Đề tài Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và thiết bị để khai thác và sử dụng các loại năng lượng tái tạo trong chế biến nông, lâm, thủy sản, sinh hoạt nông thôn và bảo vệ môi trường

130 trang yendo 5830

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và thiết bị để khai thác và sử dụng các loại năng lượng tái tạo trong chế biến nông, lâm, thủy sản, sinh hoạt nông thôn và bảo vệ môi trường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

de_tai_nghien_cuu_lua_chon_cong_nghe_va_thiet_bi_de_khai_tha.pdf

Nội dung text: Đề tài Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và thiết bị để khai thác và sử dụng các loại năng lượng tái tạo trong chế biến nông, lâm, thủy sản, sinh hoạt nông thôn và bảo vệ môi trường

bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò N¨ng l−îng giã thuéc ®Ò tµi kc 07.04: “nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng” Chñ nhiÖm ®Ò tµi: kS d−¬ng thÞ thanh l−¬ng 5817-13 16/5/2006 hµ néi – 5/2006
BOÄ KHOA HOÏC VAØ COÂNG NGHEÄ Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.Hoà Chí Minh Trung taâm Nghieân cöùu Thieát bò nhieät vaø Naêng löôïng môùi BAÙO CAÙO KHKT ÑEÀ TAØI KC – 07 – 04 “Nghieân cöùu löïa choïn coâng ngheä vaø thieát bò ñeå khai thaùc vaø söû duïng caùc loaïi naêng löôïng taùi taïo trong cheá bieán noâng – laâm – thuûy saûn, sinh hoaït vaø baûo veä moâi tröôøng noâng thoân” PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ Tp.HCM 12/2003
LÔØI MÔÛ ÑAÀU - 1 – LÔØI MÔÛ ÑAÀU Vieät Nam laø moät nöôùc noâng nghieäp vôùi hôn 80% daân soá ñang soáng vaø laøm vieäc taïi noâng thoân. Trong ñoù khoaûng 47% soáng ôû caùc ñoàng baèng soâng Hoàng vaø soâng Cöûu Long vôùi tieàm naêng ñaát ñai, taøi nguyeân khoaùng saûn, röøng bieån to lôùn. Do ñoù noâng thoân luoân luoân ñoùng vai troø quan troïng trong söï nghieäp phaùt trieån kinh teá – xaõ hoäi cuûa ñaát nöôùc. Ñeå thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh kinh teá, naâng cao daân trí, giaûm tyû leä gia taêng daân soá Nhaø nöôùc ñaõ coù nhieàu chính saùch veà xaây döïng vaø phaùt trieån noâng thoân – Moät trong caùc chính saùch lôùn ñoù laø chöông trình ñieän khí hoùa noâng thoân vaø chöông trình KHCN KC – 07 “ Coâng nghieäp hoùa vaø hieän ñaïi hoùa noâng thoân”. Theo döï baùo veà nhu caàu tieâu thuï ñieän ôû noâng thoân ñeán naêm 2010 ( trong toång sô ñoà phaùt trieån ñieän löïc Vieät Nam giai ñoaïn IV) ñaõ döï kieán veà cô baûn coâng cuoäc ñieän khí hoaù noâng thoân seõ hoaøn thaønh vaøo naêm 2010 vôùi khoaûng 70% soá hoä noâng thoân ñöôïc söû duïng löôùi ñieän quoác gia. Ngaøy 12/02/1999 Chính phuû ñaõ ra quyeát ñònh soá 22/1999 QÑTT pheâ duyeät ñeà aùn ñieän noâng thoân ñeán naêm 2000 vôùi nguyeân taéc chæ ñaïo “ Vieäc ñöa ñieän veà noâng thoân phaûi keát hôïp giöõa phaùt trieån ñieän quoác gia vaø ñieän taïi choã nhö : thuûy ñieän nhoû, ñieän gioù, ñieän maët trôøi, haàm khí biogas Treân cô sôû phaân tích toái öu caùc chæ thò vaø caùc yeáu toá khaùc lieân quan ”. Vôùi nhöõng vuøng noâng thoân xa xoâi heûo laùnh, nhöõng vuøng mieàn nuùi haûi ñaûo nôi coù tieàm naêng veà naêng löôïng gioù thì vieäc söû duïng caùc ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaø bôm nöôùc phuïc vuï cho saûn xuaát vaø ñôøi soáng laø giaûi phaùp toái öu. Tuy BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
LÔØI MÔÛ ÑAÀU - 2 – nhieân vaán ñeà ñaët ra laø: laøm theá naøo ñeå söû duïng moät caùch coù hieäu quaû nguoàn naêng löôïng voâ taän naøy? Ñeà taøi nhaùnh phaàn Naêng löôïng Gioù thuoäc “Ñeà taøi KC – 07 – 04” ñaõ ñöôïc thöïc hieän vôùi muïc tieâu : Xaùc ñònh caùc giaûi phaùp coâng ngheä vaø cheá taïo caùc loaïi thieát bò Ñoäng cô gioù nhaèm ñaùp öùng nhu caàu thò tröôøng trong nöôùc ñeå khai thaùc vaø söû duïng coù hieäu quaû nguoàn naêng löôïng gioù phuïc vuï saûn xuaát vaø sinh hoaït cho caùc vuøng noâng thoân Vieät Nam. Vôùi muïc tieâu naøy, ñeà taøi nhaùnh phaàn “Naêng löôïng Gioù” ñaõ tieán haønh vieäc phaân tích moät caùch coù heä thoáng caùc yeáu toá veà tieàm naêng gioù, veà nhu caàu naêng löôïng phuïc vuï saûn xuaát vaø ñôøi soáng cuûa caùc vuøng noâng thoân Vieät Nam cuõng nhö trình ñoä coâng ngheä ñeå tìm ra caùc vaán ñeà toàn taïi trong thieát keá vaø coâng ngheä cheá taïo nhaèm ñöa ra nhöõng maãu thieát bò thích hôïp coù khaû naêng öùng duïng trong thöïc teá saûn xuaát vaø ñôøi soáng. Ñeå naâng cao chaát löôïng coâng vieäc trong nghieân cöùu, thieát keá ñeà taøi ñaõ taäp hôïp ñöôïc moät ñoäi nguõ chuyeân gia lieân ngaønh nhö: ñieän – ñieän töû, coâng ngheä thoâng tin, coâng ngheä töï ñoäng hoaù, coâng ngheä cheá taïo maùy vaø vaät lieäu môùi Trong quaù trình nghieân cöùu ñeà taøi cuõng taäp trung nghieân cöùu kyõ caùc taøi lieäu trong vaø ngoaøi nöôùc, tieán haønh löïa choïn moät caùch coù choïn loïc nhöõng maãu nghieân cöùu phuø hôïp vôùi ñieàu kieän coâng ngheä vaø cheá ñoä gioù Vieät Nam. Noäi dung nghieân cöùu vaø caùc coâng vieäc chính cuûa ñeà taøi : 1. Nghieân cöùu caùc taøi lieäu kyõ thuaät, phaân tích maãu maõ cuûa nöôùc ngoaøi veà ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaø bôm nöôùc ñeå thöïc hieän vieäc nghieân cöùu maãu. 2. Nghieân cöùu lyù thuyeát, tính toaùn thieát keá caùc caáu thaønh cô baûn cuûa ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác chaäm, ñoäng cô gioù phaùt ñieän quay nhanh, ñoäng BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
LÔØI MÔÛ ÑAÀU - 3 – cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao, ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp thaáp nhö: baùnh xe gioù, cô caáu ñònh höôùng 3. Nghieân cöùu caùc giaûi phaùp khoa hoïc coâng ngheä. 4. Cheá taïo laép ñaët thöû nghieäm 04 heä thoáng ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaø bôm nöôùc. 5. Hoaøn thieän thieát keá vaø laäp qui trình coâng ngheä cheá taïo nhöõng saûn phaåm treân. Caùc saûn phaåm cuûa ñeà taøi laø: 1. Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao BP 350-12 • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 3,5m • Vaän toác gioù ñònh möùc: V = 8m/s • Soá caùnh: B = 12 3 • Löu löôïng nöôùc: Q ≤ 1,25m /h ôû H ≤ 20m Q ≤ 2,5m3/h ôû H ≤ 10m ôû 8m/s 2. Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp thaáp BP 450 – 12 • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 4,5m • Vaän toác gioù ñònh möùc: V = 8m/s • Soá caùnh: B = 12 3 • Löu löôïng nöôùc: Q ≤ 40m /h ôû 8m/s • Coät aùp: H ≤ 2m 3. Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác chaäm PD 280 – 3 • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 2,8m • Vaän toác gioù ñònh möùc: V = 8m/s • Soá caùnh: B = 3 ÷ 6 • Coâng suaát ñònh möùc: N = 300W ÷ 500W 4. Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác nhanh PD 220 - 4 • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 2,2m • Vaän toác gioù ñònh möùc: V = 10m/s • Soá caùnh: B = 2 ÷ 4 • Coâng suaát ñònh möùc: N = 500W ÷ 1000W BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 4 - Chöông 1 TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC § 1 - 1 Ngoaøi nöôùc Keå töø cuoäc khuûng hoaûng daàu löûa ñaàu thaäp nieân 70, nhieàu nöôùc treân theá giôùi ñaõ ñieàu chænh chính saùch naêng löôïng höôùng veà caùc nguoàn naêng löôïng môùi vaø naêng löôïng taùi taïo. Trong ñoù ôû moät soá nöôùc thì naêng löôïng gioù ñöôïc ñaùnh gía nhö moät nguoàn naêng löôïng coù theå ñoùng goùp moät phaàn ñaùng keå trong caân baèng naêng löôïng quoác gia. 1.1.1 Söï phaùt trieån cuûa caùc ñoäng cô gioù coâng suaát lôùn hoaø maïng löôùi ñieän quoác gia: • Toång coâng suaát laép ñaët vaø soá löôïng ñoäng cô gioù ñöôïc laép ñaët treân theá giôùi : Töø naêm 1991 trôû veà tröôùc, Myõ luoân laø quoác gia daãn ñaàu veà toång coâng suaát laép ñaët caùc tuabin gioù, rieâng ôû bang California (1991) soá löôïng caùc tuabin gioù ñöôïc laép ñaët laø 16387 caùi vaø toång coâng suaát laø 1679 MW. Nhöng cho ñeán nay, Chaâu Aâu ñaõ vöôït qua Myõ veà coâng suaát laép ñaët vaø ñang coù xu höôùng phaùt trieån maïnh meõ. Hieäp hoäi Naêng löôïng Gioù Hoa Kyø (AWEA) döï ñònh tôùi naêm 2007 seõ laép ñaët treân 4.000 MW. Coøn muïc tieâu cuûa Hieäp Hoäi Naêng löôïng Gioù Chaâu AÂu ñeán naêm 2030, toång coâng suaát laép ñaët caùc tuabin gioù leân ñeán 15.000MW. Hieän nay, caùc haõng cheá taïo ñoäng cô gioù haøng ñaàu treân theá giôùi phaàn lôùn thuoäc veà Chaâu AÂu vôùi hôn 80% thò phaàn. Naêm 1997, Caùc Hieäp hoäi Naêng löôïng Gioù döï tính toång coâng suaát laép ñaët treân toaøn theá giôùi vaøo cuoái naêm 2001 seõ laø 11.400 MW nhöng ñeán ngaøy 18/07/2001 toång coâng suaát laép ñaët treân toaøn theá giôùi laø 18.6100 MW. Rieâng Chaâu AÂu laø 13.664 MW. Döôùi ñaây laø baûng thoáng keâ coâng suaát laép ñaët ñoäng cô gioù cuûa caùc nöôùc treân theá giôùi tính ñeán ngaøy 18/07/2001 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 5 - No Teân nöôùc Toång coâng suaát laép ñaët (MW) 1 Germany 6.900 2 USA 2.568 3 Spain 2.567 4 Denmark 2.346 5 India 1.120 6 Italia 506 7 Netherlands 475 8 U.K 413 9 China 340 10 Sweden 258 11 Greece 208 12 Japan 150 13 Canada 140 14 Ireland 118 15 Portugal 105 Toång coäng : treân toaøn theá giôùi : 18.600 MW Toång coäng ôû Chaâu Aâu : 13.664 MW Naêm 2002, toác ñoä phaùt trieån naêng löôïng gioù cuûa theá giôùi taêng khoâng ñaùng keå, chæ vöôït troäi hôn naêm 2001 laø 5,9 %. Rieâng Chaâu AÂu ñaõ laép theâm 6.163MW, taêng 36,1 % so vôùi naêm 2001. Söï phaùt trieån cuûa vieäc söû duïng naêng löôïng gioù ôû Chaâu AÂu vaø treân toaøn theá giôùi ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1 . BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 6 - Nhö ñaõ thaáy treân hình (1) söï taêng tröôûng cuûa vieäc laép ñaët caùc tuabin gioù töø 1998 laø daáâu hieäu cho thaáy ngaøy caøng nhieàu hôn caùc nöôùc quan taâm vaø ñang phaùt trieån vieäc söû duïng naêng löôïng gioù. Keát luaän naøy hoaøn toaøn ñöôïc cuûng coá baèng döï ñoaùn veà söï phaùt trieån naêng löôïng gioù cho ñeán naêm 2007. Theo döï ñoaùn naøy , naêng löôïng ñöôïc saûn xuaát töø caùc tuabin gioù coù trieån voïng taêng töø 32.037MW ñeán hôn 83.000MW treân toaøn theá giôùi ñeán naêm 2007 [2]. Rieâng ôû Chaâu AÂu, tôùi naêm 2007, coâng suaát ñöôïc laép ñaët coù trieån voïng taêng ñeán 58.000MW. Ñieàu naøy coù nghóa laø söï phaùt trieån naêng löôïng gioù haøng naêm treân theá giôùi seõ laø 6.960MW/naêm. Theo döï tính treân, Chaâu AÂu seõ chieám 68% toång coâng suaát laép ñaët treân toaøn caàu. Cuõng treân hình 1 ta coù theå thaáy: coâng suaát laép ñaët tích luõy töø WTs (tuabin gioù) ôû Chaâu Aâu laø 23.832MW vaøo cuoái naêm 2002 vaø treân toaøn theá giôùi laø 32.037MW. Nhö vaäy cho thaáy hieän nay Chaâu AÂu naém giöõ 1 vai troø chuû choát trong ngaønh coâng nghieäp naêng löôïng gioù. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 7 - BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 8 - ÔÛ Chaâu Myõ, coâng suaát laép ñaët caùc WTs ñaõ giaûm ñi : • Naêm 2000 : 180MW • Naêm 2001 : 1.745MW • Naêm 2002 : 495MW ÔÛ Chaâu AÙ cuõng vaäy, coâng suaát laép ñaët giaûm ñi 17%, naêm 2001 (511MW) xuoáng 424MW naêm 2002. ÔÛ nhöõng Chaâu Luïc khaùc, coâng suaát laép ñaët môùi taêng töø 42MW (2001) tôùi 147MW (2002). Ba nöôùc ôû Chaâu Aâu: Ñöùc, Taây Ban Nha, Ñan Maïch vaãn laø nhöõng nöôùc haøng ñaàu trong vieäc laép ñaët WTs. Trong toång soá 6.163MW laép ñaët ôû Chaâu AÂu naêm 2002 coù 5270MW ñöôïc laép ñaët ôû 3 nöôùc naøy. Hieän nay caùc coâng ty saûn xuaát tuabin gioù lôùn nhaát treân theá giôùi phaàn lôùn thuoäc veà Chaâu AÂu . BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 9 - • Söï phaùt trieån veà coâng ngheä saûn xuaát tuabin gioù [2]: Baét ñaàu töø nhöõng naêm 1970, nhöõng cô quan haøng khoâng lôùn treân theá giôùi ngay töø ñaàu ñaõ thöû thieát keá nhöõng tuabin gioù vaøi MW maø khoâng ñi theo con ñöôøng moøn laø naâng ñöôøng kính baùnh xe gioù leân töø töø vaø hoï ñaõ phaïm phaûi sai laàm khi nghó vôùi trình ñoä coâng ngheä cao cuûa hoï seõ thích hôïp cho vieäc thieát keá caùc ñoäng cô gioù. Trong khi ñoù nhöõng ngöôøi “tieân phong” trong lónh vöïc naêng löôïng gioù cuûa theá giôùi ñaõ ñi baèng con ñöôøng khaùc : Do thieáu trình ñoä coâng ngheä cao vaø ñoäi nguõ kyõ sö quan troïng hoï ñaõ baét ñaàu baèng vieäc nghieân cöùu nhöõng ñoäng cô gioù coâng suaát nhoû maø cuõng ñaõ ñaày khoù khaên. Coâng ngheä baét ñaàu laø coâng ngheä möôïn : daïng khí ñoäng töø soå tay cuõ cuûa NASA, caùnh ñöôïc thieát keá nhö caùnh maùy bay, thoâng soá vaät lieäu töø cô sôû cuûa haøng khoâng, hoäp soá, maùy phaùt, heä thoáng ñònh höôùng töø nhöõng ñoäng cô gioù bôm nöôùc cuõ Vôùi vieäc hoaøn thieän, caûi tieán vaø naâng kích thöôùc (coâng suaát) moät caùch töø töø . Con ñöôøng baét ñaàu cuûa ñoäi “tieân phong” vôùi vieäc möôïn coâng ngheä ñaõ ñöôïc chöùng minh moät caùch thaønh coâng trong thöïc teá. Töø nhöõng naêm 1980, caùc haõng saûn xuaát ñoäng cô gioù treân theá giôùi môùi chæ saûn xuaát ñöôïc caùc ñoäng cô gioù coù ñöôøng kính baùnh xe gioù laø 20m (100kW), sau ñoù phaùt trieån leân ñeán 40m (500kW) – Ñeán ñaàu nhöõng naêm 1990 môùi baét ñaàu BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 10 - xuaát hieän khoaûng 14 ñoäng cô gioù vôùi ñöôøng kính 50m (750kW) ñeán 80m (3.000 kW) – Tuy nhieân nhöõng maãu naøy chæ mang tính thöû nghieäm. Sau hôn 25 naêm phaùt trieån coâng ngheä tuabin gioù, cho ñeán nay caùc haõng saûn xuaát cuûa Ñan Maïch, Ñöùc, Myõ, Haø Lan, Taây Ban Nha ñaõ ñöa ra thò tröôøng thöông maïi caùc loaïi ñoäng cô gioù tieâu chuaån vôùi coâng suaát töø 500 ÷ 1.500 kW. Caùc haõng saûn xuaát ñaõ cheá taïo caùc ñoäng cô gioù ngaøy caøng lôùn hôn vaø giaù thaønh 1 kWh ngaøy caøng reû ñi. Hieän Haø Lan ñang thöû nghieäm nhöõng maãu ñoäng cô gioù töø 3 ÷4 MW, haõng ENERON (Ñöùc) seõ cho ra ñôøi loaïi ñoäng cô gioù 5MW trong khoaûng 1 vaøi naêm tôùi. Vôùi söï phaùt trieån cuûa neàn coâng nghieäp saûn xuaát ñoäng cô gioù hieän nay, vieäc laép ñaët caùc ñoäng cô gioù ngoaøi bieån ñaõ môû ra moät trieån voïng lôùn cho caùc quoác gia coù tieàm naêng gioù ngoaøi khôi nhöng dieän tích ñaát lieàn bò haïn cheá nhö Haø Lan, Ñan Maïch Neáu treân ñaát lieàn nhaø maùy ñieän gioù coâng suaát vaøi chuïc MW ñöôïc cho laø lôùn thì ñoái vôùi ngoaøi khôi noù laø möùc toái thieåu ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû. Vôùi coâng trình treân ñaát lieàn : thieát bò chieám 75% kinh phí, coøn ôû ngoaøi khôi thieát bò chæ chieám 40% voán ñaàu tö; chi phí lôùn nhaát daønh cho neàn moùng vaø noái vôùi löôùi ñieän – Hôn nöõa, khai thaùc vaø baûo trì cuõng toán keùm hôn. Tuy nhieân, vôùi cuøng coâng suaát laép ñaët, saûn löôïng ñieän phaùt ra treân bieån khôi seõ lôùn hôn nhieàu so vôùi vieäc laép ñaët treân ñaát lieàn. Trong 40 naêm tôùi, neáu chöông trình ñöôïc thöïc hieän, ngöôøi Ñan Maïch coù theå töï haøo laø nhöõng ngöôøi ñaàu tieân treân theá giôùi ñaõ saûn xuaát ½ saûn löôïng ñieän töø bieån caû. Vôùi moät nguoàn than quaù oâ nhieãm, vôùi moät yù thöùc maïnh meõ ñoái vôùi vaán ñeà moâi tröôøng, moät tieàm naêng veà phong ñieän treân bôø bò haïn cheá nhöng cöïc lôùn treân bieån vaø moät neàn coâng ngheä veà quaït gioù coù kyõ naêng toát nhaát treân theá giôùi, nhöõng ñieàu kieän naøy ñaõ hoäi tuï cho Ñan Maïch laø quoác gia ñöùng ñaàu trong lónh vöïc phong ñieän ngoaøi bieån khôi. Naêm 1991, Ñan Maïch ñaõ laép 11 ñoäng cô gioù cuûa haõng BONUS (Ñan Maïch) vôùi coâng suaát 450 kW/ caùi taïi bôø bieån phía nam Zeeland (chi phí cao hôn laép ñaët treân ñaát lieàn 85%). BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 11 - Thaùng 10/1995, nhaø maùy thöù 2 cuûa Ñan Maïch treân bieån khôi (TUNOKNOB) baét ñaàu vaän haønh vôùi 10 ñoäng cô gioù coâng suaát 500 kW/caùi cuûa haõng VESTAS (Ñan Maïch). Theo Boä tröôûng Moâi tröôøng Ñan Maïch ñaõ thoâng baùo: ñeán naêm 2005 Ñan Maïch seõ xaây döïng 5 nhaø maùy phong ñieän “treân maët bieån” vôùi toång coâng suaát laø 750 MW, ñeán naêm 2015 coâng suaát laép ñaët treân bieån seõ ñaït 2.300 MW ôû 5 vò trí treân vaø ñeán naêm 2030 seõ ñaït 4.000MW hoaëc coù theå lôùn hôn con soá neâu treân töø 1.000 ÷ 2.000 MW. Taïi hoäi nghò Kyoto veà vieäc kieåm soaùt caùc loaïi khí thaûi loàng kính, Ñan Maïch ñaõ cam keát möùc khí CO2 thaûi ra khoâng gian vaøo naêm 2005 seõ giaûm 20% so vôùi möùc naêm 1998 döïa treân vieäc khai thaùc tieàm naêng gioù ngoaøi khôi nhaèm thay theá caùc nhaø maùy nhieät ñieän ñoát than. 1.1.2 Söï phaùt trieån caùc ñoäng cô gioù coâng suaát nhoû : Maëc duø caùc nöôùc coâng nghieäp tieân tieán taäp trung phaùt trieån caùc ñoäng cô gioù coâng suaát lôùn hoøa maïng ñieän quoác gia nhöng beân caïnh ñoù kyõ thuaät coâng ngheä saûn xuaát ñoäng cô gioù nhoû vaãn ñöôïc chuù troïng nhaèm phuïc vuï cho caùc vuøng xa xoâi, heûo laùnh ñaëc bieät laø trôï giuùp veà kyõ thuaät vaø coâng ngheä cho caùc nöôùc ñang phaùt trieån. Trong khu vöïc Chaâu AÙ, Trung Quoác laø moät ñieån hình veà vieäc phaùt trieån caùc ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû. Trong keá hoaïch 5 naêm laàn 5,6,7 (1981 – 1995) Trung Quoác ñaõ ñaàu tö kinh phí lôùn cho vieäc nghieân cöùu vaø phaùt trieån haøng loaït caùc caùc ñoäng cô gioù coâng suaát nhoû. Caùc chính quyeàn ñòa phöông ñaõ coù nhöõng bieän phaùp khuyeán khích saûn xuaát cheá taïo vaø hoã trôï giaù. Phaàn lôùn nhöõng tuabin gioù mini ñang hoaït ñoäng ôû Noäi Moâng ñöôïc trôï caáp 20% kinh phí. Ñeán cuoái naêm 2000 ñaõ coù khoaûng 180.000 ñoäng cô gioù phaùt ñieän ñöôïc laép ñaët ôû Trung Quoác. Trong soá ñoù khoaûng 80% ôû Noäi Moâng. Khaû naêng haøng naêm Trung Quoác coù theå saûn xuaát 20.000 caùi. Neáu tính veà khaû naêng saûn xuaát vaø soá löôïng nhöõng ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû ñaõ ñöôïc laép ñaët thì Trung Quoác hieän ñang giöõ vò trí haøng ñaàu treân theá giôùi. Hieän Trung Quoác coù khoaûng 10 nhaø maùy saûn xuaát ñoäng cô gioù. Trong ñoù, ñieån hình laø nhaø maùy SLMW. Khaû naêng saûn xuaát cuûa nhaø maùy naøy laø 10.000 ñoäng cô gioù trong 1 naêm. Caùc ñoäng cô gioù nhoû naøy ñöôïc baùn cho khoâng chæ 24 ñòa phöông maø coøn xuaát khaåu sang 22 nöôùc khaùc nhau nhö : Indonesia, Thuïy Ñieån, Moâng Coå, Ñöùc vaø Thaùi Lan [3] BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 12 - Naêm 1988 nhaø maùy SAHMF ñaõ hôïp taùc vôùi Coâng ty SVIAB (Thuïy Ñieån) ñeå nhaäp coâng ngheä cheá taïo caùc ñoäng cô gioù 100W, 300W, 500W vaø 750W ñaùp öùng ñöôïc thò tröôøng trong nöôùc vaø xuaát khaåu. Cho ñeán nay hoï ñaõ cheá taïo ñöôïc 30 chuûng loaïi ñoäng cô gioù töø 50W ñeán 5kW. Con ñöôøng phaùt trieån cuûa hoï cuõng baét ñaàu töø nhöõng ñoäng cô gioù coâng suaát cöïc nhoû 50W ñeán 100W. Sau ñoù laø vieäc hôïp taùc vôùi caùc coâng ty nöôùc ngoaøi ñeå nhaäp coâng ngheä tieán tieán nhaèm naâng töø töø coâng suaát ñoäng cô gioù leân 300W, 500W, 750W vaø tôùi 5 kW. Trong soá ñoù loaïi 100W, 300W vaø 500W laø loaïi ñöôïc ngöôøi tieâu duøng öa chuoäng nhaát. 1.1.3 Söï phaùt trieån caùc ñoäng cô gioù bôm nöôùc treân theá giôùi : Ñoäng cô gioù bôm nöôùc ñöôïc chia thaønh 3 loaïi : a./ Theá heä ñaàu tieân : Caùc loaïi bôm gioù coå ñieån, loaïi nhieàu caùnh, ñoäng cô gioù cuûa Myõ, loaïi bôm gioù côõ nhoû vôùi hoäp giaûm toác. • Öu ñieåm : tæ toác ñaàu muùt caùnh thaáp (λo ≤ 1), ñoä tin caäy cao (hôn 20 naêm), baûo döôõng ít. • Khuyeát ñieåm : troïng löôïng lôùn, giaù thaønh ñaàu tö cao, laép ñaët phöùc taïp. b./ Theá heä thöù hai : Bôm gioù loaïi môùi, nheï nhaøng hôn ñaõ ñöôïc laép ñaët trong 20 naêm gaàn ñaây. Soá caùnh ít hôn, tæ toác ñaàu muùt caùnh (λo =1 – 2). • Öu ñieåm : nheï hôn, deã cheá taïo, coù hieäu quaû trong kinh teá vaø öùng duïng. • Khuyeát ñieåm : ñoä tin caäy khoâng cao baèng loaïi ñaàu, coâng ngheä chöa ñöôïc hoaøn chænh, bò haïn cheá ñoái vôùi nhöõng gieáng coù chieàu saâu lôùn. c./ Loaïi giaù thaønh thaáp : Thieát keá ñôn giaûn, coù theå cheá taïo taïi ñòa phöông vôùi caùc phöông tieän ñôn giaûn töø caùc vaät lieäu reû tieàn cuûa ñòa phöông • Öu ñieåm : voán ban ñaàu thaáp, coù khaû naêng söû duïng vaät lieäu ñòa phöông. • Khuyeát ñieåm : yeâu caàu baûo döôõng cao, tuoåi thoï thaáp, giaù thaønh nöôùc cao. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 13 - Hieän nay coù khoaûng 100 haõng saûn xuaát ñoäng cô gioù bôm nöôùc treân theá giôùi. Caùc haõng saûn xuaát ôû caùc nöôùc coù truyeàn thoáng nhö Myõ, Uùc, Nam Phi, Taây Ban Nha vaãn coøn saûn xuaát caùc loaïi bôm gioù theá heä ñaàu tieân ( tröôùc 1850). Treân theá giôùi coù khoaûng 20% ñoäng cô gioù bôm nöôùc ñöôïc saûn xuaát taïi caùc nöôùc ñang phaùt trieån nhö AÁn Ñoä, Trung Quoác, Keânia, Nam Phi, Baéc Phi, Indonesia, Philippines, Srilanka, Achentina Cho tôùi nay AÁn Ñoä ñöôïc ñaùnh giaù laø moät trong nhöõng quoác gia ñieån hình trong vieäc nghieân cöùu, thöû nghieäm vaø saûn xuaát kinh doanh ñoäng cô gío bôm nöôùc. Ngay töø nhöõng naêm 1950 AÁn Ñoä ñaõ nhaäp khaåu 160 ñoäng cô gioù Southerncross nhöng sau vaøi ba naêm nhöõng ñoäng cô gioù naøy ñeàu bò boû rôi do thieáu ñoäi nguõ chuyeân moân ñöôïc ñaøo taïo vaø thieáu caùc boä phaän thay theá – Ñoäng cô gioù haàu nhö bò laõng queân. Sau cuoäc khuûng hoaûng daàu löûa naêm 1973, AÁn Ñoä laïi quan taâm trôû laïi vôùi chöông trình quoác gia veà naêng löôïng gioù baèng döï aùn thöù 6 (1980 – 1985). Keát quaû cuûa döï aùn naøy laø hôn 1700 ñoäng cô gioù ñöôïc laép ñaët, chuû yeáu laø maãu 12 – PU 500 cuûa toå chöùc CWD (Haø Lan). Ruùt kinh nghieäm töø nhöõng ñoäng cô gioù naøy naêm 1985 – 1990 ( döï aùn thöù 7) ñöôïc soaïn thaûo vaø thöïc hieän vôùi vieäc taäp trung kinh phí ñeå giôùi thieäu nhöõng thieát keá môùi, hoã trôï laép ñaët, baûo quaûn vaø söûa chöõa thieát bò. Vieäc saûn xuaát kinh doanh ñoäng cô gioù bôm nöôùc taêng nhanh vaøo cuoái naêm 1992 vaø ñaõ laép ñaët ñöôïc 3.500 caùi. Döï aùn thöù 8 (1992 – 1997) nhaèm thöïc hieän laép ñaët 5.000 ñoäng cô gioù bôm nöôùc vôù vieäc thöông maïi hoùa troïn veïn. Döï aùn thöù 9 (1997 – 2002) cuûa án Ñoä nhaèm trieån khai caùc muïc tieâu : • Thöïc hieän vieäc nghieân cöùu phaùt trieån, caûi tieán thieát keá vaø taêng hieäu suaát laøm vieäc cuûa ñoäng cô gío bôm nöôùc. • Thöû nghieäm treân hieän tröôøng vaø laäp caùc moâ hình trình dieãn. • Cuûng coá vaø phaùt trieån caùc cô sôû saûn xuaát ñoäng cô gioù bôm nöôùc. • Ñaåy maïnh vieäc marketing vaø phaùt trieån caùc maïng löôïi baûo trì söûa chöõa. Hieän ôû AÁn Ñoä coù treân 20 coâng ty saûn xuaát vaø laép raùp ñoäng cô gioù bôm nöôùc. Haàu heát caùc coâng ty naøy ñeàu theo höôùng : thôøi gian ñaàu nhaäp BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 14 - khaåu caùc thieát bò nöôùc ngoaøi, caûi tieán cho phuø hôïp vaø saûn xuaát trong nöôùc hoaëc coäng taùc vôùi coâng ty nöôùc ngoaøi ñeå saûn xuaát trong nöôùc. § 1 – 2 Trong nöôùc Coù theå noùi Vieät Nam khôûi ñaàu vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù khoâng muoän hôn nhieàu quoác gia Chaâu AÙ khaùc. Vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù ñöôïc ñeà xuaát 1972 taïi Boä Ñaïi Hoïc vaø ñeán naêm 1974 ñaõ thaønh laäp nhoùm nghieân cöùu ñaàu tieân veà phong ñieän. Vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù ôû nöôùc ta coù theå chia thaønh nhöõng thôøi kì sau: • Naêm 1975-1978: Nhoùm ñeà taøi lieân boä (Boä Ñaïi Hoïc – Boä Giao Thoâng Vaän Taûi) ñoäng cô gioù saïc bình accu coâng suaát 1,5kW vôùi ñöôøng kính 5m vaø ñaõ laép ñaët thöû nghieäm taïi ty Baûo Ñaûm Haøng Haûi – Haûi Phoøng, sau moät vaøi naêm thì ngöøng hoaït ñoäng. Naêm 1976: Chi cuïc muoái Nam Haø cuõng laép ñaët 20 ñoäng cô gioù bôm nuôùc vôùi ñöôøng kính 3,6 m vaø soá caùnh laø 6 ñeå phuïc vuï vieäc saûn xuaát muoái . Sau vaøi ba naêm nhöõng ñoäng cô naøy cuõng ngöøng hoaït ñoäng do bò aên moøn vaø thieáu baûo trì söõa chöõa. Naêm 1978: Nhoùm nghieân cöùu Vieän NCKH KT Ñieän – Boä Ñieän Löïc cuõng baét tay vaøo nghieân cöùu moät soá maãu ñoäng cô gioù ñôn giaûn nhö: ñoäng cô gioù truïc ngang caùnh vaûi, ñoäng cô gioù savonius. Hai maãu naøy hieäu suaát thaáp, keát caáu coàng keành, naêng suaát bôm nhoû, khoâng coù cô caáu an toaøn neân khoâng ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu söû duïng. Nhöõng ñoäng cô gioù naøy ñaõ ngöøng hoaït ñoäng sau moät thôøi gian thöû nghieäm. • Naêm 1980-1990: Naêm 1980: Vieän NCKH KT Ñieän ñaõ laép ñaët taïi Hoäi An – Tam Kyø loaïi ñoäng cô gioù D-4 vôùi 12 caùnh ñeå bôm nöôùc saûn xuaát muoái, song vaãn chöa giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà phoái hôïp taûi giöõa ñoäng cô gioù vaø bôm guoàng goã. Cuõng trong naêm 1980, chöông trình naêng löôïng môùi MS 10-05 ñöôïc thaønh laäp do Boä Ñieän Löïc chuû trì. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 15 - Naêm 1985-1990: Chöông trình naêng löôïng môùi ñoåi sang maõ soá 52C vaø do Boä Giaùo Duïc vaø Ñaøo Taïo chuû trì. Trong thôøi gian naøy ñaõ coù theâm nhieàu cô quan tham gia nghieân cöùu veà naêng löôïng gioù nhö : Vieän Kyõ Thuaät Quaân Söï (Boä Quoác Phoøng), Vieän Kyõ Thuaät Giao Thoâng (Boä Giao Thoâng Vaän Taûi), Tröôøng Ñaïi Hoïc Cô Ñieän, Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp. HCM, Trung taâm Phaùt Thanh vaø Truyeàn Hình Tp. HCM, Xí nghieäp Cô Khí 2-9 Tp. HCM. Nhöõõng cô quan naøy ñaõ nghieân cöùu, thieát keá cheá taïo vaø laép ñaët thöû nghieäm moät soá maãu ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû vaø ñoäng cô gioù bôm nöôùc. Taát caû nhöõng maãu naøy chæ mang tính chaát thöû nghieäm chöù chöa trieån khai ñöôïc vaøo thöïc teá öùng duïng . • Töø naêm 1990 ñeán nay: Trung taâm Nghieân Cöùu Thieát Bò Nhieät vaø Naêng Löôïng Môùi laø cô quan duy nhaát chuû trì thöïc hieän caùc döï aùn, ñeà taøi caáp nhaø nöôùc veà naêng löôïng gioù ñaõ ñöôïc ñaùnh giaù xuaát saéc. Ñeà taøi caáp nhaø nöôùc: “Nghieân cöùu thieát keá cheá taïo ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao” – 1991. Ñeà taøi caáp nhaø nöôùc: “Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác chaäm” – 1992. Ñöôïc Hoäi Ñoàng Boä Tröôûng khen thöôûng. Döï aùn P caáp nhaø nöôùc: “Daây chuyeàn cheá taïo ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû saïc bình accu” – 1994. Ñeà taøi caáp Boä: “ Ñoäng cô gioù truïc ñöùng kieåu Darrieus” – 1994. Döï aùn P caáp nhaø nöôùc: “Ñoäng cô gioù truïc ñöùng caùnh meàm” – 1994 - 1995. Döï aùn hoã trôï khoa hoïc vaø coâng ngheä: “Xaây döïng moâ hình laøng naêng löôïng gioù cho phöôøng ñaûo Vónh Nguyeân Nha Trang, laép ñaët 50 heä thoáng ñoäng cô gioù phaùt ñieän PD 170-6”. Ñeà taøi khoa hoïc caáp thaønh phoá: “Xaây döïng moâ hình laøng naêng löôïng gioù cho AÁp Thieàng Lieàng Caùn Gaùo – Huyeân Caàn Giôø, laép ñaët 50 heä thoáng ñoäng cô gioù phaùt ñieän PD 170-6”. Ñeà taøi caáp nhaø nöôùc: “Nghieân cöùu khaû naêng khai thaùc vaø söû duïng naêng löôïng gioù ôû khu vöïc mieàn nuùi vaø haûi ñaûo phía Nam”. Döï aùn cuûa moät soá toå chöùc phi chính phuû nhö Hoäi Höõu Nghò Thuïy Só – Vieät Nam vaø toå chöùc ACCT ñaõ hoã trôï laép ñaët 200 heä thoáng BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 16 - ñoäng cô gioù phaùt ñieän PD 170-6 cho caùc tænh khu vöïc phía Nam (1995 – 1996). Ñeà taøi caáp Boä: “Nghieân cöùu khaû naêng öùng duïng Toå Hôïp Gioù – Diesel coâng suaát 100kW”. Ñeà taøi caáp Boä: “Nghieân cöùu khaû naêng ñieän khí hoaù caùc vuøng quaàn ñaûo haûi ñaûo Vieät Nam baèng Toå Hôïp Gioù – Diesel”. Tham gia ñeà taøi caáp nhaø nöôùc: “Giaûi phaùp cung caáp ñieän cho vuøng saâu, vuøng xa cuûa ÑBSCL”. Ngoaøi ra coøn nhieàu coâng trình döï aùn veà naêng löôïng gioù maø RECTERE ñaõ laøm cho caùc tænh . Nhìn laïi khoaûng thôøi gian qua ôû Vieät Nam, vieäc nghieân cöùu naêng löôïng gioù ñöôïc tieán haønh theo 3 xu höôùng sau: 1. Xu höôùng tieán ngay vaøo thieát keá cheá taïo ñoäng cô gioù coù kích thöôùc vaø coâng suaát lôùn (10kW). Xu höôùng naøy ñaõ bò thaát baïi ngay khi ñang laép ñaët dôû dang (ñoäng cô gioù 10kW ôû Caàn Giôø), hay ñoäng cô gioù taïi Caø Naù, Minh Haûi, Ñaø Naüng chæ hoaït ñoäng trong thôøi gian raát ngaén ñaõ bò hoûng. 2. Xu höôùng sao cheùp nguyeân maãu maõ nöôùc ngoaøi hoaëc nhaäp thaúng thieát bò vaø chæ caàn öùng duïng. Xu höôùng naøy cuõng ñaõ ñöôïc chöùng minh trong thöïc teá laø khoâng ñaït keát quaû toát. 3. Xu höôùng nghieân cöùu phaân tích caùc maãu cuûa nöôùc ngoaøi, laép ñaët thöû nghieäm ñeå caûi tieán hay ñeå xuaát maãu maõ cho phuø hôïp vôùi coâng ngheä Vieät Nam, cheá ñoä gioù vaø nhu caàu söû duïng. Xu höôùng thöù 3 ñaõ ñöôïc RECTERE kieân trì theo ñuoåi töø naêm 1990 ñeán nay vaø thu ñöôïc moät soá keát quaû ñaùng khích leä nhö PD 170-6 chính laø ñöôïc caûi tieán töø maãu KOALA cuûa Ba Lan sau moät thôøi gian laép ñaët thöû nghieäm vaø caûi tieán hoaøn thieän thieát keá vaø coâng ngheä. Cho ñeán nay, RECTERE ñaõ laép ñaët ñöôïc hôn 900 ñoäng cô gioù PD 170-6 vaø hôn 100 ñoäng cô gioù truïc ñöùng caùnh meàm HL 250, HL 300, HL 350 taïi hôn 40 tænh thaønh trong caû nöôùc. Con soá naøy thöïc ra coøn quaù khieâm toán so vôùi tieàm naêng gioù ôû nhieàu vuøng noâng thoân cuûa nöôùc ta. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 1: TOÅNG QUAN VEÀ TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC - 17 - Ngoaøi ra , RECTERE ñaõ hôïp taùc vôùi moät soá Coâng ty cuûa Myõ, Ñan Maïch ñeå tieán haønh nghieân cöùu khaû naêng öùng duïng Toå Hôïp Gioù – Diesel coâng suaát lôùn vôùi coâng ngheä nuôùc ngoaøi phuïc vuï cho vieäc ñieän khí hoaù caùc vuøng noâng thoân quaàn haûi ñaûo Vieät Nam. RECTERE ñaõ laép ñaët moät soá traïm ño gioù ôû ñoä cao 30m (ôû Caø Naù, Muõi Neù, Phuù Quoác, Baïch Long Vyõ) ñeå thu thaäp soá lieäu gioù baèng maùy ño gioù töï ghi nhaèm tieán haønh caùc nghieân cöùu tieàn khaû thi cho caùc döï aùn laép ñaët nhöõng ñoäng cô gioù lôùn hoøa maïng ñieän quoác gia (vuøng ven bieån nôi coù löôùi ñieän quoác gia) hoaëc hoøa maïng ñieän diesel (nhö ôû Huyeän ñaûo Baïch Long Vyõ, Huyeän ñaûo Phuù Quoác). Noùi chung cho ñeán nay, chuùng ta môùi ñaït ñöôïc moät soá keát quaû nhaát ñònh trong vieäc nghieân cöùu trieån khai caùc ñoäng cô gioù coâng suaát nhoû vaø ñoäng cô gioù bôm nöôùc. Trong vaán ñeà khai thaùc söû duïng naêng löôïng gioù ôû quy moâ coâng nghieäp ñieàu quan troïng laø phaûi tieán haønh caùc nghieân cöùu tieàn khaû thi, töùc laø phaûi ño ñaïc toác ñoä gioù, höôùc gioù, aùp suaát v.v trong voøng ít nhaát laø 1 naêm baèng maùy ño gioù töï ghi. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 18 – Chöông 2 LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU § 2 – 1 Cô sôû choïn ñoái töôïng nghieân cöùu, caùch tieáp caän vaø thieát keá nghieân cöùu Ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi ñöôïc löïa choïn xuaát phaùt töø vieäc phaân tích nhu caàu söû duïng, trình ñoä coâng ngheä vaø cheá ñoä gioù ôû caùc vuøng noâng thoân Vieät Nam. • Tieàm naêng veà Naêng löôïng Gioù ôû Vieät Nam: Nöôùc ta vôùi 3000km bôø bieån vaø naèm trong khu vöïc gioù muøa ñöôïc ñaùnh giaù laø coù khaû naêng söû duïng hieäu quaû nguoàn naêng löôïng gioù. Naêng löôïng gioù ñöôïc tính gaàn ñuùng baèng coâng thöùc : E = 0,6V3.K V- vaän toác gioù trung bình K- heä soá löu löôïng – Ñoù laø tyû leä giöõa naêng löôïng thöïc cuûa gioù vôùi naêng löôïng ñöôïc tính toaùn töø toác ñoä gioù trung bình. Trong thôøi gian vöøa qua, Vieän khí töôïng thuûy vaên cuõng ñaõ hoaøn thaønh caùc baûn ñoà phaân vuøng gioù ñaùnh giaù maät ñoä gioù ôû nhieàu nôi treân ñaát nöôùc (xem phuï luïc 1). Treân quan ñieåm khai thaùc naêng löôïng gioù thì caùc soá lieäu cuûa khí töôïng thuûy vaên môùi chæ giuùp chuùng ta coù moät nhaän ñònh khaùi quaùt chung veà tröõ naêng vaø nhöõng höôùng gioù chính cuûa töøng khu vöïc. Coøn vieäc löïa choïn nhöõng ñòa ñieåm cuï theå ñeå vieäc laép ñaët ñoäng cô gioù moät caùch coù hieäu quaû vaø ñaëc bieät ñoái vôùi nhöõng ñoäng cô gioù coâng suaát lôùn (vaøi traêm kW trôû leân) thì phaûi tieán haønh ño ñaïc vôùi nhöõng thieát bò ño gioù töï ghi. Caùc thieát bò naøy cho pheùp thu thaäp soá lieäu gioù 10 phuùt 1 laàn. Caùc soá lieäu cuûa caùc traïm khí töôïng thuûy vaên ñöôïc laáy theo caùc obf. Moãi obf caùch nhau töø 4-6 giôø. Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa W.A.M. Jasen {5} cho thaáy khoaûng thôøi gian laáy trung bình toác ñoä gioù caøng lôùn thì giaù trò cuûa toång BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 19 – naêng löôïng gioù tính toaùn giaûm ñi. Cuõng theo keát quaû nghieân cöùu trong taøi lieäu [4] thì toång naêng löôïng tính toaùn vôùi taäp hôïp toác ñoä trung bình moät giôø moät vaø ba giôø moät so vôùi toác ñoä trung bình 10 phuùt 1 laàn nhoû hôn laàn löôït laø 5,3% vaø 10,6%. Coøn neáu taäp hôïp toác ñoä gioù 6 giôø 1 laàn thì seõ nhoû hôn tôùi 14,8%. Söï cheânh leäch naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä dao ñoäng gioù ôû töøng vuøng, toác ñoä gioù dao ñoäng caøng nhieàu thì ñoä cheânh leäch caøng lôùn vaø ngöôïc laïi. Trong khi ñoù naêng löôïng gioù ñöôïc taïo ra tyû leä vôùi laäp phöông cuûa vaän toác gioù. Ví duï vôùi cuøng cheá ñoä gioù caáp 3 (v=3.4m/s – 5.4m/s) thì naêng löôïng gioù thu ñöôïc ôû 5m/s lôùn hôn gaáp 2 laàn naêng löôïng gioù thu ñöôïc ôû vaän toác gioù 4m/s vôùi cuøng moät dieän tích höùng gioù. Baûn ñoà phaân boá toác ñoä gioù trung bình ñöôïc xaây döïng treân soá lieäu cuûa 206 traïm khí töôïng thuûy vaên toaøn quoác., vaø cho moät hình aûnh khaùi quaùt veà tình hình phaân boá toác ñoä gioù treân laõnh thoå Vieät Nam nhö sau : • Ngoaøi khôi gioù thoåi maïnh vaø giaûm daàn khi vaøo ñaát lieàn. Taïi caùc haûi ñaûo phía ñoâng nöôùc ta coù toác ñoä gioù trung bình naêm töø 6-8 m/s. ÔÛ xa bôø vaø gaàn bôø laø 5-6 m/s. Rieâng caùc haûi ñaûo phía Taây vaø Taây Nam chæ 3-4 m/s. • Vuøng duyeân haûi tieáp giaùp vôùi ñoàng baèng Baéc Boä vaø Baéc Trung Boä töø Dieãn Chaâu ñeán Cöûa Tuøng coù toác ñoä gioù trung bình naêm treân 4 m/s. • Khu vöïc töø ñeøo Haûi Vaân ñeán Quaûng Ngaõi do khuaát gioù Taây Nam neân toác ñoä gioù trung bình cuûa vuøng naøy chæ khoaûng 1-2 m/s. Khi ñaùnh giaù tieàm naêng gioù caàn löu yù ñeán heä soá K (heä soá aûnh höôûng). Giaù trò K ôû moät soá vuøng ñaëc tröng nhö sau : • Cao nguyeân : K = 4 – 4,5 • Ñoàng baèng Baéc Boä : K < 2,5 • Ñoàng baèng Nam Boä : K = 3,5 – 4 Nhö vaäy vôùi cuøng toác ñoä gioù trung bình thì naêng löôïng sinh ra ôû ñoàng baèng Nam Boä lôùn gaáp 1,3-1,5 laàn so vôùi ñoàng baèng Baéc Boä. Khu vöïc Taây Baéc vaø phaàn phía Baéc Trung Boä coù heä soá aûnh höôûng töông ñoái lôùn K = 3-3,5. Ñaëc bieät ôû vuøng Taây Nguyeân phaàn lôùn ñeàu coù K = 4-4,5, ñaây cuõng laø khu vöïc coù heä soá K lôùn nhaát laõnh thoå nöôùc ta. Ñòa hình caøng phöùc taïp BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 20 – thì heä soá K caøng lôùn. Ñoái vôùi Baéc Boä, ôû nöûa mieàn ñoàng baèng naèm saâu trong ñaát lieàn coù maät ñoä naêng löôïng khoaûng 300 – 500 kWh/m2, nöûa mieàn veà phía bieån coù maät ñoä naêng löôïng khoaûng 300 – 500 kWh/m2 vaø taêng nhanh 500 – 900 kWh/m2 töø mieàn duyeân haûi ra ven bôø. ÔÛ vuøng ñoàng baèng Nam Boä do ñòa hình baèng phaúng, soâng nöôùc keânh raïch thoaùng ñaõng vaø bieån bao boïc 2 phía neân maät ñoä naêng löôïng gioù khaù lôùn, töø 300 – 500 kWh/m2 vaø ôû ven bieån laø 500 kWh/m2. Vuøng nuùi thaáp, khu vöïc trung du Baéc Boä, Baéc Trung Boä vaø khu vöïc Nam Trung Boä khuaát sau daõy Tröôøng Sôn laø nhöõng vuøng coù tieàm naêng nhoû nhaát treân toaøn laõnh thoå (maät ñoä naêng löôïng döôùi 200 kWh/m2). Rieâng khu vöïc gaàn bieân giôùi Ñoâng Baéc Baéc Boä do tröïc tieáp chòu aûnh höôûng cuûa gioù muøa Ñoâng BAÉc thì coù tieàm naêng gioù lôùn hôn. Tuyø theo vò trí töông ñoái vôùi höôùng xaâm nhaäp cuûa gioù muøa maø coù nhöõng nôi maät ñoä naêng löôïng coù theå leân tôùi 400 – 500 kWh/m2. Nhìn chung, Trung Boä coù tieàm naêng gioù ñaùng keå, khu vöïc phía Taây coù toång naêng löôïng haøng naêm khoaûng 200 – 500 kWh/m2, phaàn phía Ñoâng môû ra phía bieån töø 500 – 900 kWh/m2, vuøng Taây Nguyeân cuõng coù tieàm naêng gioù khaù phong phuù. Toùm laïi, nöôùc ta naèm trong khu vöïc chaâu AÙ gioù muøa, nhieàu nôi coù vaän toác gioù trung bình cao ñaùnh giaù moät tieàm naêng lôùn ñeå coù theå phuïc vuï vieäc phaùt trieån naêng löôïng gioù taïi Vieät Nam. • Nhu caàu veà ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû: Theo döï kieán veà cô baûn chöông trình ñieän khí hoùa noâng thoân ôû nöôùc ta seõ hoaøn thaønh vaøo naêm 2010 vôùi khoaûng 70% soá hoä noâng daân ñöôïc söû duïng ñieän löôùi quoác gia. Nhö vaäy, treân toaøn quoác vaãn coøn khoaûng 30% soá hoä daân ôû noâng thoân vuøng saâu, vuøng cao, bieân giôùi, haûi ñaûo khoâng theå coù löôùi ñieän quoác gia. Do ñaëc ñieåm veà ñòa hình, nhu caàu naêng löôïng bò phaân taùn ( ngöôøi daân soáng raûi raùc) vaø phuï taûi ñieän beù vôùi thu nhaäp thaáp, ñôøi soáng coøn nhieàu khoù khaên, nhu caàu naêng löôïng cuûa ngöôøi daân chæ haïn cheá ôû vieäc thaép saùng, nghe ñaøi, xem tivi vaø thoâng tin lieân laïc. Trong khi ñoù ôû nhöõng vuøng naøy laïi coù tieàm naêng veà gioù raát lôùn vì vaäy nhu caàu söû duïng caùc loaïi ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû laø raát lôùn. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 21 – • Nhu caàu veà ñoäng cô gioù bôm nöôùc: Nöôùc ta laø nöôùc noâng nghieäp vôùi khoaûng 4,72 trieäu ha ñaát troàng luùa; 1,24 trieäu ha troàng caây laâu nieân; 6,5 troàng caây ngaén haïn vaø nhu caàu töôùi tieâu raát lôùn. Ngoaøi ra, nöôùc ta coøn raát nhieàu khu vöïc noâng thoân, mieàn nuùi vaø ñaëc bieät laø ñoàng baèng soâng Cöûu Long ñang söû duïng nguoàn nöôùc maët laøm nguoàn nöôùc sinh hoaït chính vì vaäy raát aûnh höôûng tôùi söùc khoûe cuûa ngöôøi daân vaø coäng ñoàng. Ñaây laø moät vaán ñeà heát söùc böùc xuùc. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy chöông trình nöôùc saïch noâng thoân vôùi söï ñaàu tö cuûa Chính phuû, söï hoã trôï cuûa caùc toå chöùc quoác teá (UNICEF, Hoäi chöõ thaäp ñoû ) ñaõ ñöôïc trieån khai maïnh meõ. Ñaëc bieät chöông trình nöôùc saïch cuûa UNICEF ñaõ cung caáp moät soá löôïng ñaùng keå caùc gieáng khoan vaø bôm tay cho caùc vuøng noâng thoân Vieät Nam. Vieäc söû duïng caùc ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao löu löôïng nhoû ( bôm gieáng saâu) phuïc vuï caáp nuôùc sinh hoaït vaø ñoäng cô gioù coät aùp thaáp löu löôïng lôùn phuïc vuï töôùi tieâu trong noâng nghieäp ôû nhöõng vuøng coù tieàm naêng veà gioù seõ laø phöông aùn toái öu phuïc vuï cho saûn xuaát, sinh hoaït vaø baûo veä moâi tröôøng noâng thoân. Treân cô sôû xaùc ñònh ñöôïc ñoái töôïng caàn nghieân cöùu laø ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû, ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao vaø ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp thaáp, ñeà taøi ñaõ söû duïng caùc caùch tieáp caän sau : • Tieáp caän heä thoáng : Thieát bò ñoäng cô gioù noùi chung raát phöùc taïp vaø phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá : vaän toác gioù, nhu caàu söû duïng (coâng suaát, löu löôïng vaø coät aùp) , trình ñoä coâng ngheä vaø caùc quan ñieåm thieát keá khaùc nhau. Quaù trình nghieân cöùu vaø p haùt trieån ñoäng cô gioù treân theá giôùi ñaõ coù moät beà daøy lòch söû. Chính vì vaäy, vieäc söû duïng phöông phaùp phaân tích caùc vaán ñeà moät caùch coù heä thoáng laø moät ñieàu raát caàn thieát giuùp tìm ra caùc vaán ñeà toàn taïi trong thieát keá vaø coâng ngheä, caùc vaán ñeà böùc xuùc caàn giaûi quyeát traùnh vieäc nghieân cöùu truøng laëp. • Tieáp caän lieân ngaønh : Ñeå cheá taïo ñoäng cô gioù caàn ñeán söï tham gia cuûa khaù nhieàu ngaønh : tröôùc heát laø ngaønh cô khí cheá taïo, ngaønh ñieän – ñieän töû veà phöông dieän laøm caùc maùy phaùt chuyeân duïng, caùc boä baûo veä bình accu vaø caùc boä ñieàu chænh , ngaønh vaät lieäu môùi veà phöông dieän laøm caùc baùnh xe gioù, maùy coâng taùc . Chính vì vaäy, ñeå naâng cao chaát löôïng cuûa caùc saûn phaåm nghieân cöùu, ñeà taøi caàn taäp hôïp ñoäi nguõ chuyeân gia trong caùc lónh vöïc treân. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 22 – • Tieáp caän treân cô sôû keá thöøa coù choïn loïc : Vieäc nghieân cöùu phaùt trieån caùc ñoäng cô gioù phaùt ñieän coâng suaát nhoû vaø caùc ñoäng cô gioù bôm nöôùc ñaõ ñöôïc caùc nöôùc coâng nghieäp tieân tieán raát quan taâm, ñaëc bieät nhaèm muïc ñích giuùp ñôõ caùc nöôùc ñang phaùt trieån. – Raát nhieàu döï aùn vôùi nhieàu maãu maõ thieát keá ñaõ ñöôïc laép ñaët taïi caùc nöôùc nhö : Trung Quoác, AÁn Ñoä, Kenia, Nam Phi, Baéc Phi, Indonesia, Argentina, Srilanka, Philippines v.v Do vaäy vieäc nghieân cöùu, phaân tích kyõ caùc taøi lieäu cuûa nöôùc ngoaøi vaø nghieân cöùu theo maãu laø raát quan troïng. Vieäc choïn maãu nghieân cöùu phaûi döïa treân söï phuø hôïp veà cheá ñoä gioù , nhu caàu söû duïng vaø ñieàu kieän coâng ngheä – Beân caïnh ñoù caàn phaûi phoái hôïp vôùi nhöõng keát quaû nghieân cöùu trong nöôùc tröôùc ñaây ñeå tìm ra caùc giaûi phaùp toái öu. • Tieáp caän treân cô sôû phaân tích xu höôùng toaøn caàu hoùa : Cho ñeán nay chæ coù moät soá raát ít ñoäng cô gioù ñöôïc nhaäp vaøo Vieät Nam baèng nhieàu con ñöôøng khaùc nhau vaø coù theå noùi laø thò tröôøng ñoäng cô gioù coøn “chöa môû cöûa” ñoái vôùi caùc thieát bò cuûa Trung Quoác vaø caùc nöôùc coâng nghieäp tieân tieán do nhieàu lyù do. Nhöng trong töông lai söï caïnh tranh naøy laø taát yeáu. Chính vì vaäy caàn phaân tích caùc lôïi theá cuûa thieát bò trong nöôùc, ñoàng thôøi vöøa nghieâu cöùu thò tröôøng vöøa laäp caùc quan heä giöõa nghieân cöùu – saûn xuaát vaø trieån khai öùng duïng ñeå coù theå taïo thaønh caùc maïng löôùi lieân keát nhaèm ñöa saûn phaåm nghieâu cöùu vaøo saûn xuaát. § 2 -2 Phöông phaùp nghieân cöùu vaø kyõ thuaät ñaõ söû duïng 1./ Phöông phaùp nghieân cöùu : * Phöông phaùp thu thaäp thoâng tin vaø nghieân cöùu taøi lieäu : Trong quaù trình phaùt trieån naêng löôïng gioù nhieàu nöôùc treân theá giôù ñaõ ñaàu tö raát nhieàu cho vieäc nghieân cöùu cheá taïo caùc maãu ñoäng cô gioù bôm nöôùc vaø ñoäng cô gioù phaùt ñieän. Hoï ñaõ ñaït ñöôïc raát nhieàu thaønh töïu trong nghieân cöùu lyù thuyeát vaø caùc thöû nghieäm. Nhieàu döï aùn ñöôïc trieån khai thaønh coâng vôùi caùc maãu thieát bò ñaï ñöôïc laép ñaët vaø öùng duïng trong thöïc teá. Ngay ôû trong nöôùc cuõng coù moät soá maãu thieát bò ñaõ ñöôïc nghieân cöùu. Maëc duø chöa trieån khai ñöôïc vaøo thöïc teá saûn xuaát vì coøn moät soá vaán ñeà kyõ thuaät caàn phaûi giaûi quyeát nhöng chaéc chaén vieäc thu thaäp thoâng tin nghieân cöùu vaø phaân BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 23 – tích caùc taøi lieäu kyõ thuaät ngoaøi nöôùc vaø trong nöôùc laø phöông phaùp raát quan troïng. Noù seõ giuùp cho ñeà taøi tieáp thu ñöôïc nhöõng thaønh töïu môùi vaø khaéc phuïc ñöôïc nhöõng vaán ñeà coøn toàn taïi. Thoâng qua maïng Internet, thoâng qua caùc ñeà taøi caùc caáp, thoâng qua caùc nghieân cöùu thöôøng xuyeân, caùc quan heä hôïp taùc vôùi nhieàu toå chöùc Quoác teá, RECTERE ñaõ thu thaäp ñöôïc nhieàu nhöõng taøi lieäu kyõ thuaät, caùc taïp chí, caùc thieát keá giuùp cho vieäc trieån khai nghieân cöùu cuûa ñeà taøi. 2./ Phöông phaùp thu thaäp thoâng tin qua nghieân cöùu maãu : Phöông phaùp naøy cho pheùp thu thaäp ñöôïc nhieàu thoâng tin toång hôïp baèng tröïc quan. Song vaán ñeà quan troïng laø löïa choïn maãu naøo ñeå nghieân cöùu vaø söû duïng kyõ thuaät naøo ñeå khaûo saùt maãu. Caàn nghieân cöùu qua caùc thoâng tin vaø caùc taøi lieäu kyõ thuaät ñaõ ñöôïc thu thaäp ñeå löïa choïn nhöõng maãu phuø hôïp. Ñeå ñaùnh giaù löïa choïn maãu maõ cuûa caùc thieát bò ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaø bôm nöôùc caàn taäp trung vaøo nhöõng ñieåm chính sau ñaây : • Soá löôïng vaø thôøi gian ñaõ laép ñaët loaïi maãu ñoù. Noù ñaùnh giaù möùc ñoä ñoùn nhaän cuûa thò tröôøng vaø ñoàng thôøi cuõng noùi leân chaát löôïng cuûa saûn phaåm. • Vaän toác gioù khôûi ñoäng - vaän toác gioù ñònh möùc. Noù ñaùnh giaù söï phuø hôïp vôùi cheá ñoä gioù ôû Vieät Nam. • Coâng suaát ñònh möùc vaø löu löôïng nöôùc noùi leân söï phuø hôïp vôùi nhu caàu naêng löôïng cuûa vuøng noâng thoân Vieät Nam. • Daïng profil caùnh vaø vaät lieäu caùnh. Phaûi löïa choïn xem neân söû duïng loaïi profil caùnh naøo vaø loaïi vaât lieäu caùnh naøo ñeå phuø hôïp vôùi ñieàu kieän töï nhieân vaø coâng ngheä Vieät Nam. • Loaïi maùy coâng taùc phoái hôïp taûi vôùi ñoäng cô gioù. 3./ Xaây döïng nhöõng moâ hình thöû nghieäm maùy coâng taùc ( maùy bôm, maùy phaùt, caùc heä thoáng truyeàn ñoäng ) : Ñaây laø moät khaâu raát quan troïng trong nghieân cöùu giuùp cho vieäc nghieân cöùu ñöôïc hoaøn thieän. Caùc thöû nghieäm cho pheùp ta ñaùnh giaù tröïc quan caùc hoaït ñoäng cuûa maùy coâng taùc, caùc heä thoáng truyeàn ñoäng, söï phuø hôïp trong thieát keá cuõng nhö xaây döïng ñöôïc ñaëc tính toång hôïp cuûa maùy phaùt, cuûa bôm ñeå giaûi quyeát baøi toaùn phoái hôïp taûi giöõa ñoäng cô gío vaø maùy coâng taùc. BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 24 – 4./ Nghieân cöùu taïi hieän tröôøng : Trong quaù trình thöû nghieäm taïi xöôûng ñeå nghieân cöùu, duø ñaõ raát coá gaéng ñeå taïo ra caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng gioáng vôùi thöïc teá nhöng trong chöøng möïc naøo ñoù coøn coù nhieàu haïn cheá khoâng khaéc phuï ñöôïc ñaëc bieät ñoái vôùi naêng löôïng gioù ( söï thay ñoåi toác ñoä vaø höôùng, ñieàu kieän aên moøn, pheøn, maën ). Baèng vieäc laép ñaët thöû nghieäm taïi hieän tröôøng trong moät thôøi gian daøi chuùng ta coù theå thu nhaän ñöôïc caùc soá lieäu raát phong phuù veà caùc taùc ñoäng cuûa töï nhieân (cheá ñoä gioù, ñoä aên moøn kim loaïi) vaø taùc ñoäng cuûa con ngöôøi (kyõ naêng quaûn lyù vaän haønh, phuï taûi söû duïng ) vaø coù theå ñaùnh giaù ñöôïc ñoä beàn, ñoä oån ñònh laøm vieäc thoâng qua haøng thaùng trôøi vaän haønh lieân tuïc. Ngoaøi ra vieäc laép ñaët thöû nghieäm taïi hieän tröôøng coøn giuùp cho ngöôøi nghieân cöùu baèng tröïc quan nhaän ra nhöõng toàn taïi trong thieát keá ñeå töø ñoù coù theå hoaøn thieän vieäc nghieân cöùu hieäu quaû hôn. 5./ Kyõ thuaät ñaõ söû duïng : a./ Söû duïng maùy tính phuïc vuï cho coâng taùc tính toaùn thieát keá : o Moät soá phaàn meàm ñaõ ñöôïc söû duïng ñeå tính toaùn vaø thieát keá toaøn boä heä thoáng ñoäng cô gioù treân maùy tính nhö : Mechanical,Autocad, Excel o Söû duïng phaàn meàm chuyeân duïng NRG MicroSite 2.0 ñeå phaân tích xöû lyù caùc soá lieäu gioù thu thaäp. b./ Söû duïng caùc thieát bò ño hieän ñaïi ñoä chính xaùc cao: nhö maùy ño gioù töï ghi NRG 9.200 PLUS, thieát bò ño kieåm maùy phaùt, thieát bò kieåm nghieäm bôm, caùc maùy ño gioù caàm tay cô khí, ñieän töû. Duïng cuï ño soá voøng quay baèng quang hoïc BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 2: LÖÏA CHOÏN ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU - 25 – BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 26 Chöông 3 NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH § 3 – 1 Phöông phaùp tính caùnh cuûa Glauert Ñeå thieát keá ñoäng cô gioù, vieäc quan troïng haøng ñaàu laø tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa laù caùnh ( ñoä daøi cung caùnh taïi töøng tieát dieän, goùc ñaët caùnh töông öùng). Ñeå laøm vieäc naøy caàn phaûi söû duïng ñeán caùc lyù thuyeát veà ñoäng cô gioù. Maëc duø ñoäng cô gioù ñaõ toàn taïi haøng nghìn naêm nay nhöng lyù thuyeát veà ñoäng cô gioù chæ thöïc söï ñònh hình vaø phaùt trieån maïnh meõ vaøo ñaàu ñaàu theá kyû 20 vôùi caùc coâng trình cuûa Betz (1923) veà moâ hình ñoäng cô gioù lyù töôûng. Nhöõng lyù thuyeát naøy döïa treân nhöõng giaû thieát lyù töôûng ( tröôøng vaän toác khoâng bò nhieãu loaïn, doøng khí coi nhö doøng chaát löu khoâng bò neùn ) Treân thöïc teá, tröôøng vaän toác phía sau ñoäng cô gioù chòu nhöõng bieán ñoåi ñaùng keå do söï xuaát hieän moät soá daïng cuoän xoaùy gaây toån thaát ñeán hieäu suaát khí ñoäng. Hieäu suaát thöïc teá cuûa ñoäng cô gioù (Cp) luoân luoân nhoû hôn hieäu suaát lyù töôûng (CpBetz) Ñeå ñaùp öùng caùc nhu caàu chính xaùc hôn veà tính toaùn khaû naêng vaän haønh thöïc cuûa caùc ñoäng cô gioù caàn phaûi döïa treân moâ hình thöïc cuûa baùnh xe gioù. Ñoù laø cô sôû cuûa moïi lyù thuyeát veà ñoâng cô gioù thöïc ñaõ ñöôïc phaùt trieån ñoàng thôøi ôû nhieàu nöôùc vôùi caùc teân tuoåi nhö : Stefaniak, Glauert Taát caû caùc taùc giaû noùi treân ñeàu xuaát phaùt töø vieäc nghieân cöùu caùc moâ hình cuoän xoaùy vaø söï khaùc nhau chæ ôû nhöõng giaû thieát phuï, nhöõng phöông phaùp giaûi quyeát baøi toaùn Caùc keát quaû thu ñöôïc töø nhöõng lyù thueát naøy khoâng cheânh nhau ñaùng keå vaø ñeàu khaù saùt vôùi thöïc teá. Trong ñoù vieäc tính caùnh theo phöông phaùp Glauert ñöôïc xem laø hieän ñaïi nhaát. 26 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 27 Phöông phaùp Glauert döïa treân giaû thuyeát veà moâ hình doøng xoaùy 3 thaønh phaàn : 1. Xoaùy trung taâm xuaát phaùt töø moayô cuoán quanh truïc cuûa rotor vaø song song vôùi vaän toác. 2. Xoaùy ñaàu caùnh : caùc chöoãi xoaùy xuaát phaùt töø ñaàu caùnh taïo thaønh oáng xoay quanh rotor. 3. Xoaùy xung quanh bieân daïng caùnh : Tröôøng vaän toác caûm öùng coù theå khaûo saùt nhö moät keát quaû choàng chaát 3 daïng cuoän xoaùy vaø do vaäy vaän toác thöïc taïi caùc ñieåm seõ laø toâ3ng hôïp cuûa vaän toác gioù töï nhieân khoâng nhieãu loaïn vaø vaän toác gioù caûm öùng gaây bôûi cuoän xoaùy. Ñeå khaûo saùt caùc vaän toác caûm öùng, moät sô ñoà ñieän töông ñöông ñaõ ñöôïc söû duïng. Trong ñoù heä thoáng daây daãn ñoùng vai troø caùc cuoän xoaùy thoâng qua töø tröôøng maø noù sinh ra. Vieäc tính toaùn nhôø vaäy ñöôïc ñôn giaûn hôn. Trong lyù thuyeát Gluaert vieäc xaùc ñònh caùc thoâng soá hình hoïc caùnh ñöôïc tính toaùn trong ñieàu kieän toái öu : taïi nôi maët caét, coâng suaát cuïc boä ñaït giaù trò cöïc ñaïi vaø khi ñoù caùnh ñöôïc coi nhö khoâng coù löïc khaùng(tg2 = CD/CL), ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû xaùc ñònh caùc heä soá bieán thieân vaän toác k vaø h trong ñieàu kieän toái öu. Khi ñoù, caùc bieåu thöùc k vaø h coù daïng : 27 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 28 K = cos 2 λ2 +1 Trong ñoù : 2 = 1/3 arcos 1 + π λ2 + 1 3 ÔÛ ñaây : λ = ri.λo R ri : baùn kính tieát dieän khaûo saùt λo : Tyû toác ñaàu muùt caùnh thieát keá R : Baùn kính cuûa baùnh xe gioù λi : Tyû toác ñaàu muùt caùnh treân tieát dieän khaûo saùt. h = 1+ 1-k2 λ2 Sau khi xaùc ñònh ñöôïc k vaø h ta deã daøng xaùc ñònh ñöôïc goùc φ vaø giaù trò CL.BC baèng caùc bieåu thöùc : ri cotgφ = λ . 1 + h = λe 1 + k CL.B.c = 8π. ( 1 – k ) . 1 2 ri ( 1 + k ) λe. λ e + 1 ÔÛ ñaây : CL laø löïc naâng B laø soá caùnh c laø ñoä daøi cung caùnh φ laø goùc nghieâng. Ñeå thuaän tieän cho öùng duïng, caùc löôïng λe, k,h,Cp, CL.BC vaø φ ñaõ ñöôïc tính ri baèng chöông trình maùy tính (OPTI) cho nhöõng giaù trò cuûa λ naèm trong khoaûng 0,1 vaø 10 vaø ñöôïc theå hieän treân baûng 7 cuûa baûng taøi lieäu [3]. Sau khi tính ñöôïc caùc ñaïi löôïng treân thì vôùi soá caùnh vaø profil caùnh ñaõ choïn ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc ñoä daøi cung caùnh c vaø goùc ñaët caùnh β = φ - α α : goùc taán toái öu öùng vôùi profil caùnh ñaõ choïn 28 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 29 § 3 – 2 Phöông phaùp thieát keá baùnh xe gioù cuûa Kragten (CWD) Döïa treân lyù thuyeát cô baûn cuûa Glauert ( 1935), caùc chuyeân gia cuûa toå chöùc CWD ( Haø Lan) ñaõ ñöa ra caùch tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa caùnh moät caùch ñôn giaûn hôn nhöng vaãn baûo ñaûm ñöôïc caùc ñieàu kieän toái öu hoaëc gaàn toái öu trong trong phaïm vi hieäu suaát söû duïng naêng löôïng gioù (Cp) coù theå ñaït ñöôïc. Taát caû rotor cuûa caùc maãu doäng cô gioù CWD vaø nhieàu nhöõng ñoäng cô gioù khaùc ñaõ ñöôïc thieát keá theo caùc coâng thöùc maø A. Kragten ñaõ ñöa ra trong taøi lieäu [4]. Keát quaû ño trong oáng khí ñoäng cho thaáy thoâng soá hình hoïc cuûa caùc caùnh ñoäng cô gioù CWD ñaõ ñaït ñöôïc keát quaû toát. a. Caùc thoâng soá cuûa baùnh xe gioù : Daïng hình hoïc cuûa baùnh xe gioù ñöôïc xaùc ñònh baèng nhöõng thoâng soá sau : • Baùn kính baùnh xe gioù R • Soá caùnh (B). • Tyû toác ñaàu muùt caùnh thieát keá (λd). • Daïng khí ñoäng caùnh laø moät haøm cuûa baùn kính cuïc boä r. • Cung caùnh (c) laø haøm cuûa baùn kính cuïc boä r. • Goùc ñaët caùnh β laø haøm cuûa baùn kính cuïc boä r. Döôùi ñaây ta seõ giaûi thích theâm veà nhöõng thoâng soá naøy : - Baùn kính baùn xe gioù R : Coâng suaát ñieän ñöôïc tính töø coâng thöùc : Pel = Cp.ηTr.ηgen. ½ ρ. V3.πR2 (W ) ÔÛ ñaây : Cp, ηTr, ηgen, laàn löôït laø : hieäu suaát söû duïng naêng löôïng gioù ( Cp = 0,4 – 0,45), hieäu suaát truyeàn ñoäng vaø hieäu suaát cuûa maùy phaùt ñieän. Caùc ñaïi löôïng naøy khoâng phaûi laø haèng soá maø phuï thuoäc raát nhieàu vaøo söï phoái hôïp taûi giöõa baùnh xe gioù vaø maùy phaùt. Vôùi moät söï keát hôïp nhaát ñònh giöõa baùnh xe gioù, boä truyeàn ñoäng, maùy phaùt vaø heä thoáng an toaøn seõ coù moät ñöôøng cong naêng löôïng – vaän toác töông öùng ( Pel – V). Naêng löôïng saûn xuaát ra trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh ( ví duï nhö moät naêm) phuï thuoäc vaøo ñöôøng cong Pel – V vaø söï phaân boá vaän toác gioù taïi vò trí 29 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 30 maø ñoäng cô gioù ñöôïc laép ñaët. Vì vaäy khoâng theå xaùc ñònh R moät caùch ñôn giaûn töø naêng löôïng yeâu caàu saûn xuaát haøng naêm. Pel neân tính toaùn ôû moät vaän toác gioù thaáp töông ñoái maø Cp, ηTr, vaø ηgen vaãn hôïp lyù. Khi tính toaùn daïng hình hoïc cuûa rotor ta giaû söû R ñaõ ñöôïc xaùc ñònh. - Soá caùnh B : khoâng coù moät qui ñònh chính xaùc naøo ñeå tính toaùn soá caùnh B. Thoâng thöôøng, thì B giaûm khi λd taêng: λd B 1 12 – 36 1,5 6 – 18 2 4 – 12 3 3 – 6 4 2 – 4 5 – 8 2 – 3 8 – 15 1 – 2 Ta coù theå choïn soá caùnh treân nhöõng cô sôû sau : • Khi B taêng, söï maát maùt ñaàu muùt caùnh giaûm vaø vì vaäy Cp taêng vôùi söï taêng cuûa B. Hình 2 [4] minh hoïa aûnh höôûng vuûa B ñoái vôùi Cp (Cp/ CL = 0). Tuy nhieân, söï khaùc bieät naøy chæ lôùn ñoái vôùi rotor 1 caùnh vaø 2 caùnh coøn giöõa 3 vaø 6 caùnh thì coù theå boû qua. • Neáu B nhoû thì cung caùnh seõ lôùn vì vaäy soá Reynold cuïc boä seõ lôùn. Giaù trò cöïc tieåu cuûa CD/CL thaáp hôn khi caùnh khí ñoäng coù soá Reynold cao vaø vì vaäy Cp cuõng cao hôn. Coù nghóa laø Cp taêng theo söï taêng cuûa cung caùnh. • Ñeå cho caùnh coù theå chòu ñöôïc moment xoaén vaø moment uoán vaø choáng laïi söï rung ñoäng, khoâng oån ñònh veà maët khí ñoäng thì cung caùnh khoâng neân quaù nhoû so vôùi chieàu daøi caùnh. • Vôùi nhöõng rotor quay chaäm thöôøng coù nhieàu caùnh. Neáu duøng ít caùnh thì cung caùnh c seõ lôùn vaø ñieàu naøy keát hôïp vôùi khoaûng caùch yeâu caàu giöõa rotor vaø coät seõ daãn ñeán moment lôùn cuûa löïc beân cuûa rotor quanh taâm coät. Ñieàu naøy coù theå gaây neân tình traïng khoâng oån ñònh cuûa heä thoáng an toaøn. 30 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 31 • Ñoäng cô gioù duøng ñuoâi ñònh höôùng hay coù heä thoáng an toaøn baèng caùch quay baùnh xe gioù ra khoûi höôùng gioù thì phaûi coù soá caùnh lôùn hôn 3. - Tyû toác ñaàu muùt caùnh thieát keá (λd ) : λd ñöôïc choïn phuï thuoäc yeâu caàu moment khôûi ñoäng cuûa maùy coâng taùc. Neáu baùnh xe gioù phoái hôïp taûi vôùi maùy phaùt thì caàn phaûi choïn λd cao vaø neáu phoái hôïp taûi vôùi bôm piston coù moment khôûi ñoäng cao thì λd phaûi thaáp. Heä soá moment khôûi ñoäng cuûa rotor taêng nhanh vôùi söï giaûm λd. - Daïng profil cuûa caùnh laø haøm cuûa baùn kính cuïc boä r : Daïng khí ñoäng cuûa caùnh coù theå khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi nhö laø 1 haøm cuûa baùn kính cuïc boä r. Vôùi rotor quay nhanh ñaàu muùt caùnh moûng bôûi vì noù coù tæ soá CD/CL thaáp. Phaàn daày thuuoäc veà goác caùnh bôøi vì caàn ñoä beàn uoán Ngoaøi ra, vieäc löïac choïn profil caùnh cuûa baùnh xe gioù coøn phaûi phuø hôïp vôùi ñieàu kieän coâng ngheä cheá taïo vaø laép ñaët. Baùnh xe gioù phaûi coù keát caáu ñôn giaûn, deã thaùo laép ñeå coù theå laép raùp maø khoâng ñoøi hoûi caùc phöông tieän phöùc taïp nhö caàn caåu Coù nhö vaäy môùi phuø hôïp vôùi caùc vuøng noâng thoân Vieät Nam. b. Tính toaùn thoâng soá hình hoïc cuûa caùnh : Giaû söû baùn kính rotor R, soá caùnh B, λd vaø daïng profil caùnh ñaõ ñöôïc choïn tröôùc. Ta chia caùnh ra thaønh moät soá tieát dieän. Soá tieát dieän nhieàu hay ít tuyø thuoäc vaøo ñoä chính xaùc yeâu caàu. ÔÛ moãi tieát dieän ñoù ta seõ tính (c) vaø (β) . Khoaûng caùch giöõa nhöõng tieát dieän naøy neân nhoû hôn ôû goác caùnh vaø lôùn hôn ôû ñaàu muùt caùnh. Giaû söû caùnh keát thuùc ôû khoaûng O, 2R. Moät löïa choïn toát ñaàu tieân laø laáy 7 vò trí töø A → G nhö minh hoïa hình döôùi ñaây. Sau ñoù ta laäp thaønh baûng bieåu dieãn taát caû caùc thoâng soá ñaõ tính toaùn cho töøng vò trí khaùc nhau. 31 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 32 Löu yù : Baùn kính r goác caùnh thöôøng ñöôïc laáy trong khoaûng töø 0,2 – 0,3R. Baùn kính naøy taïo neân 1 khoaûng troáng ôû goác caùnh ñöôïc goïi laø cöûa soå caùnh. Cöûa soå naøy laø choã gioù seõ thoaùt ra sau, noù coù taùc duïng laøm giaûm troïng löôïng caùnh (ñaëc bieät laø ñoái vôùi nhöõng ñoäng cô gioù nhieàu caùnh bôm nöôùc). Nhieàu khi do ñieàu kieän vaät lieäu ngöôøi ta coù theå laøm cöûa soå naøy lôùn hôn nhieàu so vôùi tæ leä 0,2 – 0,3R. Töø caùc giaù trò tính toaùn cuûa cung caùnh (c) vaø goùc ñaët β ñeå ñaûm baûo caùnh coù kích thöôùc trieån khai thuaän lôïi, kinh teá, deã gia coâng ta tieán haønh tuyeán tính hoaù caùc thoâng soá hình hoïc cuûa caùnh. Vieäc tuyeán tính hoùa naøy seõ gaây neân söï maát maùt nhoû veà coâng suaát nhöng neáu ta tieán haønh moät caùch tinh teá thì phaàn traêm maát maùt naøy seõ giaûm. Bieát raèng 75% coâng suaát laø do rotor nhaän ñöôïc töø nöûa phaàn ngoaøi cuûa caùnh vì dieän tích queùt bieán thieân tæ leä vôùi bình phöông cuûa baùn kính rotor. Chính vì vaäy vieäc tuyeán tính hoùa cung caùnh vaø goùc ñaët caùnh ñöôïc tính toaùn ôû 2 tieát dieän r1= 0,5R vaø r2 = 0,4R. Coù nghóa laø chieàu daøi cung caùnh vaø goùc ñaët caùnh ñöôïc tính toaùn ôû 02 tieát dieän treân seõ ñöôïc giöõ nguyeân coøn caùc tieát dieän khaùc seõ ñöôïc tính laïi. Ñeå laøm vieäc naøy ta giaûi heä phöông trình sau : Cr1 = a1.r1 + a2 Cr2 = a1.r2 + a2 Vaø 32 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 33 βr1 = b1r1 + b2 βr2 = b1r2 + b2 Sau khi xaùc ñònh ñöôïc caùc heä soá a1, a2, b1,b2 ta seõ laàn löôït tính laïi caùc thoâng soá (c) vaø (β) ôû moïi tieát dieän. Töø caùc giaù trò cmôùi naøy ta tính ñöôïc heä soá choaùn : σ = Σ S caùnh Squeùt Ta phaûi kieåm tra giaù trò cuûa heä soá choaùn theo ñoà thò hoaëc theo baûng. σ seõ phuï thuoäc vaøo λ neáu noù naèm ngoaøi giôùi haïn cho pheùp thì ta phaûi tieán haønh laïi vieäc tính toaùn baèng caùch taêng hoaëc giaûm soá caùnh vaø ñieàu chænh λ. Coù theå tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa caùnh theo 02 tröôøng hôïp sau : o Tính cho tröôøng hôïp heä soá löïc naâng khoâng ñoåi treân suoát chieàu daøi caùnh (CL = const). o Tính cho tröôøng hôïp cung caùnh c coá ñònh: Tröôøng hôïp naøy chæ söû duïng khi ñaõ coù saün loaïi tole laøm caùnh vôùi kích thöôùc coá ñònh. ÔÛ ñaây chuùng ta seõ tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa ñoäng cô gioù bôm nöôùc vaø ñoäng cô gioù phaùt ñieän trong tröôøng hôïp CL = const. Ñeå tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa baùnh xe gioù ta caàn caùc thoâng soá ban ñaàu vaø caùc coâng thöùc tính toaùn sau: Ñöôøng kính caùnh D Soá caùnh B Heä soá löïc naâng Goùc taán toái öu Caùc coâng thöùc tính toaùn: Tyû toác töøng tieát dieän : λr = λ.r/R Goùc nghieâng : φ = 2/3arctan 1/λr Goùc ñaët caùnh : β = φ - α Cung caùnh : C = 8πr(1 - cosφ)/B.CL 2 Dieän tích queùt : S queùt =πD /4 Dieän tích caùnh : Scaùnh = (C10 + C1). (r10 – r)/2 Tyû soá choaùn : σ = Scaùnh.B /Squeùt 33 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 34 § 3 – 3 Tính toaùn thieát keá caùnh cuûa ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaø bôm nöôùc BP 350 – 12, BP 450 – 12, PD 280 – 3 vaø PD 220 - 4 a- Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao BP 350-12 Caùc thoâng soá ban ñaàu: • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 3,5m (R = 1,75m) • Profil caùnh: cong phaúng 10% coù nan hoa phía tröôùc • Heä soá löïc naâng: CL = 1,1 o • Goùc taán toái öu: α = 4 • Baùn kính cöûa soå gioù (goác caùnh): r = 0,6m Caùc thoâng soá thay ñoåi cho töøng phöông aùn khaùc nhau: • λ = 1,1 vôùi B = 18 • λ = 1,2 vôùi B = 16 • λ = 1,3 vôùi B = 12 • λ = 1,4 vôùi B = 10 • λ = 1,5 vôùi B = 8 Caùnh ñöôïc chia thaønh 10 tieát dieän ñeå tính theo caùc phöông aùn khaùc nhau. Caùc soá lieäu tính toaùn ñöôïc ñöa döôùi daïng baûng (phaàn phuïc luïc). Döïa vaøo caùc keát quaû tính toaùn vaø vieäc phaân tích soá lieäu gioù, ta choïn caùc thoâng soá hình hoïc caùnh cuûa ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao theo phöông aùn: λ = 1,3 vaø B = 12 Baûng 2.1a Keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa ñoäng cô gioù bôm nöôùc BP 350 –12 TT r λr Cl α(ñoä) φ(ñoä) β(ñoä) C(m) 1 0.60 0.45 1.1 4 44.0 40.0 0.32 2 0.73 0.54 1.1 4 41.1 37.1 0.34 3 0.86 0.64 1.1 4 38.4 34.4 0.35 4 0.98 0.73 1.1 4 35.9 31.9 0.36 5 1.11 0.83 1.1 4 33.6 29.6 0.35 6 1.24 0.92 1.1 4 31.6 27.6 0.35 7 1.37 1.02 1.1 4 29.7 25.7 0.34 8 1.49 1.11 1.1 4 28.0 24.0 0.33 9 1.62 1.21 1.1 4 26.5 22.5 0.32 10 1.75 1.30 1.1 4 25.0 21.0 0.31 34 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 35 Dieän tích queùt : S queùt = 9.62 Dieän tích caùnh : S caùnh = 0.39 Tyû soá choaùn : δ = 0.49 Sau ñoù ta tieán haønh tuyeán tính hoùa caùc thoâng soá hình hoïc cuûa caùnh vaø caùc soá lieäu tính toaùn cuõng ñöôïc ñöa vaøo baûng. Keát quaû sau Caùc heä soá tuyeán tính TT r β(ñoä) C(m) khi tuyeán tính a1 a2 b1 b2 βmôùi C môùi 1 0.60 40.0 0.32 -0.03 0.38 -16.2 48.3 38.5 0.36 2 0.73 37.1 0.34 -0.03 0.38 -16.2 48.3 36.4 0.36 3 0.86 34.4 0.35 -0.03 0.38 -16.2 48.3 34.4 0.35 4 0.98 31.9 0.36 -0.03 0.38 -16.2 48.3 32.3 0.35 5 1.11 29.6 0.35 -0.03 0.38 -16.2 48.3 30.2 0.34 6 1.24 27.6 0.35 -0.03 0.38 -16.2 48.3 28.2 0.34 7 1.37 25.7 0.34 -0.03 0.38 -16.2 48.3 26.1 0.34 8 1.49 24.0 0.33 -0.03 0.38 -16.2 48.3 24.0 0.33 9 1.62 22.5 0.32 -0.03 0.38 -16.2 48.3 21.9 0.33 10 1.75 21.0 0.31 -0.03 0.38 -16.2 48.3 19.9 0.33 b- Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp thaáp BP 450 – 12 Caùc thoâng soá ban ñaàu: • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 4,5m (R = 2,25m) • Heä soá löïc naâng: CL = 1,1 o • Goùc taán toái öu: α = 4 • Baùn kính cöûa soå gioù (goác caùnh): r = 0,6m Caùc thoâng soá thay ñoåi cho töøng phöông aùn khaùc nhau: • λ = 1,1 vôùi B = 18 • λ = 1,2 vôùi B = 16 • λ = 1,3 vôùi B = 14 • λ = 1,4 vôùi B = 12 35 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 36 • λ = 1,5 vôùi B = 12 Baûng 2.1b Keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa ñoäng cô gioù bôm nöôùc BP 450 – 12 λ = 1,5 vaø B = 12 TT r λr Cl α(ñoä) φ(ñoä) β(ñoä) C(m) 1 0.60 0.40 1.1 4 45.5 41.5 0.34 2 0.78 0.52 1.1 4 41.6 37.6 0.38 3 0.97 0.64 1.1 4 38.1 34.1 0.39 4 1.15 0.77 1.1 4 35.0 31.0 0.40 5 1.33 0.89 1.1 4 32.2 28.2 0.39 6 1.52 1.01 1.1 4 29.8 25.8 0.38 7 1.70 1.13 1.1 4 27.6 23.6 0.37 8 1.88 1.26 1.1 4 25.7 21.7 0.35 9 2.07 1.38 1.1 4 24.0 20.0 0.34 10 2.25 1.50 1.1 4 22.5 18.5 0.32 Dieän tích queùt : S queùt = 15.90 Dieän tích caùnh : S caùnh = 0.62 Tyû soá choaùn : δ = 0.47 Keát quaû sau Caùc heä soá tuyeán tính TT R β(ñoä) C(m) khi tuyeán tính a1 a2 b1 b2 βmôùi C môùi 1 0.60 41.5 0.34 -0.04 0.43 -13.6 47.3 39.1 0.41 2 0.78 37.6 0.38 -0.04 0.43 -13.6 47.3 36.6 0.40 3 0.97 34.1 0.39 -0.04 0.43 -13.6 47.3 34.1 0.39 4 1.15 31.0 0.40 -0.04 0.43 -13.6 47.3 31.6 0.39 5 1.33 28.2 0.39 -0.04 0.43 -13.6 47.3 29.2 0.38 6 1.52 25.8 0.38 -0.04 0.43 -13.6 47.3 26.7 0.37 7 1.70 23.6 0.37 -0.04 0.43 -13.6 47.3 24.2 0.36 36 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 37 8 1.88 21.7 0.35 -0.04 0.43 -13.6 47.3 21.7 0.35 9 2.07 20.0 0.34 -0.04 0.43 -13.6 47.3 19.2 0.35 10 2.25 18.5 0.32 -0.04 0.43 -13.6 47.3 16.7 0.34 c- Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác chaäm PD 280 – 3 Caùc thoâng soá ban ñaàu: • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 2,8m (R = 1,4m) • Heä soá löïc naâng: CL = 0,8 o • Goùc taán toái öu: α = 4 • Baùn kính cöûa soå gioù (goác caùnh): r = 0,3m Caùc thoâng soá thay ñoåi cho töøng phöông aùn khaùc nhau: • λ = 3,0 vôùi B = 6 • λ = 3,5 vôùi B = 4 • λ = 3,8 vôùi B = 3 • λ = 4,0 vôùi B = 3 Baûng 2.1c Keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa ñoäng cô gioù phaùt ñieän PD 2,8 λ = 3,8 vaø B = 3 TT r λr Cl α(ñoä) φ(ñoä) β(ñoä) C(m) 1 0.30 0.81 0.8 4 33.9 29.9 0.53 2 0.42 1.15 0.8 4 27.4 23.4 0.50 3 0.54 1.48 0.8 4 22.7 18.7 0.44 4 0.67 1.81 0.8 4 19.3 15.3 0.39 5 0.79 2.14 0.8 4 16.7 12.7 0.35 6 0.91 2.47 0.8 4 14.7 10.7 0.31 7 1.03 2.80 0.8 4 13.1 9.1 0.28 8 1.16 3.14 0.8 4 11.8 7.8 0.26 9 1.28 3.47 0.8 4 10.7 6.7 0.23 10 1.40 3.80 0.8 4 9.8 5.8 0.22 37 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 38 Dieän tích queùt : S queùt = 6.16 Dieän tích caùnh : S caùnh = 0.38 Tyû soá choaùn : δ = 0.19 Keát quaû sau Caùc heä soá tuyeán tính TT r β(ñoä) C(m) khi tuyeán tính a1 a2 b1 b2 βmôùi C môùi 1 0.30 29.9 0.53 -0.31 0.61 -17.9 28.5 23.1 0.52 2 0.42 23.4 0.50 -0.31 0.61 -17.9 28.5 20.9 0.48 3 0.54 18.7 0.44 -0.31 0.61 -17.9 28.5 18.7 0.44 4 0.67 15.3 0.39 -0.31 0.61 -17.9 28.5 16.5 0.41 5 0.79 12.7 0.35 -0.31 0.61 -17.9 28.5 14.3 0.37 6 0.91 10.7 0.31 -0.31 0.61 -17.9 28.5 12.2 0.33 7 1.03 9.1 0.28 -0.31 0.61 -17.9 28.5 10.0 0.29 8 1.16 7.8 0.26 -0.31 0.61 -17.9 28.5 7.8 0.26 9 1.28 6.7 0.23 -0.31 0.61 -17.9 28.5 5.6 0.22 10 1.40 5.8 0.22 -0.31 0.61 -17.9 28.5 3.4 0.18 d- Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác nhanh PD 220 – 4 Caùc thoâng soá ban ñaàu: • Ñöôøng kính baùnh xe gioù: D = 2,2m (R = 1,1m) • Heä soá löïc naâng: CL = 0,8 o • Goùc taán toái öu: α = 4 • Baùn kính cöûa soå gioù (goác caùnh): r = 0,3m Caùc thoâng soá thay ñoåi cho töøng phöông aùn khaùc nhau: • λ = 3,5 vôùi B = 6 • λ = 3,7 vôùi B = 4 • λ = 4,0 vôùi B = 4 • λ = 4,5 vôùi B = 4 • λ = 5,0 vôùi B = 3 38 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 39 Baûng 2.1d Keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá hình hoïc cuûa ñoäng cô gioù phaùt ñieän PD 220 –4 λ = 4,5 vaø B = 4 TT r λr Cl α(ñoä) φ(ñoä) β(ñoä) C(m) 1 0.30 1.23 0.8 4 26.1 22.1 0.24 2 0.39 1.59 0.8 4 21.4 17.4 0.21 3 0.48 1.95 0.8 4 18.1 14.1 0.18 4 0.57 2.32 0.8 4 15.6 11.6 0.16 5 0.66 2.68 0.8 4 13.6 9.6 0.15 6 0.74 3.05 0.8 4 12.1 8.1 0.13 7 0.83 3.41 0.8 4 10.9 6.9 0.12 8 0.92 3.77 0.8 4 9.9 5.9 0.11 9 1.01 4.14 0.8 4 9.1 5.1 0.10 10 1.10 4.50 0.8 4 8.4 4.4 0.09 Dieän tích queùt : S queùt = 3.80 Dieän tích caùnh : S caùnh = 0.12 Tyû soá choaùn : δ = 0.12 Keát quaû sau Caùc heä soá tuyeán tính TT r β(ñoä) C(m) khi tuyeán tính a1 a2 b1 b2 βmôùi C môùi 1 0.30 22.1 0.24 -0.17 0.27 -18.4 22.8 17.3 0.22 2 0.39 17.4 0.21 -0.17 0.27 -18.4 22.8 15.7 0.20 3 0.48 14.1 0.18 -0.17 0.27 -18.4 22.8 14.1 0.18 4 0.57 11.6 0.16 -0.17 0.27 -18.4 22.8 12.4 0.17 5 0.66 9.6 0.15 -0.17 0.27 -18.4 22.8 10.8 0.15 39 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 3: NGHIEÂN CÖÙU MOÄT SOÁ LYÙ THUYEÁT TÍNH CAÙNH - 40 6 0.74 8.1 0.13 -0.17 0.27 -18.4 22.8 9.2 0.14 7 0.83 6.9 0.12 -0.17 0.27 -18.4 22.8 7.5 0.12 8 0.92 5.9 0.11 -0.17 0.27 -18.4 22.8 5.9 0.11 9 1.01 5.1 0.10 -0.17 0.27 -18.4 22.8 4.3 0.09 10 1.10 4.4 0.09 -0.17 0.27 -18.4 22.8 2.6 0.08 40 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 41 – Chöông 4 NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY § 4 - 1 – Heä thoáng töï ñoäng ñònh höôùng Gioù luoân luoân thay ñoåi veà höôùng vaø ñoäng cô gioù chæ nhaän ñöôïc coâng suaát lôùn nhaát khi maët phaúng baùnh xe gioù vuoâng gioù vôùi höôùng gioù. Vì vaäy khi gioù leäch khoûi höôùng vuoâng goùc ñoù caàn phaûi coù cô caáu töï ñoäng ñieàu chænh baùnh xe gioù trôû veà vò trí toái öu. Treân thöïc teá ñeå ñònh höôùng maët phaúng baùnh xe gío luoân vuoâng goùc vôùi höôùng gioù ngöôøi ta söû duïng moät trong nhöõng phöông phaùp nghieân cöùu sau: • Ñònh höôùng baèng ñuoâi laùi • Ñònh höôùng baèng caùc baùnh xe gioù phuï. • Ñònh höôùng baèng caùc ñoäng cô ñieän ñieàu khieån bôûi maùy tính ñieän töû. Tuy nhieân, ñoái vôùi caùc ñoäng cô gioù coâng suaát nhoû (N < 20kW) ngöôøi ta thöôøng söû duïng phöông phaùp ñieàu chænh baèng ñuoâi laùi. Phöông phaùp naøy coù nhöõng öu ñieåm sau : Ñoä nhaïy cao. Keát caáu ñôn giaûn. Vaän toác quay ñònh höôùng cuûa caû heä thoáng baùnh xe gioù_ñuoâi nhoû (laøm giaûm moment hoài chuyeån taùc duïng leân truïc quay baùnh xe gioù). Song ñeå cheá taïo cô caáu ñieàu chænh naøy, ngöôøi ta chaáp nhaän nhöôïc ñieåm laø keát caáu coàng keành, toán vaät lieäu. Boä ñieàu chænh naøy ñöôïc löïa choïn cho caùc ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi. 41 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 42 – 1. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng töï ñoäng ñònh höôùng baèng ñuoâi laùi Khi gioù leäch khoûi höôùng vuoâng goùc vôùi maët phaúng baùnh xe gioù moät goùc γ, seõ xuaát hieän caùc moâmen coù xu höôùng laøm leäch baùnh xe gioù, töùc laø laøm taêng goùc γ neáu khoâng coù ñuoâi laùi – Khi boá trí ñuoâi laùi ñeå löïc khí ñoäng ñaët vaøo noù gaây ra moment ít nhaát laø caân baèng vôùi caùc momen treân. Khi ñoù baát ñaúng thöùc döôùi ñaây phaûi ñöôïc thoûa maõn: Mquay = -Mbxg + Mñ ± Mcf - M ms ≥ 0 (1) ÔÛ ñaây: Mñ : Momen sinh ra do löïc gioù taùc ñoäng leân ñuoâi laùi. Mbxg : Momen sinh ra do löïc gioù taùc ñoäng leân baùnh xe gioù . Mcf : Momen do löïc gioù taùc ñoäng leân caùnh phuï. Daáu (+) vaø (-) duøng cho tröôøng hôïp veùctô vaän toác gioù naèm phía phaûi hoaëc traùi truïc Z. Mms: Moment ma saùt ôû oå quay ñaàu maùy. Goùc γ ñöôïc duøng nhö moät thoâng soá ñaùnh giaù ñoä nhaïy ñònh höôùng cuûa cô caáu. Caùc tính toaùn vaø thöïc nghieäm chæ ra raèng: ta caàn thieát keá boä ñieàu chænh sao cho γ naèm trong khoaûng töø 10 ÷200 laø hôïp lyù nhaát. 42 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 43 – Trong taát caû caùc thieát bò ñoäng cô gioù bôm nöôùc tröôùc ñaây ôû Vieät Nam vaø ôû moät soá nöôùc ñeàu söû duïng cô caáu: ñuoâi laùi – caùnh phuï vôùi loø so keùo ñeå ñieàu chænh nhö hình treân. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi naøy: - Keát caáu ñôn giaûn - Ñoä nhaïy cuûa cô caáu cao * Nhöôïc ñieåm: - Vieäc cheá taïo loø xo ñôn chieác theo yeâu caàu ñôn chieác gaëp nhieàu khoù khaên. - Thöôøng bò söï coá ôû cô caáu loø xo A. Kragten (CWD _ Haø Lan) ñaõ thieát keá cô caáu ñuoâi laùi vôùi truïc quay nghieâng cho caùc ñoäng cô gioù bôm nöôùc vaø tính öu vieät cuûa noù ñaõ ñöôïc chöùng minh trong thöïc teá. Trong cô caáu naøy löïc troïng tröôøng cuûa ñuoâi laùi seõ thay theá cho löïc caêng cuûa loø xo Truïc quay ñuoâi laùi S ñöôïc ñaët nghieâng moät goùc ε so vôùi phöông thaúng ñöùng z. Vò trí oån ñònh cuûa ñuoâi laùi seõ laø vò trí thaáp nhaáp khi ñuoâi laùi quay khoûi vò trí thaáp nhaát moät goùc α thì löïc troïng tröôøng seõ keùo ñuoâi laùi veà vò trí ban ñaàu. Ñaëc ñieåm cuûa cô caáu truïc ñuoâi laùi nghieâng laø: - Ñoä nhaïy ñònh höôùng cao - Keát caáu ñôn giaûn, deã cheá taïo - Cô caáu hoaït ñoäng oån ñònh, ít hoûng hoùc (vì khoâng caàn duøng loø xo keùo), raát phuø hôïp trong ñieàu kieän coâng ngheä Vieät Nam. * Nhöôïc ñieåm: - Troïng löôïng ñuoâi laùi lôùn. 43 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 44 – Tính toaùn thieát keá cô caáu ñònh höôùng cuûa Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp thaáp BP 450-12: Aùp duïng cô caáu ñònh höôùng vôùi ñuoâi laùi coù truïc quay nghieâng cuûa A.Kragten theo [4] caùc böôùc tính toaùn seõ theo quy trình sau: Löïa choïn theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm [1] caùc thoâng soá veà chieàu daøi caùn ñuoâi vaø dieän tích ñuoâi laùi – sau ñoù döïa vaøo baát ñaúng thöùc (1) ñeå chöùng minh vôùi caùc thoâng soá ñaõ choïn goùc γ seõ naèm trong vuøng giaù trò hôïp lyù. 1. Caùc thoâng soá ñöôïc löïa choïn (theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm cuûa taøi lieäu [1]): 2 - Dieän tích ñuoâi laùi Añ = 1,92m - Dieän tích caùnh phuï: Acf = 0,384 - Khoaûng caùch töø taâm höùng gioù cuûa ñuoâi laùi ñeán truïc quay Z: Ldz = 3,88m - Khoaûng caùch töø taâm cuûa ñuoâi laùi ñeán truïc quay nghieâng: Ls = 3,4m - Khoaûng caùch töø taâm höùng gioù cuûa caùnh phuï ñeán truïc quay Z: Lcfz = 3,180. - Troïng löôïng toaøn boä cuûa ñuoâi laùi: Pñ = 30kg - Khoaûng caùch töø troïng taâm ñuoâi laùi ñeán taâm quay ñuoâi laùi s: Rd = 2,3m - Khoaûng caùch töø taâm baùnh xe gioù ñeán taâm quay Z: E=0,840 2. Phaân tích caùc löïc vaø momen taùc ñoäng leân heä thoáng ñònh höôùng: a. Löïc gioù taùc ñoäng leân ñuoâi laùi: Khi ñuoâi laùi leäch khoûi höôùng gioù moät goùc β naøo ñoù thì löïc gioù taùc ñoäng vaøo ñuoâi laùi laø: 2 Fñ = 1/2.ρ.v .Añ .sinβ (2) Khi baùnh xe gioù quay thì vaän toác ôû phìa sau baùnh xe gioù seõ bò nhieãu loaïn, vì vaäy phaûi ñöa heä soá nhieãu loaïn vaøo coâng thöùc (2). Heä soá nhieãu loaïn ñöôïc laáy baèng 0,7 theo [5]. Vì vaäy, ta coù: 2 Fñ = ½.ρ.(v.0,7) .Añsinγ (3) 44 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 45 – Löïc Fñ seõ taïo ra momen quay ôû truïc s vaø truïc z: Ms = Fñ .Ls (4) Mz = Fñ .Lñz (5) b. Löïc gioù taùc duïng leân caùnh phuï: Khi goùc giöõa phaùp tuyeán cuûa caùnh phuï vaø höôùng gioù laø ϕ thì löïc gioù taùc duïng leân caùnh phuï seõ laø: 2 0 Fcf = 1/2f.v .Acf .cos (γ +10 ) (6) 45 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 46 – Momen do löïc Fcf taïo ra ôû truïc z laø: Mcfz = Fcf . Lcfz (7) c. Löïc do troïng löôïng cuûa ñuoâi laùi: Vì truïc quay cuûa ñuoâi laùi s ñöôïc ñaët nghieâng so vôùi truïc thaúng ñöùng moät goùc ε neân khi ñuoâi laùi quay thì troïng taâm cuûa ñuoâi laùi seõ di chuyeån treân moät ñöôøng troøn thuoäc maët phaúng nghieâng coù phaùp tuyeán laø s. Giaû söû ôû vò trí a laø vò trí thaáp nhaát cuûa troïng taâm ñuoâi laùi. Khi ñoù löïc P naèm hoaøn toaøn trong maët phaúng NOA . Khi ñuoâi laùi quay moät goùc α vò trí troïng taâm ñuoâi laùi luùc naøy naèm ôû ñieåm B, troïng löïc P luùc naøy ñöôïc phaân ra laøm hai thaønh phaàn P1 & P2. Löïc P1 naèm trong maët phaúng NOB, coøn löïc P2 vuoâng goùc vôùi maët phaúng NOB. Khi ñuoâi laùi di chuyeån khoûi vò trí thaáp nhaát thì löïc P2 chính laø löïc keùo ñuoâi laïi trôû laïi vò trí ban ñaàu. P2 = P.sin ε. sinα (8) Momen do löïc P2 taïo ra ôû truïc s laø: Mp = P2 . Rd (9) 46 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 47 – d. Momen ma saùt ôû truïc quay z: Khi cô caáu ñònh höôùng vaø an toaøn hoaït ñoäng thì momen ma saùt ôû truïc quay z coù aûnh höôûng lôùn ñeán khaû naêng laøm vieäc cuûa cô caáu. Vì theá vieäc tính toaùn momen ma saùt ôû truïc quay z raát quan troïng. Theo [ ] thì momen ma saùt ôû truïc quay ñöôïc tính nhö sau: Mms = Q.µ.r + Pn.µ.r ÔÛ ñaây: Q: troïng löôïng cuûa toaøn boä ñaàu maùy, baùnh xe gioù, caùnh phuï (Q = 400kg) Pn: löïc ngang do gioù taùc ñoäng leân baùnh xe gioù, löïc naøy seõ baèng löïc khaùng cuûa baùnh xe gioù. µ: heä soá ma saùt ôû baùnh quay (0,006) r: laø baùn kính oå quay (0,045) 2 P = ½.ρ.v .A.CD.δ Ôû ñaây CD laø heä soá löïc khaùng – vôùi Profil caùnh ñaõ choïn ta coù CD = 0,033 Vaø heä soá choaùn δ =0,47 (xem phaàn tính thoâng soá hình hoïc caûnh) e. Momen ôû truïc z do gioù taùc ñoäng vaøo baùnh xe gioù: Theo keát quaû tính toaùn ôû phaàn treân ta tính ñöôïc dieän tích beân cuûa baùnh xe gioù Ab. Khi baùnh xe gioù leäch moät goùc γ so vôùi höôùng gioù thì löïc taùc ñoäng vuoâng goùc vôùi truïc baùnh xe gioù (Fts) seõ laø: 2 Fts = ½.ρ. v .A.sin γ Neáu khoaûng caùch töø taâm xe gioù ñeán taâm quay laø E thì momen ôû truïc z do gioù taùc ñoäng leân baùnh xe gioù seõ laø: 2 2 Mbxg = 1/2f.v .Ab.sin γ.E Caùch tính toaùn ñöôïc tieán haønh cho hai tröôøng hôïp. Tröôøng hôïp 1: Veùctô vaän toác gioù naèm phía phaûi truïc quay cuûa baùnh xe gioù (γ = 150 – 50 = 100) Thay caùc giaù trò caàn thieát vaøo caùc coâng thöùc tính toaùn treân ta seõ ñöôïc caùc giaù trò: Mñ = 15,62 Nm Mbxg = 6,4 Nm Mcf = 11,76Nm Mms = 5,5 Nm Thay giaù trò caùc momen naøy vaøo baát ñaúng thöùc (1) Ta ñöôïc: Mquay = Mñ - Mbxg + Mcf – Mms = 18,62 – 6,4 + 11,76 – 5,5 = 18,4 Nm>0 47 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 48 – Tröôøng hôïp 2: Veùctô vaän toác gioù naèm phía traùi truïc quay Trong tröôøng hôïp naøy: Mquay = Mñ - Mbxg - Mcf – Mms ÔÛ ñaây daáu cuûa Mcf laø (-). Caùc trò soá khaùc nhö Mbxg, Mms, Mcf khoâng thay 0 0 0 ñoåi. Chæ coù Mñ thay ñoåi vì γ luùc naøy seõ baèng 20 (γ = 15 + 5 vì ñieàu ñaët leäch 1 goác 50) Thay caùc giaù trò vaøo ñeå tính Mñ ta ñöôïc Mñ = 23,82 Nm Khi ñoù Mquay = 23,82 – 6,4 – 11,76 – 5,5 = 0,16 Nm>0 Keát luaän: caùc keát quaû tính toaùn chöùng toû raèng vôùi thoâng soá ñuoâi ñaõ choïn, ñoäng cô gioù töï ñoäng ñònh höôùng theo chieàu gioù khi goùc leäch giöõa veùctô vaän toác gioù vaø truïc quay baùnh xe gioù lôùn hôn vaø baèng 150 (γ ≥ 150). Tính toaùn töông töï nhö vaäy cho caùc saûn phaåm coøn laïi ta ñöôïc thoâng soá cuûa cô caáu ñònh höôùng theå hieän treân caùc baûn veõ thieát keá. § 4 - 2 Cô caáu ñieàu chænh coâng suaát vaø soá voøng quay (cô caáu an toaøn) Gioù luoân thay ñoåi veà höôùng vaø toác ñoä. Trong vaøi phuùt toác ñoä gioù coù theå taêng leân 2 ÷3 laàn vaø naêng löôïng gioù töông öùng cuõng taêng leân 8 ÷27 laàn. Trong khi ñoù caùc maùy coâng taùc phoái hôïp vôùi ñoäng cô gioù (maùy phaùt ñieän, bôm v.v ) ñoøi hoûi phaûi laøm vieäc vôùi moät coâng suaát vaø soá voøng quay nhaát ñònh. Ñeå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu naøy ñoäng cô gioù caàn phaûi töï ñieàu chænh sao cho vôùi taûi troïng ñaõ cho, soá voøng quay cuûa baùnh xe gioù phaûi naèm trong giôùi haïn cho pheùp, ngay caû khi vaän toác gioù vöôït cao quaù vaän toác gioù tính toaùn. Ñieàu chænh coâng suaát vaø soá voøng quay cuûa ñoäng cô gioù chính laø vieäc caàn laøm giaûm löïc naâng leân caùnh cuûa baùnh xe gioù. Coù hai phöông phaùp ñieàu chænh: 1. Ñieàu chænh löïc ly taâm (coù theå ôû daïng naøy hay daïng khaùc) 2. Thay ñoåi vò trí cuûa caùnh hoaëc cuûa toaøn boä baùnh xe gioù (ñöa baùnh xe gioù ra khoûi luoàng gioù). Vôùi phöông phaùp thöù 2 thì löôïng gioù thoåi vaøo baùnh xe gioù seõ giaûm ñi (baùnh xe gioù khoâng coøn vuoâng goùc vôùi höôùng gioù nöõa maø seõ leäch so vôùi höôùng gioù moät goùc γ naøo ñoù). Ngoaøi ra goùc taán treân caùnh cuõng thay ñoåi vaø laøm giaûm löïc naâng taùc ñoäng leân caùnh vì vaäy seõ ñieàu chænh ñöôïc soá voøng quay vaø coâng suaát. Vieäc ñöa baùnh xe gioù ra khoûi luoàng gioù coù theå thöïc hieän baèng tay (ñoái vôùi nhöõng coái xay gioù coå xöa) hoaëc töï ñoäng vôùi caùc cô caáu ñieàu chænh. 48 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 49 – ÔÛ ñaây vieäc töï ñoäng ñieàu chænh coâng suaát vaø soá voøng quay seõ ñöôïc thöïc hieän baèng hai phöông phaùp. a. Söû duïng caùch phuï ñaët song song vôùi maët phaúng baùnh xe gioù b. Ñaët truïc quay cuûa baùnh xe gioù leäch taâm khoaûng ε = 50÷100mm so vôùi truïc quay thaúng ñöùng cuûa baùnh xe gioù. Ñoái vôùi ñoäng cô gioù bôm nöôùc ta söû duïng phöông phaùp (a). Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm: - Keát caáu ñôn giaûn - Coù khaû naêng haïn cheá coâng suaát toát, ñaûm baûo an toaøn khi coù gioù maïnh. Tuy nhieân, ñieàu kieän veà N = const vaø n = counst chæ thöïc hieän ñöôïc 1 caùch töông ñoái. Tính toaùn thoâng soá cuûa boä ñieàu chænh: ÔÛ ñaây ta choïn vaän toác gioù baét ñaàu ñieàu chænh laø vñc = 8m/s. vôùi ñuoâi laùi truïc nghieâng thì ngöôøi ta thöôøng thieát keá vò trí ban ñaàu cuûa ñuoâi laùi leäch moät goùc δo so vôùi vò trí thaáp nhaát ñeå taïo löïc keùo cho ñuoâi laùi luoân luoân ôû vò trí ban ñaàu khi vaän toác gioù nhoû. 49 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 50 – ÔÛ vaän toác gioù v=8m/s khi baùnh xe gioù vaãn vuoâng goùc vôùi höôùng gioù seõ coù söï caân baèng momen quay ôû truïc s. Ñoù laø momen do löïc khí ñoäng taùc duïng leân ñuoâi caân baèng vôùi momen do troïng löïc cuûa ñuoâi gaây ra: 2 2 2,6α.1/2f (1-a) .v .Ar.Rv = G.sinε.sinγ.RG Ñoái vôùi truïc z: Momen cuûa löïc khí ñoäng taùc duïng leân Rotor vaø caùnh phuï caân baèng vôùi momen cuûa löïc khí ñoäng taùc ñoäng leân ñuoâi: 50 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 51 – Mz (Frt) + Mz (Fr.s) + Mz (Fa) = Mz (Fv) ÔÛ ñaây: * Mz (Fr.t) : laø momen gaây ra bôûi löïc khí ñoäng taùc duïng leân rotor vôùi dieän tích queùt Ar ñöôïc tính theo coâng thöùc: Mz (Frt) = Ct .1/2.ρ. (Vcos δ) A. e * Mz (Frs) laø momen gaây ra do löïc khí ñoäng taùc duïng leân maët beân cuûa baùnh xe gioù. 2 Mz (Frs) = Cf.1/2. ρ.(vsinδ) .Ars.E * Mz (Fa) laø momen gaây ra do löïc khí ñoäng taùc duïng leân caùnh phuï. MZ(Fa) = CN.(90 - δ -ξ).1/2.ρ.Aa.cosξ * Mz (Fv) laø momen gaây ra do löïc khí ñoäng taùc duïng leân ñuoâi lai. 2 2 Mz (Fv) = Fv (h.cosγ + Rv.cosε) = 2,6 .1/2 f(1-a) .v .Ar. (h.Cosγ+h. Cosε) Cuõng gioáng nhö tröôøng hôïp tính ñuoâi laùi ôû treân, ta seõ choïn tröôùc caùc thoâng soá cuûa boä ñieàu chænh – Sau ñoù söû duïng hai phöông trình caân baèng momen ôû truïc z vaø truïc s. Ta tìm ñöôïc söï phuï thuoäc giöõa goùc δ vaø ν. Cho tröôùc ν ñeå tìm δ hoaëc ngöôïc laïi. Caùc thoâng soá ñöôïc choïn tröôùc cho heä ñieàu chænh cuûa ñoäng cô gioù bôm BP450-12. Chieàu daøi: Rν, Ra, RG, e, f, h Dieän tích: Ar, Ars, Aa, Aν Khoái löôïng: G Goùc: ε, ξ Thoâng soá khí ñoäng: Heä soá: Ct , Cf , CN Thöøa soá: (1-a) Haèng soá: ρ Khi vaän toác gioù V (m/s) lôùn hôn vaän toác gioù ñieàu chænh Vñc (m/s), ñeå ñaûm baûo an toaøn (ñaûm baûo coâng suaát vaø soá voøng quay khoâng ñoåi) thì baùnh xe gioù phaûi quay ñi moät goùc δ tuaân theo ñieàu kieän: v Cos δ = ñc v Nhö vaäy sau khi tính toaùn vôùi caùc thoâng soá ñaõ choïn tröôùc cuûa caùnh phuï. v Neáu boä ñieàu chænh laøm cho baùnh xe gioù quay ñi ñöôïc caùc goùc δ coù Cosδ = ñc v thì boä ñieàu chænh ñoù ñaõ ñaït yeâu caàu. 51 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 4: NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH COÂNG SUAÁT VAØ SOÁ VOØNG QUAY - 52 – Baûng döôùi ñaây cho ta thaáy goùc δ caàn thieát maø baùnh xe gioù caàn phaûi leäch ñi so vôùi höôùng gioù ñeå ñaûm baûo an toaøn cho heä thoáng V (m/s) 7 8 10 14 20 Vmax δ (ñoä) 00 300 450 600 700 900 Caùc keát quaû tính toaùn cuûa cô caáu ñieàu chænh coâng suaát vaø soá voøng quay cuûa ñoäng cô gioù BP 450 -12 vaø BP 350-12 ñöôïc theå hieän treân baûn veõ thieát keá. 52 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 53 - Chöông 5 PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÄNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC §5-1 Xaây döïng ñöôøng ñaëc tính khí ñoäng cuûa baùnh xe gioù Ñeå xaây döïng ñöôøng ñaëc tính khí ñoäng cuûa baùnh xe gioù ta söû duïng caùc coâng thöùc sau: 2 2 Cpmax = Cpth x (2RK – K )/R Cqkñ = 0,75 x B x (R – 1/2K) x CL x K x C λ = Cp/Cq ÔÛ ñaây: - Cpth – Hieäu suaát söû duïng naêng löôïng gioù lyù thuyeát ñöôïc tra trong baûng 4.11[4 ]. - B : soá caùnh cuûa ñoäng cô gioù. - R : baùn kính baùnh xe gioù - CL: heä soá löïc naâng - C : chieàu cung caùnh - λ : heä soá cao toác. Döïa vaøo caùc keát quaû tính toaùn thoâng soá hình hoïc vaø ñaëc tính khí ñoäng cuûa caùnh ta xaây döïng caùc ñöôøng ñaëc tính khí ñoäng (öôùc ñoaùn) cuûa baùnh xe gioù. Caùc keát quaû tính toaùn ñeå xaây döïng ñöôøng ñaëc tính khí ñoängCp – λ vaø Cq - λ cuûa caùc ñoäng cô gioù ñöôïc ñöa vaøo baûng sau. Ñoäng cô gioù BP 350 – 12: L 0 0,483 0.96 1.2 1.415 1.597 1.815 2.03 2.1 Cp 0 0.0623 0.306 0.335 0.2951 0.2279 0.1287 0.0287 0 Ñöôøng cong Cp - λ cho ñoäng cô gioù BP 350 - 12 Ñöôøng cong Cq - l cho ñoäng cô gioù BP 350 - 12 Cp Cq 0.4 0.35 0.35 0.3 0.3 0.25 0.25 0.2 0.2 0.15 0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 λ 53 λ BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 54 - Ñoäng cô gioù BP 450 – 12: L 0 0.612 1.2 1.5 1.785 1.974 2.14 2.34 2.4 Cp 0 0.064 0.32 0.353 0.297 0.211 0.13 0.029 0 Ñöôøng cong Cp - λ cho ñoäng cô gioù BP 450 - 12 Ñöôøng cong Cq - λ cho ñoäng cô gioù BP 450 - 12 Cp Cq 0.4 0.4 0.35 0.35 0.3 0.3 0.25 0.25 0.2 0.2 0.15 0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 λ λ Ñoäng cô gioù PD 280 – 3: L 0 1.64 3.04 3.8 4.65 5.28 5.57 5.91 6.08 Cp 0 0.062 0.4 0.44 0.354 0.2 0.123 0.04 0 Ñöôøng cong Cp - λ cho ñoäng cô gioù PD 280 - 3 Ñöôøng cong Cq - λ cho ñoäng cô gioù PD 280 - 3 Cp Cq 0.5 0.14 0.45 0.12 0.4 0.1 0.35 0.3 0.08 0.25 0.06 0.2 0.15 0.04 0.1 0.02 0.05 0 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 00.511.522.53 3.544.555.566.5 λ λ 54 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 55 - Ñoäng cô gioù PD 220 – 4: L 0 2.18 3.6 4.5 5.42 6.25 6.69 7.2 Cp 0 0.094 0.39 0.45 0.397 0.222 0.12 0 Ñöôøng cong Cp - λ cho ñoäng cô gioù PD 220 - 4 Ñöôøng cong Cq - l cho ñoäng cô gioù PD 220 - 4 Cq Cp 0.2 0.5 0.18 0.45 0.4 0.16 0.35 0.14 0.3 0.12 0.25 0.1 0.2 0.08 0.15 0.06 0.1 0.04 0.05 0.02 0 00.511.522.533.544.555.566.577.5 0 0 12345678 λ λ § 5-2 Xaây döïng ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa baùnh xe gioù Ñaëc tính laøm vieäc cuûa baùnh xe gioù laø söï phuï thuoäc giöõa coâng suaát vaø soá voøng quay cuûa baùnh xe gioù. Ñöôøng ñaëc tính naøy ñöôïc xaây döïng döïa vaøo ñöôøng ñaëc tính khí ñoäng vaø söû duïng caùc coâng thöùc sau: N = 1/2 ρ.Cp.πR2/4.V3 n = 30.λ.v/πR Caùc keát quaû tính toaùn ñeå xaây döïng ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa caùc ñoäng cô gioù ñöôïc ñöa vaøo caùc baûng döôùi ñaây: 55 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 56 - Ñoäng cô gioù bôm nöôùc coät aùp cao BP 350 – 12: Caùc Heä soá cao toác ñaëc tính khí ñoäng 0.96 1.2 1.415 1.597 1.815 2.1 Heä soá söû duïng naêng löôïng 0.306 0.335 0.2951 0.2279 0.1287 0 V=3m/s 15.71541 19.64427 23.16387 26.14325 29.71195 34.37747 n N 49.6811 54.38944 47.91141 37.00105 20.89528 0 V=4m/s 20.95389 26.19236 30.88515 34.85766 39.61594 45.83662 n N 117.7626 128.9231 113.5678 87.7062 49.52956 0 V=5m/s n 26.19236 32.74045 38.60644 43.57208 49.51992 57.29578 N 230.0051 251.8029 221.8121 171.3012 96.73743 0 V=6m/s n 31.43083 39.28853 46.32773 52.28649 59.42391 68.75494 N 397.4488 435.1155 383.2913 296.0084 167.1623 0 V=7m/s 36.6693 45.83662 54.04902 61.00091 69.32789 80.21409 n N 631.1339 690.9473 608.6524 470.0504 265.4475 0 V=8m/s 41.90777 52.38471 61.77031 69.71532 79.23188 91.67325 n N 942.1008 1031.385 908.5423 701.6496 396.2365 0 56 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 57 - Ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa ñoäng cô gioù BP 350 - 12 N 1200 1000 800 V=8m/s Ñöôøng ñaëc tính 600 cuûa bôm piston V = 6m/s V = 7m/s 400 V = 5m/s 200 V = 4m/s V = 3m/s 0 0 102030405060708090100 n 57 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 58 - Ñoäng cô gioù coät bôm nöôùc coät aùp thaáp BP 450 – 12: Caùc Heä soá cao toác ñaëc tính khí ñoäng 1.2 1.5 1.785 1.974 2.14 2.4 Heä soá söû duïng naêng löôïng 0.32 0.353 0.297 0.211 0.13 0 V=3m/s 15.27887 19.09859 22.72733 25.13375 27.24733 30.55775 n N 85.88329 94.74 79.71043 56.62929 34.89009 0 V=4m/s 20.37183 25.46479 30.3031 33.51166 36.32977 40.74367 n N 203.5752 224.5689 188.9432 134.2324 82.70243 0 V=5m/s n 25.46479 31.83099 37.87888 41.88958 45.41221 50.92958 N 397.6078 438.6111 369.0298 262.1727 161.5282 0 V=6m/s n 30.55775 38.19719 45.45465 50.2675 54.49465 61.1155 N 687.0663 757.92 637.6834 453.0344 279.1207 0 V=7m/s 35.65071 44.56338 53.03043 58.64541 63.57709 71.30141 n N 1091.036 1203.549 1012.618 719.4018 443.2333 0 V=8m/s 40.74367 50.92958 60.6062 67.02333 72.65954 81.48733 n N 1628.602 1796.551 1511.546 1073.859 661.6194 0 58 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 59 - Ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa ñoäng cô gioù BP 450 - 12 N 2000 1800 1600 1400 1200 V=8m/s 1000 800 V = 6m/s V = 7m/s 600 V = 5m/s 400 200 V = 4m/s V = 3m/s 0 0 102030405060708090100 n 59 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 60 - Ñoäng cô gioù phaùt ñieän vaän toác chaäm PD 280 – 3: Caùc Heä soá cao toác ñaëc tính khí ñoäng 3.04 3.8 4.65 5.28 5.57 6.08 Heä soá söû duïng naêng löôïng 0.4 0.44 0.354 0.2 0.123 0 V=3m/s 62.20685 77.75856 95.15192 108.0435 113.9777 124.4137 n N 41.56327 45.7196 36.78349 20.78164 12.78071 0 V=4m/s 82.94246 103.6781 126.8692 144.058 151.9702 165.8849 n N 98.52035 108.3724 87.19051 49.26017 30.29501 0 V=5m/s n 103.6781 129.5976 158.5865 180.0724 189.9628 207.3562 N 192.4226 211.6648 170.294 96.21128 59.16993 0 V=6m/s n 124.4137 155.5171 190.3038 216.0869 227.9554 248.8274 N 332.5062 365.7568 294.268 166.2531 102.2456 0 V=7m/s 145.1493 181.4366 222.0211 252.1014 265.9479 290.2986 n N 528.0075 580.8082 467.2866 264.0037 162.3623 0 V=8m/s 165.8849 207.3562 253.7385 288.1159 303.9405 331.7698 n N 788.1628 866.979 697.524 394.0814 242.3601 0 60 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 61 - Ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa ñoäng cô gioù PD 280 - 3 N 1000 900 800 700 600 500 V=8m/s 400 V = 6m/s 300 V = 5m/s V = 7m/s 200 100 V = 4m/s V = 3m/s 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 n 61 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 62 - Ñoäng cô gioù PD 220 – 4: Caùc Heä soá cao toác ñaëc tính khí ñoäng 3.6 4.5 5.42 6.25 6.69 7.2 Heä soá söû duïng naêng löôïng 0.39 0.45 0.397 0.222 0.12 0 V=3m/s 93.75673 117.1959 141.156 162.7721 174.2313 187.5135 n N 25.01748 28.86633 25.46652 14.24072 7.697687 0 V=4m/s 125.009 156.2612 188.208 217.0295 232.3083 250.0179 n N 59.3007 68.42389 60.36507 33.75578 18.24637 0 V=5m/s n 156.2612 195.3265 235.2599 271.2868 290.3854 312.5224 N 115.8217 133.6404 117.9005 65.92927 35.63744 0 V=6m/s n 187.5135 234.3918 282.3119 325.5442 348.4625 375.0269 N 200.1399 230.9306 203.7321 113.9258 61.5815 0 V=7m/s 218.7657 273.4571 329.3639 379.8016 406.5396 437.5314 n N 317.8147 366.7093 323.5191 180.9099 97.78914 0 V=8m/s 250.0179 312.5224 376.4159 434.0589 464.6167 500.0359 n N 474.4056 547.3911 482.9206 270.0463 145.971 0 62 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 63 - Ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa ñoäng cô gioù PD 220 - 4 N 600 500 400 300 V=8m/s V = 6m/s 200 V = 5m/s V = 7m/s 100 V = 4m/s V = 3m/s 0 0 100 200 300 400 500 600 n 63 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 5: PHOÁI HÔÏP LAØM VIEÄC GIÖÕA ÑOÂNG CÔ GIOÙ VAØ MAÙY COÂNG TAÙC - 64 - 1. Ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm piston vaø vieäc phoái hôïp taûi vôùi ñoäng cô gioù: Ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm piston laø quan heä giöõa coâng suaát caàn thieát cuûa bôm piston (Nb) phuï thuoäc vaøo soá voøng quay cuûa ñoäng cô gioù (n) N = C.n Phöông trình naøy chæ ra raèng: vôùi caùc giaù trò nhaát ñònh cuûa haønh trình bôm (h) vaø chieàu cao coät aùp toaøn phaàn (H), coâng suaát caáp cho bôm piston seõ tyû leä thuaän vôùi soá voøng quay cuûa baùnh xe gioù (boû qua toån thaát trong ñöôøng oáng). Töø ñaây ta coù theå thaáy ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm piston theo n laø 1 ñöôøng thaúng – Vôùi moät bôm nhaát ñònh muoán thay ñoåi cheá ñoä taûi chæ caàn thay ñoåi haønh trình bôm. Khi thieát keá heä thoáng ñoäng cô gioù bôm nöôùc keùo bôm piston , ñieàu caàn löu yù laø phaûi xaùc ñònh coâng suaát cuûa ñoäng cô gioù maø ôû coâng suaát ñoù ta coù theå phoái hôïp vôùi bôm piston caàn thieát. ÔÛ Vieät Nam thöôøng xuyeân xuaát hieän gioù ôû v = 3 –6m/s – Theo thieát keá, ñoäng cô gioù coù coâng suaát lôùn nhaát ôû v = 8m/s, vì vaäy neáu chuùng ta phoái hôïp taûi ôû vaän toác gioù naøy (8m/s) thì bôm seõ raát ít hoaït ñoäng(hieäu suaát söû duïng keùm) vì taàn suaát xuaát hieän cuûa gioù ôû v = 8m/s raát ít. Chính vì vaäy, vieäc phoái hôïp giöõa bôm piston vaø ñoäng cô gioù thöôøng ñöôïc choïn ôû vaän toác gioù trung bình naêm (taàn suaát xuaát hieän lôùn). Nhö vaäy ñoäng cô gioù coù theå hoaït ñoäng trong khoaûng toác ñoä roäng (töø v = 3m/s ñeán v = 8m/s). Vaän toác gioù phoái hôïp taûi ñöôïc löïa choïn phuï thuoäc vaøo nhu caàu söû duïng thieát bò, cheá ñoä gioù nôi laép ñaët. Phoái hôïp ñaëc tính laøm vieäc giöõa ñoäng cô gioù vaø bôm piston laø moät baøi toaùn raâùt quan troïng, quyeát ñònh ñeán hieäu suaát chung cuûa toaøn boä thieát bò. Baøi toaùn phoái hôïp taûi vôùi loaïi bôm piston ñaõ ñöôïc thieát keá laø vieäc löïa choïn haønh trình bôm theo caùc phöông aùn khaùc nhau – Keát quaû tính toaùn ñöôïc trình baøy döôùi daïng baûng. 64 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 6: TÍNH TOAÙN KHAÛ NAÊNG TÖÏ KHÔÛI ÑOÄNG VAØ BÌNH OÅN CHUYEÅN ÑOÄNG - 65 - CUÛA ÑOÄNG CÔ GIOÙ BÔM NÖÔÙC COÄT AÙP CAO Chöông 6 TÍNH TOAÙN KHAÛ NAÊNG TÖÏ KHÔÛI ÑOÄNG VAØ BÌNH OÅN CHUYEÅN ÑOÄNG CUÛA ÑOÄNG CÔ GIOÙ BÔM NÖÔÙC COÄT AÙP CAO Ñoái vôùi ñoäng cô gioù söû duïng bôm piston, vaán ñeà khaû naêng töï khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô gioù coù moät taàm quan troïng ñaëc bieät, neáu khoâng giaûi quyeát toát seõ aûnh höôûng lôùn ñeán khaû naêng hoaït ñoäng thöïc teá cuûa thieát bò, nhaát laø trong nhöõng ñieàu kieän cheá ñoä gioù nôi laép ñaët thaáp. Vì vaäy vieäc nghieân cöùu naâng cao khaû naêng töï khôûi ñoäng laø vaán ñeà khoâng theå thieáu ñöôïc trong quaù trình nghieân cöùu thieát keá ñoäng cô gioù. § 6-1 Aûnh höôûng cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñeán vaän toác khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô gioù Khaûo saùt heä löïc taùc ñoäng leân ti bôm khi keùo piston leân. Goïi Qt – troïng löôïng phaàn daãn ñoäng (bao goàm ti bôm, caùc khôùp noái ti, boä phaän daãn höôùng v.v ). Np – Troïng löôïng coät nöôùc chöùa trong oáng daãn nöôùc. Löïc thaúng ñöùng caàn thieát ñeå naâng nöôùc leân laø: F = Qt + NP (1) Goïi r laø baùn kính leäch taâm (khoaûng caùch töø taâm choát leäch taâm ñeán taâm maët bích), ta coù momen cöïc ñaïi gaây bôûi löïc taùc ñoäng leân ti bôm (coøn goïi laø momen caûn) ñöôïc xaùc ñònh baèng bieåu thöùc sau: Mc = r. (Qt + Np) (2) 65 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE
Chöông 6: TÍNH TOAÙN KHAÛ NAÊNG TÖÏ KHÔÛI ÑOÄNG VAØ BÌNH OÅN CHUYEÅN ÑOÄNG - 66 - CUÛA ÑOÄNG CÔ GIOÙ BÔM NÖÔÙC COÄT AÙP CAO Neáu ñoäng cô gioù söû duïng hoäp giaûm toác (vôùi baùnh raêng chuû ñoäng laép vôùi truïc ñoäng cô gioù vaø baùnh raêng bò ñoäng laép treân maët bích thanh truyeàn) coù tæ soá truyeàn laø I thì phöông trình treân coù daïng: Mc = r.i (Qt + Np) (3) Ñoäng cô gioù seõ töï khôûi ñoäng ñöôïc neáu momen khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô gioù thaéng ñöôïc momen caûn Mc . Neáu Mc caøng lôùn thì ñoøi hoûi vaän toác gioù laøm vieäc caøng lôùn vaø soá giôø hoaït ñoäng cuûa thieát bò seõ bò giaûm. Vì vaäy ñeå ñoäng cô gioù hoaït ñoäng deã daøng, ta phaûi laøm giaûm Mc ñeán möùc thaáp nhaát coù theå. Töø phöông trình (3) ta thaáy muoán giaûm momen caûn Mc coù nhöõng bieän phaùp sau: - Taùc ñoäng ñeán i (giaûm i) - Laøm giaûm r, hoaëc Qt hoaëc Np Baây giôø ta seõ laàn löôït khaûo saùt caùc bieän phaùp treân. a. Thay ñoåi baùn kinh r: Bieåu thöùc (3) ñaõ chæ ra raèng muoán giaûm momen khaùng thì phaûi giaûm giaù trò r ñeán möùc toái thieåu. Tuy nhieân neáu giaûm r thì haønh trình cuûa piston cuõng giaûm theo vaø do vaäy seõ laøm giaûm löôïng nöôùc keùo leân. Thaäy vaäy q = 2.r.s Khi giaûm r, neáu muoán giöõ löôïng nöôùc nöôùc khoâng giaûm, caàn phaûi taêng tieát dieän piston (s). q S = 2r Töø ñaây ta thaáy raèng muoán giaûm vaän toác khôûi ñoäng caàn phaûi giaûm r vaø taêng s. ÔÛ nhöõng gieáng khoâng saâu (H ≤30m) ñieàu naøy thöïc hieän khoâng coù gì baát tieän. Ngöôïc laïi ñoái vôùi nhöõng gieáng saâu chi phí seõ raát toán keùm do phaûi môû roäng mieäng gieáng. Chính vì vaäy ñoái vôùi moãi ñoäng cô gioù neân coù 2 haønh trình. Haønh trình ngaén vôùi bôm lôùn vaø haønh trình daøi ñoái vôùi bôm nhoû. b. Taùc ñoäng ñeán tyû soá truyeàn (i): Bieåu thöùc cuûa momen (3) cuõng cho thaáy: muoán giaûm momen caûn Mc caàn phaûi giaûm tyû soá truyeàn (i). Tuy nhieân neáu giaûm (i), taàn soá cuûa bôm seõ giaûm vaø cuõng daãn ñeán vieäc giaûm löu löôïng. Cuõng töông töï nhö tröôøng hôïp treân, vôùi giaù trò cuûa r cho tröôùc muoán giöõ nguyeân löu löôïng, thì ñöôøng kính piston phaûi taêng leân. Khi ñoù, troïng löôïng bieåu kieán cuûa phaàn truyeàn ñoäng seõ giaûm. 66 BAÙO CAÙO TOÅNG KEÁT ÑEÀ TAØI KC 07 – 04 – PHAÀN NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ RECTERRE