37 3.3 Công nghệ fieldbus, bước tiến mớitrong lĩnh vực điều khiển tự động.45 3.4 Việc ứng dụng công nghệ fieldbus trong van tuyến tính thủy lực.46 3.5 Khả năng ứng dụng kỹ thuật sử dụng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT VAN TUYẾN TÍNH TRONG THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐIỀU TỐC TỰ ĐỘNG CHO CÁC TRẠM THỦY ĐIỆN VỪA VÀ NHỎ NGÀNH: MÁY THỦY KHÍ MÃ SỐ: ……… NGUYỄN VĂN TUỆ Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG SINH TRƯỜNG HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131676201000000 -2Luận văn Thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các số liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng Kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Học viên Nguyễn Văn Tuệ CH Máy thủy khí 2004 – 2006 Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -3Luận văn Thạc sĩ khoa học MỤC LỤC TRANG LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Xu hướng phát triển tiềm thủy điện vừa nhỏ nước ta 1.1.1 Xu hướng phát triển thủy điện vừa nhỏ 1.1.2 Tiềm thủy điện vừa nhỏ nước ta 1.2 Máy điều tốc, nhiệm vụ nguyên lý hoạt động 1.2.1 Nhiệm vụ máy điều tốc 1.2.2 Cơ sở lý thuyết nguyên lý hoạt động máy điều tốc 1.3 Những thành phần cấu tạo máy điều tốc 1.4 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Mục đích đề tài 1.4.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.4.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Máy điều tốc – thủy lực, sơ đồ nguyên lý làm việc 2.2 Ưu nhược điểm máy điều tốc – thủy lực 2.3 Xu hướng phát triển Chương 3: VAN TUYẾN TÍNH 3.1 Tầm quan trọng van tuyến tính 3.2 Kỹ thuật sử dụng van tuyến tính 3.2.1 Quá trình phát triển 3.2.2 Phương thức hoạt động van tuyến tính 3.3 Cơng nghệ fieldbus, bước tiến lĩnh vực điều khiển tự động 3.4 Việc ứng dụng cơng nghệ fieldbus van tuyến tính thủy lực 3.5 Khả ứng dụng kỹ thuật sử dụng van tuyến tính thiết kế chế tạo điều tốc điện – thủy cho trạm thủy điện vừa nhỏ Chương 4: ĐIỀU TỐC ĐIỆN - THỦY CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐAKSRÔNG 4.1 Phương án chọn điều tốc tuabin cho nhà máy thủy điện Đaksrông 4.1.1 Các thông số yêu cầu hệ thống 4.1.2 Phương án chọn điều tốc tuabin 4.2 Cơ sở tính tốn phần tử hệ thống máy điều tốc Ph h 2 Tính chọn số phần tử hệ thống KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 Trang 6 13 13 13 20 22 22 25 25 26 26 31 32 35 35 37 37 37 45 46 55 60 60 60 65 68 68 70 91 93 -4Luận văn Thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các dự án nguồn điện tổng công ty điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư Bảng 1.2: Các dự án nguồn điện doanh nghiệp ngồi tổng cơng ty điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Đường đặc tính điều chỉnh máy điều tốc Hình 1.2: Đường đặc tính máy điều tốc, trường hợp tổ máy làm việc song song có hệ số δ khác Hình 1.3: Đường đặc tính điều chỉnh hai tổ máy làm việc song song Hình 1.4: Sơ đồ máy điều tốc có phản hồi mềm Hình 1.5: Mơ hình nhà máy thủy điện nhỏ sử dụng cơng nghệ kỹ thuật số tiên tiến Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc – thủy lực Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc điện – thủy lực Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc điện – thủy lực Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mạch hở Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mạch kín Hình 3.3: Van phân phối tuyến tính điều khiển trực tiếp với hai cuộn nam châm điện từ điều khiển Hình 3.4: Ký hiệu van phân phối tuyến tính 4/4, có cuộn nam châm điện từ điều khiển Hình 3.5a: Van tuyến tính điều khiển gián tiếp khơng có phản hồi Hình 3.5b: Van tuyến tính điều khiển gián tiếp có phản hồi Hình 3.6: Fieldbus mơ hình lớp cơng nghệ tự động hóa Hình 3.7: Van thủy lực servo-tuyến tính với giao diện fieldbus điều khiển điện tử kỹ thuật số Hình 3.8: Phương pháp liên kết van sử dụng giao diện fieldbus Hình 3.9: Sự khác hệ thống điều khiển tập trung điều Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -5Luận văn Thạc sĩ khoa học khiển phân cấp Hình 3.10: Cấu trúc liệu CAN Hình 3.11: Mơ hình hệ thống kết nối sử dụng giao diện fieldbus Hình 3.12: Cài đặt phần mềm cho van tuyến tính kỹ thuật số Hình 3.13: Các van tuyến tính kỹ thuật số hệ ATOS Hình 3.14: Các van tuyến tính Servo hệ MOOG Hình 3.15: Rotor tuabin gió với van tuyến tính-servo điều khiển kỹ thuật số Biểu đồ 4.1: Dải công suất tối ưu cho tuabin Francis công suất nhỏ, chọn theo cột nước tính tốn lưu lượng Hình 4.2: Bánh xe cơng tác kiểu Francis Hình 4.3: Van đĩa Hình 4.4: Tuabin Francis trục ngang cơng suất nhỏ máy phát Hình 4.5: Sơ đồ điều khiển hệ thống với giao diện fieldbus Hình 4.6a: Tủ điện điều khiển Hình 4.6b: Bộ nguồn máy điều tốc Hình 4.7: Bình tích kiểu màng, nạp khí Nitơ Hình 4.8: Mơ hình tính tốn bình tích Biểu đồ 4.9: Đường đặc tính lưu lượng loại van ATOS chế tạo Hình 4.10: Nguyên lý cấu tạo van tuyến tính DPZO với giao diện fieldbus Hình 4.11: Sơ đồ chân tín hiệu, chân nguồn hàm van DPZO Hình 4.12: Van DPZO kích thước lắp đặt Hình 4.13: Các kích thước bể dầu Hình 4.14: Quy cách đặt ống hút xả so với đáy bể Hình 4.15: Bộ nguồn thủy lực Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -6Luận văn Thạc sĩ khoa học Chương 1: Mở đầu CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Xu hướng phát triển tiềm thủy điện vừa nhỏ nước ta 1.1.1 Xu hướng phát triển thủy điện vừa nhỏ Từ trước đến nay, lượng vấn đề quan tâm hàng đầu quốc gia Ngoài nguồn lượng truyền thống than, dầu mỏ khí đốt thủy điện nguồn lượng khai thác cách triệt để nhằm đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng Trên giới Việt Nam, nhiều cơng trình thủy điện lớn nhỏ triển khai xây dựng Người ta nhận thấy cơng trình thủy điện lớn cung cấp điện cho khoảng 20% dân số toàn cầu song lại có ảnh hưởng lớn tới thổ nhưỡng, địa chất, nguồn nước, khí hậu,… Các hồ chứa nhà máy thuỷ điện vùng nhiệt đới sản sinh lượng lớn khí methane carbon dioxide Nguyên nhân tượng xác thực vật bị lũ quét vùng tái bị lũ tràn ngập nước, mục nát mơi trường kỵ khí tạo thành methane, khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh Methane bay vào khí nước xả từ đập để làm quay tuabin Theo báo cáo Cao ủy giới đập, nơi đập nước lớn so với cơng suất phát điện (ít 100 Watt km2 diện tích bề mặt) khơng có việc phá rừng vùng tiến hành trước thi cơng đập nước, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát từ đập cao nhà máy nhiệt điện thông thường Một hại đập thuỷ điện lớn việc tái định cư dân chúng sống vùng hồ chứa Trong nhiều trường hợp khơng khoản bồi thường bù đắp gắn bó họ tổ tiên văn hố gắn liền với địa điểm chúng có giá trị tinh thần lớn họ Hơn nữa, mặt lịch sử văn hoá địa điểm quan trọng bị biến mất, dự Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -7Luận văn Thạc sĩ khoa học Chương 1: Mở đầu án Đập Tam Hiệp Trung Quốc, đập Clyde New Zealand đập Ilisu đông nam Thổ Nhĩ Kỳ,… Một số dự án thuỷ điện sử dụng kênh đào, để làm chệch hướng sơng tới độ dốc để tăng cột áp nhà máy Trong số trường hợp, toàn sơng bị đổi hướng để trơ lại đáy dịng sơng Ví dụ sơng Tekapo Pukaki (New Zealand) Người ta lo ngại rằng, sông sử dụng làm thủy điện chảy qua nhiều vùng đất khác mức độ ảnh hưởng gia tăng nghiêm trọng vùng đất rộng lớn, chí ảnh hưởng tới nhiều quốc gia Vì thế, nhà nghiên cứu phát triển thủy điện kêu gọi phủ đổi hướng sang xây dựng nhà máy thủy điện loại vừa nhỏ, cung cấp điện cho vùng khu vực nhỏ, vừa không gây hao tốn tài nguyên, nhân lực vừa bảo đảm gìn giữ mơi trường sống tốt lành Do tính ưu việt nó, thủy điện vừa nhỏ nhiều nước giới quan tâm phát triển Ngồi ưu điểm vốn đầu tư khơng lớn, khơng địi hỏi phải sử dụng thiết bị thủy điện phức tạp, xây dựng hồ chứa nước lớn, tiết kiệm nguồn lượng truyền thống, ưu điểm trội loại hình Thủy điện vừa nhỏ làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh khả tự cung tự cấp điện cho vùng sâu, vùng xa, dân cư 1.1.2 Tiềm thủy điện vừa nhỏ nước ta Việt Nam quốc gia thiên nhiên ưu đãi có hệ thống sơng ngòi phong phú, đa dạng trải khắp chiều dài đất nước nên thuận lợi cho việc phát triển thủy điện Tính tới thời điểm năm 2003, tổng cơng suất nhà máy thủy điện xây dựng xấp xỉ 4.000 MW nhà máy xây dựng có tổng cơng suất gần 1.000 MW Tuy nhiên, theo số liệu thống kê, Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -8Luận văn Thạc sĩ khoa học Chương 1: Mở đầu có khoảng 1/4 tiềm thủy điện nước ta khai thác để phục vụ sản xuất dân sinh Theo kế hoạch phát triển ngành thủy điện từ đến năm 2010, nước ta xây dựng dự án thủy điện đặc biệt dự án thủy điện Sơn La phía Tây Bắc với tổng cơng suất từ 2.400÷3.600 MW Dự kiến đến năm 2010, tổng công suất lắp đặt nhà máy thủy điện nước ta đạt từ 9.000-10.000 MW đến năm 2020 khai thác triệt để lượng cơng suất thủy điện sử dụng nước ta Điều kiện tự nhiên nước ta thuận lợi cho việc phát triển thủy điện vừa nhỏ Trong tình hình khủng hoảng thiếu lượng điện nhu cầu sử dụng điện tăng nhanh việc cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa từ nguồn điện nhà máy điện lớn khó khăn Việc xây dựng thủy điện vừa nhỏ không cần đầu tư vốn lớn, tranh thủ huy động vốn từ xí nghiệp nhỏ hay tư nhân Bởi vậy, sử dụng kinh nghiệm giới việc phát triển thủy điện vừa nhỏ nước ta trở nên cần thiết Nhà nước quan tâm Qua bảng thống kê (theo nguồn: Tổng công ty Cơ Điện – Xây dựng nông nghiệp Thủy lợi) cho thấy xây dựng phát triển nhanh chóng trạm thủy điện vừa nhỏ Việt Nam Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 -9Luận văn Thạc sĩ khoa học Chương 1: Mở đầu Bảng 1.1 CÁC DỰ ÁN NGUỒN ĐIỆN DO TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC VIỆT NAM LÀM CHỦ ĐẦU TƯ (Ban hành kèm theo Quyết định số 40/2003/QĐ-TTg ngày 21 tháng năm 2003 Thủ tướng Chính phủ) I CÁC NGUỒN ĐIỆN VẬN HÀNH GIAI ĐOẠN 2003-2005 STT Tên nhà máy Công suất - Năm vận hành MW Đuôi Phú Mỹ 2.1 160 2003 Đuôi Phú Mỹ 2.1 MR 160 2005 TBKHH Phú Mỹ 450 2003 - 2004 Nhiệt điện than ng Bí MR 300 2005 Thuỷ điện Sê San 273 2005 - 2006 II CÁC NGUỒN ĐIỆN VẬN HÀNH GIAI ĐOẠN 2006 - 2010 Thủy điện Tuyên Quang 342 2006 - 2007 Thủy điện Đại Ninh x 150 2007 - 2008 Thủy điện A Vương 170 2007 Mở rộng Thủy điện Thác Mơ 75 2008 10 Thủy điện Quảng Trị 70 2007 11 Thủy điện Đak Rinh 100 2007 12 Thủy điện PleiKrong 110 2008 13 14 Thủy điện Bản Lả (Nghệ An 1) Thủy điện Đồng Nai 300 180 2008 2009 Thủy điện Đồng Nai 340 2010 Thủy điện Sông Tranh 120 2009 15 Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006 - 10 Luận văn Thạc sĩ khoa học Chương 1: Mở đầu 16 Thủy điện Sông Côn 70 2010 17 Thủy điện Sông Ba Hạ 250 2010 - 2011 18 Thủy điện Thượng Kon Tum 220 2010 - 2011 19 Thủy điện Buôn Kuốp 280 2008 - 2009 20 Thủy điện Bản Chát 200 2010 21 Thủy điện An Khê + Ka Nak 163 2009 22 Thủy điện Buôn Tua Srah 85 2009 23 Thủy điện Sre Pok 180 2009 - 2010 24 Thủy điện Sê San 330 Sau 2010 25 Nhiệt điện dầu - khí Ơ Mơn I 600 2006 - 2007 26 Nhiệt điện than Ninh Bình MR 300 2007 27 Nhiệt điện than ng Bí MR tổ máy 2, 300 2008 28 Nhiệt điện Nhơn Trạch 600 (*) 2007 - 2008 29 Nhiệt điện Nghi Sơn 600 2010 - 2011 30 Nhiệt điện Hải Phòng 600 (**) 2006 - 2007 31 Nhiệt điện Quảng Ninh 600 2008 - 2009 32 Nhiệt điện Ơ Mơn II (theo 750 2010 - 2011 công nghệ TBKCTHH) (*) Giai đoạn 1: 600 MW (**) Giai đoạn 1: Theo công nghệ đốt than [nguồn: Tổng công ty Cơ Điện – Xây dựng nông nghiệp Thủy lợi] Nguyễn Văn Tuệ_CH Máy thủy khí 2004 - 2006