọng kết cấu cửa van hình cung, dầm có tác dụng đỡ áp lực nước từ mặt chuyển đến dầm khung chính, phân tải trọng lên khung chịu lực ngẫu nhiên không nằm mặt phẳng khung Dầm đứng tạo đứng mặt, kích thước hình học dầm đứng phụ thuộc vào chiều cao cửa van, bán kính vị trí tâm mặt, phụ thuộc vào chiều cao dầm - Bố trí kết cấu dầm biên: Dầm biên bố trí hai đầu cửa van cung dùng để gắn bánh xe bên, vật chắn nước, chi tiết khác Dầm biên đặt thao toàn chiều cao cửa van - Bộ phận gối quay cửa van cung: Áp lực thuỷ tĩnh trọng lượng kết cấu van cung truyền lên mố cơng trình qua gối quay, gối quay cần phải đảm bảo chuyển động quay cửa van Tuỳ theo kích thước cửa van, tải trọng tác dụng lên van kết cấu khung mà sử dụng gối quay có trục ngang gối quay có trục ngang trục dọc Loại thứ thường dùng cho cửa van hình cung có nhịp 8m, loại thứ hai dùng cho cửa van có nhịp trung bình lớn Gối quay gồm có hai phận, phận động liên kết cứng với khung càng, phận cố định gắn chặt lên côngxon bê tông trụ pin Liên kết phận phần động gối quay với khung thường dùng bulông lúc lực ngang đỡ gờ bao quanh đế đầu khung Có thể dùng bulơng tinh để liên kết lúc bu lông chuyển lực ngang lên gối không cần dùng gờ để chịu lực ngang thi cơng đơn giản 1.1.5 Thiết bị đo độ mở van cung: Thiết bị đo thị độ mở cửa van cung theo phương pháp thẳng đứng dùng để đo thị độ mở cửa van cung gián tiếp thông qua hệ truyền động cáp, ròng rọc cửa van cung cột thị độ mở đặt trụ pin Trên cột thị kiểu khí lắp đặt kim thước đo thị trực tiếp Ngoài ra, tang quấn kim khí cịn đặt thiết bị đo thị điện để đưa tín hiệu điện tủ điều khiển thơng qua thị vị trí, điều khiển cửa van cung điều khiển khả trình PLC Như cột đo thị độ mở cửa van cung việc thị trực tiếp độ mở thước đo khí, cịn có khả thị độ mở thông qua hiển thị tủ điều khiển chỗ từ xa Dưới kết cấu cửa van cung cấu thị độ mở cửa van h q O1 Hình 1.4: Bố trí thiết bị đo độ mở van cung Trong đó: O : tâm quay cửa van cung O1: tâm quay xy lanh M: tâm quay tang quấn cấu thị độ mở h: độ mở tức thời cửa van cung so với phương nằm ngang cao trình ngưỡng đáy tính theo độ cao α: độ mở tức thời cửa van cung mở so với phương ngang tính theo góc mở - Cấu tạo cột đo thị độ mở Cột đo thị độ mở cấu tạo gồm cụm sau: + Thân cột thị: Cấu tạo từ kết cấu hàn, bao gồm khoang chứa đối trọng, thước kim thị độ mở khí + Cơ cấu tang quay đo đếm: Cấu tạo từ 02 tang quay trục, bao gồm tang nhận tín hiệu độ mở thông qua cáp treo tang nối với đối trọng quay đồng trục với tang + Cơ cấu đo thị: Bao gồm thiết bị đo thị độ mở khí thiết bị đo thiết bị đo lường điện Thiết bị đo lường điện sử dụng encoder (bộ mã hố vịng quay) gắn với trục tang quay lớn tang quay nhỏ Khi cửa van cung vận hành số xung mà encoder đếm tỷ lệ số vòng quay tang local-daptran.sesan4.test / dieu_khien_chinh (SBR0) Block: Author: Created: Last Modified: dieu_khien_chinh 05/12/2006 09:04:30 am 05/07/2008 01:58:08 pm Symbol Var Type Data Type EN IN BOOL Comment LD0 Gate_sp IN DINT LD4 Gate_pv IN DINT L8.0 p2sel IN BOOL L8.1 p1sel IN BOOL L8.2 auto IN BOOL L8.3 local IN BOOL L8.4 P1_ready IN BOOL L8.5 P2_ready IN BOOL L8.6 P1_fb IN BOOL L8.7 P2_fb IN BOOL L9.0 em_stop IN BOOL Dung` khan cap tu` panel dk IN IN_OUT L9.1 P1_cmd OUT BOOL Lenh chay bom L9.2 P2_cmd OUT BOOL Lenh chay bom L9.3 FB_fault OUT BOOL Khong co tin hieu phan hoi co lenh chay bom L9.4 Close OUT BOOL cua L9.5 Open OUT BOOL Nang cua OUT BOOL OUT LD10 SP_r TEMP REAL LD14 PV_r TEMP REAL L18.0 Pump_sign TEMP BOOL LD19 G_dp TEMP REAL LD23 G_dp1 TEMP REAL LD27 G_dp2 TEMP REAL L31.0 tg1 TEMP BOOL L31.1 tg2 TEMP BOOL L31.2 tg3 TEMP BOOL L31.3 v1 TEMP BOOL L31.4 v2 TEMP BOOL L31.5 v3 TEMP BOOL L31.6 v4 TEMP BOOL L31.7 v5 TEMP BOOL TEMP SUBROUTINE COMMENTS dieu khien chinh Network So sanh gia tri dat voi cac gia tri bien dieu khien tu local SM0.0 LD0 MOV_R D EN ENO IN OUT LD10 9999 9999.9 Symbol Always_On Network SM0.0 Address SM0.0 Comment Always ON So sanh gia tri thu ve` voi cac gia tri bien LD4 MOV_R D EN ENO IN OUT LD14 9999 9999.9 Symbol Always_On Address SM0.0 Comment Always ON / 20 local-daptran.sesan4.test / dieu_khien_chinh (SBR0) Network Chuyen gia tri SP s ang so thuc L31.3 DI_R / EN L31.3 ENO LD0 IN OUT LD10 Network Chuyen gia tri PV s ang so thuc L31.4 DI_R / EN LD4 IN Network L31.4 ENO OUT LD14 Xac dinh cac vi tri dung( bao gom ca vi tri' trung gian tren hanh trinh L31.3 L31.4 SUB_R EN L31.5 ENO LD10 IN1 OUT LD19 LD14 IN2 SUB_R 3000.0 L31.6 EN ENO IN1 OUT LD23 LD14 IN2 SUB_R 6000.0 L31.7 EN ENO IN1 OUT LD27 LD14 IN2 Network xac dinh bien cho phep dung la khoang (-5 >5) Dien tiem can vi tri' dat L31.5 LD19 LD19 R 5.0 -5.0 LD19 LD19 >R R