Nghiên ứu bộ làm mát dầu sử dụng trong á nhà máy điện ở việt nam

Trang 11 nóng lên, làm giảm độ nhớt của dầu dẫn đến làm giảm hiệu quả bôi trơn và gia tăng lực ma sát dẫn đến gia tăng mài mòn, giảm tuổi thọ, giảm công suất thiết bị… Hiện nay việc làm

B GIÁO D Ộ ỤC VÀ ĐÀO TẠ O TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-o0o -

NGUYỄN DUY KHÁNH

NGHIÊN C ỨU BỘ LÀM MÁT D U SỬ Ụ Ầ D NG TRONG

CÁC NHÀ MÁY ĐIỆ N Ở VIỆT NAM

LUẬ N VĂN TH Ạ C S KHOA H C Ĩ Ọ

K Ỹ THUẬT NHIỆ T

HÀ NỘI – 2017

B Ộ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀO T Ạ O TRƯ NG Đ Ờ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

-o0o -

NGUY N Ễ DUY KHÁNH

NGHIÊN C Ứ U BỘ LÀM MÁT D U SỬ Ụ Ầ D NG TRONG

CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN Ở VIỆT NAM

LUẬ N VĂN TH C SĨ KHOA H C Ạ Ọ

K Ỹ THUẬT NHIỆ T

NGƯ I HƯ Ờ Ớ NG DẪ N KHOA H C Ọ

TS BÙI HỒNG SƠN

HÀ NỘI – 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Báo cáo luận văn tốt nghi p này là công trình nghiên cứu ệ

của riêng tôi được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu các công nghệ đã được áp dụng

r ng rãi và ph bi n trên th giộ ổ ế ế ới dướ ự hưới s ng d n c a TS Bùi Hẫ ủ ồng Sơn

Các số ệ li u và k t qu trong luế ả ận văn được chỉ rõ ngu n trích d n trong danh ồ ẫ

mục tài liệu tham khảo Kết quả nghiên cứu chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình t ừ trước đến này

Hà N i, ngày 25 ộ tháng 10 năm 2017

TÁC GI LU Ả ẬN VĂN

Nguyễn Duy Khánh

Qua đây tác giả mu n g i l i cố ử ờ ảm ơn sâu sắc đến:

- TS Bùi Hồng Sơn, người thầy đã tận tâm hướng dẫn và giúp đỡ tác giảtrong quá trình làm luận văn

- Các thầy, cô giáo trong Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh, Viện đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình gi ng d y và giúp ả ạ

đỡ tác gi trong quá trình h c t p và rèn luyệ ại trườả ọ ậ n t ng

Mặc dù với sự ỗ ực hết mình, nhưng do thời gian và kinh nghiệm của bản n lthân tác gi còn h n ch , nên b n luả ạ ế ả ận văn không thể tránh khỏi những thi u sót ếTác giả ấ r t mong nhận được sự đóng góp, chỉ ả b o của các thầy, cô giáo và các bạn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Nghiên c u t ng quan v dứ ổ ề ầu bôi trơn 4

1.1.1 Vai trò của bôi trơn đố ới v i các loại máy móc 4

1.1.2 Cơ chế ma sát trong ổ đỡ lăn 6

1.1.3 Vai trò của dầu bôi trơn 7

1.1.4 Một số ại dầ lo u Tua bin 8

1.2 Các phương pháp làm mát dầu bôi trơn trong công nghiệp 10

1.2.1 Làm mát dầu bôi trơn bằng phương pháp làm mát tự nhiên 10

1.2.2 Làm mát dầu bôi trơn cưỡng bức bằng qu t gió 12 ạ 1.2.3 Thiết bị làm mát gián tiếp dầu bôi trơn bằng nước 14

1.3 Nghiên cứu các hệ ống làm mát dầu bôi trơn trong các nhà máy điện th chính ởViệt Nam 19

1.3.1 Nhi m v 19 ệ ụ 1.3.2 Làm mát dầu bôi trơn cho các nhà máy Thủy Điện 20

1.3.3 Làm mát dầu bôi trơn cho các gối đỡtua bin trong nhà máy Nhiệt Điện khí 26

1.3.4 Làm mát dầu bôi trơn trong nhà máy nhiệt điện đốt than 36

1.4 K t luế ận chương 1 41

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ LÀM MÁT DẦU BÔI TRƠN CHO GỐI ĐỠ TUA BIN 42

2.1 T m quan trầ ọng ủa các bộ c làm mát dầu trong các nhà máy điện 42

2.2 Cấ ạu t o của các bộ làm mát dầu thường được sử ụ d ng trong các nhà máy

điện 43

2.3 Thi t k b làm mát dế ế ộ ầu bôi trơn 44

2.4 K t luế ận chương 2 53

CH ƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU BỘ LÀM MÁT DẦU BÔI TRƠN BẰNG PHẦN M M ANSYS FLUENT 54 Ề 3.1 Phần mềm ANSYS FLUENT 54

3.1.1 Gi i thiớ ệu phần mềm ANSYS FLUENT 54

3.1.2 Các ứng d ng c a phụ ủ ần mềm ANSYS FLUENT trong k thu tỹ ậ 56

3.2 Nh ng vữ ấn đề liên quan đến bài toán dòng ch y trong ng 57 ả ố 3.2.1 Đặt vấn đề 57

3.2.2 Các bước mô phỏng một bài toán s d ng ANSYS FLUENT 61 ử ụ 3.3 Ứng dụng p ần mềm ANSYS FLUENT nghiên cứu sự thay đổi trường h nhiệt độ 62

3.3.1 Xét các ống làm mát bằng đồng 66

3.3.2 Xét các ng làm ố mát ằb ng nhôm 70

3.4 K t luế ận chương 3 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Ch vi t t t ữ ế ắ

ANSYS FLUENT Phần m m Ansys Fluent ề

RTD Cảm biến nhiệt độ ầ d u

đỡ 7 Hình 1 5: Đồ ị ệ ố ma sát trượ ủ th h s t c a ti p xúc Thép-Thép khi khế ởi động 8 Hình 1 6: Sơ đồ phương pháp làm mát gián ti p gi i nhiế ả ệt tự nhiên 11Hình 1 7: Sơ đồ phương pháp làm mát gián ti p cư ng b c b ng qu t gió 13 ế ỡ ứ ằ ạHình 1 8: Sơ đồ phương pháp làm mát gián tiếp bằng nước có s d ng thi t b làm ử ụ ế ịmát dạ ống ng 16 Hình 1 9: Sơ đồ phương pháp làm mát gián ti p bế ằng nước có s d ng b ử ụ ộ trao đổi nhi t dệ ạng tấm 18Hình 1 10: Gối đỡ ể ố ki u ng lót của tổ máy thủy điện 22Hình 1 11: Cảm biến nhiệt độ ầ d u ki u RTD 24ểHình 1 12: Giám sát nhiệt độ ổ t máy thủy điện 25Hình 1 13: Sơ đồ ấ ạ c u t o c a m t tuabin khí 27 ủ ộHình 1 14: Sơ đồ ệ ố h th ng dầu bôi trơn cho Tua bin khí 29 Hình 1 15: B lộ ọc dầu một chi u 31ềHình 1 16: B lộ ọc dầu 2 chi u 32ềHình 1 17: Tác d ng c a màng d u 33ụ ủ ầHình 1 18: Tua bin nhiệt điện công su t 300MW 39 ấHình 1 19: Sơ đồ ệ ố h th ng dầu bôi trơn 40

Hình 2 1: Thiết bị ống thẳng một hành trình 45

Hình 2 2: a Núc ng có g ; b Núc ố ờ ống trơn; c Hàn ống 45

Hình 2 3: Tấm chắn bên trong của thiế ịt b 46

Hình 2 4: th nhiĐồ ị ệt độ ầu và nước đầ d u vào và đầu ra thi t b 51ế ị Hình 2 5: Bả ẽ ấ ạn v c u t o bên trong b làm mát bộ ằng nước dạ ống trònng 51

Hình 2 6: B n v c u t o bên ngoài v b làm mát 56ả ẽ ấ ạ ỏ ộ Hình 3 1: Giao di n phệ ần mềm ANSYS FLUENT 54

Hình 3 2: Các lĩnh vực có th mô ph ng b ng ANSYS FLUENT 55 ể ỏ ằ Hình 3 3: Mô hình hóa các mô hình truyền nhiệt trong ch t l ng 56ấ ỏ Hình 3 4: Quỹ o c a ph n t đạ ủ ầ ửchất lưu trong chấ ỏt l ng 56

Hình 3 5: Các đường dòng của lưu chất trong chấ ỏt l ng 56

Hình 3 6: Sơ đồ các bướ chia lước i 61

Hình 3 7: Sơ đồ ực hiệ th n khi mô phỏng bằng ANSYS FLUENT 62

Hình 3 8: Tổng th thi t b ể ế ị trao đổi nhiệt sau khi chia lưới 63

Hình 3 9: Mặ ắt thiết bị trao đổi nhiệt sau khi chia lướt c i 64

Hình 3 10: Mô hình t mả ặt cắt ngang ch a 6 ứ ống đồng 65

Hình 3 11: Các thông số ủa vậ ệ c t li u là ống đồng 66

Hình 3 12: Trường nhiệt độ ủ c a mặ ắt c t ngang (2D) của nước và dầu trường hợp ống đồng 67

Hình 3 13: Trường nhiệt độ ủa mặ ắ c t c t ngang (3D) của nước và dầu 68

Hình 3 14: Mô t ả đường dòng c a dủ ầu bôi trơn ở ố t c độ1 m/s 69

Hình 3 15: Các thông s cố ủa vậ ệt li u làm b ng ng nhôm 71ằ ố Hình 3 16: Trường nhiệt độ ủa mặ ắ c t c t ngang (2D) của nước và dầu ống nhôm 71

Hình 3 17: Trường nhiệt độ ủ c a mặt cắt ngang (3D) của nước và d u khi sầ ử ụ d ng ống nhôm 72 Hình 3 18: Mô t ả đường dòng ch y trong v ả ỏ trong trường hợ ống nhôm 72 p

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Đất nước ta trong đang giai đoạn phát triển, từng bước hiện đại hóa với mục tiêu đưa đất nước trở thành một nước công nghiệp theo định hướng XHCN của Đảng và Nhà nước Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đạ óa đất nước, việc i hphát triển ngành công nghiệp được đặt lên hàng đầu Để làm được điều đó chúng ta cần phải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó có ngành điện Việc phát triển ngành điện cần phải được đi trước một bước vì nó là cơ sở cho sự phát , triển của các ngành công nghiệp khác cũng như đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của , toàn xã hội

Hiện nay điện năng của nước ta đang được sản xuất chủ yếu ở các nhà máy thủy điện và các nhà máy điện sử dụng các nhiên liệu hữu cơ như dầu, khí thiên nhiên, than… Trong đó do có thuận lợi về mặt địa hình nên ở Việt Nam các nhà máy thủy điện đã được xây dựng rất nhiều, chiếm một tỷ trọng lớn về công suất phát điện của cả hệ thống Việc tiếp tục phát triển các nhà máy điện mới trong giai đoạn tiếp theo sẽ được tập trung cho phát triển các nhà máy nhiệt điện, ngoài việc cung cấp và gia tăng điện năng cho nền kinh tế thì các nhà máy nhiệt điện còn sử dụng được nguồn nhiên liệu than dồi dào sẵn có trong nước Ngày nay các nhà máy nhiệt điện và thủy điện được xây dựng khá nhiều trên đất nước ta, và một vấn đề hết sức quan trọng đối với các nhà máy điện nói chung ngày nay chính là vấn đề làm mát trong nhà máy điện

Trong tất cả các yêu cầu về làm mát thì làm mát dầu bôi trơn trong các nhà máy điện là một yêu cầu bắt buộc Do các máy móc, thiết bị sử dụng trong nhà máy điện, thường là những động cơ công suất lớn như bơm, quạt, máy nén khí… các thiết bị lớn như tua bin, máy phát… trong quá trình làm việc của chúng cần có dầu

để bôi trơn cho các chi tiết chuyển động ác máy móc, thiết bị C khi làm việc thì tại các vị trí có các chi tiết chuyển động tương đối với nhau sẽ gây ra lực ma sát Lực

ma sát này làm phát sinh nhiệt độ tại các bề mặt tiếp xúc, làm cho các chi tiết nóng lên Nhiệt độ phát sinh làm cho dầu bôi trơn của các chi tiết máy móc, thiết bị này

nóng lên, làm giảm độ nhớt của dầu dẫn đến làm giảm hiệu quả bôi trơn và gia tăng lực ma sát dẫn đến gia tăng mài mòn, giảm tuổi thọ, giảm công suất thiết bị… Hiện nay việc làm mát dầu bôi trơn tại các nhà máy điện tại Việt Nam đều sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt (bộ làm mát) được nhập khẩu nguyên bộ chế tạo sẵn

từ nước ngoài, với giá thành rất cao nhưng chất lượng lại không đảm bảo Những bộ làm mát này chỉ sau vài năm vận hành thì đã bị giảm hệ số trao đổi nhiệt, bục vỡ ống, không thể sửa chữa chỉ có thể thay thế bộ mới nhưng các nhà máy lại không chủ động được thiết bị thay thế, cần nhiều thời gian để mua sắm thiết bị qua các công ty trung gian, hoặc phải mua sẵn các bộ làm mát để dự phòng gây tốn kém , thêm chi phí cho thiết bị dự phòng Tuy nhiên mua sắm các thiết bị làm mát để dự phòng cũng không khả thi do chủ yếu các thiết bị này được nhập khẩu từ Trung Quốc nên chỉ để một thời gian ngắn các ống đồng đã bị vôi hóa làm giảm hệ số trao đổi nhiệt, dễ bục vỡ nên không đủ điều kiện để lắp đặt và đưa vào vận hành thay thế thiết bị hỏng

Vì vậy nghiên cứu bộ làm mát dầu bôi trơn là cơ sở cho việc chế tạo các thiết

bị làm mát dầu bôi trơn cho các nhà máy điện ở Việt Nam Trên cơ sở đó tác giả đã chọn đề tài:

“Nghiên cứu bộ làm mát dầu sử dụng trong các nhà máy điện ở Việt Nam”

Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả:

Đề tài tập trung nghiên cứu về vai trò của dầu bôi trơn, các phương pháp làm mát dầu bôi trơn, vai trò của làm mát dầu bôi trơn, tính toán thiết kế bộ làm mát dầu bôi trơn điển hình sử dụng trong các nhà máy điện

Tác giả đã đưa ra phương pháp nghiên cứu các quá trình trao đổi nhiệt diễn

ra trong bộ làm mát bằng phần mềm mô phỏng ANSYS FLUENT thay vì phải chế , tạo các bộ làm mát thử nghiệm hoặc chế tạo mô hình, mô hình đồng dạng để thử nghiệm, tiết kiệm thời gian, chi phí, đánh giá hiệu quả của thiết bị và đề xuất phương hướng ứng dụng bộ làm mát vào thực tế

Nội dung của luận văn gồm:

Mở đầu

Chương 1: ổng quan;T

Ch ng 2: ươ Thiết kế bộ làm mát dầu bôi trơn cho gối đỡ tua bin;

Ch ng 3 Nươ : ghiên cứu bộ làm mát dầu bôi trơn bằng phần mềm Ansys

CHƯƠNG 1 T NG QUAN Ổ 1.1 Nghiên cứu tổng quan về dầu bôi trơn

1.1.1 Vai trò ủ c a bôi tr ơn đố ớ i v i các lo i máy móc ạ

Hiện nay trong các ngành công nghiệp trên thế ới, dầu bôi trơn vẫn được gi

s dử ụng làm chất bôi trơn chủ ếu cho t t c y ấ ả các lo i máy móc Với vai trò quan ạ

trọng của mình thì dầu bôi trơn đã trở nên không thể thiếu cùng với sự phát triển

c a n n công nghi p ủ ề ệ nói chung và trong ngành điện nói riêng

Đối v i t t c các lo i máy móc khi làm viớ ấ ả ạ ệc thì v trí ti p xúc gi a các b ị ế ữ ề

mặt của các ộ b phận chuyển động, vị trí tiếp xúc của các chi tiế khi các chi tiết t chuyển động tương đối vớ nhau sẽ phát sinh lực ma sát ực ma sát này phát sinh là i , l

do tác d ng cụ ủa ứng su t ti p xúc ho c áp su t khi tiấ ế ặ ấ ếp xúc trượt tương đố ới v i nhau

s làm cho các b mẽ ề ặt tiếp xúc b ịmài mòn M t trong các biộ ện pháp để ả gi m mòn là

phải bôi trơn bề mặt tiếp xúc, chất bôi trơn có thể là các chất khí chất lỏ, ng, chất

r n ắ Nhưng hiện nay dầu bôi trơn là chất được sử ụ d ng ch y u ủ ế

Hình 1.1: Chi tiết máy sử dụng dầu bôi trơn

Bôi trơn trong các lo i máy và chi tiạ ết máy có các chức năng chủ ế y u sau:

- Gi m l c ma sát, tả ự ức là tăng hiệu suất máy và chi ti t máy ế

- Giảm độ hao mòn c a các chi tiủ ết máy.

- Làm mát các chi ti t máy do b nóng khi ma sát ế ị

- B o v chi ti t khả ệ ế ỏi bị han g ỉ

- Bảo đảm tính kín khít c a b ph n ma sát ủ ộ ậ

Không thể ậ v n hành và b o qu n lâu ả ả các máy, chi tiết máy mà không có bôi trơn Hoàn thiện bôi trơn là phương pháp rẻ và nhanh nhất để tăng tuổi th cho máy ọNgoài các chức năng chủ ếu như trên dầu bôi trơn còn phả y i th a mãn m t s ỏ ộ ốyêu cầu sau:

- Bảo đảm khả năng làm việc trong một khoảng nhiệt độ áp suất và vận tốc ,

trượ ớt l n

- Điền đầy các lõm nh p nhô b m t ấ ề ặ

- Tạo sức cản lớn theo phương vuông góc với bề ặt ma sát và nhỏ nhất theo m

phương tiếp tuy n ế

- Không gây n và cháy ổ

- Không gây ảnh hưởng có h i t i vạ ớ ật liệu chi ti t ế

- Bảo đảm bôi trơn và lượng d u ít nh t ầ ấ

- Không thay đổi tính ch t khi v n chuy n, b o qu n, cung c p ấ ậ ể ả ả ấ

- Không tạo cặn (hạt mòn kim lo i) nguy hi m và có h i ạ ể ạ

- Không sinh b t ọ

- Không tạo nhũ.

M i lo i dỗ ạ ầu bôi trơn được đánh giá theo hai chỉ tiêu:

• Các tính chất lý hóa (đ nh t, nhiộ ớ ệt độ ố b c cháy, đông đặ hàm lược, ng lưu huỳnh, c tro, độ ốc, độ độ axit)… thông thường các tính chất này được tiêu chu n hóa ẩ

• Các tính chấ ử ụt s d ng, ví d ụ như tính chịu t i tr ng, tính ch ng ma sát, ả ọ ốtính chống mài mòn, tính ch ng dính.ố Tính chị ả ọnu t i tr g của dầu liên quan đến kh ả năng bôi trơn chống mài mòn và có th ể được coi là áp su t ấhay tả ọi tr ng c c đ i mà chự ạ ất bôi trơn có thể chịu được mà không làm k t ẹmáy

Chọn đúng dầu bôi trơn là một vấn đề ết sức quan trọ h ng Theo các công trình nghiên cứ ở nướu c ngoài việc thay đổ ầu bôi trơn thích hợi d p có thể làm tăng

tu i th cổ ọ ủa các ố ụg i tr c lên 2 8 lần bộ truyền động bánh răng, lên 1,5 5 lần

1.1.2 Cơ chế ma sát trong ổ đỡ lăn

Nếu ta coi chi tiết quay là các trục rô to của tua bin trong các nhà máy điện thì b phộ ận đỡnó là các gối đỡ được mô tả đơn giản như trên hình vẽ 1.2

Hình 1.2: Chuyển động quay của cụm chi tiết gối đỡ và rô to

Giữa ục quay rô to và gối đỡ có bạc ba bít được chế ạo từ các kim l ại tr t o

mềm đó là nơi có các lỗcó nhiệm vụ ẫn dầu bôi trơn để cung cấp trực tiếp cho chỗ d

tiếp xúc giữa bạc và trục rô to Hình 1.3 mô tả ột lớp bạc ba bít được tráng trên m

gối đỡ Tua bin giúp cho gối đỡ Tua bin không b mài mòn trong quá trình làm vi ị ệc

Hình 1 3: Gối đỡ tua bin có tráng l p b c ba bít ớ ạ

Nếu như chúng ta biểu diễn lực Q là lực trục Rô to của tua bin tác dụng lên

gối đỡvà R là phản lực của gối đỡ, M là mô men quay của trục quay Rô to của tua bin T i B ạ khi đó ẽs có t p xúc gi a tr c quay Rô to và giế ữ ụ ối đỡ ở đó sẽ, xuất hiện

lực ma sát

Hình 1 4: Sơ đồ phân bố ự l c và mô men trong chuyển động của trục rô to trong g i ố

đỡ

1.1.3 Vai trò c ủ a dầ bôi trơn u

Để ả gi m b t l c và mô men ma sát tạớ ự i ch ti p xúc gi a ng ng tr c Rô to và ỗ ế ữ ỗ ụ

gối đỡ người ta thường sử ụng dầu bôi trơn Chính nhờ có dầu bôi trơn mà lực ma dsát đã giảm đi đáng kể

Thật vậy, trên hình 1.5 đường 1 biểu thị lực ma sát khi 2 bề mặt thép tiếp xúc trực tiếp không được bôi trơn Đường 2 biểu thị lực ma sát khi được bôi trơn Nhìn vào hình vẽ này ta thấy nếu như không có sự có mặt của dầu bôi trơn giữa hai lớp tiếp xúc của hai bề mặt thép thép thì ở giai đoạn ban đầu (trong khoảng thời gian – rất ngắn) hệ số ma sát là gần như nhau nhưng sau đó thì hệ số ma sát giữa hai trường hợp này đã sai lệch đáng kể

Hình 1 5: Đồ thị hệ số ma sát trượt của tiếp xúc Thép Thép khi khởi động

Nếu như có dầu bôi trơn hệ số ma sát của cặp tiếp xúc này đạt giá trị khoảng 0,2 và ổn định trong suốt thời gian làm việc của cặp tiếp xúc;

- Nếu như không có dầu bôi trơn giữa cặp tiếp xúc thép – thép thì hệ số ma sát tăng lên đáng kể, ban đầu do có sự trà sát giữa hai lớp bề mặt tạo ra những lớp mạt vụn những lớp mạt vụn này cản trở chuyển động của hai vật và tăng dần ma sát giữa hai vật chuyển động Nó đạt tới giá trị là 0,5 gấp 3 lần trong trường hợp có dầu và còn tăng lên nữa theo thời gian

Chính vì vậy vai trò của dầu bôi trơn là hết sức quan trọng đối với các chỗ tiếp xúc đặc biệt là những tiếp xúc của các chi tiết có tải trọng lớn, độ ăn mòn nhiều

1.1.4 M ộ t số ại dầu Tua bin lo

Bảng 1.1 tổng hợp các thông số vật lý của một số loại dầu bôi trơn Tua bin hay được sử dụng trong các nhà máy điện

Bảng 1 1: Các thông số của một số loại dầu tuabin hay sử dụng

Loại dầu Khối lượng

riêng ở

15oC (kg/m3 )

Độ nhớt động

học ở 40oC (cSt)

Độ nhớt động

học ở 100oC (cSt)

Độ tách khí (phút)

ô xy hóa của dầu và làm cho dầu trở nên loãng Điều này đẩy mạnh sự thoái hóa của các phớt làm kín, các đệm lót và làm gia tăng mài mòn giữa các bộ phận lắp khít với nhau ở các loạimáy móchoặc thiết bị thủy lực như van, bơm, xy lanh, động cơ thủy lực

Nhiệt độ ở trạng thái ổn định của dầu bôi trơn trong một hệ thống phụ thuộc vào tốc độ sinh nhiệt và tốc độ tản nhiệt của hệ thống Nếu nhiệt độ hoạt động của dầu bôi trơn trong hệ thống trở lên quá mức, điều này có nghĩa là tốc độ sinh nhiệt của hệ thống quá lớn so với tốc độ tản nhiệt Để một hệ thống thiết bị làm việc được

ổn định, giảm tối đa hao tổn hiệu suất, thì phải giảm được nhiệt độ dầu bôi trơn trong phạm vi các yêu cầu kỹ thuật cho phép Giải nhiệt dầu bôi trơn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ làm mát hay còn gọi là bộ trao đổi nhiệt

Đối với hầu hết các hệ thống máy móc, thiết bị thì tốc độ sinh nhiệt tự nhiên khi làm việc thường đã vượt quá nhiệt độ làm việc của dầu bôi trơn, nếu không tìm cách giải nhiệt thì dầu sẽ bị giảm đặc tính bôi trơn do độ nhớt của dầu giảm mạnh khi nhiệt độ dầu tăng cao quá ngưỡng giới hạn làm việc và dầu còn rất dễ bị ô xy hóa ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thống Chính vì vậy, thông thường người ta sẽ dùng bộ làm mát để giải nhiệt giữ cho nhiệt độ của thiết bị không quá cao Đối với các nhà máy điện tại Việt Nam hiện nay thường sử dụng hai loại bộ làm mát dầu bôi trơn là: bộ làm mát dầu bôi trơn bằng nước và bộ làm mát dầu bôi trơn bằng không khí (làm mát bằng không khí cưỡng bức)

1.2 Các phương pháp làm mát dầ u bôi trơn trong công nghi p ệ

1.2.1 Làm mát d ầu bôi trơn bằng phương pháp làm mát t ự nhiên

Khi các h th ng mệ ố áy móc làm việc, dầu bôi trơn được bơm vào hệ thống để bôi trơn các chi tiết chuyển đông như: xi lanh, trục vít, gối đỡ, bánh răng của các máy móc như: máy nén khí, máy thủy lực, máy đột dập, máy CNC Sau đó qua quá trình làm việc của thiết bị, máy móc, do hiện tượng ma sát nên gi a các v trí ti p ữ ị ếxúc s ẽphát sinh nhiệt độ làm cho môi trường t i ạ chỗ ếp xúc giữa hai vật nóng lên ti

dẫn đến s ẽlàm cho dầu bôi trơn cũng bị nóng lên Sau đó dầu này được dẫn về một

bể dầu (hình 1.6) Trong trường h p này dợ ầu được làm mát tự nhiên (tỏa nhiệt ra môi trường) qua đường ng nó ch y v b ch a và d u b ch a v n ti p t c t a ố ả ề ể ứ ầ ở ể ứ ẫ ế ụ ỏnhi t ệ ra môi trường

Hình 1 6: Sơ đồ phương pháp sử dụng giải nhiệt tự nhiên

Việc làm mát dầu bôi trơn bằng phương pháp giải nhiệt tự nhiên có các đặc điểm chính sau:

• Làm mát tự nhiên (dầu tự nguội) yêu cầu: thể tích bể chứa dầu lớnso với lượng dầu tham gia bôi trơn làm cho th i gian d u l i trong tank ch a d u ờ ầ ở ạ ứ ầdiễn ra lâu hơn, nhiệt độ dầu hồi không quá cao, chế độ làm việc của máy ngắt quãng (giữa 2 lần làm việc có thời gian nghỉ dài) qua đó đảm b o dả ầu đã được làm mát đủ để cho phép dầu bôi trơn hoạt động đúng theo các tham số

c a nó ủ

• Nếu máy hoạt động với tần suất cao thì việc làm mát tự nhiên không hiệu quả (như máy nén khí, máy rèn, ép thủy lực cỡ lớn) vì dầu bôi trơn không được h nhiạ ệt độ xuống đến nhiệt độ cho phép làm việ Khi máy làm c

vi c lâu dài, nhiệ ệt độ ầ tăng cao ảnh hưở d u ng đến tính chất bôi trơn của dầu

Do vậy người ta phải sử ụng các phương pháp làm mát khác d

1.2.2 Làm mát ầu bôi trơn ỡ d cư ng bứ ằng quạ c b t gió

Ở đây thay vì để dầu hồi về một bể chứa và làm mát tự nhiên ự (t ngu i) ộ như

ở phương pháp trên, phương pháp này chúng ta bơm dầu vào hệ thống ống xoắn hoặc ống chùm (hình 1 ) r i dùng 7 ồ quạt thổi gió vào cụm ống, khi đó nhiệt từ dàn ống tỏa ra môi trường xung quanh Nh có s ờ ự trao đổi nhi t gi a d u qua thành ng ệ ữ ầ ố

với không khí được thổi từ ạt gió làm giảm nhiệt độ ầu bôi trơn Dầu có nhiệt độ qu dthấp hơn được hồi về bể chứa Dầu dùng cho phương pháp này không ch làm mát ỉ

dầu bôi trơn mà còn các loạ ầi d u thủy lực, dầu làm mát…

Hình 1 7: Sơ đồ phương pháp sử dụng giải nhiệt cưỡng bức bằng quạt gió

Người ta nh n th y r ng, h th ng gậ ấ ằ ệ ố iải nhiệt cư ng b c ỡ ứ bằng quạt gió tương

đố ối t t, nó có tác d ng làm mát tụ ốt hơn phương pháp làm mát bằng phương pháp tựnhiên r t nhiấ ều Nhìn chung, phương pháp này có các ưu nhượ, c điểm chính như sau:

- Ti ng ế ồn do motor đặt gần động cơ trong xưởng gây nên ảnh hưởng cho sức

khỏe của người công nhân vận hành hay các lao động khác xung quanh

- Tiêu hao năng lượng lớn do sử ụng hai động cơ ột cho bơm một cho d mmotor qu t ạ

- B gi i nhiộ ả ệt gió thường bố trí gần máy do kết cấu và đường ng Nhi t do ố ệkhông khí nhận được thải ra ngay trong nhà xưởng, do v y h thậ ệ ống điều hòa

ph i làm vi c nhiả ệ ều hơn ẫn đế d n việc tiêu th nhiụ ều điện năng hơn

1.2.3 Thiế ị làm mát án tiếp dầu bôi trơn bằng nước t b gi

Thiết bị làm mát gián tiếp bằng nước được sử ụng nhiề trong các hệ ống d u ththiết bị các ngành công nghiệp nói chung và ngành điện nói riêng, đặc biệ ử ụng t s dcho nh ng thi t bữ ế ị có công suất lớn như các thi t bế ị trong các nhà máy điện, nhà máy xi măng ở đây ngườ… i ta sử dụng thiết bị làm mát dạng ống trơn, ặ ốho c ng có cánh với các hình dạng của cánh rất khác nhau cũng như vậ ệt li u làm ng và cánh ốcũng thay đổi để đáp ứng được các yêu c u ngày càng cao c a thi t b làm mát ầ ủ ế ịPhương pháp làm mát gián ti p bế ằng nước là phương pháp ổph bi n ế được s d ng ử ụ

hiện nay do hiệu quả và giải nhiệ cao và thời gian giải nhiệt nhanh của phương t pháp này đem lại

Thiết bị làm mát gián tiếp dùng nước đượ ử ụng làm mát dầu cho ết bịc s d thilàm vi c có suệ ấ ớt l n như: Các tuốc bin, máy phát, máy nén khí, dầu thủy lực…trong

các nhà máy điện và các nhà máy công nghiệp khác Nó đòi hỏi nhiều trang thiết bị

và có k t cế ấu ph c tạp, nhưng hiệứ u quả ề v làm mát tốt hơn ứt c là để ảm đế gi n m t ộnhiệt độ yêu cầu từ ột nhiệ ộ m t đ ban đầu như nhau thì thiết bị làm mát gián tiếp

bằng nước cần thời gian ít hơn Có các thiết bị làm mát gián tiếp bằng nước cơ bản sau:

a) Thiế ịt b làm mát gián ti p bế ằng nướ c dạng ng ố

Hình 1.8 mô tả ột sơ đồ ử ụ m s d ng thi t b làm mát gián ti p bế ị ế ằng nước dạng ống Nhìn vào sơ đồ ta thấy ngay được tính ng d ng r t đa dạứ ụ ấ ng trong th c t s ự ế ử

dụng của thiết bị này Dầu bôi trơn từ ững thiết bị, máy móc khác nhau được đưa nhvào bộ làm mát và trao đổi nhi gián ti p vệt ế ới nước chảy trong các ng qua thành ốống Đường đi của dòng dầu đượ ạc t o thành qua cách thi t k các t m ch n đ i ế ế ấ ắ ể đổhướng dòng d u ho c tầ ặ ạo thành các ngăn trong bộlàm mát

Khi sử ụ d ng thi t bế ị làm mát gián tiếp bằng nước chúng ta thấy có các ưu nhược điểm chính như sau:

Ưu điểm:

- Có thể ử ụng nước có sẵn từ tháp nước giải nhiệt hoặc dùng bơm đối với s dcác nhà máy nhiệt điện và trong công nghiệp, đố ới v i các nhà máy thủy điện thì luôn có nguồn nước đủáp lực để ử ụng cho làm mát đượ s d c trích xu t tấ ừ nguồn nước chạy tua bin

- Tiết kiệm điện năng hơn giải nhiệt bằng gió Không dùng motor quạt, không

th i nhiả ệt trong xưởng

Hình 1 8: Sơ đồ phương pháp làm mát gián tiếp bằng nước có sử dụng thiết bị làm mát dạng ống

- Công suất làm mát bị ảm dần theo thời gian vận hành của bộ làm mát, do gi

việc vệ sinh bộ làm mát không đem lại hiệu quả cao, dẫn đến giảm hệ ố s trao

đổi nhi t ệ

- Giá thành cao do k t c u và ch tế ấ ế ạo phức tạp

b) Thiế ịt b làm mát gián ti p bế ằng nướ c d ng tấm ạ

Thiết bị làm mát gián tiếp bằng nước có sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm(hình 1.9) cũng như thiế ị trao đổt b i nhiệt dạng ống cho ta hi u quệ ả trao đổi nhiệt

lớn Tuy nhiên, nó cũng có ưu nhược điểm n i b t do vổ ậ ậy việc sử ụ d ng các lo i thiạ ết

b ị làm mát khác được tóm tắt như sau:

Ưu điểm:

- Tận dụng nước từ tháp giả nhiệt để làm mát dầui

- Tiết kiệm điện hơn so với dùng bộ trao đổi nhiệt dạng ống

- Không cần xử lý nước mát đầu vào vì bộ trao đổi nhiệt dạng tấm dễ dàng vệ sinh và tháo lắp

- Công suất trao đổi nhiệt có thể được mở rộng bằng cách lắp thêm các tấm sau một thời gian hoạt động (không cần mua thêm thiết bị)

- Tuổi thọ cao do vệ sinh rất dễ dàng và vật liệ các tấm trao đổi nhiệt có thể u

là các hợp kim của niken, các bon nên tuổi thọ rất cao

- Vệ sinh tháo lắp cực kỳ dễ dàng, tiết kiệm thời gian, nhân công

- Có thể chịu áp cao (lên tới 30-40 bar)

Hình 1 9: Sơ đồ phương pháp giải nhiệt gián tiếp bằng nước có sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm

1.3 Nghiên cứu các hệ thống làm mát dầu bôi trơn trong các nhà máy điện chính ở Việt Nam

1.3.1 Nhiệm vụ

Trong quá trình hoạt động c a nhà máyủ n điệ nói chung thì tu c binố và máy phát là bộ phận quyết định đến sản lượng điện năng của toàn bộ nhà máy vì vậy

tu c bin, máy phố át cần phải đảm bảo là luôn trong tr ng thái hoạ ạt động t t nh t ố ấ

Dầu đóng một vai trò hết sức quan trọng làm cho các vị trí tiếp xúc ại các ổt

tr c ( ụ ổ đỡhay gố ỡi đ , gối chặn của các tổ máy nhiệt điện; ổ đỡhay các ổ hướng c a ủ

t ổ máy thủy điện) của trục t ốc bin, máy phát hou ạt động một cách hiệu quả nh t, ấtrơn tru nhất đồng th i giúp b o v , nâng cao tu i th c a các thi t b trong h th ng ờ ả ệ ổ ọ ủ ế ị ệ ố

Vì khi t ổmáy quay thì các ục quay ctr ủa tổ máy ti p xúc v i b m t tr c t o ra lế ớ ề ặ ổ ụ ạ ực

ma sát giữa các bề ặ m t tiếp xú cc ủa chúng Do đó chúng cần có dầu bôi trơn để

giảm sự mài mòn do ma sát gây ra và giúp cho các chuyển động được trơn tru và

giảm tiế ồ hơn.ng n

Không chỉ có vai trò bôi trơn ệhi u quả mà dầu còn có khả năng làm kín hệ

thống, ngăn chặn không cho phép không khí ở môi trường bên ngoài có thể ọt vào l

s ẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ ủa các chi tiết ẫ ế c d n đ n làm giảm hiệu suất của hệ ống th

Dầu cũng là dung dịch giúp làm mát hệ ống hiệu quả vì trong quá trình hoạt động ththì t ổmáy quay v i tớ ốc độ ấ r t l n chính vì vớ ậy nhiệt độsinh ra do ma sát của trục tổ máy với các ổ ục là rất lớn làm cho nhiệt độ ầu bôi trơn nóng lên rất nhanh, ấ tr d r t

cần được làm mát kịp thờ ếu không đồng n ĩa với việc năng suất của tổ máyi n gh

giảm và dẫn đến hỏ các chi tiết trong các ổ ục và hỏng tổ máy Ngưỡng nhiệt động trnày có ảnh hưởng rất xấu đến các thi t b và chính nh có dế ị ờ ầu làm mát mà mức nhiệt này được giảm xuống mức an toàn cho các thi t b v n hành ế ị ậ

Vì vậy vấn đề làm mát dầ ắt buộc và ất quan trọ do vậ ộ làm mát

dầu sử ụ d ng trong nhà máy n điệ đã được sử ụng từ lâu, nó có các tác dụ d ng chính sau:

- Làm mát dầu sinh ra do ma sát giữa các ổ trục sử dụng trong các tuốc bin, máy phát của các nhà máy điện

- Tránh hiện tượng dầu bị loãng, độ nhớt giảm và biến chất do nhiệt độ quá cao trong quá trình hoạt động của tổ máy

- Nâng cao năng suất hoạt động của các tổ máy nhà máy điện

- Không chỉ làm mát dầu của tổ máy mà bộ phận làm mát dầu này cũng được

sử dụng để làm mát dầu trong các máy biến áp…

Như chúng ta đã biết trong nhà máy điện, thi t b làm mát dế ị ầu bôi trơn có nhiệm vụ ấp thụ lượng nhiệt sinh ra khi ầu bôi trơn đi qua các ổ ục của tổ máy h d tr

H thệ ống làm mát dầu bôi trơn có nhiệm vụ tương đối quan trọ , ng nó ảnh hưởng

trực tiếp đến hiệu quả hoạt động, đến vốn đầu tư và các vấ ền đ an toàn khác c a t ủ ổmáy phát điện nói riêng và c a ủ toàn nhà máy điện

Để nâng cao hi u su t ệ ấ trao đổi nhi t c a các thi t b ệ ủ ế ị trao đổi nhi t trong các ệnhà máy điện thì m t trong nh ng gi i pháp công ngh có hi u qu là ph i nâng cao ộ ữ ả ệ ệ ả ả

hiệu quả trao đổi nhiệ , vt à một số ấn đề kĩ thuật, công nghệ, vận hành liên quan vđóng cáu cặn và mài mòn, ăn mòn v Đây là nhữv ng v n đ khoa hấ ề ọc kĩ thuậ ất r t

phức tạp mà các nhà khoa học, các trung tâm nghiên cứu trên toàn thế ới cũng ginhư ở trong nước đã, đang và sẽ ế ụ ti p t c nghiên cứu tìm ra các phương án kĩ thuật tiên ti n nhế ất để phục vụ cho s phát tri n kinh t ự ể ế đất nước

Dưới đây tôi chỉ xin đề ậ ớ c p t i m t vài n i dung v vai trò b làm mát d u ộ ộ ề ộ ầbôi trơn trong các nhà máy điện trước khi l a chự ọn được ki u làm mát thích h p s ể ợ ửdụng trong các nhà máy điện và đi vào tính toán cụ th thi t b ể ế ị làm mát đượ ực l a

chọn

1.3.2 L àm mát dầu bôi trơn cho các nhà máy Th ủy Điệ n

Đối v i các t ớ ổ máy a nhà máy Th y đi n (củ ủ ệ NMTĐ) công su t l n t ấ ớ ừ100MW tr lên thì kở ết cấ ổ u t máy là ki u trể ục đứng T ng khổ ối lượng của mộ ổt t máy thủy điệ ừ vài trăm tấn cho đến t n hàng nghìn tấn Thông thường đố ới v i các tổ máy khối lượng lớn như này thì mộ ổt t máy thường được thi t k có ế ế 3 đến 4 tr c: ổ ụ1.3.2.1 G i ( ) c a t máy, ố đỡ ổ đỡ ủ ổ NMTĐ:

- Ổ đỡcó thể được bố trí theo kiểu treo ới các tổ máy thủ(v y điện có công

suất từ vài chụ ếc đ n khoảng 100MW như tổ máy thủy điện Yaly hoặc tổ máy thủy

điện Thác Bà) v i ki u thi t k này ớ ể ế ế ổ đỡ được b trí giá ch th p trên, có nhi m ố ở ữ ậ ệ

v ụ đỡtoàn bộ ải trọng phần quay ( ồm bánh xe công tác và rôto máy phát) của tổ t gmáy cũng như ứng l c thu l c d c tr c c a dòng ch y khi t máy làm vi c t ự ỷ ự ọ ụ ủ ả ổ ệ Ổ đỡ ổmáy gồm có nhiều tấm (từ 8 đến 10) xécmăng đượ ặc đ t lên các ụ đỡ trong bể ầu tr d

có thể tích vài m3 Tr ụ ổ đỡ được bố trí trên giá chữ ập trên và có thể điều chỉ th nh được độ cao c a ủ ổ đỡ thông qua các bu lông điều ch nh nh tr ph n ti p ỉ Ở đỉ ụ ổ đỡ ầ ếxúc với đĩa đàn hồi có hình chỏm cầu, chỏm cầu này cho phép ổ đỡ đả m bảo tính tự

lựa khi làm việ Đĩa đàn hồi được bố trí trên chỏm cầu có tác dụng phân bố đều lực c tác động c a tổủ máy lên các m xéc măng Các tấtấ m xéc măng có bề ặ m t ph n ti p ầ ếxúc với mặt gương bằng nhựa tổng hợp, lớp nhựa này có tác dụng làm gi m ma sát ả

tiếp xúc với mặt gương Với cấu tạo như vậy của ổ đỡ cho phép tổ máy có ể khởi th

động d ng v i s l n không h n ch theo th i gian và có th cho phép d ng t máy ừ ớ ố ầ ạ ế ờ ể ừ ổkhi hư hỏng h th ng phanh ệ ố

- Ổ đỡcác tổ máy bố trí theo kiểu liên hợp (đặ ở giá chữ ập dưới vừa treo, t th

vừa đỡvà vừa hướng tâm cho toàn bộ ổ máy) Với thiết kế này đượ t c áp d ng cho ụcác tổ máy th y đi n l n củ ệ ớ ủa hầu h t các nhà máy th y đi n Vi t Nam hi n nay ế ủ ệ ở ệ ệnhư: tổ máy th y điủ ện Sơn La và Lai Châu công suất 400MW; T máy th y đi n ổ ủ ệ

Hu i Qu ng công su t 260MW; t ộ ả ấ ổmáy thủy điện Hòa Bình công su t 240MW…V ấ ề

cấu tạ thì loạ ổ đỡ này cũng có cấu tạo tương tự như ổ đỡ ểu treo, đượ ặo i ki c đ ởt giá chữ ập dướ ủ th i c a máy phát Tuy nhiên các tấm xéc măng được thi t k b ng v t ế ế ằ ậ

liệu tự bôi trơn có thể ự ựa khi tổ máy quay mà không c n s t l ầ ử ụ d ng bu lông chỏm

c u ầ

- Nguyên lý làm mát dầ ở ức dầu bình thường, dầu ngập mặt gương và u: mxéc măng ổ đỡ Khi tổ máy quay, có một màng dầu giữa mặt gương và các tấm xécmăng (do c u t o c a ) L p d u này có nhi m v ấ ạ ủ ổ đỡ ớ ầ ệ ụ bôi trơn và làm mát các xécmăng Dầu nóng trên b y ra phía ngoài và qua các b làm mát d u theo chi u t ở ị đẩ ộ ầ ề ừtrên xuống dưới Nước được chảy trong các ng nh cố ỏ ủa bộ làm mát

G i ố đỡlà cụm chi tiết rất quan trọng, với chức năng đỡ toàn bộ khối lượng

phần quay của tổ máy thủy lực và lực dọc trục do dòng chảy tác dụng lên các cánh bánh xe công tác

- G i ố đỡtheo kiể ống lót: Đối với các tổ máy thủu y điện công suất nhỏ, kiểu

t ổmáy nằm ngang thì ổ đỡ được thiết kế theo kiể ống lót hay ổ ục trơn (sleeve u trbearing): được bôi trơn bằng m ho c d u; ỡ ặ ầ bôi trơn ằb ng m ỡ được s d ng cho ử ụ ổ

trục chịu vận tốc thấp và tải nặng; trường hợp vận tốc và nhiệ ột đ cao thì thường dùng dầu Đố ới v i ổ ụ tr c máy phát và tuabin có t i n ng và vả ặ ậ ốn t c cao thì dùng dầu được bơm tăng áp lực

Vòng bôi trơn ổ ụ ố tr c ng lót: lo i này dùng mạ ột vòng có đường kính lớn hơn đường kính tr c Vòng này có phụ ần đáy nhúng trong thùng dầu để ấ l y dầu tưới lên

c tr c khi tr c quay (hình 1.10) ổ ụ ụ

Hình 1 10: Gối đỡ kiểu ống lót của tổ máy thủy điện

Các mục đích của dầu bôi trơn bao gồm việc giảm ma sát lăn và trượt trong vòng bi, t o ra mạ ột rào ngăn chặn / ch t lấ ỏng để tránh v n chuyậ ển khối lượng t môi ừtrường bên trong (quá trình) đến môi trường bên ngoài và lo i b nhi t không mong ạ ỏ ệmuố ừn t vùng mang

S ự phù hợp của dầu bôi trơn để ực hiện n ệm vụ ủa nó phụ thuộc vào th hi ctính ch t nhi t c a nó t i thấ ệ ủ ạ ời điểm sử ụng Ngườ d i sử ụ d ng có thể ể ki m soát một

đặc tính quan tr ng nh t bọ độ ớ ằng cách điều ch nh nhiỉ ệt độ ầu bôi trơn d

1.3.2.2 Các ổ hướng củ ổa t máy thủy điện

Ngoài ổ đỡ có nhiệm vụ nâng đỡ oàn bộ khối lượng của tổ máy thì để ổ t t máy thủy điện làm việc được còn cần đến h thệ ống các ổ hướng c a t máy Đ i v i ủ ổ ố ớ

một tổ máy thủy điện trục đứng thường được thiết kế 03 ổ hướng đó là: ổ hướng trên máy phát; ổ hướng dưới máy phát; ổ hướng tuabin Đố ới v i t máy thổ ủy điện sử

d ng kiụ ổ đỡ ểu treo (đặ ổ đỡ ạt t i giá chữ ập trên của máy phát) thì th ổ hướng trên máy phát được thi t k cùng m t t h p v i và này g i là liên h p ki u treo ế ế ộ ổ ợ ớ ổ đỡ ổ ọ ổ ợ ể

của tổ máy Với thiết kế này thì các éc măng hướng của ổ hướ và các éc măng x ng x

đỡ ủ ổ đỡ ẽ đượ c a s c đặt trong cùng m t thùng d u thu n ti n cho quá trình làm ộ ầ để ậ ệmát và ki m soát nhiể ệ ộ ầt đ d u của ổ này Tương tự đối với các tổ máy th y đi n có ủ ệthiết kế ổ đỡ ểu đỡ (đặ ổ đỡ ở giá chữ ập dưới của máy phát) thì ổ đỡ ki t th và ổhướng dưới máy phát được thi t k cùng m t t h p g i là liên h p kiế ế ộ ổ ợ ọ ổ ợ ểu đỡ Các ổhướng c a t máy th y đi n có nhi m v nh tâm c a t máy để ổủ ổ ủ ệ ệ ụ đị ủ ổ t máy quay trong

m t giộ ới hạn độ đảo được tính toán đảm bảo an toàn cho k t cế ấu cơ khí của tổ máy.1.3.2.3 Làm mát và kiểm soát nhiệt độ ầu trong các ổ ủa tổ máy thủy d c

điện

- Với hệ ống các ổ ủa tổ máy thủ th c y đi n như vệ ậy thì đểđảm bảo được yêu

cầu bôi trơn cho các ổ ầ c n từ vài m3 đến vài chục m3 dầu bôi trơn tùy thuộc vào độ

lớn của tổ máy Để đảm bảo đượ ộc đ nhớt làm việc của dầu cần giữ ới hạn nhiệt gi

độ nhất định Gi i h n này ph thu c vào v t li u ch t o xéc măng c a V i các ớ ạ ụ ộ ậ ệ ế ạ ủ ổ ớ

xéc măng được chế ạo cho các nhà máy thủ t y điện hiện nay thì thông thường nhi t ệ

độ ủ c a xéc măng khi làm việc được kh ng ch ố ế không vượt quá 60 oC và nhiệ ột đdầu không quá 58 oC Để làm mát cho dầu trong các ổ này thì các ổ thường được thiết kế các bộ làm mát dầu đặt bên trong bể ầu của ổ d hoặc bên ngoài bể ầu Để d

kiểm soát được nhiệt độ ầu và nhiệt độ d xéc măng người ta đặt các cảm biến nhiệt

độ ạ l i các v trí khác nhau trong b d u và trong thân các t m xéc ị ể ầ ấ măng Các tín

hiệu nhiệt độ được thu thập đưa lên các hệ thống giám sát, bảo vệ để theo dõi, cả nh báo và bảo vệ ừ d ng t máy khi nhiổ ệ ộ ầt đ d u hoặc xéc măng đến giá trị cài đặt bảo

v ệ Để đo chính xác nhiệt độ ủa dầu người ta sử ụng các cảm biến đo nhiệt độ ủa c d c

dầu bôi trơn

- Các cảm biến nhiệt độ thường được sử ụng trong các nhà máy thủ d y điện

hiện nay là loại cảm biến dạng nhiệt điện trở RTD (Resistance Temperature Detector) Lo i cạ ảm biến này hoạ ột đ ng trên nguyên tắc điện trở thay đổi khi nhi t ệ

độ thay đổi Bằng cách đo điện tr c a c m bi n s xác đở ủ ả ế ẽ ịnh được nhi t đ Khi ệ ộđiện tr ở tăng thì nhiệt độ ẽ tăng và ngượ ạ s c l i

- Cảm biến RTD có thể được chế ạo từ platin, đồ t ng hoặc niken Platin được

s dử ụng phổ ến nhất vì độ chính xác cao, khả năng lặp lại tốt và tuyến tính trong bi

một phạm vi nhiệt độ ộng và nó thể ện sự thay đổi điệ r hi n tr l n trên m i m c đ ở ớ ỗ ứ ộthay đổi nhiệt độ Đồng và niken thường được s d ng trong các ng d ng công ử ụ ứ ụnghiệp ít quan trọng do độ chính xác và tuyến tính hạn chế, và các phạm vi nhiệt độtương đố ẹi h p

Hình 1 11: Cảm biến nhiệt độ dầu kiểu RTD

- Hình 1.1 là các cảm biến nhiện độ ạng RTD Các cảm biến RTD hiện 1 dnay được ch t o r t đa dạế ạ ấ ng v kích c , ch ng lo i nhề ỡ ủ ạ ằm đáp ứng đầy đủ các yêu

cầu về ải đo cũng như vị trí lắ d p đặt của chúng Về độ chính xác thì có các loại từ PT1000 đến PT50 PT1000 có nghĩa là tại 0 oC thì điện trở đưa về là 1000 Ohm như

vậy giải đo rấ ộng và độ chính xác cao Giải nhiệt độ làm việc của các cảm biến t rRTD cũng rấ ột r ng, có lo i PT1000 có d i nhiạ ả ệt độ làm vi c có th t -50 ệ ể ừ oC đến

400 oC, đặc biệt hơn có những loại RTD có thể làm việc ở vung nhiệt độ ừ t -200 oC

đến 600 oC Để phù hợp cho các vị trí lắp đặt thì các cảm biến RTD cũng được chếtạo bởi đa dạng các bước ren, các loại đường kính và các chiều dài khác nhau như các loại đường kính t φ4 đừ ến φ22; bước ren 13mm, 21mm, 27mm; Chi u dài ề100mm, 150mm, 200mm, 300mm, 400mm, 500mm…

Hình 1 12: Giám sát nhiệt độ tổ máy thủy điện

Hình 1.12 là hình ảnh hệ thống giám sát nhiệt độ của một tổ máy thủy điện Toàn bộ nhiệt độ tại các điểm được các cảm biến RTD gửi tín hiệu về một bộ giám

sát nhiệt độ, bộ giám sát nhiệt độ này có thể thu thập tín hiệu đầu vào từ 120 cảm biến RTD và phân tích, chuyển đổi tín hiệu và gửi tín hiệu đến hệ thống DCS Ở hình ảnh trên thì các nhiệt độ được giám sát bao gồm 02 cảm biến RTD (CT381, CT382) giám sát nhiệt độ dầu ổ hướng trên; 10 cảm biến RTD (từ CT351 đến CT360) giám sát nhiệt độ xéc măng ổ hướng trên; 18 cảm biến RTD (từ CT108 đến CT118) giám sát nhiệt độ lõi thép stator máy phát; 24 cảm biến RTD (từ CT121 đến CT144) giám sát nhiệt độ gió nóng máy phát; 02 cảm biến RTD (CT331 và Ct332) giám sát nhiệt độ dầu ổ liên hợp; 09 cảm biến RTD (từ CT301 đến CT309) giám sát nhiệt độ xéc măng đỡ ổ liên hợp; 10 cảm biến RTD (từ CT431 đến CT450) giám sát nhiệt độ xéc măng hướng ổ liên hơp; 02 cảm biến RTD (CT421 và Ct422) giám sát nhiệt độ dầu ổ hướng tua bin; 08 cảm biến RTD (từ CT401 đến CT408) giám sát nhiệt độ xéc măng ổ hướng tua bin Các cảm biến này đều là loại PT100 có chiều dài 50mm cho lõi thép stator và chiều dài 150mm cho dầu dà xéc măng Trong quá trình làm việc thì nhiệt độ cảnh báo và nhiệt độ dừng máy được cài đặt trên hệ thống DCS với các giá trị khác nhau: Với nhiệt độ gió nóng máy phát thì nhiệt độ cảnh báo là 90 oC, nhiệt độ ừng máy là 95 d oC; Với nhiệt độ lõi thép máy phát thì nhiệt độ cảnh báo là 100 oC, nhiệt độ ừng máy là 110 d oC; Với nhiệt độ ầu các ổ dthì nhiệt độ ả c nh báo là 58 oC và nhiệt độ ừng máy là 61 d oC; với nhiệt độ xéc măng các ổ thì nhiệt độ ả c nh báo là 60 oC và nhiệt độ ừ d ng máy là 65 oC

1.3.3 L àm mát dầu bôi trơn cho các gối đỡ tua bin trong nhà máy Nhiệt Điệ n khí

Tuabin khí là loại động cơ nhiệ ạng rotor trong đó t d nhiên liệu được đốt cháy trong không khí, giãn n và sinh côngở Động cơ gồm ba bộ ậ ph n chính:

- Khối máy nén khí dạng rotor

- Buồng đốt đẳng áp loại hở

- Kh i tuabin khí rotor ố

Khối máy nén và khối tuabin có trục được nối với nhau để tuabin làm quay máy nén

Hình 1 13: Sơ đồ cấu tạo của một tuabin khí

1.3.3.1 Nguyên lí hoạt động

Máy nén khí quay làm không khí từ ử c a hút của máy nén được nén lại đểtăng áp suất, trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng đ, ây là quá trình tăng nội năng không khí trong máy nén Sau đó không khí này được đưa vào buồng đố ại đây nhiên liệ cũng đượt, t u c đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quá trình cháy là quá trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và th ể tích mà không tăng áp suất Th ể tích không khí được tăng lên

rất nhiều và có nhiệt độ cao được thổi về phía tuốc bin với vận tốc rất cao Tuốc bin

là kh i sinh công tố ại đây quá trình đốt cháy nhiên liệu, giãn nở sinh công ội năng , n

biến thành cơ năng khi đóáp suất, nhiệt độ và vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dướ ại d ng mô men t o chuyển độạ ng quay cho tr c tu c bin ụ ốKhi Tu c bin quay s ố ẽtruyền mô men quay cho máy nén

1.3.3.2 Hệ thống dầu bôi trơ tuabin khín

Hình 1.14 ở dưới mô tả sơ đồ một hệ thống dầu bôi trơn Tua bin khí điển hình được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện khí Hệ thống bao gồm các thiết bị chính sau:

s d ng trong tua bin khí, ử ụ đường ng và các linh ki n khác u ki n nhiố ệ Ở điề ệ ệt

độ ấ th p, b phộ ận làm nóng đượ ắc l p trong b ch a đ làm m dể ứ ể ấ ầu trước khi

hoạt động, tuy nhiên bộ ận làm nóng phải có kích thước phù hợp để ph không gây ra mất mát nhiệt Đồng th i bên trong bờ ể ch a cầứ n có h ệ bơm tuần hoàn

t o cho dạ ầu một áp lực đủ ớ l n giúp d u luôn chuyầ ển động tu n hoàn ầ

Hình 1 14: Sơ đồ hệ thống dầu bôi trơn cho Tua bin khí

Nhiệm vụ ủa các thiết bị này đượ c c mô t ảchi tiết như sau:

b H th nệ ố g bơm:

Trong hệ thống áp l c tu n hoàn trên hình v , áp su t d u và dòng ự ầ ẽ ấ ầchảy được tạo ra nh h thờ ệ ống bơm Khi hệ ống bơm gặ ỗ th p l i, dầu bôi trơn không đáp ứng được yêu cầu bôi trơn của gối đỡ có th dể ẫn đến làm h ng g i ỏ ố

đỡ tua bin, sau đó là bộ ph n nén khí và cánh quậ ạt Vì v y, có thêm m t h ậ ộ ệ

thống bơm dự phòng dùng để hút dầu lên từ ể chứa cho bơm chính hoạ b t

động Bơm d ự phòng đượ ử ụng để ầc s d tu n hoàn d u, duy trì nhiầ ệt độ ầ d u và tua bin khí

Khi hệ ống bơm hoạ ộ th t đ ng, dầu được đưa từ ể b chứa lên đến bộ ọ l c

dầu và hệ ống làm mát, sau đó đưa vào các bộ th phận cần bôi trơn trong tua bin khí r i quay tr lồ ở ại bể chứa và ti p t c t o nên vòng n hoàn kín ế ụ ạ tuầ

c B lộ ọc dầu:

Trong quá trình làm mát các gối đỡTua bin có th có nh ng t p chể ữ ạ ất

b lị ẫn trong dầu bôi trơn, nó có thể là mạt kim loại hay các tạp chất khác Để

đảm b o đ tinh khiả ộ ết cũng như tính chất ban đầu c a dủ ầu bôi trơn chúng ta

ph i lả ọc bỏ các tạp chất này

Các bộ ọ l c của tua bin khí có kích thước lọ ấc r t nh , t 1 – 3µm D u ỏ ừ ầbôi trơn được bơm qua các b l c đ lo i b các c n b n có trong d u ộ ọ ể ạ ỏ ặ ẩ ầ qua đó

đảm bảo được tính chất bôi trơn ban đầu c a nó ủ

- Nhiệm vụ ộ ọc dầ b l u: Các bộ ọc dầu giữ cho dầu luôn sạch bằng cách loại l

b ỏcác cặn bẩn có trong ầu Nhưng nhiệt độ cũng có thể làm phân hủy dầd u nhanh chóng Vì vậy nhiệt độ ầ d u phải luôn được ki m soát c n th n nhể ẩ ậ ờ các

b ộlàm mát dầ u

• Mục đích của các bộ ọc dầu là loạ ỏ l i b các thành phần thu được từ đầ u, những thành phần này có thể ẹ k t l i trong vùng không gian khép kín giạ ữa ổ

b và trị ục đệm

• Dầu bôi trơn được bơm qua các bộ ọc để ạ l lo i bỏ các cặ ẩn b n có trong d u ầ

• Các bộ ọ ầ ủ ộng cơ tuabin khí có kích thướ ọ ấ l c d u c a đ c l c r t nh (kho ng 1 ỏ ảmicro = 10-6m = 0.000039 inch)

- Phân loại các b l c d u: ngườộ ọ ầ i ta chia ra 2 loại: Bộ ọc một chiều và bộ ọc l lhai chi uề

+ B lộ ọc dầu m t chi u: ộ ề gồm các bộ ận sau ph :

 Khoang l c ọ

 Đường d n ng ẫ ố

 Đồng h ồ đo chênh lệch áp su t ấ

 Công tắc báo động chênh l ch áp su t ệ ấ

Hình 1 15: Bộ lọc dầu một chiều

- Khoang lọc có hình dạng giống như xy lanh và chứa các bộ phận lọc mà có

th ểthay thế được Mỗi một bộ ận lọc có một vỏ ấ ph gi y được gấp nếp có thiết

k ếkhông lớn hơn 5 µm Công suất khoang lọc thay đổi tùy theo dòng chảy

của dầu mà tuabin khí yêu c u ầ

- Các ống của bộ ọc có một van xả đáy ở bên dưới và một van xả hơi lắ ở l p bên trên Van xả đáy dùng để giảm b t áp su t bên trong khoang lớ ấ ọc và xả

dầu ra ngoài Van xả đáy thường được m hoàn toàn khi x đáy ở ả lúc đó toàn

b c n bộ ặ ẩn được xả ết h ra ngoài

- Trong suốt quá trình hoạt động của tuabin, bộ ọc bị ắc dần bởi các cặn bẩn l t

có trong d u Khi xầ ảy ra điều này áp su t cấ ủa dầu bôi trơn giữa bơm dầu và