Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------- --------- LỤC VÂN THƯƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ðIỆN ðIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN TỰ ðỘNG NỐI ỐNG KHÔNG QUAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: ðiện khí hoá sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số : 60 52 54 Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Ngọc Nhân HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ một ñề tài học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã chỉ rõ nguồn gốc. Người thực hiện Lục Vân Thương Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… iii LỜI CẢM ƠN Với kết quả thu nhận ñược trong luận văn này tôi trân trọng cảm ơn lãnh ñạo và quản lý Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt – Viện Nghiên cứu Cơ khí, Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, Trường ðại học ðiện lực Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho việc học tập và làm luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học TS. Hoàng Ngọc Nhân; TS. Hoàng Văn Châu là Chủ nhiệm ñề tài cấp Nhà nước mã số KC05.09-06.10 và tập thể các cán bộ thực hiện ñề tài, ñã giúp tôi hoàn thành luận văn. Cho phép tôi gửi lời chúc sức khỏe tới các thầy cô ñã giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; ðại học Bách Khoa Hà Nội và Trường ðại học ðiện Lực Hà Nội. Tác giả Lục Vân Thương Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… iv MỤC LỤC MỞ ðẦU . 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN . 3 1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 3 1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 5 1.3. Khảo sát hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống 7 1.3.1. Nguồn hàn 7 1.3.2. Xe hàn (cơ cấu chuyển ñộng) . 7 1.3.3. Bộ phận cấp dây hàn . 8 1.3.4. Bộ phận dao ñộng ñầu hàn . 8 1.4. Kết luận 8 2.1. Cơ sở thiết kế hệ thống ñiện 10 2.1.1. Các cơ sở lý thuyết thiết kế hệ thống ñiện . 10 2.1.2. Các số liệu ñể tính toán, thiết kế hệ thống ñiện 10 2.2. Tính toán thiết kế các thiết bị ñiện 12 2.2.1. Tính toán các thiết bị cung cấp và bảo vệ . 12 2.2.2. Tính toán mạch ñiều khiển và cung cấp ñiện cho các ñộng cơ ñiều khiển công suất nhỏ 13 2.2.2.1. Với ñộng cơ xe hàn 19 2.2.2.2. ðộng cơ cấp dây hàn . 21 2.2.2.3. ðộng cơ tạo dao ñộng ñầu hàn 22 2.2.2.4. ðộng cơ khử sai lệch ñầu hàn 23 2.2.2.5. ðối với nguồn một chiều 24V cung cấp cho mạch ñiều khiển các van thủy lực và các thiết bị khác . 25 2.3. Tính toán mạch ñiều khiển và mạch ñiện ñộng lực cho nguồn hàn . 28 2.3.1. Khối ñầu vào . 29 2.3.2. Khối tạo ñiện áp một chiều ñầu vào 30 2.3.3. Khối nghịch lưu 30 2.3.4. Khối biến thế . 31 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… v 2.3.5. Khối ñầu ra hàn 31 2.3.6. Khối ñiều khiển . 32 2.4. Kết luận 32 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN 34 3.1. Tổng quan về hệ thống ñiều khiển . 34 3.2. Cơ sở thuật toán ñiều khiển hệ thống 36 3.3. Lưu ñồ ñiều khiển hệ thống . 39 3.3.1. Lưu ñồ chương trình chung 39 3.3.2. Lưu ñồ nhập các thông số ñầu vào . 41 3.3.3. Lưu ñồ chương trình tính toán . 43 3.3.4. Lưu ñồ chương trình ñiều khiển công nghệ hàn 44 3.4. Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển 45 3.4.1. Cơ sở thiết kế hệ thống ñiều khiển 45 3.4.2. Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển 46 3.4.2.1. Khối trung tâm ñiều khiển 46 3.4.2.2. Khối ñồ gá ống 47 3.4.2.3. Khối máy hàn . 47 3.4.2.4. Khối ñầu hàn . 47 3.4.2.5. Khối ñịnh vị ñầu hàn trong quá trình hàn 47 3.4.2.6. Khối xe hàn 47 3.4.2.7. Khối tạo dao ñộng . 47 3.4.2.8. Khối cấp khí bảo vệ . 48 3.4.3. Giải thích các sơ ñồ . 48 3.4.3.1. Sơ ñồ khối máy hàn 48 3.4.3.2. Sơ ñồ khối xe hàn . 49 3.4.3.3. Sơ ñồ khối cấp dây hàn 50 3.4.3.4. Sơ ñồ khối tạo dao ñộng ñầu hàn . 51 3.5. Khối ñiều khiển trung tâm . 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… vi 3.5.1. Cơ sở tính và chọn PLC 52 3.5.1.1. Các tín hiệu logic . 53 3.5.1.2. Các tín hiệu tương tự . 53 3.5.2. Sơ ñồ ñấu nối PLC 55 3.6. Kết luận 55 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM . 57 4.1. Phương thức tiến hành thực nghiệm . 57 4.2. Các số liệu hàn thực nghiệm trên từng cung ñoạn . 57 4.2.1. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 11h – 1h . 57 4.2.2. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 1h – 2h . 58 4.2.3. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 2h – 3h . 58 4.2.4. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 3h – 4h . 59 4.2.5. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 4h – 5h . 59 4.2.6. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 5h – 6h . 60 4.2.7. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 6h – 7h . 60 4.2.8. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 7h – 8h . 60 4.2.9. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 8h – 9h . 61 4.2.10. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 9h – 10h . 61 4.2.11. Hàn thực nghiệm trên ñoạn 10h – 11h . 62 4.3. Bảng ñồ thị các thông số công nghệ trên toàn bộ chu vi ống 62 4.4. Chương trình ñiều khiển 64 4.5. Kết quả sau khi hàn tự ñộng 64 4.6. Kết luận 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… vii BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT Φ d ñường kính dây hàn. U h ñiện áp hồ quang. I h cường ñộ dòng ñiện hàn. V d tốc ñộ cấp dây hàn. V h tốc ñộ hàn. Q kh lưu lượng khí. P kh áp suất khí. σ T giới hạn chảy của vật liệu. σ B giới hạn kéo ñứt của vật liệu. δ 5 ñộ dãn dài tương ñối của vật liệu. ψ ñộ co thắt tương ñối của vật liệu. γ tỷ trọng vật liệu. a K ñộ dai va ñập của vật liệu. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… viii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Trang Hình 1.1. Mô hình thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay của hãng Falkewitch. 3 Hình 1.2. Mô hình thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay của hãng Styk – Nga. 4 Hình 2.1. Sơ ñồ cung cấp ñiện (sơ ñồ 1 dây) 11 Hình 2.2. Sơ ñồ nguyên lý mạch ñiều khiển ñộng cơ 14 Hình 2.3. ðồ thị xung 16 Hình 2.4. Sơ ñồ chức năng và bố trí chân IC 18 Hình 2.5. Sơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ xe hàn 21 Hình 2.6. Sơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ cấp dây hàn 22 Hình 2.7. Sơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ dao ñộng ñầu hàn 23 Hình 2.8. Sơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ khử sai lệch ñầu hàn ở 24 Hình 2.9. Sơ ñồ cung cấp ñiện cho toàn bộ hệ thống thiết bị 26 Hình 2.10. a) Sơ ñồ bố trí mặt trước tủ ñiện 27 Hình 2.10. b) Bố trí linh kiện trong tủ ñiện 27 Hình 2.11. Bộ ñiều khiển cầm tay 28 Hình 2.12. Sơ ñồ khối ñiều khiển nguồn hàn 29 Hình 3.1. Lưu ñồ ñiều khiển chung 39 Hình 3.2. Lưu ñồ nhập thông số ñầu vào 42 Hình 3.3. Lưu ñồ chương trình ñiều khiển 44 Hình 3.4. Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển 46 Hình 3.5. Sơ ñồ khối máy hàn 48 Hình 3.6. Sơ ñồ khối xe hàn 49 Hình 3.7. Sơ ñồ khối cấp dây hàn 50 Hình 3.8. Sơ ñồ tạo dao ñộng ñầu hàn 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… ix Hình 3.9. Sơ ñồ ñấu nối PLC 55 Hình 4.1. ðồ thị các thông số chế ñộ hàn trên toàn bộ 12 cung theo chu vi ống 63 Hình 4.2. Mối hàn ở cung 1h-2h 64 Hình 4.3. Mối hàn ở cung 2h-3h 64 Hình 4.4. Mối hàn ở cung 3h-4h 65 Hình 4.5. Mối hàn ở cung 4h-5h 65 Hình 4.6. Mối hàn ở cung 5h-6h 66 Bảng 4.1. Chế ñộ công nghệ hàn tự ñộng nối ống không quay trên toàn bộ quỹ ñạo hàn 62 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… 1 MỞ ðẦU 1. Lý do chọn ñề tài Công nghệ cơ khí – tự ñộng hóa là một trong những mục tiêu phát triển xây dựng ñất nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện ñại hóa trong giai ñoạn ñến năm 2020 (Chương trình trọng ñiểm). Vấn ñề tự ñộng hóa ñiều khiển các quá trình công nghệ luôn luôn là một nội dung quan trọng hàng ñầu trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện ñại hóa ñất nước. Trong Chiến lược phát triển ngành ñiện, việc phát triển thủy ñiện luôn luôn ñược ưu tiên và là một trong những nguồn năng lượng tái sinh có hiệu quả kinh tế - xã hội rất lớn. Hệ thống các ñường ống áp lực dẫn nước ñóng một vai trò quan trọng trong bất kỳ một Nhà máy thủy ñiện nào. ðể xây lắp các ñường ống áp lực, nhu cầu cơ giới hóa và tự ñộng hóa công nghệ hàn là một yêu cầu cấp thiết của sản xuất, trong ñó việc tự ñộng hóa quá trình hàn tự ñộng nối ống không quay là công việc hết sức cần thiết hiện nay. Ở nước ta hiện nay, thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay tại công trường là chưa có mà chỉ có trong phòng thí nghiệm. Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên tôi chọn ñề tài: “Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống ñiện ñiều khiển thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay”. 2. Mục ñích nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống ñiện ñiều khiển thiết bị hàn tự ñộng nối ống ở trạng thái không quay. - Kết hợp với nhóm nghiên cứu ðề tài cấp nhà nước KC.05.09/06 -10 ñể thử nghiệm trên thiết bị của ðề tài. 3. Giới hạn nghiên cứu - Khảo sát hệ thống hàn.