4.1.1. Yêu cầu về dầu nhờn cho tua bin
Sự công tác tin cậy của hệ thống dầu nhờn và các chi tiết được bôi trơn chỉ có được khi sử dụng dầu nhờn có chất lượng phù hợp. Việc lựa chọn mác dầu bôi trơn phù hợp có một ý nghĩa lớn nên kiểu loại dầu tua bin ngày càng phong phú.
Chức năng cơ bản của dầu nhờn tua bin: - Giảm ma sát cho các ổ đỡ.
- Giảm mài mòn và ngăn ngừa xước các bề mặt ma sát. - Làm mát các vị trí bôi trơn.
- Chống ăn mòn hóa học các bề mặt ma sát.
Các chức năng trên xác định các yêu cầu cơ bản đối với dầu nhờn như sau:
* Độ nhớt của dầu nhờn: Phải có độ nhớt thích hợp và đặc tính nhớt nhiệt thoải để tạo thành lớp dầu bôi trơn đủ tin cậy, đảm bảo cho ổ trục làm việc ma sát ướt tương ứng ở chế độ tải trọng và tốc độ xác định cần phải chọn đúng độ nhớt của dầu bôi trơn. Khi đó sẽ đảm bảo được màng dầu trên các ổ đỡ ở các chế độ công tác. Tuy nhiên khó có thể tránh được ma sát nửa khô trong các ổ đỡ tua bin, vì rằng sự hình thành màng dầu ở các chế độ khởi động, dừng và đảo chiều rất khó khăn.
- Độ ổn định cao: Có khả năng chống lại được ô xi hóa trong không khí ở nhiệt độ cao. Khi hâm nóng dầu tới nhiệt độ công tác 60 ÷ 800C khi có không khí, độ a xít của dầu không được tăng quá rõ và lúc đó vẫn chưa chia tách các hạt bẩn ra khỏi dầu. Thử chất lượng này bằng thí nghiệm.
- Có khả năng khử nhũ tương cao: tức là nhanh chóng loại trừ (chia tách) nước khi nước rơi vào hệ thống dầu nhờn.
- Độ a xít và độ tro ban đầu thấp. - Không có các tạp chất cơ khí.
Khi khia thác bình thường, việc thay dầu trong hệ thống phải phù hợp theo điều kiện khai thác thực tế và các qui tắc khai thác. Ngoài ra cần phải thay dầu nhờn khi:
- Độ a xít của dầu tới 1,0 mgKOH khi hàm lượng nước không quá 0,1% và 0,3 mgKOH khi hàm lượng nước vượt quá 0,1%.
- Trong dầu có nhiều bã cặn mà không thể lọc được bằng máy phân ly trong điều kiện tàu thủy. - Độ nhớt dầu tăng quá 25% so với lúc ban đầu (theo ΓOCT 32 - 53).
- Khả năng khử nhũ tương của dầu kém hẳn đi, trong dầu chứa quá 0,5% nước ở trạng thái nhũ tương bền vững, nước này không thể chia tách được khi lọc.
Ngoài ra còn bằng loạt lý do đặc biệt mang tính chất đặc trưng của tàu thủy khác nữa bắt buộc chúng ta phải thay thế dầu bôi trơn trước thời hạn theo qui tắc thông thường.
Dầu tua bin cần được thay thế sau 2000 giờ khai thác.
4.1.2. Hệ thống dầu nhờn
Một số yêu cầu đối với hệ thống:
- Có nhiệm vụ cấp dầu nhờn liên tục tới các ổ đỡ, hộp giảm tốc của tổ hợp tới hệ thống điều chỉnh và bảo vệ tua bin;
- Các phần tử của hệ thống phải có độ tin cậy công tác cao; - Khả năng bị lẫn bẩn, lẫn nước là nhỏ nhất;
- Khả năng làm sạch và thay thế dầu bẩn dễ dàng;
- Có khả năng ngăn ngừa được dầu khỏi biến chất trước thời hạn; - Độ kín khít tương đối cao, không rò rỉ dầu.
Hiện nay hai loại hệ thống dầu nhờn sau được sử dụng: - Hệ thống tuần hoàn dầu nhờn bôi trơn do các bơm dầu;
- Hệ thống tuần hoàn dầu nhờn bôi trơn do các bơm dầu và các két cột áp.
Hệ thống thứ nhất có kích thước và trọng lượng nhỏ. Hệ thống thứ hai tuy có phức tạp hơn song công tác tin cậy hơn. Vì khi bơm dầu hay hệ thống dầu có sự cố lúc này tổ hợp tua bin vẫn được bôi trơn đảm bảo nhờ dâù nhờn còn ở trên các két cột áp. Đủ thời gian để dừng tua bin, hay khởi động bơm dầu sự cố.
Hình 4.1 Sơ đồ bôi trơn tua bin kiểu áp suất
1- Lọc dầu; 2-Bơm dầu do động cơ điện lai; 3- Bơm dầu do tua bin hơi lai; 4- Sinh hàn; 5- đường dầu tới thiết bịđiều chỉnh vũng quay; 6-Van điều chỉnh áp suất; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9-Kột dầu; 10-Bộ phận sấy dầu; 11- điều chỉnh vũng quay; 6-Van điều chỉnh áp suất; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9-Kột dầu; 10-Bộ phận sấy dầu; 11-
Đường dầu đến hệ thống báo động áp suất thấp; 12-Bộ phận lọc dầu
Trên hình 4.1 là hệ thống bôi trơn cho tua bin chính bằng áp suất. Dầu nhờn từ két chứa được hút bằng bơm dầu 2 (hoặc 3), sau đó dầu được qua phin lọc 1, sinh hàn 4 rồi vào các ổ đỡ của tua bin. Nhánh 5 là dẫn dầu đến bộ điều chỉnh vũng quay. Nhánh qua van 6 dùng để điều chỉnh áp suất trong hệ thống, thường áp suất dầu trong hệ thống 4 ÷ 4,5 kG/cm2. Chênh lệch bình thường của áp suất trong phin lọc phụ thuộc vào kết cấu của nó và thường 0,15 ÷ 0,5 kG/cm2, khi tăng độ chênh lệch này từ 0,5 ÷ 1 kG/cm2 cần vệ sinh phin lọc.
132 11 2 3 1 4 6 7 5 8 9 10 12 11 2 3 1 4 7 5 8 9 10 12 6 6
Hình 4.2. Sơ đồ bôi trơn của tua bin kiểu trọng lực.
1- Phin lọc; 2- Bơm được lai bằng động cơ điện; 3- Bơm được lai bằng động cơ hơi nước; 4- Bầu sinh hàn dầu;5- Đường dầu đến thiết bị điều chỉnh vòng quay; 6- Két trọng lực; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9- Kétt dầu; 10- Bộ phận 5- Đường dầu đến thiết bị điều chỉnh vòng quay; 6- Két trọng lực; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9- Kétt dầu; 10- Bộ phận
hâm dầu; 11 - Đường dầu đến hệ thống báo động áp suất thấp; 12- Bộ phận lọc dầu.
Hình 4.2. là hệ thống bôi trơn của tua bin kiểu trọng lực. Dầu từ két chứa được hút bằng bơm 2 (hoặc 3) qua phin lọc (1) sinh hàn (4) rồi đỏ lên hai két (6). Để tăng tính an toàn trong điều kiên tàu thủy nên bố trí 2 két cột áp và 2 bầu sinh hàn.
Két cột áp cao hơn trục bánh răng cấp thứ hai của bộ giảm tốc từ 10 ÷ 12 mét. Với cột áp này dầu tự chảy ra khỏi két tới ổ đỡ.... rồi về két chứa. Duy trỡ cột áp của kột dầu bằng cách duy trì mức dầu nhờ đường tràn mà trên đó có bố trí kính nhìn 7
Khi vận hành người khai thác phải chú ý đến dòng dầu chảy qua kính này, nó bảo vệ mức dầu trên két. Lượng dầu ở trên két cột áp 6 đảm bảo sự công tác của toàn tổ hợp trong vòng 6 phút thời gian đủ để khởi động bơm dự trữ và dừng tổ hợp tua bin
4.2. Hệ thống bao và hút hơi
Ý nghĩa và nguyên tắc hoạt động của hệ thống bao và hút hơi như sau: Trong các tầng khác nhau thuộc phần chảy của tua bin, ở một phụ tải xác định sẽ tương ứng với một áp suất xác định, tương tự áp suất hơi trước các bộ làm kín phía ngoài cũng bị thay đổi và phụ thuộc vào chế độ công tác của tổ hợp tua bin. Trước mỗi bộ làm kín, ở toàn tải của tua bin sẽ có giá trị áp suất dư của hơi, khi giảm phụ tải, áp suất này thay đổi đi, thậm chí nhỏ thua áp suất khí quyển, đặc biệt ở các tầng cuối, của tua bin thấp áp. Như vậy, bộ làm kín phía ngoài của tua bin làm được hai chức năng: Đảm bảo sự rò lọt hơi qua bộ làm kín là nhỏ nhất ở các phụ tải thay đổi và đảm bảo độ kín của tua bin không cho khí trời lọt vào hệ thống ở các phụ tải nhỏ. Hơi rò rỉ nhiều qua các bộ làm kín cũng làm giảm hiệu suất có ích của tua bin, còn sự rò khí vào tua bin dẫn đến sự giảm độ chân không trong bầu ngưng chính.
Có thể chia các bộ phận làm kín phía ngoài của tua bin thành hai nhóm.
Nhóm I: Bộ làm kín kiểu chân không, tức luôn có nhu cầu tiêu thụ hơi cấp tới bộ làm kín để bao (dùng một nguồn hơi có thông số thấp cấp tới bộ làm kín để bao bộ làm kín). Trước các bộ làm kín này, áp suất bên trong thân tua bin khi công tác luôn thấp hơn áp suất khí quyển (ví dụ làm kín đầu trục phía hơi xả ra bình ngưng của tua bin thấp áp). Sự chuyển động của dòng hơi trong các khe hở làm kín đi ra khỏi buồng cao hơn chia ra thành hai hướng ngược nhau. Một dòng hướng về thân tua bin, một dòng hướng ra khí quyển hoặc tới buồng hút hơi.
Nhóm II: Các bộ làm kín dạng áp suất hơi trước nó thay đổi. Hơi đi ra khỏi bộ làm kín ở các chế độ mà áp suất trong thân tua bin cao hơn áp suất khí quyển và cần có hơi đưa tới bao bộ làm kín khi phụ tải nhỏ, lúc mà áp suất trong thân tua bin trước các bộ làm kín trở nên thấp hơn áp suất khí quyển. Khi áp suất trong thân tua bin cao hơn áp suất khí quyển, hơi đi từ thân tua bin qua các khe hở làm kín tới buồng đốt làm kín, hơi này đóng vai trò bao kín (như đã giải thích ở mục nguyên tắc làm kín hơi kiểu khuất khúc), rồi sau đấy một phần tới hệ thống bao và một phần ra khí quyển hoặc tới buồng hút hơi.
Sơ đồ hệ thống bao và hút hơi công tác tự động (hình 4.4).
Các phần tử chính của hệ thống là két cân bằng 1 bộ điều chỉnh áp suất, van phân phối bơm phun tia dòng hơi, bộ ngưng tụ và hệ thống ống dẫn để cấp hơi bao và hút hơi.
Chế độ công tác cần thiết của các bộ làm kín đặt được bằng cách duy trì áp suất trong két, cân bằng nằm trong giá trị 1,0 ÷ 1,3 kG/cm2. Việc này được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh áp suất và van phân phối. Nếu hơi nhập tới két nhỏ hơn so với yêu cầu làm kín thì áp suất trong két sụt đi và van phân phôí sẽ nối thông kết với đường ống hơi chính có thông số thấp. Nếu sự tiêu thụ từ két tới các bộ làm kín nhỏ hơn so với sự nhập hơi tới két thì áp suất trong két tăng lên và van phân phối tự động xả hơi ra bầu ngưng tụ chính.
Bơm phun tia duy trì độ chân không trong bộ ngưng và trong các ống dẫn hút hơi. Nhờ vậy mà ngăn ngừa được khả năng hơi thoát ra khí quyển ở các bộ làm kín. Hơi được rút ra từ các bộ làm kín được đưa vào bộ ngưng và ngưng tụ.
Hình 4.3. Sơ đồ bao phủ hút hơi làm kín của các bộ làm kín phía ngoài.
4.3. Hệ thống sấy nóng tua bin hơi
Nếu khởi động tua bin từ trạng thái nguội lạnh, hơi đi tới nhóm ống phun của nhóm đó và một phần thân tua bin. Những khu vực còn lại của thân tua bin về phía nạp hơi vẫn còn lạnh, do độ chênh lệch nhiệt độ, sự giãn nở nhiệt có thể dẫn tới biến dạng thân, gây kẹt trục với các bộ làm kín hoặc cánh kẹt với bánh tĩnh...
Vì vậy, trước khi khởi động tua bin cần phải sấy nóng nó đồng đều. Để giải quyết được việc này người ta bố trí một hệ thống chuyên dùng để cấp hơi bão hòa tới các điểm khác nhau trên thân tua bin. Đó là hệ thống sấy nóng tua bin (hình 4.3).
Hỡi bão hòa từ nồi hơi được cấp tới hộp van 1, từ đấy hơi được cấp tới để sấy tua bin theo những nhánh ống riêng. Về phía nạp hơi của tua bin cao áp có 4 ống 2 đưa hơi nóng tới các hộp ống phun ở cả phía trên và phía dưới thân. Ngoài ra, ở cửa phía thân cao áp này về phía cuối còn cả hai nhành cấp hơi số 6.
Hơi sấy quét qua thân cao áp, rồi qua ống 5 tới tua bin thấp áp, ở đấy hơi sấy nóng nửa phía trên của mỗi hộp van nạp hơi, còn nửa phía dưới được sấy nóng nhờ các đường ống 4, các ống này đưa hơi đến cả hai phía tua bin thấp áp.
Để sấy phần giữa tua bin thấp áp, hơi được cấp qua ống 3 tới hộp ống phun của tua bin hành trình lùi. Hơi sau khi đi sấy nóng tua bin sẽ về bầu ngưng. Phần hơi sẽ được ngưng tụ sẽ thoát ra theo hệ thống riêng. Trong suốt thời gian sấy tại bầu ngưng được duy trì một độ chân không không cao lắm, chứng 400mm Hg. Độ tăng nhiệt độ bão hòa của hơi do sự giảm độ chân không, cho phép nâng nhiệt độ thân tua bin ở các tầng cuối thân thấp áp, xúc tiến cho việc sấy nóng đồng đều hơn. Việc sấy tua bin thường được tiến hành trong vòng 20 ÷ 60 phút tuỳ thuộc vào kết cấu của nó.
Nhiệt độ thân tua bin được kiểm tra nhờ các nhiệt kế bố trí ở vài điểm theo hình chiều dài thân. Độ đồng đều sấy tua bin được đảm bảo bằng cách điều chỉnh lượng hơi tại các van ở hộp van và cho quay (via) rô to.
Hơi thông số thấp Bình cân bằng Pa Pn Po
Không cho phép độ chênh lệch nhiệt độ ở hai điểm gần nhau trên thân quá 200C. Sự giãn nở thân được kiểm tra trong quá trình sấy nhờ các que dò chuyên dùng.
Việc sấy tua bin được xem như kết thúc khi đạt được các giá trị nhiệt độ theo các mặt bích nằm ngang như sau:
- Tua bin cao áp 80 ÷ 1000C; - Tua bin thấp áp 70 ÷ 900C.
Ngoài ra khi kết thúc quá trình sấy, người ta phải ghi lại sự giãn nở thân tua bin, giá trị này từ 1 ÷ 3 mm và phụ thuộc vào kết cấu tua bin, nhiệt độ sấy.
Quá trình sấy tua bin là nguyên công lâu dài vất vả, mất nhiều thời gian nhất trong giai đoạn chuẩn bị đưa tua bin vào hoạt động, là một nguyên công quan trọng, nếu mắc 1 thiếu sót, sai lầm nhỏ cũng dẫn đến những hậu quả đáng tiếc khi khởi động tua bin.
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên tắc của một hệ thống sấy nóng của tua bin hơi.
4.4. Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin hơi4.4.1. Nguyên lý điều chỉnh công suất tua bin chính 4.4.1. Nguyên lý điều chỉnh công suất tua bin chính
Trong trường hợp chân vịt là định bước và điều kiện hàng hải là cố định thì muốn thay đổi vận tốc tàu phải thay đổi vận tốc quay của tua bin. Sự thay đổi này đồng nghĩa với sự thay đổi công suất của tua bin, mà công suất đó tỷ lệ với vận tốc quay.
Trong trường hợp điều kiện hàng hải thay đổi, ví dụ như trong trường hợp bão tố, sẽ có thể xuất hiện sự thay đổi vận tốc quay của tua bin trong khi đó lượng hơi và nhiệt giáng là cố định. Sự thay đổi này không đồng thời với sự thay đổi của tua bin. Mỗi tua bin với sự điều chỉnh chỉ có một điểm duy nhất của đặc tính phụ tải, mà tại đó hiệu suất của tổ hợp là lớn nhất.
Công suất có ích của tua bin được tính theo công thức:
(ml) . H . G 69 , 5 N (ml) . 623 H . G N e a e e a e η η = = TBCA TBTA
Để thay đổi công suất tua bin, ta có thể:
- Thay đổi nhiệt giáng của hơi phân bổ trong tua bin (Ha); - Thay đổi lượng tiêu thụ hơi qua tua bin (G).
Trong thực tế có thể điều chỉnh công suất tua bin hơi theo các cách: - Thay đổi nhiệt giáng hơi bằng tiết lưu hơi;
- Thay đổi lượng hơi tiêu thụ;
- Thay đổi nhiệt giáng của hơi và đồng thời thay đổi lượng hơi tiêu thụ; - Điều chỉnh lượng hơi bao gồm hai hoặc nhiều phương pháp trên.
1. Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin qua tiết lưu.
Đây là phương pháp điều chỉnh về chất lượng, là phương pháp điều chỉnh đơn giản nhất. Bằng các đóng bớt van hơi chính vào tua bin thì sẽ xuất hiện tiết lưu và giảm lượng hơi tức là thay đổi Ha và G.
Hình 4.5 là sơ đồ điều chỉnh tiết lưu. Trong trường hợp