I. cơ sở LÝ THUYẾT VE HỎNG HÓC TUA-BIN
B: Nước biển C: Nồng độ axít pH1,0 trong nước axít
1.3.1. Tình trạng thực tế đôi với tua-bin nguyên hình
Trong trường hợp nước chứa nhiều bùn cát, các bộ phận tiếp xúc với dòng chảy như vịi phun, cánh hướng và bánh cơng tác bị hư hỏng dạng cào xước mài mịn như trong hình 6.1(b) dẫn đến làm gia tãng độ rộng của khe hở và giảm hiệu suất của tua-bin.
Có 3 dạng suy giảm hiệu suất tua-bin do bùn cát trong dòng nước:
- Trường hợp dòng nước thường xuyên có chứa lượng bùn cát nhất định. Cơng việc sửa chữa cần được tiến hành khi hiệu suất giảm khoảng 2-ỉ-3%. Khoảng thời gian giữa các đợt bảo dưỡng được gọi là chu kỳ bảo dưỡng là 24-5 năm và đối với mỗi nhà máy quy định riêng.
- Trường hợp có 24-3 đợt mưa lớn trong chu kỳ bảo dưỡng.
- Trường hợp xảy ra mưa lớn hoặc lũ làm gia tãng đột ngột lượng bùn cát trong dòng chảy và xâm thực xuất hiện trong thời gian ngắn lừ 2 4- 4 ngày. Khi đó, hiệu suất có thể giảm tới mức hơn 5% trong một khoảng thời gian ngắn. Việc bảo dưỡng cần phải được tiến hành kịp thời ngay sau khi xuất hiện hư hỏng, do đó đây khơng phái là bảo dưỡng thường xuyên.
Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước
Trị số của tốc độ bào mòn w (kg/h) do bùn cát trong nước có thể giả định như sau:.
w = Ks (6.4)
Trong đó: Ks [kg/h.m2]: Hằng số được quy định tùy theo hình dáng và vật liệu chế tạo bánh công tác.
p: Thành phần bùn cát (tỷ lệ sỏi, các loại khác) trong nước. a: Kích thước của các hạt cát sỏi.
Bảng 6.2. Thí dụ vê kết quả phân tích thành phần bùn cát tại các nhà máy thủy điện ở Nhật bản
Tên nhà máy Tên dịng sơng
Thành phần nguyên tố (mg/1 lít nước)
pH Ngàỵ lấy mẫu Các vật
thể rắn SiO2 Fe2O3 CaO MgO so3 Cl
Ikuta Koshibu River 122,5 5,0 1,0 23,8 8,0 26,5 14,0 7,5 1954-2
Maruyama Kiso River 53,0 12,0 1,0 9,3 0,4 - 4,1 7,1 1953-2 Kouzu Takase River 665 11,5 0,5 12,2 6,3 10,1 4,0 6,6 1953-2
Himekawa No.7 Hime River 141,0 21,2 0,5 25,2 12,6 29 1 4,0 7,6 1953-11 Sakuma Tenryu River 100,0 5,0 2,5 15,4 4,6 3,4 3,5 6,8 1953-11 Miyakawa No.1 Miya River 31,7 0,5 0,1 4,0 0,3 0,2 5,1 6,7 1954-7
p thay đổi liên tục tùy theo dịng sơng và mùa, tuy nhiên, ở các sơng dưới các điều kiện bình thường bằng 0,34-3%, ở mùa mưa là 34-15%. Đối với các dịng sơng mà đặc điểm địa chất và lượng thực vật trôi nổi đo được ở tình trạng khơng tốt, trị số này có thể đạt tới 60%. Kích thước của các hạt bùn cát có liên quan tới tốc độ dịng chảy, ở các vùng phía thượng lưu hoặc các nhánh của các sơng chảy siết, các hạt bùn cát có kích thước lớn hơn và chứa nhiều cát hơn, còn dọc theo dịng chảy hoặc ở dịng chính các hạt đó nhỏ hơn và có dạng bùn.
Bảng 6.2 mơ tả thí dụ về các kết quả phân tích đối với thành phần bùn cát trong dòng chảy ở nhà máy thủy điện.
1.3.2. Khả năng chống hư hỏng của vật liệu
Hư hỏng vật liệu do bùn cát trong dòng nước chủ yếu là bào mịtí và kéo theo gỉ sét. Cơ chế của nó tương tự như xâm thực, tuy nhiên sự cọ sát với mỗi loại vật liệu là khác nhau.
Với tốc độ tương đối giữa vật liệu và dòng nước V (m/s), mức độ hư hỏng vật liệu co (ví dụ tính theo mg/h) được tính theo cơng thức sau:
Chương VI. Các hỏng hóc tua-bin nước
Các kết quả này đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm bởi Sawada.
Hình 6.13. Quan hệ giữa hướng dòng chảy của bùn cát trong nước và mức độ hư hỏng đối với vật liệu
Điều đó khơng có nghĩa rằng Cừ thay đổi tùy theo dạng dịng chảy của nước, cả khi p, a, V khơng thay đổi.
Hình 6.13 cho thấy sự tương quan có độ dốc thoải Cừ đối với ộ khi dòng chứa cát sỏi xối lên bề mặt kim loại.
co trở thành một số đo thể hiện khả năng chống mài mòn của kim loại, co đối với các kim loại khác nhau được xác định bằng cách giả định dạng dòng chảy, Cù và V bằng hằng số.
Có rất nhiều thiết bị thử nghiệm được dùng để xác định co và hình 6.14 mơ tả một thí dụ. Nói cách khác, đổ nước có chứa bùn cát vào một chiếc thùng, quay vật thử nghiệm trong đó và xác định co. Bảng 6.3 là một thí dụ về co xác định bằng thiết bị này đối với vật liệu chế tạo tua-bin. Theo cách này, trị số của co đối với thép đúc, thép 13Cr, thép 18-8 CrNi lần lượt là 1,00; 0,44; 0,41
Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước
Bảng 6.3. Mức độ mài mòn Cù với vật liệu kim loại trong dòng chảy lẫn bùn cát
Mẫu: Tấm 35mm X 15 mm x5m, V = 9,1 m/s, p = 0,2, 60-150 mesh
Material co (relative values)
Cast iron 1,11
Cast steel 1,00
13Cr steel 0,44
18-8 Cr-Ni steel 0,41
Al bronze 0,78
Hình 6.14. Thiết bị thử nghiệm xác định độ mài mòn vật liệu bởi nước chứa bùn cát
Thép 18-8 CrNi bền hơn thép 13Cr trong xâm thực. Tuy nhiên, đối với mài mịn thì hầu như khơng chênh lệch. Ngun nhân do thép 18-8 CrNi tạo bởi các hạt tinh thể rất nhỏ khiến khó bị hư hỏng do mài mịn, cịn xâm thực tác động chủ yếu bằng xung lực, hiểu theo cách khác là đối với bùn cát tác động mài sát mạnh hơn và đối với trường hợp này không ảnh hưởng. Vật liệu cứng hơn cùng nhóm kháng mài mịn tốt hơn, tương tự như vậy đối với xâm thực.
Chương VI. Các hỏng hóc tua-bin nước