CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
3.4. Chế tạo thiết bị
3.4.1. Chế tạo các cơ cấu bộ phận của thiết bị
- Vỏ phần thiết bị phát điện: được chế tạo từ vật liệu thép 304 loại tấm độ dày 3 mm. Vỏ thiết bị có chiều cao 750 mm và đường kính 500 mm, đường kính vành đai bắt ốc nắp trên và bắt ốc đáy chân đế 600 mm (gồm 50 mm độ rộng vành đai ở rìa để bắt ốc nắp và bắt ốc xuống chân đế bê tông của thiết bị).
- Phao của thiết bị: được chế tạo từ vật liệu thép 304 loại tấm độ dày 1,4 mm.
Đường kính phao 800 mm, đường kính vành đai bắt ốc nắp phao 900 mm (với 50 mm độ rộng vành đai ở rìa để bắt ốc nắp phao) và chiều cao phao 420 mm.
a. Vỏ phần thiết bị phát điện gắn ở đáy biển b. Phao thiết bị phát điện Hình 3.14. Chế tạo vỏ thiết bị và phao tại xưởng
- Các cơ cấu trục piston, thanh răng và các khớp nối trong mô hình thiết bị.
a. Trục piston b. Thanh răng
c. Khớp nối mềm d. Khớp nối cứng Hình 3.15: Chế tạo trục piston, thanh răng và các khớp nối
- Board mạch chuyển đổi điện áp DC-AC và bảo vệ: trên cơ sở các sơ đồ mạch chuyển đổi điện áp DC-AC và bảo vệ đã tính toán và thiết kế, các board mạch được chế tạo như sau [39,60,61]:
a. Board mạch điều khiển và bảo vệ
b. Board mạch chuyển đổi điện áp DC-AC Hình 3.16. Board mạch chuyển đổi DC-AC và bảo vệ 3.4.2. Lắp ghép hiệu chỉnh thiết bị
Từ các cơ cấu bộ phận của thiết bị được chế tạo, phần lõi thiết bị gồm mô tơ phát điện và bộ tăng tốc chuyển động được ghép nối bởi khớp nối mềm, bộ tăng tốc chuyển động và bánh răng được ghép nối bởi khớp nối cứng. Ba bộ phận thiết bị này được lắp ghép cố định trên cùng một mặt chân đế và nằm ở trọng tâm của phần thiết bị phát điện. Hình 3.17 là bộ phận lõi thiết bị phát điện được ghép nối trên mặt chân đế.
Hình 3.17. Lõi thiết bị phát điện
Mặt khác, để tiến hành thử nghiệm thiết bị hoạt động thực tế tại biển được hiệu quả và linh hoạt trong việc lắp đặt thiết bị thử nghiệm. Phần chân đế của thiết bị sử dụng trong thử nghiệm tại biển được thiết kế chế tạo dạng lồng sắt, cùng các khối bê tông nhỏ được xếp trong lồng sắt xung quanh phần vỏ thiết bị ở chân đế.
Tổng thể phần thiết bị phát điện được lắp ghép gồm lõi thiết bị phát điện, chân đế và các cơ cấu bảo vệ thiết bị khi hoạt động thử nghiệm được đưa ra ở hình 3.18.
a. Lắp ghép lõi thiết bị b. Tổng thể phần thiết bị phát điện Hình 3.18. Lắp ghép toàn bộ thiết bị
3.4.3. Kiểm tra sự hoạt động của thiết bị tại phòng thí nghiệm
Trên cơ sở các thông số cơ hệ của thiết bị đã tính toán thiết kế và chế tạo, tốc độ chuyển động quay của mô tơ phát điện được xác định bởi biểu thức:
, 60 . 30 . Dr tLs
n (3.17)
trong đó LS là chiều dài hành trình chuyển động, Dr là đường kính bánh răng, t là thời gian chuyển động trong một hành trình được tính theo giây và n là tốc độ chuyển động quay của mô tơ phát điện với đơn vị vòng/phút.
Thiết bị được chạy thử tại phòng thí nghiệm với chu trình chuyển động của thanh răng - piston là 0,4 m trong thời gian 26 giây, do vậy tốc độ quay của mô tơ
phát điện là 146,98 vòng/phút. Từ đồ thị hình 3.19b cho thấy, độ lớn điện áp pha của mô tơ phát ra được đo trên tải là 17 V, giá trị điện áp này tương đồng với giá trị điện áp trên đồ thị đường đặc trưng về điện áp và cường độ dòng điện của mô tơ phát ra theo tốc độ chuyển động quay (xem đồ thị trên hình 2.6).
a. Thiết bị tại phòng thí nghiệm b. Điện áp pha do thiết bị phát ra Hình 3.19. Đo kiểm tra điện áp thiết bị phát ra tại phòng thí nghiệm bằng thiết bị đo
Picoscope USB Oscilloscope 2204A ghép nối máy tính của Anh sản xuất Kết luận chương 3
Trong chương 3 đã thực hiện được các kết quả chính như sau:
Xây dựng được cấu trúc tổng thể thiết bị phát điện từ năng lượng sóng biển và chỉ ra chức năng của từng khối bộ phận trong thiết bị. Đã tính toán thiết kế chi tiết các cơ cấu bộ phận cơ học của thiết bị, tính toán thiết kế phần điện với bộ chuyển đổi DC-AC từ điện áp 12 VDC sang điện áp 220 VAC tần số 50 Hz thực sine theo tiêu chuẩn điện lưới quốc gia Việt Nam, cùng với hệ thống kiểm soát bảo vệ thiết bị khi hoạt động.
Đã chế tạo được toàn bộ các cơ cấu bộ phận của thiết bị, ghép nối hoàn thiện thiết bị phát điện từ năng lượng sóng biển, kiểm tra sự hoạt động của thiết bị tại phòng thí nghiệm và cân chỉnh.
Ở chương 4 tiếp theo, tác giả thực hiện thử nghiệm thiết bị hoạt động thực tế tại biển, kiểm tra công suất, phân tích chất lượng điện áp phát ra và đánh giá hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Kết quả chương 3 được công bố trong 02 công trình [2] và [6] trong Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án của tác giả.