Đối với lưới điện hiện đại, yêu cầu tần số điện không đổi (50Hz hoặc 60Hz), hay nói chính xác hơn, phạm vi biến đổi rất nhỏ, dưới 0,1%. Vì vậy, nó đòi hỏi tốc độ quay của turbine không được thay đổi. Song, khi phụ tải thay đổi, mômen (tương ứng công suất phát của turbine) và mô men cản (tương ứng vơi phụ tải) sẽ mất cân bằng, làm tốc độ quay của turbine thay đổi. Muốn giữ tốc độ quay của turbine không thay đổi, phải tạo nên cân bằng mới giữa mômen quay và mômen cản. Để thay đổi công suất trên trục turbine, người ta thường thay đổi lưu lượng qua turbine bằng cách thay đổi độ mở cánh hướng dòng của turbine phản kích, hay thay đổi độ mở vòi phun của turbine xung kích. Việc tăng giảm độ mở turbine để thay đổi công suất hay dừng máy có thể thao tác bằng tay khi yêu cầu chính xác của tần điện không cao và lực đóng mở turbine không lớn, tức chỉ được dùng ở trạm thuỷ điện nông thôn với turbine cực nhỏ. Để đảm bảo chất lượng điện đưa lên lưới điện (gồm điện áp và tần số) cũng như để đảm bảo yêu cầu dừng máy cấp tốc người ta phải tiến hành thao tác điều chỉnh turbine một cách tự động, tức là bộ phận điều chỉnh lưu lượng qua turbine phải được thao tác bằng động cơ secvo có lực thao tác lớn nhờ áp lực dầu từ các ống dẫn dầu áp lực. Dầu áp lực này được cung cấp từ thiết bị dầu áp lực và được điều khiển, khống chế từ thiết bị điều tốc. Ba bộ phận này hợp lại thành hệ thống điều chỉnh tự động độ quay của turbine.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 1.1. Nguồn thuỷ năng và vai trò của nhà máy thuỷ điện trong đời sống 1.2. Mục đích của nhà máy thuỷ điện 1.3. Phân loại nhà máy thuỷ điện 1.3.1. Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông 1.3.2. Nhà máy thuỷ điện kiểu đường dẫn 1.3.3. Nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp 1.4 Những hạng mục công trình và thiết bị chính của nhà máy thuỷ điện 1.5 Nhà máy thuỷ điện PLEIKRÔNG CHƯƠNG 2: TUABIN 2.1. Tuabin nước và sự phát triển của nó 2.2. Phân loại tuabin 2.2.1. Tuabin phản lực 2.2.1.1. Tuabin hướng trục 2.2.1.2. Tuabin tâm trục 2.2.1.3. Tuabin hướng chéo 2.2.2. Tuabin xung lực 2.2.2.1. Tuabin gáo 2.2.2.2. Tuabin tia nghiêng 2.2.2.3. Tuabin tác dụng kép 2.3. Tuabin trạm PLEIKRÔNG 2.3.1. Thông số chính của tuabin 2.3.2. Kiểu loại tuabin của trạm 2.3.3. Cao trình đặt tuabin 2.3.4. Các bộ phận chính của phần dẫn dòng tuabin 2.3.4.1. Buồng dẫn tuabin 2.3.4.2. Bánh công tác của tuabin 1 2.3.4.3. Buồng hút 2.3.4.4. Một số yêu cầu chính của kết cấu tuabin CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU TỐC CỦA TUABIN 3.1. Vấn đề điều chỉnh tuabin 3.2. Nhiệm vụ của bộ điều tốc 3.3. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc 3.4. Các bộ phận cơ bản của bộ điều tốc 3.5. Phân loại bộ điều tốc 3.5.1. Phân loại theo nguyên lý tác động - Bộ điều tốc tác động trực tiếp - Bộ điều tốc tác động gián tiếp 3.5.2. Phân loại theo đặc điểm của sơ đồ điều chỉnh - Bộ điều tốc có phản hồi - Bộ điều tốc không có phản hồi 3.5.3. Phân loại theo tính chất của phản hồi - Bộ điều tốc có phản hồi cứng - Bộ điều tốc có phản hồi mềm 3.5.4. Phân loại theo phương pháp điều chỉnh - Bộ điều tốc cơ khí - Bộ điều tốc thuỷ cơ - Bộ điều tốc điện thuỷ 3.6. Bộ điều tốc tuabin cánh quay 3.7. Bộ điều tốc tuabin gáo 3.8. Bộ điều tốc tuabin tâm trục hay tuabin chong chóng 3.9. Bộ điều tốc của trạm thuỷ điện PLEIKRÔNG 2 Vấn đề điều chỉnh turbine Đối với lưới điện hiện đại, yêu cầu tần số điện không đổi (50Hz hoặc 60Hz), hay nói chính xác hơn, phạm vi biến đổi rất nhỏ, dưới 0,1%. Vì vậy, nó đòi hỏi tốc độ quay của turbine không được thay đổi. Song, khi phụ tải thay đổi, mômen (tương ứng công suất phát của turbine) và mô men cản (tương ứng vơi phụ tải) sẽ mất cân bằng, làm tốc độ quay của turbine thay đổi. Muốn giữ tốc độ quay của turbine không thay đổi, phải tạo nên cân bằng mới giữa mômen quay và mômen cản. Để thay đổi công suất trên trục turbine, người ta thường thay đổi lưu lượng qua turbine bằng cách thay đổi độ mở cánh hướng dòng của turbine phản kích, hay thay đổi độ mở vòi phun của turbine xung kích. Việc tăng giảm độ mở turbine để thay đổi công suất hay dừng máy có thể thao tác bằng tay khi yêu cầu chính xác của tần điện không cao và lực đóng mở turbine không lớn, tức chỉ được dùng ở trạm thuỷ điện nông thôn với turbine cực nhỏ. Để đảm bảo chất lượng điện đưa lên lưới điện (gồm điện áp và tần số) cũng như để đảm bảo yêu cầu dừng máy cấp tốc người ta phải tiến hành thao tác điều chỉnh turbine một cách tự động, tức là bộ phận điều chỉnh lưu lượng qua turbine phải được thao tác bằng động cơ secvo có lực thao tác lớn nhờ áp lực dầu từ các ống dẫn dầu áp lực. Dầu áp lực này được cung cấp từ thiết bị dầu áp lực và được điều khiển, khống chế từ thiết bị điều tốc. Ba bộ phận này hợp lại thành hệ thống điều chỉnh tự động độ quay của turbine. 3 Hệ thống dầu bộ điều tốc turbine Trong đó: Hệ thống dầu áp lực: 1.1.Thùng chứa dầu áp lực 1.2.Bảng điều khiển 1.3.Máy bơm dầu 11.4. Hệ thống làm mát dầu 11.5. Hệ thống trao đổi dầu 4 Hệ thống điều tốc điện thuỷ lực: 2.1 Tủ điều khiển 2.2 Tủ khởi động bộ điều tốc 2.3 Van sự cốbộ điều chỉnh van định hướng Servomotor 2.4 Thiết bị phản hồi 2.5 Bộ bảo vệ tần số và chống lồng tốc Hệ thống tự động điều chỉnh turbine: 3.1 Tủ điều khiển tự động 3.2 Bảng dụng cụ đo và điều khiển 3.3 Vòng hướng đo nhiệt độ 3.4 Đồng hồ đo lưu lượng 3.5 Khoá van cánh hướng 3.6 Đo mức dầu ổ trục 3.7 Đo độ mở trục cánh hướng 3.8 Đo mức nước nắp turbine 3.9 Đo áp suất của nước dưới bánh xe công tá 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 1.1. Nguồn thuỷ năng và vai trò của nhà máy thuỷ điện trong đời sống Chúng ta đã biết rằng để phát ra điện ta có thể sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau như : với các nhà máy nhiệt điện người ta sử dụng nhiên liệu là than, với nhà máy thuỷ điện thì người ta sử dụng năng lượng của dòng chảy. Ngoài ra người ta còn xây dựng các nhà máy điện bằng cách khai thác năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió… Trong các loại nhà máy điện kể trên thì phổ biến nhất là nhà máy thuỷ điện và nhà máy nhiệt điện. Từ nhiều thế kỷ trước nguời ta đã biết sử dụng năng lượng của sông ngòi và cho đến ngày nay thì việc sử dụng năng lượng của sông ngòi đã phát triển trên một quy mô lớn. Thuỷ năng là một dạng năng lượng tuần hoàn, đây là tính ưu việt nhất của nguồn năng lượng này mà các nguồn năng luợng khác như nguyên tử, than, dầu … không thể có được. Trong quá trình biến đổi năng lượng thì chỉ có thuỷ năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng lại được tái tạo thành dạng thuỷ năng. Còn các dạng năng lượng khác trong quá trình biến đổi không tự tái tạo được trong tự nhiên. Con người sử dụng nguồn thuỷ năng vô tận để phục vụ cho đời sống và sản xuất đặc biệt là để phát điện. Trong nhà máy thuỷ điện năng lượng dòng chảy được tập chung vào một chỗ ( bằng cách đắp đập, đào kênh dẫn…). Năng lượng này được sử dụng để quay tuabin nước và tuabin này kéo theo máy phát điện từ đấy biến cơ năng thành điện năng So với các nhà máy điện khác thì nhà máy thuỷ điện có các ưu điểm : 6 Hiệu suất của nhà máy thuỷ điện có thể đạt được rất lớn so với nhà máy nhiệt điện - Thiết bị đơn giản dễ tự động hóa và có khả năng điệu khiển rừ xa - ít sự cố và cần ít người vận hành - Có khả năng làm việc ở phần tải thay đổi - Thời gian mở máy và dừng máy ngắn - Không làm ô nhiêm môi trường - Mặt khác nếu khai thác thuỷ năng tổng hợp kết hợp với tưới tiêu,giao thông và phát điện thì giá thành diện sẽ giảm xuống giải quyết được triệt để hơn vần đề của thuỷ lợi và môi trường sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó. Xây dựng nhà máy thuỷ điện thường không chỉ nhằm mục đích duy nhất để phát điện mà còn nhằm lợi dụng tổng hợp việc trị thuỷ và khai thác sông ngòi.Đó cúng là một nguyên tắc cơ bản của vấn đề khai thác các dòng chảy đảm bảo được hiệu quả kinh tế tổng hợp cao nhất cho nhiều ngành kinh tế.Thạt vậy xây dựng nhà máy thuỷ điện thường nhằm mục đích giải quyết các nhiệm vụ sau: - Tưới ruộng : xây dựng các nhà máy thuỷ điện kiểu đập tạo nên những hồ chứa nước lớn . trữ một khối lượng nước lớn trong mùa lũ làm mức nước dâng lên cao tạo điều kiện cho việc tưới các vùng đồng bằng hay đồi núi rộng lớn. - Chống lũ: xây dựng các nhà máy thuỷ điện kiểu đập tạo thành những hồ chứa lớn có khả năng trữ đại bộ phận lượng nước trong mùa lũ để phát điện và tưới ruộng như vậy hạn chế được mức nước lũ phía hạ lưu tránh được các tai hoạ do lũ lụt gây ra. - Giao thông: ở những khúc sông miền núi thường có lắm thác ghềnh thuyền bè đi lại khó khăn.Nhà xây dựng các nhà máy thuỷ điện với những hồ chứa nước lớn làm cho dòng sông chảy ít xiết hơn không còn 7 thác ghềnh không còn những chỗ bồi đắp,lòng sông cạn.Do đó tạo điều kiện cho thuyền bè đi lại dễ dàng - Nuôi cá:Những hồ chứa nước lớn là những hồ nuôi cá rất tốt đây cũng là một nguồn lợi lớn cần được suy nghĩ đến khi xây dựng nhà máy thuỷ điện. - Cải thiện điều kiện sinh hoạt vệ sinh phòng bệnh: Nhờ hồ chứa nước tạo điều kiện để cung cấp nước cho thành phó các xí nghiệp được đảm bảo. 1.2. Phân loại nhà máy thuỷ điện: Trong thực tế có ba loại nhà máy thuỷ điện là: Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông, nhà máy thuỷ điện đường dẫn và nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp. 1.2.1. Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông: Để tập trung năng lượng người ta dùng cột áp H là độ chênh mực nước trước và sau đập(tương ứng thượng lưu và hà lưu) đập có hồ nước lớn để điều tiết lưu lượng dòng sông.Nhà máy thường đặt sau đập với cột nước lớn hoặc là một bộ phận của đập đối với cột nước nhỏ,Các trạm thuỷ điện với phương pháp tặp trung năng lượng bằng đập gọi là nhà máy kiểu lòng sông hay sau đập. 1.2.2 Nhà máy thuỷ điện đường dân: Nước được ngăn bởi một đập thấp rồi chảy theo đường dẫn (kênh, máng tru nen, ống dẫn) đến nhà máy thuỷ điện ở đây cột áp cơ bản là do đường dân tạo nên còn đập chỉ để ngăn nước.Đường dẫn có độ dốc nhỏ hơn độ dốc lòng sông.Trạm kiểu này thường dùng ở các sông suối có độ dốc lòng sông lớn và lưu lương nhỏ. 1.2.3. Nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp : Năng lượng nước được tập chung lại nhờ đập và cả đường dẫn. Cột áp của trạm gồm 2 phần một phần do đập tạo nên, phần còn lại do đường dẫn toạ nên. Nhà máy kiểu này được dùng cho các đoạn sông mà ở phía trên sông có độ dốc nhỏ thì xây đập 8 ngăn nước và hồ chứa còn phía dưới có độ dốc lớn thì xây dựng đường dẫn. 1.3. Nhà máy thuỷ điện PLEIKRÔNG Công trình thủy điện PLEIKRÔ NG dự kiến xây dựng trên sông KrôngPôkô một nhánh chính của sông Sêsan. Vị trí xây dựng công trình thuộc địa phận xã Sa Bình, huyện Sa Thầy và xã Kroong,thị xã Kon Tum ,tỉnh Kon Tum. Nhiệm vụ chính của công trình là phát điện, cung cấp điện cho các tỉnh miền Trung và miền Nam thông qua hệ thống đường dây 550KV. Công trình có công suất lắp máy N lm = 110MW và sản lượng điện hàng năm khoảng 478,5triệu KWh. Do dung tích hồ chứa lớn, hồ chứa Pleikrông được xây dựng sẽ nâng cao độ an toàn, gia tăng công suất đảm bảo sản lượng điện cho các bậc thang bên dưới. Riêng thuỷ điện Yali(đã được xây dựng ) với sự điều tiết của hồ chứa Pleikrông công suất đảm bảo tăng lên khoảng 91,7MW (tăng khoảng 40%) và sản lượng điện hàng năm là 151,5triệu KWh. Ngoài nhiệm vụ chính là phát điện, thuỷ điện Pleikrông được xây dựmg sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, nâng cao đời sống nhân dân tỉnh Kon Tum. 1.3.1. Thông số hồ chứa: + Mực nước dâng bình thường: 575 (m) + Mực nước chết : 550(m) + Dung tích toàn bộ : 1343,9.10 6 (m 3 ) + Dung tích hữu ích : 1021,9.10 6 (m 3 ) + Dung tích chết : 322.10 6 (m 3 ) 1.3.2. Quy mô và kết cấu các hạng mục công trình chính - Đập dâng bê tông trọng lực 9 - Đập phụ bằng đất đồng chất, nền thượng lưu đắp đá gia tải và chống xói lở do sóng - Đập tràn lòng sông (liền đập dâng bê tông) không chân không kiểu Ôphixêrốp - tuyến năng lượng bố trí gần khu vực lòng sông(giữa đập tràn và đập dâng bê tông ) nhà máy thuỷ điện sau đập 1.3.3 Thiết bị công nghệ - Đập tràn: cửa van cung, đóng mở bằng xylanh thuỷ lực - nhà máy: tuabin hướng trục, trục đứng, nối đồng trục với máy phát - phương án đấu nối nhà máy vào hệ thống quốc gia: đấu nối nhà máy thuỷ điện Pleikrông vào hệ thống quốc gia bằng đường dây 220KV, mạch đơn vào trạm biến áp 500/220/110KV Pleiku. - Sơ đồ nối điện chính : Thanh cái 220KV sử dụng sơ đồ nối tam giác 1.3.4. Biện pháp dẫn dòng thi công và tổng tiến độ thi công - biện pháp dẫn dòng thi công bằng 3 lỗ xả kích thước 5x9m trong thân đập tràn và một kênh xả kiệt. - Tổng tíên độ thi công công trình là 3 năm không kể năm chuẩn bị. CHƯƠNG 2 : TUABIN 2.1. Tuabin nước và sự phát triển của nó Hiện nay ngành năng lượng học đang phát triển mạnh. Người ta tích cực tìm kiếm những nguồn năng lượng khác nhau để sử dụng cho các ngành kinh tế. Trong đó năng lượng truyền thống như : than, dầu, khí đốt, hạt nhân, thuỷ năng được coi là các dạng năng lượng cơ bản còn năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thuỷ triều và năng lượng thuỷ điện cực nhỏ… là nhưỡng dạng năng lượng mới. 10