(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu phát triển thiết bị tự hành mang thiết bị đo kiểm xác định biên dạng bên trong lòng ống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH DUY PHƯỚC NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ TỰ HÀNH MANG THIẾT BỊ ĐO KIỂM XÁC ĐỊNH BIÊN DẠNG BÊN TRONG LÒNG ỐNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 SKC005085 Tp Hồ Chí Minh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH DUY PHƯỚC NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ TỰ HÀNH MANG THIẾT BỊ ĐO KIỂM XÁC ĐỊNH BIÊN DẠNG BÊN TRONG LỊNG ỐNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: HUỲNH DUY PHƯỚC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/08/1988 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Địa liên lạc: 69/1, đường 494, P Tăng Nhơn Phú A, Quận 9, TP.HCM Điện thoại riêng: 0904998714 E-mail: phuochuynh@sots.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2007 - 2012 Nơi học: Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Công nghệ tự động Tốt nghiệp: Năm 2012 Người hướng dẫn: PGS TS Đặng Thiện Ngôn Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2013 đến 10/2015 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí Tên luận văn: “Nghiên cứu phát triển thiết bị tự hành mang thiết bị đo kiểm xác định biên dạng bên lòng ống” Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Trường ĐHSPKT.TpHCM Người hướng dẫn: PGS TS Đặng Thiện Ngôn Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… i Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh, tương đương B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 04/2012 – 08/2015 09/2015 – 12/2015 01/2016 - IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ: Ngày 10 tháng 02năm 2016 XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Người khai ký tên Huỳnh Duy Phước ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … Tháng … năm 20… (Ký tên ghi rõ họ tên) Huỳnh Duy Phước iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gia00n thực luận văn “Nghiên cứu phát triển thiết bị tự hành mang thiết bị đo kiểm xác định biên dạng bên lịng ống”, tơi nhận nhiều giúp đỡ quý thầy, cô chun gia, cơng ty, bạn bè gia đình Vậy tôi: Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS TS Đặng Thiện Ngôn, dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt kiến thức khoa học quý báu, hướng dẫn, định hướng, động viên trình thực luận văn Xin cảm ơn q thầy, Trường ĐHSPKT TP HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng, chuyên môn cho thời gian học tập trường Xin cảm ơn gia đình ln bên tơi Xin chân thành cảm ơn! iv TĨM TẮT Để kiểm tra đánh giá chất lượng đường ống đưa vào sử dụng địi hỏi cần có thiết bị chuyên dụng Trong thực tế Việt Nam, việc kiểm tra đánh giá đường ống gần công ty dịch vụ nước đảm nhiệm Tập đoàn dầu khí Việt Nam có đơn vị tham gia vào dịch vụ với thiết bị ngoại nhập thực kiểm tra đánh giá cho đường ống có đường kính lớn 400mm Với kích thước đường ống nhỏ 400mm địi hỏi thiết bị kiểm tra chuyên dụng phức tạp, đắt tiền Trước nhu cầu từ thực tiễn mong muốn làm chủ công nghệ, đề tài “Nghiên cứu phát triển thiết bị tự hành mang thiết bị đo kiểm xác định biên dạng bên lòng ống”đã triển khai với kết đạt sau: - Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý, kết cấu khí, phương thức giải thuật điều khiển cho thiết bị tự hành mang camera nhằm xác định biên dạng bên lịng ống có đường kính nhỏ 400mm - Thiết kế, chế tạo thử nghiệm thành công thiết bị tự hành mang camera xác định biên dạng bên lòng ống với liệu ảnh truyền qua WiFi Thiết bị chế tạo thử nghiệm thành công phịng thí nghiệm có khả hoạt động bên đường ống có kích thước từ 250 mm đến 350 mm cho kết tốt Kết đóng góp vào việc phát triển, làm chủ cơng nghệ bước đưa sản phẩm đo kiểm đánh giá chất lượng ống thị trường để đáp ứng nhu cầu thực tiễn nước v ABSTRACT In order to carry out inspection and evaluation quality of pipelines in use we need function equipment In actually at Viet Nam, pipelines were inspected and evaluated by foreigner companies Viet Nam petrol group have one department handle this service by foreign equipment, however this department only performed inspection and evaluation for pipelines with minimum diameter more than 400mm and they need more complex equipment with high cost for minimum diameter less than 400mm In order to solve this concern, and even expectation in handle this technology, thesis topic “researching and develop self-propelled equipment with automatic measure equipment to determine shape inside pipelines”, this thesis topic was performed with following results - Researched, proposed principles, mechanical structure, control methods and algorithms for self-propelled equipment carried camera to determine shape inside pipelines with maximum diameter less than 400mm - Successful in designed, fabricated and experimented self – driving apparatus carried camera to determine shape inside pipelines with image was transferred via Wifi network Equipment was fabricated and experimented at experiment Lab with results as this equipment operated well inside pipeline with diameter from 250mm to 350mm these results contributed into development, handle this technology and also step by step provide good equipment for industrial’ inspection and evaluation quality of pipelines vi MỤC LỤ LÝ LỊCH KHOA HỌC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Các nghiên c 1.1.3 Các cơng trì 1.1.4 Các nghiên c 1.1.5 Đánh giá mộ 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài 1.3.1 Tính thực tiễ 1.3.2 Ý nghĩa kho 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng n 1.5.2 Phạm vi ngh 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Nội dung đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các dạng hư hỏng ảnh hưởng đến biên dạng bên tron 2.1.1 Mất mát kim 2.1.2 Trầy xướt, r 2.1.3 Các bất thườ 2.1.4 Nứt gãy ống 2.1.5 Dập lõm 2.2 Phương pháp kiểm tra xác định biên dạng ống vii 2.2.1 Công nghệ CCTV 2.2.2 Công nghệ kiểm tra biên 2.2.3 Lựa chọn công nghệ 2.3 Lý thuyết cấu tạo cấu 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Thành phần khớp động 2.3.3 Phân loại khớp động 2.3.4 Lược đồ 2.4 Bậc tự cấu 2.4.1 Định nghĩa 2.4.2 Tính bậc tự cấ 2.4.3 Bậc tự cấu ph 2.5 Động học cấu 2.5.1 Khái niệm 2.5.2 Ý nghĩa phân tích đ 2.5.3 Phương pháp phân tích 2.5.4 Phân tích động học c 2.5.5 Phân tích động học c 2.5.6 Phân tích động học c CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1 Thông số thiết kế 3.2 Phương án thiết kế 3.2.1 Phương án 3.2.2 Phương án 3.2.3 So sánh phương án 3.2.4 Trình tự công việc cần t 3.3 Thiết kế lựa chọn 3.4 Nội dung tính toán, thiết kế 3.4.1 Xác định kích thước 3.4.2 Xác định kích thước 3.4.3 Phân tích động học c 3.4.4 Tính tốn cụm dẫn động 3.4.5 Chọn động truyền độ viii Cụm bánh đai chuyển động Cụm bánh đai chuyển động sau gia cơng lắp ráp Hình 4.3: Cụm bánh đai chuyển động d Cơ cấu di động: di động gắn với đai ốc vít me bi, vít me chuyển động quay trịn làm cho di động tịnh tiến Cơ cấu góp phần quan trọng việc tùy chỉnh kính thước bao cho thiết bị tự hành Tấm di động mơ hình CAD Tấm di động sau gia cơng lắp ráp Hình 4.4: Tấm di động e Cụm động tùy chỉnh kích thước: động bước có nhiệm vụ truyền chuyển động qua trục vít me, giúp cho thiết bị tự hành thay đổi kích thước vào đường ống có kích thước khác Cụm động tùy chỉnh kích thước Cụm điều chỉnh sau chế tạo Hình 4.5: Cụm động tùy chỉnh kích thước 66 f Thiết bị sau chế tạo lắp ráp hồn chỉnh: Hình 4.6: Thiết bị sau chế tạo 4.2 Vận hành thử nghiệm thiết bị 4.2.1 Mục đích thí nghiệm Mục đích thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại thiết bị sau chế tạo có đáp ứng yêu cầu đề hay chưa Các yếu cầu thiết bị cần thí nghiệm kiểm chứng gồm có: - Đánh giá khả hoạt động đường ống có đường kính từ 250 mm – 300 mm - Kiểm tra tính điều khiển giám sát từ xa qua mạng không dây - Khả hoạt động tự hành dọc trục ống theo hai chiều - Thử nghiệm khả hoạt động camera nhằm ghi lại hình ảnh, video bên lịng ống 4.2.2 Thiết bị thử nghiệm Thiết bị thử nghiệm thiết bị tự hành sau chế tạo, thông số thiết bị bao gồm: - Khối lượng thiết bị: kg Chiều dài lớn nhất: 750 mm Đường kính bao ngồi lớn nhất: 360 mm Đường kính bao ngồi nhỏ nhất: 220 mm 67 - Vận tốc di chuyển m/phút Camera loại PTZ – Pan Tilt Zoom : góc Pan