Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 7: Lựa chọn & vận hành turbin - Đặng Quốc Dũng
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Chöông 7 :
LÖÏA CHOÏN & VAÄN HAØNH TURBIN
Khi thieát keá TTÑ ta caàn tieán haønh choïn turbin vaø xaùc ñònh caùc thoâng soá cô
baûn nhö : ñöôøng kính BXCT D1 , soá voøng quay n, hieäu suaát , cao trình ñaët
turbin vaø caùc thoâng soá khaùc. Khi vaän haønh chuùng ta caàn löïa choïn ñieàu kieän
söû duïng caùc thieát bò moät caùch hôïp lyù nhaát. Trong caû 2 tröôøng ñeàu caàn phaûi
bieát ñaày ñuû caùc soá lieäu veà caùc tính chaát cuûa turbin
I. Ñöôøng ñaëc tính turbin :
Nhö ñaõ bieát, caùc chæ tieâu cô baûn turbin phuï thuoäc vaøo 2 yeáu toá:
. Hình hoïc:
Ñöôïc xaùc ñònh baèng kieåu turbin (hình daïng phaàn daãn doøng), kích thöôùc
BXCT (D1), vaø ñoä môû BPHD (a0) . Ñoái vôùi turbin coù caùnh BXCT quay ñöôïc
coøn phuï thuoäc vaøo goùc ñaët caùnh BXCT ().
. Ñoäng hoïc:
Ñöïoc xaùc ñònh baèng cheá ñoä laøm vieäc cuûa turbin ñöôïc theå hieän bôûi caùc thoâng
soá n, H.
Keát quaû thí nghieäm tua bin moâ hình hoaëc tua bin thöïc ôû hieän tröoøng ñöôïc
döïng leân thaønh caùc ñöôøng cong lieân heä giöõa caùc thoâng soá naêng löôïng (Q, H, P, )
vôùi caùc thoâng soá hình hoïc (D1, n, ñoä môû caùnh höôùng doøng a0, goùc ñaët caùnh bxct
tua bin Kaplan hoaëc Deriaz ) vaø vôùi caùc thoâng soá xaâm thöïc (, Hs ...). Caùc ñöôøng
cong ñoù ñöôïc goïi laø ñöôøng ñaëc tính tua bin.
Nhö vaäy caùc chæ tieâu cô baûn cuûa kieåu turbin cho tröôùc coù theå bieåu thò baèng
caùc lieân heä haøm soá sau:
. Ñoái vôùi turbin coù caùnh BXCT coá ñònh:
N = fN(D1,a0,H,n)
= f(D1,a0,H,n)
Q = fQ(D1,a0,H,n)
. . . . . . . . . . . . . .
töùc laø caùc chæ tieâu naøy phuï thuoäc vaøo 4 thoâng soá ñoäc laäp D1, a0, H, n
. Ñoái vôùi turbin coù caùnh BXCT quay ñöôïc:
N = fN(D1,a0,,H,n)
= f(D1,a0,,H,n)
Q = fQ(D1,a0,,H,n)
. . . . . . . . . . . . . .
töùc laø coù theâm moät thoâng soá ñoäc laäp nöõa laø naêm: D1, a0, , H, n
Coù hai nhoùm ñöôøng ñaëc tính: ñöôøng ñaëc tính tuyeán vaø ñöôøng ñaëc tính toång hôïp.
1
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
1. Ñöôøng ñaëc tính tuyeán:
Ñöôøng ñaëc tính tuyeán maø chuû yeáu laø caùc ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc (ñtlv)
bieåu thò söï lieân heä: = f(Q); = f(P); P = f(Q) vaø a0 = f(Q)..... Caùc ñöôøng
ñöôïc döïng cho tua bin cuï theå (hoaëc cho moâ hình ) vôùi caùc thoâng soá khaùc: n,
D1 , H laø khoâng ñoåi.
Ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa tua bin
Ñöôøng daëc tính coâng taùc coâng suaát , Q = f(N)
2. Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp:
Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp (ñtth) goàm coù ñöôøng ñaëc tính toång hôïp chính (ñtthc)
vaø ñöôøng ñaëc tính toång hôïp vaän haønh (ñtthvh).
2
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
. Ñöôøng ñtth chinh, goàm caùc ñöôøng cong ñoàng hieäu suaát ñöôïc veõ trong heä
toïa ñoä caùc ñaïi löôïng qui daãn n’I vaø Q’I. ’ = f(n’I , Q’I) vôùi hai thoâng soá khaùc
laø khoâng ñoåi D1 = 1m vaø H = 1 m. Treân ñöôøng ñtthc coøn veõ caùc ñöôøng cong
lieân heä khaùc: ñoàng ñoä môû a0, ñoàng heä soá xaâm thöïc , ñöôøng haïn cheá coâng
suaát 5 hoaëc 3% coâng suaát giôùi haïn Pgh (ñoái vôùi tua bin caùnh coá ñònh) hoaëc
ñöôøng ñoàng goùc ñaët caùnh bxct (ñoái vôùi tua bin coù caùnh quay ñöôïc).
Ñöôøng ñtthc laø ñöôøng ñaëc tính quan tronï g nhaát, töø noù coù theå veõ taát caû caùc
ñöôøng ñaëc tính khaùc.
Ñöôøng ñtthc cuûa tua bin caùnh quay (a), cheùo truïc (b),
taâm truïc (c) vaø gaùo (d)
. Ñöôøng ñtth vaän haønh cuõng goàm caùc ñöôøng cong ñoàng hieäu suaát ñöôïc
veõ trong heä toïa ñoä (H, P) hoaëc (H, Q) laø caùc ñaïi löôïng caàn thieát trong vaän
haønh. Ñöôøng ñtthvh = f(H, P) (h7-13a) vaø = f(H,Q) (h. ) ñöôïc veõ cho
bin ñang vaän haønh trong thöïc teá töùc laø D1 = const vaø n = const. Treân ñöôøng
ñtthvh ngoaøi caùc ñöôøng cong ñoàng hieäu suaát coøn coù ñöôøng ñoàng chieàu cao
huùt Hs , ñöôøng haïn cheá coâng suaát tua bin vaø haïn cheá conâ g suaát maùy phaùt
3
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
ñieän. Tung ñoä giao ñieåm cuûa hai ñöôøng haïn cheá coâng suaát öùng vôùi trò soá coät
nöôùc ñöôïc goïi laø coät nöôùc tính toaùn Htt , ñoù laø coät nöôùc nhoû nhaát maø tua bin
coù theå phaùt ra ñöôïc coâng suaát lôùn nhaát - coâng suaát ñònh möùc cuaû tua bin.
Ñöôøng ñtthvh cuûa tua bin = f(H, P) vaø = f(H,Q).
II. CHOÏN TUA BIN
Choïn tua bin laø moät trong nhöõng coâng vieäc quan troïng trong thieát keá nhaø maùy
thuûy ñieän (NMTÑ), noù quyeát ñònh phaàn lôùn caùc kích thöôùc cuûa NMTÑ. Noäi dung cuûa
vieäc choïn tua bin bao goàm vieäc xaùc ñònh kieåu, caùc thoâng soá cô baûn (D1 , n, Hs) vaø
caùc kích thöôùc cuûa buoàng tua bin vaø cuûa oáng huùt.
1. Choïn kieåu tua bin
Caên cöù vaøo coät nöôùc laøm vieäc H vaø coâng suaát P cuûa tua bin, döïa vaøo bieåu ñoà
phaïm vi söû duïng (h7-16) ta tieán haønh choïn kieåu tua bin Pelton (gaùo) Francis (taâm
truïc), Kaplan (caùnh quay) hoaëc Deriaz (cheùo truïc). Ví duï tua bin coù P = 70 MW laøm
vieäc vôùi coät nöôùc H = 30 m, tra vaøo bieåu ñoà (h7-16) ta coù tua bin kieåu Kaplan. Tuy
nhieân neáu cuõng vôùi coâng suaát P = 70 MW nhöng coät nöôùc laøm vieäc H = 100 m thì
sau khi tra bieåu ñoà ta coù kieåu tua bin laø Francis.
ÔÛ Lieân Xoâ cuõ, caùc tua bin ñöôïc tieâu chuaån hoùa cao, neân bieåu ñoà phaïm vi söû
duïng coù tyû myû hôn (h7-17). Trong bieåu ñoà tua bin phaûn kích coù cho caùc kieåu tua bin
(ñöôïc kyù hieäu baèng hai chöõ caùi tieáng Nga: - Kaplan, PO - Francis) öùng vôùi coät
nöôùc söû duïng H lônù nhaát (con soá naèm lieàn sau chöõ). Ngoaøi ra trong bieåu ñoà cuõng
cho giôùi haïn ñöôøng kính BXCT: trò soá lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cho töøng kieåu tua bin.
4
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Bieåu ñoà phaïm vi söû duïng tua bin
2. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn cuûa tua bin theo caùc ñaïi löôïng qui daãn
Phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng ôû caùc nöôùc thuoäc Lieân Xoâ cuõ vaø Vieät Nam
tröôùc ñaây. Sau khi ñaõ choïn ñöôïc kieåu tua bin, ta tieán haønh choïn tua bin theo caùc
böôùc sau:
. Xaùc ñònh ñöôøng kính bxct tua bin:
Ta coù :
D1 = [P / (9,81t Q’Itt Htt1,5)]0,5
(5-1)
Trong ñoù giaù trò hieäu suaát t ñöôïc laáy taïi ñieåm tính toaùn (öùng vôùi coâng suaát
ñònh möùc P vaø coät nöôùc Htt). Sô boä coù theå laáy t = 0,89 - 0,92 cho tua bin Kaplan vaø
t =0,92 - 0,94 cho tua bin Francis. Coøn trò soá löu löôïng qui daãn tính toaùn laáy theo
giaù trò cho trong caùc baûng heä loaïi, hoaëc ñoái vôùi tua bin Francis coù theå laáy töông öùng
5
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
vôùi ñöôøng haïn cheá coâng suaát. Sau khi tính D1 theo (5-1) ta choïn laáy trò soá ñöôøng
kính tieâu chuaån gaàn nhaát.
. Xaùc ñònh soá voøng quay ñoàng boä n theo coâng thöùc :
-1
n = n’IttHtt0,5D1
(5-2)
Trong ñoù n’Itt laáy lôùn hôn soá voøng quay lôïi nhaát (öùng vôùi hieâu suaát lôùn nhaát)
khoaûng 2-3 vg/ph. Sau ñoù choïn laáy soá voøng quay ñoàng boä gaàn nhaát.
Soá quay ñoàng boä laø soá voøng quay maø maùy phaùt ñieän phaùt ra doøng ñienä coù taàn
soá f=50Hz (ôû Myõ, Anh..... f=60Hz). Soá voøng quay ñoàng boä ñöôïc xaùc ñònh theo coâng
thöùc:
nñb = 60f/2p = 3000/2p
(5-3)
trong ñoù
p - soá cöïc cuûa maùy phaùt ñieän
. Chieàu cao huùt Hs ñöôïc xaùc ñònh theo :
Hs = Ha - Hv - Htt
(5-4)
Trong ñoù trò soá ñöôïc xaùc ñònh taïi ñieåm tính toaùn treân ñöôøng ñtthc, trong
baûng heä loaïi hoaëc xaùc ñònh theo moät trong caùc coâng thöùc kinh nghieäm. Chieàu cao
huùt Hs ñeå xaùc ñònh cao trình ñaët tua bin, ñöôïc tính töø maët nöôùc haï löu ñeán ñöôøng
taâm naèm ngang cuûa boä phaän höôùng doøng ñoái vôùi tua bin Francis vaø ñeán ñöôøng truïc
caùnh BXCT ôû tua bin Kaplan.
. Caùc kích thöôùc khaùc cuûa tua bin nhö buoàng tua bin seõ ñöôïc tính toaùn theo
qui luaät vaän toác trung bình khoâng ñoåi v0 = const hoaëc theo qui luaät momen
vaän toác taïi caùc tieát dieän ngang cuûa buoàng khoâng ñoåi vur = const. Coøn kích
thöôùc oáng huùt ñöôïc xaùc ñònh theo kieåu maãu oáng huùt hoaëc theo moâ hình thí
nghieäm vaø tính theo ñöôøng kính bxct.
. Troïng löôïng tua bin ñöôïc xaùc ñònh sô boä theo caùc ñoà thò hoaëc theo caùc coâng
thöùc kinh nghieäm vaø tính theo ñöôøng kính bxct.
- Ñoái vôùi tua bin Kaplan coù buoàng xoaén baèng beâtoâng coát theùp
GK = 1,12(D1 + 0,8)2,5 (Hmax + 6)0,35 Taán
(5-5)
- Ñoái vôùi tua bin Kaplan coù buoàng xoaén baèng kim loaïi
6
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
GK = 1,456(D1 + 0,8)2,5 (Hmax+ 6)
Taán
(5-6)
Trong ñoù troïng löôïng cuûa bxct baèng khoaûng 20 - 25% troïng löôïng tua bin GK
- Ñoái vôùi tua bin Deriaz (cheùo truïc) coù troïng löôïng naëng hôn tua bin
Kaplan khoaûng 10 - 15%, rieâng bxct naëng hôn 25 - 40%, khi coù cuøng
caùc thoâng soá töông töï.
- Ñoái vôùi tua bin Francis coù buoàng xoaén beâtoâng coát theùp (nhö Trò An)
thì troïng löôïng tua bin giaûm khoaûng 25% so vôùi tröôøng hôïp buoàng
xoaén kim loaïi. Trong ñoù troïng löôïng bxct cuûa tua bin Francis ñöôïc xaùc
ñònh gaàn ñuùng theo coâng thöùc.
Gbx 0,55 0,65 D3
(5-7)
F
1
3. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn tua bin theo vuøng laøm vieäc treân ñöôøng
ñtthc
Choïn tua bin cuõng gioáng nhö ôû treân, nhöng sau khi tính toaùn ñöôïc ñöôøng
kính tua bin D1 (5-1) ta coù trò soá naøy naèm giöõa hai trò soá tieâu chuaån. Vôùi hai trò soá
ñöôøng kính tieâu chuaån naøy ta coù hai trò soá voøng quay tính toaùn, vaø öùng vôùi moãi trò
soá voøng quay tính toaùn ta coù theå choïn ñöôïc hai trò soá voøng quay ñoàng boä (lôùn
hoaëc nhoû hôn soá voøng quay tính toaùn). Nhö vaäïy toå hôïp coù 4 phöông aùn ñöôøng
kính vaø soá voøng quay. Muoán choïn chính xaùc phöông aùn naøo chuùng ta phaûi ñöa
chuùng leân ñöôøng ñaëc tính toång hôïp chính öùng vôùi vuøng laøm vieäc cuûa toå maùy veà
coät nöôùc laøm vieäc Hmin - Htt - Hmax vaø coâng suaát Pmin - Pmax (h.
). Phöông aùn
naøo bao truøm vuøng hieäu suaát cao hôn seõ laø phöông aùn choïn. Löu yù raèng vuøng
laøm vieäc ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua caùc trò soá quy daãn bieân n’, Q’I veà vuøng laøm
vieäc öùng vôùi caùc trò soá coät nöôùc Hmin - Htt - Hmax vaø Pmin - Pmax ñaõ noùi treân:
Ta coù
n’I = nD1 / H0,5
Q’I = P / [9,81D1 H1,5]
2
4. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn tua bin theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm tyû
leä vôùi soá voøng quay rieâng ns.
ÔÛ caùc nöôùc phöông Taây trong giai ñoaïn thieát keá chi tieát vieäc xaùc ñònh caùc
thoâng soá cô baûn cuûa tua bin ñöôïc tieán haønh theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm do
thoáng keâ caùc tua bin ñaõ saûn xuaát treân theá giôùi. Sau khi ñaõ choïn ñöôïc kieåu tua
7
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
bin (döïa vaøo bieåu ñoà h
) thì tieán haønh xaùc ñònh caùc kích thöôùc khaùc cuûa tua
bin theo soá voøng quay rieâng ns. Trình töï tieán haønh nhö sau.
. Xaùc ñònh soá voøng quay rieâng ns. Trò soá ns ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät trong caùc
coâng thöùc kinh nghieäm (1990) sau:
-1
- Ñoái vôùi tua bin Pelton ns = (21 27) Q2 H-1 D1
hoaëc choïn trò soá ns phuï thuoäc vaøo soá löôïng voøi phun zv
khi coù 1 voøi phun: ns = 12 20
khi coù 2 voøi phun: ns = 17 29
khi coù 3 voøi phun: ns = 22 34
khi coù 4 voøi phun: ns = 27 40
khi coù 6 voøi phun: ns = 32,5 50
- Ñoái vôùi tua bin Francis:
-0,512
+ Theo Lugaresi vaø Massa:
+ Theo JEC 1992 cuûa Nhaät:
+ Theo Lieân Xoâ cuõ:
Khi H 200 m
Khi H < 200 m
- Ñoái vôùi tua bin Kaplan vaø Deriaz:
- Ñoái vôùi tua bin Bulbe:
ns = 1.914 Htt
ns = 21.000(Htt + 25)-1+ 35
-0,6
ns = 3.770 Htt
-0,5
ns = 2.230 Htt
-0,4
ns = 1.970 Htt
ns = 2.230 Htt
-0,4
. Xaùc ñònh soá voøng quay tua bin rieâng ns
Sau khi coù trò soá ns, bieán ñoåi moät ít ta coù theå xaùc ñònh soá voøng quay tua
bin:
n = nsH1,25 P-0,5
vaø choïn laáy trò soá gaàn vôùi soá voøng quay ñonà g boä laân caän.
. Xaùc ñònh ñöôøng kính vaø caùc kích thöôùc khaùc cuûa tua bin (theo Siervo vaø
Leva)
+ Ñoái vôùi tua bin caùnh quay - Kaplan
- Ñöôøng kính bxct ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:
D1 84,5H 0,5n1 84,5(0,79 1,61.103 ns0,403 )H 0,5n1
tt
tt
- Ñöôøng kính baàu bxct db:
-1
db = (0,25 + 94,64 ns )D1
- Khoaûng caùch töø taâm quay caùnh bxct ñeán maët phaúng naèm ngang ñi
qua boä phaän höôùng doøng.
Hm = (0,38 + 5,17. 10-5ns)D1
- Khoaûng caùch töø taâm quay caùnh bxct ñeán choùp ra bxct.
H1 = 6,94 ns-0,403D1
. Ñoái vôùi tua bin taâm truïc Francis (h7-8c vaø 7-8e)
8
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
- Ñöôøng kính lôùn nhaát töø meùp ra bxct D2 ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc
D2 = 84,5 kuHtt0,5 n-1 = 84,5(0,31 + 2,5 .10-3ns)Htt0,5n-1
- Ñöôøng kính lôùn nhaát taïi meùp vaøo bxct D1 ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu
thöùc:
D1 = (0,96 + 0,00038ns)-1D2
- Ñöôøng kính trung bình taïi meùp vaøo D01
-1
D01 = (0,4 + 94,5 ns )D2
Khoaûng caùch töø giöõa bxct nôi coù D01 ñeán maët phaúng naèm ngang ñi qua giöõa
boä phaän höôùng doøng.
H1 = (0,094 + 0,00025 ns)D2
Khoaûng caùch töø giöõa bxct ñeán ñieåm thaáp nhaát cuûa bxct:
-1
H2 = (0,05 + 42 ns )D2
cho tröôøng hôïp 50 < ns < 150
vaø
H2 = (3,16 - 0,0013 ns)-1 D2 cho tröôøng hôïp 110 < ns < 350
. Ñoái vôùi tua gaùo, Pelton (h7-8e)
Ñöôøng kính bxct ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc
-1 -1
D1 = (21 21,7) Q2Htt ns
Ñöôøng kính tia nöôùc dt = D1/(10 18); trò soá lôùn laáy cho tröôøng hôïp coät
nöôùc raát cao vaø coâng suaát nho,û töùc laø tyû soá dt / D1 nhoû, coøn trò nhoû laáy cho
tröôøng hôpï coøn laïi.
Ñöôøng kính mieäng voøi phun dv 1,3 dt
Chieàu roäng lônù nhaát cuûa voû che
L = 0,78 + 2,06 D1
Caùc kích thöôùc khaùc xem [*] hoaëc söû duïng caùc tua bin ñaõ ñöôïc saûn xuaát
III. HIEÄN TÖÔÏNG XAÂM THÖÏC VAØ CHIEÀU CAO HUÙT CUÛA TUA BIN
Xaâm thöïc laø hieän töôïng vaät lyù phöùc taïp xaûy ra trong maùy thuûy löïc ôû nôi doøng
chaûy coù aùp löïc thaáp hôn aùp löïc taïo thaønh hôi (pv / g) cuûa nöôùc. Xaâm thöïc laøm phaù
hoaïi beà maët (laøm roã) caùc boä phaän tieáp xuùc vôùi doøng chaûy nôi xaûy ra xaâm thöïc, ñaëc
bieät laø ôû maët löng caùnh bxct vaø buoàng bxct tua bin Kaplan, ôû bxct vaø vaønh neàn tua
bin Francis, ôû vuøng mieäng voøi phun vaø maët trong gaùo tua bin Pelton .... Cuøng vôùi
hieän töôïng cô hoïc, khi xaûy ra khí thöïc coøn keøm theo tieáng oàn vì söï va ñaäp khaùc
thöôøng, söï gia taêng rung ñoäng toå maùy vaø trong doøng chaûy coù xuaát hieän ñieän hoùa do
tia löûa ñieän taïo neân. Khi xaûy ra xaâm thöïc, hieäu suaát, löu löôïng vaø coâng suaát tua bin
giaûm ñoät ngoät.
9
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Vì vaäy trong tua bin phaûn kích ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc , phaûi ñaët bxct
tua bin caùch maët nöôùc tính toaùn ôû haï löu moät ñaïi löôïng goïi laø chieàu cao huùt Hs.
Chieàu cao huùt cho pheùp [HS], trò soá giôùi haïn cho pheùp ñeå khi ñaët tua bin phaûi
coù trò soá Hs thöïc teá nhoû hôn trò soá cho pheùp [Hs] ñaûm baûo khoâng xaûy ra xaâm thöïc
trong tua bin. Chieàu cao huùt cho pheùp ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:
Hs [Hs] = Ha - Hv - Htt
trong ñoù:
Ha = pa /g - aùp suaát khoâng khí taïi cao trình () möïc nöôùc haï löu tính
toaùn laáy theo baûng 5 -1, trong tröôøng hôïp gaàn ñuùng coù theå laáy :
Ha = 10, 33 - / 900 tính baèng m
Hv - aùp suaát taïo thaønh hôi cuûa nöôùc phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä
nöôùc vaø cho trong baûng 5-2.
Htt - coät nöôùc tinh toaùn
- heä soá xaâm thöïc coøn goïi laø heä soá Thoma
Baûng 5.1. AÙp suaát khoâng khí theo cao ñoä so vôùi maët bieån
Cao ñoä (m)
0
200
400
900
9,81
1000
9,14
AÙp suaát khoâng khí (m coät nöôùc) 10,33 10,20 9,85
Baûng 5.2. AÙp suaát taïo thaønh hôi nöôùc
Nhieät ñoä (0C)
AÙp suaát taïo thaønh hôi (m coät 0,06
nöôùc) 10,33
0
10
12 30 40
60
80 100
0,12 0,24 0,43 0,75 2,03 4,83
Heä soá xaâm thöïc , laø moät soá khoâng thöù nguyeân, veà trò soá noù baèng tyû soá giöõa
ñoäng chaân khoâng sau bxct (ñoä haï thaáp aùp löïc) vaø coät nöôùc H.
= [ Ha - Hv - Hs ] / H
Trong thöïc teá, heä soá xaâm thöïc ñöôïc xaùc ñònh theo caùc coâng thöùc kinh
nghieäm phuï thuoäc vaøo soá voøng quay rieâng ns.
Theo Lieân Xoâ cuõ (Kriptrencoâ):
Theo USBR (Myõ)
Theo Siervo vaø Leva cho tua bin Francis
Theo JEC (Nhaät) cho tua bin Francis
= 5.10-6 [30 + 1,16ns]1,8
= ns1,64 / 50327 (7-37)
1,41
= 7,54.10-5 ns
= 0,0477[0,01ns]1,732
Trò soá heä soá xaâm thöïc chính xaùc coù ñöôïc baèng thí nghieäm moâ hình.
10
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
IV. ÑIEÀU CHÆNH TÖÏ ÑOÄNG TUA BIN
Khi laøm vieäc trong heä thoáng ñieän löïc, toå maùy maát tính chaát ñoäc laäp vaø phaûi
vaän haønh theo yeâu caàu cuûa heä thoáng ñieän löïc do trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieàu
khieån. TTÑ phaûi phaùt ñuû, kòp thôøi vaø ñaûm baûo chaát löôïng ñieän ñoái vôùi phuï taûi yeâu
caàu vaøo heä thoáng. Vì vaäy moãi moät tua bin phaûi trang bò heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng
(HTÑCTÑ) ñeå thay ñoåi (ñieàu chænh) coâng suaát tua bin maø vaãn duy trì ñöôïc soá voøng
quay khoâng thay ñoåi (n = const) ñeå ñaûm baûo taàn soá doøng ñieän f caáp ñöôïc oån ñònh.
Lieân heä giöõa soá voøng quay vaø taàn soà doøng ñieän ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc
n
= 60f / 2p. Ngoaøi ra HTÑCTÑ coøn thöïc hieän caùc chöùc naêng: khôûi ñoäng chaïy turbin,
döøng maùy bình thöônø g vaø döøng maùy söï coá, chaïy khoâng taûi, chaïy buø ñoàng boä, phaân
chia phuï taûi giöõa caùc tua bin...
Quan heä giöõa soá voøng quay n vaø coâng (moment) toå maùy ñöôïc xaùc ñònh theo
phöông trình cô baûn cuûa chuyeån ñoäng maùy:
J d / dt = Mñ - Mc
trong ñoù
J - momen quaùn tính phaàn quay cuûa toå maùy
- vaän toác goùc cuûa toå maùy = n / 60
Mñ - momen chuyeån ñoäng töông öùng vôùi coâng suaát Pt cuûa tua bin
vaø Mñ = Pt /
Mc - momen caûn, töông öùng vôùi phuï taûi yeâu caàu baèng chính
coâng suaát Pmf cuûa maùy phaùt ñieän vaø Mc =Pmf /
t
- thôøi gian
Nhö vaäy ñeå coù soá voøng quay khoâng ñoåi ( vì J = const neân n = const khi
d / dt = const) thì Mñ = Mc nghóa laø phaûi luoân luoân ñieàu chænh sao cho coâng
suaát phaùt ra baèng phuï taûi yeâu caàu ôû beân ngoaøi. Ñeå thöïc hieän yeâu caàu ñoù thì
phaûi töï ñoäng thay ñoåi ñoä môû caùc caùnh cuûa boä phaän höôùng doøng (bphd) ñeå
thay ñoåi löu löôïng nöôùc vaøo tua bin moät caùnh töông öùng, ñaûm baûo coâng suaát
tua bin Pt luoân luoân baèng coâng suaát maùy phaùt Pmf.
Heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng goàm coù maùy ñieàu toác (MÑT), thieát bò daàu
aùp löïc (TBDAL) vaø caùc phuï tuøng (ñöôøng oáng daãn daàu, caùc van...). Treân hình
7 -19 trình baøy sô ñoà heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng tua bin caùnh quay thuoäc
loaïi ñieàu chænh keùp vöøa ñieàu chænh quay caùnh bphd vöøa quay caùnh bxct.
Khi thay ñoåi coâng suaát, soá voøng quay seõ thay ñoåi, khi ñoù maùy phaùt
chuyeân duøng gaén treân truïc toå maùy seõ phaùt xung ñieän cho phaàn ñieän cuûa MÑT
töø ñoù seõ caáp tín hieäu cho phaàn cô cuûa MÑT ñeå thöïc hieän vieäc caáp daàu coù aùp
töø boàn daàu aùp löïc cuûa TBDAL ñi vaøo khoang töông öùng cuûa ñoäng cô secvoâ
11
Phaàn II : TURBIN NÖÔÙC
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
10 cuûa bphd laøm cho pittoâng cuûa noù dòch chuyeån taêng hoaëc giaûm ñoä môû a0
cuûa caùc caùnh bphd. Do ñoäng cô secvoâ bphd dòch chuyeån neân seõ phaùt ngöôïc
tính hieäu “cho laøm vieäc” veà phaàn cô 3 cuûa MÑT ñoàng thôøi thöïc hieän vieäc caáp
daàu coù aùp qua cô caáu nhaän daàu 6 vaø ñi vaøo ñoäng cô secvoâ 8 cuûa BXCT thay
ñoåi goùc ñaët caùnh cuûa bxct. Giöõa ñoä môû a0 vaø goùc ñaët caùnh luoân luoân coù
söï lieân heä lieân hôïp ñeå coù hieäu suaát tua bin cao ôû caùc cheá ñoä môû caùnh bphd
khaùc nhau.
Nhôø coù söï thay ñoåi ñoä môû a0 vaø goùc ñaët caùnh maø soá voøng quay tua
bin trôû veà vò trí soá ñoàng boä ban ñaàu vaø seõ loaïi boû xung ñieän töø maùy phaùt
chuyeân duøng ñeán phaàn ñieän 5 cuûa MÑT. Nhö vaäy toaøn boä heä thoáng trôû veà
traïng thaùi caân baèng ban ñaàu. Toaøn boä tín hieäu vaø söï chuyeån ñoäng cuûa taát caû
caùc boä phaän cuûa MÑT vaø TBDAL ñeàu xaûy ra ñoàng thôøi.
Boàn daàu aùp löïc cho MÑT chöùa khoaûng 40% daàu vaø 60% khoâng khí
neùn coù aùp suaát p = 4 - 6 MPa (40 - 60 kg / cm2) do heä thoáng khí neùn cung
caáp. Daàu töø heä thoáng ñieàu chænh veà beå chöùa daàu thaùo 2 cuûa TBDAL. Seõ ñöôïc
maùy bôm daàu 1 töï ñoäng bôm caáp cho boàn daàu aùp löïc soá daàu maø boàn caáp cho
heä thoáng ñieàu chænh. Daàu ñaõ vaän haønh seõ ñöôïc ñöa veà beå chöùa daàu thaùo 2.
Moät löôïng daàu naøo ñoù bò roø ræ thaát thoaùt ra beân ngoaøi seõ töï chaûy veà beå thu vaø
seõ ñöôïc bôm 11 bôm traû veà beå chöùa daàu thaùo 2.
Ñoái vôùi tua bin coù caùnh coá ñònh (chong choùng, taâm truïc) thì heä thoáng
ñieàu chænh töï ñoäng ñôn giaûn hôn do khoâng coù ñoäng cô secvoâ cho caùc caùnh
bxct. Heä thoáng ñieàu chænh cuûa caùc loaïi tua bin naøy thuoäc loaïi ñieuà chænh ñôn.
Ngaøy nay caùc MÑT ñieän - cô - thuûy löïc (nhö caùc NMTÑ Thaùc Mô, Trò
An, Hoøa Bình ...) ñaõ thay theá caùc mñt cô - thuûy löïc (nhö ôû NMTÑ Thaùc Baø,
Ña Nhim....). Caùc mñt ñieän - cô - thuûy löïc coù ñoä nhaïy cao, ñoä tin caäy lôùn vaø
keát caáu goïn nheï. Caùc mñt ôû NMTÑ Haøm Thuaän vaø Ña Mi laø loaïi ñieän - cô -
thuûy löïc kyõ thuaät soá laøm vieäc theo chöông trình laäp saün.
Sô ñoà heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng tua bin caùnh quay
12
12 trang
24500
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 7: Lựa chọn & vận hành turbin - Đặng Quốc Dũng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thuy_luc_may_nen_chuong_7_lua_chon_van_hanh_turbin.pdf
