Tkc q3 chuong 03 tua bin va cac thiet bi phụ tro (rev3)

Chương TUABIN VÀ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ Tháng 8/2017 Thực hiện: Vũ Việt Dũng Kiểm tra: Nguyễn Văn Toán Ngày Ký tên MỤC LỤC 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 TỔNG QUAN TIÊU CHÍ THIẾT KẾ .1 Yêu cầu chung Tiêu chuẩn áp dụng PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ Tua bin .3 Hệ thống gia nhiệt nước cấp Hệ thống bơm nước cấp 14 Hệ thống bơm nước ngưng 19 Bình ngưng .21 Hệ thống cấp nước bổ sung 26 Hệ thống rẽ nhánh tuabin 27 Hệ thống chèn 28 Hệ thống dầu bôi trơn 29 Hệ thống quay trở trục tuabin 32 Hệ thống xử lý nước ngưng .32 Hệ thống nước làm mát mạch kín 42 Hệ thống điều khiển thủy lực – kỹ thuật số .46 Hệ thống điều khiển tuabin 46 Hệ thống giám sát bảo vệ Tuabin 48 Hệ thống cân động online .51 PHỤ LỤC 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TỔNG QUAN Tua bin thiết bị quan trọng bậc nhà máy nhiệt điện Nó đóng vai trị thiết bị chuyển hóa lượng nhiệt từ thành lượng quay học sau thơng qua máy phát để chuyển hóa thành điện Thông thường, máy phát tuabin đồng trục nối trực tiếp với thông qua khớp nối Tuabin theo mục đích sử dụng gồm loại tuabin ngưng (bao gồm tuabin ngưng có cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt) tuabin đối áp Tuabin ngưng có cửa trích gia nhiệt loại tuabin áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp nhiệt điện tổn thất nhiệt thấp, hiệu suất cao, hiệu kinh tế lớn Các nhà sản xuất tuabin cỡ lớn giới gồm có: GE, Westinghouse (Mỹ), Alstom, Siemens (châu Âu), Hitachi, Toshiba, Mitsubishi, Fuji Electric (Nhật), Shanghai Electric, Dongfeng Electric, Harbin Electric (Trung Quốc), Doosan Heavy Industry (Hàn Quốc) Trong khn khổ thiết kế này, nhóm đề tài cung cấp thông tin yêu cầu cần thiết đưa thiết kế sở mang tính cốt lõi để lựa chọn tuabin ngưng có cửa trích gia nhiệt thiết bị phụ trợ kèm phù hợp dự án cụ thể Các thông tin, thiết kế chi tiết, thiết kế chế tạo nhà sản xuất thực không nằm khuôn khổ thiết kế 2.1 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ Yêu cầu chung 2.1.1 Yêu cầu Tuabin thiết kế có tuổi thọ tương đương với tuổi thọ nhà máy Hiện Việt Nam chưa có quy định cụ thể tuổi thọ nhà máy hay thời gian phải tháo dỡ, loại bỏ nhà máy, theo kinh nghiệm từ HĐ EPC, tuổi thọ thiết kế nhà máy tối thiểu 30 năm Đây mức thời gian giảm tối thiểu theo dự kiến dành cho việc bảo trì năm sửa chữa khơng thường xuyên Công suất phát hệ số tải thay đổi theo yêu cầu điều độ Công suất phát điều khiển từ khoảng 25% tải đến cơng suất tối đa Tổ máy đóng vai trò phụ tải nền, thiết kế để đáp ứng dải phụ tải rộng tốc độ biến đổi tải nhanh 2.1.2 Các thơng số tuabin Các thơng số tuabin cần xem xét bao gồm sau:  Áp suất chính, Bar  Nhiệt độ chính, ºC  Nhiệt độ hồi nhiệt, ºC Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Áp suất thoát tối đa, mm Hg  Áp suất thoát mức kiểm soát, Bar  Nhiệt độ nước ngưng khỏi bình ngưng ºC  Nhiệt độ nước làm mát tăng lên  Số cửa gia nhiệt nước cấp chu trình  Nhiệt độ nước cấp điểm cuối van mở rộng, áp suất định mức 0% bổ xung, oC  Số dịng  Chiều dài tối đa cánh tuabin tầng cuối, mm  Phần trăm nước bổ xung, tối đa  Tốc độ quay, rpm  Suất tiêu hao nhiệt (NUHR tối đa, HHV, điều kiện vận hành) 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng Tuabin phải thiết kế, chế tạo, lắp ráp thử nghiệm cho sau lắp đặt vận hành phù hợp với quy trình kiến nghị nhà sản xuất, thiết bị đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn đây, không giới hạn mục sau: 2.2.1 Thông số vật liệu, phương pháp thiết kế, chế tạo kỹ thuật hàn  ASME : Hiệp hội kỹ sư khí Hịa Kỳ  ANSI : Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ  DIN : Viện tiêu chuẩn Đức  ASTM : Hiệp hội kiểm nghiệm vật liệu Hoa Kỳ  AWS : Hiệp hội kỹ thuật hàn Hoa Kỳ  AIJ : Viện kiến trúc Nhật Bản  AMCA : Hiệp hội điều hịa lưu động khơng khí  API : Viện dầu khí Hoa Kỳ  TEMA : Hiệp hội nhà sản xuất thiết bị trao đổi hình ống  HEI : Viện trao đổi nhiệt  JAPS : Tổ chức tiêu chuẩn Nhật Bản  JIS : Viện tiêu chuẩn Nhật Bản  ISO : Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế  NFPA : Hiệp hội phòng cháy chữa cháy quốc gia  BS : Tiêu chuẩn thông số kỹ thuật Anh Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  BSI : Viện tiêu chuẩn Anh  EN : Tiêu chuẩn Châu Âu Và tiêu chuẩn khác tương đương (cần có phê duyệt cho phép áp dụng Chủ đầu tư) 2.2.2 Hiệu suất tuabin  IEC : Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế 60953-2 với việc đo lưu lượng nước ngưng  ASME : Hội kỹ sư khí Hoa Kỳ (PTC-6.2) 2.2.3 Công suất điện thông số thiết bị điện  IEC : Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế  ANSI :Tiêu chuẩn quốc gia Hoa kỳ  IEEE : Viện Điện Kỹ sư điện  NEMA : Hiệp hội nhà sản xuất Điện Quốc gia 2.2.4 Vít, ren, bulong đai ốc  ISO Metric (Theo tiêu chuẩn quốc tế hệ mét) 2.2.5 Đường ống  JIS : Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản ,  ASME B31.1 tương đương 3.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ Tua bin 3.1.1 Lựa chọn kiểu Các vấn đề cần quan tâm lựa chọn Tuabin bao gồm: cấu hình xi lanh tuabin, số cấp tái sấy, số đường thoát tuabin hạ áp, chiều dài tầng cánh cuối, kiểu trích tuabin bố trí trục tuabin máy phát Số cấp tái sấy: Đối với nhà máy nhiệt điện, tùy thuộc vào công suất tuabin thông số hơi, để nâng cao hiệu suất chu trình nhiệt, thường có 1-2 cấp tái sấy Đối với tái sấy cấp (tái sấy đơn), sau giãn nở tuabin cao áp/trung áp đưa lại lò để tái sấy đến nhiệt độ yêu cầu sau đưa trở lại tuabin hạ áp Đối với cấp tái sấy: sau giãn nở tuabin cao áp đưa lò để tái sấy đến nhiệt độ yêu cầu sau đưa trở lại tuabin trung áp; sau giãn nở sinh công tuabin trung áp, lại lần đưa lò để gia nhiệt đưa trở lại tuabin hạ áp Số đường thoát tuabin Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Tuabin nhà máy điện tuabin ngưng truyền thống Hơi sau giãn nở đưa bình ngưng để ngưng tụ áp suất áp suất khí (chân khơng) Đối với tuabin cỡ lớn nhà máy điện, số đường phần hạ áp đường (và lên đến 6-8 đường thoát) Thiết kế đường thoát theo kiểu đối xứng, vào thân tuabin giãn nở hai hướng đối xứng trước thoát bình ngưng Việc xác định số đường phụ thuộc lớn vào lưu lượng áp suất nhà sản xuất định Kiểu trích tuabin Tuabin có hai kiểu trích hơi: trích có điều chỉnh (lưu lượng, áp suất), trích khơng điều chỉnh Đối với hầu hết tổ máy nhà máy điện, cửa trích chủ yếu để cung cấp cho gia nhiệt nước cấp Lúc này, áp suất cho phép thay đổi lưu lượng trích tuân theo tải nhà máy Do đó, kiểu trích khơng điều chỉnh áp dụng mà khơng cần kiểm sốt áp suất Bố trí trục tuabin máy phát Có kiểu bố trí trục roto tuabin máy phát: đồng trục (tandem compound) đa trục (cross compound) Kiểu đồng trục tất tuabin máy phát nằm trục quay đồng tốc với Kiểu đa trục thơng thường có cấu hình: (1 tuabin cao áp + tuabin trung áp + máy phát chung trục quay với tốc độ 3000 rpm) tuabin hạ áp + máy phát chung trục quay với tốc độ 1800 rpm Ưu điểm kiểu đa trục tuabin hạ áp vận hành với tốc độ thấp cho phép sử dụng tuabin có tầng cánh cuối dài hơn, việc giãn nở thực với có độ ẩm cao, giảm tổn thất; nâng cao hiệu suất chu trình nhiệt Nhược điểm kiểu đa trục chi phí đầu tư cao phải thêm máy phát, vận hành, điều khiển phức tạp, tốn diện tích; đó, áp dụng rộng rãi Kiểu bố trí đồng trục áp dụng rộng rãi hầu hết nhà máy nhiệt điện đại giới kiến nghị áp dụng cho nhà máy điện EVN Cấu hình xilanh tuabin Đối với tổ máy có cơng suất lớn hai dạng cấu sau sử dụng:  Xilanh cao áp/trung áp kết hợp xilanh hạ áp riêng rẽ  Các xilanh cao áp, trung áp hạ áp riêng rẽ Cả hai cấu hình xilanh chấp nhận áp dụng Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Tuy nhiên, sở tham khảo thiết kế nhà thầu nay: Đối với tuabin công suất lớn 600MW thơng số tới hạn phương án cấu hình xilanh tuabin sau:  01 thân xi lanh tuabin cao/trung áp kết hợp,  02 thân xi lanh tuabin hạ áp riêng rẽ Đối với tuabin công suất lớn 600MW thơng số trên/siêu tới hạn phương án cấu hình xilanh tuabin sau:  01 thân xi lanh tuabin cao/trung áp kết hợp thân cao áp + thân trung áp riêng rẽ  01 thân xi lanh tuabin hạ áp riêng rẽ Với yếu tố trên, tuabin cỡ lớn cho nhà máy điện đại ngày đa phần định hướng lựa chọn máy tuabin có cấu hình đa thân đồng trục, gia nhiệt hồi nhiệt cấp, gia nhiệt nước cấp, thiết kế nhiều xilanh với (1) tuabin áp suất cao riêng biệt (HP), (1) tuabin trung áp riêng biệt (IP) HP/IP kết hợp một/hai ( 2) tuabin hạ áp (LP) với dịng đơi Hơi trích khơng điều chỉnh với áp suất lưu lượng thay đổi 3.1.2 Đặc tính kỹ thuật tuabin Mơ tả chung Với phân tích, định hướng lựa chọn tuabin cho nhà máy điện đại trên, dòng qua van chặn van điều chỉnh đưa vào tuabin cao áp Trên thân tuabin cao áp thiết kế để có cửa trích gia nhiệt cho gia nhiệt cao áp Hơi sau giãn nở thân tuabin cao áp dẫn tới nhiệt trung gian lò phần lưu lượng (trên đường q nhiệt trung gian lạnh) trích gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp cịn lại Hơi tái sấy gia nhiệt lại nhiệt độ thiết kế trung áp đưa vào tuabin trung áp Trên thân tuabin trung áp thiết kế cửa trích cấp trích gia nhiệt cho gia nhiệt, bình khử khí vận hành tuabin dẫn động bơm Hơi thoát tuabin trung áp dẫn tới thân tuabin hạ áp, phần lưu lượng trích cấp cho gia nhiệt hạ áp Các thân tuabin hạ áp loại hai dịng có cửa trích gia nhiệt cho bình gia nhiệt nước cấp hạ áp Tất bình gia nhiệt bình khử khí trang bị hệ thống xả cố, dẫn trực tiếp bình ngưng để bảo vệ tránh nước ngược vào tuabin trường hợp cố mức nước ngưng bình gia nhiệt cao mức cho phép Vỏ tuabin Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Thiết kế cấu trúc vỏ Tuabin phải đảm bảo cho biến dạng giãn nở nhiệt điều kiện vận hành không ảnh hưởng tới độ an toàn hiệu suất tổ máy Cấu trúc vỏ Tuabin phải thuận tiện cho việc mở Tuabin phục vụ công tác bảo dưỡng Các cảm biến nhiệt giám sát thiết kế lắp đặt điểm giám sát để đo nhiệt độ kim loại nhiệt độ cho phép đánh giá ứng suất nhiệt Roto tuabin Tuabin gồm rôto cao – trung áp rôto hạ áp đồng gắn chặt với bu-lông Rôto đỡ hai (2) ổ trục Ổ trục số số lắp rô – to tầng cao – trung áp, Ổ trục số lắp rô – to tầng hạ áp Rô – to đặt theo hướng trục nhờ bạc lót lắp đặt giá ổ đỡ tầng tuabin HIP LP Rơto tuabin loại rèn nguyên khối loại hàn giáp nối Loại Rôto hàn giáp nối thường nhẹ loại rèn nguyên khối có cấu trúc thép hình tiết diện rỗng, ứng suất nhiệt thấp thời gian khởi động vận hành linh hoạt thay đổi tải Tuy nhiên, công tác hàn Rơto hàn giáp nối địi hỏi u cầu kỹ thuật khắt khe Do hai loại rôto hàn giáp nối rèn nguyên khối chấp nhận được, nhà cung cấp rôto hàn giáp nối phải chứng minh kinh nghiệm vận hành thực tế đạt kết tốt rơto có thiết kế tương tự loại dự kiến cung cấp cho dự án Hệ thống rôto tuabin - máy phát kết hợp thiết kế để tránh tốc độ tới hạn dải tốc độ vận hành ± 5% tốc độ định mức Tầng cánh cao – trung áp có khả chịu nhiệt độ cao giới hạn bền mỏi lớn Tầng cánh hạ áp có khả chịu tính giịn nhiệt độ thấp cực tốt Trước gia cơng, kiểm tra sóng siêu âm, kiểm tra từ tính phương pháp kiểm tra khác tiến hành để đảm bảo mối rèn đáp ứng yêu cầu đặc tính vật lý hóa học Sau cánh lắp ghép, rô – to cân chỉnh cẩn thận kiểm tra cân động Cân khối lượng làm khớp cách cẩn thận gắn chặt vào lỗ rãnh và/ rãnh gia cơng bên rơ – to Do đường kính trục rôto cao – trung áp thiết kế tương đối nhỏ, dòng rò rỉ từ vách ngăn tối thiểu hóa số bền mỏi chu kỳ thấp nhỏ Đây thuận lợi để ngăn chặn đứt gãy cánh quạt tuabin phải chịu khởi động, dừng thay đổi tải thường xuyên chu trình dài Cánh tuabin Kiểu cánh tuabin nhà thiết kế chế tạo theo đặc trưng thiết kế riêng Cánh tuabin làm từ hợp kim có độ dẻo tốt đặc tính bền mỏi sức chống chịu ăn mòn bào mòn nước cao Chúng gia công từ vật liệu cứng, tiến hành chốt chặn rèn, lắp mộng đuôi én với mâm bánh xe sử dụng phương pháp gia cơng kín khít Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bồn châm hóa chất (1 x 100 %) làm vật liệu thép không rỉ Hệ thống van, ống thiết bị phụ trợ 3.13 Hệ thống điều khiển thủy lực – kỹ thuật số Tua bin có hệ thống điều tốc thuỷ lực - kỹ thuật số điều khiển tốc độ chế độ phụ tải tuabin tăng tải vận hành bình thường Hệ thống sử dụng dầu thuỷ lực áp lực cao có tính chống cháy cấu tác động để truyền động định vị van điều tốc Các van điều tốc van chặn cố có tín hiệu phản hồi vị trí đến hệ thống điều khiển Các đầu đo tốc độ tuabin dự phịng đơi ba gửi tín hiệu đầu vào đến hệ thống điều khiển giám sát tích hợp để điều khiển tuabin từ tốc độ quay trục đến tốc độ hoà đồng cho phép thử nghiệm vượt tốc cần thiết Các đầu đo tốc độ giám sát tốc độ bánh trục tuabin 3.13.1 Mô-đun điều khiển tuabin Mô-đun điều khiển van bao gồm NPCL + UPCL đầu vào tín hiệu tương tự Nó xử lý tín hiệu đầu vào từ vị trí cảm biến tín hiệu yêu cầu để chuyển đổi đơn vị dẫn động điện – thủy lực tới van để điều chỉnh trạng thái van điều khiển, van chặn… Tín hiệu yêu cầu đầu để điều khiển van lựa chọn mạch lựa chọn mô-đun điều khiển van 3.13.2 Mô-đun cảm biến vận tốc Mô-đun cảm biến vận tốc chuyển đổi tín hiệu xung từ cảm biến điện từ nhận thành tín hiệu tốc độ tương tự Phát vượt tốc độ xử lý mô-đun cảm biến tốc độ 3.13.3 Mô-đun cảm biến PLU Tín hiệu liên quan đến PLU (mất cân tải điện) vào qua mô-đun 3.13.4 Mô-đun điều khiển thiết bị phụ trợ tuabin Bộ chuyển đổi dùng phương thức dải rộng sử dụng để tăng khả kiểm soát thiết bị phụ trợ tuabin trường tín hiệu vào Mơ-đun loại IF mô-đun I/O dải rộng áp dụng Trường tín hiệu ngoại trừ trạng thái van hơi, tải máy phát, tốc độ rô – to tuabin vào qua mô-đun I/O tới ba điều khiển dự phòng 3.14 Hệ thống điều khiển tuabin 3.14.1 Điều khiển vận tốc tải điện Ba (3) loại tín hiệu tốc độ từ tính thu được đưa vào bánh đặt trục tuabin bệ đỡ phía trước Tín hiệu tốc độ truyền tới chuyển đổi xung điện tủ hệ thống, chúng biến đổi khuyết đại Sau tín hiệu điều khiển van thủy lực truyền tới chuyển đổi điện – thủy lực, tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu thủy lực Tín hiệu yêu cầu cho điều khiển van Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 46 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện giới hạn hàm tới hạn tải Tốc độ, tải trọng tải tới hạn thiết lập bảng điều khiển vận hành phòng điều khiển trung tâm Tín hiệu nhu cầu tải từ hệ thống điều khiển bên ngồi DCS (Hệ thống điều phối) nhận hệ thống điều khiển tải sau khởi động tuabin xong 3.14.2 Khởi động tuabin tự động Khởi động tự động phương pháp khởi động tuabin bình thường Mức gia tốc, tỷ lệ lên tải, thời gian ủ nhiệt tải khởi động thích hợp để khởi động tối ưu tính tốn hệ thống thiết lập tự động Các tính điều khiển khởi động tuabin sau thực tự động nút bấm trạm vận hành hệ thống điểm dừng suốt trình khởi động Ấn nút “Turbine Start” PB  Chạy thử để kiểm tra độ ma sát với mức gia tốc lựa chọn Ấn nút “Rub-check Finish” PB sau người vận hành hoàn tất kiểm tra ma sát  Chạy thử tới tốc độ ủ nhiệt thấp với mức gia tốc lựa chọn trước  Tốc độ ủ nhiệt thấp thời lượng tính tốn  Chạy thử tới tốc độ định với tỷ lệ gia tốc lựa chọn  Tốc độ ủ nhiệt cao thời lượng tính tốn Ấn nút “Synchronize” PB  Hệ thống điều khiển khớp dải tốc độ  Nâng tải tới giá trị khởi tạo ban đầu với tỷ lệ nâng tải lựa chọn từ trước  Giữ giá trị khởi tạo thời lượng tính tốn  Nâng tải tới giá trị cuối với tỷ lệ nâng tải lựa chọn 3.14.3 Điều khiển khớp dải tốc độ Chức điều khiển khớp dải tốc độ thêm tín hiệu phân cực vào tín hiệu điều chỉnh tốc độ điều khiển tốc độ tuabin máy phát cao dải tần số chút để thu điều kiện khớp với tần số góc pha đầu máy phát đường dây đồng 3.14.4 Sự điều tiết áp suất ban đầu Chức điều tiết áp suất ban đầu đóng van điều khiển theo trạng thái van điều khiển / biểu đồ áp suất định trước để phục hồi áp suất đầu vào tuabin áp suất ban đầu giảm / giáng áp tới giá trị bất thường 3.14.5 Chức chống cân tải điện Khi sai số tải tuabin máy phát vượt giá trị định trước thời gian ngắn (khoảng 10msec), trường hợp triệt tiêu tải máy phát, van điều Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 47 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện khiển van chặn (nếu có) đóng tới khơng tải điện để ngăn việc tuabin chạy tốc độ định mức 3.14.6 Chức tách tuabin khỏi hệ thống Khi trường hợp sau xảy ra, tuabin tách tự động chức bảo vệ hệ thống Tuabin chạy tốc độ Hệ thống bảo vệ qua tốc tuabin phải bao gồm hệ thống độc lập dự phòng cho để đảm bảo độ tin cậy cho chức bảo vệ đề cập bên dưới: - Hệ thống bảo vệ điện tử: bao gồm cảm biến tốc độ đưa vào điều khiển modun tín hiệu dự phịng Hệ thống phải tn theo nguyên lý điều khiển “2 out of three”; - Một hệ thống bảo vệ tốc khí gắn trục tuabin Hệ thống phải có khả đưa hai mức hoạt động báo động dừng khẩn cấp tốc độ tương ứng tuabin Vị trí bạc lót bất thường Người vận hành ấn nút kích hoạt chức từ phịng điều khiển trung tâm  Người vận hành ấn nút kích hoạt chức bệ đỡ đằng trước tuabin  Áp suất dầu EHC thấp  Áp suất dầu ổ đỡ thấp  Áp suất chân khơng bình ngưng thấp  Nhiệt độ chụp xả cao  Độ dung vòng bi cao  Hỏng nặng hệ thống 3.14.7 Chức vận hành giám sát AVR thiết bị phụ trợ máy phát Chức Vận hành Giám sát AVR cách sử dụng hệ thống trạm điều hành, nghĩa là, điều tốc tuabin AVR máy phát vận hành giám sát tiến hành hệ thống trạm điều hành Trong trường hợp trạm điều hành gặp cố tất chức điều khiển giám sát tuabin máy phát sẵn sàng khơng bị gián đoạn nhờ có trạm điều hành dự phòng 3.15 Hệ thống giám sát bảo vệ Tuabin 3.15.1 Giám sát tuabin Hệ thống thiết bị đo lường giám sát tuabin đo lường giám sát tối thiểu thông số sau:  Độ giãn vi sai trục tuabin  Độ rung ổ trục tuabin Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 48 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Nhiệt độ kim loại ổ trục tuabin  Nhiệt độ dầu bôi trơn ổ trục tuabin  Kiểm soát tốc độ tuabin  Độ di trục tuabin  Giám sát vị trí mở van điều khiển van chặn  Nhiệt độ nửa nửa thân tuabin cao áp trung áp 3.15.2 Bảo vệ tuabin Hệ thống bảo vệ tuabin thiết kế với chức tối thiểu sau: Chức bảo vệ tuabin kết hợp hệ thống phần mềm phần cứng để giảm bớt phụ thuộc vào nhân viên vận hành Các chức bảo vệ tuabin để hỗ trợ trình vận hành giám sát được, bao gồm thao tác giảm tải có cố thiết bị ngắt tuabin Đảm bảo an toàn tối đa cho thiết bị người vận hành Đạt tin cậy tính sẵn sàng lớn cho hệ thống Các vi xử lý, đường truyền thông, mođun cấp nguồn dự phịng để đảm bảo tính tin cậy Khi phận hệ thống bảo vệ tuabin xẩy lỗi hỏng hóc khơng ảnh hưởng đến việc dừng máy an tồn cưỡng bức, khơng gây điều kiện khơng bình thường để rút ngắn tuổi thọ thiết bị Tất tín hiệu dẫn tới ngắt thiết bị nối cứng hệ thống phụ hệ thống điều khiển giám sát tích hợp (ICMS) Các tín hiệu đầu vào/đầu ra, cấu chấp hành giao diện với hệ thống bảo vệ phải thiết kế với khả chịu lỗi Nguồn cấp điện với độ tin cậy cao cấp từ nguồn ICMS Nhân viên vận hành dừng trực tiếp tuabin từ bảng điều khiển nối dây cứng tuabin từ bàn điều khiển MMI phịng điều khiển đặt nhà điều khiển trung tâm Các nguyên nhân trình tự dẫn tới việc cắt thiết bị phải thể rõ ràng dễ hiểu cho người vận hành Hệ thống bảo vệ tuabin thực tối thiểu chức bảo vệ sau:  Quá tốc độ  Hỏng hóc hệ thống điều tốc thuỷ lực - kỹ thuật số (D-EHG)  Áp suất dầu bôi trơn thấp  Áp suất dầu điều khiển thấp  Áp suất bình ngưng cao Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 49 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện  Mài mịn ổ trục chặn  Độ rung trục cao  Đóng cắt lò  Ngắt máy phát xoay chiều  Cắt khẩn cấp từ bảng điều khiển trung tâm tay  Cắt khẩn cấp tủ điều khiển chỗ tay Các thơng số bảo vệ có giá trị cảnh báo Khi thông số đạt đến giá trị cảnh báo, hệ thống có tín hiệu cảnh báo cho người vận hành Nếu người vận hành khơng có tác động kịp thời mà thông số đạt đến giá trị bảo vệ hệ thống bảo vệ tác động Tóm tắt số điều kiện ngừng khẩn cấp tuabin sau: Thông số Đơn vị Quá tốc % Nhiệt độ gối đỡ oC Nhiệt độ gối chặn oC Biên độ rung gối trục micro m Đỉnh tới đỉnh Biên độ rung trục micro m Đỉnh tới đỉnh Chuyển vị gối chặn mm Áp suất dầu bôi trơn kg/cm2g Áp suất dầu điều khiển kg/cm2g Giá trị Ghi Nhiệt độ thoát tuabin hạ áp oC Áp suất bình ngưng mmHg ab Trên mức bình Mực nước giếng ngưng mm Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 thường Trang 50 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Đơn vị Thông số Giá trị Ghi Khác 3.16 Hệ thống cân động online 3.16.1 Tổng quan Các cấu quay dạng trục rơ-to có số lượng lớn số máy móc - thiết bị quan trọng nhà máy điện, điển hình rơ-to máy bơm, quạt, máy phát, tuốcbin, vv Đặc điểm cấu rung động trình làm việc, rung động cần phải nằm giới hạn cho phép qui định nhà sản xuất, rung động vượt giới hạn dẫn tới phá hủy chi tiết chí phá hủy thiết bị, đặc biệt thiết bị có cấu quay kích thước lớn, làm việc với số vòng quay cao Rung động cấu quay tượng phức tạp, gây nhiều lực dao động, chất lực qui thành phần bảng đây: Bảng 9.1 Các lực gây nên dao động cấu quay dạng trục rôto Lực Nguyên nhân Các lực học 1.1 Lực ly tâm Mất cân cấu quay 1.2 Lực động học Bề mặt trượt không đồng 1.3 Lực biến thiên Độ cứng không đồng theo phương cấu quay gối trục 1.4 Lực ma sát Ma sát bề mặt tiếp xúc 1.5 Lực xung Hư hại bề mặt tiếp xúc khớp nối trục Các lực điện từ 2.1 Lực từ trường Thay đổi lượng từ trường khoảng hẹp 2.2 Lực điện-động Tương tác từ trường dòng điện lực 2.3 Lực hiệu ứng từ Hiệu ứng thay đổi kích thước chất dẫn từ tác động từ trường Các lực thủy-khí động lực Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 51 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện 3.1 Lực nâng Chuyển động cấu dạng cánh quạt dòng chảy 3.2 Lực ma sát Ma sát dòng chảy phận cố định 3.4 Lực xung áp Xung áp dòng chảy Trong số lực gây nên rung động cấu quay kể đáng kể lực ly tâm cân cấu quay gây Lực tính theo cơng thức: C=(G/g).w².R Trong đó: C – lực gây cân G – trọng lượng trọng khối cân g – gia tốc trọng trường w – vận tốc góc R – bán kính trọng tâm khối cân Từ cơng thức thấy cấu quay kích thước lớn, tốc độ quay cao cần khối cân nhỏ gây xung lực ly tâm lớn Vì lý mà cân trục quay rô-to công tác đặc biệt quan trọng vận hành sửa chữa thiết bị có cấu quay Dựa theo chất cân mà người ta chia thành cân tĩnh cân động Mất cân tĩnh trọng tâm rô-to không nằm trục quay rô-to quay sinh lực ly tâm tạo nên rung động rôto Nguyên nhân tượng trọng khối rô-to phân bố không đối xứng quanh trục quay Mất cân động rô-to quay trọng khối rô-to tạo lực ly tâm ngược chiều không nằm mặt phẳng vng góc với trục quay trọng tâm rơ-to nằm trục Trong trường hợp trọng khối phân bố không đồng theo trục quay rô-to quay tạo ngẫu lực bên rôto Nếu ngẫu lực không triệt tiêu sinh mơ men có phương quay theo rô-to tác động lên gối trục rô-to gây nên rung động Trong nhiều trường hợp ngẫu lực cịn uốn cong rơ-to gây hư hại cho nhiều chi tiết khác 3.16.2 Các yêu cầu công tác cân Thông thường cấu quay xuất xưởng nhà sản xuất chỉnh để đảm bảo cân bằng, nhiên trình vận hành ứng suất nhiệt, mỏi kim loại, vận hành khơng qui trình ngun nhân khác mà rơ-to thành phần bị biến dạng gây nên cân Đặc biệt cân phát sinh trình sửa chữa thay chi tiết gắn rơto Vì cân cịn coi công đoạn sửa chữa cuối trước kết thúc sửa chữa đưa thiết bị vào vận hành Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 52 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Tiêu chuẩn để cấu quay coi cân thường mô tả dạng đồ thị mà trục tọa độ giá trị vận tốc quay tối đa rô-to trục tỷ lệ dung sai cân chấp nhận với trọng lượng rôto Các đồ thị lại chia thành dải dải áp dụng cho chủng loại rơ-to định việc lựa chọn đồ thị áp dụng dải phụ thuộc điều kiện làm việc rơto ví dụ tính chất gối trục, khung giá đỡ rôto, vv Tiêu chuẩn cân đưa vào năm 1950 hội đoàn kỹ sư Đức đặt tên VDI 2060 Năm 1973 tiêu chuẩn VDI 2060 tổ chức tiêu chuẩn quốc tế chấp nhận đổi tên thành ISO Standard 1940 Năm 1975 tiêu chuẩn ISO Standard 1940 lại viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ hội âm học Mỹ chấp nhận riêng biệt tiêu chuẩn ANSI Standard S2.19-1975 ASA STD 2-1975 (hay ISO Standard 1940) Phân loại thiết bị quay giới hạn cân cho phép theo ASA STD 21975 (hay ISO Standard 1940) sau: Phân loại rô-to: Giới hạn cân cho phép: Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 53 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện 3.16.3 Các giải pháp cân khái niệm cân “nóng” Thơng thường cơng tác cân gắn gia trọng với khối lượng xác định vào vị trí xác định rơ-to cho rô-to quay gia trọng sinh đối lực triệt tiêu lực cân Đối với cân tĩnh để khử độ cân cần xác định góc cân rơ-to gắn gia trọng vào phía đối diện với khối lượng xác định nhằm đảm bảo cho trọng tâm rô-to nằm truc quay Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 54 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Góc cân xác định cách cho rô-to quay tự giá gối đỡ Đối với cân động việc khắc phục khó khăn Nguyên tắc cân động xác định vị trí khối lượng gia trọng gắn lên rơ-to cho tạo ngẫu lực triệt tiêu ngẫu lực cân Do ngẫu lực cân xác định trực tiếp nên người ta phải xác định gián tiếp qua rung động gối trục độ dao động rô-to gối đỡ giá cân Đối với rơ-to dạng cứng cần gắn gia trọng hai mặt phẳng cân bằng, thường gần với hai gối trục Tuy nhiên với rơ-to dạng mềm (ví dụ rơ-to tuốc bin lớn) việc khơng đảm bảo cho việc cân ngẫu lực cân uốn cong rơ-to gây cân cịn lớn Trong trường hợp cần có máy móc thiết bị đại cho phép tính toán gia trọng lắp đặt lên nhiều mặt phẳng cân Giải pháp cân theo nguyên tắc bắt buộc phải thực thiết bị quay cơng nghiệp trước xuất xưởng Trong q trình vận hành phát sinh cân vượt giới hạn cho phép thiết bị quay phải cân lại giải pháp cân áp dụng Cân theo cách phổ dụng yêu cầu thiết bị quay phải dừng hoạt động chí phải tháo dỡ để thực Thiết bị đưa vào vận hành trở lại sau hồn tất cơng tác cân thử nghiệm đạt yêu cầu Do cân theo nguyên tắc gọi cân “nguội” (Offline Balancing) Trong dây chuyền công nghệ mà thiết bị quay cần cân không dự phịng thiết bị tương tự việc cân theo phương thức “nguội” dẫn tới việc phải dừng toàn dây chuyền nhiều trường hợp kéo theo thiệt hại kinh tế lớn dừng máy lâu Để khắc phục vấn đề phương thức cân khác áp dụng cho phép thực thiết bị quay làm việc nhằm kéo dài thới gian vận hành giảm thiểu thời gian phải dừng máy nguyên nhân cân Cân cho phép thực thiết bị quay làm việc gọi cân “nóng” (On-line Balancing) Về mặt lý thuyết có hai hình thức cân “nóng” thụ động (Pasive) chủ động (Active) Hình thức thụ động chất dựa tính chất đặc biệt hệ rơ-to có khả tự cân tốc độ quay vượt qua tốc độ cộng hưởng Tuy nhiên hình thức khơng sử dụng cho thiết bị quay công nghiệp (như thiết bị quay nhà máy điện) Hình thức chủ động chất tạo ngẫu lực cân với lực cân rô-to Tùy theo cấu tạo ngẫu lực, cân “nóng” chủ động lại phân loại thành cân lực điện từ (Magnetic Force Balancing) hay Gối trục từ (Magnetic Bearing) cân phân bổ khối lượng (Mass Redistribution Balancing) hay Thiết bị cân chủ động (Active Balancing Devices) Chi tiết giải pháp cân mơ tả hình bên dưới: Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 55 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Cân lực điện từ sử dụng gối trục từ chủ động tạo lực điện từ quay tác động lên rô-to cân với lực cân rô-to Cân phân bổ khối lượng sử dụng thiết bị cân chủ động với khả tự phân bổ khối lượng nhằm tạo ngẫu lực cần thiết cân với lực cân rô-to Thiết bị gắn rô-to hoạt động, quay với rô-to triệt tiêu cân rơ-to Vị trí lắp đặt thiết bị nằm rơ-to đầu rô-to Bộ phận quan trọng thiết bị cân điều khiển Bộ phận có chức phân tích dao động để tính tốn khối lượng cân cần phân bổ bên thiết bị cân Quá trinh cân theo phương thức thực thực hoàn toàn tự động rơ-to hoạt động Hình bên mơ tả ngun lý thiết bị cân “nóng” chủ động kiểu thủy lực vận hành khí nén (Liquid-transfer Automatic Balancing Device driven by Compressed Air Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 56 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Counterweight wheel Connecting flange Drive shaft Acceleration sensor Displacement sensor Speed sensor 7.Control unit Air source Air filter 10 Pressure reducing valve 11 Electromagnetic valve block 12 Air distributor 13 Balancing disc Nguyên tắc hoạt động thiết bị sau: Khi tín hiệu rung báo điều khiển (7) cho thấy tình trạng cân vượt giới hạn cho phép điều khiển kích hoạt tính tốn tham số điều khiển phân bố khối lượng bên đĩa cân nhằm tạo ngẫu lực cân với lực cân rô-to Việc phân bổ khối lượng thực cách phân bổ chất lỏng ngăn bên đĩa cân (13) Khí nén sử dụng làm tác nhân tái phân bổ chất lỏng ngăn Sơ đồ đĩa cân hình bên Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 57 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện Thiết bị cân gắn rơ-to thử nghiệm: Q trình vận hành thiết bị cân diễn theo logic sau: Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 58 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Quá trinh thực hoàn toàn tự động thiết bị cân tạo ngẫu lực cân với lực cân rô-to thời gian ngắn (một vài phút) 3.16.4 Kết luận Cân thiết bị quay công tác quan trọng đảm bảo cho thiết bị vận hành an tồn, tin cậy hiệu Có nhiều phương thức cân khác sử dụng, nhiên gần phương thức cân “nóng” trọng xem xét có ưu điểm sau:  Thực thiết bị quay làm việc, thời gian chuẩn bị ít, tiến hành nhanh chóng hồn tồn tự động;  Có thể sử dụng liệu cân đánh giá tình trạng thiết bị, phục vụ cho việc lên kế hoạch bảo dưỡng Tuy nhiên cân theo phương thức có số điểm hạn chế: Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 59 / 60 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Chi phí cho thiết bị cân gắn lên thiết bị quay;  Không phải thiết bị quay phù hợp cho việc gắn vào thiết bị cân “nóng” hạn chế kích thước, cấu trúc thiết bị quay;  Không triệt tiêu tính cân nội thiết bị quay mà tạo ngẫu lực đối lại lực cân thiết bị quay để kéo dài thời gian vận hành dừng máy sửa chữa theo kế hoạch Từ đánh giá ưu-nhược điểm nêu kiến nghị xem xét tiến hành khảo sát thực tế rộng nhằm đánh giá khả trang bị thiết bị cân “nóng” cho số thiết bị quay phù hợp nhà máy điện, đặc biệt thiết bị khơng có dự phòng thường xuyên phải dừng để sửa chữa nguyên nhân cân PHỤ LỤC Các vẽ PID liên quan đến tuabin đính kèm danh sách bảng sau đây: STT Số hiệu vẽ Tên vẽ NĐ-0841K.30.TB.001 Ký hiệu thích NĐ-0841K.30.TB.002 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống tái sấy NĐ-0841K.30.TB.003 Sơ đồ công nghệ hệ thống tự dùng NĐ-0841K.30.TB.004 Sơ đồ công nghệ hệ thống nước ngưng NĐ-0841K.30.TB.005 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống nước cấp lị NĐ-0841K.30.TB.006 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống trích cho bình gia nhiệt NĐ-0841K.30.TB.007 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước ngưng NĐ-0841K.30.TB.008 N/A NĐ-0841K.30.TB.009 N/A 10 NĐ-0841K.30.TB.010 Sơ đồ công nghệ hệ thống vận chuyển lưu trữ nước ngưng 11 NĐ-0841K.30.TB.011 Sơ đồ công nghệ hệ thống dầu bôi trơn Quyển 3, Chương – Tuabin thiết bị phụ trợ Ấn 2, tháng 8/2017 Trang 60 / 60