BÀI 2 : TURBINE THỦY LỰC
2.1. TURBINE NƯỚC TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
2.1.5. Các bộ phận chính của tuabin nước:
Trong tuabin nước, bộ phận ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tuabin đó là phần dẫn dịng. Phần dẫn dịng gồm có ba bộ phận chính:
- Buồng dẫn tuabin. - Bánh công tác. - Buồng hút tuabin.
Trong đó bánh cơng tác là bộ phận chính làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng. Hai bộ phận buồng dẫn và buồng hút không trực tiếp biến đổi năng lượng nhưng vai trò của chúng rất quan trọng giúp bánh công tác làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng có hiệu quả tốt. Các bộ phận phụ của phần dẫn dịng gồm có: các van điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, van đóng nhanh khi có sự cố, lưới chắn rác… Nếu tuabin làm việc đồng bộ với máy phát điện thì một bộ phận quan trọng giúp cho sự đồng bộ này là máy điều tốc. Trong các trạm thuỷ điện cịn có các thiết bị phụ trợ khác như: các tổ máy bơm, các tổ máy nén khí, thiết bị nâng hạ, hệ thống điện…Ở đây ta chỉ xét bộ phận chính của phần dẫn dịng tuabin.
1 Bánh xe cơng tác :
Là bộ phận làm việc chính của tuabin dùng để biến đổi năng lượng dịng chảy của nước thành cơ năng quay rơto máy phát, bánh xe cơng tác gồm có vành trên 16 cánh và vành dưới được hàn với nhau bằng hàn điện, ở phía dưới của vành trên có các bulơng bắt ghép nắp rẽ dịng.
Nắp này tạo nên sự đổi hướng của dịng chảy từ hướng kính sang hướng dọc trục một cách êm dịu, để tháo nước từ buồng phía trên bánh xe cơng tác ở vành trên có 10 lỗ xả D 130mm, để giảm bớt tổn thất năng lượng rị rỉ giữa bánh xe cơng tác và nắp tuabin và vành dưới của cánh hướng với vành dưới của bánh xe cơng tác có rãnh chèn hình răng lược.
*Buồng bánh xe cơng tác : Là chỗ lắp đặt bánh xe công tác, buồng bánh xe
cơng tác có dạng hình trụ. Khe hỡ giữa buồng và bánh xe công tác nằm trong phạm vi (0.0005 ÷ 0.001)D. Trong đó D là đường kính bánh xe công tác. Nước được đổ vào bánh xe công tác qua các cánh hướng (lưu lượng nước là 301,5 m3/h)
2 Cánh hướng nước (bộ phận hướng dịng):
nằm ở phía stato Bộ máy cánh hướng nước điều chỉnh lưu lượng nước qua tuabin khi thay đổi công suất tổ máy cũng như ngăn không cho nước vào bánh xe công tác lúc dừng máy. Các cánh hướng được bố trí đều xung quanh và được gắn vào hai vành trên và dưới. Cánh hướng nước có dạng hình trụ và gồm những bộ phận sau:
Số lượng cánh hướng là 20 cánh. Đều có 3 gối đỡ và được đúc bằng thép cácbon, các cánh đều có bạc định hướng làm bằng thép trong có phủ một lớp vật liệu chống mài mịn mà khơng cần bơi trơn. Ổ đỡ giữa và dưới được làm kín bằng gioăng cao su định hình, tất cả các gối trục của cánh hướng đều được ốp bọc bằng thép không rỉ. Ổ đỡ giữa cũng đồng thời là ổ chắn để bắt giữ chặt cánh hướng khỏi bị lực nước nâng lên trên. Để giảm bớt lượng nước rị qua cánh hướng đã đóng khi lắp ráp phải mài nhẵn các bề mặt tiếp giáp giữa các cánh, còn gioăng cao su giữa các khe rãnh của nắp tuabin và vành đỡ dưới là để chèn kín nước ở các đầu cánh.
Mỗi cánh đều được treo lên nhờ bulông ở trên nắp chun dùng qua tay địn và mặt bích của gối đỡ. Nắp này ép chặt vào nắp tuabin và cũng nhờ các bulông treo này để điều chỉnh vị trí nâng cánh và các khe hở ở hai đầu cánh việc quay cánh hướng thực hiện nhờ 4 xécvômôtơ được truyền qua vành điều chỉnh thanh giằng.
Bản giằng tay đòn để truyền đến cho cánh hướng, Tay đòn được ghép với nhau bằng các chốt sắt, chốt sắt là khâu yếu nhất làm chức năng bảo vệ cánh hướng khỏi gẫy khi điều chỉnh không đều các thanh giằng hoặc các vật lạ lọt vào giữa các khe hở của cánh hướng.
Các khớp bản lề của phần cơ khí quay động cơ đều có đặt các ống lót bằng nhựa pơlime tổng hợp khơng u cầu bơi trơn trong q trình vận hành thanh giằng cánh hướng nước có thể điều chỉnh được chiều dài.
Có thể làm cho các cánh hoàn toàn sát kín với nhau khi các cánh hướng nước đóng hết, gối đỡ tiếp nhận lực dọc trục của rôto, tổ máy cũng như mômen xoắn do ổ trục của tổ máy tạo ra kho rơto quay, để cố định cánh hướng ở vị trí mở hết, hoặc đóng hết có đặt 4 chốt hãm chịu được lực tổng hợp của 4 sécvômôtơ.
Việc quay các cánh hướng nước, khi khởi động và ngừng máy được thực hiện bằng 4 xéc vô mô tơ trục thẳng đứng tác động 2 chiều. Đường kính của pittơng là 500 mm và hành trình của pittơng là 730 mm áp lực định mức của xéc vô mô tơ lấy từ hệ thống điều chỉnh là 40kg/cm2.
Cấu trúc của xéc vơ mơ tơ có 1 ống xi lanh thép kiểu hàn có các nắp được bắt chặt 2 đầu bằng gioăng, pittông gang, thanh giằng của xéc vơ mơ tơ có 1 đầu tự do được lắp vào lỗ của chốt trục. Chốt này được nối khớp với bản lề với vành điều chỉnh và có các ê cu chặn để bắt kẹp các thanh giằng với nó và cũng nhờ các ê cu này để đảm bảo điều chỉnh thanh giằng theo hướng dọc trục.
Trong xéc vơ mơ tơ có hệ thống điều tiết làm chậm chuyển động của pittơng ở cuối hành trình đóng có hệ thống xả dầu từ 2 khoang của xéc vô mô tơ vào tổ máy vét dầu.
3 Buồng xoắn stato :
Là bộ phận dẫn nước vào bánh xe cơng tác có cấu tạo hình xoắn có tiết diện thay đổi khơng khép kín gồm có 20 khâu và một ống nối được cấu tạo từ thép tấm có độ dày khác nhau. Để vào được buồng xoắn có một lỗ trịn và có nắp đậy.
4 Ống hút : Tác dụng
- Dẫn nước từ bánh xe công tác tuabin xuống hạ lưu với ít tổn thất thủy lực nhất.
- Sử dụng được phần lớn động năng còn lại của nước sau khi ra khỏi bánh xe công tác.
- Khi đặt bánh xe công tác cao hơn mực nước hạ lưu hơn mực nước hạ lưu để tiện sửa chữa và giảm bớt khối lượng nhà máy thủy điện, nhờ có ống hút mà phần cột nước từ bánh xe công tác đến mức nước hạ lưu được sử dụng
5. Stato tuabin:
Nhận toàn bộ tải trọng của tổ máy, khối bê tơng phía trên và lực ép do áp suất nước trong buồng xoắn, cánh hướng bánh xe công tác tạo nên.
6. Cấu trúc của roto gồm có hai phần:
Phần đai trên và đai dưới cấu tạo từ 4 phần gắn với các vành đó là 48 trụ chịu lực, trong đó 5 trụ ở vành đầu vào buồng xoắn được chế tạo từ thép đúc còn các trụ khác được làm bằng thép tấm, đai trên của stato được nối đai tăng cường chịu áp lực bằng bê tông cốt sắt.
7. Trục tuabin :
Truyền mô men quay từ bánh xe cơng tác đến trục của máy phát có cấu tạo nguyên khối, kiểu rỗng có vành riêng để lắp ổ hướng tuabin, đường kính trục là 1500 mm. Độ dày thành trục là 130 mm, tổng chiều dài là 6800 mm, đường kính của vành chỗ lắp ổ hướng là 1900 mm, mặt dưới của trục được nối bằng 20 bu lông
M140 với mặt trên của bánh xe công tác tương tự như vậy đối với điểm nối của trục tuabin và roto máy phát.
8. Ổ hướng :
Có tác dụng định vị trí của trục tuabin. Trong q trình làm việc ổ hướng chịu tác dụng của lực hướng kính do khơng cân bằng về lực cơ thuỷ lực và lực điện của roto. Ổ hướng gồm có 12 xéc măng bằng thép trên bề mặt có phủ một lớp ba bít qua ống lót cách điện.
9. Vỏ của ổ hướng :
Bằng thép và được bắt chặt lên nắp tuabin nhờ bu lơng và chốt định vị, phía dưới vỏ ổ hướng là thùng dầu có thể tích 1m3 để bơi trơn các xéc măng.
Việc tuần hồn dầu trong ổ hướng được thực hiện khi các trục quay nên nó có tính năng giống như bơm li tâm dẫn dầu trong thùng dầu và khoang giữa các xéc măng và vỏ của ổ hướng làm cho mức dầu ở đó đẩy lên tới mức cần để bơi trơn các xéc măng. Sau đó dầu qua lỗ ở thanh đứng của vỏ và đi theo đường ống xả đến 12 bộ làm mát bằng xung quanh thùng dầu dưới, từ dưới lên và tiếp tục vào thùng dầu. Do đó trong qúa trình làm việc phải thường xun kiểm tra mức dầu, nhiệt độ của dầu và nhiệt độ các xéc măng bằng các đát trích để biết tình trạng làm việc của tổ máy.
10. Máy phát thuỷ lực :
Trục của máy phát điện được nối trực tiếp với trục tuabin nên máy phát sẽ quay cùng với tốc độ quay của tuabin, do vậy việc điều chỉnh tần số và điện áp của máy phát chính là việc điều khiển tốc độ của tuabin thủy lực. Máy phát là nơi biến cơ năng do nước sinh ra thành điện năng phát lên lưới điện quốc gia. Được cấu tạo theo kiểu ơ dù có 1 ổ đỡ được tỳ nên nắp tuabin và có 1 ổ hướng ở phần trung tâm của giá chữ thập trên.
11. Stato máy phát (phần đứng yên ):
Vỏ của stato có cấu tạo từ thép tấm được hàn lại với nhau, stato được ghép vào bệ nhờ các bu lông bệ. Lõi của stato được được ghép bằng thép kỹ thuật điện cán nguội và được sơn cả hai mặt bằng sơn cách điện chịu nhiệt. Theo chiều cao của lõi thép được chia thành 41 ngăn mà giữa các ngăn có khe hở khơng khí làm mát. Cuộn dây của stato có dạng thanh dẫn uốn sóng hai lớp có 4 nhánh song song trên một pha và có 6 đầu ra trung tính.