cấu tạo và nguyên lí hoạt động tuabin hơi

Lý thuyết cơ bản về tuabin hơi2.1 Những khái niệm cơ bản về tuabin hơio Tuabin hơi còn được gọi là động cơ hơi nước, trong đó thế năng của hơi có ápsuất và nhiệt độ cao ban đầu sẽ chuyển

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA NHIỆT LẠNH

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

Đề tài: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TUABINHƠI

GVHD : ThS LÊ ĐÌNH NHẬT HOÀISVTH : NGUYỄN THÀNH LUÂN

NGUYỄN HOÀNG LONG TRẦN QUANG ANH KHÔI

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học đã giúp Sinh Viên ngành Kỹ Thuật của trường Đại học Công Nghiệp nói chungvà đặc biệt là ngành Nhiệt lạnh những kiến thức cơ bản về thiết bị năng lượng cũng nhưcung cấp cho Sinh Viên cơ sở cho việc nghiên cứu , chuyên sâu sau này.

Để môn học đạt hiệu quả cao hơn thầy giáo – giảng viên của chúng em đã đưa ra nhữngđề tài nhỏ cho từng nhóm sinh viên lựa chọn nghiên cứu, thảo luận và báo cáo Nhằmnâng cao kỹ năng, sáng tạo và phong cách làm việc theo khoa học cho sinh viên Giúpsinh viên khắc sâu phần kiến thức của đề tài mà mình đảm nhiệm

Thông qua sự giảng dạy , hướng dẫn cua thầy giáo và trình độ nhận thức , tiếp thu tôiquyết định chọn đề tài : “CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TUABINHƠI “ để nghiên cứu, thảo luận, báo cáo.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Phần I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TUABIN HƠILịch sử phát triển

 Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX Những người đầu tiên chế tạora tuabin hơi nước là Gútav Laval (người Thuỵ Sỹ) va Charles Parsons (Anh).Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin xung lực một tầng với những ống phun todần, công suất của loại tuabin này nhỏ Tuabin này được chế tạo theo nguyên lýnày tức là trong tuabin quá trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy cánh tĩnhđược gọi là tuabib xung lực

 Vào năm 1884 kỹ sư người Anh Chảlé Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng.Mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động , trong đò hơi bành trướngtừ tầng này tới tầng khác Tuabin loại này hơi không chỉ bành trướng trong dãycánh động mà còn bành trướng trong dãy cánh tĩnh gọi là tuabin phản lực Năm1912 tuabin hướng trục đầu tiên do hai an hem người Thụy Điển Iustre chế tạo.Vào thế kỷ XIX nghành chế tạo tuabin phát triển với nhịp độ cao : 1924 người tachế tạo ra tuabin ngưng hơi với công suất 200MW và thông số hơi ban đầu1,1MPa , 300oC Năm 1928 sản xuất được tuabin 200MW 12,8Mpa , 565oC Vàothập niên 70-80 cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử vớicông suất 70MW ,225MW ,500MW .1030 MW ,với tần số 25 vòng.s-1 ,50vòng.s-1

 Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay nhu cầu sử dụng năng lượngngày một quan trọng và không thể thiếu trong cuộc sống cũng như trong quá trình

 Nước ta hiện nay các khu công nghiệp đang phát triển mạnh và nhằm phục vụ chođời sống nhân dân ngày càng tốt hơn.Vì thế nươc ta đang phát triển nhiều nhà máynhiệt điện có công suất ngày càng lớn hơn,công nghệ ngày càng tiên tiến hơn.

Phần hai TÌM HIỂU TUABINE HƠI

CHƯƠNG 1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG1 Đặc điểm của tuabin hơi:

Động cơ chính là tuabin hơi Ở đó, môi chất công tác tuần hoàn không ngừng theo vòngkín, và có sự thay đổi trạng thái

Ngoài những đặc điểm chung của thiết bị tuabin, thiết bị tuabin hơi có các đặc điểmriêng sau:

+ Môi chất công tác là hơi nước nên trong thành phần của thiết bị có nồi hơi, thiết bịngưng

+ Nhiệt độ của chu trình thấp, do đó hiệu suất nhiệt thấp.+ Muốn tận dụng nhiệt được tốt cần có thiết bị ngưng tụ.

+ Sự trao đổi nhiệt giữa khí lò và nước cùng với hơi nước bị hạn chế bởi ứng suất nhiệtxuất hiện ở vật liệu chế tạo

+ Thiết bị động lực cần có thiết bị dự trữ nước, vận chuyển và các thiết bị phụ khác phứctạp

+ Kích thước và khối lượng lớn.

+ Nồi hơi phải đốt liên tục, hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao, rất nguy hiểm cho ngườivận hành

+ Thời gian chuẩn bị khởi động thiết bị dài, do đó tính cơ động của tàu thấp.

2 Lý thuyết cơ bản về tuabin hơi

2.1 Những khái niệm cơ bản về tuabin hơi

o Tuabin hơi còn được gọi là động cơ hơi nước, trong đó thế năng của hơi (có ápsuất và nhiệt độ cao) ban đầu sẽ chuyển hoá thành động năng sau đó truyền chotrục quay làm quay trục Thiết bị tuabin là tổ hợp tất cả trang bị chính và phụ trợcủa tuabin, bao gồm: bản thân tuốc bin, thiết bị bình ngưng, hệ thống gia nhiệt vàcác đường ống dẫn trong phạm vi gian tuabin

o Hệ thống thiết bị ngưng hơi là các thiết bị dùng để ngưng hơi thoát ra từ cuốituabin và tạo chân không trong bình ngưng Nó bao gồm bình ngưng, bơm ngưngtụ, bơm tuần hoàn và ejectơ Nếu tuabin hơi dùng để kéo máy phát điện thì tất cả

các thiết bị bao gồm tuabin, máy phát, thiết bị ngưng hơi và bộ giảm tốc (nếu có)được gọi là tổ tuabin máy phát (gọi tắt là tổ máy)

o Tuabin dọc trục và hướng kính Nếu cánh động của Tuabin được bố trí thẳng gócvới tâm trục quay tuabin còn dòng hơi lại chuyển động dọc theo trục của nó thìloại tuabin này được gọi là tuabin dọc trục Nếu cánh động được bố trí song songvới trục quay còn dòng hơi chuyển động theo hướng kính thì loại tuabin này đượcgọi là tuabin hướng kính.

o Thông số hơi ban đầu của tuabin (thông số hơi mới) là áp suất po và nhiệt độ tocủa hơi ở trước van stop Thông số cuối (thông số hơi thoát) của hơi là áp suất pkhoặc nhiệt độ tk của nó ở ngay sau mặt bích của ống thoát tuabin

o Các thông số định mức của tuabin là các thông số tính toán (số vòng quay, áp suấtvà nhiệt độ hơi mới, nước, dầu, chân không, v.v) mà nhà chế tạo đã ghi trong lýlịch tuabin Với các thông số đó sẽ bảo đảm công suất định mức được bảo hànhtrong thời gian vận hành lâu nhất

o Nhiệt độ nước cấp là nhiệt độ của nước tại đầu ra khỏi bình gia nhiệt cuối cùng(theo chiều chuyển động của nước) trước khi đi vào bộ hâm nước đầu tiên trong lòhơi.

o Công suất trong của tuabin là tổng công suất từ các dãy cánh động truyền tới đầutrục tuabin đã tính đến các tổn thất nhiệt bên trong của tuabin

o Công suất định mức của tổ tuabin là công suất lớn nhất đo được tại đầu cực máyphát mà tuabin có thể phát huy lâu dài ở các thông số định mức với sự thay đổitrong giới hạn được nhà máy chế tạo quy định

o Công suất kinh tế của tổ tuabin là công suất ứng với suất tiêu hao hơi bé nhất đểsản xuất ra 1kWh điện năng Công suất này thường vào khoảng 0,85 ÷ 0,95 côngsuất định mức Phụ tải của tổ máy là công suất phát ra tại một thời điểm nhất định.Công suất điện có ích của tổ máy là công suất cấp lên lưới truyền đi khỏi nhà máy.

2.2 Phân loại tuabin hơi

Có nhiều cơ sở để phân loại tuabin hơi Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo, quá trình nhiệt,thông số hơi mới, hơi thoát và việc sử dụng các tuabin hơi trong công nghiệp có thể chiathành các kiểu cơ bản sau:

• Phân loại theo tính chất của qúa trình nhiệt: tuabin ngưng hơi, tuabin đối áp, tuabinngưng hơi có có trích hơi điều chỉnh

• Phân loại theo hướng đi của dòng hơi: tuabin dọc trục, hướng trục (hướng kính) Tuabinrađian trong đó dòng hơi chuyển động trong mặt trục giao với trục tim quay của tuabin,Tuabin rađian lại được chia loại có cánh hướng bất động và loại chỉ có cánh làm việc

• Phân loại theo số thân máy: một thân, hai thân, ba thân, có thể tới 4 thân với tuabincông suất lớn trên 800 MW Các tuabin nhiều xilanh trong đó trục riêng đặt kéo dài trênxilanh này đến xilanh khác và nối với một máy phát điện, được gọi là trục đơn; tuabin bốtrí các trục song song gọi là nhiều trục Trong trường hợp sau cùng là mỗi trục có máyphát điện của nó.

• Phân loại theo phương pháp phân phối hơi: phân phối hơi bằng ống phun, phân phối hơibằng tiết lưu, phân phối hơi bằng van quá tải, phân phối hơi kết hợp Tuabin phân phốihơi tiết lưu, trong đó hơi mới đưa vào qua một hoặc vài van có độ mở đồng thời (phụthuộc vào công suất phát) trong thời điểm yêu cầu không bị che phủ thích ứng Tuabinvới phân phối hơi kiểu ống phun trong đó hơi mới đưa vào qua hai hoặc một số van điềuchỉnh được mở tuần tự Tuabin với phân phối hơi đi tắt, trong đó ngoài dẫn hơi mới, còncó hơi mới đi tắt ống phun tầng đầu, còn dẫn hơi mới đi tắt qua một, hai thậm chí ba tầngtrung gian (tuabin cổ xưa).

• Phân loại theo tác dụng của dòng hơi: tuabin xung lực, tuabin phản lực Tuabin xunglực trong đó thế năng của hơi được biến đổi thành động năng trong rãnh giữa các cánh bấtđộng hoặc trong ống phun, còn trên các cánh làm việc động năng của hơi được biến thànhcông cơ học, trong các tuabin xung lực hiện đại dùng một số quan niệm ước lệ này, vìtrên cánh làm việc chúng làm việc với độ phản lực (nhỏ) tăng lên từ tầng này đến tầng kiatheo hướng của dòng chảy của hơi, đặc biệt trong tuabin ngưng hơi Tuabin kiểu xung lựcchỉ được hoàn thành với tuabin hướng trục Tuabin phản lực trong đó sự giãn nở của hơitrong rãnh hướng và cánh làm việc, ở mỗi tầng diễn ra ước chừng trong các tầng nhưnhau Tuabin này có thể là hướng trục và có thể là rađian, có thể được hoàn thành với cáccánh hướng bất động và chỉ có cánh làm việc quay

• Phân loại theo thông số hơi vào: + Tuabin thấp áp (1,2 ÷ 2 bar);

+ Tuabin trung, làm việc bằng hơi mới với áp suất 34,3 bar và nhiệt độ 435 o C;

+ Tuabin cao áp, làm việc bằng hơi mới với áp suất 127,5 bar và nhiệt độ 565 o C với quánhiệt trung gian hơi đến 565 o C;

+ Tuabin trên cao áp (dưới 220 bar);

+ Tuabin trên tới hạn, làm việc bằng hơi mới với áp suất 235,5 bar và nhiệt độ 560 o Cvới quá nhiệt trung gian hơi đến nhiệt độ 565 o C.

• Phân loại theo mục đích sử dụng trong nền kinh tế quốc dân: tuabin tĩnh tại với số vòngquay không thay đổi (dùng để kéo máy phát điện), tuabin tĩnh tại với số vòng quay thayđổi (dùng để kéo bơm, quạt, máy nén, v.v.), tuabin di động với số vòng quay thay đổidùng trong tầu thuỷ và vận tải đường sắt.

3 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của tuabin hơi3.1 Nguyên lý hoạt động

 Kiểu xung lực

Loại tuabin xung lực một tầng là đơn giản nhất,

Sự giãn nở cửa hơi từ áp suất đầu đến áp suất cuối xảy ra trong một ống phun hoặc cụmống phun gắn vào thân trước đĩa được quay bằng cánh làm việc Sự giảm áp suất hơitrong ống phun kèm theo sự giảm entanpi của nó; trong ống phun có giáng áp phù hợp,giáng áp này vận dụng nên động năng dòng hơi Trong quá trình giãn nở, tốc độ hơi trongống phun tăng lên từ trị số ban đầu co trước ống phun đến c1 sau ống phun

Trong rãnh cánh làm việc xảy ra sự giảm tốc độ tuyệt đối từ c1 đến c2; động năng của hơibị giảm Sự tác động của dòng hơi trên cánh làm việc, phần động năng của nó được biếnthành công cơ học trên trục của rôto tuabin Tuabin mà toàn bộ quá trình giãn nở và vìvậy hơi tăng tốc, chỉ sảy ra trong ống phun, còn ở trên cánh làm việc chỉ xảy ra biển đổiđộng năng thành công, dòng hơi không giãn nở thêm nữa, thì gọi là xung lực.

Công suất của tuabin xung lực một tầng ngay khi tốc độ vòng đạt tới 350 m/s, không vượtquá 500 - 800 kW Trục N B P V Ống phun Dòng hơi Cánh động Chiều quay Rôto VỏHơi mới PC VL Hơi thoát Mặt cắt P - Áp suất hơi vào tuabin V - Tốc độ hơi vào tuabinN - Ống phun B - Cánh động PC - Áp suất thoát VL - Tốc độ hơi thoát Tuabin hơi đầutiên của kỹ sư người Thụy Điển Guxtav Lavan làm việc ở 30000 v/ph để truyền độngmômen quay cơ học yêu cầu, cung cấp bởi bộ giảm tốc Công suất đơn vị tổ máy nhỏ,tuabin như vậy độ kinh tế nhỏ, trong loại này cần đặt bộ giảm tốc, lĩnh vực sử dụngtuabin hơi xung lực một tầng rất hạn chế Để khắc phục nhược điểm trên, người ta cũngchế tạo loại tuabin xung lực nhiều tầng cánh.

Hình 1.2 - Profil và đồ thị thay đổi áp suất dọc theo tầng xung lực 1 - trục; 2 - đĩa; 3 - cáccánh động; 4 - ống phun; 5 - thân máy; 6 - ống thoát.

 Kiểu phản lực:

Hơi quá nhiệt có nhiệt độ và áp suất cao (có thế năng cao) sẽ giãn nở trong ống phun(giảm áp suất và nhiệt độ - giảm thế năng) để biến thành động năng sau khi ra khỏi ốngphun Dòng hơi có động năng lớn sẽ đi vào cánh động truyền một phần động năng củamình cho cánh động làm quay trục tuabin Trong cánh động hầu như không có sự giãnnở Phần nhiệt giáng (độ giảm entanpy của hơi) trong ống phun cũng là phần nhiệt giángcủa toàn tầng Nhiệt giáng này chính là công suất sinh ra của dòng hơi có lưu lượng 1 kg/

Hình 1.3 - Cấu tạo tuabin phản lực nhiều tầng cánh 1 – tầng rôto; 2 và 3 - cánh động; 4và 5 - cánh hướng; 6 - thân máy; 7 - buồng hơi mới; 8 - píttông giảm tải để giảm bớt áp

lực dọc trục; 9 - ống dẫn hơi; 10 - ống thoát.

Hơi quá nhiệt vào ống phun giãn nở giảm áp suất và nhiệt độ (giảm thế năng) biếnthành động năng Ra khỏi miệng ống phun, hơi có tốc độ cao vừa chuyền độngnăng của mình cho cánh động vừa tiếp tục giãn nở giảm thế năng trong cánh động.Nhiệt giáng của tầng cánh bằng tổng nhiệt giáng trong ống phun với nhiệt giángtrong cánh động Độ phản lực của tầng là tỷ số giữa nhiệt giáng trong cánh độngso với tổng nhiệt giáng toàn tầng.

Mô tả cấu tạo của tuabin hơi 300 MW

3.2Cấu tạo của tuabin :

 Bộ phận cơ bản của tuabin gồm phần tĩnh (xilanh, vỏ, bánh tĩnh, cánh tĩnh, bệ, ổtrục) và phần động (rôto, bánh động, cánh động)

Ở chỗ trục chui qua thân người ta đặt 2 vòng chèn Vòng chèn phía trước làm việc trongmiền áp lực cao, dùng để ngăn không cho hơi dò dỉ ra bên ngoài Vòng chèn phía sau làmviệc trong miền có chân không, dùng để bảo vệ không cho không khí từ bên ngoài lọt vàophần cuối của tuabin làm xấu độ kinh tế của tubin và làm giảm công suất của tuabinỞ chỗ trục chui qua các bánh tĩnh người ta cũng đặt các vòng chèn trung gian để ngănkhông cho hơi dò dỉ từ tầng này sang tầng khác vòng qua (không qua) dãy ống phun Ở đầu trục phía trước thường có đặt những bộ chuyển động bánh răng hoặc bơm dầuchính Bơm dầu này dùng để cung cấp dầu cho hệ thống bôi trơn gối trục và để điềukhiển, dẫn động các cơ cấu của hệ thống điều chỉnh tự động tuabin

Cũng vì trong các tuabin phản lực, lực dọc trục lớn hơn nhiều so với tuabin xung lực, chonên để triệt tiêu nó người ta áp dụng một bộ phận đặc biệt gọi là piston giảm tải Pistonnày chịu áp lực của tầng điều chỉnh (thường là tầng xung lực) và được chế tạo với đườngkính lớn hơn các tầng phản lực ở sau tầng điều chỉnh Vì thế cho nên áp lực hơi trongbuồng điều chỉnh tác dụng lên diện tích mà xác định bằng các hiệu các đường kính đó sẽtạo lên một áp lực hướng ngược chiều với lực dọc trục sinh ra khi tuabin làm việc Hiệnđường kính của piston và các tầng phải được tính toán thế nào để cân bằng tất cả các lựctác dụng dọc theo trục rôto của tuabin Còn tất cả các bọ phận khác của tuabin phản lựccũng có cấu tạo giống như tuabin xung lực.

Hình 1.4 - Rôto tuabin hạ áp đã lắp vào nửa dưới xilanh

 Thân tuabin:

Thân (đôi khi còn gọi là xilanh) của tuabin hơi thường có hình dáng phức tạp, kích thướclớn dần theo hướng chuyển động của dòng hơi và có các chỗ lồi lên, các buồng để đưahơi vào, trích hơi ra, ống thoát cũng có hình dáng đặc biệt Thân của tuabin dọc trụcthường có mặt bích ngang (ở chỗ cắt rời) và 1 hoặc 2 mặt bích đứng để khi đúc, khi giacông cơ khí và khi lắp rắp được dễ dàng Tuabin hướng trục thường chỉ có mặt bíchđứng.

Hình 1.5 - Thân (xilanh) tuabin trung áp (NMNĐ Hải Phòng I)

 Thân tuabin được chế tạo bằng thép đúc, gang đúc hoặc thép hàn Gang đúc dùngcho những thân và những chi tiết làm việc ở áp lực 12 - 16 bar và nhiệt độ tới 250°C Khi dùng loại gang pectit thì có thể làm việc ở nhiệt độ tới 350 °C Thân làmbằng thép cácbon dùng cho những thông số hơi 35 - 40 bar, 400 - 425 °C

 Đối với áp lực và nhiệt độ hơi rất cao thì thân được chế tạo bằng các loại thép hợpkim đặt biệt có cấu trúc ôtstenit pha thêm crôm, niken, môlipden, vanađi vàvonfram Để giảm nhẹ điều kiện làm việc cho vật liệu của thân, người ta cố gắnghạn chế kích thước bề mặt của thân khi chịu tác dụng của nhiệt độ cao (cao hơn425 - 450 °C)

 Khi nhiệt độ hơi lớn hơn 550 - 575 °C người ta làm thành hai lớp hoặc gọi là thânkép, ở giữa thân trong và thân ngoài có chứa hơi với thông số trung bình được lấytừ 1 tầng trung gian nào đó đưa vào Vì vậy, các bề dầy của tường thân và các mặtbích nối của thân trong cũng ngư thân ngoài có kích thước nhỏ hơn nhiều so vớithân đơn (1 lớp) Do những điều kiện làm việc nhẹ nhàng của ngoài cho nên có thểcho phép chế tạo bằng thép cacbon.

 Cánh tuabin:

Các cánh phản lực được lắp trực tiếp trên trục, chiều cao của cánh tăng dần từ “đầu” đến“cuối” tuabin Cánh ở những tầng đầu được lắp trên trục bằng mộng chữ T Trên mỗicánh này có các vấu để lắp đai 3 tầng cánh cuối của hạ áp không được lắp đai Các tầngcánh cuối tuabin dạng cánh "xoắn", chân cánh được lắp mộng “cây thông ngược” Trênmép vào của các cánh được tôi cứng giúp cho cánh chịu được sự va đập của những hạthơi ẩm Lớp tôi cứng này có chiều dài xấp xỉ 1/3 chiều cao cánh và chiều rộng xấp xỉ25mm Các cánh tĩnh có chân dạng chữ T ngược hoặc chữ L và lớp bao ngoài được chếtạo cùng loại vật liệu với các cánh động Các cánh động cuối cùng đứng tự do hoàn toàn,không có dây đai hay vành bao Vì không có cụm cánh liên kết bằng dây đai, nên sẽkhông tạo ra độ rung do kết nối cụm, mà chỉ tạo thành độ rung đơn và nhỏ Các hàngcánh tĩnh của tầng cuối cùng vỏ hạ áp được chế tạo bằng thép tấm.

a) Cánh động tuabin hạ áp đã lắp trên rôto (NMNĐ Hải Phòng I)

b) Cánh tĩnh lắp vào vỏ tuabinHình 1.6 - a) Cánh động , b) Cánh tĩnh  Vỏ tuabin:

Tuabin cao áp

Tuabin cao áp gồm vỏ ngoài loại thùng, vỏ trong có bích đứng và cụm răng chèn

Vỏ ngoài phân bố dòng hơi chính đối xứng ở hai bên Đặc biệt vỏ ngoài có khả năng đỡcho vỏ trong dịch chuyển và quay tự do khi ứng suất nhiệt vượt quá giá trị cho phép, dođó có thể linh hoạt trong vận hành, cho phép khởi động nhanh và thay đổi tải nhanh Vỏ trong, nằm trong vùng áp suất cao, có rãnh trượt theo chiều thẳng đứng và có thể xoayđối xứng Trên vỏ của tuabin cao áp có lắp 4 van điều chỉnh để đưa hơi từ hai van Stopvào tuabin Tuabin trung áp Tuabin trung áp có kết cấu vỏ kép và dòng đơn.

Tuabin hạ áp

Tuabin hạ áp có kết cấu 3 vỏ Cụ thể tuabin hạ áp gồm vỏ ngoài, vỏ trong 1 và vỏ trong 2.Kết cấu 3 vỏ này để tránh biến dạng nhiệt do độ chênh nhiệt độ lớn.

 Gối đỡ:

Ví dụ với tuabin của Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng (300 MW) có 4 gối trục, gối số 1, 3và 4 là gối đỡ đơn; gối số 2 là gối đỡ chặn Gối đỡ chặn có tác dụng đỡ và chặn rôtokhông dịch chuyển do lực phản lực của dòng hơi Khi tuabin khởi động và ngừng, dầu từbể dầu bôi trơn được bơm để nâng trục tuabin nhờ bơm nâng trục (JOP) Trong quá trìnhvận hành bình thường, dầu bôi trơn được cấp vào gối trục nhờ bơm dầu chính (MOP)hoặc bơm dầu khẩn cấp (EOP) trong trường hợp hai bơm dầu chính không làm việc được.Tuabin sử dụng ổ trượt, bề mặt trong của ổ có một lớp ba-bít Trên ổ trục có các đườngdầu cấp của JOP (từ phía dưới ổ trục) và đường dầu bôi trơn lúc vận hành bình thường.

Hình 1.7 - Gối đỡ sau tuabin trung áp và vành chèn Bộ quay trục tuabin:

Bộ quay trục tuabin - máy phát có tác dụng quay rôto tuabin với tốc độ từ 50 đến 100vòng/phút khi tuabin khởi động và ngừng tránh cho rôto bị cong do giãn nở nhiệt khôngđều Bộ quay trục được đặt ở phần đầu tuabin, nó gồm một động cơ quay trục và bộ lyhợp kiểu thuỷ lực Khi tuabin ngừng, tốc độ giảm xuống 400 v/ph quay trục tự động vàolàm việc; khi tuabin khởi động bộ quay trục tự động tách ra khi tốc độ tuabin đạt 500v/ph Bộ quay trục được làm bằng vật liệu 42CrMo4, nó có độ cứng ≥ 650 N/mm2 , ứngsuất uốn 900 ÷ 1100 N/mm2

 Bộ chèn hơi tuabin:

Các bộ chèn được bố trí ở đầu trục các phần của tuabin, đỉnh ống phun và đỉnh cánh

CHƯƠNG 2 - ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TUABIN HƠI2.1Vận tốc tuabin

Khi tuabin quay, nó kéo máy phát điện quay theo và sinh công suất điện Khi công suấtđiện yêu cầu thay đổi sẽ làm thay đổi mômen hãm rotor của máy phát, gây ra mất cânbằng giữa mômen cung (mômen trên trục tuabin) với mômen cầu (mômen hãm của máyphát) Kết quả gây ra thay đổi tốc độ vòng quay tuabin dẫn đến thay đổi tần số dòng diệnmáy phát Phương trình cân bằng mômen của hệ tuabin-máy phát:

MT = ME + Mms + (IT + IMP) τ ω d d [N.m]Trong đó:

MT: Là mômen quay trên đầu trục tuabin, do dòng hơi giãn nở sinh công ME: Là mômen quay cần thiết để sinh công suất điện của máy phát Mms: Là mômen cản của các loại ma sát của hệ thống

IT và IMP: Là mômen quán tính của rôto tuabin và máy phát.ω: Là tốc độ góc của chuyển động quay hệ rôto tổ máy

Khi hệ thống (tổ máy: tuabin-máy phát) làm việc ổn định thì tốc độ của nó không đổi, ta có: τ ω d d = 0 ⇒ MT = ME + Mms.

Khi hệ thống mất cân bằng, giả sử do nhu cầu tăng công suất điện (ME tăng), khi đó nếuMT chưa kịp thay đổi thì τ ω d d phải là số âm (tốc độ quay ω giảm dần)

Muốn tốc độ quay tuabin không thay đổi, tương ứng với tần số dòng điện máy phátkhông đổi (ω = 2.π.f), bộ điều tốc tuabin phải làm nhiệm vụ xác lập lại cân bằng cho hệthống ổn định ở chế độ công suất mới Bộ điều tốc phải điều chỉnh để tăng công suất dodòng hơi sinh ra làm công suất trên trục tuabin tăng, lập lại cân bằng cho tổ máy ở chế độcông suất mới với số vòng quay không đổi n = 60f = 60 x 50 = 3000 v/ph.

2.2Bộ điều tốc bằng cơ khí

Trong sơ đồ điều chỉnh trực tiếp trên, khâu trượt 4 của điều chỉnh ly tâm 3 nhờ cần 2 liênhệ trực tiếp với van điều chỉnh 1 Từ rôto tuabin nhờ vít truyền 6 truyền chuyển độngquay cho trục đứng 5 và trên đó bơm dầu 7 và bộ điều chỉnh ly tâm 3 Khảo sát tác độngcủa hệ điều chỉnh khi thay đổi phụ tải của tổ tuabin máy phát Khi giảm phụ tải sô vòngquay của rôto tăng lên, do đó đối trọng của bộ điều chỉnh văng ra nâng khâu trượt 4 lên.Khâu trượt chuyển dịch gây sự chuyển dịch điểm б của cần 2 đi xuống dưới., làm vanđiều chỉnh khép lại Giảm hơi vào tuabin và tạo lập chế độ làm việc mới của tuabin máy

truyền động của bộ điều chỉnh không lớn, nên điều chỉnh trực tiếp có thể chỉ dùng trongtuabin có công suất không lớn (không lớn hơn 50-60 kW) chúng có các van điều chỉnhkhông lớn Đối với tuabin công suất trung bình và lớn, sự chuyển dịch của các van điềuchỉnh với các lực hơi lớn tác động lên van, mà với bộ điều chỉnh trực tiếp không thể thựchiện được, trong trường hợp này trong sơ đồ điều chỉnh giữa bộ điều chỉnh tốc độ và vanđiều chỉnh được đưa vào cơ cấu phụ trợ - bộ khuếch đại Cấu tạo của bộ khuếch đại cầnđáp ứng yêu cầu sau:

1 Tạo lực đủ để tức thì chuyển các van điều chỉnh

2 Khi khâu trượt của bộ điều chỉnh bất động bộ khuếch đại cần bất động và đảm bảoHình 2.1 - Sơ đồ điều chỉnh có cần liên hệ tác động trực tiếp

Giữ ở trạng thái ổn định và tĩnh tại 3 Khi khâu trượt của bộ điều chỉnh chuyển dịchchính xác của bộ khuếch đại cần được chuyển dịch tức thì và tương ứng chính xác với sựchuyển dịch của khâu trượt Trong ngành chế tạo máy tuabin được dùng bộ khuếch đạithủy lực với bơm, bơm được truyền động trực tiếp từ rôto tuabin chất lỏng làm việc cóchất lượng đối với bộ khuếch đại là dầu, dầu cũng dùng trong thiết bị tuabin để bôi trơncác gối trục Khẳng định phẩm chất của dầu là không gây han gỉ kim loại và không phảiyêu cầu bôi trơn thêm nữa cho bộ khuếch đại Nhược điểm chủ yếu của dầu là mất antoàn do bị cháy.

2.3 Bộ điều tốc bằng thuỷ lực

Hình 2.2 - Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ quay của tuabin kiểu gián tiếp (thuỷ lực)Trên hình thể hiện: 1 - cơ cấu cảm nhận tốc độ kiểu quả văng; 2 - khớp trượt; 3 - bánhrăng côn chuyển hướng trục quay; 4 - bơm dầu áp lực điều chỉnh; 5 - vỏ ngăn kéo; 6 -píttông của ngăn kéo; 7 - khoang dầu sécvô; 8 - vỏ sécvô; 9 - van điều chỉnh lưu lượnghơi vào tuabin; abc - cần điều chỉnh và phản hồi; K0 - ngăn kéo; K và K1 các cửa dầu củangăn kéo Nguyên lý hoạt động: Khi nhu cầu phụ tải điện giảm, mô men yêu cầu của máyphát và do đó công suất đầu trục tuabin sinh ra cũng cần giảm Tuy nhiên, ngay tức khắcchưa thể giảm do lưu lượng hơi vào tuabin vẫn chưa thay đổi Khi đó tốc độ quay củatuabin tăng lên do mô men sinh ra lớn hơn mô men cần cung cấp Bộ cảm nhận tốc độbằng quả văng nhận được tín hiệu này sẽ nâng cao độ văng, kéo điểm a lên làm kéo theokhớp trượt 2 đi lên Do quán tính và áp suất dầu trong sécvô lớn hơn nhiều so với trongngăn kéo nên tạm thời điểm c đứng yên Vì thanh abc cứng nên kết quả là điểm b chuyểnđộng lên trên một chút Ngăn kéo K và K1 được cân chỉnh vị trí trước sao cho khi điểm bchuyển động lên, dầu áp lực sẽ tràn qua ngăn kéo K phía trên đi sang khoang trên củasécvô Dầu có áp lực sẽ đẩy píttông trong sécvô đi xuống đóng bớt van hơi làm giảm lưu

kéo K1 xả ra ngoài hệ thống theo đường xả dưới Trong khi lưu lượng hơi giảm dần,điểm c chuyển động xuống dưới và tốc độ quay dần dần giảm sẽ dẫn đến triệt tiêu xuhướng chuyển động lên của điểm a Kết quả cuối cùng sẽ dẫn đến cân bằng ở một giá trịtốc độ quay không đổi ứng với một giá trị xác lập về lưu lượng hơi vào tuabin đủ cânbằng mô men sinh ra của nó so với mô men cần cung cấp cho máy phát điện Do đó, tốcđộ quay của tuabin được điều khiển ổn định Nguyên lý trên đúng cho đa số tuabin hơihiện nay trên thị trường chỉ có khác nhau về cơ cấp cảm nhận tốc độ và cấu trúc lập trìnhtự động trong phần van điều khiển Sơ đồ điều chỉnh gián tiếp với liên hệ thủy lực, với bộkhuếch đại đưa dầu vào một phía và tiết lưu bằng pittông.

Hình 2.3 - Sơ đồ điều chỉnh gián tiếp với liên hệ thủy lực với bộ khuếch đại có dẫn dầu

vào 1 phía và với pittông lưu thông

 Khâu trượt của bộ điều chỉnh tốc độ 4 (hình 31 a) liên hệ trực tiếp pittông 3, nóđiều chỉnh hé mở cửa prôfil (cửa có dạng đặc biệt) trong ống bạc 1

 Ống bạc là cơ cấu điều khiển (bộ đồng bộ) của sơ đồ điều chỉnh, nó có thể chuyểndịch theo hướng dọc trục bằng cách quay bằng tay hoặc bằng môtơ bằng hệ răngvít trong thân ống bạc Trục đứng nối với bơm 7 và bộ điều chỉnh tốc độ 4, trụcnày nhận truyền động từ rôto tuabin nhờ có cặp bánh răng - trục vít 5

 Dầu đưa vào bơm 7 từ bể chứa 8 qua ống dẫn có đặt lưới lọc 9 và sau đó vào hệthống điều chỉnh quan van kim 6 và vào hệ thống bôi trơn qua bộ tiết lưu 10.Trước bộ tiết lưu đặt van an toàn 11, tác động xả dầu về bể khi áp suất dầu cao quáquy định