Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công bộ truyền lực trục Puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

Tại các nước có nền cơ khí phục vụ khai khoáng phát triển (G7, EU, Nga, Trung Quốc…) việc chế tạo thiết bị phục vụ ngành công nghiệp khai thác, chế biến dầu khí là một trong những lĩnh vực được ưu tiên đặc biệt cả về con người, về hệ thống cơ sở vật chất và tài chính.

Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị đứng đầu trong công tác tìm kiếm, khoan thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt Nam hiện nay. Vùng hoạt động chủ yếu là thềm lục địa phía Nam Việt Nam và đang mở rộng hợp tác sang các nước như Liên Bang Nga, Algeria, Vênêzuêla, Kadắctan…

Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 và từng loại phụ tùng trong nước là việc hết sức cần thiết và cấp bách.

Đây là kết quả nghiên cứu và đưa vào áp dụng trong thực tế của đề tài Cấp Bộ Công Thương năm 2012.

Đặc tính kỹ thuật của bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí: Bộ truyền - Đường kính puly: Φ650; Số rãnh cáp: 15; Truyền công suất 500kW cho động cơ B2-500.

Đề tài đã lập quy trình công nghệ chế tạo và chế tạo thành công cụm thiết bị này, sẽ đưa vào thử nghiệm thời gian tới tại Vietsopetro. Cái khó của cụm này là sau khi chế tạo phải tiến hành làm giá và cân bằng động cả cụm (trục pully, gối đỡ và các puly phụ). Ảnh dưới đang tiến hành chuẩn bị gá lắp để cân bằng động cụm trục.

BBT: KT-KHCN Viện NCCK

Công nghệ biến tần tối ưu hóa thủy điện tích năng

Công nghệ thủy điện tích năng đang hồi sinh ngoạn mục những năm gần đây. Nguyên nhân chính của sự hồi sinh này là nhu cầu ngày càng tăng về tích trữ năng lượng quy mô lớn do các nguồn điện có tính rất không ổn định được nối lưới ngày càng nhiều, đi đầu là năng lượng gió. Một ích lợi quan trọng khác của thủy điện tích năng là cung cấp một số dịch vụ phụ trợ, cụ thể như: dự phòng để cân bằng lượng dư thừa cũng như thiếu hụt công suất và phát công suất phản kháng. Các yêu cầu này hoàn toàn có thể đáp ứng nhờ chế độ vận hành hết sức năng động của các nhà máy thủy điện tích năng, với chu kỳ phụ tải thường xuyên thay đổi và yêu cầu điều chỉnh công suất ngay cả ở chế độ bơm tích năng.

Nhà máy thủy điện tích năng được trang bị máy phát-động cơ (loại máy điện có khả năng vận hành như một máy phát điện hoặc như một động cơ điện) có tần số quay thay đổi được có thể đáp ứng các yêu cầu này. Bài báo này giới thiệu phương pháp thay đổi tần số quay bằng cách sử dụng bộ biến tần. Trong nhiều trường hợp, công nghệ này cũng mang lại thêm một số lợi ích khác như tăng hiệu suất tổng và mở rộng thêm vùng hoạt động so với máy điện đồng bộ truyền thống.

Công nghệ này đang trở thành hiện thực nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử công suất sử dụng trong các bộ biến tần công suất lớn, khiến giải pháp này trở nên khả thi cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế. Chúng tôi sẽ giới thiệu khái quát công nghệ biến tần hiện đang được áp dụng trong các ứng dụng trên.

Việc cấp phép nối lưới nhà máy thủy điện tích năng được điều tiết bởi quy chuẩn lưới điện. Quy chuẩn lưới điện ở các nước trên thế giới ngày càng ngặt nghèo hơn, đặc biệt là các quy định về đặc tính làm việc của nhà máy trong các tình huống sự cố. Hai quy định quan trọng đối với các tổ máy có tần số quay thay đổi sẽ được giải thích dưới đây.

1. Tổng quan

Hiện nay, hệ thống điện đang thay đổi trên toàn cầu do việc đưa vào ngày càng nhiều các nguồn năng lượng tái tạo. Hệ quả là lĩnh vực công nghệ nhà máy điện mở rộng hơn và tỉ lệ đóng góp của các nguồn năng lượng phân tán ngày một cao.

Ví dụ: nước Đức đã lập kế hoạch đến năm 2020, các nguồn năng lượng bền vững sẽ đáp ứng 35% nhu cầu điện năng, tức là tăng 55 GW về trị số tuyệt đối. Lượng tăng trưởng khủng khiếp này từ các nguồn điện có tính rất không ổn định, đặc biệt là năng lượng gió và mặt trời, đặt ra các thách thức rất lớn về kỹ thuật cho nhà sản xuất điện cũng như người vận hành lưới truyền tải. Để đối phó với sự thay đổi này, cần có sự phối hợp hiệu quả các biện pháp khác nhau, bao gồm:

• Mở rộng lưới truyền tải và phân phối điện.
• Tăng các điểm đấu nối liên kết các hệ thống điện.
• Quản lý nhu cầu phụ tải (demand side management - DMS) một cách thông minh, hay như người ta thường nói, áp dụng “lưới thông minh”.

Tuy nhiên, cho dù có thực hiện tất cả các biện pháp trên thì việc cấp điện từ các nguồn chủ yếu là tái tạo sẽ không thể thực hiện được nếu không tích trữ được năng lượng với quy mô lớn. Công nghệ duy nhất đã chín muồi và khả thi về kinh tế vào thời điểm hiện nay và trong trung hạn là công nghệ nhà máy thủy điện tích năng (pumped storage plant - PSP). Vì thế tầm quan trọng của các nhà máy này sẽ tăng lên trong những năm tới và các thập niên tới. Nhiệm vụ của các nhà máy này trong lưới điện cũng đang thay đổi, từ chỗ chủ yếu là các tổ máy tích năng, chỉ thay đổi chế độ vận hành vài lần trong một ngày chuyển thành các tổ máy hết sức linh hoạt, thay đổi chế độ vận hành rất nhiều lần trong một giờ. Công nghệ mới sử dụng bộ biến tần cho phép vận hành rất linh hoạt, và sao cho các nhà máy này trở thành yếu tố ổn định quan trọng trong một lưới điện hết sức năng động, cung cấp các dịch vụ phụ trợ như dự phòng cân bằng công suất, điều chỉnh điện áp và khả năng khởi động đen.

2. Nhà máy thủy điện

Một giải pháp cho việc vận hành tối ưu thủy điện tích năng là thay đổi tần số quay của tổ máy, điều này cho phép vận hành nhà máy năng động và linh hoạt hơn. Trong các tổ máy truyền thống, liên kết cố định giữa tần số quay của máy và tần số điện lưới là ràng buộc lớn ngăn cản máy vận hành linh hoạt hơn. Nếu phá bỏ được ràng buộc này bằng cách áp dụng công nghệ biến tần, sẽ có được nhiều lợi ích về mặt thủy lực cũng như về điện: Có thể điều chỉnh tần số quay của tuabin về điểm làm việc có hiệu suất cao nhất. Điều này là đặc biệt quan trọng trong trường hợp cột nước biến động lớn, khi mà lợi ích từ việc tăng hiệu suất thủy lực lớn hơn đáng kể so với tổn thất ở bộ biến tần.

Cũng nên lưu ý rằng thay đổi tần số quay của máy cho phép mở rộng dải vận hành thủy lực về mặt biên độ lưu lượng và cột nước so với tổ máy có tần số quay cố định.

Đặc tính hiện được yêu cầu nhiều nhất là khả năng điều chỉnh vô cấp công suất đầu vào của máy bơm trong những giới hạn nhất định, điều này cho phép tổ máy cung cấp lượng dự phòng cân bằng công suất dư thừa cũng như thiếu hụt.

Nhờ có bộ biến tần, việc điều khiển cũng được cải thiện về mặt động lực, bởi vì giờ đây, việc điều khiển chỉ liên quan tới những hằng số thời gian rất nhỏ của bộ biến tần chứ không phải với những hằng số thời gian lớn hơn rất nhiều của hệ thống thủy lực và các máy phát-động cơ. So sánh với máy phát-động cơ đồng bộ truyền thống, một hệ thống như vậy cũng chắc sẽ bền hơn trong trường hợp sự cố lưới như sụt điện áp hoặc ngắn mạch.

Ngược lại, hệ thống biến tần cũng có các nhược điểm của nó, đó là vốn đầu tư cao hơn và yêu cầu không gian lớn hơn. Ngoài ra còn phải tính đến tổn thất ở bộ biến tần khi tính toán hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống.

Hình 1. Ảnh chụp từ trên cao nhà máy thủy điện tích năng tần số quay thay đổi Goldisthal (Đức). Trong 4 tổ máy với tổng công suất lắp máy 1.342 MVA, có 2 tổ máy có tần số quay thay đổi với công suất lắp máy tổng cộng là 680 MVA.

Hình 2. Sơ đồ tổ máy có tần số quay thay đổi có bộ biến tần trong mạch roto cùng với ảnh minh họa các bộ phận điện chính. Bên trái là máy phát-động cơ. Bên phải là máy biến áp biến tần và bộ biến tần, cấp nguồn cho mạch roto của máy điện cảm ứng; dòng điện cấp có cường độ, góc pha và tần số phù hợp, tùy thuộc vào điểm vận hành yêu cầu.

3. Hai ý tưởng về điện để thay đổi tần số quay

Có thể thay đổi tần số độ quay của máy điện trong khi vẫn giữ nguyên tần số lưới bằng hai phương pháp khác nhau, điều này có thể suy ra từ công thức tổng quát về quan hệ giữa tần số quay của máy điện và tần số của điệp áp cảm ứng:

Trong đó:
n: Tần số quay của máy điện tính bằng r/min (vòng/phút);
f: Tần số điện áp stator tính bằng héc (Hz);
p: Số đôi cực của máy phát-động cơ;
s: Hệ số trượt, nghĩa là sai lệch tương đối so với tốc độ đồng bộ (s = 0, đối với máy điện đồng bộ).
Hai ý tưởng - thay đổi tần số quay bằng cách thay đổi hệ số trượt và thay đổi tần số quay bằng cách thay đổi tần số - sẽ được miêu tả trong hai mục dưới đây.

3.1 Bộ biến tần mắc trong mạch rotor: Máy phát - động cơ hai nguồn cấp

Theo ý tưởng này, người ta sử dụng máy điện cảm ứng loại roto dây cuốn. Bộ biến tần cấp nguồn cho roto qua các vành trượt của máy điện một dòng điện có tần số thay đổi. Thông thường, bộ biến tần được nối trực tiếp vào thanh cái máy phát qua máy biến áp (Hình 2).

Phương án này thường được gọi là máy phát-động cơ hai nguồn cấp và được sử dụng rộng rãi trong dải công suất tương đối thấp, ví dụ như tuabin gió cũng như trong dải công suất cao như các tổ máy thủy điện tích năng, ví dụ như ở nhà máy thủy điện tích năng Goldisthal (Hình 1).

Bằng việc cấp nguồn điện có công suất phù hợp cho roto, có thể thay đổi tần số quay của máy trong một dải nhất định, tùy thuộc vào kích cỡ của bộ biến tần. Do dải tần số quay vận hành của tuabin bơm luôn bị giới hạn trong một dải nhất định xung quanh tần số quay danh định, nên giải pháp này giúp đạt được lợi ích của việc vận hành với tần số quay biến đổi mà không cần thiết kế bộ biến tần ứng với công suất toàn phần của máy điện.

Xác định thông số danh định của bộ biến tần là công việc rất phức tạp, các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu là dải tần số quay yêu cầu, công suất bơm yêu cầu, nhu cầu công suất phản kháng và đặc tính mong muốn của tổ máy trong trường hợp nhiễu động lưới. Để có một ý niệm về thông số danh định của bộ biến tần, xin cung cấp số liệu sau: Với yêu cầu dải tần số quay 10% quanh tần số quay danh định, cần thiết kế bộ biến tần với công suất bằng khoảng 15% công suất danh định của máy.

Dưới đây nêu tóm tắt một số đặc điểm quan trọng nhất của hệ thống, so sánh với máy phát-động cơ đồng bộ truyền thống:

• Thay đổi vô cấp tần số quay trong dải quy định.
• Hệ thống thủy lực đạt hiệu suất cao hơn.
• Hệ thống thủy lực có dải vận hành rộng hơn.
• Có thể điều chỉnh vô cấp công suất bơm.
• Điều khiển nhanh hơn các biến số điện (công suất, cường độ).
• Cải thiện các đặc tính quá độ khi xảy ra nhiễu động lưới.
• Không cần thiết bị khởi động cho chế độ bơm.
• Hệ thống điện phức tạp hơn (bộ biến tần, máy điện cảm ứng).

3. 2 Bộ biến tần mắc trong mạch stator - Bộ biến tần công suất toàn phần

Theo phương án này, bộ biến tần được mắc giữa máy phát điện và máy biến áp tăng áp (Hình 3). Vì bộ biến tần phải được thiết kế cho công suất toàn phần của máy điện nên giải pháp này chủ yếu áp dụng cho các tổ máy có công suất nhỏ hơn. Tuy nhiên trong điều kiện giá bộ biến tần ngày càng giảm, nên công suất được coi là “nhỏ hơn” này sau mỗi năm lại tăng lên. Do đó hiện nay, phạm vi ứng dụng giải pháp này nằm trong dải 30 - 40 MW, trường hợp nhà máy có cột nước thay đổi lớn thì công suất bộ biến tần thậm chí còn cao hơn nữa.

Bộ biến tần tách hoàn toàn tần số quay của máy điện ra khỏi tần số lưới, do vậy kiểu máy là tùy chọn, có thể sử dụng máy điện đồng bộ hoặc máy điện cảm ứng. Chẳng hạn như ở nhà máy điện Grimsel (Thụy Sỹ), máy phát đồng bộ 100 MVA hiện có được trang bị bộ biến tần có công suất toàn phần để phát huy lợi ích của việc thay đổi tần số quay.

Hình 3. Sơ đồ tổ máy có tần số độ quay thay đổi, bộ biến tần mắc trong mạch stator. Bộ biến tần tách máy phát-động cơ khỏi lưới điện và phải được thiết kế cho công suất toàn phần của tổ máy.

Ý tưởng này cũng được áp dụng cho các máy phát điện dùng nam châm vĩnh cửu, tần số quay thay đổi, công suất tới 10 MW. Ngoài lợi ích về thủy lực của việc vận hành với tần số quay thay đổi, trong nhiều trường hợp đây là phương cách kinh tế duy nhất đáp ứng các quy tắc nối lưới máy phát điện dùng nam châm vĩnh cửu.

Về góc độ kỹ thuật, tách máy điện ra khỏi lưới điện có nhiều lợi ích: Bên cạnh việc vận hành với tần số quay thay đổi, nó cũng tách rời các máy phát điện vận hành song song và bộ biến tần có thể sử dụng như một máy bù đồng bộ khi tổ máy không làm việc.

Có bộ biến tần, việc khởi động máy điện sẽ nhanh hơn so với các cấu hình khác bởi vì không phải thổi khí tuabin bơm. Ngoài ra, có thể hòa đồng bộ máy trước khi nó đạt tới tần số quay đồng bộ.

Do toàn bộ công suất phải được chuyển qua bộ biến tần nên tổn hao trong bộ biến tần chính là điểm bất lợi của giải pháp này. Để khắc phục nhược điểm này, có thể lắp thêm mạch nối tắt để chỉ sử dụng bộ biến tần khi cần thay đổi tần số quay khác với giá trị danh định.

3.3 Công nghệ biến tần

Kiểu bộ biến tần thực tế dùng trong các ứng dụng quy mô lớn nói trên là các bộ biến đổi nguồn điện áp (voltage source converter – VSC) cấp trung áp. Với các thiết bị bán dẫn đóng cắt được ở cả phía lưới và phía bộ biến tần của máy điện, bộ biến tần cho phép dòng công suất đi theo cả hai hướng, và nhờ việc thay đổi tần số quay của máy điện, năng lực điều khiển lại có thêm một bậc tự do so với các tổ máy đồng bộ có hệ thống kích từ điện một chiều.

Trong khi máy điện đồng bộ có hệ thống kích từ điện một chiều chỉ cho phép điều khiển lần lượt công suất phản kháng hoặc điện áp, các tổ máy có tần số quay thay đổi còn cho phép điều khiển tác động nhanh trong thời gian ngắn dòng công suất tác dụng hoặc đặt tần số quay của máy điện. Trong bộ biến tần, việc đóng cắt nhanh theo quy tắc tối ưu giúp giảm thấp thành phần sóng hài của điện áp và cường độ dòng điện, do đó không yêu cầu nhiều về lọc sóng hài.

Hình 4. Ví dụ về bộ biến tần loại IGCT của hãng ABB. Tổng công suất lắp của bộ biến tần là 58 MVA, kích thước bao 15,5 m x 3 m x 3,7 m và nặng 32 tấn. Mức điện áp xoay chiều là 6,4 kV.

Hiện có hai loại thiết bị bán dẫn khác nhau được sử dụng rộng rãi: Tiristor loại IGCT (integrated gated-commutated thyristor - tiristor tích hợp cực điều khiển) và tranzito loại IGBT (insulated-gate bipolar transistor - tranzito lưỡng cực có cực điều khiển cách ly) và biến thể hiện đại của loại tranzito này là IEGT (injection-enhanced gate transistor - tranzito có cực điều khiển cải thiện bơm dòng). Không giống như tiristo là loại cần dòng điện đi qua điểm “0” để có thể cắt mạch, các phần tử này có thể đóng cắt tùy ý bằng việc điều khiển điện cực cổng một cách phù hợp.

Thiết bị bán dẫn nào sẽ được sử dụng là tùy thuộc vào nhà chế tạo bộ biến tần và chiến lược sản phẩm của họ. Các bộ biến tần sử dụng hai loại thiết bị bán dẫn này đều đã có mặt trên thị trường và cũng có các tài liệu tham chiếu về các ứng dụng trong nhà máy điện.

Cần lưu ý rằng đối với các tổ máy thủy điện tích năng công suất lớn, bộ biến tần là thiết bị kích thước lớn. Xem ví dụ minh họa ở Hình 4.

Hình 5. Đường cong vượt qua chế độ sự cố đối với các tổ máy thủy điện tích năng nối lưới điện áp từ 110 kV trở lên, trích trong quy chuẩn lưới điện ENTSO-E [sơ bộ]. Biểu đồ thể hiện các giới hạn của đường cong điện áp/thời gian cho điện áp tại điểm đấu nối trong thời gian và sau sự cố.

4. Các yêu cầu trong quy chuẩn lưới điện

Khắp nơi trên thế giới, các quy chuẩn lưới điện về nối lưới các tổ máy điện và đặc tính làm việc của các tổ máy trong trường hợp sự cố đang trở nên ngặt nghèo hơn. Một qui chuẩn mới về đấu nối các tổ máy vào lưới điện châu Âu hiện đang trong giai đoạn đánh giá. Các tổ máy có tần số quay thay đổi được nối lưới qua bộ biến tần phải thỏa mãn các yêu cầu đối với các tổ máy điện đồng bộ lớn cũng như đối với các mô đun trong tổ hợp nguồn điện (ví dụ như các tuabin gió). Về mặt kỹ thuật, điều này làm nảy sinh một số vấn đề:

* Việc điều tiết thủy lực các máy phát điện chậm hơn so với các hệ thống khác cũng dùng bộ biến tần, ví dụ như các tuabin gió có bộ điều khiển góc nghiêng cánh gió tác động nhanh. Điều này có nghĩa là trong trường hợp sự cố, máy sẽ tăng tốc rất nhanh nếu không có biện pháp phòng chống.

* Công suất của tổ máy thủy điện tích năng lớn nằm trong khoảng 300 MW, so với khoảng 3 MW của tuabin gió. Vì thế trong trường hợp sự cố, các gía trị điện từ sẽ cao hơn đáng kể. Chỉ có thể kiểm soát các giá trị này bằng bộ biến tần có kích cỡ phù hợp và có chiến lược điều khiển hợp lý.

Các yêu cầu ngặt nghèo nhất là năng lực vượt qua chế độ sự cố và yêu cầu bơm dòng phản kháng tác động nhanh. Điều này được chỉ ra ở Hình 5 và Hình 6, trích từ dự thảo qui chuẩn lưới điện châu Âu ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity – Lưới điện châu Âu của các đơn vị vận hành hệ thống truyền tải điện).

* Khả năng vượt qua chế độ sự cố (Hình 5): Nếu điện áp tại điểm đấu nối với lưới (grid connection point - PCC), thường là phía cao áp của máy biến áp tăng áp, không tụt xuống dưới đường nét đậm màu đỏ trong biểu đồ điện áp/thời gian minh họa dưới đây, thì tổ máy vẫn phải kết nối với lưới và vận hành ổn định. Điều này có nghĩa là tổ máy phải vượt qua chế độ ngắn mạch kim loại phía cao áp trong thời gian ≥ 150 ms. Hệ thống phải được thiết kế sao cho trong tình huống như vậy, mọi trị số liên quan (ví dụ tần số quay, dòng điện, điện áp) phải được duy trì trong giới hạn cho phép. Đặc biệt với các tổ máy lớn có bộ biến tần lắp trong mạch rô to (Hình 2), điều này chỉ thực hiện được với bộ biến tần có kích cỡ phù hợp và có thiết bị bảo vệ được thiết kế cẩn thận cũng như có chiến lược điều khiển rất tinh vi.

Hình 6. Nguyên lý hỗ trợ điện áp bằng việc bơm nhanh dòng phản kháng trong khoảng thời gian sự cố, trích trong quy chuẩn lưới điện ENTSO-E [sơ bộ]. Đường nét đỏ thể hiện dòng công suất phản kháng tối thiểu yêu cầu, được biểu diễn ở dạng tỉ số giữa dòng phản kháng và dòng danh định tính bằng đơn vị tương đối, ứng với độ sụt áp, được biểu diễn ở dạng tỉ số giữa giá trị điện áp thực và điện áp danh nghĩa tính bằng đơn vị tương đối tại điểm nối lưới.

* Tác động nhanh bơm dòng phản kháng (Hình 6): Theo yêu cầu quan trọng thứ 2, phải cấp dòng phản kháng ngay khi điện áp lưới sai lệch trên 10% so với giá trị danh nghĩa. Khi điện áp lưới tụt xuống còn 60% điện áp danh nghĩa, tổ máy phải cung cấp dòng công suất phản kháng cỡ bằng dòng điện danh định trong khoảng thời gian 40 ms. Với các tổ máy có bộ biến tần lắp trong mạch roto (Hình 2), trong nhiều trường hợp, yêu cầu này quyết định công suất yêu cầu của bộ biến tần.

Thông thường việc thỏa mãn các yêu cầu trên phải được chứng minh ngay trong giai đoạn đầu của dự án bằng phương pháp mô phỏng, cùng hợp tác với nhà chế tạo bộ biến tần.

(theo: EVN)

Máy bay “Hai lúa” xuất ngoại

Máy bay hai lúa Trần Quốc Hải

10 năm trước đây, tên tuổi ông Trần Quốc Hải (ngụ Suối Dây, Tân Châu, Tây Ninh) nổi như cồn với những chiếc máy bay trực thăng mang thương hiệu “Hai lúa”. Không bay được ở trong nước nhưng những chiếc trực thăng đó đã được xuất khẩu sang Mỹ, Hàn Quốc.

Ước mơ chế tạo máy bay trực thăng để bay trên vùng rẫy bón phân như ngành nông nghiệp Mỹ đã thực hiện, ông Hải dành nhiều thời gian tìm tòi, học hỏi quy trình vận hành, nguyên tắc hoạt động của máy bay.

Sau một thời gian dài nghiên cứu, năm 2003 ông chế tạo chiếc máy bay trực thăng đầu tiên. Năm 2005 chiếc máy bay thứ hai ra đời, cải tiến, hiện đại hơn chiếc trước mà giá thành chỉ bằng... một chiếc ôtô. Ông đã cùng cộng sự đưa máy bay ra đồng bay thử. Tuy nhiên, các cơ quan chức năng kết luận máy bay “không thể bay được”.

Xuất khẩu máy bay

Việc một nông dân chế tạo máy bay bằng phương pháp thủ công đã được một số tổ chức khoa học kỹ thuật trên thế giới ghi nhận. Họ đã liên hệ để đưa chiếc “trực thăng ông Hải” đi chu du, triển lãm ở nhiều nước, từ Mỹ, Đức, Nhật đến Hàn Quốc, Singapore, Úc... và công nhận ông là “kỹ sư - nhà nông”.

"Tôi đã chế tạo chiếc máy bay thứ ba vào năm 2007 nhưng nó được để đó chờ thời điểm thuận tiện cất cánh"

Ông Trần Quốc Hải

Ông Hải cho biết đã bán chiếc trực thăng đầu tiên cho một bảo tàng ở New York (Mỹ), chiếc còn lại Bảo tàng Busan của Hàn Quốc đã mua khi đang triển lãm ở Singapore.

Chúng tôi hỏi: “Bán máy bay được bao nhiêu tiền?”. Ông Hải cười cười không muốn tiết lộ: “Vài trăm ngàn đôla một chiếc. Nhưng toàn bộ số tiền này chúng tôi dùng để chế tạo những máy móc khác”.

Trong một chuyến đi Mỹ, ông Hải đọc được quyển sách trong đó có câu “Hãy biến máy bay, xe tăng thành máy nông nghiệp”. Quyển sách đã làm thay đổi suy nghĩ của ông, từ đó ông quyết tâm chuyển đam mê khoa học sang việc chế tạo máy nông nghiệp.

Trong những chuyến đi và làm việc với các tổ chức khoa học nước ngoài, có nhiều cơ hội ở lại định cư để có điều kiện nghiên cứu khoa học, chế tạo máy bay nhưng ông Hải đã cương quyết trở lại VN để chế tạo máy nông nghiệp.

Ông nói rằng nông dân của mình vẫn chưa được cơ giới nhiều công đoạn, họ vẫn còn dùng sức người vừa chậm vừa tốn kém nên ông muốn giúp đỡ họ cơ giới hóa để tăng năng suất và giảm sức lao động.

“Người nông dân của mình rất chất phác, trong quá trình sản xuất gặp khó khăn gì họ lại kéo đến tôi để hỏi và đây là động lực để tôi tìm tòi sáng tạo ra những máy móc nông nghiệp phục vụ sản xuất. Cũng chính nông dân đã gợi ý cho tôi trong việc chế tạo máy móc với nhiều công dụng khác nhau”- ông Hải hồ hởi.

Từ đơn đặt hàng của nông dân

Theo ông Hải, nông dân hiện nay trồng mì vẫn dựa vào sức người là chính. Với tiền công khoảng 120.000 đồng/người, khoảng 17 người mới trồng hết 1 ha/ngày - tức tốn gần 2 triệu đồng/ha. Nhưng vấn đề ở chỗ tìm nhân công không dễ vì đến mùa vụ nhiều rẫy cần người cùng lúc nên xảy ra tình trạng “giành giật” nhân công. Nhiều người gợi ý ông chế tạo máy trồng mì.

Và chiếc máy đã ra đời đáp ứng nhu cầu của người nông dân. Với máy trồng mì, mỗi ngày cùng với năm nhân công, có thể trồng được 10 ha với chi phí nhân công và xăng dầu chỉ hết 1,5 triệu đồng. Giá mỗi chiếc máy như vậy khoảng 30 - 40 triệu đồng (chưa tính đầu máy kéo). Ngoài máy trồng mì, ông còn sản xuất hàng loạt máy như máy nhổ củ mì, máy làm cỏ, máy bón phân..., cơ giới hóa gần như toàn bộ quy trình trồng mì.

Nhiều nông dân gặp ông than rằng thanh niên không gắn bó với đồng ruộng, bỏ đi làm công nhân dẫn đến thiếu người bốc vác, vận chuyển nông sản. Ông lại mày mò chế tạo chiếc máy sáu bánh chở nông sản có thể chạy trên mọi địa hình, kể cả đồi núi.

Khi người trồng cao su lo lắng mùa khô lá rụng nhiều chỉ cần bất cẩn thì cả vườn cao su bạc tỉ sẽ có nguy cơ cháy. Vườn cao su 5ha phải cần đến 10 người quét gom lá trong một ngày. Với hàng ngàn hecta cao su như hiện nay thì không thể tìm đâu ra người để làm. Nhận được lời đặt hàng, ông suy nghĩ, bắt tay vào chế tạo. Và chiếc máy thổi lá cao su đã ra đời. Chỉ cần một người một máy có thể thổi lá cao su ra khỏi gốc cây và gom lại thành hàng thẳng tắp với công suất 25 ha/ngày.

Chưa hết, nhiều người đặt hàng chế tạo máy tận thu mủ cao su lẫn trong đất cát. Sau một thời gian ngắn, ông đã khiến nhiều nông dân vui mừng khôn xiết khi cho ra đời máy “giặt” mủ cao su. Mỗi giờ máy “giặt” được 800kg mủ. Lợi ích kinh tế ở chỗ: 1kg mủ bẩn giá khoảng 9.000 đồng, sau khi “giặt” sẽ cho ra 0,5kg mủ sạch với giá khoảng 22.000 đồng/kg, giúp nông dân thu lợi hàng tỉ đồng mỗi năm...

Cứ vậy, khi có người đặt hàng ông lại tìm tòi và cho ra đời một loại máy mới. Xưởng máy chỉ với sáu người, trong đó có ông và con trai, nhưng đã chế tạo hàng trăm loại máy phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Máy nông nghiệp của ông Hải không chỉ được tiêu thụ trong nước mà đã xuất sang Lào, Campuchia và Thái Lan. “Nhiều người ngoài Hà Nội đến đặt cọc để tôi chế tạo máy đưa sang Lào. Chính phủ Campuchia cũng đặt mua 10 bộ gồm ba máy trồng, làm cỏ và bón phân cho cây mì”- ông Hải cho biết.

Tuy thành công từ “đơn đặt hàng” của nông dân nhưng khi đụng đến “Nhà nước” thì ông Hải không khỏi chạnh lòng. Ông cho biết vừa qua tỉnh Tây Ninh đã đặt hàng ông chế tạo máy nhổ củ mì, thế nhưng hiện máy này đã hoàn tất song thủ tục hành chính lại rất nhiêu khê. Thậm chí, vẫn chưa thấy tỉnh thành lập hội đồng khoa học để nghiệm thu và do vậy tiền tài trợ cho dự án vẫn chưa có. Tương tự, Sở Khoa học và công nghệ tỉnh Tây Ninh yêu cầu ông chế tạo máy thu hoạch mía và chiếc máy này đang giai đoạn hoàn tất, nhưng vẫn chưa thấy sở này đả động gì đến việc thử nghiệm để hỗ trợ vốn nghiên cứu chế tạo.

Máy móc giúp ích cho nhà nông

Kỹ sư Lê Ngọc Tĩnh - nguyên giám đốc Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ, Sở Khoa học và công nghệ tỉnh Tây Ninh - cho biết ông Trần Quốc Hải là người đam mê chế tạo máy móc kỹ thuật.

“Bản thân tôi đeo đuổi ngành ứng dụng khoa học công nghệ nên theo dõi rất kỹ những sáng chế phục vụ sản xuất nông nghiệp của ông Hải. Sau những thăng trầm trong việc chế tạo máy bay, những năm gần đây máy móc ông Hải chế tạo đã rất thiết thực phục vụ sản xuất của người nông dân, nào là máy trồng mì, máy nâng hai cầu đi trên mọi địa hình, máy giặt mủ cao su tạp, máy phun thuốc cao su...

Vừa qua, ông Hải chế tạo máy thu hoạch mía chặt nguyên cây và róc lá gần hoàn tất. Đây là một sáng tạo rất thiết thực, loại máy này nếu nhập từ nước ngoài về phải mất không dưới 5 tỉ đồng, nhưng nếu ông Hải chế tạo với vật liệu trong nước thì giá thành chưa đến 1 tỉ đồng”.

Chế tạo bao nhiêu bán hết bấy nhiêu

Bà Nguyễn Thị Thay (nguyên chủ tịch Hội Nông dân huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh):

Hầu như ông Hải chế tạo bao nhiêu máy nông nghiệp thì bán hết bấy nhiêu vì người dân đã đặt hàng hết. Người nông dân đam mê sáng tạo kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp mà tâm huyết như ông Hải rất khó kiếm. Tuy nhiên hiện nay địa phương chỉ hỗ trợ tinh thần là chính chứ chưa có hỗ trợ về tài chính để ông Hải phát huy hết khả năng của mình, sáng tạo máy móc kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Lợi nhuận tăng lên nhờ cơ giới hóa

Bà Đặng Kim Yến (thị xã Tây Ninh, chủ vườn cao su):

Tôi đã mua máy trồng cao su, máy bón phân, xịt và phun thuốc, máy thổi lá cao su... của ông Hải. Hiện vườn cao su của tôi chỉ tốn nhân công cạo mủ còn lại, thay vì thuê rất nhiều nhân công như trước đây, với máy móc, tôi chỉ cần một người lái và hai người phụ thì có thể chăm sóc cả vườn cao su. Việc cơ giới hóa giúp cắt giảm chi phí đầu tư, rút ngắn thời gian chăm sóc cây cao su và tăng lợi nhuận.

Xem thêm: Việt Nam - Thụy Điển hợp tác chế tạo máy bay không người lái tối tân (14/01/2013)

Nguồn: http://cokhinangluong.com/news/ban-tin-noi-bo/may-bay-hai-lua-xuat-ngoai-95/

VNREDSat-1, bước đột phá cho công nghệ vũ trụ Việt Nam

 

Giáo sư Châu Văn Minh.

Giáo sư Châu Văn Minh, Ủy viên Trung ương Đảng, Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ (KH&CN) Việt Nam cho biết, tháng 4 tới đây, dự kiến VNREDSat-1, vệ tinh quan sát Trái Đất đầu tiên của Việt Nam sẽ được phóng lên quỹ đạo.

Như vậy, sau sự kiện vệ tinh Vinasat 1, Vinasat 2 thì vệ tinh VNREDSat-1 như lực đẩy quan trọng để những người làm khoa học, công nghệ trong nước từng bước hiện thực hóa nhiệm vụ quan trọng trong “Chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ đến năm 2020” .

Sắp tới VNREDSat-1 sẽ được phóng lên quỹ đạo, Giáo sư có thể cho biết về mục đích của việc phóng vệ tinh này?

Giáo sư Châu Văn Minh: Mục tiêu chính của việc phóng vệ tinh quan sát Trái Đất đầu tiên của Việt Nam VNREDSat-1 là chụp ảnh và cung cấp một số lượng lớn ảnh vệ tinh quang học có độ phân giải cao một cách chủ động và kịp thời cho các Bộ, ngành, các tỉnh, thành phố, cơ quan nghiên cứu khoa học và các trường đại học có nhu cầu giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai, biến đổi khí hậu phục vụ phát triển kinh tế-xã hội và đảm bảo an ninh-quốc phòng. Với vệ tinh VNREDSat-1, Việt Nam hoàn toàn chủ động về thời gian và vị trí trong việc chụp ảnh các vùng trên Trái Đất, đây là điều khác biệt cơ bản giữa việc có hay không có vệ tinh quan sát Trái Đất riêng.

Dự án VNREDSat-1 nhằm thực hiện một nhiệm vụ quan trọng trong “Chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, với mục tiêu nhận chuyển giao công nghệ vệ tinh nhỏ quan sát Trái Đất và đào tạo được một nhóm chuyên gia, kỹ sư nòng cốt của Việt Nam tiến tới thiết kế lắp ráp các vệ tinh nhỏ tại Việt Nam; xây dựng cơ sở hạ tầng bước đầu cho công nghệ vũ trụ; góp phần xác định vị thế của Việt Nam trong quá trình hội nhập với thế giới nói chung và trong lĩnh vực khai thác vũ trụ phục vụ cho lợi ích của con người nói riêng.

Thực hiện dự án VNREDSat-1 là bước đi đầu tiên trong việc xây dựng hệ thống vệ tinh quan sát Trái Đất của Việt Nam.

Việc chuẩn bị cho việc phóng vệ tinh đã được Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam chuẩn bị như thế nào thưa Giáo sư?

Giáo sư Châu Văn Minh: Vệ tinh VNREDSat-1 được chế tạo ở nhà máy của EADS Astrium tại Toulouse (Pháp) đã hoàn thành tất cả các công đoạn kiểm tra, đáp ứng mọi tiêu chí và đưa đến bãi phóng vào ngày 8-3 vừa qua. Tại Việt Nam, trong khuôn khổ của Dự án chúng ta đã triển khai 3 trung tâm để điều hành, tiếp nhận và xử lý dữ liệu ảnh của vệ tinh VNREDSat-1 gồm Trung tâm điều hành (đặt tại khuôn viên của Viện Hàn lâm KH& CN Việt Nam); Trung tâm thu phát tín hiệu điều khiển vệ tinh (đặt tại Khu công nghệ cao Hòa Lạc); Trạm thu nhận ảnh vệ tinh (đặt tại Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường). Hiện tại, công tác lắp đặt, kiểm tra và hiệu chỉnh các hệ thống thiết bị tại 3 trung tâm này đã hoàn tất, việc xây dựng mạng thông tin liên lạc kết nối 3 địa điểm trên cũng đã hoàn thành.

Phối cảnh vệ tinh VNREDSat-1

Về nhân lực, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã cử 15 cán bộ, kỹ sư sang học tập tại cơ sở của EADS Astrium ở Toulouse, Pháp. Nhóm này có 2 nhiệm vụ là làm chủ quá trình điều khiển, khai thác vệ tinh và bước đầu tiếp cận với các công đoạn trong quá trình thiết kế, chế tạo vệ tinh. Các cán bộ trẻ được thực tập từ 1 đến 1,5 năm tùy vị trí và đã hoàn thành xuất sắc đợt đào tạo này. Bên cạnh đó, đội kỹ sư (5 người) vận hành trạm thu nhận và xử lý tín hiệu ảnh đặt tại Trung tâm Viễn thám Quốc gia cũng đã tham gia một khóa đào tạo ngắn hạn nâng cao tại Pháp. Về nước, các nhóm kỹ sư này tiếp tục được các chuyên gia của Pháp tập huấn đến nay hoàn toàn có thể đảm nhiệm được việc điều khiển và vận hành khai thác vệ tinh ngay sau khi phóng thành công lên quỹ đạo.

Có thể nói, các công tác chuẩn bị cho việc phóng vệ tinh VNREDSat-1 đã hoàn tất.

Công ty nào đã trúng thầu dự án trên thưa Giáo sư? Phía Việt Nam đã chuẩn bị về nhân lực, cơ sở vật chất như thế nào? 

Giáo sư Châu Văn Minh: Công ty Astrium (Pháp) thuộc tập đoàn EADS đã trúng thầu dự án. EADS Astrium là một trong những công ty hàng đầu thế giới về lĩnh vực vệ tinh nói chung cũng như các hệ thống vệ tinh quan sát Trái Đất. Thêm vào đó, công ty EADS Astrium cũng có rất nhiều kinh nghiệm trong việc đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các nước khi mới bắt đầu phát triển công nghệ vệ tinh như Hàn Quốc, An-giê-ri, Thái Lan, Chi-lê...

Một đặc điểm quan trọng nữa của dự án VNREDSat-1 là việc tận dụng các cơ sở hạ tầng sẵn có, đó là hệ thống thu nhận, lưu trữ và xử lý ảnh các vệ tinh viễn thám của Bộ Tài nguyên và Môi trường nhằm tạo ra một hệ thống giám sát hoàn chỉnh, độc lập từ vệ tinh đến trạm thu mặt đất và trung tâm xử lý phân phối dữ liệu ảnh viễn thám tại Việt Nam. 

PV: Giáo sư có thể cho biết sự khác biệt giữa Vinasat 1, Vinasat 2 với VNREDSat-1 sắp được phóng lên quỹ đạo?

Giáo sư Châu Văn Minh:  Các vệ tinh Vinasat 1 và Vinasat 2 là vệ tinh viễn thông có chức năng truyền dẫn tín hiệu phục vụ thông tin liên lạc, phát thanh truyền hình… Về quỹ đạo, vệ tinh Vinasat 1, Vinasat 2 làm việc trên quỹ đạo địa tĩnh ở độ cao khoảng 36.000km. Còn vệ tinh VNREDSat-1 là vệ tinh quan sát Trái Đất (hay còn gọi là vệ tinh viễn thám) với chức năng chụp ảnh các vùng trên bề mặt Trái Đất làm việc ở độ cao khoảng 663km.

Dự kiến VNREDSat-1 được phóng lên quỹ đạo từ đâu thưa Giáo sư?

Giáo sư Châu Văn Minh: Vệ tinh VNREDSat-1 sẽ được phóng lên quỹ đạo từ sân bay vũ trụ Kourou (Guyana thuộc Pháp). Đây cũng là nơi công ty ArianeSpace đã phóng thành công hai vệ tinh viễn thông của Việt Nam Vinasat 1 và Vinasat 2. Thời gian phóng vệ tinh VNREDSat-1 dự kiến là khoảng 9 giờ (giờ Hà Nội) ngày 19-4-2013.

Xin trân trọng cảm ơn Giáo sư!

Dự án VNREDSat-1 có tổng mức đầu tư là 55,8 triệu ơ-rô bằng nguồn vay ODA ưu đãi của Chính phủ Pháp và có 64.820 triệu đồng từ nguồn vốn đối ứng của Việt Nam. Vệ tinh VNREDSat-1 là vệ tinh quang học quan sát Trái Đất, có khả năng chụp ảnh toàn bộ các khu vực trên bề mặt Trái Đất. Vệ tinh nặng khoảng 120kg. Tuổi thọ theo thiết kế là 5 năm. (Nguồn Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam).

Nguồn tin: Quân đội nhân dân

Sợi Carbon - Vai trò và ứng dụng trong công nghệ Composite

 

Vật liệu sợi cacbon được trang bị rất nhiều cho batman

Sợi carbon được mệnh danh là "siêu vật liệu" trong ngành công nghệ chế tạo máy móc. Khi lần đầu tiên sợi carbon được mang ra dùng trong tên lửa, xe tăng và những năm 1960, người ta đã nhìn thấy rằng trong một tương lai không xa, đây chính là loại vật liệu không chỉ thay thế cho sợi thủy tinh mà còn rất nhiều loại vật liệu khác.

Sợi cacbon là vật liệu có độ bền rất cao, là loại sợi chứa ít nhất 90% nguyên tử cacbon được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình nhiệt phân sợi nguyên liệu ban đầu. Còn sợi graphite là sợi có trên 99% nguyên tố cacbon. Có nhiều loại sợi khác nhau dùng làm nguyên liệu sản xuất sợi cacbon như sợi polyacrylonitrile (PAN), sợi xenlulo (viscose rayon, cotton), dầu mỏ, than đá hoặc một số loại sợi phenolic.

Vật liệu sợi cacbon được trang bị rất nhiều cho batman

   Sợi cacbon đã được thương mại từ 1960 trong hàng không, không quân và các yêu cầu ứng dụng vật liệu nhẹ. Hiện nay, sợi cacbon được ứng dụng rộng rãi trong hàng không, giải trí, công nghiệp và giao thông, composite. Composite sợi cacbon là tối ưu về độ bền, độ cứng, nhẹ và kháng nứt, nhiệt độ cao, trơ hóa chất, giảm xóc.
1. Lượng sợi cacbon dùng trong composite

Năm
Khối lượng (pound)

   1992
   13.000.812

   1993
   14.598.544

   1994
   17.425.452

   1995
   19.714.671

   1996
   20.672.741

   1997
   25.900.000

   Hiện nay, Mỹ sử dụng gần 60% sản lượng sợi cacbon và Nhật sản xuất ra gần 50% sản lượng sợi cacbon trên toàn thế giới, lớn nhất là Toray Industries, trong đó sợi cacbon Pitch hầu như sản xuất ở Nhật.
2. Sản xuất
   Sợi cacbon được sản xuất bằng cách nhiệt phân có kiểm soát các sợi hữu cơ đã chọn trên nhằm loại oxy, nitơ, hydro để tạo thành sợi cacbon. Cơ tính sợi cacbon càng cao khi tăng cấu trúc tinh thể và mức độ định hướng sợi, cũng như giảm các khuyết tật trên sợi. Cách tốt nhất để có được sợi cacbon định hướng cao là chọn sợi nguyên liệu định hướng cao,  sau đó duy trì mức độ định hướng này trong quá trình ổn định và cacbon hóa.
3. Phân loại sợi cacbon
   Dựa vào nguyên liệu sợi ban đầu:
-   Sợi cacbon PAN
-   Sợi cabon Pitch
-   Sợi cabon Rayon
a. Sợi cacbon PAN: việc chuyển từ sợi PAN thành sợi cacbon qua 3 giai đoạn chính:
   •   Ổn định oxy hóa: sợi PAN được kéo căng và oxy hóa đồng thời ở nhiệt độ 200 - 300°C, chuyển sợi PAN nhựa nhiệt dẻo sang dạng có cấu trúc lặp lại nhưng không còn tính chất nhựa nhiệt dẻo.
   •   Cacbon hóa: sau khi oxy hóa, sợi được cacbon hóa ở 1000°C, không cần kéo căng trong môi trường khí trơ vài giờ. Trong quá trình này, những nguyên tố không phải cacbon bị tách ra và bay hơi để hình thành sợi cacbon, lúc này khối lượng chỉ còn 50% so với khối lượng sợi PAN ban đầu.
   •   Graphite hóa: sợi được xử lý nhiệt 1500 - 3000°C sẽ cải thiện trật tự, mức độ định hướng của tinh thể.
b. Sợi cacbon Rayon
   •   Ổn định: là một quá trình oxy hóa xảy ra theo các bước:
       ♦   Nhiệt độ 25 - 150°C: khử vật lý nước .
       ♦   Nhiệt độ 150 - 240°C: khử nước trong phân tư xenlulo
       ♦   Nhiệt độ 240 - 400°C: tách liên kết vòng thơm, cắt các liên kết eter và một số liên kết C-C theo cơ chế gốc tự do.
   •   Cácbon hóa: nhiệt độ 400 - 700°C, lượng cacbon còn lại sẽ chuyển thành lớp giống graphite.
   •   Graphite hóa: nhiệt độ 700 - 2700°C, kéo căng tạo ra sợi có mođun cao do định hướng tốt theo chiều dọc.
c. Sợi cacbon Pitch (từ dầu mỏ, than đá)
   •   Chuẩn bị nguyên liệu: điều chỉnh khối lượng phân tử, độ nhớt, định hướng kết.
   •   Kéo sợi và xe sơi: pitch được chuyển thành sợi, một số đã có đã có sắp xếp thẳng hàng, định hướng.
   •   Ổn định: duy trì hình dáng sợi khi nhiệt phân, nhiệt độ 250 - 400°C.
   •   Cacbon hóa: nhiệt độ cacbon hóa 1000 - 1500°C
4. Tại sao sợi cacbon nhẹ và bền?
Sợi cacbon được tạo thành từ những nguyên tố cacbon (hơn 90%) và các nguyên tố cacbon này nhẹ hơn nguyên tố kim loại.
Kim cương, than củi, than hoạt tính và graphite (than chì) đều được cấu thành từ những nguyên tử cacbon và sợi cacbon cũng thuộc nhóm này và có tính chất giống kim cương. Kim cương là vật liệu cứng và bền nhất trong khi graphite mềm và trơn. Sự khác nhau này là do cấu trúc tinh thể khác nhau. Than củi mềm là do cấu trúc tinh thể sắp xếp không theo trật tự trong khi cấu trúc tinh thể kim cương rất trật tự và đồng đều nên rất bền. Kim cương có cấu trúc cacbon 3 chiều, sợi cacbon có cấu trúc mạng lưới 2 chiều với các nguyên tố cacbon sắp xếp trật tự thẳng hàng và quấn lấy nhau.
Tóm lại, sợi cacbon bền khi nó ít lẫn các nguyên tố khác và sắp xếp trật tự.
5. Sự khác nhau giữa cacbon và các vật liệu cacbon khác
Cả sợi cacbon và than củi đều thuộc nhóm vật liệu cacbon. cả hai có cấu trúc tinh thể của graphite nhưng trật tự sắp xếp và cách sắp xếp thẳng hàng khá khác nhau. Với sợi cacbon, nguyên tử cacbon sắp xếp thẳng hàng và trật tự, tạo thành cấu trúc mặt lưới, các lớp xếp chồng và quấn vào nhau. trong khi than củi, lớp cấu trúc này vô định hình, không trật tự và không quấn lấy nhau nên vật liệu này có độ bền thấp hơn.
Graphite cũng có cấu trúc giống than củi nhưng sắp xếp có trật tự hơn. Graphite tự nhiên chủ yếu được sản xuất ở Trung Quốc. Ấn Độ.
6. Tính chất và ứng dụng của sợi cacbon PAN và sợi PITCH

Máy dệt sợi cacbon trong siêu xe Lexus LFA của Toyota

Sợi cacbon PAN là một khối tập hợp của sợi liên tục (sợi đơn), đường kính 5 - 7 micron và tỷ trọng 1.74 - 1.95 g/cm3. Sản phẩm tập hợp nhiều loại sợi đơn khác nhau tạo thành bó sợi như 1K (1000 filaments), 3K (3000 filaments), 6K (6000 filaments), 12K (12000 filaments) and 24K (24000 filaments được ứng dụng chính trong ngành hàng không, thể thao do tỷ trọng thấp, độ bền kéo và mođul đàn hồi cực cao. Sợi cacbon PAN đóng vai trò chính sợi cacbon trên thị trường, loại bó sợi dày (trên 40K) hoặc loại có độ bền kéo thấp hơn chủ yếu ứng dụng trong công nghiệp. Sợi cacbon PAN phân loại theo mođun đàn hồi: mođun đàn hồi tiêu chuẩn (-240 MPa), mođun đàn hồi trung gian (-300MPa) và mođun đàn hồi cao (-350MPa)
Sợi carbon PITCH  có hai loại: sợi liên tục và không liên tục tương ứng quá trình xe sợi. Sợi cacbon PITCH cũng được phân loại thành loại đẳng hướng (graphite hóa nghiêm ngặt) và loại bất đẳng hướng (graphite hóa dễ dàng). Loại sợi cacbon PITCH đẳng hướng thường là sợi không liên tục, đường kính 12-18 micron, tỷ trọng 1.6 g/cm3 và có mođun thấp (-40 GPa), độ bền và tính dẫn nhiệt thấp do sự định hướng và kết tinh thấp của các nguyên tố cacbon. Với giá thành cạnh tranh, sợi cacbon PITCH đẳng hướng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp khối lượng nhẹ, ổn định hóa chất. kháng nhiệt và kháng mài mòn.
Mặt khác, sợi cacbon PITCH không đẳng hướng được xem như sợi cacbon PITCH pha trung gian, thường là sợi liên tục, đường kính 7- 10 micron. tỷ trọng 1.7 - 2.2 g/cm3. Các chuẩn sợi này là 1K. 2K. 3K. 6K và 12K. mođun đàn hồi thấp từ 6 GPa tới 953 GPa trong khi sợi cacbon PAN không thể đạt được giá trị này. Loại có mođun đàn hồi cao (trên 350 MPa) có khả năng gia công rất tốt do độ bền kéo cao (hơn 2.5 GPa) và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, thể thao do độ cứng cao hơn sắt và khối lượng nhẹ (nhẹ hơn 50% so với sắt). Loại sợi cacbon có mođun đàn hồi cực cao ( trên 600 GPa) có độ cứng rất cao. dẫn nhiệt tương đương hoặc cao hơn kim loại và nhẹ.
7. Sợi carbon có tái chế được không?
Hiện nay xay sản phẩm composite sợi carbon thành bột độn vào sản phẩm mới nhằm giảm giá thành và giảm hiện tượng oxy hóa. Ngoài ra, phương pháp nhiệt phân sản phẩm composite sợi cacbon cũng đang nghiên cứu.

Xem thêm:
==> Vật liệu Composite: Tổng quan công nghệ
==> Việt Nam ứng dụng thành công vật liệu composite vào sản xuất
==> Công nghệ bọc composite để tăng tuổi thọ cho các kết cấu thép Cacbon làm việc trong môi trường biển

Nguồn: http://cokhinangluong.com/news/tin-tuc/soi-carbon-vai-tro-va-ung-dung-trong-cong-nghe-composite-94/

Băng cháy và lời giải của Việt Nam

Theo Đại đoàn kết

Hoạt động khảo sát địa chất khoáng sản
ở vùng biển 100m nước

Việt Nam đang đẩy mạnh nghiên cứu về băng cháy (tên khoa học gas hydrate hoặc methan hydrate) trên vùng biển và thềm lục địa của mình, xác lập các luận cứ khoa học, định hướng cho thăm dò, đánh giá trữ lượng và lựa chọn công nghệ khai thác, tiến tới khai thác loại hình năng lượng mới này phục vụ phát triển KTXH và bảo vệ quyền lợi của mình trên Biển Đông.

Trao đổi về lĩnh vực nghiên cứu mới mẻ này, ngày 15-3, TS. Vũ Trường Sơn – Giám đốc Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển (Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam, Bộ TN&MT) - đơn vị có chức năng và nhiều kinh nghiệm điều tra địa chất khoáng sản biển, cho biết:
- Băng cháy là nguồn năng lượng mới được rất nhiều quốc gia quan tâm vì trữ lượng khổng lồ và khả năng tác động tới biến đổi khí hậu toàn cầu của nó. Khoáng sản năng lượng mới này dự báo lớn gấp 3 lần tổng tài nguyên năng lượng hóa thạch được biết đến trên toàn thế giới. Tuy nhiên nó cũng được xem là nguy cơ tiềm ẩn gây ra các thảm họa môi trường. Hiện nay đã có hơn 90 nước trên thế giới đang tiến hành các chương trình nghiên cứu điều tra băng cháy ở các mức độ khác nhau.
Mới đây nhất, ngày 12-3 vừa qua, Nhật Bản công bố nhóm nhà khoa học trên tàu khoan Chikyu đã lấy thành công khí đốt từ lớp methane hydrate nằm sâu 300m dưới lớp trầm tích ở đáy đại dương. Dùng một mũi khoan đặc biệt và phương pháp giải nén, đội khoa học đã biến methane hydrate ở bên dưới đáy biển thành khí metan và băng để đưa lên mặt đất. Đây là cột mốc quan trọng, đánh dấu sự hoàn thiện về cả công nghệ điều tra, tìm kiếm và công nghệ khai thác loại hình năng lượng mới là băng cháy trên thế giới.
Việt Nam tiếp cận với băng cháy ra sao, thưa Tiến sĩ?
- Biển Việt Nam nằm trong khu vực Biển Đông, được Sở Địa chất Hoa Kỳ (USGS) đánh giá đứng hàng thứ 5 ở Châu Á về tiềm năng băng cháy. Dù chưa được trang bị đầy đủ thiết bị, công nghệ và còn thiếu nguồn nhân lực nghiên cứu, điều tra băng cháy, nhưng dựa vào các kết quả điều tra, khảo sát những năm qua về địa chất, cấu trúc - kiến tạo, địa mạo và kết quả tìm kiếm, thăm dò dầu khí cho thấy trên các vùng biển Việt Nam hội tụ nhiều yếu tố để có mặt băng cháy.
Bộ TN&MT từ hơn 5 năm trước đã tổ chức các hội nghị khoa học về triển vọng khí hydrat trên các vùng biển Việt Nam. Tổng cục Biển và Hải đảo VN cũng đã xây dựng chương trình nghiên cứu, đánh giá tiềm năng băng cháy ở ta, cử cán bộ tham gia các hội thảo quốc tế về băng cháy và khoáng sản biển sâu tại Nhật, Hàn Quốc, Nga, Hoa Kỳ, Jamaica, ký biên bản ghi nhớ hợp tác nghiên cứu, điều tra địa chất - khoáng sản biển sâu với Hàn Quốc, Nga.
Để có thể tiến hành điều tra, nghiên cứu, cần sự đầu tư lớn về trang thiết bị kỹ thuật, phương tiện, như các tàu nghiên cứu chuyên dụng, tăng cường đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ cán bộ khoa học, quản lý, tiếp thu công nghệ, trao đổi thông tin, kinh nghiệm với các nước và tổ chức quốc tế. Nhiều tổ chức trên thế giới bày tỏ sẵn sàng hợp tác với Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu băng cháy, đặc biệt trong đào tạo và phối hợp các hoạt động mang tính quốc tế.

Tiến sĩ có thể nói rõ hơn những vùng có triển vọng băng cháy tại nước ta?
- Trên vùng Biển Đông thuộc chủ quyền của Việt Nam hội tụ đủ điều kiện hình thành băng cháy. Đó là độ sâu đáy biển, đặc điểm địa mạo, nhiệt độ đáy biển, trầm tích, nguồn khí, các dấu hiệu địa hóa, địa vật lý…, đặc biệt là cấu trúc địa chất, bối cảnh địa chất và một trong các điều kiện tiên quyết là sự xuất hiện của các bể chứa dầu khí Sông Hồng, Phú Khánh, Tư Chính - Vũng Mây, Nam Côn Sơn, các nhóm bể Hoàng Sa, Trường Sa.
Dựa vào kết quả nghiên cứu, thăm dò dầu khí, có thể phân Biển Đông Việt Nam ra 4 vùng dự báo để đánh giá tiềm năng băng cháy, đó là quần đảo Hoàng Sa và kế cận, Phú Khánh, Tư Chính – Vũng Mây và quần đảo Trường Sa và kế cận.
Thưa TS, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển đã có kết quả điều tra địa chất khoáng sản biển gì đáng quan tâm góp phần nghiên cứu, đánh giá tiềm năng băng cháy?
- Những dấu hiệu, điều kiện và tiền đề địa chất để hình thành băng cháy tại các bể trầm tích trên đòi hỏi phải sớm tiến hành nghiên cứu băng cháy để làm rõ tiềm năng, triển vọng loại hình khoáng sản có giá trị này. Các nước trên thế giới khi tiến hành điều tra băng cháy đều đã có số liệu điều tra cơ bản địa chất biển ở tỷ lệ 1/500.000 - 1/250.000.
Ở Việt Nam nhiều vùng biển còn chưa được điều tra cơ bản về địa chất khoáng sản. Cần nhanh chóng phủ kín điều tra cơ bản về địa chất trên các vùng biển Việt Nam trong thời gian tới theo đúng định hướng của Đảng và Nhà nước. Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển chúng tôi đã hoàn thành xuất sắc Dự án "Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản, địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất các vùng biển Việt Nam”, thuộc Đề án tổng thể điều tra cơ bản TNMT biển (Đề án 47), nâng diện tích vùng biển được điều tra cơ bản ở tỷ lệ 1/500.000 lên 247.000km2 (chiếm khoảng 24% diện tích vùng biển Việt Nam).
Hiện Trung tâm đề xuất tiếp tục triển khai giai đoạn 2012 - 2020 của Đề án 47 Dự án điều tra cơ bản địa chất khoáng sản biển phủ kín vùng biển Việt Nam độ sâu đến 300m nước. Hy vọng các dự án điều tra địa chất khoáng sản vùng biển sâu tới đây tiếp tục cung cấp thêm các số liệu, cơ sở khoa học thực tế để nghiên cứu, đánh giá tiềm năng băng cháy của Việt Nam.

Trân trọng cảm ơn TS!

Những công nghệ sản xuất điện trong tương lai

Một nhà máy sản xuất điện năng lượng mặt trời tập trung ở Pháp

Với mục tiêu giảm 80% các loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990, thế giới đang nghiên cứu tìm những giải pháp mới, mang tính khả thi và bền vững. Tám công nghệ sản xuất điện mới dưới đây được xem là những ứng viên xuất sắc cho mục tiêu nói trên và dự kiến không chỉ trở thành hiện thực mà còn mang tính "đại trà" vào năm 2050.

1.  Công nghệ nhiệt mặt trời tập trung trở nên thông dụng trong tương lai không xa. Hiện nay, công suất điện mặt trời mới chỉ đạt 12,4 GW, nhưng đến năm 2050 có thể tăng lên 2.000 GW. Công nghệ nhiệt mặt trời tập trung sử dụng hàng loạt gương khổng lồ để tạo ra nhiệt và điện năng.
Tại vùng Đông Bắc Los Angeles, Mỹ có nhà máy Sierra sử dụng công nghệ này, sử dụng 24.000 chiếc gương có tổng diện tích 20 mẫu Anh, có thể sản xuất được 6.400 MW. Trong tương lai, tại Mỹ sẽ có ít nhất 5 nhà máy kiểu này được xây dựng.
2. Công nghệ sản xuất điện thủy động lực. Thủy điện được xem là nguồn năng lượng sạch nhưng phần đóng góp còn tương đối nhỏ. Ví dụ, tại Mỹ thủy điện mới chỉ cung cấp khoảng 7% nhu cầu điện. Hiện con người mới sản xuất được 31 GW và đến năm 2050 có thể tăng lên 67 GW. Công nghệ được xem là mang tính khả thi nhất là công nghệ thủy động lực, sản xuất điện năng từ động lực của nguồn nước chảy tự do.
Dự án đầu tiên theo công nghệ này đang được xây dựng thử nghiệm tại Houston Mỹ có tên là Hydro Green Energy (HGE). Giống như một tuabin gió, nhà máy này sản xuất ra điện năng bằng cách sử dụng dòng nước tốc độ cao, làm quay 3 cánh quạt dài khoảng gần 4 mét, giống như nhà máy điện dùng sóng biển ở châu Âu, nhưng khác ở chỗ sử dụng dòng nước một chiều. Chi phí sản xuất điện sử dụng công nghệ này rẻ hơn so với chi phí sản xuất điện từ gió, chỉ khoảng 4-7 cent/kwh so với 10 cent/kwh.
3. Công nghệ sản xuất điện dùng nhiên liệu sinh học. Hiện nay ethanol được xem là khá phổ biến nhưng trong tương lai người ta sẽ sử dụng các loại vật liệu hữu cơ có tiềm năng năng lượng lớn hơn như mía, tảo, nước thải để tạo sản xuất các loại nhiên liệu dùng cả cho giao thông lẫn ngành điện. Hiện thế giới mới sản xuất khoảng 643.000 thùng nhiên liệu sinh học mỗi ngày và đến năm 2050 có thể tăng lên 3,4 triệu thùng/ngày.
4. Công nghệ sản xuất điện từ nhiên liệu sinh học hoàn hảo. Một nhóm các nhà khoa học ở Đại học Pennsylsivania, Mỹ, đang nghiên cứu sản xuất một loại nhiên liệu sinh học hoàn hảo, không gây ô nhiễm môi trường. Để cho ra đời loại nhiên liệu này, họ đã tiến hành nghiên cứu quá trình tạo methanol, hợp chất chính có trong khí thiên nhiên.
Qua nghiên cứu các nhà khoa học phát hiện thấy cơ chế sản xuất ra methane rất đơn giản, gồm nước và điôxít cácbon (CO2) được giam trong dòng điện. Dựa vào nguyên lý này người ta sẽ chế tạo một loại pin nhiên liệu chứa vi khuẩn methanogens và khi có dòng điện nạp vào, thì nó sẽ tạo ra một loại nhiên liệu đốt cháy, có khả năng trung hòa cácbon nên không phát tán khí thải ra môi trường.
5. Sản xuất điện từ sóng biển và thủy triều dưới lòng đại dương. Theo tính toán của các nhà khoa học, các trang trại điện dưới lòng đại dương ở vùng Thái Bình Dương rất tiềm năng, mỗi năm có thể sản xuất trên 900 GW và hiện tại ở Na Uy, người ta đang xây dựng một dự án thử nghiệm có tên là Hywind, sử dụng 1 tua bin 2,3 MW, nặng 152 tấn, lắp đặt ở độ sâu 65m trên một sàn cố định dưới thềm lục địa.
6. Công nghệ sản xuất điện nguyên tử an toàn, hoàn toàn không chứa cácbon. Hiện nay con người mới sản xuất được 372 GW từ nguồn nguyên liệu này, đến giữa thế kỷ 21 có thể tăng lên 700 GW nhờ các công nghệ nguyên tử thế hệ mới, đó là công nghệ thế hệ III +: dùng thiết kế nước tăng áp; thế hệ IV: sử dụng công nghệ tầng sỏi và thế hệ V: dùng lò phản ứng sóng di động.
7. Công nghệ năng lượng địa nhiệt. Một trong số những quốc gia có nguồn năng lượng địa nhiệt dồi dào nhất thế giới hiện nay là Iceland. Hiện tại con người mới sản xuất được khoảng 10 GW điện địa nhiệt, dự kiến đến năm 2050 có thể tăng lên tới 700 GW.
8. Công nghệ sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch sạch. Thế giới hiện sản xuất được 1.460 GW điện từ các loại nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt hay than đá, đến năm 2050 có thể tăng lên khoảng 3.830 GW nhờ sử dụng công nghệ mới biến cácbon thành xi măng. Nguyên lý hoạt động của công nghệ này rất đơn giản, theo đó người ta sẽ đưa khí thải từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng khí đốt hoặc than đi qua lớp nước biển. CO2 và các chất ô nhiễm trong khí thải nói trên sẽ kết hợp với magiê và canxi trong nước biển để tạo ra một loại vật liệu mới giống như đá vôi, rất thích hợp cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng, làm bêtông hoặc nhựa đường.

Nguồn: http://cokhinangluong.com/news/cong-nghe/nhung-cong-nghe-san-xuat-dien-trong-tuong-lai-93/