M C
4.3.1. Theo nguyên lý Pelamis
Thiết bị phát điện dạng rắn bi n này bao gồm các phao r i liên kết với nhau b i các khớp quay theo chi u ngang và đứng cùng 02 module năng lượng: Bơm xilanh thu nhận năng lượng sĩng ngang và bơm xilanh nhận năng lượng sĩng đứng. Chuy n động tương đối giữa các phao trên b mặt sĩng làm các xilanh (bơm thuỷ lực) hoạt động, chuy n đổi năng
lượng chuy n động cơhọc thu nhận được từ năng lượng sĩng thành năng lượng dầu ép.
Các chuy n động đây chủ yếu là lực Acimet và cho phép khai thác năng lượng sĩng bi n, cung cấp năng lượng dầu ép cho hệ thống thuỷ lực bên trong các module, năng lượng được nạp vào bình tích, sau đĩ cung cấp tới cụm máy phát điện, điện phát ra cĩ th được đưa trực tiếp tới các hộ tiêu thụ, hoặc nạp cho ắcquy hay phát lên điện lưới.
Hình 4.5 Nguyên lý hoạt động của thiết bị trên nguyên lý Pelamis
4.3.2. Theo nguyên lý c m ng đi n t :
Nguyên lí hoạt động của môđun rắn điện dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ và thế năng. Khi có sóng biển thì môđun rắn điện sẽ chuyển động lên xuống theo sóng biển, sự
xilanh 1 Bình chứa dầu xilanh 2 bình tích điện tuabin phát hệ thống van 1 chi u + bình tăng áp
HVTH: Nguyễn Duy Hà -62-
chuyển động lên xuống đó làm cho nam châm vĩnh cửu bên trong cuộn dây chuyển động qua lại. Khi nam châm chuyển động trong cuộn dây đồng sẽ tạo ra từ trường biến thiên quét qua cuộn dây sinh ra một suất điện động cảm ứng i.
Nguồn điện được tạo ra trên mỗi môđun rắn điện là nguồn điện xoay chiều có tần số luôn luôn thay đổi tùy thuộc vào cường độ sóng và bước sóng của sóng biển, điều này sẽ gay khó khăn cho việc kết nối và truyền tải. Vì vậy ta phải sử dụng bộ chỉnh lưu cầu với tụ điện để biến dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều có biên độ ít thay đổi Ui.
Hình 4.6 Nguyên lý hoạt động của thiết bị trên nguyên lý cảm ứng điện từ
Trong hai thiết bị trên thì máy phát điện theo nguyên lý Pelamis cĩ những ưu đi m sau vượt trội hơn so với máy phát theo nguyên lý điện từ:
- Nguyên lý hoạt động đơn giản d chế tạo
- Kinh phí chế tạo thấp hơn.
- Ít chịu ảnh hư ng của mơi trư ng nước mặn (cấu tạo từ những vật liệu ít bị oxy hĩa)
- Lắp đặt và bảo trì đi u kiện ngồi khơi d dàng hơn.
Thực tế hệ thống máy phát điện theo nguyên lý Pelamis khi làm việc chịu tác động của hai loại sĩng là sĩng đứng và sĩng ngang, khi hoạt động cĩ th lấy năng lượng từ sĩng đứng hoặc sĩng ngang thơng qua bộ tích áp đ tạo lực đẩy cho tuabin phát điện nhưng trong đi u kiện hạn hẹp của đ tài, với phần tính tốn thiết kế theo bài tốn phẳng nên chỉ khảo sát cơng năng của sĩng đứng thơng qua hệ thống van một chi u tạo lực đẩy trực tiếp cho tuabin phát hoạt động, vì vậy mơ hình giả lặp (hình 5.12) đây cũng thực hiện các chuy n động
như tác động của sĩng đứng với hoạt động của mơ hình theo nguyên lý Pelamis nhằm phục
HVTH: Nguyễn Duy Hà -63-
4.4.Mơ hình máy phát đi n theo nguyên lý Pelamis: 4.4.1. Cấu t o mơ hình : (phụ lục)
4.4.2. Nguyên lý ho t đ ng mơ hình :
Hình 4.7 Mơ hình rắn biển phát điện theo nguyên lý Pelamis
Khi cho động cơ chuy n động thì thanh chống sẽ di chuy n từ đi m cao nhất đến đi m thấp nhất của đĩa truy n độngđ giả lặp hướng truy n động của sĩng đứng.
Tại vị trí cao nhất lúc này xilanh a thực hiện hành trình hút, xilanh b thực hiện hành trình đẩy làm cho tuabin quay.
Tại vị trí thấp nhất lúc này xilanh a thực hiện hành trình đẩy, xilanh b thực hiện hành trình hút làm cho tuabin quay.
Như vậy trong tồn bộ hành trình quay của đĩa gắn trên đơng cơ, thanh chống chuy n động liên tục từ đi m cao nhất đến đi m thấp nhất nên hai xilanh a,b làm việc liên tục và làm cho tuabin quay liên tục phát ra điện áp.
Thanh chống Xilanh a Xilanh b Tuabin Đĩa truy n động
HVTH: Nguyễn Duy Hà -64-
CH NG V: THI CỌNG MỌ HỊNH
Mơ hình được chế tạo và lắp ráp bao gồm các bộ phận sau:
5.1. Đ mơ hình :
Chất liệu : gỗ
Mơ tả : Đế được làm đ đỡ tồn bộ mơ hình và động cơ dẫn bên trên.
Hình 5.1 Đế mơ hình
5.2. Thanh treo mơ hình:
Chất liệu : thép CT3 Số lượng : 2 cái
Mơ tả : Thanh treo được cố định lên trên đế mơ hình và treo mơ hình thơng qua tai treo.
Hình 5.2 Thanh treo mơ hình
5.3. Mơ đun khơng mang thi t b phát đi n.
HVTH: Nguyễn Duy Hà -65-
Số lượng : 2 ống 600 x 200
Mơ tả : Hai mơ đun này được nối với giá treo mơ hình và liên kết với mơ đun phát điện thơng qua các khớp nối.
Hình 5.3 Mơ đun khơng mang máy phát
5.4. Đầu n i d n dầu thủy l c + h th ng ng.
Mơ tả : Hệ thốngđầu nối và ống dẫn được đấu nối theo đúng sơ đồ của mơ hình, đảm bảo
độ kín trong suốt quá trình vận hành.
Hình 5.4 Đầu nối + hệ thống ống
5.5. Van m t chi u.
Số lượng : 4 cái
Mơ tả : Van một chi u được lắp đặt sao cho tồn bộ hành trình của dầu thủy lực theo một vịng khép kín.
HVTH: Nguyễn Duy Hà -66-
Hình 5.5 Đầu nối + van 1 chiều
5.6. Xi lanh t o lực đẩy.
Số lượng : 2 cái
Mơ tả : Khi động cơ tạo chuy n động lên xuống cho mơ hình sẽ tạo lực đẩy cho xi lanh làm cho tua bin quay phát ra điện.
Hình 5.6 Xi lanh đẩy
5.7. Tua bin phát.
Số lượng : 1 cái
Mơ tả : Khi xi lanh đẩy làm việc sẽ làm cho tua bin phát quay thơng qua hệ thống dầu thủy lực.
HVTH: Nguyễn Duy Hà -67-
Hình 5.7 Tua bin phát
5.8. Các thi t b ph tr khác.
- Động cơ điện 1 chi u
- Bộ nguồn đi u chỉnh điện áp
- Mơ hình tiếp nhận điện từ máy phát
- Đồng hồ VOM
Hình 5.8 Động cơ điện 1 chiều
HVTH: Nguyễn Duy Hà -68-
Hình 5.10 Mơ hình tiếp nhận điện từ máy phát
HVTH: Nguyễn Duy Hà -69-
HVTH: Nguyễn Duy Hà -70-
CH NG VI: K T LU N ậ KI N NGH
6.1 K t qu thực nghi m:
Từ nguyên lý tạo ra dịng điện đã chọn cho mơ hình, tiến hành các thí nghiệm thực tế trên mơ hình đ tìm ra quy luật mối quan hệ của điện áp với khoảng hành trình của xi lanh và chu kỳ sĩng đứng.
6.1.1 Thí nghi m 1:
Số liệu ban đầu :
- Đư ng kính xi lanh : D = 10mm
- Đư ng kính vịi phun : d = 2mm
- Hành trình pittong : L = 10 mm
6.1.2 Thí nghi m 2:
Số liệu ban đầu :
- Đư ng kính xi lanh : D = 10mm
- Đư ng kính vịi phun : d = 2mm
HVTH: Nguyễn Duy Hà -71-
6.1.3 Thí nghi m 3:
Số liệu ban đầu :
- Đư ng kính xi lanh : D = 10mm
- Đư ng kính vịi phun : d = 2mm
- Hành trình pittong : L = 20 mm
6.1.4 Thí nghi m 4:
Số liệu ban đầu :
- Đư ng kính xi lanh : D = 10mm
- Đư ng kính vịi phun : d = 2mm
HVTH: Nguyễn Duy Hà -72-
6.1.5 Thí nghi m 5:
Số liệu ban đầu :
- Đư ng kính xi lanh : D = 10mm
- Đư ng kính vịi phun : d = 2mm
HVTH: Nguyễn Duy Hà -73-
* B ng s li u thực nghi m:
- Từ kết quả thực nghiệm ta thấy quy luật cùng tăng tuyến tính khi tăng dần chu kỳ sĩng thì điện áp đầu ra cũng tăng theo, liên hệ với thực tế thì khi chu kỳ sĩng tăng dần lúc thay đổi th i tiết thì điện áp thu được từ máy phát cũng tăng dần và ngược lại.
- Ngồi ra thực nghiệm với hành trình khác nhau của xi lanh cĩ kết quả chứng minh thực tế với các con sĩng cĩ chi u cao tăng dần thì điện áp đầu ra của máy phát cũng tăng theo.
6.2 K t lu n:
Luận văn đã hồn thành những mục tiêu và nhiệm vụ đ ra, với các kết quả đạt được như
sau:
- Phân tích được các đi m mạnh của hệ thống phát điện gián tiếp so với các hệ thống phát điện bằng năng lượng sĩng bi n khác, cĩ th áp dụng được cho vùng bi n của Việt Nam
- Chế tạo mơ hình phát điện gián tiếp bằng sĩng bi n.
- Thực hiện thí nghiệm trên mơ hình thu được thơng số v khả năng phát điện. Đây là cơ s đ định hướng các nghiên cứu tiếp theo nhằm hồn thiện cơng nghệ phát điện gián tiếp.
6.3 Ki n ngh :
Với khoảng th i gian làm luận văn ngắn và các vấn đ trong luận văn là khá mới mẻ, chưa cĩ nhi u lý thuyết v vấn đ này, em đã nỗ lực thực hiện và đạt được những kết quả
ban đầu. Tuy nhiên đ hồn thành cơng nghệ này, em kiến nghị cần phải thực hiện một số
HVTH: Nguyễn Duy Hà -74-
- Nghiên cứu mối quan hệ cụ th hơn giữa áp lực đẩy của pittơng với chi u cao và
chu kỳ sĩng thực đến khả năng phát điện của mơ hình máy phát gián tiếp với sĩng đứng và
sĩng ngang.
- Xây dựng b tạo sĩng và mơ hình thiết bị phát điện gián tiếp đ nghiên cứu khả
năng phát điện của mơ hình này thơng qua việc thay đổi tần số sĩng và biên độ sĩng. - Phát tri n lý thuyết tính tốn phù hợp với kết quả thí nghiệm.
HVTH: Nguyễn Duy Hà -75-
TÀI LI U THAM KH O
[1].Trần Thu Tâm – CƠNG TRÌNH VEN BI N – Nhà xuất bản ĐH Quốc Gia Thành Phố
Hồ Chí Minh – 2003.
[2] Trần Minh Quang –CƠNG TRÌNH VEN BI N –NXB Giao thơng vận tải
[3].V T LÝ Đ I C NG tập 1 – Lương Duyên Bình – Nhà xuất bản giáo dục -2003.
[4].V T LÝ Đ I C NG tập 2 – Lương Duyên Bình – Nhà xuất bản giáo dục – 2003.
[5] Dư Văn Tốn, 2005. Năng lượng thủy tri u bi n Đơng. TC Khoa học và Cơng nghệ bi n. Số 1. 12 tr.
[6] Dư Văn Tốn , 2007. “Năng lượng bi n: ti m năng, cơng nghệ, chính sách”. TT HNKH
quốc gia. 300 tr.
[7] Dư Văn Tốn, 2011. Kịch bản phát tri n năng lượng tái tạo thế giới và đ xuất cho Việt
Nam. HNKHQT “Phát tri n NL b n vững”, Viện KHCNVN 11/2011.
[8] Christine Miller (August 2004). "Wave and Tidal Energy Experiments in San Francisco and Santa Cruz"
[9] Figure 6 from: Wiegel, R.L.; Johnson, J.W. (1950), "Elements of wave theory", Proceedings 1st International Conference on Coastal Engineering, Long Beach, California: ASCE, pp. 5–21 s of the upper ocean (2nd ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-29801-6.
[10] Holthuijsen, Leo H. (2007). Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-86028-8.
[11] R. G. Dean and R. A. Dalrymple (1991). Water wave mechanics for engineers and scientists. Advanced Series on Ocean Engineering. 2. World Scientific, Singapore. ISBN 978-981-02-0420-4. See page 64–65.
[12] Clément et al. (2002). "Wave energy in Europe: current status and perspectives".Renewable and Sustainable Energy Reviews 6 (5): 405– 431. doi:10.1016/S1364-0321(02)00009-6
[13] Farley, F. J. M. and Rainey, R. C. T. (2006). "Radical design options for wave-profiling wave energy converters". International Workshop on Water Waves and Floating Bodies. [14] Falnes, J. (2007). "A review of wave-energy extraction". Marine Structures 20 (4): 185–201.doi:10.1016/j.marstruc.2007.09.001
HVTH: Nguyễn Duy Hà -76-
PH L C
1. Bản vẽ 1A : Bản vẽ cấu tạo của mơ hình
2. Bản vẽ 1B : Bản vẽ nguyên lý của máy phát điện bằng năng lượng sĩng bi n
3. Bản vẽ 1B-1 : Bản vẽ phao mang máy phát
4. Bản vẽ 1B-2 : Bản vẽ phao truy n động 5. Bản vẽ 1B-3 : Bản vẽ tua bin quay