g) Van dầu khởi động (Staring Valve)
4.2. 2 Các cấp bảo vệ tuabin
Như đã nói ở trên, các cấp bảo vệ tuabin gồm có:
Cấp bảo vệ thứ 1: Đóng bớt van điều chỉnh khi tốc độ tuabin tăng vượt quá giới hạn tác động làm việc của van DDV. Cấp này được thực hiện bởi của cụm van điện từ của OPC. Cụm van điện từ của OPC sẽ làm việc khi có tín hiệu điện từ DEH gửi tới để mở cụm van điện từ. Khi tuabin vượt tốc ≈ 3300v/ph thì bộ điều chỉnh DEH sẽ gửi tín hiệu để mở van điện từ của OPC. Khi đó dầu trong ngăn dưới của van phân phối OPC sẽ được xả và van phân phối của OPC dịch chuyển xuống phía dươí tớigiá trị giới hạn nhỏ nhất. Khi đó cửa xả xung dầu sẽ mở, làm cho áp lực dầu trong ngăn kéo dưới cùng van phân phối của cơ cấu chấp hành van điều chỉnh giảm xuống và khi đó dầu trong ngăn kéo phía dưới của cơ cấu chấp hành van điều chỉnh sẽ được xả về bình dầu, cơ cấu chấp hành của van điều chỉnh dịch chuyển xuống dưới để đóng bớt van điều chỉnh, giảm lưu lượng hơi vào tuabin để từ đó giảm tốc độ quay của tuabin. Sau khi đã điều chỉnh tốc độ quay trở lại trạng thái 3000v/ph ta sẽ khơi phục lại q trình hoạt động của OPC.
Khi cấp bảo vệ này tác động thì chưa dừng tuabin mà chỉ giảm độ mở của van điều chỉnh, từ đó giảm tốc độ tuabin vào trong giải làm việc của bộ điều chỉnh tốc độ tuabin (dải làm việc của van DDV). Sau khi OPC của cụm van điện từ đã tác động để giảm độ mở của van điều chỉnh nhưng vẫn không giảm được tốc độ của tuabin. Khi tốc độ tuabin vượt quá 3360 v/p thì cấp bảo vệ thứ 2 sẽ tác động đóng van Stop và van điều chỉnh để dừng tuabin sự cố.
Cấp bảo vệ sự cố tuabin thứ 2: Sau khi OPC của cụm van điện từ đã tác động để giảm
độ mở của van điều chỉnh nhưng vẫn không giảm được tốc độ của tuabin. Khi tốc độ tuabin vượt quá 3360 v/p thì AST của cụm van điện từ sẽ tác động để mở xả dầu và đồng thời lúc này chốt văng cũng tác động để đóng van Stop và van điều chỉnh để dừng tuabin sự cố.
Khi bộ (AST) của van điện từ tác động mở nhờ tín hiệu vượt tốc từ DEH gửi tới hoặc mở bằng tay, thì dầu bảo vệ sẽ được xả và pittông của rơle của bộ điều tốc sự cố dich chuyển xuống dưới nhờ tác dụng của dầu áp lực ở bên trên lớn hơn dầu bảo vệ bên dưới pittông, sẽ làm tăng lượng dầu bảo vệ vào phía dưới của van phân phối của cơ cấu chấp hành van stop và 4 van điều chỉnh. Khi đó van Stop và 4 van điều chỉnh sẽ được đóng hồn tồn, ngắt nguồn hơi mới vào tuabin.
và chắc chắn nhất vì nó hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học rất căn bản là sự mất cân bằng giữa lực ly tâm với lực lò xo sẽ dẫn đến dịch chuyển cơ học (chốt an toàn gắn trên trục tuabin). Trong cấp này, người ta bố trí thường là 2 chốt văng để tăng độ tin cậy cảm nhận tốc độ hoặc để đặt ở 2 cấp tốc độ tác động khác nhau. Thường thì khi tốc độ của tuabin đạt 3360 v/p trở lên thì chốt văng an toàn sẽ văng ra và đẩy một đầu đòn bẩy đi lên, đầu kia của đòn bẩy sẽ đi xuống tì vào chốt rơle của bộ điều tốc sự cố, tức là đẩy pitông trong rơle của bộ điều tốc sự cố đi xuống, dầu sẽ tràn lên ngăn kéo trên của rơle bộ điều tốc sự cố, khi đó bề mặt trên của pitơng đó chịu tác dụng của áp lực dầu bảo vệ và dịch chuyển xuống dưới. Lúc này áp suất của dầu bảo vệ được điều chỉnh bởi van phân phối của bộ điều tốc sự cố và dầu xung của nó sẽ được xả hết để đóng hồn tồn van Stop và van điều chỉnh hơi. Tốc độ của chốt an toàn tác động văng có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi lực kéo của lò xo gắn dưới đế của các chốt an toàn. Tốc độ tác động chốt an toàn văng ra sẽ tăng khoảng 105 v/p khi quay bước ren nút điều chỉnh độ cứng lò xo gắn dưới chân của các chốt an toàn theo chiều kim đồng hồ một góc 30o. Ngăn kéo phía dưới píttơng rơle của bộ điều tốc sự cố dưới tác dụng của áp lực dầu bảo vệ (áp lực của dầu bảo vệ trong chế độ khởi động và vận hành bình thường của thiết bị tuabin là 1,96 MPa) cũng dẫn đến AST của cụm van điện từ sẽ tác động để mở xả dầu. Khi đó, tương tự như cấp bảo vệ thứ 2, khi bộ (AST) của van điện từ tác động mở thì dầu bảo vệ sẽ được xả và pittông của rơle của bộ điều tốc sự cố dich chuyển xuống dưới nhờ tác dụng của dầu áp lực ở bên trên lớn hơn dầu bảo vệ bên dưới pittông, sẽ làm tăng lượng dầu bảo vệ vào phía dưới của van phân phối của cơ cấu chấp hành van stop và 4 van điều chỉnh. Khi đó van Stop và 4 van điều chỉnh sẽ được đóng hồn tồn, ngắt nguồn hơi mới vào tuabin.
Nguyên lý cấu tạo của chốt an toàn (chốt văng) như trên hình bên dưới đây:
(a) (b)
Hình 4.2 - (a) Cơ cấu bảo vệ kiểu vịng an tồn và (b) kiểu chốt an toàn
chỉnh cần đảm bảo cắt hơi đưa vào tuabin với trù tính sao cho để số vịng quay khơng vượt quá 105 ÷ 108% định mức.
Trong trường hợp khi mà giảm đáng kể hoặc sa thải phụ tải, vì nguyên nhân nào đó mà việc điều chỉnh khơng đảm bảo đóng kín các bộ phân phối hơi, số vịng có thể tăng tới trị số nguy hiểm và dẫn tới sự cố. Vì vậy mỗi tổ máy, khơng phụ thuộc vào việc điều chỉnh bằng tay hay tự động, cần phải trang bị hai bộ điều chỉnh giới hạn tốc độ (bộ an toàn tự động), khi mà đạt tới số vịng nguy hiểm, nó cần phải tác động cắt hơi vào tuabin. Số vòng quay cần thiết khi tác động bộ an toàn tự động chọn trong giới hạn 109 ÷ 110%, có loại sau khi bộ an tồn tác động khi sa thải phụ tải số vịng có thể tăng lên chút ít vì kết quả hơi tồn dư trong các ống dẫn từ hộp van đến các cụm ống phun, cũng như bộ phận trích hơi gia nhiệt tiếp tục giãn nở.
Bộ an toàn tự động gồm có hai kiểu: kiểu con văng và kiểu vịng khun.
Hình 4.3 - Bộ an tồn tự động ЛМЗ kiểu con văng
Việc truyền động (từ bộ an toàn tự động) đến van stôp và van an điều chỉnh được thực hiện qua tay đòn hoặc liên hệ thủy lực. Thời gian tác động cơ cấu truyền dẫn cần khoảng 0,2 ÷ 0,3s. Nạp lại bộ phận bộ an tồn tự động cần tiến hành khi số vịng quay khoảng 103 ÷ 104% số vịng định mức.
Bộ an tồn tự động kiểu con văng: Trên hình trình bày cấu tạo bộ an toàn tự động ЛM3 kiểu con văng. Nó thường được chuyển dịch trong lỗ hướng tâm của trục tuabin 6 (hoặc trong đoạn trục nối thêm 5). Bộ tự động gồm con văng 1, lò xo 2, êcu 3 và bạc hướng 4. Trọng tâm của con văng nằm ở một khoảng cách nhất định so với trục tâm của rôto. Do lực ly tâm con văng, văng ra và nhô ra khỏi lỗ bạc hướng của nó, tác dụng trong hướng ngược với tác dụng của lò xo. Độ chuyển dịch lớn nhất a của con
văng được giới hạn bởi gờ chặn đặc biệt trong lỗ khoang của trục. Khi đầu cuối của con văng văng ra, thúc vào cơ cấu truyền động và gây ra đóng nhanh van stop và van điều chỉnh.
Để thử bộ an toàn tự động mà khơng nâng số vịng quay của rơto người ta dùng thiết bị được làm như sau: Trong nắp cuối, bố trí hai đường vành khuyên a1 và б1. Trong mỗi buồng này, nhờ có pittơng phân phối có thể lần lượt hướng dầu từ bơm dầu chính, vào buồng này hoặc buồng kia, bằng cách xoay chuyển pittông khi ở vị trí giữa (trung gian). Trong trục nối thêm có các buồng hình khun tương tự a2 và б2, nhờ có các rãnh a3 và б3 nối khơng gian dưới và trên phần phình ra của các con văng.
Nếu pittông phân phối chia ra từ vị trí giữa và dầu đi về từ phía buồng a1, nó qua vịng khe hở đi vào buồng a2, sau đó theo rãnh a3 vào buồng dưới của con văng và tác động vào con văng theo hướng ngược với lực lị xo, con văng bị đẩy ra và khơng tăng số vòng quay. Để phục hồi con văng về vị trí khởi thủy, cần phải chuyển pittơng phân phối để cho dầu đi vào buồng б1, sau đó qua buồng б2 và rãnh б3 vào khoang trên của con văng. Áp lực dầu và lực lò xo phục hồi con văng về vị trí khởi thủy. Sau khi thử xong các con văng, pittông phân phối được đưa về vị trí giữa và chốt lại ở vị trí này bằng cái chốt.
Bộ an toàn tự động kiểu chốt văng ưu việt là đơn giản, giá chế tạo rẻ và kích thước nhỏ. Nhược điểm của nó là lực điều chỉnh tương đối không lớn, không thể dùng ở tuabin có số vịng lớn hơn 3000 v/ph.
Bộ an tồn tự động kiểu vịng khun:
Hình 4.4 - Bộ an tồn tự động XTΓ3 kiểu vịng khun.
Trên hình trình bày bộ an tồn tự động XTΓ3 kiểu vịng khuyên. Bộ này gồm vòng 1, lò xo 6, êcu 3, bạc hướng 5, đĩa 4, thân 7, tải trọng 2 và trục 8. Với mục đích làm tăng
lực đặt của bộ phận tự động người ta dùng vòng để tăng trọng lượng của các bộ phận quay.
Hiệu chỉnh bộ phận tự động được tiến hành bằng cách thay đổi vị trí của êcu 3, chuyển dịch theo đường then trong thân; hiệu chỉnh tinh bằng đối trọng 2, được chuyển dịch theo đường ren của trục 8. Trọng tâm của bộ an toàn tự động đặt trên khoảng cách εnM so với đường tìm trục. Lực lò xo trước thời điểm văng ra của vòng tự động cân bằng với lực ly tâm, vòng nén sát vào thân bộ tự động.
Khi số vòng quay tiếp tục tăng lực ly tâm của vòng lớn hơn lực căng của lò xo, vòng chuyển dịch một đại lượng a, cắt cơ cấu truyền động và đóng các van stơp và các van điều chỉnh.
Để thử bộ an tồn tự động khơng phải nâng số vịng quay, người ta dùng cách nạp đầy dầu vào khoang vòng 2. Khi số vòng đạt khoảng 50% định mức, van (dầu) được mở đưa dầu đến bộ an toàn tự động. Dầu từ bơm chính được hướng theo ống phun B1 tới bộ an tồn tự động phải, hoặc theo ơng phun B2 tới bộ trái. Khi số vòng quay khoảng 75 ÷ 90% định mức, các bộ an tồn tự động thường được tác động, sau khi tác động các chốt an tồn tự động van dầu được đóng, và dầu dưới tác dụng của lực ly tâm “văng ra” từ khoang 2 của vòng qua lỗ đặc biệt б, sau đó vịng được xoay vào vị trí khởi thủy.
Số vịng mà gây tác động bộ an tồn tự động được xác định. Khi kiểm tra lại lần sau, xác định số vòng quay mà bộ tự động tác động so sánh với số vòng xác định trước. Khi các kết quả đo trùng hợp, có thể tin chắc vào sự làm việc tin cậy của bộ an toàn tự động.
Bộ an tồn tự động kiểu vịng khun đã được áp dụng phổ biến rộng rãi, vì nó được lắp cho tuabin có bất kỳ số vịng quay của rơto nào. Ngồi ra, nó có khả năng nhận lực điều chỉnh đáng kể, cho phép dùng bộ an tồn tự động kiểu vịng khun ở bất kỳ hệ thống điều chỉnh nào.
Nhược điểm của bộ an toàn tự động này so với bộ an toàn tự động kiểu con văng là phức tạp một chút trong chế tạo, kích thước lớn hơn, chiều dài trục rơto tuabin cần phải tăng lên chút ít.
Cấp bảo vệ thứ 4: Tác động dừng tuabin khẩn cấp bằng tay trực tiếp vào NÚT DỪNG
SỰ CỐ (đập chốt an tồn ở van Stop).
Hệ thống bảo vệ tuabin nói trên được tác động kết hợp với các thiết bị đo lường và giám sát được lắp đặt cho tuabin sau đây tạo thành hệ thống bảo vệ tuabin rất nghiêm ngặt và chắc chắn, đó là những tín hiệu đo và giám sát.
Mục đích của hệ thống bảo vệ là để phát hiện tình trạng vận hành nguy hiểm hoặc ngoài ý muốn của tuabin- máy phát, để đưa ra các tác động ngừng thích hợp và cung cấp thơng tin cho người vận hành về những tình trạng đã được phát hiện và hậu quả xảy ra. Hệ thống bảo vệ bao gồm các bộ cảm biến, các mơ đun đầu vào, xử lý tín hiệu, logic phần mềm, các mô đun đầu ra, các đầu ra của rơle, thiết bị ngắt bằng điện (ETD) trong hệ thống dầu thuỷ lực. Các bộ phận này có thể thử nghiệm trực tuyến hoặc ngoại tuyến.
Tác động ngừng được thực hiện bằng việc ngắt dòng điện tới ETDs mà nó sẽ xả dầu từ các cơ cấu thừa hành của van STOP làm chúng đóng lại. Tác động điều khiển được đưa ra để đóng các van điều khiển và tất cả các điểm đặt được đặt lại về 0. Tác động ngắt sẽ thông báo nguyên nhân của việc ngắt tại mô đun giao diện vận hành.
Những tín hiệu đầu vào được kết hợp với những chức năng bảo vệ và điều khiển tới hạn được dẫn tới các đầu nối vào/ ra (I/O). Những tín hiệu này được xử lý đối với giá trị analog hoặc logic hoặc cả hai, đầu ra tới các rơ le, và cuối cùng điều khiển các rơle mà các rơle này ngắt dòng điện tới ETDs. Sự vượt tốc khẩn cấp bản thân nó được dành riêng mạch xử lý tín hiệu. Khi bị ngắt, hệ thống vẫn trong trạng thái được ngắt cho đến khi hệ thống được đặt lại bởi người vận hành.
Đầu ra được xử lý qua rơle logic để thực hiện tác động ngắt của kênh vượt tốc khẩn cấp để ngắt tuabin. Rơle đi tắt được dùng cho việc kiểm tra trực tuyến để cho phép thử các kênh vượt tốc và các rơle ngắt khẩn cấp và những rơle ngắt chính. Các cơng tắc phụ được dùng để xác định sự hoạt động chính xác của các rơle này và bảo đảm rằng những rơle đi tắt đã được xoá cho phép vận hành bình thường hệ thống bảo vệ.
Dưới đây giới thiệu một vài thông số giới hạn thông thường đối với việc vận hành tuabin:
- Giới hạn về độ rung cho phép của rôto tuabin thông thường:
Tốc độ
(v/p) Ngừng sau khi độ rung cổ trục vượt quá
Ngừng ngay lập tức khi độ rung cổ trục vượt quá Độ rung cho phép vận hành liên tục < 800 0,125 mm 800 - 2000 0,175 mm trong 2 phút 0,25 mm 0,08 mm 2000 - 3000 0,175 mm trong 15 phút 0,25 mm 0,075 mm
- Giới hạn về thời gian cho phép làm việc ở những tần số tuabin nhất định:
Giới hạn thời gian Dải tần số
Khơng hạn chế 47,5 ÷ 52,5 Hz
12 phút 46 ÷ 46,5 Hz hoặc 53 ÷ 53,5 Hz 1 phút 45 ÷ 46 Hz hoặc 53,5 ÷ 55 Hz - Các trị số giãn nở của tuabin không được vượt quá:
+ Chênh giãn nở dài rôto: 10,24 mm + Chênh giãn nở ngắn rôto: -6,99 mm + Giãn nở dài của rôto: 16,76 mm + Giãn nở ngắn của rôto: -7,62 mm
- Độ di trục rôto tuabin không được vượt quá giá trị cho phép: ±0,91 mm. - Độ đảo trục rôto tuabin không được vượt quá: 0,05 mm.
- Nhiệt độ dầu xả ra khỏi các gối trục:
+ Gối đỡ số 1, 2, 4, 5 & 6: < 79 oC + Gối đỡ số 3 và gối chặn: < 74 oC - Nhiệt độ kim loại các gối trục: