Báo cáo Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 45 kW

BCN CTCTMĐVNHG Bộ Công nghiệp Công ty TNHH Nhà N−ớc một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary Tổ 53, Thị trấn Đông Anh-Hà nội # " Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án SXTN độc lập: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 45 kW”. Mã số: DAĐL – 2005/09 KS. Hà Đình Minh 6230 11/12/2006 Hà Nội, 09-2006 Báo cáo này đ−ợc viết cho Dự án SXTN độc lập cấp Nhà n−ớc: “ Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 45 kW ’’ Bộ Công nghệp Công ty TNHH Nhà N−ớc một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary Tổ 53, Thị trấn Đông Anh-Hà nội # " Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án SXTN độc lập: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW”. Mã số: DAĐL – 2005/09 Chủ nhiệm Dự án (Họ, tên và chữ ký) KS. Hà Đình Minh Thủ tr−ởng cơ quan chủ trì Dự án (Họ, tên, chữ ký và đóng dấu) Hà Nội, 09-2006 Bản thảo viết xong 09/2006 Báo cáo này đ−ợc viết cho Dự án SXTN độc lập cấp Nhà n−ớc: “ Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW ”. Danh sách những ng−ời thực hiện Họ và tên Chức danh Học vị Tham gia vào mục Chủ nhiệm dự án Ks. Hà Đình Minh Chủ nhiệm dự án Kỹ s− I, II Kết luận và kiến nghị Cán bộ nghiên cứu Phan Văn Nhân Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế điện Trần Xuân Hoà Nghiên cứu viên Kỹ s− II, III Thiết kế điện Bùi Quốc Bảo Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế điện Nguyễn Văn Học Nghiên cứu viên Kỹ s− III Thiết kế công nghệ Bạch Đình Nguyên Nghiên cứu viên Kỹ s− III Bùi Khắc Luận Nghiên cứu viên Kỹ s− I,II,III Bùi Hữu Minh Nghiên cứu viên Kỹ s− Vẽ thiết kế Lê Khắc Tuấn Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế công nghệ Nguyễn Ngọc Dũng Nghiên cứu viên Kỹ s− Kiểm tra thử nghiệm Nguyễn Đức Sơn Nghiên cứu viên Kỹ s− Kiểm tra thử nghiệm Mục lục Lời mở đầu 1 Ch−ơng I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc 4 I. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở n−ớc ngoài 4 II. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong n−ớc 5 Ch−ơng II: Tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ 7 I. Thiết kế điện từ 8 I.1 Tính toán các kích th−ớc chính lõi thép động cơ 8 I.1.1. Vật liệu lõi thép: 8 I.1.2. Các kích th−ớc chính của lõi thép 8 I.1.3. Thể tích động cơ xác định theo công thức sau 8 I.1.4. Xác định đ−ờng kính ngoài của lõi thép stato 8 I.1.5. Xác định đ−ờng kính trong của lõi thép stato 9 I.1.6. Chiều dài tính toán của lõi thép 9 I.2. tính toán răng rãnh, dây quấn stato 9 I.2.1. Chọn số rãnh của 1 pha d−ới một cực q1. 9 I.2.2. Số rãnh stato 9 I.2.3. B−ớc răng stato 10 I.2.4. Số vòng dây trong một rãnh ur 10 I.2.5. Số vòng dây nối tiếp của một pha 10 I.2.6. Chọn mật độ dòng điện 10 I.2.7. Tính mật độ từ thông theo số vòng dây đã tính đ−ợc 10 I.2.8. Tính mật độ từ thông khe hở không khí 11 I.2.9. Thiết kế rãnh stato 11 I.3. tính toán khe hở không khí, răng, rãnh rôto 11 I.3.1. Tính chọn khe hở không khí δ 11 I.3.2. Số rãnh rôto 12 I.3.3. Thiết kế tiết diện rãnh, răng (Kích th−ớc rãnh) 12 I.3.4. Kiểm tra mật độ từ cảm 13 I.3.5. Đ−ờng kính trục rôto 13 I.4. tính toán dòng điện từ hoá lõi thép 13 I.4.1. Tính sức từ động mạch từ stato 13 I.4.2. Tính sức từ động mạch từ rôto 13 I.4.3. Tính sức từ động khe hở không khí Fδ 13 I.4.4. Tính sức từ động tổng của mạch từ 13 I.4.5. Dòng điện từ hoá lõi thép 13 I.5. Tính toán chế độ làm việc 14 I.5.1.Tính điện trở dây quấn 1 pha r1, điện kháng x1 của stato 14 I.5.2. Điện trở thanh dẫn rôto r2, điện kháng x2. 14 I.5.3. Điện trở quy đổi r'2, điện kháng quy đổi x'2. 14 I.5.4. Điện kháng hỗ cảm x12 14 I.5.5. Tính các thông số của đặc tính làm việc 14 I.5.6. Công suất đầu trục động cơ 14 I.5.7. Hiệu suất động cơ 14 I.5.8. Hệ số công suất của động cơ Cosϕ 14 I.5.9. Bội số mômen cực đại 14 I.5.10. Xây dựng đặc tính làm việc của động cơ 14 I.6. Tính toán đặc tính khởi động của động cơ (s=1) 14 I.6.1. Dòng điện khởi động 14 I.6.2. Bội số mô men khởi động mkd (hay còn gọi là mômen mở máy) 15 I.6.3. Xây dựng đặc tính mômen 15 I.6.4. Đặc tính dòng điện I2 15 I.7. Tính toán nhiệt và tính toán làm mát 15 I.7.1. Tính toán nhiệt 15 I.7.2. Tính toán làm mát 16 II. Thiết kế kết cấu 17 ii.1. thiết kế thân 17 II.2. Thiết kế nắp 19 ii.3. cụm hộp cực 20 ii.4. Hệ thống làm mát 20 Ch−ơng III: Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ 21 I. Quy trình công nghệ sản xuất động cơ điện phòng nổ 21 II. Những đặc điểm chế tạo động cơ điện phòng nổ 21 III. công nghệ chế tạo phần điện từ 22 III.1. Công nghệ chế tạo lá tôn 22 III.2. Công nghệ ép lõi thép 22 III.3. Công nghệ đúc nhôm rôto 22 III.4. Công nghệ chế tạo bối dây stato 22 III.5. Lồng đấu bối dây vào động cơ 22 III.6. Sấy Stato lồng dây 23 III.7. ép stato lồng dây vào thân. 23 III.8. Kiểm tra cao áp và đo điện trở một chiều của động cơ. 23 IV. Công nghệ chế tạo cơ khí và công nghệ lắp ráp 24 IV.1. Công nghệ chế tạo các chi tiết và cụm chi tiết 24 IV.1.1. Công nghệ chế tạo thân động cơ điện phòng nổ 24 IV.1.2. Công nghệ chế tạo nắp 26 IV.1.3. Công nghệ chế tạo cụm hộp cực 27 IV.1.4. Công nghệ chế tạo trục 27 IV.2. Công nghệ lắp ráp 28 Ch−ơng IV: Chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng và thử nghiệm động cơ điện phòng nồ dãy 3PN 29 I. Kiểm tra xuất x−ởng 29 I.1. Kiểm tra hình thức bên ngoài 29 I.2. Kiểm tra điện trở cách điện 29 I.3. Kiểm tra độ bền cách điện (thời gian 1 phút) 29 I.4. Kiểm tra điện trở thuần của cuộn dây stato 29 I.5. Kiểm tra không tải 29 I.6. Kiểm tra ngắn mạch 29 II. thử nhiệm động cơ điện phòng nổ dãy 3pn 29 II.1. Kiểm tra động theo các b−ớc từ (2 ữ 6) của chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng 29 II.2. Thử nghiệm va đập của động cơ điện phòng nổ theo tiêu chuẩn TCVN 7079 – 0: 2002 29 II.3. Thử mô men xoắn cho cọc đấu dây và đầu cốt theo TCVN 7079 – 0: 2002 29 II.4. Thử khả năng chịu áp lực của vỏ theo TCVN 7079 – 1: 2002. 29 II.5. Thử nghiệm không lan truyền cháy nổ theo TCVN 7079 – 0: 2002 30 II.6. Thử nghiệm lấy các đặc tính kỹ thuật của động cơ điện trên bàn thử D1, D2, D3 bao gồm các thông số P1, I1, η%, cosϕ, Mđm, n 30 II.7. Thử nghiệm động cơ điện chạy tải định mức thời gian (4 ữ 6) giờ liên tục 30 II.8. Thử quá dòng điện, động cơ phải chịu đ−ợc dòng điện bằng 1,5Iđm ( dòng điện định mức ) trong thời gian 2 phút 30 II.9. Thử quá mô men tạm thời với động cơ (đo mô men cực đại). 30 II.10. Thử quá tốc độ, động cơ chạy tốc độ bằng 1,2 nđm ( tốc độ định mức ) 30 Ch−ơng V: Kết luận và kiến nghị 31 I. Kết luận 31 II. Kiến nghị 31 Lời cảm ơn 32 Tài liệu tham khảo 33 Phụ lục 34 I Tóm tắt Hiện nay trên các công trình khai thác mỏ, hầm lò của Việt Nam đang sử dụng rất nhiều các thiết bị điện mỏ đặc biệt ( làm việc trong môi tr−ờng có nhiều ga và có nguy cơ cháy nổ cao ) trong đó có động cơ điện phòng nổ. Trong n−ớc hiện vẫn ch−a có đơn vị sản xuất máy điện nào chế tạo đ−ợc động cơ điện phòng nổ, trên thị tr−ờng bên cạnh động cơ điện phòng nổ của các hãng nổi tiếng của Đức, Nga, Nhật bản,...còn xuất hiện một số loại động cơ điện phòng nổ kém chất l−ợng không đảm bảo an toàn do Trung Quốc chế tạo. Đứng tr−ớc thực trạng đó, Công ty TNHH chế tạo máy điện Việt Nam – Hungary ( viết tắt là VIHEM ) đã bắt tay ngay vào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo loại sản phẩm đặc biệt này với ph−ơng châm tuân thủ nghiêm nghặt các tiêu chuẩn về phòng chống cháy nổ ( tiêu chuẩn: IEC, TCVN 7079 ) từ khâu thiết kế đến chế tạo và thử nghiệm, đồng thời tham khảo các sản phẩm cùng loại của Quốc tế ( nh− động cơ phòng nổ của Đức, Hungary, v.v…). Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam – Hungary ( VIHEM ) đã đ−ợc Bộ Khoa học, Công nghệ quan tâm hỗ trợ một phần kinh phí để thực hiện Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09. Để kế thừa kết quả của đề tài KH-CN cấp Bộ: “Chế tạo động cơ điện phòng nổ có công suất đến 18,5kW” mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN ngày 29/01/2004 đồng thời đáp ứng kịp thời nhu cầu của thị tr−ờng Dự án “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09 đã hình thành nh− một tất yếu với các mục tiêu chính nh− sau: - Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ kiểu ExdI T3, cấp bảo vệ IP55 có công suất từ 0,55kW đến 45kW có chất l−ợng đạt tiêu chuẩn TCVN 7079, cung cấp cho các ngành khai thác mỏ và sản xuất công nghiệp có môi tr−ờng dễ cháy nổ nhằm đáp ứng nhu cầu trong n−ớc và xuất khẩu. - Đầu t− phần mềm thiết kế động cơ điện trên máy tính và hoàn thiện thiết kế. - Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ kiểu ExdI T3, cấp bảo vệ IP55. - Tăng sản l−ợng các động cơ điện phòng nổ loại này trong các năm 2005 và 2006 lên vài nghìn động cơ/năm, nhằm đáp ứng thị tr−ờng nội địa đang có nhu cầu ngày càng tăng, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n−ớc. - Từng b−ớc đổi mới và hoàn thiện công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ dùng phục vụ cho các ngành: khai thác và chế biến dầu khí, công nghiệp hoá chất. - Tiếp tục mở rộng quy mô sản xuất để nâng sản l−ợng sản phẩm, đáp ứng nhu II cầu thị tr−ờng, lấy lại thị phần trong n−ớc và tiến tới xuất khẩu. Toàn bộ phần báo cáo gồm có các nội dung nổi bật đ−ợc tóm l−ợc sau đây: Ch−ơng I: Khái quát tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc về thiết kế chế tạo động cơ điện phòng nổ, sự kế thừa của công nghệ chế tạo động cơ điện thông th−ờng vào chế tạo động cơ điện phòng nổ. Ch−ơng II: Nêu trình tự thiết kế động cơ điện phòng nổ trong đó có nêu điểm khác biệt trong thiết kế điện từ giữa động cơ điện phòng nổ và động cơ điện thông th−ờng, các yêu cầu nghiêm ngặt đối với kết cấu và chế độ lắp ghép vỏ của động cơ điện phòng nổ (theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam đối với các thiết bị điện mỏ: TCVN 7079. Ch−ơng III: Giới thiệu quy trình công nghệ gia công và lắp ráp động cơ điện phòng nổ. Các công đoạn của công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ phải tuân thủ theo các yêu cầu thiết kế động cơ điện phòng nổ và tiêu chuẩn về phòng nổ TCVN 7079. Ch−ơng IV: Đ−a ra quy trình thử nghiệm và các chỉ tiêu đánh giá chất l−ợng động cơ điện phòng nổ ngoài các mục thử nghiệm nh− động cơ điện thông th−ờng còn có các hạng mục thử nghiệm đặc biệt nh−: - Thử nghiệm va đập - Thử nghiệm mô men xoắn - Thử nghiệm khả năng chịu áp lực của vỏ theo TCVN 7079 - Thử nghiệm không lan truyền cháy nổ theo TCVN 7079 Ch−ơng V: Trình bày những kết luận rút ra sau khi thực hiện xong Dự án, một số kiến nghị của Công ty dành cho các nhà quản lý. 1 Lời mở đầu Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09 và đã đ−ợc Bộ Khoa học Công nghệ phê duyệt năm 2005 là sự kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài KH-CN cấp Bộ: “Chế tạo động cơ điện phòng nổ có công suất đến 18,5kW” mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN ngày 29/01/2004, một phần kinh phí thực hiện Dự án đ−ợc Nhà n−ớc hỗ trợ từ nguồn vốn Ngân sách sự nghiệp khoa học(SNKH). Các thông tin liên quan đến Dự án nh− sau: 1. Tên dự án: Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW. 2. Thuộc ch−ơng trình KHCN cấp Nhà n−ớc: Dự án SXTN độc lập 3. Mã số: DAĐL – 2005/09 4. Cấp quản lý: Nhà N−ớc(Bộ Khoa học và Công nghệ) 5. Thời gian thực hiện: 18 tháng(Từ tháng 1 năm 2005 đến tháng 06 năm 2006). 6. Kinh phí thực hiện dự án: Tổng kinh phí dự án: 9.820 triệu đồng Trong đó, từ Ngân sách sự nghiệp khoa học: 3.000 triệu đồng 7. Thu hồi: Kinh phí đề nghị thu hồi 2.392 triệu đồng (80% kinh phí hỗ trợ từ Ngân sách sự nghiệp khoa học) Thời gian đề nghị thu hồi: Đợt 1: Tháng 12 năm 2007 Đợt 2: Tháng 06 năm 2008 8. Tổ chức đăng ký chủ trì thực hiện dự án: Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungary. Địa chỉ: Tổ 53, Thị trấn Đông Anh, huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8823204 Fax: 04. 8823291 9. Cá nhân đăng ký chủ nhiệm dự án: Ông: Hà Đình Minh Học vị: Kỹ s− Chức vụ: Giám đốc Công ty Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh - Hà Nội ĐT (cơ quan): 04. 8823284 Mobile: 090.3424641 Email: Minhhd@Vihem.com. 2 Căn cứ theo hợp đồng: “Thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà n−ớc” số 09 /2005/HĐ - DAĐL ký ngày 19 tháng 5 năm 2005 giữa bên A là Bộ Khoa học và Công nghệ và bên B là Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt nam – Hungary. Theo nội dung của hợp đồng thì bên B sẽ phải hoàn thành các sản phẩm khoa học công nghệ sau: Danh mục sản phẩm KHCN TT Tên sản phẩm Số l−ợng (Cái) Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật chủ yếu. Ghi chú 1 2 3 4 5 1 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 4,0 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 2 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 5,5 kW đến 22 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 3 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 30 kW đến 45 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 100 TCVN 7079 - 2002 3 Tài liệu: Hoàn thành đầy đủ các thiết kế: tính toán thiết kế điện từ, các bản vẽ thiết kế kết cấu, các chỉ dẫn công nghệ gia công chi tiết, chỉ dẫn công nghệ lắp ráp, chỉ dẫn công nghệ điện, chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng, chứng chỉ về th− nghiệm an toàn nổ, báo cáo định kỳ, báo cáo tóm tắt, báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Dự án. Trong bản báo cáo tổng kết này sẽ lần l−ợt trình bày chi tiết các nội dung đã thực hiện trong Dự án. Nhóm thực hiện Dự án rất mong đ−ợc sự quan tâm và sự góp ý xây dựng của các chuyên viên thuộc Bộ Khoa Học Công Nghệ, Bộ Công Nghiệp, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp sau khi đọc bản tổng kết này. 4 Ch−ơng I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc I. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở n−ớc ngoài: Song song với nền công nghiệp khai thác mỏ và dầu khí, công nghiệp chế tạo các thiết bị điện mỏ nói chung và ngành sản xuất động cơ phòng nổ nói chung từ lâu đã ra đời và không ngừng phát triển nh− một nhu cầu tất yếu. Các nhà sản xuất máy điện nổi tiếng thuộc các n−ớc tiên tiến nh− Siemens, Moeller của Đức, EVIG của Hungary, ABB của Thụy sỹ, v.v... đã tung ra thị tr−ờng nhiều chủng loại các thiết bị điện chống nổ trong đó có động cơ điện phòng nổ và các sản phẩm này từ lâu đã trở thành sản phẩm truyền thống của họ. Hiện nay, các n−ớc công nghiệp tiên tiến đã chế tạo thành công phòng nổ từ các vật liệu có độ bền cao, công nghệ đúc vỏ biệt không gây rỗ khí đảm bảo độ cứng vững, các chi tiết cơ khí đ−ợc gia công chính xác trên các máy gia công tự động CNC nhờ vậy, động cơ điện phòng nổ có thể làm việc đ−ợc trong các môi tr−ờng khắc nghiệt về nhiệt độ, có nguy cơ cháy nổ cao, chịu đ−ợc áp lực nổ và đ−ợc sử dụng trong công nghiệp khai thác mỏ, hầm lò, khai thác dầu khí, chế biến khí đốt, các trạm bơm xăng dầu v.v,.... Động cơ điện phòng nổ đ−ợc phân loại thành các loại sau: nhóm I, nhóm II, thiết bị có vỏ không xuyên nổ dạng d, thiết bị tăng c−ờng độ tin cậy dạng e, thiết bị an toàn tia lửa dạng ia, ib. Tùy theo lĩnh vực ng−ời ta lựa chọn sử dụng động cơ phòng nổ có cấp độ an toàn nổ khác nhau. Về tiêu chuẩn đánh giá, các n−ớc tiên tiến th−ờng có các tiêu chuẩn riêng của mình để đánh giá chất l−ợng động cơ điện phòng nổ. Ví dụ: ở Mỹ theo tiêu chuẩn EEEL; ở Đức có tiêu chuẩn DIN; ở Hungari có tiêu chuẩn MSZ; ở Nhật Bản áp dụng tiêu chuẩn JIS; ở Nga áp dụng GOST; ở Cộng hoà Séc lấy theo tiêu chuẩn CSN,.v.v... Nh−ng ngày nay, trong xu thế hội nhập và toàn cầu hoá, các n−ớc đều lấy tiêu chuẩn Quốc tế IEC ( IEC79-3, IEC 79-4, IEC 79-8, IEC 79-9, IEC 529: 1989, IEC 755: 1983, IEC 34-5, IEC 34-6, IEC 317- 3:1990, IEC 68-2-27, v.v,...) làm tiêu chuẩn chung. Tóm lại, đối với các n−ớc có nền công nghiệp tiên tiến, việc thiết kế, chế tạo động cơ điện phòng nổ đã trở thành lĩnh vực sản xuất truyền thống. 5 II. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong n−ớc: Hiện nay, phần lớn các đơn vị sản xuất, sửa chữa thiết bị điện, máy điện trong n−ớc mới chỉ tham gia sửa chữa các động cơ điện phòng nổ gồm VIHEM, Công ty cơ điện mỏ (Cẩm Phả) và CTAMAD. Tổng Công ty Than Việt Nam là khách hàng chủ yếu của các Công ty nói trên. Công ty VIHEM qua quá trình nghiên cứu trên cơ sở khảo sát các động cơ phòng nổ của các n−ớc phát triển do khách hàng mang đến sửa chữa, tra cứu các tiêu chuẩn về thiết bị phòng nổ, các catalogue động cơ điện phòng nổ của các hãng nổi tiếng qua khảo sát mẫu và nghiên cứu các tiêu chuẩn liên quan cho thấy việc công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ đòi hỏi các công đoạn gia công phải có độ chính xác cao, thiết bị gia công đồng bộ, vật liệu chế tạo vỏ phải có độ bền cao mới đảm bảo độ cứng vững và chịu đ−ợc áp suất nổ, các chi tiết thiết kế và chế tạo phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về an toàn nổ. Đứng tr−ớc thực trạng đó, Công ty VIHEM b−ớc đầu đã chủ động trang bị thêm một số trang thiết bị gia công chính xác CNC cho chế thử vài loại động cơ điện phòng nổ và đã chế thử thành công vài loại động cơ điện phòng nổ trong đề tài nghiên cứu KH-CN cấp Bộ: “Chế tạo động cơ phòng nổ có công suất đến 18,5kW” có mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN của Bộ Công nghiệp ký ngày 29/01/2004). Các loại động cơ điện phòng nổ của đề tài đã đ−ợc cấp chứng chỉ đạt tiêu chuẩn TCVN 7079-0: 2002 nh−ng do dãy công suất còn nhỏ nên các sản phẩm này vẫn ch−a đáp ứng đ−ợc nhu cầu của thị tr−ờng trong n−ớc về các loại động cơ điện phòng nổ. Bởi vậy, Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungari đã đ−ợc Bộ Khoa học và Công nghệ giao cho thực hiện Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09. Đến nay Dự án đã đ−ợc thực hiện thành công theo đúng tiến độ đã đăng ký, các sản phẩm của Dự án đã đ−ợc cấp chứng chỉ chất l−ợng về an toàn nổ. Dự kiến trong giai đoạn từ nay đến năm 2010 sẽ mở rộng sản xuất, đáp ứng một phần nhu cầu của công nghiệp khai thác mỏ, hầm lò, xăng dầu và sản xuất hoá chất về động cơ điện phòng nổ có dãy công suất đa dạng, nhiều cấp tốc độ quay và cấp điện áp. 6 Nói tóm lại: Với nguồn nhân lực và công nghệ sản xuất máy điện quay đồng bộ sẵn có, Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary có đủ các điều kiện thuận lợi để sản xuất động cơ điện phòng nổ: - Tận dụng đ−ợc năng lực hiện có và chỉ cần trang bị thêm một số máy móc, thiết bị chế tạo. - Đã có kinh nghiệm về sửa chữa động cơ điện phòng nổ trong những năm qua. - Đã đ−ợc “tập d−ợt” trong việc thiết kế, chế tạo loạt nhỏ động cơ điện phòng nổ của đề tài nghiên cứu KH-CN cấp bộ: “Chế tạo động cơ điên phòng nổ có công suất đến 18,5kW” mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN ngày 29/01/2004 . - Trong n−ớc đã có hai trung tâm thử nghiệm có đủ năng lực để thử nổ và cấp giấy phép l−u hành cho động cơ điện phòng nổ đạt chất l−ợng là Trung tâm Jica tại Quảng Ninh, Trung tâm kiểm định KTATCN I. 7 Ch−ơng iI: Tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ • Lựa chọn thiết kế động cơ điện phòng nổ [1] Hiện nay trên thế giới có rất nhiều kiểu động cơ điện phòng nổ có các cấp độ phòng nổ khác nhau nh−: động cơ điện phòng nổ an toàn tia lửa - dạng bảo vệ “i”, động cơ điện phòng nổ có vỏ không xuyên nổ - dạng bảo vệ “d”, v.v... nh−ng động cơ điện phòng nổ phổ dụng nhất là kiểu có vỏ không xuyên nổ – dạng bảo vệ “d” có kết cấu và yêu cầu công nghệ gia công phù hợp với công nghệ sẵn có của Việt Nam nói chung và công nghệ sẵn có của Công ty VIHEM nói riêng nên Công ty VIHEM đã lựa chọn thiết kế, chế tạo động cơ điện phòng nổ có vỏ không xuyên nổ - dạng bảo vệ “d” cho Dự án sản xuất thử nghiệm này. • Các thông số kỹ thuật liên quan đến cấp độ bảo vệ nổ của động cơ phòng nổ VIHEM thiết kế, chế tạo trong Dự án: - Kiểu bảo vệ phòng nổ: ExdI . - “Ex” là ký hiệu biểu thị cho thiết bị điện phòng nổ - “d” là dạng bảo vệ nổ dạng “d” có vỏ không xuyên nổ - “I” là dạng bảo vệ nổ nhóm I (Các thông số kỹ thuật của động cơ điện phòng nổ do VIHEM chế tạo và của thế giới đ−ợc thể hiện trong phụ lục 1 và 2 của báo cáo này). • Các thông số kỹ thuật đầu vào cho thiết kế động cơ phòng nổ: Đối với động cơ phòng nổ, phần thiết kế điện từ phải đáp ứng đ−ợc các yêu cầu kỹ thuật d−ới đây: - Công suất định mức của động cơ P2 (kW). - Điện áp định mức U1(V). - Tần số f (Hz). - Tốc độ quay n (vg/ph). - Hiệu suất η%. - Hệ số công suất cosϕ. - Kiểu bảo vệ phòng nổ: ExdI . - Chế độ làm việc (S1; S2; S3...). - Bội số mômen mở máy dm k M M . - Bội số mômen cực đại dm max M M . 8 - Bội số dòng điện mở máy dm k I I . - Cấp bảo vệ động cơ (IP44 hoặc IP55). - Cấp cách điện cấp F - Điều kiện môi tr−ờng: độ ẩm, nhiệt độ, áp suất khí quyển. - Kiểu làm mát thông gió (IC). - Kiểu lắp đặt, kích th−ớc lắp đặt: Chiều cao tâm trục, toạ độ chân đế, kích th−ớc bao... I. thiết kế điện từ [2][3] Từ các thông số yêu cầu trên, việc tính toán thiết kế điện từ động cơ điện phòng nổ kiểu 3PN có công suât từ 0,55kW ữ 45kW cũng t−ơng tự nh− trình tự thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc. D−ới đây là các b−ớc tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ: I.1 Tính toán các kích th−ớc chính lõi thép động cơ: I.1.1. Vật liệu lõi thép: Sử dụng tôn silíc 2212 dày δ=0,5 mm của Nga. I.1.2. Các kích th−ớc chính của lõi thép: Kích th−ớc chính của lõi thép gồm: Đ−ờng kính trong lõi thép D, chiều dài lõi thép lδ. Các kích th−ớc này phụ thuộc vào công suất tính toán của động cơ P'(kVA); tốc độ quay của từ tr−ờng p f..π2. = ω1 (rad/s) (tốc độ đồng bộ); mật độ tự cảm ở khe hở không khí Bδ(T); phụ tải đ−ờng A(A/cm). I.1.3. Thể tích động cơ xác định theo công thức sau: 11 2 ...... '.2 = BAkkαπ PlD δdqsδ δ Trong đó: Công suất tính toán của động cơ đ−ợc tính theo công thức: )( cos. . =' 2 kVA η Pk P E I.1.4. Xác định đ−ờng kính ngoài của lõi thép stato: Từ chiều cao tâm trục H của động cơ xác định sơ bộ đ−ờng kính ngoài lõi thép stato: Dn=2H(0,73ữ0,76) 9 I.1.5. Xác định đ−ờng kính trong của lõi thép stato: Đ−ờng kính trong của lõi thép stato D tính theo đ−ờng kính ngoài và tốc độ đồng bộ của động cơ: Dn= (1,75 ữ 1,85).D với 2p =2. Dn= (1,55 ữ 1,65).D với 2p =4. Dn= (1,4 ữ 1,5 ).D với 2p =6 ữ 8. I.1.6. Chiều dài tính toán của lõi thép: Chiều dài tính toán của lõi thép đ−ợc tính theo công thức: );( ...... '.10.1,6 2 11 cm BADnkkα Pl δdqsδ δ = Trong đó : - ks hệ số sóng, khi sóng hình sin ks=1,11; - Khi hệ số cung cực từ αδ=2/π=0,64; - kdq hệ số dây quấn stato kdq=(0,95ữ0,96) đối với dây quấn1 lớp, kdq=(0,91ữ0,92)đối với dây quấn 2 lớp; - n là tốc độ đồng bộ của động cơ tính theo vòng/phút p f n 1 60= ; -p là số đôi cực, f1 tần số l−ới điện; - A phụ tải đ−ờng(A/cm); - Bδ từ cảm khe hở không khí (T). Trị số A, Bδ đ−ợc chọn theo kinh nghiệm thiết kế. Đối với động cơ điện phòng nổ để giảm độ tăng nhiệt của cuộn dây và lõi thép nhằm giảm nguy cơ cháy nổ do nhiệt, khi thiết kế chọn mật độ từ cảm Bδ, phụ tải đ−ờng A thấp hơn (20 ữ 25)% so với động cơ điện bình th−ờng. Nghĩa là cùng công suất, tốc độ thì thể tích (D2.lδ) của động cơ điện phòng nổ sẽ lớn hơn thể tích của động cơ điện bình th−ờng. I.2. tính toán răng rãnh, dây quấn stato: I.2.1. Chọn số r∙nh của 1 pha d−ới một cực q1. I.2.2. Số r∙nh stato: Z1= 2pmq1 10 Trong đó: m số pha m =3; 2p số đôi cực. I.2.3. B−ớc răng stato: 1 1 . = Z Dπt (cm) I.2.4. Số vòng dây trong một r∙nh ur: 1 1 ..= I aAtu r (vòng) Trong đó: - I1 dòng điện pha định mức của động cơ; - A Phụ tải đ−ờng (A/cm); - A Số mạch nhánh song song của cuộn dây stato. I.2.5. Số vòng dây nối tiếp của một pha: 1 1 .= a u qpW r I.2.6. Chọn mật độ dòng điện: )/( . = 2 1 mmAA JAJ Trong đó: - AJ chọn theo đồ thị (A2/cm.mm2); - J1 mật độ dòng điện trong dây quấn stato (A/mm 2). Chọn mật độ dòng điện phụ thuộc kiểu bảo vệ IP, Đ−ờng kính ngoài lõi thép, tốc độ động cơ. Đối với động cơ điện phòng nổ chọn mật độ dòng điện trong dây dẫn nhỏ hơn (15 ữ20)% so với động cơ bình th−ờng. Từ mật độ dòng điện đã chọn ta tính ra tiết diện dây dẫn: 1 = aJ Isdd (mm 2); dây quấn chọn dây êmay cách điện cấp F sản xuất tại Hàn Quốc.. I.2.7. Tính mật độ từ thông theo số vòng dây đ∙ tính đ−ợc: 1 1 ...4 . wfkk Uk dqs E=Φ (Wb) 11 Trong đó: - kdq hệ số dây quấn; - f tần số điện áp l−ới. I.2.8. Tính mật độ từ thông khe hở không khí: δδ δ lτα ΦB .. = (T) I.2.9. Thiết kế r∙nh stato: - Dạng rãnh của động cơ điện phòng nổ cũng đ−ợc thiết kế giống nh− rãnh của động cơ điện bình th−ờng. - Đối với động cơ điện công suất từ (0,55kWữ45kW) th−ờng chọn kiểu rãnh stato hình quả lê hoặc hình thang (răng có cạnh song song); - Các kích th−ớc của rãnh đ−ợc thiết kế dựa vào tiêt diện dây đồng trong rãnh, mật độ từ thông trên răng, trên gông. - từ số vòng dây trong một rãnh, tiết diện dây dẫn, cách lót cách điện ta sẽ kiểm tra hệ số lấp đầy rãnh r cu cu S S k = hệ số kcu = (35ữ40)%. Trong đó: - Scu tiết diện đồng trong rãnh. - Sr tiết diện rãnh. - Kiểm tra mật độ từ cảm ở răng stato (BZ1); gông stato (Bg1) theo mật độ từ cảm khe hở không khí đã tính, các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép. I.3. tính toán khe hở không khí, răng, rãnh rôto: I.3.1. Tính chọn khe hở không khí δ: Rãnh hình thang Rãnh hình quả lê 12 - Với máy có công suât P < 20kW thì khe hở không khí (δ) đ−ợc xác định theo: Khi 2p=2 thì 310..5,13,0 −+= Dδ (mm); Khi 2p≥ 2 thì 310..5,125,0 −+= Dδ (mm); - Với máy có công suât P ≥ 20kW thì khe hở không khí đ−ợc xác định theo: ))( 2 9 1( 1200 mm p Dδ +≈ I.3.2. Số r∙nh rôto: Việc chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 là một vấn đề rất quan trọng, vì khe hở của động cơ có công suất từ 0,55kWữ45kW rất nhỏ nên khi khởi động mômen phụ do từ tr−ờng sóng bậc cao gây nên ảnh h−ởng rất lớn đến quá trình khởi động cũng nh− đặc tính làm việc. Đặc biệt đối với động cơ điện phòng nổ cần thiết kế răng, rãnh rôto phối hợp với răng, rãnh stato sao cho động cơ có thời gian khởi động ngắn, đặc tính làm việc tốt. - Số rãnh rôto đ−ợc tính theo công thức: Z2=2.m.p.q2; Trong đó: Th−ờng chọn 3 2 12 ±= qq - Hay có thể chọn số rãnh rôto Z2 theo kinh nghiệm thiết kế nh− động cơ bình th−ờng. Với động cơ công suất 0,55kW ữ45kW rôto lồng sóc đúc nhôm th−ờng chọn rãnh sâu, hình quả lê và rãnh có thành răng song song. I.3.3. Thiết kế tiết diện r∙nh, răng (Kích th−ớc r∙nh): Việc thiết kế kích th−ớc rãnh rôto phụ thuộc vào loại nhôm đúc thanh dẫn và mật độ dòng điện chạy trong thanh dẫn rôto. - Chọn nhôm đúc thanh dẫn rôto là nhôm loại A7; Rãnh Rôto hình quả Lê 13 - Mật độ dòng trong thanh dẫn rôto của động cơ theo kiểu bảo vệ IP đ−ợc chọn tùy thuộc và cấp bảo vệ: Với động cơ kiểu kín nh− động cơ phòng nổ IP55, chọn mật độ dòng trong thanh dẫn Jtd=(2,5 ữ3,5) A/mm2. - Diện tích rãnh rôto: 2 2 2 J I Sr = (mm2). I.3.4. Kiểm tra mật độ từ cảm: Mật độ từ cảm ở răng rôto (BZ2), gông rôto (Bg2) đ−ợc tính toán kiểm tra lại sau khi đã thiết kế rãnh. Trị số mật độ tự cảm phải nằm trong phạm vi cho phép. I.3.5. Đ−ờng kính trục rôto: Đ−ờng kính trục rôto đ−ợc tính theo công thức: Dtrục = k.Dn ; Trong đó: k=0,19 khi 2p = 2ữ6; H=50ữ63 (mm); k=0,23 khi 2p = 2ữ8; H=71ữ250 (mm); k=0,22 khi 2p = 2; H=250ữ355 (mm); k=0,23 khi 2p = 4ữ12; H=250ữ355 (mm); H- Chiều cao tâm trục của động cơ. I.4. tính toán dòng điện từ hoá lõi thép: I.4.1. Tính sức từ động mạch từ stato: - Sức từ động răng stato FZ1. - Sức từ động gông stato Fg1. I.4.2. Tính sức từ động mạch từ rôto: - Sức từ động răng rôto Fz2. - Sức từ động gông rôto Fg2. I.4.3. Tính sức từ động khe hở không khí Fδ I.4.4. Tính sức từ động tổng của mạch từ : 2211 zgZg FFFFFF ++++= δ∑ ; I.4.5. Dòng điện từ hoá lõi thép: 14 11 ...9,0 dq à kwm Fp I ∑= I.5. Tính toán chế độ làm việc: I.5.1. Tính điện trở dây quấn 1 pha r1, điện kháng x1 của stato. I.5.2. Điện trở thanh dẫn rôto r2, điện kháng x2. I.5.3. Điện trở quy đổi r'2, điện kháng quy đổi x'2. I.5.4. Điện kháng hỗ cảm x12. I.5.5. Tính các thông số của đặc tính làm việc: Các thông số trong đặc tính làm việc gồm: dòng điện I1, công suất tiêu thụ P1, các tổn hao: - Tổn hao đồng của cuộn dây stato Pcu1. - Tổn hao đồng rôto Pcu2. - Tổn hao thép stato và rôto PFe. - Tổn hao cơ khí stato Pcơ. - Tổn hao phụ Pf. I.5.6. Công suất đầu trục động cơ: P2=P1-∑P ; (∑P là tổng các tổn hao). I.5.7. Hiệu suất động cơ: 1 1 P P∑−=η I.5.8. Hệ số công suất của động cơ Cosϕ. I.5.9. Bội số mômen cực đại: )( M M m dm max max 32 ữ== lần; I.5.10. Xây dựng đặc tính làm việc của động cơ: I1 =f(P2) ; Cosϕ =f(P2); η%=f(P2);n= f(P2); M=f(s) dựa vào bảng đặc tính. Các số liệu tính toán đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ban đầu đặt ra. I.6. Tính toán đặc tính khởi động của động cơ (s=1): I.6.1. Dòng điện khởi động: 15 - Xác định dòng điện của động cơ khi mở máy: Khi khởi động ban đầu dòng điện trong thanh dẫn rôto có tần số lớn (f2≈ f1), do hiện t−ợng hiệu ứng mặt ngoài dòng điện tập trung chủ yếu ở phía trên rãnh vì vậy khi tính dòng điện khởi động ta phải xét đến hiện t−ợng hiệu ứng mặt ngoài. Mặt khác khi dòng điện trong dây quấn lớn sẽ sinh ra hiện t−ợng bão hoà mạch từ, mà chủ yêu ở phần đầu răng do từ tr−ờng tản rãnh và từ tr−ờng tản tạp làm cho điện khang x1 và x2 thay đổi vì vậy khi tính toán quá trình khởi động phải xét đến cả sự bão hoà mạch từ. - Bội số dòng điện khởi động quá lớn sẽ làm ảnh h−ởng tới l−ới điện, rất dễ phát sinh hồ quang. Đối với động cơ điện Phòng nổ điều này không thể chấp nhận đ−ợc, vì vậy khi thiết kế động cơ điện phòng nổ bội số dòng điện mở máy đ−ợc khống chế trong phạm vi: )65( ữ== dm mm kd I Ii lần I.6.2. Bội số mô men khởi động mkd (hay còn gọi là mômen mở máy): Đây là yêu cầu quan trọng đối với rôto lồng sóc đặc biệt là động cơ điện phòng nổ. Yêu cầu mômen mở máy phải đủ lớn để thắng đ−ợc mômen cản ban đầu, và đảm bảo đ−ợc thời gian khởi động ngắn: ),( M M m dm kd kd 251 ữ== lần; I.6.3. Xây dựng đặc tính mômen: M= f(s); I.6.4. Đặc tính dòng điện I2: I2= f(s); I.7. Tính toán nhiệt và tính toán làm mát: I.7.1. Tính toán nhiệt: - Độ tăng nhiệt của cuộn dây stato. - Độ tăng nhiệt cách điện. Độ tăng nhiệt động cơ so với nhiệt độ môi tr−ờng xung quanh. αS p t∆ . ∑= ; 16 Trong đó: - ∑p là tổng tôn hao của động cơ. - S là diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2). - α hệ số truyền nhiệt W/(m2.oC) phụ thuộc vào vật liệu, đ−ờng kính ngoài lõi thép, tốc độ, kiểu bảo vệ IP. I.7.2. Tính toán làm mát: - Đối với động cơ kiểu bảo vệ IP23, cần thể tích không khí làm mát trên giây tính theo : t∆ p QB .1100 ∑= (m3/giây); Trong đó: - ∑p tổng tổn hao trong động cơ ở chế độ định mức. - ∆t độ tăng nhiệt của không khí ∆t = t2-t1 trong đó t1 là nhiệt độ không khí nguội vào động cơ, t2 là nhiệt độ không khí nóng ra khỏi động cơ. - Đối với động cơ điện phòng nổ kiểu bảo vệ IP55, cần thể tích không khí làm mát trên giây tính theo: t∆ Pk Q mB .1100 ∑= (m3/giây); Trong đó: - Hệ số km phụ thuộc chiều dài bề mặt bên ngoài vỏ làm mát am D nmk 100 .= ; - Hệ số m đ−ợc xác định theo tốc độ động cơ và chiều cao tâm trục: Khi 2p=2( với tốc độ 3000vg/ph): m = 2,6 với chiều cao tâm trục H≤132mm. m = 3,3 với chiều cao tâm trục H≥160mm. Khi 2p≥4(với tốc độ lớ1500vg/ph): m = 1,8 với chiều cao tâm trục H≤132mm. m = 2,5 với chiều cao tâm trục H≥160mm. - L−ợng không khí quạt gió cần tạo ra tính theo. 100 6,0 3' nDQ aB = (m3/giây); 17 Thiết kế quạt gió yêu cầu l−ợng không khí làm mát lớn hơn l−ợng không khí cần thiết làm mát động cơ Q'B >QB. ii. Thiết kế kết cấu Kết cấu của động cơ điện phòng nổ phải đạt các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật ( cấp bảo vệ, kiểu kết cấu, kích th−ớc lắp đặt, kích th−ớc bao ... ) và các yêu cầu về an toàn cháy nổ khi động cơ làm việc trong môi tr−ờng có nguy cơ cháy nổ cao. Động cơ điện phòng nổ cũng nh− động cơ điện thông dụng khác, gồm có 2 phần chính: - Phần tĩnh (stato) gồm : thân, nắp, lõi thép stato, cuộn dây, cụm hộp cực... - Phần quay (rôto) gồm : rôto trên trục, quạt gió... Trong động cơ điện phòng nổ phần quay t−ơng tự nh− động cơ điện thông dụng nên ta không đi sâu vào vấn đề này mà đi sâu vào nghiên cứu thiết kế phần tĩnh. Nh− ta đã biết động cơ điện phòng nổ phục vụ cho các ngành công nghiệp khai thác dầu mỏ, khí đốt, cơ sở sản xuất các sản phẩm dầu mỏ, hoá dầu, hoá chất và các lĩnh vực dễ cháy nổ khác nên động cơ điện phòng nổ phải có kết cấu vững chắc, độ kín khít cao, chịu đ−ợc áp lực của môi tr−ờng sử dụng và trong quá trình vận hành không gây ra tia lửa vì vậy trong thiết kế kết cấu ta cần phải đi sâu nghiên cứu các chi tiết, cụm chi tiết chính nh− thân, nắp, cụm hộp cực đảm bảo những chỉ tiêu trong tiêu chuẩn. ii.1. thiết kế thân [1]: - Thân động cơ phòng nổ phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về an toàn nổ nh−: độ dầy thân, độ bền cơ, tản nhiệt, khe hở mối lắp ghép. - Hình dạng kết cấu và kiểu thân động cơ điện phòng nổ đ−ợc thiết kế tuỳ theo lĩnh vực sử dụng. - Vật liệu chế tạo thân : Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm, thân đ−ợc làm bằng thép (đúc hoặc hàn) hoặc gang có độ bền cơ cao nh− : giới hạn bền kéo σk > 4000kg/mm2, giới hạn chảy σc > 2000kg/mm2, độ dai va đập ak=350kgm/mm2 . Đối với động cơ điện phòng nổ có công dụng khác, thân có thể làm bằng thép hoặc gang có cơ tính không nhỏ hơn cơ tính của gang GX15-32. - Thân động cơ điện phòng nổ phải có độ dày và độ bền cơ hơn so với động cơ điện thông th−ờng thì mới đảm bảo không bị lan truyền nổ ra ngoài môi tr−ờng, khi có hiện t−ợng nổ khí xảy ra bên trong vỏ động cơ. Trong động cơ điện phòng nổ không đồng bộ, khe hở không khí giữa stato và rôto nhỏ do vậy sự biến dạng của thân có thể gây ra sát cốt tạo tia lửa gây cháy nổ. 18 Phần lắp ghép giữa thân và nắp động cơ điện có chiều dày, độ chính xác và độ bóng tuân thủ theo TCVN 7079-0-2002 nhằm đảm bảo độ kín khít để tia lửa không thoát ra ngoài gây cháy nổ. Chiều dày của thân có thể đ−ợc tính theo công thức: σ Rpb .= Trong đó: - p là áp suất thử thuỷ trong thân động cơ kg/cm2, + Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm p tra theo bảng 1-1. + Đối với các động cơ điện phòng nổ còn lại p tra theo bảng 1-2. -R là bán kính trong thân. - σ là ứng suất cho phép của vật liệu. - b là chiều dày thân động cơ. Bảng 1-1 áp suất tính toán (kg/cm2) khi thể tích tự do của vỏ (V) Ký hiệu vỏ Đến 0,1 lít Trên 0,1ữ0,5 lít 0,5lít10lít 1 2 3 4 3,0 - - - 6,0 6,0 - - 7,0 7,0 - - 8,0 8,0 8,0 - 9,0 9,0 9,0 10,0 Bảng 1-2 áp suất tính toán (kg/cm2) khi thể tích tự do của vỏ (V) Loại hỗn hợp nổ Đến 0,5 lít 0,5lít 2lít 1 2 3 4 3,0 4,0 4,0 6,0 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 10,0 10,0 10,0 Nh− vậy kết hợp với đ−ờng kính ngoài stato và chiều dài của stato lồng dây đ−ợc thiết kế trong phần thiết kế điện từ ta thiết kế đ−ợc kết cấu thân động cơ điện phòng nổ (nh− hình vẽ Hình 1). 19 II.2. Thiết kế nắp [1]: Nắp động cơ điện có nhiệm vụ nh− một gối đỡ trục động cơ do đó nó chịu tác dụng của lực h−ớng tâm và lực dọc trục, ngoài ra nắp còn chịu áp lực khí nổ bên trong nh− thân động cơ điện bởi vậy khi thiết kế nắp cần phải đảm bảo: - Vật liệu chế tạo nắp: Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm nắp đ−ợc làm bằng thép (Đúc hoặc hàn) hoặc gang có độ bền cao, giới hạn bền σk>4000kg/mm2, σc>2000kg/mm2, ak=350kgm/mm2; Đối với động cơ điện phòng nổ có công dụng khác có thể làm bằng thép hoặc gang có cơ tính không nhỏ hơn cơ tính của gang GC15-32. - Có chiều dày nắp phải đảm bảo an toàn khi có cháy bên nổ trong động cơ. - Có độ bền cơ đảm bảo động cơ điện làm việc ổn định, êm. - Có độ đồng tâm cao giữa gờ bắt nắp vào thân động cơ và lỗ lắp bi. - Độ sai lệch t−ơng đối là ít nhất, phù hợp với cấp chính xác. - Loại trừ ảnh h−ởng đến ổ đỡ do biến dạng trục khi lắp ráp. - Dung sai lắp ghép giữa nắp và thân động cơ phải chọn sao cho đảm bảo độ đồng tâm cao giữa gờ đỡ bi và đ−ờng kính trong của lõi thép stato đặt trong thân và độ kín khít để tia lửa không thoát ra ngoài cũng nh− xâm nhập vào bên trong. - Nắp động cơ phải thoả mãn các yêu cầu của TCVN 7079-1-2002. - Tại các vị trí có lỗ bắt bu lông phải đảm bảo cho các bu lông lắp ghép không bị lỏng và chỉ có dụng cụ chuyên dùng mới tháo đ−ợc bu lông. - Nắp động cơ lắp vào thân động cơ đ−ợc bắt chặt bằng các bu lông. Đ−ờng kính bulông đ−ợc xác định theo công thức sau: Zσ Qd c ..45,0 = Trong đó: - Q Lực tác dụng lên bu lông; PdDπQ )..( 4 22 −= - D: Đ−ờng kính tại vị trí ghép nắp vào thân; - d: Đ−ờng kính ngoài ổ bi - P: áp suất tính toán, lấy bằng 1,5 lần áp suất thực gây nổ. - σc Giới hạn chẩy của vật liệu làm bu lông. - Z số bu lông. 20 Đầu bu lông không đ−ợc xẻ rãnh (dùng loại bu lông chìm) theo yêu cầu của TCVN 7079- 0- 2002. Bản vẽ nắp tr−ớc, nắp sau (Hình 2; Hình 3) ii.3. cụm hộp cực [1]: Cụm hộp cực bao gồm thân hộp cực, nắp hộp cực, ống dẫn dây và các bu lông cọc cực. Vật liệu chế tạo thân, nắp hộp cực và ống dẫn dây đ−ợc đúc bằng gang xám GX15-32 hoặc đúc bằng gang có độ bền cao đối với động cơ điện làm việc trong hầm ngầm. - Hộp cực phải đảm bảo độ kín khít để tia lửa không thoát đ−ợc ra ngoài và không xâm nhập đ−ợc vào bên trong. Theo cấp bảo vệ IP 55. - Các cọc cực và đầu cốt phải đạt TCVN 7079-0 –2002. - Các cọc cực dẫn điện phải đ−ợc cố định vững chắc không bị xê dịch, cách điện giữa các cọc cực với vỏ động cơ bằng ống cách điện đ−ợc chế tạo từ nhựa bakêlít chịu hồ quang hoặc ống sứ. - ống dẫn dây đ−ợc thiết kế sao cho không có cạnh sắc để dây cáp không bị xây x−ớc khi dịch chuyển phía ngoài từ bất cứ h−ớng nào (kể cả h−ớng nguy hiểm nhất là 900) và theo qui định của TCVN 7079- 0- 2002, phải có cơ cấu kẹp dây để dây không bị dịch chuyển trong quá trình động cơ điện phòng nổ làm việc. kết cấu cụm hộp cực nh− hình vẽ (Hình 4) ii.4. Hệ thống làm mát [1]: - Động cơ đ−ợc làm mát bằng quạt gió nằm ở ngoài thân và nắp của động cơ. Quạt gió phải có nắp che với kết cấu vững chắc, va chạm nhẹ khó bị biến dạng. - Cửa gió vào có cấp bảo vệ IP20, cửa gió ra IP10 đáp ứng TCVN 7079-0-2002. - Khe hở giữa cánh quạt gió và nắp che quạt gió ít nhất > 10mm, để đảm bảo trong quá trình vận hành đ−ợc an toàn, không gây ra tia lửa do cọ sát giữa quạt gió và nắp che. * Từ các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật và qua phần tính toán thiết kế kết cấu thân, nắp, cụm hộp cực, ta có các mối lắp ghép đ−ợc thể hiện ở (Hình 5), kết hợp với phần tính toán thiết kế điện từ và các chi tiết tiêu chuẩn, chi tiết phụ khác ta dựng đ−ợc kế cấu động cơ điện phòng nổ nh− hình vẽ ( Hình 6). 21 Ch−ơng IiI: Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ kế thừa đến 80% công nghệ chế tạo động cơ điện thông th−ờng. Vì vậy dựa trên công nghệ hiện có của công ty, VIHEM hoàn toàn có khả năng chế tạo động cơ điện phòng nổ. I. Quy trình công nghệ sản xuất động cơ điện phòng nổ: Quy trình cơ bản sản xuất động cơ điện phòng nổ đ−ợc thể hiện trong bảng 2-1: Bảng 2-1 Các quá trình công nghệ gia công Chi tiết hoặc nhóm chi tiết chế tạo hoặc gia công - Đúc gang có độ bền cao hoặc gang xám. - Đúc kim loại mầu. - Dập nguội. - Gia công cắt gọt cơ khí. - Công nghệ chế tạo bối dây, gia công vật nối mềm và cứng. - Chế tạo các chi tiết cách điện. - Sơn chống gỉ . - Lắp ráp động cơ. - Sơn trang trí. - Thân động cơ, nắp động cơ, nắp mỡ, thân nắp hộp cực. - Rôto đúc nhôm, quạt gió trong. - Lá tôn stato, rôto, nắp che quạt gió. - Thân động cơ, nắp động cơ, nắp mỡ, thân nắp hộp cực, trục v. v... - Quấn, bọc cách điện bối dây và cuộn dây, tẩm cách điện và ép bối dây, hàn đấu dây. - Cắt gọt nêm rãnh, giấy cách điện. - Các chi tiết: Thân, nắp, nắp mỡ, quạt gió, hộp cực, rôto, lòng trong stato v. v... - Lắp ráp cụm chi tiết và lắp ráp hoàn chỉnh động cơ điện. II. Những đặc điểm chế tạo động cơ điện phòng nổ: Động cơ điện phòng nổ đ−ợc chia thành nhiều cấp khác nhau, do vậy kiểu dáng và chủng loại của động cơ điện cũng rất đa dạng và phong phú, tuỳ theo công dụng. Những chi tiết cơ bản của động cơ điện phòng nổ và công nghệ chế tạo động cơ phòng nổ đ−ợc liệt kê ở bảng 2-2.Các chi tiết phải đạt tiêu chuẩn TCVN 7079-0-2002. 22 III. công nghệ chế tạo phần điện từ: Phần điện từ trong động cơ điện bao gồm: lá tôn stato, lá tôn rôto, lõi thép stato, lõi thép rôto, bối dây stato. Nói chung các b−ớc công nghệ chế tạo điện từ của động cơ điện phòng nổ cũng t−ơng tự nh− động cơ điện thông dụng, nh−ng để giảm thiểu nguy cơ phát sinh tia lửa xảy ra trong vỏ động cơ điện và trong hộp cực, các bin dây phải đ−ợc cố định chắc chắn đảm bảo không tạo ra xung lực gây chạm chập, các mối nối dây trong động cơ và trong hộp cực phải đ−ợc cố định tránh chạm chập. Công nghệ chế tạo phần điện từ gồm các b−ớc: III.1. Công nghệ chế tạo lá tôn: - Vật liệu làm lá tôn là tôn silíc của Nga 2212, δ=0,5 mm - Các lá tôn đ−ợc dập nguội trên máy dập SD63 lực dập phù hợp đảm bảo tôn ít bị biến dạng, khuôn dập đ−ợc chế tạo trên máy CNC có độ chính xác cao để lá tôn dập ra độ ba via nhỏ. III.2. Công nghệ ép lõi thép: Quy trình công nghệ ép lõi thép của động cơ điện phòng nổ cũng giống nh− động cơ điện thông dụng, lõi thép đ−ợc ép đúng kích th−ớc thiết kế, đạt hệ số ép chặt kec= 0,98 và đ−ợc hãm giữ bằng gông ép. III.3. Công nghệ đúc nhôm rôto: - Rôto lồng sóc đ−ợc đúc trên máy đúc áp lực cao CHF 250 - DL. - Rôto sau khi đúc đ−ợc kiểm tra độ điền đầy, rỗ khí bằng máy máy kiểm tra đa chức năng H2/CPS. III.4. Công nghệ chế tạo bối dây stato: Bối dây stato của động cơ điện phòng nổ là một trong nh−ng bộ phận dễ gây ra cháy nổ nhất bởi vậy cuôn dây stato đ−ợc chế tạo và kiểm tra rất cẩn thận, quy trình công nghệ của động cơ điện phòng nổ đ−ợc mô tả d−ới đây: - Dây quấn stato là dây đồng cách điện cấp F, ký hiệu: PEW của Hàn Quốc, Nhật, Singapo. - Bin dây đ−ợc quấn trên máy quấn dây chuyên dùng có hệ thống đếm số vòng dây. III.5. Lồng đấu bối dây vào động cơ: - Lót cách điện rãnh stato bằng bìa cách điện cấp F. - Lồng bin dây vào rãnh. - Lót cách điện giữa các tổ bối dây, giữa các pha bằng bìa cách điện cấp F. 23 - Nêm miệng rãnh bằng Téctôlít thuỷ tinh. - Hàn đấu các tổ bối dây của động cơ trên máy hàn chuyên dùng. - Cách điện các mối nối bằng gen sợi thuỷ tinh tẩm sơn cách điện. - Đầu bin dây đ−ợc băng cách điện thuỷ tinh. - Kiểm tra cách điện pha- pha, pha- vỏ bằng máy H2 CPS. - Thử cao áp bằng máy thử cao áp HS 0110, điện áp thử 1500 V. III.6. Sấy Stato lồng dây: - Sấy mộc cụm stato lồng dây. - Tẩm sơn cách điện bằng sơn (SPV128) của Hàn Quốc, sấy cụm stato lồng dây trong lò sấy tuần hoàn SZLB 112. III.7. ép stato lồng dây vào thân. III.8. Kiểm tra cao áp và đo điện trở một chiều của động cơ. 24 IV. Công nghệ chế tạo cơ khí và công nghệ lắp ráp IV.1. Công nghệ chế tạo các chi tiết và cụm chi tiết IV.1.1. Công nghệ chế tạo thân động cơ điện phòng nổ: Thân động cơ là bộ phận cơ bản nhất quyết định hình dáng bên ngoài và độ bền kết cấu của động cơ, bởi vậy thân động cơ điện phòng nổ phải đạt đ−ợc các yêu cầu: - Đối với thân động cơ đ−ợc chế tạo bằng ph−ơng pháp đúc phải có hệ thống rót đảm bảo dẫn kim loại vào khuôn êm. - Kết cấu của thân phải đảm bảo các chỗ chuyển tiếp từ thành dày sang thành mỏng không đột ngột vì khi nguội đi sẽ gây ra ứng lực bên trong ở những chỗ thành mỏng. • L−u đồ chế tạo thân: 25 Các b−ớc gia công Thiết bị gia công Yêu cầu kỹ thuật cần đạt đ−ợc Đúc trên khuôn cát - Dung sai đúc cấp chính xác II theo TCVN385-70. - Không rỗ, nứt, cong vênh. Máy phun bi SJW- 2 Các bề mặt sạch và nhẵn. - Dụng cụ đo. - Máy kiểm tra đa chức năng H2/CPS - Đúng mác vật liệu - Kích th−ơc đạt đ−ợc dung sai đúc - Không rỗ, rạn nứt. - Máy tiện CNC- SML 530 - Máy tiện CNC- SML 530 - Đạt đ−ợc các kích th−ớc và yêu cầu kỹ thuật nh− bản vẽ. - Trung tâm gia công ngang MINIMA TIC - Đạt đ−ợc các kích th−ớc nh− bản vẽ. - Trung tâm gia công ngang MINIMA TIC - Đạt đ−ợc các kích th−ớc nh− bản vẽ. - Trung tâm gia công ngang MINIMA TIC - Đạt đ−ợc các kích th−ớc nh− bản vẽ. - Đạt đ−ợc các yêu cầu nh− bản vẽ chi tiết -Tại trung tâm vật liệu nổ công nghiệp. - Trung tâm thử nghiệm Jica. - Đạt yêu cầu Đúc thân động cơ Làm sạch Kiểm tra công nghệ đúc Tiện b−ớc 1 Tiện b−ớc 2 Phay chân đế, hộp cực Khoan +Tarô lỗ bắt nắp Khoan lỗ chân đế và các hệ lỗ còn lại Kiểm tra gia công cơ khí Thử nghiệm áp lực theo TCVN7079-1- 2002 Nhập kho 26 IV.1.2. Công nghệ chế tạo nắp: Yêu cầu kỹ thuật của công nghệ chế tạo nắp : - Công nghệ đúc không nên có những chuyển tiếp đột ngột từ thành vách dày sang thành vách mỏng - Có độ cứng vững cao để không bị biến dạng do kẹp chặt khi gia công và để đảm bảo độ đồng tâm giữa gờ nắp và lỗ lắp ổ bi • L−u đồ chế tạo nắp: Các b−ớc gia công Thiết bị gia công Yêu cầu kỹ thuật cần đạt đ−ợc Đúc trên khuôn cát - Dung sai đúc cấp chính xác II theo TCVN385-70. - Không rỗ, nứt, cong vênh. Máy phun bi SJW- 2 Các bề mặt sạch và nhẵn. - Máy kiểm tra đa chức năng H2/CPS - Đúng mác vật liệu - Kích th−ơc đạt đ−ợc dung sai đúc - Không rỗ, rạn nứt. - Máy tiện CNC- SML 530 - Máy tiện CNC- SML 530 - Đạt đ−ợc các kích th−ớc và yêu cầu kỹ thuật nh− bản vẽ. - Máy khoan OF22 - Đạt đ−ợc các kích th−ớc nh− bản vẽ. - Đạt đ−ợc các yêu cầu nh− bản vẽ chi tiết -Tại trung tâm vật liệu nổ công nghiệp. - Trung tâm thử nghiệm Jica. - Đạt yêu cầu. Đúc nắp động cơ Làm sạch Kiểm tra công nghệ đúc Tiện b−ớc 1 Tiện b−ớc 2 Khoan hệ lỗ Kiểm tra gia công cơ khí Thử nghiệm áp lực theo TCVN7079-1- 2002 Nhập kho 27 IV.1.3. Công nghệ chế tạo cụm hộp cực: Cụm hộp cực bao gồm thân hộp cực, nắp hộp cực, ống dẫn dây và các bu lông cọc cực. Yêu cầu công nghệ chế tạo cụm hộp cực là: * Đối với thân nắp hộp cực: - Đảm bảo đ−ợc độ kín khít đạt cấp bảo vệ IP 55 (theo tiêu chuẩn của TCVN 7079- 0- 2002). - Có độ vững chắc, độ dày theo yêu cầu của thiết kế. - Công nghệ đúc có tính công nghệ tạo dáng đơn giản. - Lăp đặt thuận lợi trên thân động cơ khi lắp ráp. - Khi gia công cơ khí thân và nắp hộp cực cần đạt đ−ợc dung sai lắp ghép giữa thân hộp cực với thân động cơ, giữa nắp hộp cực với thân hộp cực để đảm bảo độ kín khít giữa các mối ghép. * ống dẫn dây: - ống dẫn dây có chức năng là dẫn dây cáp điện từ nguồn vào các bu lông cọc cực, để đảm bảo cho dây dẫn không bị xây xát, khi đúc và gia công phải đảm bảo độ loe theo thiết kế. IV.1.4. Công nghệ chế tạo trục: Khi chế tạo trục động cơ điện phòng nổ vị trí nắp mỡ đ−ợc gia công với độ bóng cao để đảm bảo yêu cầu của TCVN 7079- 0- 2002, còn lại nh− công nghệ chế tạo trục động cơ điện thông dụng. 28 IV.2. Công nghệ lắp ráp: Tuỳ theo kích cỡ, cấp công suất, công ty VIHEM lắp ráp động cơ điện phòng nổ trên dây truyền lắp ráp hiện có của công ty. Quá trình lắp ráp động cơ điện phòng nổ đ−ợc mô tả theo sơ đồ d−ới đây: Các chi tiêt, cụm chi tiết cơ khí Các chi tiết, cụm chi tiết điện từ ép lõi thép Stato lồng dây vào thân ép bi vào Rôto trên trục Đ−a Rôto trên trục vào lòng trong Stato Lắp hai nắp và cụm hộp cực vào thân động cơ Sơn trang trí động cơ điện Lắp ráp quạt thông gió, nắp che quạt thông gió Kiểm tra b−ớc 1 Kiểm tra b−ớc 2 Nhập kho 29 Ch−ơng IV: Chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng và thử nghiệm Động cơ điện phòng nồ d∙y 3PN I. Kiểm tra xuất x−ởng I.1. Kiểm tra hình thức bên ngoài: - Các chi tiết của động cơ điện đ−ợc lắp ráp đầy đủ. - Sơn trang trí bên ngoài phải đều, bóng. - Thân, nắp động cơ điện phải không vỡ, rạn và có vết nứt… - Nhãn động cơ phải rõ ràng, đóng đúng vị trí. I.2. Kiểm tra điện trở cách điện: - Điện trở cách điện giữa các pha của cuộn dây stato. Rpha-pha ( MΩ ) ≥ 10 (MΩ). - Điện trở cách điện giữa các cuộn dây với vỏ máy. Rpha-vỏ ( MΩ ) ≥ 10 (MΩ). I.3. Kiểm tra độ bền cách điện (thời gian 1 phút): - Độ bền cách điện giữa các pha cuộn dây stato ở điện áp. Upha-pha ( V ) = 2Uđm ( V ) + 1000 V. - Độ bền cách điện cuộn dây stato với vỏ máy. Upha-vỏ ( V ) = 2Uđm ( V ) + 1000 V. Trong đó: Uđm ( V ) là điện áp định mức của động cơ Iđm ( A ) là dòng điện định mức của động cơ I.4. Kiểm tra điện trở thuần của cuộn dây stato: Với sai số ± 5% so với số liệu thiết kế. I.5. Kiểm tra không tải: Giá trị dòng điện I0 ( A ) sai số ± 10% so với số liệu thiết kế. I.6. Kiểm tra ngắn mạch: Dòng điện ngắn Inm ( A )sai số ± 10% sơ với số liệu thiết. II. thử nhiệm động cơ điện phòng nổ dãy 3pn II.1. Kiểm tra động theo các b−ớc từ (2 ữ 6) của chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng. II.2. Thử nghiệm va đập của động cơ điện phòng nổ theo tiêu chuẩn TCVN 7079 – 0: 2002 [1]. II.3. Thử mô men xoắn cho cọc đấu dây và đầu cốt theo TCVN 7079 – 0: 2002. II.4. Thử khả năng chịu áp lực của vỏ theo TCVN 7079 – 1: 2002. Thử tại trung tâm thử nghiệm nổ công nghiệp và Jica [1]: 30 - Gây kích nổ hỗn hợp khí nổ trong vỏ động cơ. - Khí thử nghiệm là hỗn hợp không khí và khí mê tan. Hàm l−ợng của hỗn hợp khí nổ % thể tích Số lần thử Mê tan (CH4) 9,8% ± 0,5 3 II.5. Thử nghiệm không lan truyền cháy nổ theo TCVN 7079 – 0: 2002. Thử tại trung tâm thử nghiệm nổ công nghiệp và Jica [1] - Hỗn hợp khí nổ dùng thí nghiệm tỷ lệ thể tích với không khí theo bảng sau: Hàm l−ợng hỗn hợp khí thử nổ % Số lần thử Khe hở lớn nhất cho phép (mm) (12,5 ± 0,5) % có (58± 1)% khí mê tan và (42± 1)% khí Hyđrô với không khí 5 0,8 II.6. Thử nghiệm lấy các đặc tính kỹ thuật của động cơ điện trên bàn thử D1, D2, D3 bao gồm các thông số P1, I1, η%, cosϕ, Mđm, n. II.7. Thử nghiệm động cơ điện chạy tải định mức thời gian (4 ữ 6) giờ liên tục. - Kiểm tra độ tăng nhiệt cuộn dây stato và ổ bi. - Đo độ tăng nhiệt cuộn dây ∆t: đo bằng ph−ơng pháp điện trở, đ−ợc tính theo công thức. )()235( 1 21 .∆ 121 tttxR RRt −++−= Trong đó: t1 là nhiệt độ môi tr−ờng thời điểm đo điện trở nguội R1. t2 là nhiệt độ môi tr−ờng thời điểm đo điện trở R2 sau thời gian chạy thử tải. II.8. Thử quá dòng điện, động cơ phải chịu đ−ợc dòng điện bằng 1,5Iđm ( dòng điện định mức ) trong thời gian 2 phút. II.9. Thử quá mô men tạm thời với động cơ (đo mô men cực đại). Động cơ không bị dừng lại hoặc giảm tốc độ đột ngột (khi tăng mô men hãm) trong thời gian 15 giây. II.10. Thử quá tốc độ, động cơ chạy tốc độ bằng 1,2 nđm ( tốc độ định mức ) trong thời gian 2 phút. Không có h− hỏng, biến dạng các chi tiết cơ khí. 31 Ch−ơng V: Kết luận và kiến nghị I. Kết luận: - Đề tài nghiên cứu, thiết kế chế tạo động cơ điện phòng nổ tiết kiệm đ−ợc ngoại tệ nhập khẩu. - Đề tài động cơ điện phòng nổ sản xuất trong n−ớc có giá thành thấp hơn sản phẩm nhập ngoại: giá thành động cơ điện phòng nổ chế tạo trong n−ớc chỉ bằng 70% so với sản phẩm cùng loại do Trung Quốc chế tạo và thấp hơn nhiều so với sản phẩm cùng loại do các hãng Châu Âu chế tạo. - Đề tài đ−ợc thực hiện sẽ đáp ứng đ−ợc yêu cầu nội địa hoá, phát huy đ−ợc nội lực, tăng hiệu quả của nền kinh tế. - Đề tài tạo điều kiện cho các cán bộ kỹ thuật, công nhân sản xuất làm quen với công nghệ chế tạo đặc biệt, đ−ợc kiểm sát nghiêm ngặt, là cơ sở để tiếp cận với nền sản xuất hiện đại. - Đề tài cũng giải quyết đ−ợc một bộ phận lao động có việc làm th−ờng xuyên. - Đề tài tạo điều kiện thúc đẩy thực hiện chiến l−ợc phát triển ngành cơ khí đến năm 2010 đồng thời đẩy nhanh tốc độ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất n−ớc. II. Kiến nghị: Để dự án đi vào thực tiễn phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất n−ớc, Công ty VIHEM đề nghị Nhà n−ớc tăng c−ờng kiểm soát các loại động cơ điện phòng nổ đang l−u hành trên thị tr−ờng nhằm tăng sức cạnh tranh của các sản phẩm trong n−ớc đã hợp chuẩn và ngăn chặn các sản phẩm kém chất l−ợng hiện đang trôi nổi trên thị tr−ờng, các sản phẩm kém chất l−ợng nếu vẫn tiếp tục đ−ợc sử dụng trong các công trình hầm mỏ thì có thể gây ra tai nạn lao động cho các hầm, mỏ gây thiệt hại lớn về ng−ời và của. 32 Lời cảm ơn Chúng tôi xin chân thành cảm ơn: Bộ Khoa học Công nghệ, Bộ Công nghiệp, Tổng Công ty Thiết bị kỹ thuật điện, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thành Dự án này. Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Jica Quảng Ninh, Trung tâm kiểm định KTATCN I đã tham gia quá trình thử nghiệm và kiểm định an toàn nổ cho động cơ điện phòng nổ thuộc Dự án. Chúng tôi xin cảm ơn Tổng công ty than Việt Nam, các Công ty khai thác mỏ, các Công ty xăng dầu và các Quý khách hàng khác đã sử dụng sản phẩm của chúng tôi và đã có những nhận xét đánh giá quý báu giúp chúng tôi hoàn thiện Dự án. 33 Tài liệu tham khảo 1. Tổng cục Tiêu chuẩn Đo l−ờng chất l−ợng Thiết bị điện dùng trong mỏ hầm lò TCVN 7079 – 0: 2002, TCVN 7079 – 1 : 2002, TCVN 7079 – 3 : 2002 Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt phát hành năm 2002. 2. Trần Khánh Hà Thiết kế máy điện- Tập I, II Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 1997 3. Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ – Nguyễn Văn Sáu Máy điện Tập I, II, III Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội năm 1998 4. A.V.IVANOV SMOLENSKI do các tác giả: Vũ Gia Hanh – Phan Tử Thụ biên dịch Máy điện Tập I, II, III Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà nội, 1992 5. Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Xí nghiệp in Ba Đình Thanh Hoá xuất bản tháng 5 năm 1999. 6. Nguyễn Đắc Lộc-Lê Văn Tiến-Ninh Đức Tốn-Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập I, II Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà nội, 2001 7. E Widemann Kết cấu máy điện – Berlin 1967 8. Jan Dubsky Công nghệ chế tạo máy điện – Praha 1965 9. B.A Popop Sổ tay vật liệu kỹ thuật điện – Tập I, II – Energie 1974 10. Blabob Cách điện máy điện – Moscova 1967 34 Phụ lục 1 Danh mục chỉ tiêu chất l−ợng sản phẩm Động cơ điện phòng nổ 3PN kiểu bảo vệ nổ ExdI , tần số 50 Hz, điện áp 380V Ký hiệu sản phẩm 3PN180 ữ3PN225 TT Tên danh mục chỉ tiêu chất l−ợng Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới 1 Công suất đầu trục (kW) 0,55 0,75 2,2 5,5 7,5 11 2 Tốc độ (vòng/phút) 1390 1380 1420 1390 1435 1425 1445 1440 1460 1450 1460 - 3 Dòng điện định mức (A) 1,7 1,6 2,2 2,0 5 5,2 11,4 12 15,1 15,6 22 - 4 Hệ số công suất cosϕ 0,71 0,75 0,74 0,77 0,84 0,8 0,86 0,83 0,83 0,84 0,87 - 5 Hiệu suất η% 70 70 72 75 80 80 86,6 85 89 87,6 87,5 - 6 Bội số dòng điện mở máy mđI Ik 4,5 4,5 4,0 4,3 5,5 5,5 5,6 6,5 5,4 7,0 6,5 - 7 Bội số mô men mở máy mđM Mk 2,2 2,2 2,2 2,5 2,0 1,8 2,13 2,3 2,26 2,4 2,0 - 8 Bội số mô men cực đại m max đM M 2,6 2,8 2,6 2,8 2,6 2,6 2,46 2,8 2,52 3,2 2,8 - 9 Cấp cách điện F F F F F F F F F F F - 10 Cấp bảo vệ môi tr−ờng IP 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 - 11 Trọng l−ợng (kg) 25 25 28 28 49 49 94 91 118 100 142 - 35 Phụ lục 2 Danh mục chỉ tiêu chất l−ợng sản phẩm Động cơ điện phòng nổ 3PN kiểu bảo vệ nổ ExdI , tần số 50 Hz, điện áp 380V Ký hiệu sản phẩm 3PN180 ữ3PN225 TT Tên danh mục chỉ tiêu chất l−ợng Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới Trong n−ớc Thế giới 1 Công suất đầu trục (kW) 15 18,5 22 30 37 45 2 Tốc độ (vòng/phút) 1460 1460 1460 1470 1475 1470 1475 1470 1480 - 1480 1475 3 Dòng điện định mức (A) 29 30 35,5 37 41,4 44 56 57 68,6 - 82,6 87 4 Hệ số công suất cosϕ 0,84 0,84 0,8 0,86 0,9 0,85 0,89 0,86 0,9 - 0,9 0,86 5 Hiệu suất η% 92 90 92 87,5 91 89 92 91 91 - 93 92,5 6 Bội số dòng điện mở máy mđI Ik 6,6 7,5 7,6 6,6 6,14 6,5 7,78 6,3 5,38 - 6,6 6,8 7 Bội số mô men mở máy mđM Mk 1,73 2,2 2,28 2,2 2,16 2,2 1,7 2,0 1,92 - 2,47 2,2 8 Bội số mô men cực đại m max đM M 2,55 3,0 2,5 2,8 2,44 2,7 2,5 2,7 2,48 - 2,63 2,7 9 Cấp cách điện F F F F F F F F F - F F 10 Cấp bảo vệ môi tr−ờng IP 55 55 55 55 55 55 55 55 55 - 55 55 11 Trọng l−ợng (kg) 190 180 214 210 240 232 320 310 404 - 456 440 Bộ Công nghiệp Tổng công ty thiết Bị kỹ thuật điện Công ty TNHH nhà n−ớc Một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary ------------------ Số: ............/VH cộng hoà x∙ hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------------- Ngày....... tháng....... năm 2006 Phiếu đăng ký và giao nộp kết quả nghiên cứu khcn 1. Tên Dự án : Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW. 2. Mã số : DAĐL – 2005/09. Thuộc ch−ơng trình: Dự án SXTN độc lập 3. Cấp Dự án: Nhà n−ớc Bộ Tỉnh/Thành phố Cơ sở 4. Cơ quan chủ trì Dự án: Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungary Địa chỉ: Tổ 53 - Thị trấn Đông Anh - Huyện Đông Anh -Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8823204 Fax: 04. 8823291 5. Cơ quan cấp trên trực tiếp: Tổng Công ty thiết bị kỹ thuật điện Địa chỉ: 54-Hai Bà tr−ng-Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8261606 Fax: 04. 8265890 6. Bộ chủ quản: Bộ Công Nghiệp Địa chỉ: 54-Hai Bà tr−ng-Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8258311 Fax: 04. 8265303 7. Tổng kinh phí thực hiện Dự án: Tổng kinh phí dự án: 9.820 triệu đồng Trong đó kinh phí từ NSNN : 3.000 triệu đồng Kinh phí đề nghị thu hồi 2.392 triệu đồng (80% kinh phí hỗ trợ từ Ngân sách sự nghiệp khoa học) Thời gian đề nghị thu hồi: Đợt 1: Tháng 12 năm 2007 Đợt 2: Tháng 06 năm 2008 8. Thời gian thực hiện ( BĐ-KT ): 18 tháng Bắt đầu từ tháng 1 năm 2005. Kết thúc: Tháng 06 năm 2006. 9. Chủ nhiệm Dự án : Ông: Hà Đình Minh Học vị: Kỹ s− Chức vụ: Giám đốc Công ty Địa chỉ: Tổ 53 - Thị trấn Đông Anh - Hà Nội ĐT (cơ quan): 04. 8823284 Fax: 04. 8823291 Mobile: 090.3424641 Email: Minhhd@Vihem.com. 10. Danh sách cá nhân tham gia nghiên cứu: TT Họ và tên Học hàm, học vị, 1 Phan Văn Nhân Kỹ s− 2 Trần Xuân Hoà Kỹ s− 3 Bùi Quốc Bảo Kỹ s− 4 Nguyễn Văn Học Kỹ s− 5 Bạch Đình Nguyên Kỹ s− 6 Bùi Khắc Luận Kỹ s− 7 Bùi Hữu Minh Kỹ s− 8 Lê Khắc Tuấn Kỹ s− 9 Nguyễn Ngọc Dũng Kỹ s− 10 Nguyễn Đức Sơn Kỹ s− 11. Bảo mật thông tin: A- Phổ biến rộng rãi B- Phổ biến hạn chế C- Không phổ biến 12. Tóm tắt kết quả nghiên cứu: - Thiết kế, chế tạo thành công động cơ điện phòng nổ nhóm I có vỏ không xuyên nổ có ký hiệu phòng nổ là ExdI theo tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 7079 – 2002 và TCVN 7279 – 2003 - áp dụng thành công các vật liệu mới có độ dẻo và độ bền cao chịu đ−ợc áp lực lớn cho chế tạo thân, nắp động cơ điện phòng nổ, giảm thiểu đ−ợc hiện t−ợng co ngót và rỗ khí khi đúc. Danh mục sản phẩm KHCN TT Tên sản phẩm Số l−ợng (Cái) Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật chủ yếu. Ghi chú 1 2 3 4 5 1. Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 4,0 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 TCVN 7279 - 2003 2. Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 5,5 kW đến 22 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 TCVN 7279 - 2003 3. Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 30 kW đến 45 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 100 TCVN 7079 - 2002 TCVN 7279 - 2003 13. Kiến nghị áp dụng KQNC : - Sản phẩm động cơ điện phòng nổ của Dự án sẽ đ−ợc sử dụng để thay thế hàng ngoại nhập ứng dụng cho các nghành có khí dễ cháy nổ thuộc nhóm I nh− : công nghiệp khai thác than, khai thác hầm lò, công nghiệp hoá chất, chế biến khí đốt, các trạm bơm xăng dầu. - áp dụng các kết quả nghiên cứu đã đạt đ−ợc ở Dự án này vào việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo các loại động cơ điện phòng nổ khác nhằm đáp ứng tốt hơn cho nền kinh tế Quốc dân. Chủ nhiệm Dự án (Họ, tên và chữ ký) Thủ tr−ởng cơ quan chủ trì Dự án (Họ, tên, chữ ký và đóng dấu) Bộ Công nghiệp Tổng công ty thiết Bị kỹ thuật điện Công ty TNHH nhà n−ớc Một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary ------------------ Số:........../VH- GĐ cộng hoà x∙ hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------------- Ngày....... tháng....... năm 2006 Bản đánh giá của cơ quan chủ trì dự án về kết quả thực hiện của chủ nhiệm dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số: DAĐL-2005/09. 1. Nội dung và kết quả thực hiện năm 2005: TT Nội dung công việc Kết quả đạt đ−ợc Thời gian hoàn thành 1 2 3 4 A Các hạng mục công nghệ: 1 Khảo sát nhu cầu sử dụng từ đó lập các yêu cầu thiết kế. Xác định đ−ợc nhu cầu tiêu thụ. 2 / 2005 2 Khảo sát các cơ sở sản xuất động cơ điện phòng nổ của Trung Quốc. Lựa chọn công nghệ hợp lý. 3 / 2005 3 Tính toán thiết kế phần điện từ của các loại động cơ phòng nổ điện từ 0,55kW đến 45kW. TCVN 1987-94 5 / 2005 4 Tính toán, thiết kế phần kết cấu cho động cơ điện phòng nổ. TCVN 7079-2002 7 / 2005 5 Kiểm tra toàn bộ thiết kế, và công nghệ để cho gia công. TCVN 7079-2002 8 / 2005 6 Lập tiến trình công nghệ, lựa chọn thiết bị, tổ chức dây chuyền công nghệ chế tạo chi tiết Phù hợp với sản xuất của VIHEM 9 / 2005 7 Thiết kế các chỉ dẫn công nghệ chế tạo chi tiết cho động cơ điện phòng nổ TCVN 7079-2002 9 / 2005 8 Thiết kế khuôn mẫu, gá lắp theo sơ đồ chỉ dẫn công nghệ Phù hợp với sản xuất của VIHEM 9 / 2005 1 2 3 4 9 Xem xét thiết kế công nghệ và thiết kế khuôn mẫu gá lắp cho chế tạo chi tiết Phù hợp với sản xuất của VIHEM 10 / 2005 10 Lập tiến trình công nghệ lựa chọn thiết bị, tổ chức dây chuyền công nghệ lắp ráp Phù hợp với sản xuất của VIHEM 11 / 2005 11 Lập chỉ dẫn công nghệ lắp ráp Phù hợp với sản xuất của VIHEM 11 / 2005 12 Lập quy trình kiểm tra thử nghiệm phần chi tiết và kết cấu TCVN 7079-2002 12 / 2005 13 Lập quy trình kiểm tra thử nghiệm phần điện từ TCVN 1987-94 12/ 2005 B Đào tạo 1 Đào tạo kỹ s− thiết kế và kỹ s− công nghệ 6 ng−ời Đạt yêu cầu công việc. 4 / 2005 2 Đào tạo cán bộ kiểm tra đo l−ờng thử nghiệm 5 ng−ời Đạt yêu cầu công việc. 10 / 2005 3 Đào tạo kỹ thuật viên 12 ng−ời Đạt yêu cầu công việc. 12 / 2005 4 Đào tạo công nhân về yêu cầu kỹ thuật về sản phẩm và quy trình công nghệ 45 ng−ời Đạt yêu cầu công việc. 8 / 2005 2. Nội dung và kết quả thực hiện năm 2006: TT Nội dung công việc Kết quả đạt đ−ợc Thời gian hoàn thành 1 2 3 4 C Thử nghiệm động cơ phòng nổ: Kết hợp với trung tâm thử nghiệm quốc gia để kiểm tra thử nghiệm các chỉ tiêu điển hình của động cơ điện phòng nổ có chiều cao tâm trục: 1) H=80 mm (Động cơ 0,55 kW) 2) H=112 mm (Động cơ 4 kW) 3) H=132 mm (Động cơ 5,5 kW) 4) H=160 mm (Động cơ 18,5kW) 5) H=200 mm (Động cơ 22 kW) 6) H=250 mm (Động cơ 45kW) Tiêu chuẩn TCVN 7079-2002 06 / 2006 3. Nhận xét của Cơ quan chủ trì Dự án: • D−ới sự giám sát chặt chẽ của chủ nhiệm Dự án và sự công tác nỗ lực của các thành viên tham gia Dự án, các nội dung của Dự án đã ký với Bộ Khoa học và Công nghệ đã đ−ợc triển khai đúng tiến độ, sản phẩm của Dự án có các chỉ tiêu kỹ thuật và an toàn đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7079-2002 và đã đ−ợc Trung tâm Jica tại Quảng Ninh và Trung tâm vật liệu nổ công nghiệp cấp chứng nhận an toàn nổ và đ−ợc phép l−u hành trên thị tr−ờng. • Sản phẩm của dự án b−ớc đầu đã đ−ợc thị tr−ờng chấp nhận, công suất của sản phẩm chế tạo đã v−ợt công suất dự kiến ban đầu ( công suất của động cơ điện phòng nổ lớn nhất đã đăng ký trong dự án là 45 kW, công suất của động cơ điện phòng nổ Công ty đã chế tạo theo đặt hàng của khách hàng là 160 kW! ). • Nh− vậy sau 18 tháng làm việc nghiêm túc của chủ nhiệm Dự án và các thành viên tham gia Dự án, có thể nói Dự án đã thành công mỹ mãn. Cơ quan chủ trì dự án D1-1-ĐGMOI Bộ Công nghiệp Tổng công ty thiết Bị kỹ thuật điện Công ty TNHH nhà n−ớc Một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary ------------------ cộng hoà x∙ hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------------- Ngày....... tháng....... năm 2006 Bản tự đánh giá Về tình hình thực hiện và những đóng góp mới Của dự án kh&cn cấp nhà n−ớc (Kèm theo quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004) 1. Tên Dự án : Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW. Mã số : DAĐL – 2005/09. 2. Thuộc ch−ơng trình KHCN cấp Nhà n−ớc: Dự án SXTN độc lập 3. Chủ nhiệm Dự án : Ông: Hà Đình Minh Học vị: Kỹ s− Chức vụ: Giám đốc Công ty Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh - Hà Nội ĐT (cơ quan): 04. 8823284 Mobile: 090.3424641 Email: Minhhd@Vihem.com. 4. Cơ quan chủ trì Dự án: Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungary Địa chỉ: Tổ 53 - Thị trấn Đông Anh - Huyện Đông Anh -Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8823204 Fax: 04. 8823291 5. Thời gian thực hiện ( BĐ-KT ): 18 tháng (Từ tháng 1 năm 2005 đến tháng 06 năm 2006). 6. Tổng kinh phí thực hiện Dự án : Tổng kinh phí dự án: 9.820 triệu đồng Trong đó kinh phí từ NSNN : 3.000 triệu đồng Kinh phí đề nghị thu hồi 2.392 triệu đồng (80% kinh phí hỗ trợ từ Ngân sách sự nghiệp khoa học) Thời gian đề nghị thu hồi: Đợt 1: Tháng 12 năm 2007 Đợt 2: Tháng 06 năm 2008 7. Tình hình thực hiện Dự án so với hợp đồng: Số l−ợng Thực hiện TT Tên sản phẩm Đơn vị đo Kế hoạch theo HĐ Tổng số 1 2 3 4 5 1 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 4,0 kW, điện áp 380/660V Cái 160 164 2 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 5,5 kW đến 22 kW, điện áp 380/660V Cái 160 203 3 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 30 kW đến 45 kW, điện áp 380/660V Cái 100 90 7.1 Về mức độ hoàn thành công việc - Công ty VIHEM đã thực hiện xong các hạng mục công việc theo mục A, B và C của tiến độ thực hiện ghi trong phụ lục 2 bảng 3 ( kèm theo hợp đồng mã số DAĐL-2005/09 ). - Động cơ điện phòng nổ đạt các chỉ tiêu an toàn nổ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7079 – 2002, sản phẩm đã đ−ợc Cục kỹ thuật An toàn Công nghiệp, Trung tâm thử nghiệm Jica thử nghiệm và cấp chứng chỉ an toàn nổ. Hiện nay công ty đã chế tạo động cơ điện phòng nổ đến 160 kW theo yêu cầu của khách hàng. 7.2 Về các yêu cầu khoa học và chỉ tiêu cơ bản của các sản phẩm KHCN Mức chất l−ợng TT Tên sản phẩm và chỉ tiêu chất l−ợng chủ yếu Đơn vị đo Kế hoạch Thực hiện 1 2 3 4 5 1 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 4,0 kW, tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V TCVN 7079-2002 TCVN 7079-2002 2 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 5,5 kW đến 22 kW, tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V TCVN 7079-2002 TCVN 7079-2002 3 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 30 kW đến 45 kW, tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V TCVN 7079-2002 TCVN 7079-2002 7.3 Về tiến độ thực hiện - Dự án triển khai đúng tiến độ - Sản phẩm tạo ra đạt các chỉ tiêu kỹ thuật và các yêu cầu về phòng chống cháy nổ (theo tiêu chuẩn TCVN 7079 – 2002 ) và đ−ợc các trung tâm kiểm định chứng nhận. 8. Về những đóng góp mới của đề tài : 8.1 Về giải pháp Khoa học - Công nghệ - Đầu t− thêm một số thiết bị công nghệ gia công chính xác nh− các máy gia công tự động CNC phục vụ cho gia công chính xác các chi tiết của động cơ điện phòng nổ. - Lập các quy trình công nghệ gia công chi tiết động cơ điện phòng nổ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7079 – 2002 và hệ thống quản lý chất l−ợng sản phẩm Quốc tế ISO 9001 phiên bản 2000. 8.2 Về ph−ơng pháp nghiên cứu - Khảo sát các sản phẩm mẫu của n−ớc ngoài từ đó lựa chọn các mẫu sản phẩm có chất l−ợng tốt, yêu cầu công nghệ chế tạo phù hợp với công nghệ sản xuất trong n−ớc. - Nghiên cứu sử dụng các vật liệu có độ dẻo và độ bền cao chịu đ−ợc áp lực lớn cho chế tạo thân, nắp động cơ điện phòng nổ, giảm thiểu đ−ợc hiện t−ợng co ngót và rỗ khí khi đúc. 8.3 Những đóng góp mới khác - Tạo tiền đề cho nền sản xuất máy điện trong n−ớc tiếp cận tiến tới làm chủ công nghệ sản xuất động cơ điện phòng nổ. - Đội ngũ cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề đ−ợc đào tạo và làm việc đ−ợc với các quy trình thiết kế, chế tạo đặc biệt đ−ợc kiểm soát nghiêm ngặt đòi hỏi độ chính xác cao. Chủ nhiệm Dự án (Họ, tên và chữ ký) Thủ tr−ởng cơ quan chủ trì Dự án (Họ, tên, chữ ký và đóng dấu) Bộ Công Nghiệp Tổng Công ty TBKT Điện C.ty TNHH nhà n−ớc một thành viên Chế tạo máy điện việt nam – Hungari Số: ............/VH Cộng hoà x∙ hội chủ nghĩa việt nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc = = = = = = Đông Anh, ngày 4 tháng 10 năm 2006 Kính gửi: Bộ Khoa học và Công nghệ (Kèm theo Quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004 của Bộ tr−ởng Bộ Khoa học và Công nghệ) 1. Căn cứ Quyết định phê duyệt Dự án sản suất thử nghiệm độc lập cấp nhà n−ớc của Bộ KH&CN và căn cứ Hợp đồng số 09/2005/HĐ-DAĐL, thời hạn thực hiện Dự án : 18 tháng Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” Mã số: DAĐL-2005/09 Thuộc Ch−ơng trình (nếu có): Dự án SXTN độc lập Chủ nhiệm Dự án : KS. Hà Đình Minh đã kết thúc vào tháng 06 / 2006 Ngày 6/09/2006. Chủ nhiệm Dự án đã hoàn thành và nộp Hồ sơ đánh giá kết quả thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm. 2. Cơ quan chúng tôi đã tổ chức đánh giá cơ sở kết quả thực hiện Dự án theo Quy định về việc đánh giá nghiệm thu Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Nhà n−ớc đ−ợc ban hành kèm theo Quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004 của Bộ tr−ởng Bộ KH&CN với mức đánh giá: Đạt; 3. Bộ Hồ sơ đánh giá Dự án gửi kèm theo công văn này gồm có: (Bộ Hồ sơ gồm 1 bản gốc và 8 bộ là các bản sao) 3.1/ Hồ sơ đánh giá cơ sở đ∙ đ−ợc hoàn thiện theo yêu cầu của Hội đồng đánh giá cơ sở a) Hợp đồng; b) Những tài liệu và sản phẩm KHCN của Dự án với số l−ợng và yêu cầu nh− đã nêu trong Hợp đồng; c) Bản vẽ thiết kế, các số liệu điều tra – khảo sát gốc của Dự án; d) Bản tự đánh giá về tình hình thực hiện và về những đóng góp mới của Dự án tính đến thời điểm kết thúc Dự án (Biểu D1-1-ĐGMOI). e) Báo cáo về kết quả thử nghiệm các sản phẩm KHCN của Dự án và ý kiến nhận xét của ng−ời sử dụng, các tài liệu về kiểm tra, đánh giá thử nghiệm các sản phẩm KHCN của Dự án của các Cơ quan đo l−ờng thử nghiệm có thẩm quyền: - Trung tâm kỹ thuật: Trung tâm Jica Quảng Ninh, Trung tâm kiểm định KTATCN I - Doanh nghiệp: Công ty than Vàng Danh Công ty TNHH kỹ thuật Công nghiệp Long Vân Công ty than Hà Lầm Công ty Công phần cơ khí Mạo Khê Nhà máy cơ khí Hòn gai Xí nghiệp khai thác than Quảng lợi Xí nghiệp khai thác than 86 Công ty thiết bị Hông An Xí nghiệp SXKD – TH – Công ty vật t− CNQP g) Báo cáo đề nghị quyết toán tài chính của Dự án. 3.2/ Quyết định thành lập và Biên bản đánh giá của Hội đồng đánh giá cơ sở; Chúng tôi xin cam đoan những nội dung và thông tin kê khai trong những văn bản và tài liệu trong Hồ sơ đánh giá này là đúng sự thật. Đề nghị Bộ KH&CN xem xét và tổ chức đánh giá cấp Nhà n−ớc kết quả thực hiện Dự án nêu trên. Chủ nhiệm Dự án (Họ, tên và chữ ký) Thủ tr−ởng cơ quan chủ trì Dự án (Họ, tên, chữ ký và đóng dấu) BCN CTCTMĐVNHG Bộ Công nghiệp Công ty TNHH Nhà N−ớc một thành viên Chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary Tổ 53, Thị trấn Đông Anh-Hà nội # " Báo cáo tóm tắt Dự án SXTN độc lập “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 45 kW”. Mã số: DAĐL – 2005/09 KS. Hà Đình Minh Hà Nội, 09-2006 Danh sách những ng−ời thực hiện Họ và tên Chức danh Học vị Tham gia vào mục Chủ nhiệm dự án Ks. Hà Đình Minh Chủ nhiệm dự án Kỹ s− I, II Kết luận và kiến nghị Cán bộ nghiên cứu Phan Văn Nhân Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế điện Trần Xuân Hoà Nghiên cứu viên Kỹ s− II, III Thiết kế điện Bùi Quốc Bảo Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế điện Nguyễn Văn Học Nghiên cứu viên Kỹ s− III Thiết kế công nghệ Bạch Đình Nguyên Nghiên cứu viên Kỹ s− III Bùi Khắc Luận Nghiên cứu viên Kỹ s− I,II,III Bùi Hữu Minh Nghiên cứu viên Kỹ s− Vẽ thiết kế Lê Khắc Tuấn Nghiên cứu viên Kỹ s− Thiết kế công nghệ Nguyễn Ngọc Dũng Nghiên cứu viên Kỹ s− Kiểm tra thử nghiệm Nguyễn Đức Sơn Nghiên cứu viên Kỹ s− Kiểm tra thử nghiệm Mục lục Lời mở đầu 1 Ch−ơng I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc 4 I. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở n−ớc ngoài 4 II. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong n−ớc 5 Ch−ơng II: Tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ 7 I. Thiết kế điện từ 8 II. Thiết kế kết cấu 10 ii.1. thiết kế thân 10 II.2. Thiết kế nắp 12 ii.3. cụm hộp cực 13 ii.4. Hệ thống làm mát 13 Ch−ơng III: Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ 14 I. công nghệ chế tạo phần điện từ 14 II. Công nghệ chế tạo cơ khí 14 Ch−ơng IV: Chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng và thử nghiệm động cơ điện phòng nồ dãy 3PN 16 I. Kiểm tra xuất x−ởng 16 II. thử nhiệm động cơ điện phòng nổ dãy 3pn 16 II.1. Kiểm tra động theo các b−ớc từ (2 ữ 6) của chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng 16 II.2. Thử nghiệm va đập của động cơ điện phòng nổ theo tiêu chuẩn TCVN 7079 – 0: 2002 16 II.3. Thử mô men xoắn cho cọc đấu dây và đầu cốt theo TCVN 7079 – 0: 2002 16 II.4. Thử khả năng chịu áp lực của vỏ theo TCVN 7079 – 1: 2002. 16 II.5. Thử nghiệm không lan truyền cháy nổ theo TCVN 7079 – 0: 2002 16 II.6. Thử nghiệm lấy các đặc tính kỹ thuật của động cơ điện trên bàn thử D1, D2, D3 bao gồm các thông số P1, I1, η%, cosϕ, Mđm, n 16 II.7. Thử nghiệm động cơ điện chạy tải định mức thời gian (4 ữ 6) giờ liên tục 16 II.8. Thử quá dòng điện, động cơ phải chịu đ−ợc dòng điện bằng 1,5Iđm ( dòng điện định mức ) trong thời gian 2 phút 16 II.9. Thử quá mô men tạm thời với động cơ (đo mô men cực đại). 16 II.10. Thử quá tốc độ, động cơ chạy tốc độ bằng 1,2 nđm ( tốc độ định mức ) 16 Ch−ơng V: Kết luận và kiến nghị 17 I. Kết luận 17 II. Kiến nghị 17 Tài liệu tham khảo 18 Phụ lục 19 1 Lời mở đầu Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09 và đã đ−ợc Bộ Khoa học Công nghệ phê duyệt năm 2005 là sự kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài KH-CN cấp Bộ: “Chế tạo động cơ điện phòng nổ có công suất đến 18,5kW” mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN ngày 29/01/2004, một phần kinh phí thực hiện Dự án đ−ợc Nhà n−ớc hỗ trợ từ nguồn vốn Ngân sách sự nghiệp khoa học(SNKH). Các thông tin liên quan đến Dự án nh− sau: 1. Tên dự án: Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW. 2. Thuộc ch−ơng trình KHCN cấp Nhà n−ớc: Dự án SXTN độc lập 3. Mã số: DAĐL – 2005/09 4. Cấp quản lý: Nhà N−ớc(Bộ Khoa học và Công nghệ) 5. Thời gian thực hiện: 18 tháng(Từ tháng 1 năm 2005 đến tháng 06 năm 2006). 6. Kinh phí thực hiện dự án: Tổng kinh phí dự án: 9.820 triệu đồng Trong đó, từ Ngân sách sự nghiệp khoa học: 3.000 triệu đồng 7. Thu hồi: Kinh phí đề nghị thu hồi 2.392 triệu đồng (80% kinh phí hỗ trợ từ Ngân sách sự nghiệp khoa học) Thời gian đề nghị thu hồi: Đợt 1: Tháng 12 năm 2007 Đợt 2: Tháng 06 năm 2008 8. Tổ chức đăng ký chủ trì thực hiện dự án: Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungary. Địa chỉ: Tổ 53, Thị trấn Đông Anh, huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội. Điện thoại: 04. 8823204 Fax: 04. 8823291 9. Cá nhân đăng ký chủ nhiệm dự án: Ông: Hà Đình Minh Học vị: Kỹ s− Chức vụ: Giám đốc Công ty Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh - Hà Nội ĐT (cơ quan): 04. 8823284 Mobile: 090.3424641 Email: Minhhd@Vihem.com. 2 Căn cứ theo hợp đồng: “Thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà n−ớc” số 09 /2005/HĐ - DAĐL ký ngày 19 tháng 5 năm 2005 giữa bên A là Bộ Khoa học và Công nghệ và bên B là Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt nam – Hungary. Theo nội dung của hợp đồng thì bên B sẽ phải hoàn thành các sản phẩm khoa học công nghệ sau: Danh mục sản phẩm KHCN TT Tên sản phẩm Số l−ợng (Cái) Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật chủ yếu. Ghi chú 1 2 3 4 5 1 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55 kW đến 4,0 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 2 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 5,5 kW đến 22 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 160 TCVN 7079 - 2002 3 Động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 30 kW đến 45 kW tốc độ 1500 vg/ph, điện áp 380/660V. 100 TCVN 7079 - 2002 3 Tài liệu: Hoàn thành đầy đủ các thiết kế: tính toán thiết kế điện từ, các bản vẽ thiết kế kết cấu, các chỉ dẫn công nghệ gia công chi tiết, chỉ dẫn công nghệ lắp ráp, chỉ dẫn công nghệ điện, chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng, chứng chỉ về th− nghiệm an toàn nổ, báo cáo định kỳ, báo cáo tóm tắt, báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Dự án. Trong bản báo cáo tổng kết này sẽ lần l−ợt trình bày chi tiết các nội dung đã thực hiện trong Dự án. Nhóm thực hiện Dự án rất mong đ−ợc sự quan tâm và sự góp ý xây dựng của các chuyên viên thuộc Bộ Khoa Học Công Nghệ, Bộ Công Nghiệp, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp sau khi đọc bản tổng kết này. 4 Chơng I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài n−ớc I. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở n−ớc ngoài: Song song với nền công nghiệp khai thác mỏ và dầu khí, công nghiệp chế tạo các thiết bị điện mỏ nói chung và ngành sản xuất động cơ phòng nổ nói chung từ lâu đã ra đời và không ngừng phát triển nh− một nhu cầu tất yếu. Các nhà sản xuất máy điện nổi tiếng thuộc các n−ớc tiên tiến nh− Siemens, Moeller của Đức, EVIG của Hungary, ABB của Thụy sỹ, v.v... đã tung ra thị trờng nhiều chủng loại các thiết bị điện chống nổ trong đó có động cơ điện phòng nổ và các sản phẩm này từ lâu đã trở thành sản phẩm truyền thống của họ. Hiện nay, các n−ớc công nghiệp tiên tiến đã chế tạo thành công phòng nổ từ các vật liệu có độ bền cao, công nghệ đúc vỏ biệt không gây rỗ khí đảm bảo độ cứng vững, các chi tiết cơ khí đ−ợc gia công chính xác trên các máy gia công tự động CNC nhờ vậy, động cơ điện phòng nổ có thể làm việc đ−ợc trong các môi trờng khắc nghiệt về nhiệt độ, có nguy cơ cháy nổ cao, chịu đ−ợc áp lực nổ và đ−ợc sử dụng trong công nghiệp khai thác mỏ, hầm lò, khai thác dầu khí, chế biến khí đốt, các trạm bơm xăng dầu v.v,.... Động cơ điện phòng nổ đ−ợc phân loại thành các loại sau: nhóm I, nhóm II, thiết bị có vỏ không xuyên nổ dạng d, thiết bị tăng c−ờng độ tin cậy dạng e, thiết bị an toàn tia lửa dạng ia, ib. Tùy theo lĩnh vực ng−ời ta lựa chọn sử dụng động cơ phòng nổ có cấp độ an toàn nổ khác nhau. Về tiêu chuẩn đánh giá, các n−ớc tiên tiến th−ờng có các tiêu chuẩn riêng của mình để đánh giá chất l−ợng động cơ điện phòng nổ. Ví dụ: ở Mỹ theo tiêu chuẩn EEEL; ở Đức có tiêu chuẩn DIN; ở Hungari có tiêu chuẩn MSZ; ở Nhật Bản áp dụng tiêu chuẩn JIS; ở Nga áp dụng GOST; ở Cộng hoà Séc lấy theo tiêu chuẩn CSN,.v.v... Nhng ngày nay, trong xu thế hội nhập và toàn cầu hoá, các n−ớc đều lấy tiêu chuẩn Quốc tế IEC (IEC79- 3,IEC79-4, IEC79-8,IEC79-9, IEC529: 1989, IEC755:1983, IEC34-5, IEC34-6, IEC317- 3:1990, IEC 68-2-27, v.v,...) làm tiêu chuẩn chung. Tóm lại, đối với các n−ớc có nền công nghiệp tiên tiến, việc thiết kế, chế tạo động cơ điện phòng nổ đã trở thành lĩnh vực sản xuất truyền thống. 5 II. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong n−ớc: Hiện nay, phần lớn các đơn vị sản xuất, sửa chữa thiết bị điện, máy điện trong n−ớc mới chỉ tham gia sửa chữa các động cơ điện phòng nổ gồm VIHEM, Công ty cơ điện mỏ (Cẩm Phả) và CTAMAD. Tổng Công ty Than Việt Nam là khách hàng chủ yếu của các Công ty nói trên. Công ty VIHEM qua quá trình nghiên cứu trên cơ sở khảo sát các động cơ phòng nổ của các n−ớc phát triển do khách hàng mang đến sửa chữa, tra cứu các tiêu chuẩn về thiết bị phòng nổ, các catalogue động cơ điện phòng nổ của các hãng nổi tiếng qua khảo sát mẫu và nghiên cứu các tiêu chuẩn liên quan cho thấy việc công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ đòi hỏi các công đoạn gia công phải có độ chính xác cao, thiết bị gia công đồng bộ, vật liệu chế tạo vỏ phải có độ bền cao mới đảm bảo độ cứng vững và chịu đ−ợc áp suất nổ, các chi tiết thiết kế và chế tạo phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về an toàn nổ. Đứng trớc thực trạng đó, Công ty VIHEM b−ớc đầu đã chủ động trang bị thêm một số trang thiết bị gia công chính xác CNC cho chế thử vài loại động cơ điện phòng nổ và đã chế thử thành công vài loại động cơ điện phòng nổ trong đề tài nghiên cứu KH-CN cấp Bộ: “Chế tạo động cơ phòng nổ có công suất đến 18,5kW” có mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN của Bộ Công nghiệp ký ngày 29/01/2004). Các loại động cơ điện phòng nổ của đề tài đã đ−ợc cấp chứng chỉ đạt tiêu chuẩn TCVN 7079-0: 2002 nh−ng do dãy công suất còn nhỏ nên các sản phẩm này vẫn ch−a đáp ứng đ−ợc nhu cầu của thị tr−ờng trong n−ớc về các loại động cơ điện phòng nổ. Bởi vậy, Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam - Hungari đã đ−ợc Bộ Khoa học và Công nghệ giao cho thực hiện Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất từ 0,55kW đến 45kW” mã số DAĐL – 2005/09. Đến nay, Dự án đã đ−ợc thực hiện thành công theo đúng tiến độ đã đăng ký, các sản phẩm của Dự án đã đ−ợc cấp chứng chỉ chất l−ợng về an toàn nổ. Dự kiến trong giai đoạn từ nay đến năm 2010 sẽ mở rộng sản xuất, đáp ứng một phần nhu cầu của công nghiệp khai thác mỏ, hầm lò, xăng dầu và sản xuất hoá chất về động cơ điện phòng nổ có dãy công suất đa dạng, nhiều cấp tốc độ quay và cấp điện áp. 6 Nói tóm lại: Với nguồn nhân lực và công nghệ sản xuất máy điện quay đồng bộ sẵn có, Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam-Hungary có đủ các điều kiện thuận lợi để sản xuất động cơ điện phòng nổ: - Tận dụng đ−ợc năng lực hiện có và chỉ cần trang bị thêm một số máy móc, thiết bị chế tạo. - Đã có kinh nghiệm về sửa chữa động cơ điện phòng nổ trong những năm qua. - Đã đ−ợc “tập d−ợt” trong việc thiết kế, chế tạo loạt nhỏ động cơ điện phòng nổ của đề tài nghiên cứu KH-CN cấp bộ: “Chế tạo động cơ điên phòng nổ có công suất đến 18,5kW” mã số: 04-35RD/HĐ-KHCN theo quyết định số 144/QĐ-KHCN ngày 29/01/2004 . - Trong n−ớc đã có hai trung tâm thử nghiệm có đủ năng lực để thử nổ và cấp giấy phép l−u hành cho động cơ điện phòng nổ đạt chất l−ợng là Trung tâm Jica tại Quảng Ninh, Trung tâm kiểm định KTATCN I. 7 Ch−ơng iI: Tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ • Lựa chọn thiết kế động cơ điện phòng nổ [1] Hiện nay trên thế giới có rất nhiều kiểu động cơ điện phòng nổ có các cấp độ phòng nổ khác nhau nh−: động cơ điện phòng nổ an toàn tia lửa - dạng bảo vệ “i”, động cơ điện phòng nổ có vỏ không xuyên nổ - dạng bảo vệ “d”, v.v... nh−ng động cơ điện phòng nổ phổ dụng nhất là kiểu có vỏ không xuyên nổ – dạng bảo vệ “d” có kết cấu và yêu cầu công nghệ gia công phù hợp với công nghệ sẵn có của Việt Nam nói chung và công nghệ sẵn có của Công ty VIHEM nói riêng nên Công ty VIHEM đã lựa chọn thiết kế, chế tạo động cơ điện phòng nổ có vỏ không xuyên nổ - dạng bảo vệ “d” cho Dự án sản xuất thử nghiệm này. • Các thông số kỹ thuật liên quan đến cấp độ bảo vệ nổ của động cơ phòng nổ VIHEM thiết kế, chế tạo trong Dự án: - Kiểu bảo vệ phòng nổ: ExdI. - “Ex” là ký hiệu biểu thị cho thiết bị điện phòng nổ - “d” là dạng bảo vệ nổ dạng “d” có vỏ không xuyên nổ - “I” là dạng bảo vệ nổ nhóm I (Các thông số kỹ thuật của động cơ điện phòng nổ do VIHEM chế tạo và của thế giới đ−ợc thể hiện trong phụ lục 1 và 2 của báo cáo này). • Các thông số kỹ thuật đầu vào cho thiết kế động cơ phòng nổ: Đối với động cơ phòng nổ, phần thiết kế điện từ phải đáp ứng đ−ợc các yêu cầu kỹ thuật d−ới đây: - Công suất định mức của động cơ P2 (kW). - Điện áp định mức U1(V). - Tần số f (Hz). - Tốc độ quay n (vg/ph). - Hiệu suất η%. - Hệ số công suất cosϕ. - Kiểu bảo vệ phòng nổ: ExdI. - Chế độ làm việc (S1; S2; S3...). 8 - Bội số mômen mở máy dm k M M . - Bội số mômen cực đại dm max M M . - Bội số dòng điện mở máy dm k I I . - Cấp bảo vệ động cơ (IP44 hoặc IP55). - Cấp cách điện cấp F - Điều kiện môi tr−ờng: độ ẩm, nhiệt độ, áp suất khí quyển. - Kiểu làm mát thông gió (IC). - Kiểu lắp đặt, kích th−ớc lắp đặt: Chiều cao tâm trục, toạ độ chân đế, kích th−ớc bao... I. thiết kế điện từ [2][3] • Các thông số của động cơ phòng nổ: Đối với động cơ phòng nổ phần thiết kế điện từ phải đáp ứng đ−ợc các yêu cầu kỹ thuật d−ới đây: - Công suất định mức của động cơ P2 (kW). - Điện áp định mức U2 (V). - Tần số f (Hz). - Tốc độ quay n (vg/ph). - Hiệu suất η%. - Hệ số công suất cosϕ. - Kiểu bảo vệ phòng nổ: ExdI . - Chế độ làm việc (S1; S2; S3...). - Bội số mômen mở máy dm k M M . - Bội số mômen cực đại dm max M M . - Bội số dòng điện mở máy dm k I I . - Cấp bảo vệ động cơ (IP44 hoặc IP55). 9 Từ các yêu cầu trên, việc tính toán thiết kế điện từ động cơ điện phòng nổ kiểu 3PN có công suât từ 0,55kW ữ 45kW cũng t−ơng tự nh− trình tự thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc. D−ới đây là các b−ớc tính toán thiết kế động cơ điện phòng nổ: Đối với động cơ điện phòng nổ để giảm độ tăng nhiệt của cuộn dây và lõi thép nhằm giảm nguy cơ cháy nổ do nhiệt, khi thiết kế chọn mật độ từ cảm Bδ, phụ tải đ−ờng A thấp hơn (20 ữ 25)% so với động cơ điện bình th−ờng. Nghĩa là cùng công suất, tốc độ thì thể tích (D2.lδ) của động cơ điện phòng nổ sẽ lớn hơn thể tích của động cơ điện bình th−ờng. Chọn mật độ dòng điện phụ thuộc kiểu bảo vệ IP, Đ−ờng kính ngoài lõi thép, tốc độ động cơ. Đối với động cơ điện phòng nổ chọn mật độ dòng điện trong dây dẫn nhỏ hơn (15 ữ20)% so với động cơ bình th−ờng. Việc chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 là một vấn đề rất quan trọng, vì khe hở của động cơ có công suất từ 0,55kWữ45kW rất nhỏ nên khi khởi động mômen phụ do từ tr−ờng sóng bậc cao gây nên ảnh h−ởng rất lớn đến quá trình khởi động cũng nh− đặc tính làm việc. Đặc biệt đối với động cơ điện phòng nổ cần thiết kế răng, rãnh rôto phối hợp với răng, rãnh stato sao cho động cơ có thời gian khởi động ngắn, đặc tính làm việc tốt. Việc thiết kế kích th−ớc rãnh rôto phụ thuộc vào loại nhôm đúc thanh dẫn và mật độ dòng điện chạy trong thanh dẫn rôto. - Chọn nhôm đúc thanh dẫn rôto là nhôm loại A7; - Mật độ dòng trong thanh dẫn rôto của động cơ theo kiểu bảo vệ IP đ−ợc chọn tùy thuộc và cấp bảo vệ: Với động cơ kiểu kín nh− động cơ phòng nổ IP55, chọn mật độ dòng trong thanh dẫn Jtd=(2,5 ữ3,5) A/mm2. - Diện tích rãnh rôto: 2 2 2 J ISr = (mm2). - Xác định dòng điện của động cơ khi mở máy: Khi khởi động ban đầu dòng điện trong thanh dẫn rôto có tần số lớn (f2≈ f1), do hiện t−ợng hiệu ứng mặt ngoài dòng điện tập trung chủ yếu ở phía trên rãnh vì vậy khi tính dòng điện khởi động ta phải xét đến hiện t−ợng hiệu ứng mặt ngoài. Mặt khác khi dòng điện trong dây quấn lớn sẽ sinh ra hiện t−ợng bão hoà mạch từ, mà chủ yêu ở phần đầu răng do từ tr−ờng tản rãnh và từ tr−ờng tản tạp làm cho điện khang x1 và x2 thay đổi vì vậy khi tính toán quá trình khởi động phải xét đến cả sự bão hoà mạch từ. 10 - Bội số dòng điện khởi động quá lớn sẽ làm ảnh h−ởng tới l−ới điện, rất dễ phát sinh hồ quang. Đối với động cơ điện Phòng nổ điều này không thể chấp nhận đ−ợc, vì vậy khi thiết kế động cơ điện phòng nổ bội số dòng điện mở máy đ−ợc khống chế trong phạm vi: )65( ữ== dm mm kd I Ii lần Đây là yêu cầu quan trọng đối với rôto lồng sóc đặc biệt là động cơ điện phòng nổ. Yêu cầu mômen mở máy phải đủ lớn để thắng đ−ợc mômen cản ban đầu, và đảm bảo đ−ợc thời gian khởi động ngắn: ),( M M m dm kd kd 251 ữ== lần; ii. Thiết kế kết cấu Kết cấu của động cơ điện phòng nổ phải đạt các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật ( cấp bảo vệ, kiểu kết cấu, kích th−ớc lắp đặt, kích th−ớc bao ... ) và các yêu cầu về an toàn cháy nổ khi động cơ làm việc trong môi tr−ờng có nguy cơ cháy nổ cao. Động cơ điện phòng nổ cũng nh− động cơ điện thông dụng khác, gồm có 2 phần chính: - Phần tĩnh (stato) gồm : thân, nắp, lõi thép stato, cuộn dây, cụm hộp cực... - Phần quay (rôto) gồm : rôto trên trục, quạt gió... Trong động cơ điện phòng nổ phần quay t−ơng tự nh− động cơ điện thông dụng nên ta không đi sâu vào vấn đề này mà đi sâu vào nghiên cứu thiết kế phần tĩnh. Nh− ta đã biết động cơ điện phòng nổ phục vụ cho các ngành công nghiệp khai thác dầu mỏ, khí đốt, cơ sở sản xuất các sản phẩm dầu mỏ, hoá dầu, hoá chất và các lĩnh vực dễ cháy nổ khác nên động cơ điện phòng nổ phải có kết cấu vững chắc, độ kín khít cao, chịu đ−ợc áp lực của môi tr−ờng sử dụng và trong quá trình vận hành không gây ra tia lửa vì vậy trong thiết kế kết cấu ta cần phải đi sâu nghiên cứu các chi tiết, cụm chi tiết chính nh− thân, nắp, cụm hộp cực đảm bảo những chỉ tiêu trong tiêu chuẩn. ii.1. thiết kế thân [1]: - Thân động cơ phòng nổ phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về an toàn nổ nh−: độ dầy thân, độ bền cơ, tản nhiệt, khe hở mối lắp ghép. - Hình dạng kết cấu và kiểu thân động cơ điện phòng nổ đ−ợc thiết kế tuỳ theo lĩnh vực sử dụng. - Vật liệu chế tạo thân : Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm, thân đ−ợc làm bằng thép (đúc hoặc hàn) hoặc gang có độ bền cơ cao nh− : giới hạn bền kéo σk > 4000kg/mm2, giới hạn chảy σc > 2000kg/mm2, độ dai va đập ak=350kgm/mm2 . 11 Đối với động cơ điện phòng nổ có công dụng khác, thân có thể làm bằng thép hoặc gang có cơ tính không nhỏ hơn cơ tính của gang GX15-32. - Thân động cơ điện phòng nổ phải có độ dày và độ bền cơ hơn so với động cơ điện thông th−ờng thì mới đảm bảo không bị lan truyền nổ ra ngoài môi tr−ờng, khi có hiện t−ợng nổ khí xảy ra bên trong vỏ động cơ. Trong động cơ điện phòng nổ không đồng bộ, khe hở không khí giữa stato và rôto nhỏ do vậy sự biến dạng của thân có thể gây ra sát cốt tạo tia lửa gây cháy nổ. Phần lắp ghép giữa thân và nắp động cơ điện có chiều dày, độ chính xác và độ bóng tuân thủ theo TCVN 7079-0-2002 nhằm đảm bảo độ kín khít để tia lửa không thoát ra ngoài gây cháy nổ. Chiều dày của thân có thể đ−ợc tính theo công thức: σ Rpb .= Trong đó: - p là áp suất thử thuỷ trong thân động cơ kg/cm2, + Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm p tra theo bảng 1-1. + Đối với các động cơ điện phòng nổ còn lại p tra theo bảng 1-2. -R là bán kính trong thân. - σ là ứng suất cho phép của vật liệu. - b là chiều dày thân động cơ. Bảng 1-1 áp suất tính toán (kg/cm2) khi thể tích tự do của vỏ (V) Ký hiệu vỏ Đến 0,1 lít Trên 0,1ữ0,5 lít 0,5lít10lít 1 2 3 4 3,0 - - - 6,0 6,0 - - 7,0 7,0 - - 8,0 8,0 8,0 - 9,0 9,0 9,0 10,0 12 Bảng 1-2 áp suất tính toán (kg/cm2) khi thể tích tự do của vỏ (V) Loại hỗn hợp nổ Đến 0,5 lít 0,5lít 2lít 1 2 3 4 3,0 4,0 4,0 6,0 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 10,0 10,0 10,0 II.2. Thiết kế nắp [1]: Nắp động cơ điện có nhiệm vụ nh− một gối đỡ trục động cơ do đó nó chịu tác dụng của lực h−ớng tâm và lực dọc trục, ngoài ra nắp còn chịu áp lực khí nổ bên trong nh− thân động cơ điện bởi vậy khi thiết kế nắp cần phải đảm bảo: - Vật liệu chế tạo nắp: Đối với động cơ điện phòng nổ làm việc trong hầm ngầm nắp đ−ợc làm bằng thép (Đúc hoặc hàn) hoặc gang có độ bền cao, giới hạn bền σk>4000kg/mm2, σc>2000kg/mm2, ak=350kgm/mm2; Đối với động cơ điện phòng nổ có công dụng khác có thể làm bằng thép hoặc gang có cơ tính không nhỏ hơn cơ tính của gang GC15-32. - Có chiều dày nắp phải đảm bảo an toàn khi có cháy bên nổ trong động cơ. - Có độ bền cơ đảm bảo động cơ điện làm việc ổn định, êm. - Có độ đồng tâm cao giữa gờ bắt nắp vào thân động cơ và lỗ lắp bi. - Độ sai lệch t−ơng đối là ít nhất, phù hợp với cấp chính xác. - Loại trừ ảnh h−ởng đến ổ đỡ do biến dạng trục khi lắp ráp. - Dung sai lắp ghép giữa nắp và thân động cơ phải chọn sao cho đảm bảo độ đồng tâm cao giữa gờ đỡ bi và đ−ờng kính trong của lõi thép stato đặt trong thân và độ kín khít để tia lửa không thoát ra ngoài cũng nh− xâm nhập vào bên trong. - Nắp động cơ phải thoả mãn các yêu cầu của TCVN 7079-1-2002. - Tại các vị trí có lỗ bắt bu lông phải đảm bảo cho các bu lông lắp ghép không bị lỏng và chỉ có dụng cụ chuyên dùng mới tháo đ−ợc bu lông. - Nắp động cơ lắp vào thân động cơ đ−ợc bắt chặt bằng các bu lông. Đ−ờng kính bulông đ−ợc xác định theo công thức sau: Zσ Qd c ..45,0 = 13 Trong đó: - Q Lực tác dụng lên bu lông; PdDπQ )..( 4 22 −= - D: Đ−ờng kính tại vị trí ghép nắp vào thân; - d: Đ−ờng kính ngoài ổ bi - P: áp suất tính toán, lấy bằng 1,5 lần áp suất thực gây nổ. - σc Giới hạn chẩy của vật liệu làm bu lông. - Z số bu lông. ii.3. cụm hộp cực [1]: Cụm hộp cực bao gồm thân hộp cực, nắp hộp cực, ống dẫn dây và các bu lông cọc cực. Vật liệu chế tạo thân, nắp hộp cực và ống dẫn dây đ−ợc đúc bằng gang xám GX15-32 hoặc đúc bằng gang có độ bền cao đối với động cơ điện làm việc trong hầm ngầm. - Hộp cực phải đảm bảo độ kín khít để tia lửa không thoát đ−ợc ra ngoài và không xâm nhập đ−ợc vào bên trong. Theo cấp bảo vệ IP 55. - Các cọc cực và đầu cốt phải đạt TCVN 7079-0 –2002. - Các cọc cực dẫn điện phải đ−ợc cố định vững chắc không bị xê dịch, cách điện giữa các cọc cực với vỏ động cơ bằng ống cách điện đ−ợc chế tạo từ nhựa bakêlít chịu hồ quang hoặc ống sứ. - ống dẫn dây đ−ợc thiết kế sao cho không có cạnh sắc để dây cáp không bị xây x−ớc khi dịch chuyển phía ngoài từ bất cứ h−ớng nào (kể cả h−ớng nguy hiểm nhất là 900) và theo qui định của TCVN 7079- 0- 2002, phải có cơ cấu kẹp dây để dây không bị dịch chuyển trong quá trình động cơ điện phòng nổ làm việc. ii.4. Hệ thống làm mát [1]: - Động cơ đ−ợc làm mát bằng quạt gió nằm ở ngoài thân và nắp của động cơ. Quạt gió phải có nắp che với kết cấu vững chắc, va chạm nhẹ khó bị biến dạng. - Cửa gió vào có cấp bảo vệ IP20, cửa gió ra IP10 đáp ứng TCVN 7079-0-2002. - Khe hở giữa cánh quạt gió và nắp che quạt gió ít nhất > 10mm, để đảm bảo trong quá trình vận hành đ−ợc an toàn, không gây ra tia lửa do cọ sát giữa quạt gió và nắp che. * Từ các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật và qua phần tính toán thiết kế kết cấu thân, nắp, cụm hộp cực, ta có các mối lắp ghép đ−ợc thể hiện ở (Hình1;2;3;4 và 5), kết hợp với phần tính toán thiết kế điện từ và các chi tiết tiêu chuẩn, chi tiết phụ khác ta dựng đ−ợc kế cấu động cơ điện phòng nổ nh− hình vẽ ( Hình 6). 14 Ch−ơng IiI: Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ Công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ kế thừa đến 80% công nghệ chế tạo động cơ điện thông th−ờng. Vì vậy dựa trên công nghệ hiện có của công ty, VIHEM hoàn toàn có khả năng chế tạo động cơ điện phòng nổ. Động cơ điện phòng nổ đ−ợc chia thành nhiều cấp khác nhau, do vậy kiểu dáng và chủng loại của động cơ điện cũng rất đa dạng và phong phú, tuỳ theo công dụng. I. công nghệ chế tạo phần điện từ: Phần điện từ trong động cơ điện bao gồm: lá tôn stato, lá tôn rôto, lõi thép stato, lõi thép rôto, bối dây stato. Nói chung các b−ớc công nghệ chế tạo điện từ của động cơ điện phòng nổ cũng t−ơng tự nh− động cơ điện thông dụng, nh−ng để giảm thiểu nguy cơ phát sinh tia lửa xảy ra trong vỏ động cơ điện và trong hộp cực, các bin dây phải đ−ợc cố định chắc chắn đảm bảo không tạo ra xung lực gây chạm chập, các mối nối dây trong động cơ và trong hộp cực phải đ−ợc cố định tránh chạm chập. Công nghệ chế tạo phần điện từ gồm các b−ớc: Bối dây stato của động cơ điện phòng nổ là một trong nh−ng bộ phận dễ gây ra cháy nổ nhất bởi vậy cuôn dây stato đ−ợc chế tạo và kiểm tra rất cẩn thận, quy trình công nghệ của động cơ điện phòng nổ đ−ợc mô tả d−ới đây: - Dây quấn stato là dây đồng cách điện cấp F, ký hiệu: PEW của Hàn Quốc, Nhật, Singapo. - Bin dây đ−ợc quấn trên máy quấn dây chuyên dùng có hệ thống đếm số vòng dây. II. Công nghệ chế tạo cơ khí Thân động cơ là bộ phận cơ bản nhất quyết định hình dáng bên ngoài và độ bền kết cấu của động cơ, bởi vậy thân động cơ điện phòng nổ phải đạt đ−ợc các yêu cầu: - Đối với thân động cơ đ−ợc chế tạo bằng ph−ơng pháp đúc phải có hệ thống rót đảm bảo dẫn kim loại vào khuôn êm. - Kết cấu của thân phải đảm bảo các chỗ chuyển tiếp từ thành dày sang thành mỏng không đột ngột vì khi nguội đi sẽ gây ra ứng lực bên trong ở những chỗ thành mỏng. Yêu cầu kỹ thuật của công nghệ chế tạo thân, nắp: - Công nghệ đúc không nên có những chuyển tiếp đột ngột từ thành vách dày sang thành vách mỏng - Có độ cứng vững cao để không bị biến dạng do kẹp chặt khi gia công và để đảm bảo độ đồng tâm giữa gờ nắp và lỗ lắp ổ bi. 15 Yêu cầu công nghệ chế tạo cụm hộp cực là: * Đối với thân nắp hộp cực: - Đảm bảo đ−ợc độ kín khít đạt cấp bảo vệ IP 55 (theo tiêu chuẩn của TCVN 7079- 0- 2002). - Có độ vững chắc, độ dày theo yêu cầu của thiết kế. - Công nghệ đúc có tính công nghệ tạo dáng đơn giản. - Lăp đặt thuận lợi trên thân động cơ khi lắp ráp. - Khi gia công cơ khí thân và nắp hộp cực cần đạt đ−ợc dung sai lắp ghép giữa thân hộp cực với thân động cơ, giữa nắp hộp cực với thân hộp cực để đảm bảo độ kín khít giữa các mối ghép. * ống dẫn dây: - ống dẫn dây có chức năng là dẫn dây cáp điện từ nguồn vào các bu lông cọc cực, để đảm bảo cho dây dẫn không bị xây xát, khi đúc và gia công phải đảm bảo độ loe theo thiết kế. Yêu cầu công nghệ chế tạo trục: Khi chế tạo trục động cơ điện phòng nổ vị trí nắp mỡ đ−ợc gia công với độ bóng cao để đảm bảo yêu cầu của TCVN 7079- 0- 2002, còn lại nh− công nghệ chế tạo trục động cơ điện thông dụng. 16 Ch−ơng IV: Chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng và thử nghiệm Động cơ điện phòng nồ d∙y 3PN I. Kiểm tra xuất x−ởng Ngoài các hạng mục kiểm tra nh− động cơ điện thông th−ờng việc kiểm định động cơ điện phòng nổ còn có các hạng mục nh− ở phần II d−ới đây. II. thử nhiệm động cơ điện phòng nổ dãy 3pn II.1. Kiểm tra động theo các b−ớc từ (2 ữ 6) của chỉ tiêu kiểm tra xuất x−ởng. II.2. Thử nghiệm va đập của động cơ điện phòng nổ theo tiêu chuẩn TCVN 7079 – 0: 2002. II.3. Thử mô men xoắn cho cọc đấu dây và đầu cốt theo TCVN 7079 – 0: 2002. II.4. Thử khả năng chịu áp lực của vỏ theo TCVN 7079 – 1: 2002. Thử tại trung tâm thử nghiệm nổ công nghiệp và Jica [1]: - Gây kích nổ hỗn hợp khí nổ trong vỏ động cơ. - Khí thử nghiệm là hỗn hợp không khí và khí mê tan. Hàm l−ợng của hỗn hợp khí nổ % thể tích Số lần thử Mê tan (CH4) 9,8% ± 0,5 3 II.5. Thử nghiệm không lan truyền cháy nổ theo TCVN 7079 – 0: 2002. Thử tại trung tâm thử nghiệm nổ công nghiệp và Jica [1] - Hỗn hợp khí nổ dùng thí nghiệm tỷ lệ thể tích với không khí theo bảng sau: Hàm l−ợng hỗn hợp khí thử nổ % Số lần thử Khe hở lớn nhất cho phép (mm) (12,5 ± 0,5) % có (58± 1)% khí mê tan và (42± 1)% khí Hyđrô với không khí 5 0,8 II.6. Thử nghiệm lấy các đặc tính kỹ thuật của động cơ điện trên bàn thử D1, D2, D3 bao gồm các thông số P1, I1, η%, cosϕ, Mđm