NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA TUA BIN TRONG CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN 300MW

Để đáp ứng kịp thời, chủ động trong sản xuất và cũng là để thực hiện chủ trương đúng đắn là nâng cao tỷ trọng sản phẩm cơ khí trong nước, phục vụ chương trình nội địa hoá, dần thay thế g

Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG

Cơ quan chủ trì đề tài: VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

9098

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TUABIN HƠI-KHÍ TÌM

HIỂU CÁC LOẠI GỐI ĐỠ TUABIN CỦA CÁC TỔ

MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN ĐẾN 300MW

3

1.1.1 Lịch sử phát triển 71.1.2 Sơ lược về tuabin hơi nước 8

1.3 Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin của tổ máy nhiệt điện đốt

than 300MW và sự bôi trơn các gối

34

1.3.1 Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin K300-170-1P 341.3.2 Sự bôi trơn các gối đỡ 361.3.3 Hệ thống dầu nâng thuỷ lực rô to Tua bin – Máy phát 37

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY

ĐỘNG ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ CÁC

YÊU CẦU KỸ THUẬT GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA TUABIN

39

2.2.1 Quá trình phát triển ma sát học và công nghệ bôi trơn trước thế

2.2 Đặc điểm, điều kiện làm việc và các yêu cầu kỹ thuật gối

đỡ ba bít của tua bin, Nhà máy nhiệt điện đốt than

300MW

51

2.2.1 Đặc điểm, điều kiện làm việc của gối đỡ Tua bin 51

2.2.3 Yêu cầu về vật liệu lót trong gối đỡ trục 57

Chương 3 LẬP BẢN VẼ THIẾT KẾ HỒI PHỤC GỐI

ĐỠ BA BÍT CỦA TUA BIN

67

3.2 Mòn cặp ma sát 68

3.4 Một số hình ảnh về các dạng hư hỏng các loại gối đỡ

được phục hồi thành công tại Viện Nghiên cứu Cơ khí

Chương 4 LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI

GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA TUA BIN CHO NHÀ MÁY

NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN ĐẾN 300MW

71

4.1 Lưu trình Công nghệ Tổng quan phục hồi gối đỡ ba bít

của tuabin

75

4.2 Lưu trình Công nghệ gia công gối đỡ ba bít của tuabin

cho Nhà máy Nhiệt điện đốt than 300MW

LỜI NÓI ĐẦU

Nghành Công nghiệp sản xuất năng lượng (điện năng) đang ngày càng phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng đang ngày một tăng cao, việc phát triển hệ thống các nhà máy nhiệt điện là một thực tế cấp thiết Trong những năm qua các nhà máy nhiệt điện ở nước ta đã và đang được phát triển một cách nhanh chóng

Trong hai năm 2001-2002 ngành điện lực Việt Nam đã đưa vào vận hành thêm các dự án nhà máy điện làm tăng thêm 3084MW cho hệ thống điện Quốc gia, các dự án là: Nhiệt điện Phú Mỹ I, Phú Mỹ II, Nhiệt điện Phả Lại

II, Nhiệt điện Bà Rịa đuôi hơi 306-2 Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí Mở rộng I

có công suất 300MW là một trong những dự án được xây dựng trong giai đoạn 2002-2005, sau khi hoàn thành, hàng năm Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí

Mở rộng I sẽ cung cấp khoảng 1,8 tỷ KWh điện, tiêu thụ 876.000 tấn than, góp phần vào mục tiêu đến năm 2020 khi nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp thì phải cần đến 250 tỷ kWh điện

Song song với sự phát triển mạnh mẽ đó, đòi hỏi nghành cơ khí chế tạo phải hội nhập kịp thời để đáp ứng các nhu cầu cung cấp chi tiết, thiết bị phục

vụ ngành sản xuất điện năng Cứ sau các chu kỳ làm việc, hệ thống các nhà máy điện phải tiến hành đại tu, sửa chữa (định kỳ) để đảm bảo tuổi thọ và độ bền tin cậy khi làm việc, đây là một khối lượng công việc không nhỏ nhưng đòi hỏi phải có ngành Công nghệ phụ trợ phát triển để cung cấp các sản phẩm

và dịch vụ thay thế từ đơn giản đến phức tạp trong các nhà máy điện

Hệ thống Tua bin- Máy phát là hệ thống thiết bị chính trong dây truyền sản xuất điện năng của một tổ hợp Nhà máy điện Thiết bị các gối đỡ, đỡ- chặn là một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống Tua bin- máy phát Các thiết bị này luôn phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt: Vận tốc lớn, áp lực cao, trong những trường hợp bị quá tải…, hơn nữa các thiết bị này rất

nhạy cảm với các thay đổi từ tải trọng tác động đến khả năng và tính chất bôi của hệ thống bôi trơn, làm mát…, nên đòi hỏi phải được chăm sóc đặc biệt Các thông số làm việc ổn định của cụm các thiết bị Paliê- Gối đỡ cùng với các thông số hệ thống khác sẽ quyết định hiệu suất làm việc của Tua bin- Máy phát, cũng như đảm bảo chế độ làm việc an toàn Từ đó việc bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ cũng như việc khắc phục các sự cố tức thời các thiết bị trên là rất quan trọng và luôn phải tuân theo quy trình nghiêm ngặt

Để đáp ứng kịp thời, chủ động trong sản xuất và cũng là để thực hiện chủ trương đúng đắn là nâng cao tỷ trọng sản phẩm cơ khí trong nước, phục vụ chương trình nội địa hoá, dần thay thế giá trị kinh tế nhập ngoại rất cao, được

sự nhất trí, tạo điều kiện giúp đỡ của Chủ đầu tư Công ty Nhiệt điện Uông Bí, Ban quản lý Dự án Uông Bí Mở rộng I, 300MW (LILAMA), Nhà cung cấp Thiết bị Tua bin- Máy phát POWER MACHINES, Viện Nghiên cứu Cơ khí

đã tiến hành khảo sát toàn bộ Hệ thống Tua bin- Máy phát và đặc biệt là các thiết bị Gối đỡ, thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu thống kê và đã có giải pháp Công nghệ phù hợp (trong điều kiện cơ khí trong nước) để kịp thời khắc phục sửa chữa các thiết bị Gối đỡ nói trên Giải pháp Công nghệ đã được nhà cung cấp POWER MACHINES đánh giá cao về tính khả thi và đã nhất trí cho nhóm tác giả triển khai dự án “Phục hồi gối đỡ ba bít của Tua bin”

Tác giả

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TUABIN HƠI-KHÍ TÌM HIỂU CÁC

LOẠI GỐI ĐỠ TUABIN CỦA CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN ĐẾN 300MW

1.1 Tổng quan về tuabin hơi- khí

Hình 1.1 Tuabin khí loại 25MW

1.1.1 Lịch sử phát triển

Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX Những người đầu tiên chế tạo ra tuabin hơi nước là Gútav Laval (người Thuỵ Sỹ), Charles Parsons (Anh) Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin hơi nước một tầng, năm 1884 kỹ

sư người Anh Charles Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng, mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động Năm 1912 tuabin hướng trục đầu tiên do hai anh em người Thụy Điển Iustre chế tạo Vào thế kỷ XIX nghành chế tạo tuabin trên thế giới phát triển mạnh: Những năm 1924 đến 1928 người

ta chế tạo ra những tuabin ngưng hơi với công suất 200MW Vào thập niên 70-80 cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử với công suất 70MW, 225MW, 500MW, 1030 MW Hiện nay nhu cầu năng lượng trong sản xuất cũng như trong sinh hoạt đang ngày càng thiếu hụt trầm trọng,

vì vậy việc phát triển các hệ thống tuabin cũng như hệ thống các nhà máy nhiệt điện là việc làm cấp bách qua đó đảm bảo chiến lược an ninh năng lượng của mỗi quốc gia Ở nước ta bên cạnh các nhà máy nhiệt điện cỡ vừa và nhỏ đã được xây dựng, trong những năm gần đây các nhà máy nhiệt điện có công suất lớn với công nghệ tiên tiến đã và đang được xây dựng như: Nhiệt điện Phả Lại, Nhiệt điện Uông Bí, Phú Mỹ…

1.1.2 Sơ lược về tuabin hơi nước

Khái niệm:

Tuabin hơi nước hay còn gọi là động cơ hơi nước, trong đó thế năng của hơi ban đầu sẽ chuyển hóa thành động năng, sau đó chuyển thành cơ năng làm quay bánh công tác

Cấu tạo:

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo một tua bin hơi nước

Đây là một mô hình tuabin trục ngang, lắp cố định Có thân cao áp, trung

áp, hạ áp riêng lẻ tương ứng với roto cao áp, trung áp và hạ áp

a) Giới thiệu một số chủng loại Tuabin- Máy phát

Hình 1.2 là một tua bin điển hình- Tuabin ngưng hơi một thân có công suất 50MW với các thông số hơi ban đầu: Áp suất hơi mới đi vào tuabin cao

áp 88 kG/cm2, nhiệt độ hơi mới trước tua bin cao áp 535oC

Hơi theo dãy ống phun bất động lắp trong hộp ống phun hay là bánh tĩnh

phun định hình Dòng hơi hướng vào các rãnh nằm giữa các cánh động, lực

do dòng hơi tác dụng lên cánh động (gắn trên các đĩa) làm quay các đĩa và mang trục tuabin quay theo

Một bộ phận quan trọng là hệ thống van stop và van điều chỉnh nhằm cắt giảm lưu lượng hơi đi vào tuabin khi tần số quay vượt quá tần số quay cho phép từ 10-12%

Cụm Roto được đặt trên hệ thống các gối đỡ trục gồm:

Gối đỡ: Có nhiệm vụ đỡ trục roto, ở vị trí phía sau,

Gối đỡ- chặn: Có nhiệm vụ vừa đỡ trục roto vừa chặn chuyển động dọc trục do tác dụng của dòng hơi, ở vị trí phía trước

Hệ thống bơm dầu chính: Để cung cấp dầu vào hệ thống bôi trơn các Gối

đỡ và vào hệ thống điều chỉnh để tự động duy trì tần số quay đã cho của roto tuabin

Gới thiệu Tuabin hơi K-300-170-1P (Nhiệt điện Uông Bí)

Tua bin K300-170-1P (do Liên bang Nga chế tạo) là tua bin ngưng hơi, loại lắp cố định có công suất 300MW, áp suất hơi ban đầu p0= 171kG/cm2, nhiệt độ ban đầu t0= 5380C, có một bình ngưng hơi và một bộ quá nhiệt trung gian Tua bin có sáu cửa trích hơi không điều chỉnh Tua bin có cấu tạo gồm

ba xi lanh (cao áp, trung áp và hạ áp)

Hơi mới được đưa tới tua bin thông qua hệ thống hai đường ống, trên mỗi đường ống có lắp đặt các van chặn hơi chính, trước và sau các van là các đường ống liên thông nhằm cân bằng áp suất hơi

Xi lanh cao áp có bố trí hơi kiểu vòi phun Xi lanh cao áp có cấu tạo hai vỏ:

vỏ trong và vỏ ngoài và có 1 tầng điều chỉnh kiểu xung lực và 17 tầng tua bin phản lực

Dòng hơi vào xi lanh cao áp qua tầng điều chỉnh và 9 tầng phản lực bên trái (theo hướng về phía bệ đỡ số 1), rồi thay đổi 1800 đi vào khoang giữa vỏ trong và vỏ ngoài và tiếp tục qua 8 tầng phản lực bên phải (theo hướng về phía máy phát)

Hơi sau khi giãn nở sinh công trong xi lanh cao áp, theo các đường ống tái nhiệt lạnh tới bộ quá nhiệt trung gian của lò hơi

Sau bộ quá nhiệt trung gian, hơi theo các đường hơi tái nhiệt nóng đi vào

b) Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý đơn giản của thiết bị tuabin hơi

1- Lò hơi, 2- Bộ quá nhiệt, 3- Tuabin hơi, 4- Bình ngưng, 5- Bơm nước ngưng, 6- Máy phát,

7- Bình gia nhiệt hạ áp, 8- Bình khử khí, 9- Bơm nước cấp, 10- Bình gia nhiệt

cao áp

Thiết bị tuabin hơi gồm có:

1 Lò hơi 1: Trong đó nước cấp dưới áp suất tương ứng sẽ chuyển

hóa thành hơi bão hòa

2 Bộ quá nhiệt 2: Ở đây sẽ làm tăng nhiệt độ hơi tới giá trị đã cho

3 Tuabin 3: Trong đó thế năng của hơi nước chuyển hóa thành động năng, còn động năng chuyển hóa thành cơ năng trên trục

4 Bình ngưng 4: Dùng để làm ngưng tụ hơi thoát khỏi tuabin

5 Bơm nước ngưng 5: Để bơm nước ngưng vào hệ thống gia nhiệt

hồi nhiệt (7&10)

6 Bình khử khí 8: Chủ yếu để khử khí oxi trong nước cấp

7 Bơm nước cấp 9: Để bơm nước cấp vào lò hơi

8 Máy phát điện 6: Để phát điện

Quá trình ngưng hơi đẳng áp thực hiện trong bình ngưng 4, hơi sau khi thoát khỏi đuôi tuabin là hơi bão hoà ẩm, nó được đẩy vào bình ngưng để nhận nhiệt hoá hơi và chuyển thành nước

2) Tuabin nhiều tầng: Có nhiều tầng công tác nối tiếp nhau, công suất lớn

* Theo hướng chuyển động của dòng hơi

1) Tuabin dọc trục: Dòng hơi chuyển gần như song song với trục

2) Tuabin hướng kính: Dòng có hướng vuông góc với trục, có thể là ly tâm hay hướng tâm

* Theo nguyên lý tác dụng của dòng hơi

1) Tuabin xung lực: Hơi nước chỉ giãn nở để tăng tốc trong ống phun hay trong rãnh cánh tĩnh, nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của dòng hơi Trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ năng Ngày nay người ta chế tạo tầng xinh lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của nó

2)Tuabin phản lực: Sự giãn nở của hơi nước xảy ra trong rảnh cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau

* Theo đặc điểm của quá trình nhiệt

1) Tuabin ngưng hơi:

Trong đó toàn bộ lưu lượng hơi mới, lưu lượng hơi trích gia nhiệt, đều đi qua phần chuyền hơi, bành trướng đến áp suất bé hơn áp suất khí quyển, rồi vào bình ngưng, trong đó nhiệt của hơi thoát truyền cho nước làm mát và mất

đi một cách vô ích

Dùng để kéo máy phát điện và sản xuất điện năng

Hiệu suất nhiệt tương đối thấp

Trong loại tuabin này hơi bành trướng tới áp suất dưới áp suất khí quyển, còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho các nhu cầu sinh hoạt, cho ngành nông nghiệp,…

Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tấng cuối cũng thường lớn hơn áp suất khí quyển

3) Tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh:

Loại tuabin này ngoài việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt (không điều chỉnh) còn bố trí một hoặc hai cửa trích hơi có điều chỉnh áp suất theo nhu cầu để dùng cho mục đích công nghệ và sưởi ấm

Hơi trích được điều chỉnh có lưu lượng lớn hơn so với loại chỉ có trích hơi gia nhiệt và không phụ thuộc vào phụ tải của tuabin, còn áp suất trong cửa trích hơi thì giữ không đổi Lưu lượng hơi còn lại sẽ đi vào phần hạ áp rồi thoát về bình ngưng hơi Hiệu suất tại gian máy có thể đạt tới 42 – 45 % Tuabin hơi có trích hơi điều chỉnh rất phù hợp với việc phối hợp sản suất điện năng và nhiệt năng

4) Tuabin ngưng hơi có cửa trích điều chỉnh trung gian:

Trong tuabin này hơi trích từ tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ nhiệt, lượng hơi còn lại tiếp tục làm việc trong các tầng khác và đi vào bình ngưng Áp suất hơi trích được tự động duy trí ở mức không đổi

5) Tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp:

Để phục vụ các hộ tiêu thụ nhiệt có nhu cầu với áp suất khác nhau, có thể dùng tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp, trong đó một phần hơi với

áp suất không đổi được trích từ tầng trung gian Phần hơi còn lại, sau khi đi qua các tầng tiếp theo sẽ dẫn về hộ tiêu thụ nhiệt với áp suất thấp hơn Tuỳ thuộc vào áp suất của hơi dẫn vào tua bin mà chia ra:

• Tuabin thấp áp, với áp suất hơi mới từ 1,2 đến 2 bar

• Tuabin trung áp, với áp suất hơi mới không quá 40 bar

• Tuabin cao áp với áp suất hơi mới từ 60 đến 140 bar

• Tuabin trên cao áp, với áp suất trên 140 bar

1.1.3 Tuabin khí

Khái niệm

Là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trong đó chất giãn nở sinh công là không khí Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở; và khối tuốc bin khí rotor Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén

Hình 1.10 Tuabin khí Khí nén đưa vào buồng đốt, trộn với khí nhiên liệu và đốt, không khí nén nhận được nhiệt từ khí đốt và giãn nở, không khí giãn nở sẽ làm quay trục tuabin

Máy phát điện tuabin khí có thể có công suất tới 480 MW

Nguyên lý hoạt động

Máy nén khí quay làm không khí từ cửa hút của máy nén được nén lại để tăng áp suất, trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng Đây là quá trình tăng nội năng không khí trong máy nén Sau đó không khí chảy qua buồng đốt tại đây nhiên liệu (dầu) được 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 thể tích mà không tăng áp suất Thể 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 khối sinh công tại đây không khí tiến hành giãn nở sinh công: Nội năng biến thành cơ năng, áp suất, nhiệt độ và vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô men tạo chuyển động quay cho trục tuabin Tuabin quay sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ tiếp tục làm việc Phần năng lượng còn lại của dòng khí nóng chuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế của từng dạng động cơ: phụt thẳng ra tạo phản lực nếu là động cơ phản lực của máy bay; hoặc quay tuốc bin tự do (không nối với máy nén khí)

để sinh công năng hữu dụng đối với các loại động cơ tuốc bin khí khác

Các đặc điểm của động cơ tuabin khí:

- Động cơ rotor: Trong động cơ này các khối công năng chính là máy nén

và tuabin chỉ có chuyển động quay một chiều, khác với động cơ piston có khối công năng chính là piston của xi lanh chuyển động tịnh tiến

- Động cơ loại hở (tuyến khí hở): Không khí từ lối vào của máy nén qua buồng đốt và ra khỏi tuabin đều chảy qua khoảng không gian hở không có vùng không gian bị đóng kín (ví dụ như ở động cơ piston: không khí sinh công trong xi lanh là vùng không gian kín ngăn cách với bên ngoài bằng các van xu páp) Vì tính chất hở như vậy đảm bảo cho quá trình cháy trong buồng đốt là quá trình cháy đẳng áp (áp suất giữ nguyên) nếu cháy trong không gian kín quá trình cháy sẽ làm tăng áp suất không khí làm áp suất trong buồng đốt cao hơn

áp suất tại máy nén, không khí bị gia nhiệt có thể thổi ngược lại máy nén

- Động cơ quá trình liên tục: Chu trình nhiệt động lực học của động cơ tuabin khí là chu trình Brayton Về cơ bản, nó giống với chu trình của động cơ piston

cũng có các chu trình hút – nén – gia nhiệt (đốt) – giãn nở Nhưng ở động cơ piston tất cả các giai đoạn đó diễn ra tại cùng một bộ phận (tại xi lanh động cơ) nhưng ở các thời điểm khác nhau, luân phiên theo quá trình hút, nén, nổ,

xả, quá trình như vậy là quá trình gián đoạn Còn tại động cơ tuốc bin khí các quá trình này diễn ra liên tục nhưng tại các bộ phận khác nhau: Tại máy nén quá trình nén liên tục, tại buồng đốt liên tục quá trình gia nhiệt, và tại tuabin liên tục quá trình giãn nở sinh công, chính yếu tố này quyết định tính công suất cao của loại động cơ này

có thêm các bộ phận cực kỳ quan trọng là phễu phụt và buồng đốt tăng lực

b) Động cơ tuabin cánh quạt

Hình 1.12 Sơ đồ động cơ tuốc bin cánh quạt

1- Cánh quạt đẩy chính 2- Hộp số giảm tốc 3- động cơ tuốc bin

Đây là loại động cơ tuabin khí để lai cánh quạt tạo lực đẩy cho máy bay Động cơ loại này có hiệu suất cao nhất nên tính kinh tế cao nhất trong các loại động cơ tuốc bin của hàng không, nhưng vì đặc điểm lực đẩy cánh quạt nên loại động cơ này cho vận tốc thấp nhất do đó loại này chuyên để lắp cho các máy bay vận tải khỏe, cần tính kinh tế cao nhưng không cần vận tốc lớn, điển hình như loại máy bay vận tải Lockheed C-130 Hercules của Mỹ Cánh quạt được nối vào trục máy nén khí áp thấp qua hộp số giảm tốc Đặc điểm của loại động cơ này là tuabin của động cơ vừa lai máy nén vừa lai tải chính là cánh quạt nên phải thiết kế tuabin sao cho sử dụng được hết năng lượng của dòng khí nóng sau buồng đốt Với loại động cơ này, dòng khí sau khi ra khỏi tuốc bin có vận tốc còn rất thấp, nhiệt độ, áp suất gần cân bằng với môi trường Vì cánh quạt nối thẳng với máy nén khí nên khi thay đổi tốc độ sẽ ảnh hưởng nhiều đến chế độ làm việc của máy nén và toàn bộ động cơ nên tính linh hoạt của loại động cơ này không tốt (hiệu suất giảm khi giảm công suất, tốc độ) Loại này cũng để trang bị cho trực thăng mô men quay được truyền qua hộp số và chuyển hướng để quay cánh quạt nâng nằm ngang

c) Động cơ tuabin phản lực

Hình 1.13 Sơ đồ động cơ tuốc bin phản lực 1- Cửa thu khí 2- Máy nén 3- Buồng đốt

4- Tuốc bin 5- Phễu phụt

Động cơ tuabin phản lực là động cơ tuabin khí dùng động năng của dòng khí nóng phụt thẳng về phía sau tạo phản lực đẩy máy bay về phía trước Đây

là loại động cơ để trang bị cho máy bay phản lực nhất là các máy bay chiến đấu siêu âm Loại động cơ này cho vận tốc cao nhất trong các loại động cơ tuabin của hàng không nhưng tính kinh tế thấp nhất

Tuabin của loại động cơ này chỉ khai thác một phần năng lượng dòng khí nóng sau buồng đốt chỉ đủ để lai máy nén khí, còn phần năng lượng còn lại dùng để phụt thẳng vào môi trường tạo phản lực (chính vì vậy hiệu suất của loại động cơ này thấp)

Các loại động cơ phản lực phải có thêm một thiết bị là phễu phụt lắp phía sau tuabin để tăng tốc độ dòng khí Nếu là động cơ cho máy bay dưới tốc độ

âm thanh thì phễu phụt có hình hội tụ còn đối với máy bay siêu âm thì áp dụng phễu phụt siêu âm (hội tụ – nở rộng hay còn gọi là phễu phụt De Laval

theo tên nhà kỹ thuật người Hà Lan)

Động cơ tuabin phản lực có buồng đốt tăng lực là một loại của động cơ

tuabin phản lực dùng cho các máy bay chiến đấu cao tốc nhất, là các máy bay tiêm kích cần phát triển tốc độ chiến đấu nhất thời thật cao Về cấu tạo động

cơ này rất giống các động cơ tuốc bin phản lực thông thường nhưng có thêm buồng đốt thứ cấp phía sau tuabin và phía trước phễu phụt, buồng đốt này còn gọi là buồng đốt tăng lực, tại buồng đốt này có các vòi phun nhiên liệu khi cần tăng tốc phun thêm nhiên liệu vào buồng tăng lực để đốt thêm tạo thêm lực đẩy phản lực Khi tăng lực hiệu suất rất thấp và tốn rất nhiều nhiên liệu nên máy bay chỉ tăng lực trong thời gian ngắn như khi công kích, bỏ chạy

hoặc cơ động tránh tên lửa

1.1.5 Một số loại động cơ tuabin khác

- Động cơ tuabin hai viền khí: Đây là loại động cơ mà các cánh quạt tầng

ngoài cùng của máy nén áp thấp có cấu tạo và kích thước đặc biệt lùa không khí làm hai dòng: Một dòng đi qua động cơ dòng số 1 và một dòng đi vòng qua động cơ tạo lực đẩy trực tiếp dòng số 2 và hai dòng này hòa vào nhau tại phễu phụt vì vậy động cơ được gọi là động cơ hai viền khí Đối với loại động

cơ này có một chỉ số rất quan trọng đó là hệ số hai viền khí m là tỷ lệ thể tích của khối khí chạy bên ngoài so với khối khí chạy bên trong động cơ, (đối với động tuốc bin phản lực thuần túy m = 0) chỉ số càng lớn thì động cơ có hiệu

hệ số này lớn hơn 2 thì không thể phát triển được vận tốc siêu âm Còn các động cơ siêu âm có hệ số m thấp hơn hoặc bằng 2

Hình 1.14 Sơ đồ động cơ tuốc bin hai viền

- Động cơ tuabin phản lực cánh quạt:

Hình 1.15 Sơ đồ động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt 1- Cánh quạt 2- Vỏ ngoài 3- Động cơ tuốc bin khí

4- Luồng khí phản lực qua bên trong động cơ

5- Luồng khí tạo lực đẩy từ cánh quạt không qua lõi động cơ

Động cơ tuabin phản lực cánh quạt là một phiên bản nhánh của động cơ hai viền khí trong đó cánh quạt ngoài nằm hẳn ra ngoài được bao bằng vỏ ngoài, vỏ này ngăn hai dòng khí bên ngoài và bên trong động cơ không hòa vào nhau Đây là động cơ có hệ số m cao thường từ 6-10 và nghiêng về tính chất động cơ cánh quạt Loại động cơ này thường ở các máy bay hành khách

và vận tải dân dụng cần tốc độ và tính kinh tế hợp lý Các máy bay hành khách dân dụng nổi tiếng Boeing và Airbus trang bị các động cơ này

1.1.6 Động cơ cố định

Ngoài ngành Hàng không động cơ tuốc bin khí còn được trang bị cho một

số loại mục tiêu khác ví dụ cho hệ động lực của tàu biển cao tốc, ngoài ra nó còn được nghiên cứu, phát triển để phục vụ sản xuất của con người như hệ thống tua bin máy phát điện trong các nhà máy điện khí

Hiện nay để nâng cao hiệu suất người ta thường sử dụng kết hợp tuabin khí

và hơi (chu trình hỗn hợp) Nhiệt lượng thoát ra từ tuabin khí được đưa đến lò thu nhiệt để sản xuất hơi nước chạy tuabin hơi nước Hiệu suất của chu trình hỗn hợp đạt 60% cao hơn hiệu suất của tuabin hơi nước chỉ khoảng 36%

Hình 1.16 Sơ đồ kết hợp tuabin hơi- khí

1.2 Tìm hiểu các loại gối đỡ tua bin của các tổ máy nhiệt điện đốt than đến 300MW

Cụm Roto được đặt trên hệ thống các gối đỡ trục gồm:

- Gối đỡ: Có nhiệm vụ đỡ trục Roto, mang toàn bộ trọng lượng của Roto,

kể cả tác dụng của lực ly tâm do mất cân bằng gây nên

- Gối đỡ- chặn: Có nhiệm vụ vừa đỡ trục roto vừa chặn chuyển động dọc trục do tác dụng của dòng hơi và tác dụng không cân bằng gây nên

- Hệ thống bơm dầu chính: Để cung cấp dầu vào hệ thống bôi trơn các gối

đỡ và vào hệ thống điều chỉnh để tự động duy trì tần số quay đã cho của roto tuabin

Hộp catte trước được đặt trên tấm trượt, khi có dãn nở nhiệt của thân máy

nó có thể tự do dịch chuyển

1.2.2 Các loại gối đỡ

Toàn bộ hệ thống roto tua bin và máy phát được đặt trên các Paliê đỡ và Paliê đỡ- chặn thông qua các gối đỡ

Paliê đỡ mang toàn bộ trọng lượng của roto (kể cả tác dụng của lực ly tâm)

và phải đảm bảo định tâm roto so với thân tua bin

Paliê đỡ- chặn ngoài việc mang toàn bộ trọng lượng roto, còn tiếp nhận lực dọc trục

Do tải trọng đặt lên các gối đỡ (tức lên các paliê) và số vòng quay cao, vì vậy Paliê đỡ và Paliê đỡ- chặn cũng như hệ thống các gối đỡ là những bộ phận rất quan trọng của tua bin, đòi hỏi chế độ giám sát cũng như chăm sóc

và bảo dưỡng đặc biệt

a) Paliê đỡ (Gối đỡ)

Yêu cầu đối với Paliê đỡ là rất cao về độ bền và tuổi thọ, bởi vì nó tiếp nhận tất cả các lực hướng kính xuất hiện trong quá trình làm việc cũng như mang tải rất lớn (tĩnh và động) do roto có trọng lượng nặng và quay tốc độ lớn

Trong quá trình vận hành, các Paliê đỡ (gối đỡ) phải đảm bảo chắc chắn,

độ chính xác cao về lắp đặt roto với thân máy và tổn thất ma sát phải thấp nhất

Nếu khi lắp ráp tâm các roto không trùng với tâm thân máy hoặc không lắp ráp đúng, khi đó các chỉ số rung, cũng như nhiệt phát sinh vượt quá giá trị cho phép thì không chỉ phải tạm thời phải dừng máy để sửa chữa, mà còn có thể gây nên các sự cố nghiêm trọng

Các Paliê đỡ mang các gối đỡ có thể là loại cứng (hình trụ) và loại tự lựa

(gối hình cầu)

Gối đỡ hình trụ

Hình 2.1 Gối đỡ trụ của tua bin K300-170-1P;

các thông số: 300MW, 3.000v/ph, d 475mm

Hình 2.2 Gối đỡ trụ của tua bin K300-170-1P;

các thông số: 300MW, 3.000v/ph, d 436mm)

Hình 2.3 Gối đỡ trụ của tua bin K300-170-1P;

các thông số: 300MW, 3.000v/ph, d 452mm)

Hình 2.4 Hình ảnh Gối đỡ Tua bin thuỷ điện Đa Nhim, đường kính 850mm

Gối đỡ gồm có hai phần nửa trên 2 và nửa dưới 3, cả hai nửa được tráng lớp ba bít ở mặt trong Theo vòng tròn gối có những miếng đệm tỳ 23 được bắt bằng các vít 33 Những miếng đệm tỳ đó cho phép thay đổi vị trí giữa trục roto và tâm tua bin khi định tâm bằng cách thay đổi độ dày các tấm căn đặt dưới các miếng đệm tỳ Dầu cấp vào máng trục qua lỗ 4, thành lỗ cũng được tráng ba bít để tránh dầu có áp suất cao làm bong tách lớp ba bít với bề mặt gối Lượng dầu vào được điều chỉnh bằng tiết lưu 7 Để ngăn dầu thoát ra ngoài qua khe hở mặt bên, có đặt vòng chắn dầu 1 được bắt bằng các bu lông 30/38 Hai nửa trên và dưới được bắt với nhau thông qua gu dông 24/35

M12x2 l?

88 112 120

D 0,02 T

Hình 2.6 Hình ảnh Gối đỡ tự lựa của tua bin nhiệt 300MW

Gối có bề mặt tự lựa hình cầu ở đường kính ngoài (cầu lồi) có thể xoay trong mặt gép (cầu lõm) với paliê trong quá trình lắp ghép cũng như trong khi làm việc Do có tính tự lựa, nên khe hở dọc chiều dài gối sẽ như nhau, bảo đảm phân phối đều áp lực trong gối

b) Paliê đỡ- chặn (Gối đỡ- chặn)

Cũng như paliê đỡ, yêu cầu đối với Paliê đỡ- chặn cũng là rất cao về độ bền và tuổi thọ, trong quá trình vận hành các Paliê đỡ- chặn (gối đỡ- chặn) cũng phải đảm bảo chắc chắn, độ chính xác cao về lắp đặt roto với thân máy

và tổn thất ma sát phải thấp nhất

Ta biết rằng trong tua bin lực dọc trục xuất hiện là do lực mất cân bằng dọc trục trong dòng hơi tác dụng lên cánh động của từng tầng và hiệu áp suất hơi ở hai phía đĩa của tất cả các tầng làm việc với độ phản lực, cũng như do hiệu áp suất tác dụng lên các phần lồi của roto tua bin và các bậc chèn Lực dọc trục có thể tới hàng trục nghìn kilogram, gối đỡ- chặn sẽ tiếp nhận tất cả lực dọc trục tác dụng lên roto và giữ vai trò đặc biệt quan trọng Nó có vai trò giữ cố định vị trí dọc trục của roto so với thân máy, nhờ đó mà đảm bảo khe

hở dọc trục trong phần chuyền hơi tua bin không đổi trong vận hành

Nếu Paliê đỡ- chặn (cũng như gối đỡ- chặn) bị hư hỏng sẽ làm cho roto bị

di trục, gây nên va chạm làm hỏng các răng chèn và cánh quạt Nếu lắp đặt không đúng có thể gây gãy trục

Phần lớn các Paliê đỡ- chặn được trong giá đỡ phía trước của tua bin

Phân loại các dạng gối đỡ- chặn

Trong chủng loại gối này ta phân biệt có gối chặn thuần tuý và gối đỡ- chặn liên hợp

Gối chặn

+ Gối chặn hình răng lược:

Được đặt trong tua bin xung lực (áp lực dọc trục nhỏ) và trong tua bin phản lực có công suất không lớn Ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, nhược điểm

là tổn thất ma sát và có chiều dài lớn nhất là trong tua bin có công suất tương đối lớn

Trên trục roto được gia công các rãnh chặn hình lược hoặc bạc có hình răng lược được lắp căng lên trục Các rãnh vòng được đổ ba bít, các rãnh tương ứng sẽ cài vào các rãnh trên trục, các bề mặt đầu sẽ tỳ vào nhau trong quá trình làm việc để khống chế sự di trục

Hình 2.7 Một gối chặn hình răng lược điển hình

+ Gối chặn hình đáy quạt:

Là loại gối có má chặn, gối chặn hình đáy quạt được áp dụng phổ biến trong các laọi tua bin Dạng chung được trình bày theo hình sau:

Gối gồm có hai nửa 1 và 2 bên trong có hai đĩa: Đĩa bất động 3 và đĩa động 4 được ghép cứng với trục, giữa hai đĩa có các má chặn Có sự chuyển động tương đối giữa má chặn và đĩa 3 sao cho khi làm việc sẽ tạo nêm trong màng dầu bôi trơn

Gối đỡ- chặn

+ Gối đỡ- chặn hình răng lược

Hình 2.9 Nửa dưới một gối đỡ- chặn hình răng lược + Gối đỡ- chặn liên hợp

Hình 2.10 Bản vẽ Gối đỡ- chặn liên hợp của Tua bin K300-170-1P

Hình 2.11 Hình ảnh Gối đỡ- chặn liên hợp của một tua bin nhiệt

Hình 2.12 Hình ảnh Gối đỡ- chặn liên hợp của Tua bin K300-170-1P Trong các tua bin hiện đại, có công suất lớn hiện nay người ta nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các gối đỡ- chặn liên hợp Ngoài nhiệm vụ chặn sự di trục của roto tua bin, nó còn có tác dụng như một gối đỡ thông thường, vì vậy ngoài các yêu cầu về độ bền và tuổi thọ như của một gối đỡ, nó đòi hỏi sự chính xác cao trong quá trình gia công cũng như khi căn chỉnh và lắp đặt, các thông số về: khe hở giãn nở nhiệt, độ đảo cũng như độ vuông góc của các mặt tỳ…phải được khống chế chặt chẽ và nằm trong gới hạn tính toán

Trên hình 2.1 và 2.2 là mặt cắt và hình chiếu của gối đỡ- chặn liên hợp

của tua bin K300-170-1P Nhờ có bề mặt tự lựa hình cầu mà gối có thể tự lựa

lên các má chặn và phòng ngừa lực dọc trục tác dụng lệch tâm lên trục, một

số trường hợp trục có thể bị gãy do kim loại bị mỏi

Má chặn có thể bố trí ở cả hai bên đĩa chặn để có thể tiếp nhận lực tác dụng không chỉ từ bên phải mà cả từ bên trái Má chặn bên phải gọi là má chặn thường xuyên làm việc Má chặn bên trái không thường xuyên làm việc gọi tắt là không làm việc

Má chặn không làm việc thường có kích thước bé hơn má chặn làm việc,

nó chỉ tiếp nhận tải lượng khi xuất hiện lực dọc trục ngược chiều (ngược dòng hơi) Lực dọc trục ngược chiều có thể sinh ra khi tua bin chạy không tải hay

là với phụ tải thấp, cũng như khi xảy ra sự cố

1.3 Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin của tổ máy nhiệt điện đốt than 300MW và sự bôi trơn các gối.

1.3.1 Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin K300-170-1P

10MA V43 B R00 1 DN20

KA01 KA02

KA01 KA02

KA01 KA02

KA02 KA01

KA01 KA02

KA02 KA01

KA02 KA01

KA01 KA02

Ro le

ap s uat

Ro le ap suat

Ro le

ap s uat

Ro le

ap s uat

Ro le

ap s uat

Ro le

ap su at

Hình 2.16 Toàn cảnh tầng Cao áp và Trung áp của Tua bin

K300-170-1P, nơi lắp đặt Gối đỡ Ba bít số 4

Hình 2.17 Vị trí lắp đặt Gối đỡ Ba bít số 4- Cuối Rô to Trung áp

Vị trí lắp đặt các gối

Bệ đỡ số 1: Bao gồm gối đỡ số1, có cấu tạo đặc biệt gồm 6 mảnh ghép lại

Bệ đỡ số 3: Bao gồm gối số 3, là gối đỡ- chặn liên hợp

Các gối còn lại là các gối đỡ kiểu elíp

Bệ đỡ số 4: Bao gồm Gối đỡ số 4- Gối đỡ elíp được lắp đặt tại vị trí cuối của xi lanh trung áp

1.3.2 Sự bôi trơn các gối đỡ

Hệ thống dầu bôi trơn các ổ đỡ Tuabin-Máy phát và hệ thống dầu nâng thuỷ lực rôto Tuabin-Máy phát có chức năng cho việc cung cấp liên tục, làm mát, khử khí và tích trữ dầu được lọc cùng với các thông số cần thiết (áp suất, nhiệt độ) cho việc bôi trơn các ổ đỡ và đưa vào hệ thống dầu nâng thuỷ lực Roto Tua bin - Máy phát

Dầu cung cấp cho hệ thống là loại dầu Tuabin mác T Π-22C, theo tiêu chuẩn TY38 101821-83

Dầu cung cấp cho việc bôi trơn các ổ đỡ được cấp thông qua các bể chứa dầu khẩn cấp được đặt phía trên các ổ của đỡ

Việc cung cấp dầu bôi trơn từ ống góp áp suất dầu bôi trơn chung tới các

bể chứa dầu khẩn cấp thông qua các tấm tiết lưu có kích thước được tính toán

sao cho áp suất dầu trong các bể chứa dầu khẩn cấp là 0,5-0,7 KG/cm2 khi tốc

độ quay của Tua bin là 3000 v/p

Hệ thống dầu bôi trơn bao gồm các thiết bị chính sau đây:

1 Bể dầu chính (10MAV10BB001) với thể tích 35 m3 Bể được dùng để chứa dầu, để nhận dầu quay trở về từ các ổ đỡ, lọc các tạp chất cơ khí,nước,

và thoát khí

2 Để lọc các tạp chất cơ khí có trong dầu, một bộ lọc tinh (FF) 10MAV39AT001 được lắp đặt Dầu đi tới bộ lọc tinh từ ống góp áp suất (ống góp dầu vào bôi trơn) của hệ thống dầu bôi trơn Hệ thống có bố trí một bơm dầu (10MAV15AP001) dùng để cung cấp dầu tới bộ lọc tinh trong thời gian

3 Tất cả bốn bơm dầu của hệ thống dầu bôi trơn là bơm kiểu ly tâm trục đứng

4 Hệ thống bố trí lắp đặt hai bộ làm mát dầu dùng cho việc làm mát dầu trước khi vào bôi trơn Các bộ làm mát dầu làm việc song song cùng với nước

và dầu, khi hệ thống làm việc bình thường một làm việc, một dự phòng

5 Để sấy dầu sơ bộ trước khi khởi động Tua bin (Nếu nhiệt độ của dầu trong bể dầu chính thấp hơn 300C) hoặc trong trường hợp thông rửa các đường ống cung cấp dầu của hệ thống, hệ thống được trang bị một thiết bị gia nhiệt dầu đặc biệt (10MAV16AC001)

6 Hệ thống có lắp đặt một van giảm áp (Van điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn) 10MAV30AA101 trên đường ống áp suất phía sau các bộ làm mát dầu Van giảm áp có nhiệm vụ duy trì áp suất trong ống góp dầu vào bôi trơn ổn định ở mức 1,2 ± 0,1 kG/cm2

1.3.3 Hệ thống dầu nâng thuỷ lực rô to Tua bin – Máy phát

1 Dầu từ ống góp dầu bôi trơn phía sau các bộ làm mát dầu (trước van giảm áp) cấp tới đầu hút của các bơm điện của hệ thống dầu nâng thuỷ lực rô

to Tua bin-Máy phát Dầu được các bơm dầu đẩy tới ống góp áp suất dầu nâng thuỷ lực chung và từ ống góp dầu chung theo các đường ống dẫn riêng qua các thiết bị phân chia tới nửa dưới của các gối đỡ ba bít của các bệ đỡ (Palyê) của Tua bin-Máy phát Khi hệ thống vận hành một bơm làm việc, một bơm ở chế độ dự phòng liên động

2 Mỗi bộ bơm bao gồm : Một bơm kiểu trục vít cùng với một động cơ điện dẫn động điện xoay chiều và một khối van

Van khởi động được dùng cho việc khởi động bơm

Van an toàn được lắp đặt ở ống đầu đẩy của bơm (trước van một chiều) và van sẽ tác động khi áp suất ở ống đầu đẩy của bơm cao hơn 10% áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống nâng thuỷ lực (Khoảng từ 130 đến 135 kG/cm2)

3 Dầu được chia tới phía dưới các gối đỡ ba bít bằng các thiết bị chia

4 Bơm dầu của hệ thống nâng thuỷ lực được khởi động:

- Trong giai đoạn chuẩn bị khởi động Tổ máy trước khi khởi động cơ cấu quay trục Tuabin

- Tự động theo chương trình khởi động bơm dầu nâng thuỷ lực và cơ cấu quay trục Tua bin khi ngừng Tua bin, sau khi các van stốp cao áp/ trung áp đóng và tốc độ quay của rô to Tua bin giảm tới (800v/p)

- Bơm dầu nâng thuỷ lực dự phòng tự động khởi động nếu bơm dầu nâng thuỷ lực đang vận hành trong trường hợp nó đã được khởi động (vận hành) qua 120 giây và tốc độ rô to Tua bin là nhỏ hơn 800v/p bị ngừng do tác động của các bảo vệ điện và các lý do khác hoặc khi áp suất dầu trong ống góp áp suất của hệ thống nâng thuỷ lực giảm nhỏ hơn 80 kG/cm2

5 Bơm của hệ thống dầu nâng thuỷ lực được ngừng:

- Tự động, theo chương trình ngừng bơm dầu nâng thuỷ lực và cơ cấu quay trục Tua bin trong trường hợp tốc độ quay của rôto Tua bin tăng lớn hơn 1200v/p

- Bởi bảo vệ, cùng với việc cấm khởi động lại bơm, nếu áp suất dầu ở đầu hút của các bơm nhỏ hơn 0,8 kG/cm2 hoặc nếu áp suất dầu trong ống góp áp suất của hệ thống dầu nâng thuỷ lực nhỏ hơn 20 kG/cm2

+ Nếu nút “Fire” trên bảng điều khiển được nhấn:

- Bơm đang vận hành sẽ ngừng tự động

- Bơm ở chế độ dự phòng sẽ bị cấm khởi động hoặc bằng tay hoặc tự động

MỘT SỐ HÌNH ẢNH HỆ THỐNGTUABIN- MÁY PHÁT

- Một số hình ảnh minh hoạ

Hinh 1.17 Hình ảnh Tua bin nhà máy nhiệt điện

- Toàn cảnh Nhà máy Nhiệt điện đốt than 300MW, với Hệ thống Tua bin- Máy phát ký hiệu: K300-170-1P

Hình 1.18 Toàn cảnh Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí Mở rộng I

Hình 1.19 Toàn cảnh công trường Tua bin- Máy phát K300-170-1P tại