Giáo trình động lực hơi nước tàu thủy part 1 docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC TẦU THUỶ TS MTr LÊ HỮU SƠN TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2005 Mục lục: CHƯƠNG MỤC PHẦN I CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC I CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC CƠ BẢN – CHU TRÌNH RANKIN………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Sơ đồ nguyên lý chu trình Rankin …………………………………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc chu trình Rankin …………………………………………………………………………………………… Các thông số chu trình ………………………………………………………………………………………………………… Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt chu trình thiết bị động lực nước………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… II CHU TRÌNH CÓ QUÁ NHIỆT LẦN ……………………………………………………………………………………… Sơ đồ nguyên ly ù…………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Tính hiệu suất nhiệt chu trình ………………………………………………………………………………………………………… Tính suất tiêu hao ………………………………………………………………………………………………………………………………… III CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC CÓ HỒI NHIỆT Sơ đồ nguyên ly ù…………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Tính hiệu suất nhiệt chu trình ………………………………………………………………………………………………………… Ưu điểm chu trình hồi nhiệt ……………………………………………………………………………………………………………… IV CHU TRÌNH CẤP NHIỆT, CẤP ĐIỆN Sơ đồ nguyên lý …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tính hiệu suất nhiệt chu trình ………………………………………………………………………………………………………… PHẦN II: NỒI HƠI TẦU THUỶ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỒI HƠI TẦU THUỶ I QUÁ TRÌNH SINH HƠI TRONG NỒI HƠI TẦU THUỶ …………………………………………………………… II CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA NỒI HƠI TẦU THUỶ ……………………………………………………………… ÁP SUẤT HƠI ……………………………………………………………………………………………………………….……………………………… NHIỆT ĐỘ HƠI …………………………………………………………………………………………………………….……………………………… Sản lượng ………………………………………………………………………………………………………………….……………………………… NHIỆT LƯNG CÓ ÍCH …………………………………………………………………………………………….….………………………… Hiệu suất nồi ……………………………………………………………………………………………………….….……………………… Diện tích bề mặt hấp nhiệt ………………………………………………………………………………………………… …………………… Nhiệt tải dung tích buống đốt ……………………………………………………………………………………………… ………………… Suất bốc ………………………………………………………………………………………………………………………………….………………… Suất tiêu dùng chất đốt …………………………………………………………………………………………………………….………………… 10 Năng lượng tiềm tàng nồi ……………………………………………………………………………………………………… III CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỒI HƠI TẦU THUỶ ……………………………………………………………………… Trang 10 10 10 11 11 12 13 13 13 15 15 15 15 16 17 18 18 18 18 20 20 20 21 21 21 21 21 22 22 22 22 22 22 23 CHƯƠNG CHẤT ĐỐT DÙNG CHO NỒI HƠI TẦU THUỶ I YÊU CẦU ĐỐI VỚI CHẤT ĐỐT DÙNG CHO NỒI HƠI TẦU THUỶ ………….……………………… Các yêu cầu chất đốt dùng cho nồi tầu thuỷ ……………………………………………………………… Thành phần chất đốt dùng cho nồi tầu thuỷ ……………………………………………………………………… Chất làm việc, chất khô, chất cháy ………………………………………………………………………………………………………… Nhiệt trị nhiên liệu ……………………………………………………………………………………………………….…………………… II TÍNH CHẤT CỦA DẦU ĐỐT NỒI HƠI …………………………………………………………………………………… Ưu nhược điểm dầu đốt nồi ……………………………………………………………………………… ……………………… Các tính chất dầu đốt nồi ……………………………………………………………………………………….………………… CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG BUỒNG ĐỐT NỒI HƠI I XÁC ĐỊNH LƯNG KHÔNG KHÍ CẤP LÒ …………………………………………………………………………………… Xác định thể tích không khí lý thuyết cấp lò ……………………………………………………………………………………… Xác định thể tích không khí thực tế cấp lò …………………………………………………………………………………………… II XÁC ĐỊNH LƯNG KHÍ LÒ (KHÓI LÒ) ………………………………………………………………….…………………… Xác định Vk theo phương trình phản ứng cháy ………………………………………………………………………………… Xác định lượng khí lò dựa vào kết phân tích khói lò ………………………………………….…………………… Xác định trọng lượng khí lò ………………………………………………………………………………………….…………………… Xác định phân áp suất chất khí thành phần khí lò …………………………………………………… Nhiệt dung riêng khí lò ………………………………………………………………………………………………….…………………… Entalpi khí lò …………………………………………………………………………………………………………………………………………… III LẬP TOÁN ĐỒ I-θ …………………………………………………………………………………………………………………………….……… IV LẬP TOÁN ĐỒ Vkk-α, Vk-α VÀ Pi-α ……………………………………………………………………….……………………… V THIẾT BỊ PHÂN TÍCH KHÓI OOC-XA ……………………………………………………………………….………………… Nguyên lý làm việc thiết bị phân tích khói Ooc-xa ………………………………………………………………… Xác định hệ số không khí thừa dựa vào kết đo thiết bị Ooc-xa ………………………………… VI CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG BUỒNG ĐỐT NỒI HƠI ………………………………………………………………………………….………………………………………………………………….………………… Điều kiện để trình cháy xảy hoàn toàn …………………………………………………………………………………… Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy …………………………………………………….………………… Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn cháy ……………………………………………………………………….………………… Các yếu tố ảnh hưởng đến trính cháy ổn định …………………………………………………………………………… CHƯƠNG THIẾT BỊ BUỒNG ĐỐT I SÚNG PHUN KIỂU HƠI NƯỚC ………………………………………………………………………………………………………… II SÚNG PHUN KIỂU KHÔNG KHÍ NÉN ………………………………………………………………… …….………………… III SÚNG PHUN KIỂU ÁP LỰC ………………………………………………………………………………… …………………………… Nguyên lý làm việc súng phun kiểu áp lực ……………………………………………………………….……………… Các phương pháp điều chỉnh sản lượng dầu phun vào buồng đốt ……………………………….……………… Ưu nhược điểm súng phun học (ly tâm không quay) ………………………………………….……………… IV SÚNG PHUN KIỂU ÁP LỰC - HƠI NƯỚC …………………………………………………………………………………… V SÚNG PHUN KIỂU QUAY …………………………………………… …………………………………… ……………………………… 24 24 24 24 24 25 25 25 25 28 28 28 29 29 29 31 31 31 32 32 32 34 35 35 36 37 37 37 38 38 39 39 39 39 39 42 44 44 45 Sơ đồ nguyên lý …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc ……………………………………………………………………………………………………………………….……………… Ưu nhược điểm ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… VI BỘ THỔI MUỘI ………………………………………………………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG CÂN BẰNG NHIỆT NỒI HƠI I TỔN THẤT NHIỆT TRONG NỒI HƠI ………………………………………………………………………………….…………… II TÍNH CÁC TỔN THẤT ……………………………………………………………………………………………………………….…………… Tổn thất nhiệt khói lò nang q2 ………………………………………………………………………………………….…………… Tổn thất hoá học q3 ………………………………………………………………………………………………………………………….…………… Tổn thất học q4 …………………………………………………………………………………………………………………………….…………… Tổn thất tản nhiệt trời q5 ……………………………………………………………………………………………………… Tổn thất tro xỉ nóng mang q6 …………………………………………………………………………………………….…………… III TÍNH HIỆU XUẤT NHIỆT CỦA NỒI HƠI ………………………………….…………………………………….………… IV CÂN BẰNG NHIỆT NỒI HƠI …………………………………………………………… …………………………………………… CHƯƠNG KẾT CẤU NỒI HƠI TẦU THUỶ I PHÂN LOẠI NỒI HƠI TẦU THUỶ ……………………………………………………………………………… …………………… Phân loại nồi theo mục đích sử dụng ……………………………………………………………………………………… Phân loại theo kết cấu Phân loại theo loại nhiên liệu dùng cho nồi ………………………………………………………………………………… Phân loại theo thông số …………………………… ……………………………………………………………………………………… Phân loại theo tuần hoàn nước nồi ……………………………………………………………………………… II NỒI HƠI ỐNG LỬA Sơ đồ nguyên lý ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Đặc điểm kết cấu ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ưu nhược điểm ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… III NỒI HƠI ỐNG LỬA-ỐNG NƯỚCù …………………………………………………………………… ……………………………… IV NỒI HƠI ỐNG NƯỚC TUẦN HOÀN TỰ NHIÊN …………………………………………………………….……… Ưu nhược điểm nồi ống nước nói chung ……………………………………………………………………………… Nồi ống nước nằm khí lò chữ Z …………………………………………………………………………………………………… Nồi ống nước nằm khí lò thẳng ………………………………………………………………………………… ……………… Nồi ống nước đứng bầu đối xứng ………………………………………………………………………………… …………… Nồi ống nước đứng bầu không đối xứng KBΓ ……………………………………………………………………… Nồi ống nước đứng kiểu chữ D nghiêng ………………………………………………………………………………………… Nồi chữ D đứng ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Nồi hai vòng tuần hoàn (nồi Schmidt-Hartmanna) …………………………………… …………………… V NỒI HƠI ỐNG NƯỚC TUẦU HOÀN CƯỢNG BỨC KIỂU LAMÔNG ………….…………………… Nguyên lý làm việc Ưu nhược điểm VI NỒI HƠI ĐẶC BIÊT Nồi lưu động thẳng Nồi tăng áp VII NỒI HƠI KHÍ XẢ 45 45 46 47 48 48 48 48 49 49 49 50 50 50 52 52 52 52 52 53 53 53 53 53 57 58 58 58 59 61 61 62 63 65 66 68 68 69 70 70 71 71 VIII CÁC BỀ MẶT HẤP NHIỆT HOÀN THIỆN CỦA NỒI HƠI Bộ sấy Bộ hâm nước tiết kiệm Bộ sưởi không khí CHƯƠNG KHÍ ĐỘNG HỌC NỒI HƠI I NGUYÊN LÝ THÔNG GIÓ CỦA NỒI HƠI Sức thông gió nồi Sức tự hút nồi Aùp suất dư độ chân không buồng đốt Cột áp quạt gió quạt hút khói II Tính chọn quạt gió quạt hút CHƯƠNG THUỶ ĐỘNG HỌC NỒI HƠI I TUẦN HOÀN TỰ NHIÊN TRONG NỒI HÔI Nguyên lý tuần hoàn tự nhiên Đường đặc tính tuần hoàn ………………………………………………………………………………………………………………………… Các yếu tố ảnh hưởng đến tuần hoàn nồi ……………………………………………………………………………… II CÁC HIỆN TƯNG PHÁ HUỶ TUẦN HOÀN Hiện tượng dừng chảy, tượng chảy ngược ống lên ……………………………………………………… Hiện tượng nước phân lớp ………………………………………………………………………………………………………………… Hiện tượng có ống xuống ………………………………………………………………………………………………………… Hiện tượng tuần hoàn yếu ớt nồi ống lửa ………………………………………………………………………………… CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ ĐỘ BỀN CỦA NỒI HƠI I YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU NỒI HƠI …………………………………………………………………………… ………… Yêu cầu vật liệu nồi ……………………………………………………………………………………………………………… Các tượng biến dạng thép nồi ………………………………………………………………………………………… II VẬT LIỆU NỒI HƠI Theùp cacbon Thép hợp kim Thép nhiều hợp kim 72 72 74 74 76 76 76 77 78 78 78 80 80 80 81 83 85 85 85 86 86 87 87 87 87 88 88 89 89 CHƯƠNG 10 CÁC THIẾT BỊ PHỤ PHỤC VỤ NỒI HƠI I THIẾT BỊ AN TOÀN CỦA NỒI HƠI Van an toàn …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Đinh chì ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… II THIẾT BỊ CHỈ BÁO MỰC NƯỚC ……………………………………………………………………………………………………… Ống thuỷ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Các rôbinê dò mực nước …………………………………………………………………………………………………………………………… III THIẾT BỊ KHÔ HƠI ………………………………………………………………… …………………………………………………………… Nguyên lý làm khô nồi …………………………………………………………………………………………………… Ống góp khô …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Thiết bị khô kiểu hỗn hợp (thiết bị khô nồi tầu Lamông) ……………………………… Bộ xoáy lốc khô …………………………………………………………………………………………………………………………………… IV THIẾT BỊ GẠN MẶT, XẢ ĐÁY NỒI HƠI …………………… ……………………………………………………………… Thiết bị gạn mặt ……………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Thiết bị xả đáy nồi ……………………………………………………………………………………………………………………………… Thiết bị xả cặn tuần hoàn …………………………………………………………………………………………………………………………… 90 90 90 94 94 94 97 97 97 97 98 99 99 99 100 101 CHƯƠNG 11 KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỢNG NỒI HƠI I SỬ LÝ NƯỚC NÔÌ HƠI ……………………………………………………………………………….…………………………………………… Vì phải xử lý nước nồi ………………………………………………………………….…………………………………………… Các tiêu chuẩn nước nồi …………………………………………………………………………………………………………… Các phương pháp sử lý nước nồi …………………………………………………………………………………………………… II SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỢNG NỒI HƠI TẦU THUỶ ………………………………………………………………… Khởi động nồi ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Chăm sóc nồi hoạt động …………………………………………………………………………………………………………… Ủ nồi dừng nồi …………………………………………………………………………………………………………………………… Bảo quản nồi ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vệ sinh nồi ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… III.NHỮNG TRỤC TRẶC, HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA NỒI HƠI BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC …………………………………………………………………………………………………………………………………….…………… Cạn nước nồi ………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Nước nồi cao ………………………………………………………………………………………………………………………………… Cháy hỏng bề mặt hấp nhiệt …………………………………………………………………………………………………………………… Ống bị vỡ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vách buồng đốt bị hư hỏng ……………………………………………………………………………………………………………………… Áp suất cao ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Áp suất thấp …………………………………………………………………………………………………………………………………… Súng phun bị tắc …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Súng phun bị phun lửa ……………………………………………………………………………………………………………… IV THỬ NGHIỆM NỒI HƠI ……………………………………………………………………………………… …………………………… Thử thuỷ lực nồi ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Thử nóng nồi ………………………………………………………………………………………………………………………………………… PHẦN III TUỐC BIN HƠI TẦU THUỶ CHƯƠNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TUỐC BIN HƠI TẦU THUỶ I MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Lịch sử phát triển tuốc bin tầu thuỷ ……………………………………………………………………………………… Phân loại tuốc bin tầu thuỷ ………………………………………………………………………………………………………………… II ƯU NHƯC ĐIỂM CỦA HỆ ĐỘNG LỰC TUỐC BIN HƠI TẦU THUỶ ………………………… Ưu điểm …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nhược điểm …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… III Nguyên lý làm việc tuốc bin ………………………………………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc tuốc bin xung kích tầng ………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc tuốc bin phản kích tầng ………………………………………………………………………… Nguyên lý làm việc tuốc bin nhiều tầng ……………………………………………………………………………………… CHƯƠNG QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯNG CỦA DÒNG HƠI TRONG ỐNG PHUN I Quá trình lưu động dòng tuốc bin …………………………………………………………………………… 102 102 102 104 105 107 107 112 113 114 114 118 118 118 118 119 119 119 119 120 120 120 120 121 122 122 122 122 122 124 124 125 125 125 126 127 134 134 134 Các giả thiết phương trình dòng lưu động ống phun ……………………… Các phương trình để nghiên cứu trình lưu động dòng qua ống phun … II Quan hệ tốc độ hình dáng Ống ……………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯNG CỦA DÒNG HƠI TRÊN CÁNH ĐỘNG I Quá trình biến đổi lượng dòng cánh động tuốc bin xung kích ……… Biến đổi lượng dòng cánh động tuốc bin xung kích …………………………… Tính công suất, hiệu suất vòng tầng tuốc bin xung kích ……………………………………………………… II Quá trình biến đổi lượng cánh động tuốc bin phản kích ……………………………… Tam giác tốc độ tầng tuốc bin phản kích ………………………………………………………………………………… Tính hiệu suất vòng tầng tuốc bin phản kích ……………………………………………………………………………… III So sánh tầng tuốc bin xung kích phản kích ………………………………………………………………………………… So sánh tầng tuốc bin xung kích phản kích có tốc độ vòng So sánh tầng tuốc bin xung kích phản kích có nhiệt giáng CHƯƠNG CÁC TỔN THẤT TRONG TUỐC BIN I Tổn thất cánh ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất profin cánh ∆h1 …………………………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất mép cánh ∆h2 ……………………………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất tạo thành xoáy ∆h3 ……………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất lệch hướng dòng đến ∆h4 …………………………………………………………………………………………… Tổn thất thải ∆hth …………………………………………………………………………………………………………………………………… II Các tổn thất khác ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất dò lọt ∆hdl ………………………………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất sức cản gây nên ∆hsc …………………………………………………………………………………………………………… Tổn thất cấp cục gây nên ∆hsc ……………………………………………………………………………………………… Tổn thất ẩm gây nên ∆hha ……………………………………………………………………………………………………………… III Hiệu suất tuốc bin……………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất lý thuyết ηt ……………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất vòng ηu ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất thị ηi ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất có ích ηe ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất chung ηo CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT CỦA TUỐC BIN I Điều chỉnh công suất cách tiết lưu công chất vào tuốc bin (điều chỉnh chất lượng) ………………………………………………………………………………………………………………………………………… II Điều chỉnh công suất cách tiết lưu công chất vào tuốc bin điều chỉnh lượng công chất vào tuốc bin (điều chỉnh khối lượng) ………………………………………………………………………………………… III Điều chỉnh công suất cách điều chỉnh kết hợp điều chỉnh khối lượng điều chỉnh chất lượng ………………………………………………………………………………………………………………………………………… IV Điều chỉnh công suất tuốc bin cách trích phần vào tầng thứ cấp V Điều chỉnh công suất tuốc bin phương pháp hỗn hợp 134 135 137 137 137 140 144 144 146 147 147 147 149 149 149 149 149 150 150 151 151 152 152 152 153 154 154 154 154 154 155 155 157 158 159 160 161 161 CHƯƠNG ĐẢO CHIỀU HỆ ĐỘNG LỰC TUỐC BIN TẦU THUỶ I Đảo chiều hệ động lực tuốc bin nước tầu thuỷ tuốc bin lùi II Đảo chiều hệ động lực tuốc bin nước tầu thuỷ phương pháp khác III Quá trình manơ từ tiến sang lùi hệ động lực tuốc bin nước tầu thuỷ CHƯƠNG PHỐI HP CÔNG TÁC CỦA TUỐC BIN VÀ CHÂN VỊT I Đặc tính chân vịt II Đặc tính tuốc bin III Phối hợp công tác chân vịt động tuoác bin Phối hợp công tác chân vịt định bước động tuốc bin Phối hợp công tác chân vịt biến bước động tuốc bin Quá trình thay đổi chế độ làm việc hệ động lực tuốc bin nước tầu thuỷ IV Vùng làm việc tuốc bin tầu thuỷ V So sánh đặc tính công tác hệ động lực tuốc bin nước hệ động lực diesel tầu thuỷ ………………………………………………………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG KẾT CẤU TUỐC BIN HƠI TẦU THUỶ I Cánh tónh ống phun …………………………………………………………………………………………………………………………… Ống phun…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Cánh tónh …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… II Cánh động ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… III Trục tuốc bin (rôto) ……………………………………………………………………………………………………………………………… Trục dạng đóa ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Trục dạng trống …………………………………………………………………………………………………………………………………………… IV Thân tuốc bin ………………………………………………………………………………………………………………………………………… V Thiết bị làm kín tuốc bin ………………………………………………………………………………………………………… Bộ làm kín kiểu khúc khuỷu …………………………………………………………………………………………………………………… Bộ làm kín kiểu than chì ………………………………………………………………………………………………………………………… Bộ làm kín kiểu vòng nước ……………………………………………………………………………………………………………………… Hệ thống bao hơi, hút làm kín tuốc bin VI KHỚP NỐI, Ổ ĐỢ, Ổ CHẶN TRỤC TUỐC BIN Khớp nối Ổ đỡ trục Ổ đỡ chặn trục VII KẾT CẤU MỘT SỐ TUỐC BIN HƠI TẦU THUỶ ĐIỂN HÌNH Tuốc bin cao áp tầu hàng có công suất 9560 kW Tuoác bin thấp áp tầu hàng có công suất 9560 kW Tuốc bin tầu thuỷ có công suất 6250 kW hãng General Electric TUỐC BIN HƠI TẤU THUỶ CÓ CÔNG SUẤT 14.700 kW ðẾN 16.175 kW CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ TUỐC BIN I Hệ thống an toàn, bảo vệ tuốc bin II Hệ thống bôi trơn tuốc bin Yêu cầu dầu bôi trơn tuốc bin 162 162 164 164 164 166 166 167 168 169 170 171 171 171 173 174 177 178 179 180 183 183 183 184 185 186 186 186 187 188 188 189 190 192 195 195 195 195 195 198 199 Hệ thống dầu nhờn bôi trơn III Hệ thống hâm sấy tuoác bin IV Hệ thống xả nước đọng tuốc bin CHƯƠNG 10 KHAI THÁC HỆ ĐỘNG LỰC TUỐC BIN HƠI NƯỚC TẦU THUỶ I Chuẩn bị đưa tuốc bin vào làm việc Kieåm tra bên tuốc bin Đưa hệ thống dầu bôi trơn vào làm việc Đưa bầu ngưng vào hoạt động Hâm nóng tuốc bin II Vận hành tuốc bin trình làm việc III Duy trì tuốc bin trạng thái sẵn sàng làm việc ”stanby” IV Dừng tuốc bin.…………………………………………………………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG 11 CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP vÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC, KIỂM TRA TUỐC BIN ………………………………………………………………………………………………………………………………………… I CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP ……………………………………………………………… Tuốc bin có tiếng gõ lạ …………………………………………………………………………………………………………… Va đập thuỷ lực……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Dao động phần công tác tuốc bin II KIỂM TRA TUỐC BIN TAØI LIỆU THAM KHẢO 10 200 200 200 200 200 201 201 203 203 205 205 205 205 206 207 208 THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC TẦU THUỶ PHẦN I CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC I CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC CƠ BẢN – CHU TRÌNH RANKIN Chu trình thiết bị động lực nước ngày đïc sử dụng rộng rãi tầu thuỷ, tầu lớn chở dầu, chu trình có khả sinh công lớn thiết bị phụ tầu lai động nước nên an toàn khai thác Ngoài chu trình thiết bị động lực nước cho phép sử dụng lượng nguyên tử-nguồn lượng dồi tương lai Chu trình thiết bị động lực nước chu trình Rankin Chu trình Rankin có trình nhận nhiệt nhả nhiệt trình đẳng nhiệt nên gần giống với chu trình Cácnô, Chu trình Rankin có trình ngưng hoàn toàn, nên khắc phục nhược điển chu trình Cácnô ngưng không hoàn toàn thiết bị cấp nước vào nồi to, nặng, tiêu tốn nhiều lượng cho việc cấp nước vào nồi Sơ đồ nguyên lý chu trình Rankin Hình 1.1 Chu trình thiết bị động lực nước – chu trình Rankin 11 NH – nồi hơi, TBH – tuốc bin hơi, BSH – sấy (bộ nhiệt) BN – bìmh ngưng, B - bơm Hình 1.2 Chu trình động lực nước đồ thị P-V, T-S Nguyên lý làm việc chu trình Rankin Chu trình thiết bị động lực nước bao gồm trình sau: Quá trình 4-4’-5-1 trình xảy nồi sấy Quá trình bao gồm giai đoạn: - Giai đoạn 4-4’, nước nồi từ điểm nhận nhiệt, nhiệt độ nước tăng từ t4 đến nhiệt độ sôi t4’ = ts, áp suất nước không thay đổi p4 = p4’= pN - Giai đoạn 4’-5, nước nồi tiếp tục nhận nhiệt để hoá thành hơi, giai đoạn áp suất nhiệt độ nước không thay đổi p4’ = p5 = pN; t4’= t5 = ts Nhiệt lượng nước nhận để làm biến đổi nước từ pha lỏng sang pha - Giai đoạn 5-1, nước bão hoà khô tiếp tục nhận nhiệt sấy (BSH) làm nhiệt độ nước tăng lên từ t5 đến t1, áp suất nước không thay đổi p5 = pN Bộ sấy đặt bên nồi Quá trình 1-2 trình giãn nở sinh công nước tuốc bin (TBH) Quá trình coi đoạn nhiệt dq = 0, s = const Nhiệt độ giảm từ t1 xuống t2, áp suất giảm từ p1 xuống p2 Quá trình 2-3 trình ngưng tự nước bình ngưng (BN) Hơi nước nhả nhiệt ngưng tụ điều kiện áp suất nhiệt độ không đổi: p2 = p3 = pK (pK = áp suất bình ngưng); t2 = t3 Quá trình 3-4 trình bơn nước vào nồi bơm (B) Trong trình 3-4 áp suất nước tăng lên từ p3 đến p4, coi trình bơm tổn thất nhiệt dq = 0; s = const Trong thực tế nhiệt độ nước trước sau bơm thay đổi ít, t3 ≅ t4, đồ thị T-S coi điểm trùng với điểm Ở nhiều đồ thị thường vẽ điểm = T-S Các thông số chu trình Các thông số chu trình bao gồm: - Công đơn vị sinh ra: l = i1 - i2 [kJ/kg] 12 - Coâng cấp vào cho bơm nước nồi hơi: lB = i4 - i3 [kJ/kg] - Nhiệt lượng cấp vào chu trình nồi sấy q1 = i1 - i4 [kJ/kg] - Hiệu suất chu trình Hiệu suất chu trình tính tỷ số công sinh chu trình (l) lượng cấp vào để thức chu trình (q1 + lB ) i1 − i2 i −i l = = ηt = q1 + l B i1 − i + i − i3 i1 − i3 i −i ηt = i1 − i3 - Suaát tiêu hao d Suất tiêu hao d lượng nước cần thiết lưu động chu trình để sinh đơn vị công: 1 [kg/kJ]; [kg/kW.s] d= = l i1 − i2 3600 3600 [kg/kW.h] d= = l i1 − i2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt chu trình thiết bị động lực nước Từ biểu thức tính hiệu suất chu trình i −i ηt = i1 − i3 Ta thấy: η t phụ thuộc vào i1, i2 i3; hiệu suất chu trình thiết bị động lực nước phụ thuộc vào thông số trạng thái nước điểm Hình 1.3 thể ảnh hưởng p1, t1, p2 đến công sinh l hiệu suất η t Hình 1.3 nh hưởng p1, t1, p2 đến hiệu suất nhiệt η t thiết bị động lực nước 13 Từ hình ta có: Khi giữ nguyên t1, p2 tăng p1 đến p1’ ; công chất giãn nở sinh công theo đường 1’-2’ Do đường đẳng áp vùng bão hoà dốc đường đẳng áp vùng bão hoà nên đoạn giãn nở sinh công l’ = i1’- i2’ > l = i1 - i2 hiệu suất nhiệt c a chu trình tăng lên Khi giữ nguyên p1, p2 tăng t1 đến t1’; công chất giãn nở sinh công theo đường 1’’-2’’ Do đường đẳng áp vùng bão hoà dốc đường đẳng áp vùng bão hoà nên đoạn giãn nở sinh coâng l’’ = i1’’ - i2’’ > l = i1 - i2 hiệu suất nhiệt c a chu trình tăng lên Khi giữ nguyên p1, t1 giảm p2 đến p2’; công chất giãn nở sinh công theo đường 1-2’’’ Ta thấy rằng: công l’’’ = i1 - i2’’’ > l = i1 - i2 vaø hiệu suất nhiệt c a chu trình tăng lên Kết luận: áp suất, nhiệt độ vào tuốc bin tăng lên áp suất khỏi tuốc bin giảm hiệu suất chu trình thiết bị động lực nước tăng lên, hệ động lực nước đại thường sử dụng có áp suất cao p1 > 200 at nhiệt độ cao t1 = 600 ÷ 6500C, áp suất bình ngưng thấp áp suất chân không p2 = 0.03÷0,04 at Ngoài việc tăng thông số đầu vào tuốc bin p1, t1 giảm thông số đầu tuốc bin p2, thực tế để tăng hiệu làm việc chu trinh người ta sử dụng chu trình hoàn thiện như: chu trình có nhiệt lần 2, chu trình hồi nhiệt, chu trình cấp nhiệt, cấp điện v.v… II CHU TRÌNH CÓ QUÁ NHIỆT LẦN Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần thể hình 1.4 1.5 Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần giống chu trình thiết bị động lực nước bản, có thêm nhiệt lần hai tuốc bin: tuốc bin thấp áp tuốc bin cao áp Hơi sau giãn nở đoạn nhiệt từ đến a tuốc bin cao áp (TCA); đưa nhiệt lần (BSH2), nhiệt độ tăng từ ta đến tb Quá trình a-b nhiệt lần có giai đoạn: - nước bão hoà ẩm sau giãn nở tuốc bin cao áp nhận nhiệt để hoá hết thành bão hoà khô, giai đoạn áp suất nhiệt độ không thay đổi, - sau bão hoà khô tiếp tục nhận nhiệt để tăng nhiệt độ từ ta đến tb trở thành nhiệt điều kiện đẳng áp Quá trình BSH2 trình đẳng áp Hơi nhiệt sau khỏi nhiệt lần 2, đưa vào Tuốc bin thấp áp (TTA) tiếp tục giãn nở sinh công Chu trình tiếp tục thực giống chu trình 14 Hình 1.4 Chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần Trên hình 1.4 ta có: BSH2 nhiệt lần 2, hay gọi sấy lần TCA – tuốc bin cao áp TTA – tuốc bin thấp áp Hình 1.5 Biểu diễn chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần đồ thị P-V đồ thị T-S 15 Hiệu suất nhiệt chu trình Hiệu suất nhiệt chu trình tính tỷ số công sinh chu trình (l1+l2) lượng cấp vào để thức chu trình (q1 + q1’+lB ) l1 - công sinh tuốc bin cao áp, l1 = i1-ia, l2 - công sinh tuốc bin thấp áp, l2 = ib-i2, q1 – nhiệt lượng cấp vào nồi sấy 1, q1 = i1-i4, q1’ = ib - ia, q1’ – nhiệt lượng cấp vào sấy 2, lB - công cấp vào cho bơm nước nồi hơi, lB = i4 - i3 Do đó: i1 − i a + ib − i2 i −i +i −i l1 + l = = b a ηt = q1 + q1' + l B i1 − i4 + i4 − i3 + ib − ia i1 − i3 + ib − ia ηt = i1 − i + ib − i a i1 − i3 + ib − i a Vậy so với hiệu suất nhiệt chu trình Rankin, chu trình có nhiệt lần đạt hiệu suất lớn Ngoài chu trình cho phép nhiệt cho cao BSH1, không làm ảnh hưởng nhiều đến độ bền thép nồi hơi, chu trình đảm bảo độ ẩm sau giãn nở tuốc bin không lớn, tránh cho tầng cuối tuốc bin không bị thuỷ kích: y2 < y2’ y2 < 12÷14%, x2 > x2’ x2 > 86÷88% Suất tiêu hao 1 = [kg/kJ]; [kg/kW.s] l1 + l i1 − i + ib − i a 3600 3600 d= = [kg/kW.h] l1 + l i1 − i + ib − i a d= III CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƯỚC CÓ HỒI NHIỆT Chu trình thiết bị động lực nước có hồi nhiệt có ưu điểm làm tăng hiệu suất nhiệt chu trình Nước ngưng chu trình thiết bị động lực nước có hồi nhiệt trước bơm nồi hâm nóng trích từ tầng tuốc bin Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý chu trình thiết bị động lực nước có hồi nhiệt thể hình 1.6 1.7 16 Hình 1.6 Chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần Trên hình 1.6 ta có: - I; II – Các bầu hồi nhiệt - B1; B2; B3 – Các bơm nước nồi Hình 1.7 Biểu diển chu trình thiết bị động lực nước có nhiệt lần đồ thị P-V, T-S Nguyên lý làm việc 17 Hơi nước từ điểm 1, giãn nở đoạn nhiệt tuốc bin đến điểm Trong trình giãn nở nước từ 1-2, điểm a trích phần Ga đưa đến bầu hồi nhiệt II, điểm d trích phần Gd đưa đến bầu hồi nhiệt I Nước từ bầu ngưng bơm B1 bơm vào bầu hồi nhiệt I (đoạn 3-f) Nước từ bầu hồi nhiệt I bơm B2 bơm vào bầu hồi nhiệt II (đoạn e-c) Nước từ bầu hồi nhiệt II bơm B3 bơm vào nồi (đoạn b-4) Tại bầu hồi nhiệt I, II nước cấp vào nồi hâm nóng trích từ tầng tuốc bin Hiệu suất nhiệt chu trình Hiệu suất chu trình tính tỷ số công sinh chu trình lượng cấp vào để thức chu trình (q1 +lB1+lB2 +LB3) Công sinh chu trình baèng: l = l1-a + la-d + ld-2 l= i1 - ia + (1-Ga)(ia -id) + (1-Ga -Gd)(id - i2) Ga – lượng trích cho bầu hồi nhiệt II Gd – lượng trích cho bầu hồi nhiệt I Vậy: l = i1 – Gaia - Gd id – (1-Ga – Gd)i2 (1-Ga - Gd) = Gng – lưu lượng nước ngưng tụ bầu ngưng (hơi nước khỏi tuốc bin) l = i1 – (Gaia + Gd id + Gng i2) q1 = i1 - i4, lB1 = if - i3, lB2 = ic - ie, lB3 = i4 - ib i1 − (G a ia + G d i d + G ng i ) ηt = i1 − ib + ic − ie + i f − i3 Ga, Gd tính theo phương trình cân nhiệt bầu hồi nhiệt I II Tại bầu hồi nhiệt II ta coù: Ga (ia - ib) = (1-Ga).(ib - ic) Ga = ib − i c i −i = b c i a − i b + ib − i c i a − i c Tại bầu hồi nhiệt I ta có: (1-Ga - Gd)(ie-if) = Gd(id-ie) Từ Ga phương trình ta tính Gd Gd = (1 − G a )(ie − i f ) i d − ie + i e − i f = (1 − G a )(ie − i f ) id − i f p dụng chu trình có hồi nhiệt hiệu suất nhiệt chu trình tăng lên 7÷12% Chu trình thiết bị động lực nước đại có 8÷9 cấp hồi nhiệt 18 Ưu điểm chu trình hồi nhiệt - Tăng hiệu suất chu trình động lực nước - Lượng nước tầng cuối tuốc bin giảm đi, kích thước phần sau tuốc bin (phần thấp áp) giảm đi, tuốc bin đỡ kồng kềnh - Giảm kích thước hâm mước tiết kiệm nồi IV CHU TRÌNH CẤP NHIỆT, CẤP ĐIỆN Sơ đồ nguyên lý Hình 1.8 Chu trình cấp nhiệt, cấp điện BDN – Bầu dùng nhiệt Trong chu trình cấp nhiệt, cấp điện bầu ngưng, nước sau giãn nở tuốc bin đưa vào bầu dùng nhiệt, nhả nhiệt ngưng tụ Một phần nhiệt thải nước q2 sử dụng cho mục đích hâm sấy Hiệu suất nhiệt chu trình ' ' l1 + q i1 − i + q = ηt = q1 + l B i1 − i3 ' q phần nhiệt thải nước tận dụng bầu dùng nhiệt 19 Như tận dụng phần nhiệt thải nước bầu dùng nhiệt nên chu trình cấp nhiệt, cấp điện có hiệu suất nhiệt cao chu trình bản, thực tế η t = 70 ÷ 75% Hình 1.9 Biểu diễn chu trình cấp nhiệt, cấp điện đồ thị T-S Chu trình cấp nhiệt cấp điện dùng cho hệ động lực nước có công suất nhỏ vừa, áp suất cuối trình giãn nở sinh công cao (thường cao áp suất khí quyển) 20 PHẦN II NỒI HƠI TẦU THUỶ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỒI HƠI TẦU THUỶ Nồi tầu thuỷ có nhiệm vụ cung cấp nước cho máy chính, máy phụ cho nhu cầu hâm sấy, sinh hoạt tầu Hệ thống nồi tầu thuỷ bao gồm: Nồi hơi, thiết bị buồng đốt, thiết bị thông gió, thiết bị cấp nước, thiết bị cấp chất đốt, thiết bị tự động điều chỉnh trình làm việc nồi hơi, thiết bị đo lường kiểm tra nồi Quá trình sinh nồi thể đồ thị i–t (hình 2.1) I QUÁ TRÌNH SINH HƠI TRONG NỒI HƠI TẦU THUỶ Hình 2.1 Quá trình sinh nồi tầu thuỷ biểu diễn đồ thị i-t Trên đồ thị i-t biểu diễn trình sinh nồi áp suất khác pN pN’, ta có: pN < pN’ Quá trình 4-4’-5-1 trình sinh nồi có áp suất pN Quá trình 4-4’’-5’-1’ trình sinh nồi có áp suất pN’ Đoạn 4-4’ đoạn 4-4’’ trình đun nước đến nhiệt độ sôi áp suất khác Đoạn 4’-5 đoạn 4’’-5’ trình nước nhận nhiệt để hoá thành Đoạn 5-1 đoạn 5’-1’ trình nhiệt cho nước sấy So sánh trình sinh hai nồi có áp suất khác ta có: Nếu nhiệt lượng cấp vào q1 = i1 - i4 = i1’ - i4; ta coù i1 = i1’ Khi Ta thấy nồi áp suất thấp có bề mặt đun sôi nhỏ (4-4’ < 4-4’’), bề mặt hoá lớn (4’-5 > 4’’-5’) bề mặt nhiệt nhỏ (5-1 < 5’-1’) 21 Giá thành chế tạo 1m2 bề mặt đun sôi nhỏ nhiều giá thành chế tạo 1m2 bề mặt hoá hơi, nên dùng nồi thông số cao kinh tế Mặt khác nhiệt lượng cấp vào q1, nhiệt độ sấy nồi áp suất cao cao (t1’ > t1) II CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA NỒI HƠI TẦU THUỶ Áp suất hơi: pN [at; kG/cm2] Áp suất pN áp suất nước nồi Vì mục đích khác nồi sinh loại khác như: - Hơi nhiệt, dùng để cung cấp cho hệ động lực - Hơi giảm sấy, dùng để cung cấp cho máy phụ - Hơi bão hoà, dùng để cung cấp cho máy phụ nhu cầu sinh hoạt Do ta phân loại áp suất khác nhau: - p suất bão hoà pN - p suất giảm sấy pgs - p suất sấy phs Bỏ qua tổn thất nồi hơi, ta coi pN = pgs = phs Trong thực tế, có tổn thất nên áp suất sấy nhỏ áp suất bão hoà (khoảng 1÷4 at) Nhiệt độ hơi: t [oc] Ta có loại nhiệt độ - nhiệt độ bão hoà ts nhiệt độ bầu nồi, - nhiệt độ nhiệt tqn (ths) nhiệt độ khỏi sấy hơi, - nhiệt độ giảm sấy tgs nhiệt độ khỏi giảm sấy Sản lượng hơi: DN [T/h; kg/h] Sản lượng DN lượng sinh đơn vị thời gian Ta có loại sản lượng sau: - Sản lượng định mức Dđm, lượng lớn sinh đơn vị thời gian, điều kiện nồi làm việc ổn định, lâu dài - Sản lượng cực đại Dmax, lượng lớn cho phép nồi sinh khoảng thời gian định Dmax = 1,25÷1,4 Dđm Sản lượng định mức tính bằng: Dđm = Dx + Dhs + Dgs Dx – sản lượng bão hoà [kg/h] Dhs – sản lượng sấy [kg/h] Dgs – sản lượng giảm sấy [kg/h] Nhiệt lượng có ích: Q1 [kJ/h, kcal/h] Là nhiệt lượng dùng để đun sôi, hoá nước nhiệt cho nồi Q1 = Dx (ix - inc)x + Dgs( igs - inc) + Dhs(ihs - inc) 22 ... hợp 13 4 13 5 13 7 13 7 13 7 14 0 14 4 14 4 14 6 14 7 14 7 14 7 14 9 14 9 14 9 14 9 14 9 15 0 15 0 15 1 15 1 15 2 15 2 15 2 15 3 15 4 15 4 15 4 15 4 15 4 15 5 15 5 15 7 15 8 15 9 16 0 16 1 16 1 CHƯƠNG ĐẢO CHIỀU HỆ ĐỘNG LỰC TUỐC... tuốc bin 16 2 16 2 16 4 16 4 16 4 16 6 16 6 16 7 16 8 16 9 17 0 17 1 17 1 17 1 17 3 17 4 17 7 17 8 17 9 18 0 18 3 18 3 18 3 18 4 18 5 18 6 18 6 18 6 18 7 18 8 18 8 18 9 19 0 19 2 19 5 19 5 19 5 19 5 19 5 19 8 19 9 Heä thống dầu... QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯNG CỦA DÒNG HƠI TRONG ỐNG PHUN I Quá trình lưu động dòng tuốc bin …………………………………………………………………………… 10 2 10 2 10 2 10 4 10 5 10 7 10 7 11 2 11 3 11 4 11 4 11 8 11 8 11 8 11 8 11 9 11 9 11 9