Báo Cáo Nhập Môn Cơ Khí Động Lực Tìm Hiểu Hệ Thống Máy Móc Thiết Bị Ứng Dụng Nhà Máy Thủy Điện..pdf

LỜI MỞ ĐẦUKỹ thuật Cơ khí Động lực là một ngành khoa học công nghệ, ứng dụng các nguyên lý vật lý, khoa học và kỹ thuật, vật liệu,… để phân tích, thiết kế, chế tạo và bảo trì, bảo dưỡng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠ KHÍ – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

-BÁO CÁO Nhập môn Cơ khí Động lực

Nhóm 02 – Cơ khí Động lực K68

Trần Minh Tuấn 20238629

Mã lớp bài tập: 738535

Giảng viên: Đỗ Thành Công

Hà Nội, ngày 2 tháng 12 năm 2023

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật Cơ khí Động lực là một ngành khoa học công nghệ, ứng dụng các nguyên lý vật lý, khoa học và kỹ thuật, vật liệu,… để phân tích, thiết kế, chế tạo và bảo trì, bảo dưỡng các loại máy móc và hệ thống cơ khí, đặc biệt là đối với ô tô và thiết bị động lực Ngành học này còn liên quan đến công tác thiết kế, chế tao, khai thác và vận hành máy móc Lĩnh vực kĩ thuật Cơ khí cần sự am hiểu về các lĩnh vực cốt lõi bao gồm cơ học, động lực học, nhiệt động lực học, khoa học vật liệu, phân tích cấu trúc và năng lượng Ngoài những lĩnh vực cốt lõi trên, kĩ thuật cơ khí còn sử dụng các công cụ như thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD), và quản lý vòng đời sản phẩm để thiết kế và phân tích nhà máy sản xuất, thiết bị công nghiệp và máy móc, hệ thống nhiệt và làm lạnh, hệ thống giao thông, máy bay, tàu thủy, robot, thiết bị y học, vũ khí và những thiết bị khác,…

Bộ môn Máy và Tự động hóa thủy khí đã thực hiện nhiều đề tài các cấp từ cấp cơ sở đến cấp Nhà nước Các sản phẩm nghiên cứu đã đưa vào triển khai ứng dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất như: các tuabin thủy điện và điều tốc cho các nhà máy và trạm thủy điện; hệ thống máy bơm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và thủy lợi, khí nén trong lắp ráp công nghiệp, luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng, dây chuyền tự động sản xuất, xe máy công trình, động cơ phát điện gió,…

MỤC LỤC

I Tìm hiểu hệ thống máy móc thiết bị ứng dụng máy xúc.

Khái niệm 4

Cấu tạo của máy xúc 4

Nguyên lý hoạt động 6

Phân loại máy xúc và ưu nhược điểm của chúng 7

Phạm vi ứng dụng 9

II Mô hình máy xúc thủy lực Mô hình máy xúc thủy lực……… ……….10

III Tìm hiểu hệ thống máy móc thiết bị ứng dụng nhà máy thủy điện. Cấu tạo 12

Nguyên lý làm việc 13

Ưu nhược điểm của nhà máy thuỷ điện 1

I Tìm hiểu hệ thống máy móc thiết bị ứng dụng cho máy xúc.

1 Khái niệm:

Máy xúc, còn được gọi là máy đào, là một loại máy cơ giới đa năng, chủ yếu dung trong xấy dựng khai khoáng Máy xúc đào sử dụng nguyên lý có tay cần gắn liền với gầu đào để thực hiện đào, xúc, múc, đổ cát, sỏi, đất đá, các loại khoáng sản, vật liệu xây dựng rời hay liền thô (di chuyển trong cự ly ngắn) Trong xây dựng công trình giao thông, thủy lợi, máy đào là loại máy xây dựng

có vai trò lớn trong công tác đào vận chuyển đất cát, ngoài ra máy đào còn tham gia vào các hoạt động khác như giải phóng mặt bằng, bốc xếp vật liệu, vận chuyển vật liệu, phá vỡ công trình

2 Cấu tạo của máy xúc :

- Cấu tạo bên ngoài

Hình 1.1: Cấu tạo máy xúc

(1) Động cơ Diezel: Cung cấp năng lượng để hoạt động các bộ phận khác

của máy xúc như bơm thuỷ lực, bơm nhiên liệu, các thiết bị điện tử trong cabin,

(2) Bơm thuỷ lực: Cung cấp dòng chất lỏng (dầu thuỷ lực) với áp suất và lưu

lượng nhất định cho các thiết bị trong hệ thống Bơm thuỷ lực tạo ra áp suất dầu thuỷ lực cao hơn áp suất không khí thông thường giúp bộ phận máy xúc di chuyển và hoạt động mượt mà và chính xác

(3) Mô tơ quay khi di chuyển: Cung cấp năng lượng và chuyển động xoay

cho các bộ phận khác trong máy xúc như bánh xe/bánh răng Mô tơ cũng kiểm soát hướng di chuyển đến các vị trí cần thiết và thực hiện các hoạt động khác

(4) Thùng dầu thuỷ lực: Đây là nơi lưu trữ dầu để cung cấp cho quá trình

vận hành máy Thùng dầu cũng được trang bị bộ lọc để loại bỏ các tạp chất và cặn bẩn

(5) Mô tơ quay toa: Chức năng chính của bộ phận này là tạo chuyển động

xoay toa cho máy xúc theo các hướng khác nhau Mô tơ cũng điều chỉnh tốc độ xoay để máy xúc hoạt động một cách chính xác

(6) Gầu: Có chức năng đào và xúc vật liệu từ đất đá, cát đến bùn lầy đất sét.

Ngoài ra gầu cũng giúp nâng và vận chuyển vật liệu, một vài trường hợp khác tuỳ vào sự linh hoạt của người điều khiển thì gầu cũng được sử dụng

(7) Xi lanh thuỷ lực: Chức năng chính là tạo lực đẩy để thực hiện các hoạt

động khi làm việc Khi dòng chất lỏng được bơm vào xy-lanh nó tạo ra lực đẩy

để điều khiển hệ thống lái, tăng khả năng vận hành và điều chỉnh tốc độ hoạt độ hoạt động của máy xúc

xúc Ngoài ra nó còn được sử dụng để điều chỉnh áp suất, kiểm soát hướng di chuyển đảm bảo an toàn và tiết kiệm năng lượng

- Cấu tạo hệ thống thuỷ lực

Hình 1.2: Cấu tạo thuỷ lực máy xúc

3 Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ (1) hoạt động sẽ được truyền tới bơm thuỷ lực Bơm thuỷ lực (2)

hoạt động, dầu sẽ được đẩy từ thùng dầu thuỷ lực (4) đi qua các ống dẫn đến các cụm van phân phối chính (8) Người vận hành sẽ sử dụng các thiết bị trong cabin máy xúc để điều khiển Dầu sẽ được bơm tới cụm van phân phối chính (8)

và di chuyển tới các xy-lanh thuỷ lực (7) ở tay gầu để điều khiển thiết bị theo mong muốn

Máy xúc có bộ phận chính là "cánh tay" thường gọi là tay gầu được gắn vào bộ phân thân máy Bộ phận xúc được gọi là gầu (6) và gắn vào "cánh tay" Tay gầu được điều khiển bởi một hệ thống thuỷ lực bao gồm: bơm thuỷ lực, các van điều khiển và các ống dẫn dầu

Để làm cho xe di chuyển, dầu cũng được đẩy tới mô tơ quay toa (5) và mô tơ di chuyển (3)

Kết thúc quá trình hoạt động, trước khi dầu trở về thùng sẽ được lọc thuỷ lực và làm mát ở két mát Hệ thống van an toàn sẽ giới hạn áp lực hệ thống thuỷ lực và được lắp ở van phân phối chính Van sẽ mở ra để dầu chảy về thùng khi áp lực

hệ thống

đến giới hạn của van

4 Phân loại máy xúc và ưu nhược điểm của chúng

4.1 Máy xúc bánh lốp

• Ưu điểm

Khác với những loại máy xúc thông thường, Máy xúc bánh lốp

có ưu điểm vô

Cùng nổi bật như:

- Chúng có thể di chuyển một quãng đường dài thật dễ

dàng, nhanh chóng

Hơn thế,máy xúc bánh lốp còn có tính cơ động cao khi có thể di

chuyển nhiều

với quãng đường dài và tốc độ đạt từ 30 – 40km/h

- Không những thế, Máy xúc bánh lốp trong quá trình làm

việc khá êm, khôngcó tiếng kêu hay bất cứ điều gì đáng tiếc Vì

vậy chúng còn được cho thuê để làm việc theo ca, theo giờ

- Nhờ khả năng di chuyển tốt mà quá trình vận chuyển cũng

như chi phí dành cho việc này được tiết kiệm đáng kể

Hình 1.3: Máy xúc bánh lốp

• Nhược điểm:

Bên cạnh những ưu điểm nổi trội, Máy xúc bánh lốp còn tồn tại một số hạn chế như:

- Khó di chuyển, làm việc trong môi trường có quá nhiều bùn, đất

- Giá thuê, mua một chiếc máy xúc bánh lốp thường khá cao

- Độ ổn định kém

- Chi phí cho sửa chữa, bảo dưỡng tốn kém

- Chủ phương tiện phải tiến hành đăng kiểm vì máy xúc bánh lốp thường xuyên

di chuyển trên các đường phố

- Chỉ di chuyển được trên địa hình bằng phẳng

4.2 Máy xúc bánh xích

• Ưu điểm:

- Máy xúc bánh xích khá thông dụng, chúng có thể làm được nhiều việc trên nhiều dạng địa hình khác nhau như: Phá dỡ công trình, san lấp mặt bằng, khai thác khoáng sản…

- Khả năng làm việc ổn định, bền bỉ và có thể làm việc trong thời gian dài

- Dễ dàng di chuyển trên các dạng địa hình khác nhau

- Giá thành rẻ hơn so với máy xúc bánh lốp

- Dễ dàng sửa chữa đồng thời không tốn chi phí cho việc đăng ký, đăng kiểm

- Kích cỡ phong phú thích hợp với mọi nhu cầu

• Nhược điểm:

- Khả năng di chuyển trong quãng đường dài kém, thường mất quá nhiều thời gian, chi phí để vận chuyển máy

Hình 1.4: Máy xúc bánh xích

5 Phạm vi ứng dụng

Máy xúc thuỷ lực ứng dụng rộng rãi trong ngàng xây dựng, khai thác khoáng sản, Với hệ thống thuỷ lực, máy xúc hỗ trợ người dung những công việc sau: Đào xúc và nâng vật liệu

Điều khiển hệ thống lái

Điều chỉnh áp suất phù hợp với nhu cầu người dung

Kiểm soát hướng di chuyển máy thực hiện các hoạt động như đào, xúc, nâng, xoay

Đảm bảo an toàn, loại bỏ những nguy cơ hỏng hóc trong quá trình vận

hành

máy xúc

Hình 1.5: Mô hình máy xúc thuỷ lực

II Mô hình máy xúc thủy lực

Ý tưởng: Mô hình được lấy ý tưởng từ hi ảnh máy xúc làm việc ngoài

công trường

Chuẩn bị:

Tấm nhựa

Ống Ti - ô

Kim tiêm

Xiên gỗ

Keo 502

Keo nến

Quy trình:

Cắt các chi tiết máy

Ghép và cố định các chi tiết máy

Lắp hệ thống thủy lực là các kim tiêm và ống Ti-ô

Kiểm tra hoạt động và hoàn thiện sản phẩm

Kết quả: Hình ảnh sản phẩm đã hoàn thiện

III Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của nhà máy thủy điện

1 Cấu tạo:

Đập (Dam):

- Mô tả: Đập thường được xây dựng từ vật liệu như bê tông, đá, hoặc đất, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của dự án

- Chức năng: Giữ nước để tạo ra chênh lệch cao độ và tận dụng năng lượng của nước chảy để sản xuất điện

Hồ chứa (Reservoir):

- Mô tả: Hồ chứa lưu giữ nước từ dòng nước, tạo ra một nguồn nước lớn có thể kiểm soát để đảm bảo duy trì năng lượng đều đặn

- Chức năng: Cung cấp nguồn nước ổn định cho quá trình sản xuất năng lượng

Nhà máy điện (Powerhouse):

- Mô tả: Là công trình kỹ thuật chứa các thiết bị chính như turbine, generator, và máy biến áp

- Chức năng: Chuyển đổi năng lượng nước thành điện năng và bảo

vệ thiết bị khỏi điều kiện môi trường bên ngoài

Turbine:

- Mô tả: Turbine là thiết bị có cánh quạt được đặt trong dòng nước, chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng cơ học

- Chức năng: Tạo ra sức đẩy cần thiết để quay generator

Máy phát điện (Generator):

- Mô tả: Generator chuyển đổi năng lượng cơ học từ turbine thành năng lượng điện

- Chức năng: Tạo ra điện áp xoay chiều để truyền tải qua hệ thống điện

Máy biến áp (Transformer):

- Mô tả: Máy biến áp tăng điện áp từ generator để thuận tiện cho việc truyền tải điện qua xa hơn

- Chức năng: Đảm bảo điện áp phù hợp với hệ thống truyền tải

Hệ thống truyền tải điện (Transmission System):

- Mô tả: Hệ thống dây dẫn và truyền tải điện năng từ nhà máy đến các khu vực tiêu thụ

- Chức năng: Chuyển đưa năng lượng điện đến các địa điểm cần thiết

Bảo vệ và Kiểm soát (Protection and Control Systems):

- Mô tả: Bao gồm cảm biến, relay, và hệ thống điều khiển để giám sát và bảo vệ các thành phần của nhà máy thủy điện

- Chức năng: Đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống thông qua theo dõi và kiểm soát các tham số quan trọng

2 Nguyên lý làm việc

Nhà máy thủy điện hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng điện Nước từ hồ chứa được hướng vào turbine, một thiết bị có cánh quạt, tạo ra áp lực và sức đẩy Turbine sau đó kết nối với máy phát điện, chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện Điện áp sản xuất ban đầu thường ở mức thấp, vì vậy máy biến áp được sử dụng để tăng điện

áp lên mức phù hợp cho truyền tải điện qua hệ thống quốc gia Nhà máy thủy điện không chỉ cung cấp nguồn năng lượng sạch mà còn giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường Hệ thống kiểm soát và bảo vệ giám sát các thông số để đảm bảo

an toàn và hiệu suất của hệ thống Với việc sử dụng nguồn nước làm nguồn động lực, nhà máy thủy điện đóng góp vào việc đáp ứng nhu cầu năng lượng và bảo vệ môi trường

3 Ưu nhược điểm của đạp thuỷ điện

Ưu điểm của Nhà Máy Thủy Điện:

- Năng Lượng Tái Tạo và Bền Vững: Nhà máy thủy điện sử dụng nguồn nước, một nguồn năng lượng tái tạo, giúp giảm ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên không tái tạo và hỗ trợ mục tiêu năng lượng bền vững

- Không Phát Thải Khí Nhà Kính: So với các nguồn năng lượng hóa thạch, thủy điện không tạo ra khí nhà kính, giúp giảm thiểu ảnh hưởng đối với biến đổi khí hậu và môi trường

- Tính Liên tục và Duyên Dụng: Nhà máy thủy điện có khả năng sản xuất điện liên tục và có thể điều chỉnh sản lượng nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu năng lượng biến đổi

- Kiểm Soát Lũ Lụt: Bằng cách kiểm soát lưu lượng nước, nhà máy thủy điện có thể đóng vai trò trong việc kiểm soát lũ lụt và giảm nguy cơ thảm họa môi trường

- Khả Năng Điều Chỉnh: Có thể điều chỉnh mức sản xuất năng lượng theo nhu cầu, giúp đảm bảo ổn định hệ thống điện

Nhược Điểm của Nhà Máy Thủy Điện:

- Ảnh Hưởng Môi Trường: Việc xây dựng đập và thủy điện có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái địa phương, làm thay đổi lưu vực sông và có thể gây mất mát đa dạng sinh học

- Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu Lớn: Việc xây dựng nhà máy thủy điện đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, đặc biệt là đối với những dự án có quy mô lớn

- Thay Đổi Dòng Chảy Sông: Điều chỉnh lưu lượng nước để tạo ra năng lượng có thể ảnh hưởng đến dòng chảy tự nhiên của sông, ảnh hưởng đến sinh thái và cuộc sống của loài động, thực vật

- Rủi Ro Về An Sinh Xã Hội: Việc di dời cộng đồng hoặc thay đổi cơ sở

hạ tầng có thể tạo ra rủi ro về an sinh xã hội và gây tranh cãi trong cộng đồng

- Phụ Thuộc vào Tình Hình Nước: Hiệu suất của nhà máy thủy điện phụ thuộc lớn vào tình hình nước, và nếu có khủng hoảng hạn hán hoặc biến động nước, sẽ ảnh hưởng đến sản xuất năng lượng