Với tiềm năng trong việc phát triển năng lượng sóng biển ở nước ta, khóa luận muốn đề cập tới vấn đề nghiên cứu tính toán và thiết kế trụ gia tốc cho thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Văn Tuấn TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤ GIA TỐC CHO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DẠNG PHAO KÉP Nghành : Công nghệ kỹ thuật điện tử TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội 2017 MỞ ĐẦU Năng lượng yếu tố vô cần thiết cho tồn phát triển loài người Tiêu thụ lượng tăng lên không ngừng, đặc biệt nước phát triển, góp phần ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu tồn cầu làm cạn kiện nguồn tài nguyên lượng giới có Việt Nam.Vì , việc tìm nguồn lượng tái tạo để sử dụng ổn định lâu dài vấn đề quan trọng.Với tiềm việc phát triển lượng sóng biển nước ta, khóa luận muốn đề cập tới vấn đề nghiên cứu tính tốn thiết kế trụ gia tốc cho thiết bị chuyển đổi lượng sóng thành điện CHƯƠNG : TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG SÓNG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1.Tìm hiểu nguồn lượng Việt Nam Mặc dù quốc gia giàu tiềm lượng tái tạo (NLTT) việc đầu tư cho phát triển, khai thác NLTT Việt Nam chưa tương xứng với tiềm mạnh sẵn có Ở nước ta, lượng biển quan tâm.Với đặc trưng địa lý, nhu cầu sử dụng điện cho thiết bị biển, hải đảo xu sử dụng nguồn lượng tái tạo, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị sử dụng lượng biển cần thiết có ý nghiã mặt khoa học thực tiễn 1.2 Các nhóm thiết bị chuyển đổi lượng sóng phát triển giới 1.2.1 Các hệ thống thiết bị ven bờ Hệ thống thiết bị chuyển đổi lượng sóng biển thành điện gần bờ thiết kế xây dựng dọc theo bờ biển Các thiết bị chuyển đổi lượng từ sóng đứt qng, khơng liên tục (breaking waves) Dựa nguyên lý chuyển đổi lượng sóng thành điện, cơng nghệ cho hệ thống thiết bị gần bờ phân loại sau: - Hệ thống sử dụng cột nước dao động - Hệ thống sử dụng rung lắc tác dụng sóng - Hệ thống sử dụng dâng lên sóng để tạo nước chạy máy phát điện 1.2.2 Các hệ thống thiết bị gần bờ 1.2.3 Hệ thống thiết bị khơi Hệ thống chuyển đổi lượng khơi thường đặt vùng nước biển sâu, điển hình 40m Cấu trúc chế hoạt động hệ thống phức tạp, lợi dụng chuyển động lên xuống sóng để nạp lượng cho hệ thống bơm tạo điện CHƯƠNG : MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỎNG HỆ HAI PHAO 2.1 Nguyên lí hoạt động Thiết bị chuyển đổi lượng sóng dạng phao kép bao gồm phao kết nối cứng với ống chìm nước(ống gia tốc), dao động lên xuống, tác động sóng, bên có piston trượt dọc theo ống.Dưới tác dụng thành phần lực theo chiều đứng sóng biển, phao chuyển động lên xuống với trụ gia tốc nối cứng với phao Đĩa thiết kế cho chu kỳ chuyển động đĩa lệch pha với chuyển động lồng, chuyển động lệch pha kéo bơm chuyển động đẩy nước vào bình chứa áp lực qua van (ở nửa chu kỳ, trình đẩy bơm trình đẩy bơm kia), nước áp lực sau xả để cấp cho chạy turbine, turbine nối với motor để phát điện Điện điều chỉnh ổn định phần nhờ bình chứa hệ thống ổn áp thiết kế tương ứng theo nhu cầu sử dụng 2.2 Hệ phương trình mơ tả chuyển động phao m1ẍ +(b1 + b2)ẋ -b2ẏ +(c1+c2)x –c2y =F1(t) (2.1) m2ÿ – b2ẋ + b2ẏ - c2x +c2y =F2(t) (2.2) Trong : - m1 tổng khối lượng phao - m2 tổng khối lượng phao - b1 tổng hệ số tiêu hao sóng phản hồi - b2 hệ số lượng chuyển đổi tiêu hao ma sát - c1 =p.g.S độ cứng lò so phao 1, với : p mật độ nước g gia tốc trọng trường S diện tích mặt cắt ngang phao - c2 độ cứng lò so phao - F(t) lực sóng tác dụng lên phao theo phương thẳng đứng 2.3 Công suất chuyển đổi thu P = b2(ẋ - ẏ)2 (2.3) Trong : - b2 hệ số lượng chuyển đổi tiêu hao ma sát - ẋ vận tốc phao - ẏ vận tốc phao CHƯƠNG : TÍNH TỐN TRỤ GIA TỐC CHO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DẠNG PHAO KÉP 4.1 Trụ gia tốc Trụ gia tốc ống chìm nước kết nối cứng với phao dao động lên xuống tác động sóng biển.Dưới tác dụng thành phần lực theo chiều đứng sóng biển, phao chuyển động lên xuống với trụ gia tốc nối cứng với phao 4.2 Tính tốn cho hệ phao kép Ta xây dựng chương trình matlab để khảo sát sát lượng thu hệ phao thông qua việc thay đôi đại lượng hệ.Từ tìm giải pháp tối ưu để lượng thu lớn 4.2.1 Khảo sát công suất theo khối lượng phao Từ kết ta thu lượng trung bình đạt lớn m1 thuộc khoảng 12500 (kg) 4.2.2.Khảo sát công suất theo hệ số lượng chuyển đổi tiêu hao ma sát Từ kết ta thu lượng trung bình thu lớn giá trị b2 >5000 4.2.3 Khảo sát cơng suất theo độ cứng lị so phao Từ kết ta thu : Để công suất thu lớn giá trị c khoảng 6000 4.2.4.Khảo sát công suất theo khối lượng phao Từ kết ta thấy để công suất thu lớn giá trị m2 khoảng 1000 (kg) 4.3 Tính tốn trụ gia tốc Theo kết tính tốn bên trên, m > 1000 kg cơng suất thu lớn Do thiết kế lõi máy phát phận gắn với phao lớn khối lượng yêu cầu lượng nên khối lượng phao lớn 1000 kg khơng cần thêm phận trụ gia tốc Nếu ta thiết kế khối lượng phao nhỏ 1000kg , kích thước trụ gia tốc tính theo cơng thức : h= (4.1) Trong : h chiều cao trụ R bán kính trụ, có bán kính bán kính phao Vv thể tích vỏ máy phát m2 khối lượng phao p mật độ nước CHƯƠNG : THIẾT KẾ TRỤ GIA TỐC CHO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DẠNG PHAO KÉP 5.1 Thiết kế phao Phao gồm phận sau Phao xốp phần phao bao quanh phao chính, có dạng trụ đầu nón để giảm phá hủy sóng làm xốp lên dễ dàng dùng dây máy cắt biên dạng thiết kế Trục phao làm nhơm có tác dụng cho phép ống nối máy phát với phao Khung phao làm sắt, ghép nối mối hàn Ống gia tốc ống hình trụ bên chứa phao Thanh ray trượt ray bên ống gia tốc , kết nối linh hoạt với đĩa, giúp phao di chuyển cố định theo phương thẳng đứng 5.2 Thiết kế phao Phao gồm phận sau : Vỏ thân phao Trục nối thân phao với phao Côn thu dùng để nối chuyển từ thân phao với trục nối Trục nối stato Nối đầu phao với stato máy phát Đĩa cản trợ chuyển động lên xuống phao gắn với thân phao KẾT LUẬN Mặc dù thiếu kiến thức kinh nghiệm thực tế song dẫn tận tình thầy hướng dẫn, qua khóa luận em đạt số kết sau: Những kết đạt được: Tìm hiểu nắm bắt nguyên lý hoạt động phao chuyển đổi lượng sóng Xây dựng mơ hình cấu trụ gia tốc cho phao chuyển đổi lượng sóng dao động thẳng phù hợp với điều kiện sóng Việt Nam Sử dụng thành thạo công cụ thiết kế matlab, Solidwork Chương trình viết Matlab tính tốn khảo sát lượng chuyển đổi số kích thước phao số điều kiện sóng khác Những mặt cịn hạn chế Gíá thành chưa rẻ, chưa tối ưu mặt tài Tính thẩm mỹ phao chưa cao CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LIÊN QUAN [1] Khảo sát tính tốn số đặc tính thiết bị chuyển đổi lượng sóng biển – Phùng Văn Ngọc, Nguyễn Thế Mịch, Đặng Thế Ba [2] Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn lượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác Bộ Khoa học Công Nghệ, Báo cáo đề tài KC.09.19/06-10 [3]Đặng Thế Ba, Đinh Văn Mạnh-Khảo sát đặc tính lượng thiết bị chuyển đổi lượng sóng dạng phao nổi,, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Thuỷ khí tồn quốc, Đà nẵng, tháng 7/2009 ... sát - ẋ vận tốc phao - ẏ vận tốc phao CHƯƠNG : TÍNH TỐN TRỤ GIA TỐC CHO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DẠNG PHAO KÉP 4.1 Trụ gia tốc Trụ gia tốc ống chìm nước kết nối cứng với phao dao động... cao trụ R bán kính trụ, có bán kính bán kính phao Vv thể tích vỏ máy phát m2 khối lượng phao p mật độ nước CHƯƠNG : THIẾT KẾ TRỤ GIA TỐC CHO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DẠNG PHAO KÉP... nghiên cứu tính tốn thiết kế trụ gia tốc cho thiết bị chuyển đổi lượng sóng thành điện CHƯƠNG : TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG SÓNG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1.Tìm hiểu nguồn lượng