- Cánh chéo (Deliaz) Cánh quạt
a) Loại trục ngang b) Loại trục đứng c) Loại trục đứng
Hình 2.9. Hầm thốt nước tua-hin Gáo (Pelton)
Chương II. Phân loại và cấu tạo tua-bin nước
Trong tua-bin loại trục ngang, nước tác động vào nửa dưới bánh công tác, do vậy phần trên có thể sử dụng nắp nhỏ hơn như ở hình 2.9(a), tuy nhiên, tua-bin trục đứng cần bố trí khoảng khơng gian rộng hơn như thể hiện trong phần (b) và (c).
Bởi hầm thốt nước có nhiệm vụ đỡ cả vịi phun và cần gạt, nên nó phải có kết cấu đảm nhiệm tổng lực tác động từ phía vịi phun. Khi tua-bin vận hành với tốc độ định mức, lực tác động của nước lên bề mặt bên trong của hầm tương đối yếu. Tuy nhiên, trong q trình khởi động dịng phun bắn vào mặt trước các gáo, cùng với sự tăng tốc nó sẽ bắn theo hướng thẳng. Chính vì vậy, bề mặt bên trong của tường ngăn phải bố trí tấm bảo vệ. Hơn nữa, để tránh nước rị rỉ theo phía trục chính cần lắp đặt thiết bị chống rị. Hầm thốt nước thường làm bằng thép đúc hoặc thép tấm, đối với tua-bin công suất nhỏ đôi khi dùng cả sắt đúc.
2.2. Tua-bin Francis
2.2.1. Khái niệm chung
Tua-bin Francis sử dụng cho, các nhà máy thủy điện có cột áp trung bình từ 5Ũ4-530m, đặc điểm chính của loại này là năng lượng dịng nước truyền cho bánh cơng tác cả động năng lẫn áp năng. Loại tua-bin này thường được gọi là tua-bin phản kích. Hiện nay, có hai kiểu tua-bin phản kích được sử dụng rộng rãi là tua-bin Francis và tua-bin cánh quay. Với tua-bin Francis, có thể bằng cách thay đổi hình dạng để đạt được sự biến đổi hợp lý tỷ lệ giữa tác động xung và phản kích, chính vì vậy phạm vi thay đổi của ns rất rộng.
Trên hình 2.10 thể hiện nguyên lý hoạt động của tua-bin Francis. Nước được dẫn vào qua ống áp lực, qua buồng xoắn [1], tăng tốc trong bộ phận cánh hướng [2] và đổ vào bánh cơng tác [3] theo hướng vng góc với trục chính. Dịng nước chảy đầy giữa các cánh của bánh công tác và truyền năng lượng cho chúng, sau đó chảy ra ngoài theo hướng trục, qua ống hút [4] ra đường xả. Trong tua-bin Gáo, phần chênh lệch cột áp giữa bánh công tác và hạ lưu không được sử dụng, cịn trong tua-bin phản kích phần cột áp này được sử dụng triệt để do sự có mặt của ống hút. Tua-bin nhận năng lượng do dòng nước chuyển giao, chuyển hóa thành động năng và truyền cho máy phát thơng qua trục chính [5].
Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước
Hình 2.10. Tua-bin Francis
Trong trường hợp phụ tải thay đổi, độ mở các cánh hướng nước thay đổi để điều chỉnh lưu lượng sao cho phù hợp. Khi phụ tải giảm đột ngột, các cánh hướng nhanh chóng đóng lại để ngăn khơng cho số vịng quay của bánh công tác tăng qúa mức cho phép. Tuy nhiên, với cột áp lớn hơn 150m hoặc ống áp lực dài, áp suất của dòng nước sẽ tăng do phát sinh thủy kích, vì vậy phải bố trí bể điều áp. Q trình đóng mở các cánh hướng nước được thực hiện bởi servomotor [6].
Hình 2.11 thể hiện một cách chi tiết cấu tạo của tua-bin Francis. Đây là loại tua-bin được ông James Francis (USA) đề xuất vào năm 1855. Trước khi tua-bin Francis ra đời, nhiều loại tua-bin phản kích đã được đề xuất và một số trong chúng đã được sử dụng với quy mô đáng kể, đó là tua-bin John Pal, tua-bin Thomson và Fourneyron, tuy nhiên các loại đó đều dần dần bị lu mờ và thay thế.
Chương II. Phân loại và cấu tạo tua-bin nước
Hình 2.11. Cấu tạo của tua-bin Francis
100. Bánh công tác 160. Bu-lông nối BCT connecting bolts 251. Packing box cover 403. Inner head cover 505. Thanh chuyển101. Cánh tua-bin vane 200. Ổ hưởng 259. Water thrower 406. Labyrinth 508. Cánh hướng