Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực Nghiên cứu lựa chọn công nghệ
bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn viện khoa học thủy lợi báo cáo tổng kết chuyên đề nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực thuộc đề tài kc 07.04: nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và thiết bị để khai thác và sử dụng các loại năng lợng tái tạo trong chế biến nông, lâm, thủy sản, sinh hoạt nông thôn và bảo vệ môi trờng Chủ nhiệm chuyên đề: ThS nguyễn vũ việt 5817-4 16/5/2006 hà nội 5/2006 Mục lục Trang Phần I : Báo cáo Tổng Quan . 1 Chơng I. Sự cần thiết nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực. 1 Chơng II. Đánh giá tình hình sản xuất trong nớc và ngoài nớc.3 2.1. Trong nớc.3 2.2. Công nghệ trong khu vực.3 2.3. Các nớc công nghiệp phát triển 4 Chơng III. Các công nghệ chế tạo hiện đại đang đợc ứng dụng tại Việt Nam.5 Chơng IV. Nội dung và phạm vi nghiên cứu7 4.1. Các mẩu BCT tua bin nghiên cứu.7 4.2. Phơng pháp tiếp cận.7 Phần II : Báo cáo công nghệ chế tạo BCT tua bin thủy lực.8 Chơng V. Số hoá vật thể cánh 3D cơ sở xây dựng mô hình hình học số .8 5.1. Phơng pháp khai triển truyền thống 8 5.2. Khai triển với trợ giúp của thiết bị số hoá 3D .8 Chơng VI. Chế tạo khuôn mẫu cánh bánh công tác Trên Cơ sở công nghệ CAD\CAM\CNC 126.1. Đánh giá công nghệ truyền thống 126.2. Chế tạo cánh và khuôn mẫu cánh trên cơ sở công nghệ CNC13 6.2.1. Vài nét về công nghệ CNC 13 6.2.2. Tính tơng thích chuyển động tạo hình trên máy CNC.16 6.2.3. Chọn máy và các nguyên lý tạo hình gia công các cánh điển hình22 6.2.4. Chọn vật liệu Gia công cánh và khuôn cánh.25 6.2.5. Cụ thể hoá Các bớc triển khai nghiên cứu .26 Chơng VII. Công nghệ chế tạo BCT của tua bin tia nghiêng D = 250 27 7.1. Công nghệ đúc cánh rời 27 7.1.1. Đặc điểm của sản phẩm 27 7.1.1.1. Đặc điểm tua bin 27 7.1.1.2. Sản phẩm nghiên cứu 28 7.1.2. Lựa chọn vật liệu29 7.1.3. Lựa chọn công nghệ đúc 30 7.1.3.1. Đặc điểm công nghệ đúc mẫu thiêu khuôn cát nhựa.30 7.1.3.2. Ưu điểm của công nghệ đúc mẫu tự thiêu - khuôn cát nhựa 31 7.1.4. Phân tích công nghệ đúc cánh .32 7.1.4.1. Khâu chế tạo mẫu32 7.1.4.2. Tạo khuôn cát nhựa và đổ rót kim loại đúc.34 7.1.5. Hoàn thiện bánh công tác35 7.1.5.1. Sửa lá cánh.35 7.1.5.2. Gá - hàn 36 7.5.1.3. Hoàn thiện và cân bằng cánh 37 7.1.6. Đánh giá công nghệ đúc cánh rời.38 7.2. Công nghệ đúc cánh tia nghiêng dạng liền bằng Phơng Pháp mẫu cháy và khuôn cát nhựa 39 7.2.1. Đặc điểm cánh tia nghiêng đúc liền.39 7.2.2. Lựa chọn công nghệ đúc 40 7.2.3. Công nghệ chế tạo bánh công tác tia nghiêng bằng phơng pháp đúc liền mẫu cháy - khuôn cát nhựa . 40 7.2.3.1. Đúc bánh công tác41 7.2.3.2. Gia công cơ.48 7.2.3.3. Lắp đồng bộ Tua bin - Kiểm tra chất lợng - Hiệu suất thuỷ lực cánh.497.2.3.4. Đánh giá công nghệ chế tạo cánh đúc liền49 Chơng IIX. Công nghệ chế tạo cánh tua bin Cột nớc cao D1= 100 và D1= 150 51 8.1. Quy trình thiết kế.51 8.1.1. Quét mẫu51 8.1.1.1. Tham khảo cấu tạo cánh tua bin của hãng Gilkes51 8.1.1.2. Xây dựng bản vẽ cánh bánh công tác.51 8.1.1.3. Lập trình gia công và gia công cối và đầu chày528.1.2. Chọn phơng án dập 52 8.1.2.1. Nguyên lý cấu tạo.53 8.1.2.2. Nguyên lý biến dạng tạo hình 538.1.3. Tổng hợp quy trình trình chế tạo 61Chơng IX. Công nghệ chế tạo BCT tua bin hớng trục D = 300.63 9.1. Đặc điểm của sản phẩm.639.1.1. Vài nét về bánh công tác tua bin hớng trục639.1.2. BCT tua bin hớng trục có D1 = 300mm639.1.3. Phân tích kết cấu.649.1.4. Các mặt cắt lá cánh65 9.2. Lựa chọn vật liệu.659.2.1. Điều kiện làm việc659.2.2. Lựa chọn vật liệu679.3. Quy trình công nghệ .689.3.1. Tạo phôi bằng phơng pháp đúc689.3.1.1. Chế tạo mẫu 699.3.1.2. Sơn mẫu 739.1.3.3. Quá trình làm khuôn 739.3.1.4. Quá trình nấu luyện749.3.1.5. Dỡ khuôn và làm sạnh .759.3.2. Gia công cơ khí .76 9.3.2.1. Nguyên công 1 769.3.3.2. Nguyên công 2 779.3.3.3. Nguyên công 3 779.3.2.4. Nguyên công 4 789.3.3. Hoàn thiện BCT.789.3.3.1. Mài sửa .789.3.3.2. Cân bằng tĩnh. 799.3.4. Kiểm tra chất lợng sản phẩm809.3.4.1. Chất lợng vật liệu 809.3.4.2. Kiểm tra các kích thớc gia công cơ.80 9.4. Đánh giá công nghệ80Chơng X : Công nghệ chế tạo BCT tuabin hớng trục cực nhỏ cột nớc thấp 8210.1. Tổng quan về công nghệ luyện kim bột và ứng dụng ở Việt nam 8210.1.1. Công nghệ luyện kim bột 8210.1.1.1. Tổng quan chung 8210.1.1.2. Ưu điểm của công nghệ luyện kim bột .8310.1.1.3. Qui trình công nghệ luyện kim bộ84 10.1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng cộng nghệ luyện kim bột ở Việt Nam.85 10.2. Nghiên cứu chế tạo bánh công tác tua bin hớng trung bằng công nghệ luyện kim bột8610.2.1. Phân tích sản phẩm.8610.2.2. Các bớc công nghệ86 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện khoa học thuỷ lợi 1Phần I : Báo Cáo tổng quan Chơng I. Sự cần thiết nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực Theo báo cáo đánh giá của Tổng Công ty điện lực Việt nam (EVN) nhu cầu điện năng cung cấp cho nền kinh tế đang ngày càng phát triển của nớc ta là rất lớn. Rất nhiều các công ty trong và ngoài ngành điện đang tham gia xây dựng các dự án Thủy điện với công suất từ vài MW đến hàng trăm MW. Toàn bộ thiết bị nhà trạm (bao gồm Tua bin thủy lực, máy phát, hệ thống điều khiển đo lờng - bảo vệ) đều nhập của nớc ngoài. Nh vậy tiềm năng sản xuất cung cấp những thiết bị này trong nớc còn bỏ ngỏ mà nhu cầu lại rất lớn. Hiện nay với công nghệ kỹ thuật phát triển, khả năng sản xuất thiết bị thủy điện trong nớc là có thể và rẻ hơn của nớc ngoài rất nhiều. Tuy nhiên vấn đề khó khăn hiện nay của các nhà sản xuất thiết bị là công nghệ sản xuất tua bin thủy lực, đặc biệt là chế tạo bánh công tác tua bin. Trong cấu tạo của tua bin thủy lực, bánh công tác là bộ phận quan trọng nhất. Bánh công tác làm nhiệm vụ trao đổi năng lợng của dòng nớc thành năng lợng của tua bin, thành điện năng. Nh vậy bánh công tác của tua bin quyết định chủ yếu đến hiệu suất làm việc của tổ máy và qua đó ảnh hởng đến hiệu quả của công trình. Việc chế tạo ra một bánh công tác cho hiệu suất cao rất quan trọng. Quy trình chế tạo bao gồm: - Lựa chọn mẫu cánh mô hình thích hợp với thông số kỹ thuật công trình thủy công (Q, H, Q1, n1 .) trong đó mẫu cánh mô hình đã đợc tiêu chuẩn hóa. - Lựa chọnvật liệu thích hợp. - Lựa chọn phơng pháp chế tạo phôi thích hợp. - Gia công chế tạo hoàn thiện BCT. Trong quy trình trên thì việc lựa chọn phơng pháp chế tạo phôi, gia công hoàn thiện BCT là rất quan trọng nó quyết định đến chất lợng trực tiếp của tổ máy cả về giá thành và hiệu suất làm việc. Việc lựa chọn công nghệ chế tạo BCT thích hợp làm nâng cao tính chính xác của BCT, tăng độ bền cho chi tiết. Mặt khác có thể giảm đợc giá thành rất nhiều. Vì đôi khi giá trị của bánh công tác chiếm đến 1/2 giá trị của tuabin. Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện khoa học thuỷ lợi 2Nh vậy công tác nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tuabin thủy lực rất quan trọng nó ảnh hởng đến: - Hiệu suất làm việc của tổ máy. - Giá thành sản phẩm. - Độ bền của BCT và tuổi thọ của tổ máy. Hiện nay không riêng ở Việt Nam mà rất nhiều nớc có ngành chế tạo thiết bị thủy lực đã quan tâm và đi trớc ta trong việc áp dụng các công nghệ cao vào công tác chế tạo BCT. Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện khoa học thuỷ lợi 3Chơng II. Đánh giá tình hình sản xuất trong nớc và ngoài nớc 2.1. Trong nớc. Ngành công nghiệp tuabin thủy lực trong nớc đã phát triển từ những năm 80 ở các công ty cơ khí nh công ty cơ khí Hà Nội, công ty cơ khí Mai Động . Trong đó phát triển mạnh là Cơ Khí Hà Nội. Tuy vậy đến nay các công ty này không còn chế tạo tuabin thủy lực nữa hoặc chế tạo mang tính sửa chữa nhỏ. Trong đó công nghệ chế tạo BCT tua bin đơn giản nh: - Đối với bánh công tác lớn D1>1m: Đúc rời từng lá cánh, sau đó hàn thành BCT hoàn chỉnh. - Đối với tuabin BCT D1<1m đợc đúc liền: Nh cánh tuabin hớng trục, tâm trục . Phơng pháp đúc gồm: mẫu gỗ, khuôn cát hoặc đất sét phơng pháp gia công chủ yếu bằng thủ công. Chất lợng đúc cho bề mặt kém, lợng d lớn, gia công hoàn thiện công phu tốn kém. Độ chính xác cuả BCT khó xác định, thờng khó đạt đợc những thông số nh cánh mẫu. Vì thế thông tua bin thủy lực sản xuất trong nớc có hiệu suất không cao. Trong những năm gần đây các thiết bị thủy điện nhỏ đợc Trung Tâm Thủy Điện HRC) sản xuất và lắp đặt đạt hiệu quả cao hơn, nhng công suất của tổ máy thờng nhỏ do hạn chế về mặt bằng sản xuất và trang thiết bị nên cũng chỉ ở số lợng có hạn. 2.2. Công nghệ trong khu vực. Trong khu vực hiện nay Trung Quốc là nớc có ngành công nghiệp thủy điện phát triển nhất, do tính chất đặc thù của địa hình - nguồn phát triển thủy điện của Trung Quốc dồi dào. Trớc đây ngành sản xuất tua bin thủy điện của Trung Quốc dựa vào nền tảng lý thuyết, công nghệ của Liên Xô cũ, chất lợng cha đạt yêu cầu.Trung Quốc ngày nay đã sớm gam hóa đợc rất nhiều loại tuabin ứng với các dải công suất và thông số làm việc khác nhau. Chất lợng chế tạo tuabin thủy lực nói chung và BCT nói riêng đã nâng lên rất nhiều. Qua nghiên BCT của thiết bị thủy điện Trung Quốc nhập vào Việt Nam và qua tham quan các nhà máy chế tạo tuabin thủy điện, công nghệ chế tạo BCT của TRung Quốc gồm: Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện khoa học thuỷ lợi 4 - Đúc rời lá cánh - gia công trên máy CNC - Hàn hoàn thiện. - Đúc liền bánh công tác với công nghệ đúc chính xác: BCT tâm trục, BCT hớng trục, BCT tia nghiêng . - Gia công áp lực nóng từng lá cánh biên dạng có độ dày, biến thiên 3 chiều không lớn: cánh tua bin hớng trục, tâm trục . Công nghệ đúc của Trung Quốc tiến bộ hơn trớc rất nhiều do áp dụng công nghệ tiên tiến của thế giới. Tuy vậy chất lợng vật đúc về độ chính xác, bề mặt . so với các nớc phát triển vẫn cha bằng. 2.3. Các nớc Công nghiệp phát triển. Các nớc có ngành công nghiệp thuỷ điện phát triển trên thế giới nh: các nớc SNG, Nhật, Anh , Na uy, Đức . Các nớc SNG rất có kinh nghiệm trong sản xuất tua bin công suất lớn. Các hãng Tanaka của NHật, Gelkes của Anh, Osberger của Đức .đi sâu vào sản xuất thủy điện nhỏ. ở các hãng này nhiều công nghệ mới đợc áp dụng cho sản xuất BCT tua bin. Vì vậy chất lợng BCT rất tốt, độ tin cậy và hiệu suất tua bin thờng rất cao từ 90%-95%. Công nghệ chế tạo BCT của các nớc này là: đúc chính xác, đúc áp lực cao, gia công áp lực nóng, gia công trên máy CNC . Thờng thì công nghệ đúc đợc sử dụng nhiều hơn trong chế tạo BCT. Ngày nay công nghệ đúc đã phát triển rất nhanh nhờ có nhiều loại vật liệu làm khuôn, phơng pháp chế tạo khuôn đa dạng. Việc tạo mẫu, khuôn kim loại dễ dàng hơn nhờ thiết bị chế tạo CNC - trung tâm gia công 4D . do vậy sản phẩm đa dạng hơn, đạt độ chính xác gia công cao hơn. Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện khoa học thuỷ lợi 5Chơng III. Các công nghệ chế tạo hiện đại đang đợc ứng dụng tại Việt Nam Các công nghệ tiên tiến phù hợp chế tạo BCT tua bin đang đợc ứng dụng tại Việt nam gồm: - Đúc chính xác. - Đúc áp lực cao. - Gia công áp lực khuôn lim loại. - Chế tạo chính xác trên Máy trung tâm gia công 3D, 4D, 5D. Đúc chính xác bao gồm các phơng pháp: - Đúc khuôn vỏ mỏng. - Đúc mẫu tự thiêu. - Đúc mẫu chảy. Công nghệ đúc chính xác đang đợc áp dụng tại Viện Công nghệ - Bộ công nghiệp, Nhà máy cơ khí Việt Nhật - Hải phòng, nhà máy cơ khí Hà nội . Đúc áp lực cao với vật liệu nhôm, đồng sản phẩm đúc độ chính xác cao và năng suất lớn. Phơng pháp này phù hợp cho chế tạo BCT tua bin hớng trục thuỷ điện cực nhỏ. Công nghệ này đợc áp dụng ở rất nhiều nhà máy nh: Công ty TNHH Hà phát (Hải dơng), công ty T&T (Hng yên) . Công nghệ gia công áp lực nóng với thiết bị áp lực rất lớn, khuôn kim loại có độ bền cao. Công nghệ này phù hợp với chế tạo các lá cánh tua bin tâm trục, tua bin hớng trục. Hiện nay có số ít nhà máy có công nghệ này, nh nhà máy Diezel Sông công . Công nghệ gia công áp lực nguội, yêu cầu áp lực không cao, phù hợp chế tạo các lá cánh mỏng tiết diện đều cụ thể nh các cánh BCT tua bin tia nghiêng công suất nhỏ, tua bin xung kích 2 lần . Công nghệ này đơn giản phụ thuộc chủ yếu vào công tác chế tạo khuôn kim loại. Công nghệ chế tạo trên máy trung tâm gia công. Thiết bị này rất hiện đại và cũng rất đắt tiền. Nó cho phép thực hiện gia công sản phẩm với nhiều nguyên công trên cùng một lần gá nhờ tính năng có nhiều dao, đồ gá chuyên dụng và gia công hoàn tự động. Do chế độ gia công đợc lập trình sẵn sản phẩm đợc hoàn thiện với độ chính xác cao, năng suất lớn. Hiện nay nhiều nhà máy đã trang bị thiết bị này, đi đầu là [...]... cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 chơng VII Công nghệ chế tạo BCT của tua bin tia nghiêng d = 250 7.1 Công nghệ đúc cánh rời Trong đề tài này chúng tôi trình bày cụ thể công nghệ đúc chính xác cho Bánh công tác của tua bin tia nghiêng dạng cánh rời của tua bin mẫu kí hiệu: TN - N 25/2x5,5 7.1.1 Đặc điểm của sản phẩm 7.1.1.1 Đặc điểm tua bin Tua bin tia nghiêng... đúc liền và đúc rời - Công nghệ gia công áp lực nguội: đối với mẫu BCT thuỷ điện cực nhỏ tua bin tia nghiêng - Công nghệ luyện kim bột và đúc áp lực cao: đối với mẫu BCT thuỷ điện cực nhỏ tua bin hớng trục Viện khoa học thuỷ lợi 7 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Phần II Đề tài KC07 04 Báo cáo công nghệ chế tạo BCT tua bin thuỷ lực Chơng V Số hoá vật thể cánh 3D Cơ... Tua bin tia nghiêng TN - N - 25/2x5,5 Thông số của bánh công tác: - Cánh công tác có D1 = 250; d0 = 45 - 1 = 250; - 1= 400 ữ 800; - 2 = 120 ữ 150 - Số cánh : Z = 22 cánh Các biên dạng cánh thể hiện trên hình 3 Viện khoa học thuỷ lợi 28 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Hình 3 Bản vẽ các biên dạng cánh tua bin Hình 4 Bản vẽ bánh công tác tua bin tia nghiêng... vấn đề cần đa ra nghiên cứu là quy trình quét mẫu cần thiết hợp lý với khả năng phối hợp tạo hình - Các nội dung phần sau sẽ đề cập đến vấn đề này Viện khoa học thuỷ lợi 11 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực chơng VI Đề tài KC07 04 Chế tạo khuôn mẫu cánh bánh công tác Trên Cơ sở công nghệ CAD\CAM\CNC 6.1 Đánh giá công nghệ truyền thống Cánh bơm tua bin cũng nh các chi... nghiên cứu lựa nhọn công nghệ chế tạo BCT tua bin thuỷ lực với mong muốn: Tăng hiệu suất làm việc của tua bin, tăng độ bền, hạ giá thành sản phẩm góp phần từng bớc phát triển ngành công nghiệp chế tạo thiết bị thuỷ điện Phạm vi nghiên cứu của chúng tôi bớc đầu đi sâu vào công nghệ chế tạo BCT cho các loại tua bin nhỏ và cực nhỏ, hiện nhu cầu trong nớc rất lớn, mặt khác sẽ là tiền đề cho nghiên cứu sản... tua bin hớng trục công suất tới 200 kW - Thuỷ điện nhỏ cột nớc cao - tua bin tia nghiêng, tua bin kiểu Cink công suất tới 200 kW - Thuỷ điện cực nhỏ cột nớc thấp - tua bin hớng trục công suất 200w - 1000w - Thuỷ điện cực nhỏ cột nớc cao - tua bin tia nghiêng công suất 200w - 1000w Căn cứ vào các loại tua bin trên, nội dung và phạm vi nghiên cứu của chúng tôi nh sau: 4.1 Các mẫu BCT tua bin nghiên cứu. .. cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Viện công nghệ - Bộ công nghiệp (IMI) Tuy vậy chủ yếu dùng để gia công các loại khuôn mẫu kim loại Nh vậy từ nhu cầu phát triển thuỷ điện trong nớc, tham khảo công nghiệp sản xuất thiết bị thuỷ điện khu vực và các nớc tiên tiến, căn cứ vào các công nghệ chế tạo hiện đang đợc áp dụng tại Việt nam, chúng tôi tiến hành nghiên. .. quét mẫu 3 Nghiên cứu khả năng gia công của máy CNC 3 trục, 5 trục, trung tâm gia công 4 Kết hợp nghiện cứu khả năng chế tạo khuôn đúc dập trên cơ sở công nghệ CNC, đồng thời nghiên cứu chế thử sản phẩm cánh đúc dập theo công nghệ này để rút ra kết luận 5 Tổ hợp các công nghệ đúc dập và CNC để đề ra quy hình điển hình chế tạo từng nhóm cánh 6 Tổng hợp kết quả thực nghiệm chế tạo cánh theo công nghệ mới... không phù hợp với chế độ nhiệt khi gia công mẫu hoá hơi nhng hiệu quả cho gia công đúc liền các loại cánh phức tạp bằng công nghệ mẫu chảy là đáng kể vì cho phép loại trừ khả năng gây biến dạng , xô lệch khi chế tạo rời rồi hàn Viện khoa học thuỷ lợi 20 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Vấn đề 1 - Với hệ thống máy : Khi nói đến gia công trên máy CNC,... 2000mm) số đờng dao có thể hạn chế với bớc tiến tính bằng khoản 0,5 - 5mm cho phép vẫn bao hình tạo ra biên dạng có độ suôn chấp nhận đợc Viện khoa học thuỷ lợi 22 Báo cáo nghiên cứu công nghệ chế tạo cánh công tác tua bin thủy lực Đề tài KC07 04 Với khả năng gia công với bớc mịn nh trên, đặc biệt là có thể gia công các vật liệu siêu cứng , công nghệ CNC mở ra điều kiện chế tạo đơn chiếc các sản phẩm . thiết bị là công nghệ sản xuất tua bin thủy lực, đặc biệt là chế tạo bánh công tác tua bin. Trong cấu tạo của tua bin thủy lực, bánh công tác là bộ phận. học thủy lợi báo cáo tổng kết chuyên đề nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực thuộc đề tài kc 07.04: nghiên cứu, lựa chọn công
