Nghiên cứu, thiết kế quy trình công nghệ chế tạo cánh turbine bulb trong nhà máy thủy điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THANH HUYỀN C C NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ R L T CHẾ TẠO CÁNH TURBINE BULB TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THANH HUYỀN C C NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ R L T CHẾ TẠO CÁNH TURBINE BULB TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN DU Chuyên ngành : Kỹ thuật khí Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LƢU ĐỨC BÌNH Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi.Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả LÊ THANH HUYỀN C C R L T DU Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 1/ 42 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BIÊN DẠNG CÁNH TURBINE BULB TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH THU NHỎ Học viên: LÊ THANH HUYỀN Chun ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 8520103 Khóa: 34 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Turbine Bulb dạng turbine cột nƣớc thấp, toàn khối tổ máy đƣợc đặt dƣới lịng sơng, thƣờng có công suất nhỏ dƣới 10MW Tuy nhiên, nhà thiết kế sản xuất turbine bảo mật về: biên dạng cánh đặc tính làm việc turbine, nhà sản xuất cung cấp kích thƣớc để phục vụ cho việc lắp máy Do vậy, để hoạt động thủy điện đƣợc liên tục, hiệu quả, giảm bớt phụ thuộc vào chuyên gia từ nhà sản xuất, việc thiết kế biên dạng cánh từ turbine lắp (file liệu số) có ý nghĩa cao kỹ thuật kinh tế Từ thiết kế, xây dựng đƣợc quy trình công nghệ chế tạo, phục vụ cho công tác sửa chữa, vận hành nhà máy thủy điện Bài báo C C trình bày bƣớc việc thiết kế biên dạng cánh turbine Bulb, kết đạt đƣợc R L T việc thiết kế chế tạo mô hình thu nhỏ turbine Bulb Từ khóa - turbine; bulb; thiết kế; chế tạo; mơ hình thu nhỏ DU RESEARCH AND MANUFACTURE OF A MINIATURE TENSILE MACHINE FOR MECHANICAL PROPERTIES EVALUATION Abstract: Identification of the mechanical properties of the materials plays an important role in the finite element design and simulation as well as reliable prediction for stress-strain relation In addition, up to date, with increasing requirements for manufacture of mechanical and electronic products which are smaller, less expensive, have longer life expectancy but still maintain their efficiency and productivity Indeed, in order to determine the mechanical parameters of these materials, it is necessary to experiment on specimens with small size and high accurate testing machines In this paper, the authors have researched and successfully manufactured miniature tensile machines to fabricate suitable specimens The results have proved that our design miniature machine meets the requirements From the results, all material parameters are determined Key wors - turbine; bulb; design; manufacturing; miniatures model Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 2/ 42 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 10 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: 10 3.2 Phạm vi nghiên cứu: 10 C C PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 R L T Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 10 4.1 Ý nghĩa khoa học 10 DU 4.2 Ý nghĩa thực tiễn 11 CẤU TRÚC LUẬN VĂN 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TURBINE THỦY ĐIỆN 12 1.1 Tổng quan thủy điện việt nam 12 1.1.1 Nhu cầu lượng Việt Nam 12 1.1.2 Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia 12 a Quy hoạch phát triển nguồn điện: 12 b Cơ cấu nguồn điện năm 2020: 14 1.1.3 Tổng quan thủy điện Việt Nam 14 1.2 Các vấn đề tuabine thủy lực 17 1.2.1 Ưu điểm nhà máy thủy điện 18 1.2.2 Nhược điểm nhà máy thủy điện 19 1.3 Phân loại tuabine thủy lực 19 1.3.1 Phân loại tuabin áp dụng cho dự án thủy điện có cột nước địa hình cao 19 Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 3/ 42 1.3.2 Phân loại tuabin áp dụng cho dự án Thủy điện nhỏ vừa có cột nước địa hình thấp 20 1.3.3 Biểu đồ phân loại turbine đường đặc tính Turbine Bulb 21 a Biểu đồ phân loại turbine 21 b Đường đặc tính Turbine bulb 21 1.4 Nguyên lý làm việc turbine 22 1.4.1 Tuabin xung kích: 22 1.4.2 Turbine phản kích 23 CHƢƠNG 2: QUI TRÌNH CHẾ TẠO TURBINE BULB VÀ THIẾT KẾ LẠI CÁNH TURBINE BULB 24 2.1 Qui trình chế tạo turbine bulb 24 C C 2.1.1 Thông số kỹ thuật 24 R L T 2.1.2 Quy trình chế tạo turbine bulb nhà máy sản xuất 25 a Q trình tạo phơi 25 DU b Gia công biên dạng cánh turbine 26 c Xử lý nhiệt 26 d Hàn cánh turbine vào thân 27 e Mài đánh bóng 27 f Tổ hợp tất cánh turbine kiểm tra chất lượng 27 2.1 Thiết kế biên dạng cánh turbine bulb 28 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MƠ HÌNH TURBINE BULB THU NHỎ 31 3.1 Bản vẽ chế tạo mơ hình turbine bulb 31 3.1.1 Thiết kế chi tiết 31 3.1.2 Thiết kế cánh Turbine 31 3.2 Chế tạo mô hình turbine bulb 34 3.2.1 Chọn máy CNC MORI SEIKI MV-55 34 3.2.2 Chế tạo mơ hình 35 a Chọn phôi thao tác chuẩn bị 35 Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 4/ 42 b Gia công 35 c Quá trình gia công máy 39 KẾT LUẬN – HƢỚNG PHÁT TRIỂN 41 Kết luận 41 Hƣớng phát triển đề tài 41 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 C C R L T DU Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 5/ 42 DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Số hiệu biểu Bảng 1.1: Bảng 1.2: Bảng 1.3: Bảng 1.4: Bảng 1.5 Tên bảng biểu Trang Các thông số nhà máy thủy điện Bảo Lâm 3A Biểu đồ phạm vi sử dụng kiểu turbine 20 Đƣờng đặc tính turbine cột nƣớc thấp (Turbine bulb) Đƣờng đặc tính tổng hợp turbine cột nƣớc thấp (turbine bulb) Sơ đồ nguyên lý làm việc turbine 20 20 21 C C R L T DU Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 6/ 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Hình 1.1 Hình 1.1: Nhà máy Thủy điện Sơn La Công suất lắp Trang 14 máy 2400 MW Hình: 1.2: Cấu trúc nhà máy thủy điện 17 Hình 1.3: Turbine Penllton 18 Hình 1.4: Turbine francis 18 Hình 1.5: Turbine Kaplan 19 Hình 1.6: Turbine Bulb 19 Hình 2.1: Trình tự chế tạo turbine bulb 24 Hình 2.2: Cánh turbine bulb sau đúc tạo hình 24 Hình 2.3: Gia công biên dạng cánh Turbine máy phay CNC C C R L T trục 25 Hình 2.4: Cánh turbine đƣợc xử lý nhiệt đạt tính Hình 2.5: Cánh turbine hồn chỉnh sau hàn 26 Hình 2.6: Mài đánh bóng cánh turbine 26 Hình 2.7: Tổ hợp rotor turbine đƣa vào cân động 27 Hình 2.8: Turbine Bulb đƣợc lắp đặt tổ hợp hồn chỉnh 27 Hình 2.9: Q trình quét biên dạng cánh turbine 28 Hình 2.10 Biên dạng cánh Turbine sau quét scan 3D 28 Hình 2.11: Bản vẽ chế tạo turbine Bulb 29 Hình 3.1: Bản vẽ chế tạo mơ hình turbine thu nhỏ 30 Hình 3.2: Thiết kế thân lệnh revolved 31 Hình 3.3: Vẽ phác tạo biên dạng cánh turbine 31 Hình 3.4: Kết vẽ phác tạo biên dạng cánh turbine 31 Hình 3.5: Dựng hình cánh Turbine 32 Hình 3.6: Cánh turbine cắt bỏ phần thừa 32 Hình 3.7: Hình bo góc lệnh Fillet để tạo góc bo cho 32 25 DU cánh turbine Hình 3.8: May turbine bulb Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền 33 Trang: 7/ 42 Hình 3.9: Mơ hình Turbine Bulb hồn chỉnh 33 Hình 3.10: Máy phay CNC trục MV-55 34 Hình 3.11: Tạo lỗ kẹp chặt chi tiết gia cơng 35 Hình 3.12: Định vị phơi trƣớc ngun cơng 35 Hình 3.13: Mơ gia cơng bƣớc ngun cơng 36 Hình 3.14: Mơ gia cơng bƣớc ngun cơng 36 Hình 3.15: Định vị kẹp chắt trƣớc chế tạo nguyên công 37 Hình 3.16: Mơ q trình gia cơng bƣớc ngun cơng 37 Hình 3.17 Q trình chế tạo mơ hình 39 Hình 3.18 Mơ hình hồn thiện sau chế tạo 39 C C R L T DU Luận văn thạc sĩ - Lê Thanh Huyền Trang: 8/ 42 C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... Bài báo C C trình bày bƣớc việc thiết kế biên dạng cánh turbine Bulb, kết đạt đƣợc R L T việc thiết kế chế tạo mơ hình thu nhỏ turbine Bulb Từ khóa - turbine; bulb; thiết kế; chế tạo; mơ hình... nhà máy thủy điện C C Chƣơng 2: Qui trình chế tạo turbine bulb thiết kế lại cánh turbine bulb Chƣơng 3: Thiết kế qui trình cơng nghệ chế tạo mơ hình turbine bulb thu nhỏ R L T DU Luận văn thạc... BÁCH KHOA LÊ THANH HUYỀN C C NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ R L T CHẾ TẠO CÁNH TURBINE BULB TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN DU Chuyên ngành : Kỹ thuật khí Mã số: 8520103