Báo cáo nhiệt điện tuabin hơi

Luận văn, đồ án tốt nghiệp, đề tài tốt nghiệp, đồ án, thực tập tốt nghiệp, đề tài

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUABIN HƠI-KHÍ (TUABIN NHIỆT) I .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) va Charles Parsons (Anh). Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin xung lực một tầng với những ống phun to dần, công suất của loại tuabin này nhỏ . Tuabin này được chế tạo theo nguyên lý này tức là trong tuabin quá trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy cánh tĩnh được 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 trướng từ tầng này tới tầng khác . Tuabin loại này hơi không chỉ bành trướng trong dãy cánh động mà còn bành trướng trong dãy cánh tĩnh gọi là tuabin phản lực. Năm 1912 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 ta chế tạo ra tuabin ngưng hơi với công suất 200MW và thông số hơi ban đầu 1,1MPa , 300oC. Năm 1928 sản xuất được tuabin 200MW .12,8Mpa , 565oC. 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 ,với tần số 25 vòng.s-1 ,50 vòng.s-1 Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một quan trọng và không thể thiếu trong cuộc sống cũng như trong quá trình sản xuất. Trong những năm gần đây, các nhà máy thủy điện ở nước ta đã và đang được phát triển một cách nhanh chóng như :nhiệt điện Phả Lại II ,Uông Bí ,Phú Mỹ…… 1 Tuabin Hoi-tuabin khi Nước ta hiện nay các khu công nghiệp đang phát triển mạnh và nhằm phục vụ cho đời sống nhân dân ngày càng tốt hơn.Vì thế nươc ta đang phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện có công suất ngày càng lớn hơn,công nghệ ngày càng tiên tiến hơn. II. Sơ lược về tuabin hơi-khí. 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. 1. Cấu tạo Đây là một tua bin trục ngang. Dòng nước chảy qua van nạp, mối hàn lắp, vỏ xoắn ốc, đẩy rôto quay. Để tiện lắp đặt và đại tu, thiết bị này có một cấu trúc hai trụ bản lề lỗ hút thẳng đứng. Bộ phân phối tua bin gồm có những bộ phận sau: • Bộ ống nạp: Bộ ống nạp gồm có ống, van nạp, mối hàn lắp, ống dạng nón, và ống khuỷu, v.v. Đó là phần đầu tiên của tua bin. Van nạp ngắt dòng chảy khi tua bin xảy ra các sự cố khẩn cấp hoặc ngừng đại tu. Ống nạp có bộ phận hàn, với áp suất chịu đựng và hiệu suất thuỷ lực thuận lợi. • Bộ phận chính: Cánh dẫn hướng, làm bằng thép không rỉ, là một kết cấu có hai trụ đỡ. Nắp cột áp và vòng đai, đáy có vỏ bằng thép ZG230-450. Bộ phân phối có cấu trúc lá trượt đơn giản, để tiện lắp đặt và đại tu. Có các chốt trượt bảo vệ giữa thanh chắn dòng và thanh chắn dòng tự động. • Bộ phận quay Rôto được lắp đặt trên phần mở rộng của trục bộ phận điều chỉnh với chêm, và côn rôto. Vỏ rôto làm bằng thép không gỉ, chống xâm thực tốt và có đặc tính mài mòn. • Bộ ống hút Bộ ống hút gồm có một thiết bị nạp khí, một ống khuỷu, và một ống hình nón. Thiết bị nạp khí được lắp giữa vòng đai đáy và ống khuỷu. Để giảm độ rung thuỷ lực và ảnh hưởng đến khí xâm thực, cần phải có thiết bị nạp khí và khí bổ sung tự nhiên ở ngoài vùng định danh của thiết bị. 2. Nguyên lý hoạt động 1. Lò hơi 1: đầu tiên 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 bảo hoà ẩm, nó được đẩy vào bình ngưng để nhận nhiệt hoá hơi và biến thành nước 3. Phân loại Tuỳ thuộc vào tính chất của quá trình nhiệt có thể phân biệt các loại tua bin hơi nước chủ yếu như sau: 1.Theo tầng số công tác: a) .Tuabin một tầng ( Single- stage turbines) .Công suất đạt nhỏ .Thường dùng để cho máy nén ly tâm, bơm , quạt…… b) .Tuabin nhiều tầng ( Multistage turbines ) .Có nhiều tầng công tác ( xung lực hay phản lực ) nối tiếp nhau , công suất lớn . 2. Theo hướng chuyển động của dòng hơi. a) .Tuabin dọc trục (Axial turbines): Dòng hơi chuyển trong tuabin theo hướng dọc trục của tuabin và hơi không chỉ dãn nở trong một hoặc một số ông phun mà dòng hơi dãn nở trong nhiều dãy cánh đặt kế tiếp nhau dọc theo trục của tuabin. Các dãy ông phun được đặt cố định theo thân của tuabin và một dãy cánh động được gắn trên trục tuabin hoặc roto của tuabin. Một dãy ống phun và một dãy cánh động được đặt kế tiếp nhau được gọi là một tầng của tuabin. Dãy ống phun và dãy cánh động được gọi là phần truyền hơi của tuabin. Công suất tuabin phụ thuộc vào số tần tuabin. Ở tuabin hướng trục khi số tầng tăng lên thì đường kính của tuabin cũng tăng lên nghĩa là lực li tâm càng lớn, do đó công suất sẽ bị hạn chế bởi lực li tâm. Hiện nay công suất dọc trục được dùng phổ biến vì có thể chế tạo với công suất rất lớn. Công suất suất lớn nhất của một tổ máy có thể lên đến 1200MW. b) Tuabin hướng trục (Radial turbines): Dòng có hướng vuông góc với trục , có thể là ly tâm hay hướng tâm. Hơi được dẫn theo ống 3 vào buồng phân phối , từ đấy hơi đi vào các dãy cánh 1 và 8 gắn trên các đĩa 2 và 7. Hơi dãn nở sinh công trên các cánh động sẽ làm trục quay. 3. Theo nguyên lý tác dụng của dòng hơi. a) .Tuabin xung lực ( Impulse turbines ) .Hơi nước chỉ giản nở để tăng tốc trong ống phun hay trong rãnh cánh tĩnh , nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của dòng .trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ năng. Ngày nay người ta chế tạo tầng xing lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của nó. b)Tuabin phản lực ( Reaction turbines ) .Sự giản nở của hơi nước xảy ra trong rảnh cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau . 4. Theo đặc điểm của quá trình nhiệt. a) .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 đố nhiệt của hơi thoát ra 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. b) .Tuabin đối áp: Trong loại tua bin 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. c) .Tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh: 4 Tuabin Hoi-tuabin khi 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. Sơ đồ nhiệt của tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh d) .Tuabin ngưng hơi có cữa 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 e) .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 tuabin mà chia ra: • tuabin thấp áp, với áp suất hơi mới từ 1,2 đến 2 bar . • tuabin trung áp, với ap suất hơi mới không quá 40 bar • tuabin cao áp với áp suất hơi mới từ 60 đến 140 bar. • Tuabin trên cao áp, vói áp suất trên 140 bar. III. Ví dụ về thông số Tuabin hơi TC2F40 của MHI. Được nghiên cứu chế tạo từ những năm đầu của thế kỷ này, Tập đoàn Mitsubishi (MHI Nhật) hiện đã sản xuất và lắp đặt hơn 1585 tổ máy tuabin hơi ở hơn 60 quốc gia trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam. Tuabin hơi TC2F40 (50Hz, 3000rpm) là loại 2 xylanh hàng dọc, tái sấy ngưng hơi đơn và thoát hơi theo 2 hướng do MHI thiết kế, chế tạo và lắp đặt lần đầu tiên tại Việt Nam từ năm 2001 thông qua dự án Nhà máy nhiệt điện Chu trình hỗn hợp Phú Mỹ 1. Được đánh giá là tổ máy vận hành ổn định, có độ tin cậy và hiệu suất cao, TC2F40 có công suất thiết kế 390MW ở cấu hình 3-3-1 (3GTs, 3HRSGs, 1ST), vận hành nhiên liệu gas với nhiệt độ môi trường là 32 o và nhiệt độ nước làm mát đầu vào bình ngưng là 30 o C. Các thông số kỹ thuật cơ bản của Tuabin hơi TC2F40 như sau: Các tầng cánh tuabin được thiết kế ở dạng phản lực (reaction), trong đó tuabin cao áp (HP) là 14 tầng, tuabin trung áp (IP) là 11 tầng, tuabin hạ áp (LP) là 10 tầng - 05 tầng mỗi hướng và tầng cánh cuối có chiều dài lên đến 40in. Hoạt động theo nguyên lý: hơi siêu nhiệt cao áp qua 2 bộ van chặn (HP Stop valve) và van điều khiển (HP Control valve) được điều khiển và kiểm soát bởi hệ thống DEHC (Digital Electro Hydraulic Control) theo đường ống hơi vào tuabin cao áp, dòng hơi đi qua các tầng cánh phản lực sinh công làm quay tuabin sau đó theo đường thoát trở về lò thu hồi nhiệt để gia nhiệt trở lại và nhập cùng đường hơi siêu nhiệt trung áp đi tiếp đến tuabin trung áp. Tương tự, hơi siêu nhiệt IP qua 2 bộ van (Stop & Control) theo đường ống hơi vào tuabin trung áp, dòng hơi đi qua các tầng cánh phản lực sinh công làm quay tuabin sau đó theo đường thoát (corossover pipe) đi vào tuabin hạ áp. Hơi siêu nhiệt LP cũng qua 2 bộ van (Stop & Control) theo đường ống hơi nhập cùng với hơi thoát tuabin trung áp qua corossover pipe đi vào giữa tuabin hạ áp, dòng hơi tỏa ra 2 hướng đi qua các tầng cánh phản lực sinh công và thoát xuống bình ngưng. VI. Điều khiển, giám sát. 1. Điều khiển. Hơi chính từ lò hơi với các thông số đã được xác định sẽ được cấp vào hai khối van cao áp. Mỗi khối bao gồm 1 van chặn và hai van điều khiển. Từ các khối van, hơi sẽ được phân phối đến phần trên và phần dưới của xi lanh cao áp thông qua 4 ống liên thông cao áp. Việc phân phối hơi ở tuabin sẽ do các vòi phun thực hiện, các thành phần của vòi phun được bố trí ở các hộp chứa vòi phun nằm trong phần thân bên trong của xilanh cao áp. Xilanh cao áp gồm hai phần, phần thân ngoài và phần thân trong. Lưu lượng hơi ở xilanh cao áp là kiểu dòng ngược. Đường hơi của xilanh cao áp có tầng điều khiển chủ động và 17 tầng phản hồi. Từ đó tầng điều khiển và 9 tầng áp suất được bố trí ở phần thân trong và tạo thành dòng hơi bên trái của xilanh cao áp, 8 tầng hơi ở bên phải được bố trí ở phần thân ngoài của xilanh cao áp. Xilanh cao áp không có trích hơi để tái tuần hoàn. Hệ thống điều khiển TURBINE Hơi ở đầu ra của xilanh cao áp được cấp đến phần tái nhiệt của lò hơi. Sau tái nhiệt, hơi được cấp vào hai khối van trung áp, mỗi khối van gồm một van chặn và một van điều khiển. Hơi ở xilanh trung áp được phân phối thông qua van tiết lưu. Các van điều khiển xilanh trung áp ở chế độ vận hành bình thường của tuabin sẽ được mở hoàn toàn và không tham gia vào việc điều chỉnh mức điện năng. Xilanh trung áp là kiểu xilanh trực lưu, đường hơi của nó có 15 tầng chủ động. Xilanh trung áp cũng có 3 đường trích hơi để gia nhiệt nước ngưng và nước cấp lò hơi. Tại đầu ra của xilanh trung áp, hơi qua hai ống liên thông cấp đến phần giữa của xilanh hạ áp. Xilanh hạ áp được chế tạo theo kiểu xilanh hai dòng, mỗi đường ống bao gồm hai tầng. Xilanh hạ áp có hai đường trích hơi để gia nhiệt nước ngưng, tại đầu ra của xilanh hạ áp hơi được cấp vào bình ngưng. Tất cả các rotor của tuabin được làm bằng thép rèn từ loại thép hợp kim chịu nhiệt, các rotor cao và trung áp có lỗ khoan ở giữa còn rotor hạ áp được chế tạo mà không có lỗ khoan ở giữa. Tất cá các khớp nối của tuabin được làm theo kiểu khớp nối cứng, nửa khớp nối được rèn cùng với trục. Các gioăng cuối của Tuabin và các gioăng giữa của xilanh cao áp, xilanh trung và hạ áp được làm theo kiểu gioăng hơi labirinth. Tại xilanh cao và trung áp có sử dụng loại gioăng labirinth thoải. Mỗi rotor của tuabin được đỡ trên hai ổ đỡ, các phần chèn của ổ đỡ trước được gia công chế tạo như là các miếng chèn (ổ đỡ có 6 miếng chèn). Các thân của ổ đỡ Tuabin được đặt trên và gắn cố định vào các khung móng. Phần xả của xilanh hạ áp cũng được đặt trên các khung móng. Trên thân của tất cả các ổ đỡ Tuabin có các điểm neo riêng. Các phần dãn nở do nhiệt được thực hiện theo cách đó là gia nhiệt phần thân của xilanh cao áp đẩy theo hướng của ổ đỡ trước và các phần của xilanh trung và hạ áp. Phần thân của ổ đỡ được neo vào các điểm neo của rotor. Tuabin còn được cấp kèm với hộp số, nó được lắp ở vỏ hộp số số 4 và hệ thống thủy lực nâng rôtor. Hộp số này được cấp để quay trục bằng tay và để vận hành hệ thống thủy lực nâng rotor. Tại tuabin còn được cấp các bích xilanh cao áp và trung áp. Hơi gia nhiệt được cấp từ đường ống tái nhiệt nóng. 2. Giám sát. Thiết bị tuabin được trang bị hệ thống bảo vệ sự cố kiểu cơ khí và hệ thống tín hiệu bảo vệ để bảo vệ tuabin trong các trường hợp sau: o Vượt tốc. o Sự cố hệ thống điều chỉnh. o Tăng quá nhiệt độ hơi mới hoặc giảm đột ngột. o Tăng độ di trục quá mức. o Áp lực dầu bơi trơn và dầu điều khiển quá thấp. o Giảm chân không bình ngưng. o Rung động ổ trục quá mức cho phép. o Tăng quá mức cho phép mực nước trong bộ BGN cao áp. o Sự cố bơm nước tuần hoàn. o Ngắt máy phát điện xoay chiều. . CHUNG VỀ TUABIN HƠI-KHÍ (TUABIN NHIỆT) I .Lịch sử phát triển. Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX .Những người đầu tiên chế tạo ra tuabin hơi. điểm của quá trình nhiệt. a) .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