4621T21T21T Trang 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT a độ mở cánh hướng nướcb chiều cao cánh hướng nướcDR0R đường kính vòng tròn đi qua cánh hướng nướcDR1R đường kính tiêu chuẩn b
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG MÁY ĐIỀU TỐC CƠ ĐIỆN TỬ TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NGÀNH: MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: TRẦN ĐỨC TOÀN Người hướng dẫn khoa học: GS.VS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131408671000000 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu tính máy điều tốc Cơ điện tử trình điều khiển” cơng trình nghiên cứu tơi chưa cơng bố, trình bày báo hay tạp chí khoa học tác giả nước MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN T 12 T 12 MỤC LỤC T 12 T 12 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT T 12 T 12 DANH MỤC CÁC BẢNG T 12 T 12 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ T 12 T 12 MỞ ĐẦU T 12 T 12 Chương T 12 T 12 1.1 T 12 T 12 1.2 T 12 T 12 1.3 T 12 T 12 T 12 TỔNG QUAN 10 T 12 Tình trạng đề tài 10 T 12 T 12 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 11 T 12 T 12 Liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài T 12 nêu phần tổng quan 14 T 12 1.4 T 12 T 12 Phân tích đánh giá cụ thể vấn đề KHCN tồn tại, hạn chế T 12 sản phẩm, công nghệ nghiên cứu nước yếu tố, nội dung cần đặt nghiên cứu, giải đề tài 14 T 12 1.5 T 12 T 12 Giới thiệu số chủng loại máy điều tốc 17 T 12 1.5.1 T 12 T 12 1.5.2 T 12 T 12 1.5.3 T 12 T 12 Chương T 12 T 12 2.1 T 12 T 12 2.2 T 12 T 12 2.3 T 12 2.4 T 12 T 12 2.5 T 12 T 12 Máy điều tốc tác động gián tiếp (máy điều tốc Điện thủy lực) 19 T 12 T 12 Máy điều tốc Cơ điện tử 23 T 12 T 12 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỀU TỐC CƠ ĐIỆN TỬ 27 T 12 T 12 Phân tích chức máy điều tốc 27 T 12 Sự làm việc song song tuabin 29 T 12 T 12 Sự thay đổi tốc độ quay tuabin trình điều chỉnh 34 T 12 T 12 T 12 2.4.2 T 12 Máy điều tốc tác động trực tiếp (máy điều tốc Cơ khí ) 17 T 12 T 12 2.4.1 T 12 T 12 T 12 Lý thuyết điều khiển máy điều tốc Điện thủy lực 38 T 12 T 12 T 12 Giới thiệu 38 T 12 Nguyên tắc điều khiển 39 T 12 Lý thuyết điều khiển máy điều tốc Cơ điện tử 41 T 12 2.5.1 T 12 Giới thiệu 41 T 12 T 12 2.5.2 T 12 Lý thuyết cấu trúc hệ thống hệ thống thuỷ lực 46 T 12 T 12 2.5.3 T 12 2.6 T 12 T 12 T 12 Lý thuyết vận hành cấu tạo hệ thống thủy lực 48 T 12 T 12 T 12 Tính tốn thiết kế máy điều tốc Cơ điện tử 52 T 12 2.6.1 Phần Cơ khí 52 T 12 T 12 2.6.2 T 12 Chương T 12 Phần Điện, Điện tử (điện điều khiển) 67 T 12 T 12 T 12 T 12 T 12 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 108 T 12 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 T 12 T 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 T 12 T 12 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT a độ mở cánh hướng nước b chiều cao cánh hướng nước D0 R D1 R D2 R đường kính vịng trịn qua cánh hướng nước R đường kính tiêu chuẩn bánh xe cơng tác R đường kính mép bánh xe công tác R F hàm số; trị số lực tác dụng f tần số điện, hệ số xét đến ảnh hưởng nước va G trọng lượng phần quay tổ máy HSC high-speed counter (bộ đếm tốc độ cao) H cột nước Htt cột nước tính tốn R R Htp R cột nước toàn phần R J mơ men qn tính LƠ R chiều dài đường ống áp lực R l chiều dài cánh tay đòn LS level Switch M mô men xoắn trục tuabin N cơng suất trục tuabin Ntt cơng suất tính tốn n số vòng quay phút nmax R số vòng quay lớn sau cắt tải R nmin n1 R ns R số vòng quay nhỏ sau gia tải R R số vòng quay lồng R tỷ tốc R nJ ’, Q J’, N J ’: số vịng quay, lưu lượng, cơng suất quy dẫn tua bin R R R R R R ∆n1 ’ độ hiệu chỉnh số vòng quay quy dẫn PZ áp lực nước dọc trục P áp suất, số đôi cực máy phát điện PS Pressure Switch PID thuật toán điều khiển độc lập chương trình PLC PLC chương trình lập trình tự động Q lưu lượng S cơng suất biểu kiến (kVA), hành trình pittơng động tiếp lực, R R R R diện tích mặt bị ép T0 R thời gian mở cánh hướng nước R TS R thời gian đóng cánh hướng nước R V1 R V2 R R R v thể tích dầu thực thể tích khí vận tốc tuyệt đối v0 R Z1 R Z0 R vận tốc ban đầu H = H0 R R R số cánh bánh xe công tác số cánh hướng nước, số vịi phun tuabin gáo β góc quay cánh bánh xe công tác, mức biến đổi số vịng quay ϕ góc đặt bánh xe cơng tác η hiệu suất ∆η độ hiệu chỉnh hiệu suất τ độ mở tương đối tuabin τ0 độ mở tương đối ban đầu τt độ mở tương đối cuối ω vận tốc góc Wđt mơ tả tốn đối tượng điều khiển R R R R DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Mơ tả tín hiệu từ encoder đến PLC .82 Bảng 2.2: Mô tả tín hiệu từ encoder đo vị trí đến PLC 83 Bảng 2.3: Chuẩn hóa giá trị đầu vào .84 Bảng 2.4: Bảng chuyển đổi 84 Bảng 2.5: Mô tả bảng tham số điều khiển .87 Bảng 2.6: Giá trị tham số cài đặt cho PID 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động trực tiếp 17 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp khơng có phận phản hồi ngược 19 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp có phận phản hồi cứng 20 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động gián tiếp có phận phản hồi mềm 21 Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc dùng nhà máy thủy điện Thoong gót – Trùng Khánh – Cao Bằng .23 Hình 1.6: Sơ đồ thủy lực máy điều tốc Cơ điện tử 25 Hình 2.1: Đường đặc tính điều chỉnh máy điều tốc .29 Hình 2.2: Đường đặc tính điều chỉnh có độ khơng đồng 31 Hình 2.3: Đường đặc tính điều chỉnh làm việc song song hai tổ máy với độ đồng khác 31 Hình 2.4: Đường đặc tính điều chỉnh làm việc song song (trong có tổ máy làm nhiệm vụ điều tần) 33 Hình 2.5: Sự thay đổi cơng suất đóng cấu điều chỉnh 35 Hình 2.6: Đồ thị liên hệ f σ 35 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy điều tốc thiết kế .52 Hình 2.8: Encorder đĩa quang mã hóa loại rotate absoluted disk encorder68 Hình 2.9: Đồ thị điều khiển động servo 75 Hình 2.10: Bảng mơ tả tín hiệu đầu vào .77 Hình 2.11: Mơ tả píttơng cấu tay đòn dịch chuyển cánh hướng 78 Hình 2.12: Vịng điều khiển tốc độ tuabin 79 Hình 2.13: Vịng điều khiển hàm truyền khâu đo lường xác 79 Hình 2.14: Lưu đồ thuật tốn tính tốn tần số, tốc độ tuabin 81 MỞ ĐẦU Việt nam có nhiều năm kinh nghiệm nghành chế tạo máy Các nhà máy lớn Việt Nam Cơ khí Hà nội, Cơ khí Trần Hưng Đạo, Viện máy Dụng cụ Công nghiệp ( IMI), chế tạo lắp ráp nhiều chủng loại máy móc, thiết bị phục vụ cho nghiệp Cơng nghiệp hóa, Hiện đại hóa đất nước, có loại máy từ máy tiện, phay có kích cỡ nhỏ, độ xác cao đến dây chuyền sản xuất lớn Nhiều đề tài nghiên cứu khoa học, dự án sản xuất thử nghiệm thành công tạo tiền đề cho việc mạnh dạn nghiên cứu, thử nghiệm chế tạo thiết bị máy móc thay hàng nhập khẩu, có chất lượng tương đương, phù hợp với điều kiện yêu cầu thực tiễn Việt Nam Trên sở Học viên muốn thực đề tài luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu tính máy điều tốc Cơ điện tử trình điều khiển” tập trung lĩnh vực máy điều tốc, máy điều tốc Cơ điện tử dùng cho trạm thủy điện có cơng suất nhỏ, để sở hoàn thành đề tài luận văn làm chủ công nghệ chế tạo Máy điều tốc, phục vụ cho việc chế tạo sản xuất hàng loạt máy điều tốc tương lai Nếu đề tài thành cơng thêm lần nhấn mạnh khẳng định Công nghệ chế tạo hướng nghiên cứu đắn Không chủng loại máy điều tốc thủy điện hay điều tốc nói chung, mà thiết bị máy móc khác có sở để nghiên cứu nâng cấp phát triển thành sản phẩm Cơ điện tử có độ linh hoạt cao điều khiển dễ dàng 10 Chương 1.1 TỔNG QUAN Tình trạng đề tài Hiện nay, giới, việc khai thác nguồn lượng tái tạo phi truyền thống lượng gió, lượng mặt trời hay nguồn lượng tái tạo truyền thống lượng thủy điện định hướng phát triển chiến lược nhiều quốc gia tồn cầu khơng phân biệt mức độ phát triển kinh tế Điều lý giải không tiềm to lớn phân bố rộng khắp nguồn lượng mà với phát triển kinh tế xã hội toàn cầu, nguồn lượng tái tạo chứng tỏ tầm quan trọng trình phát triển xã hội văn minh đại Đó khơng nguồn lượng sạch, mà tính tái tạo mang tính bền vững, mục tiêu bao trùm định hướng phát triển kinh tế xã hội quốc gia hướng tới: Đó phát triển bền vững Trong lịch sử phát triển mình, ngành xây dựng thủy điện Việt Nam nói riêng giới nói chung khơng ngừng phát triển, nhiên thủy điện nhỏ trải qua nhiều thăng trầm qua giai đoạn Bùng phát năm 70 để bị lãng quên năm 80 Mặc dù vậy, nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội, trị đưa người vươn tới vùng xa với tiến không ngừng ứng dụng khoa học công nghệ đại, thủy điện nhỏ định hướng phát triển nhiều quốc gia lựa chọn Từ kinh nghiệm tích lũy qua thực tế giới cho thấy đặc điểm bật máy thủy điện vừa nhỏ, tỷ trọng đầu tư cho thiết bị chiếm tỷ lệ cao so với cơng trình thủy điện lớn Thường thiết bị thủy điện nhỏ chiếm 30% đến 40% vốn đầu tư ban đầu Trong trường hợp đặc biệt, số lên đến 50% Điều cho thấy tầm quan trọng việc đầu tư nghiên cứu nhằm hoàn thiện thiết bị thủy điện vừa nhỏ Hiện