Chương 3 tua bin khí

Chơng III Tua bin tàu thuỷ Tua bin tu thy động nhiệt có cánh kiểu rơ to Trong động dịng hay khí xả động diesel biến đổi thành làm quay rô to Loại sử dụng nước nồi gọi tua bin ,loại sử dụng khí xả động diesl gọi tua bin khớ x Trên tàu thuỷ tua bin tua bin khí đợc ng dụng theo chức chúng Nguyên lý hoạt động chúng nh nên cần xét đến nguyên lý hoạt động loại tua bin 3-1 Nguyên lý tua bin tàu thuỷ I Nguyên lý làm việc tua bin 1.ống phun 2.Cánh tua bin 3.Rô to 4.Trụctuabin Hình 3-1:Rô to tua bin 1.Cấu tạo: Bao gồm rô to đĩa quay gắn với trơc quay.Trên tồn chu vi rơ to có gắn c¸c c¸nh cong cơng tác cánh động Ống phun cố định phận phun 2.Nguyên lý hoạt động: - Hơi nớc có áp suất nhiệt ®é cao qua èng phun sÏ gi·n në lµm áp suất nhiệt độ giảm, tốc độ lu động tăng.(Thế động năngc nng ) - Dòng khỏi ống phun có tốc độ lớn đợc thổi vào cánh công tỏc dòng đổi chiều chuyển động cong theo lòng máng cánh công tỏc nên xuất lực ly tâm 61 - Các phần tử hi va đập vào lòng cánh công tác tạo nên chênh lệch áp lực phía bụng phía lng cánh công tác làm cho rô to quay kéo theo trục lắp cố định với rô to sÏ quay Nh vËy tua bin h¬i cã trình biến hoá lợng: a) Khi qua ống phun, ban đầu (áp + nhiệt năng) biến thành động dòng hi trình giÃn nở ống b) Khi qua rÃnh cánh công tác động dòng biến thành công học làm quay cánh cụng tỏc gn trờn trc Cứ bánh tĩnh (trên gắn ống phun) với bánh động (là rô to gắn cánh công tác) gọi tầng cđa tua bin.Tua bin cã thĨ cã nhiỊu tÇng II Tác dụng dòng Nguyên lý tác dụng dòng Hình 3-2: Nguyên lý tác dụng dòng * Cho dòng có động lớn thổi vào phẳng Dòng tác dụng lên phẳng có dạng - Tác động đẩy vật dịch chuyển theo phơng chiều tác dụng dòng - Tác động bắn hạt bật trở lại theo phơng - Tác động va đập gây ma sát sinh nhiệt Trong dạng đó, tác dụng đẩy vật dịch chuyển tác dụng có ích dòng biến động dòng thành công học Tác 62 dụng có ích dòng tăng lên hai dạng tổn thất lơng giảm * Nếu ta thay đổi hình dáng phẳng thành mặt cong hợp lý đặt vị trí thổi dòng thích hợp ta giảm đợc hai dạng tổn thất tác dụng có ích dòng tăng lên Điều giải thích cánh công tác tua bin có dạng cong thích hợp Nguyên tắc tác dụng xung kích (tầng xung kích) Xét tầng tua bin vẽ cặp ống phun - cánh công tác Trong tầng xung kích giÃn nở ống phun, rÃnh cánh không giÃn nở có hình rÃnh cánh đợc làm đối xứng Khe hở mép vào rÃnh cánh khe hở mép khỏi rÃnh cỏnh Hình 3-3: Nguyên lý tác dụngxung kích dòng ca vo ca nh phun hi có áp suất po, tốc độ chảy co Trong ống phun giÃn nở áp suất giảm đến p1, tốc độ chảy tăng đến c1 Khi vào rÃnh cánh dòng biến đổi động thành làm quay rô to trình có áp suất không đổi p2 = p1 Tốc dộ dòng vào rãnh cánh có tốc độ c khỏi rãnh cỏnh cú tc d c2 Nguyên tắc tác dụng phản kích ca dũng hi(tầng phản kích) Trong tầng phản kích giÃn nở rónh cánh tạo tác dụng phản lực rÃnh cánh Do cánh công tác có dạng đặc biệt thờng có hình dáng gần nh ống phun (khe hở mép bé 63 mép vào) Khi chảy qua ống phun dòng giÃn nở lần thứ áp suất giảm từ po đến p1 tốc độ tăng từ co đến c1 Do cấu tạo rÃnh cánh giống ống phun nên dòng chảy vào cánh có giÃn nở lần thứ hai làm áp suất giảm tiếp từ p đến p2 động tăng thêm Sau khỏi rÃnh cánh động lại ứng với tốc độ c2 nhỏ Hình 3-4: Nguyên lý tác dụngxung kích dòng Sự giÃn nở dòng rÃnh cánh gây gia tốc dòng đó, gia tốc tạo nên phản lực tác dụng vào cánh Chú ý: tua bin thực tế, tầng xung kích phản kích không hoàn toàn giống nh vậy, tầng xung kích rÃnh cánh có hình dáng hoàn toàn không đối xứng Dòng qua có giÃn nở thêm gây tác dụng phản kích nhiều tầng Nói chung không cấu tạo tầng xung kích hoàn toàn mà tầng xung kích thực tế có độ phản kích từ ~15%. tầng phản kích mức độ giÃn nở cánh lớn, từ 40 - 60% thờng 50% tức mức giÃn nở cánh møc gi·n në èng phun thay vµo vị trí ống phun cánh loại gọi cánh hớng cố định 3-2 Đặc điểm phân loại tua bin tàu thuỷ I Đặc điểm tua bin tàu thuỷ so với loại động lực tàu thuỷ 1.u điểm: 64 Động tua bin tàu thuỷ có loạt u điểm mà động lực khác đợc - Tua bin có trình sinh công liên tục trình sinh công có lợi cho động nhiệt Có thể sử dụng thông số cao tốc độ cao Mặt khác có trình sinh công liên tục tải trọng c nhiệt đợc giữ chế độ ổn định không thay đổi - Tua bin có tính kinh tế cao chất công tác có khả giÃn nở lớn giÃn nở đợc tận dụng triệt để (thế ban đầu đợc sử dụng triệt để) Tua bin đại cú thụng s hi ban u: po = 20 ÷ 100 atm to = 600 ÷ 650 0C GiÃn nở n áp suất thải 0,05 ÷ 0,03 atm - C¸c chi tiÕt cđa tua bin có chuyển động quay tròn đều, chuyển động tịnh tiến song phẳng vy động làm việc êm chi phí cho ma sát hạn chế, giảm tổn thất giới -Tua bin có phạm vi më réng c«ng st rÊt lín (cã thĨ tõ vài chục đến vài vạn mà lực) -Trọng lng nh thể tích nhỏ đặc biệt phù hợp với tầu cần tc cao - Điều khiển, sử dụng dễ dàng Làm việc tin cậy, độ sẵn sàng cao, chi phí sửa chữa phục vụ - Có nhiều khả để đại hoá 2.Nhợc điểm - Vòng quay tua bin lớn so với vòng quay thích hợp chân vịt vy phải bố trí truyền đông giảm tốc -Không có khả đảo chiều trực tiếp (tự đảo chiều) - Hiệu suất chung thấp so với động diesel ng c diesel đại: 36 ữ 42% Hệ thống tua bin tàu thuỷ: 22 ữ 26% - Tính động không cao động diesel II Phân loại tua bin tàu thủy Phân loại theo chức - Tua bin chính: quay trục chân vịt bao gồm hành trình tiến vµ tua bin lïi - Tua bin phơ: ĐĨ lai máy phụ nh máy phát điện, bơm loại, 65 Phân loại theo nguyên lý làm việc - Tua bin xung kích: Loại nhiều cấp tốc độ nhiỊu cÊp áp lùc (dïng ë vïng cao ¸p) - Tua bin phản kích: Loại nhiều cấp áp lực (dùng vùng thp áp, trung áp) - Tua bin hỗn hợ xung kích - phản kích, Phân loại theo thông số - Tua bin cao áp: P0 >35 Kg /cm2 to > 4000C - Tua bin trung ¸p: < P0 < 35 Kg/cm2 to < 4000C - Tua bin thấp áp: P0 < Kg/cm2 Phân loại theo áp suất bầu ngng - Bầu ngng áp suất d - Bầu ngng áp suất chân không Phân theo cu tạo - Tua bin nhiều thân: Thông thờng loại thân - Tua bin thân: Có buồng điều áp trung gian Phân theo ngng tụ đối áp - Tua bin ngng tụ: Hơi nớc đợc giÃn nở từ p0 đến P thải: 0,06 ữ 0,04 Kg/cm2 đợc làm ngng tụ thành nớc tuần hoàn trở lại nồi - Tua bin đối áp: Hơi th¶i cã áp suất lớn áp suất khí 1,5 -3 Kg/cm không đa vào bầu ngng tụ mà đa vào thiết bị tận dụng nhiệt (hâm nớc, sinh hoạt) thải Phân theo kiĨu gi·n h¬i - Tua bin híng trơc: (phỉ biÕn) - Tua bin híng t©m Ph©n theo sù trun ®éng trung gian 66 - TruyÒn ®éng trùc tiÕp: Dïng ®Ĩ lai m¸y ph¸t ®iƯn, m¸y phơ - Trun ®éng giới: Thờng bánh hai cấp - Truyền ®éng ®iƯn - Trun ®éng thủ lùc 3-3 Mét sè loại tua bin chủ yếu tàu thuỷ I Tua bin xung kích tầng dÃy cánh 1.S kt cu 1.Trục tua bin 2.Rô to 3.Cánh động 4.ống phun 5.Vỏ tua bin 6.ống thoát Hình 3-5: Tua bin xung kích tầng dÃy cánh Phía hình biểu diễn đờng biến thiên áp suất tốc độ dòng qua tầng tua bin Trên chu vi rôto (đĩa) có gắn cánh ng Rôto đợc lắp với trục then Hơi vào tua bin qua ống phun gắn vỏ tua bin Hơi sau làm việc thoát theo ống thoát 67 Nguyờn lý làm việc H¬i chØ gi·n në èng phun từ P (áp suất trớc ống phun) đến P1 (sau ống phun trớc cánh ) Còn rÃnh công tác không giÃn nở tức p1 = p2 , p2 áp suất sau cánh công t¸c Trong ống phun tốc độ dịng tăng từ c o tới c1 ,vào cánh động tốc độ giảm từ c1 xuống c2 Động dòng bin thnh c nng 3.Nhợc điểm: Công suất hạn chế, hiệu suất thấp 4. u điểm: ơn giản, kích thớc gọn, làm việc chắn, giá thành rẻ nên thờng dùng để lai máy móc phụ nh bơm, qu¹t II Tua bin xung kÝch nhiỊu cÊp tèc độ (2 dÃy cánh công tác có dÃy cánh) tua bin tầng, từ ống phun thổi vào cánh biến đổi thành vành không triệt để khỏi tầng dòng mang động ứng với tốc độ c2 lớn Do tổn thất thải tăng lên làm hiệu suất tầng giảm Để khắc phục điều này, Kertic ó thit k vành cánh sau đảm nhận biến đổi phần động không dùng hết vành cánh trớc Nó sinh công ln thứ hai mà giÃn nở trung gian Để hớng dòng vào vành cánh kế tiếp, ngời ta lắp vành cánh dẫn hớng (cố định) hai vành cánh công t¸c gọi cánh hướng 1.KÕt cÊu 1.Trơc tua bin 2.Rô to 3.Cánh động 4.ống phun 5.Vành cánh hớng 6.Vỏ tua bin 68 H×nh 3-6: Tua bin xung kÝch hai tầng dÃy cánh 2.Nguyên lý hoạt động: Hơi với áp suất po tốc độ co vào ống phun giÃn nở đến p1 =p2 (p2 áp suất sau dÃy cỏnh công tác) tốc độ tăng đến c1, vi tốc độ c1 vào dÃy cánh thứ gắn rôto lắp cứng với trục truyền phần động để sinh công dÃy cánh thứ va với tốc c Sau vào dÃy cánh hớng gắn cố định với thân cđa tua bin qua dịng đổi chiu chuyn ng không biến đổi lợng Do có mát lợng nên khỏi tốc độ c,1 < c2 Ra khỏi cánh hớng vào dÃy cánh động thứ hai gắn đĩa dòng giảm tốc độ từ c,1 đến c,2 để truyền động cho dÃy cánh sinh công Nếu tốc độ c ,2 lớn, gắn thêm dÃy cánh công tác thứ ba 69 3.u điểm : Loại tua bin đơn giản, gọn nhẹ, làm việc bảo đảm, vận hành dễ 4.Khuyết điểm :Là hiệu suất thấp loại dễ dùng để lai máy phụ: bơm, quạt, máy nén III Tua bin phản kích 1.Kt cu Hình 3-6: Tua bin phản kích nhiềutầng Tua bin kiểu phản kích chế tạo nhiều tầng Sự kết hợp tầng tua bin tơng tự kết hp tầng tua bin xung kích nhiều cấp áp lực Trên tầng phn kích không cấu tạo cụm ống phun mà lắp vào vị trí vành cánh đợc cố định thân tua bin gi l cỏnh hng 1.Rô to hình trống 2.Cánh động 3.Cánh hớng 4.Vở tua bin 5.ống nối cân 6.Khoang thải 7.Bộ làm kín 8.Đờng vào 9.Piston cân 10.Lỗ cân 70 Hình 3-7: Sơ đồ tua bin phản kích nhiềutầng Nguyờn lý lm vic Do liên hợp nhiều tầng nên làm tăng lực dọc trục tác dụng lên rôto gây chuyển động dọc trục theo chiều tác dụng dòng để giảm bớt tác dụng lực bánh động trục đựơc làm thành khối hình tang trống Để cân lực dọc trục đầu rôto có cấu tạo piston cân Không gian piston thân máy đợc thông với khoang thải lỗ cân 10 khoét thành tang trống rôto ng thi nh ống nối cân mà ¸p suÊt ë khoang vo cân Trên đầu piston làm vòng gờ lồi lên phía Hơi đợc dẫn vào tua bin nén lên piston mt lực ứng với áp suất po làm rôto bị đẩy trái ngợc với chiều lu động dòng làm rôto bị đẩy sang trái nên cân với lực dọc trục Bộ làm kín chóng rò lọt Dịng ban đầu có áp suất po qua tầng cánh động cánh hướng áp suất lại giảm dần khỏi tua bin áp suất pn Dịng ban đầu có tốc độ c o qua tầng cánh động tốc độ giảm ,khi vào cánh hướng tốc độ lại tăng lên khỏi tua bin tốc độ cn IV Tua bin hỗn hợp Thc t trờn tu thy cũn sử dụng loại tua bin hỗn hợp sau 1.èng góp 5.Đờng thải 71 2.Bộ làm kín 6.Trục rô to 3.Cánh tĩnh 7.Bệ đỡ 4.Cánh động Hình 3-8: Tua bin hỗn hợp phản kích nhiềutầng 1.Kiểu xung kích hỗn hợp nhiều cấp tốc độ với nhiều cấp áp lực 2.Kiểu hỗn hợp xung kích phản kích 3- Các hệ thèng phơc vơ tua bin tµu thủ I HƯ thèng an toàn v bảo vệ tua bin Dùng để đảm bảo tính an toàn công tác cho tổ hợp tua bin - bánh hệ động lực tua bin Các thông số sau cần đợc kiểm soát, bảo vệ 1.Sự giảm áp suất dầu bôi trơn 0,75 Kg/cm2 2.Sự giảm độ chân không bầu ngng đến 550 mm/Hg 3.Sự tăng độ dịch dọc trục tua bin 1,00 mm 4.Sự tăng vòng quay rôto định mức 10 ~14% II Hệ thống dầu nhờn bôi trơn tua bin Có loại hệ thống dầu nhờn 1.Hệ thống tuần hoàn dầu bôi trơn bơm dầu 2.Hệ thống tuần hoàn dầu bôi trơn bơm dầu kột cột áp III Hệ thống bao hút (HT làm kín) 72 Có nhiệm vụ làm kín cách dựng nguồn có thông số thấp cp tới làm kín để bao bé lµm kÝn IV HƯ thèng sÊy nãng tua bin Dùng để sáy nóng đồng u tua bin trớc khởi động tránh chênh lệch nhit lín làm cong vênh ro to V HƯ thèn x¶ nớc đọng TB Dùng để xả phần ngng tơ thân tua bin sÊy tua bin cịng nh số chế độ công tác VI Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin Dùng để tăng giảm công suất ==> tăng giảm vận tốc quay==> tăng giảm vận tốc tàu 3-5.Khai thác vận hành tua bin Việc khai thác bảo dỡng phải theo quy tắc kỹ thuật theo tài liệu hớng dẫn cụ thể Khai thác hệ động lực tua bin chia thành giai đoạn sau: - Chuẩn bị cho tua bin vào hoạt động - Vận hành tua bin tàu chạy - Dừng tua bin làm khô tua bin 1.Chuẩn bị chung cho hệ động lực TB: Gồm chuẩn bị buồng nồi hơi, đờng dẫn ống sấy hệ thống phục vụ - Chuẩn bị thiết bị báo, độ giÃn nở dọc trục hớng kính rôto, áp kế, nhiệt kế, trị số khe hở - Nới lỏng đóng lại van ng ống tới TB - Kiểm tra đa hệ thống dầu bôi trơn vào công tác - Via trục cho hành trình tiến lùi - Chuẩn bị thiết bị ngng - Kiểm tra van ma n - van đóng nhanh (vẫn trạng thái đóng cht) van ống phun - Chuẩn bị hệ ng ống dẫn hệ thống điều khiển - Sấy nóng đờng ống dẫn - Sấy nóng ®Ỉn tua bin tríc khëi ®éng 2.Khởi động tua bin Sau giai đoạn chuẩn bị, kiểm tra, sấy nóng tua bin tiến hành khởi động tua bin - Việc khởi động đợc tiến hành cách mở t từ van manơ, tăng vòng quay đến giá trị cần thiết 73 Khi tăng số vòng quay cần theo dõi: - Tiếng ồn công tác tua bin hộp số - Độ rung động - p suất dầu hệ thống bôi trơn - Nhiệt độ ổ đỡ - Nhiệt độ vào bầu ngng - §é dãn nở nhiệt rô to thân tua bin - NÕu khëi ®éng cã rung ®éng phải giảm vòng quay 3.Vận hành tổ hợp tua bin tàu chạy Khi tàu chạy việc vận hành phải đảm bảo đợc hành trình đặt tàu tính ma nơ nó, đảm bảo công suất yêu cu suất tiêu hao nhỏ Cần biết đợc số ống phun mở thông số trớc ống phun -Phải ảm bo nhiệt độ áp suất không sai lệch p< 5% , t