- Việc sấy nóng tuabin khi khởi động không đầy đủ hoặc không đúng qui trình làm cho trục bị cong.
- Rôto bị mất cân bằng do cánh bị mòn, gãy, bám bẩn, …
- Thân tuabin bị giãn nở mất tính đàn hồi (cấu trúc kim loại bị biến đổi) do thường xuyên làm việc ở nhiệt độ cao, phụ tải thay đổi đột ngột, …
- Dầu bôi trơn không đủ hoặc chất lượng không đảm bảo. - Hơi có thông số cao hơn định mức.
6.10.2- Xung kích nước (thủy kích)
Xung kích nước là sự cố thường hay lặp đi lặp lại của tuabin và thường gây ra những tổn thất nghiêm trọng. Đó là hiện tượng trong dòng hơi lưu động trong tuabin có lẫn một lượng nước khá lớn (do hơi có thông số thấp, nước từ nồi hơi lọt vào đường
ống hơi hoặc do có nước đọng bên trong tuabin) va đập mạnh vào cánh tuabin, gây ra rung động.
Nguyên nhân nước từ nồi hơi lọt vào đường ống: - Nồi hơi bị quá tải đột ngột.
- Lượng nước cấp vào nồi hơi quá nhiều. - Nước sủi bọt do chất lượng quá kém.
- Nước ngưng đọng ở bộ sấy hơi trong thời gian nồi hơi ngừng hoạt động.
6.10.3- Sự uốn võng của màng chắn (vách ngăn)
Vách ngăn giữa các tầng trong tuabin nhiều cấp có thể bị song vênh gây cọ xát khi tuabin hoạt động, nguyên nhân có thể như sau:
- Phụ tải tăng đột ngột. - Tuabin bị quá tải. - Phụ tải dao động. - Sự giãn nở mất tính đàn hồi của vách ngăn bằng gang. - Xung kích nước. 6.10.4- Sự cốởổđỡ và ổ chặn
Các sự cố này thường gây ra những hậu quả nghiêm trọng (hư hỏng tuabin). Nguyên nhân sự cố các gối chặn là:
- Xung kích nước làm tăng tải dọc trục đột ngột. - Tăng lực dọc trục do rò hơi nhiều dọc theo trục.
- Tăng lực dọc trục do các cánh công tác bị bẩn hay hình dạng thiếu chính xác.
- Chất lượng dầu bôi trơn kém.
- Không khí lọt vào hệ thống bôi trơn, khó hình thành màng dầu và chêm dầu.
- Lắp ráp ổ không đúng.
6.10.5- Cong trục
Trục tuabin bị cong sẽ dẫn đến các hư hỏng khác. Trục bị cong có thể do các nguyên nhân sau:
- Xung kích nước.
- Rôto va chạm với các phần tĩnh.
- Rôto được sấy nóng hoặc làm nguội không đều. Độ cong do nguyên nhân này sẽ mất đi khi tuabin được sấy nóng đầy đủ.
6.10.6- Thiếu sót ở cánh công tác
Cánh công tác của tuabin là bộ phận quan trọng nhất, giá thành chế tạo rất cao. Việc thay cánh rất phức tạp, tốn nhiều công sức. Vì thế, cần tìm mọi biện pháp để kéo dài tuổi thọ của cánh công tác.
Các nguyên nhân gây hư hỏng cánh công tác như sau: - Thiếu sót ở khâu chọn vật liệu.
- Thiếu sót về kết cấu. - Cánh bịăn mòn.
Chương VII TUABIN KHÍ
7.1- CÁC LĨNH VỰC CÓ SỬ DỤNG TUABIN KHÍ
Tuabin khí là một loại động cơ nhiệt (có thể gọi là động cơđốt trong) kiểu rôto, trong đó hóa năng của nhiên liệu được biến đổi thành cơ năng nhờ thiết bị quay (rôto) có cánh.
Kết cấu của tuabin đơn giản hơn một ít so với tuabin hơi (số tầng áp lực ít hơn), không có van điều chỉnh. Việc điều chỉnh công suất được thực hiện bằng cách thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt.
Thiết bị tuabin khí bao gồm tuabin, máy nén khí và buồng đốt cùng thiết bị phục vụ. Máy nén được dùng với tuabin khí là loại máy nén hướng trục hay ly tâm.
Quá trình biến đổi năng lượng trong động cơ này có thể được thực hiện bằng những chu trình nhiệt động khác nhau, nhưng chủ yếu là 2 chu trình sau:
+ Chu trình với quá trình cháy đẳng áp, đó là chu trình Bragtôn. + Chu trình với quá trình cháy đẳng tích, đó là chu trình Hunphrêy.
Mặc dù được phát minh muộn, nhưng ngày nay tuabin khí được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, có thể kể ra sau đây:
- Trong ngành vận tải, cụ thể là ngành hàng không, đường sắt và đường thủy (hiện bắt đầu sử dụng cho ôtô).
- Ngành năng lượng (ngành điện).
- Ngành vận chuyển dầu và khí đốt trong khoảng cách lớn. - Ngành công nghiệp hóa học và luyện kim.
- Các tổ hợp thiết bị phụđể bơm, truyền động hay vận chuyển, … - Các máy nén nạp không khí cho các động cơ nhiệt kiểu pittông.
- Trong các lĩnh vực mới như năng lượng hạt nhân, kỹ thuật tên lửa, thiên văn và vũ trụ học.
Thiết bị tuabin khí có các ưu nhược điểm sau:
1) Ưu điểm
- Theo nguyên tắc rôto quay.
- Tính cơđộng cao, khởi động nhanh. - Vận hành thuận tiện, dễ tựđộng hóa. - Chi phí vận hành thấp.
- Có thể chế tạo tổ hợp với công suất lớn. - Hiệu suất tương đối cao, = (0,320,34).
- Kích thước và khối lượng nhỏ. Khối lượng trên một đơn vị công suất nhỏ. + Động cơđiêden thấp và trung tốc có công suất lớn Ge = (3060) kg/ML. + Tuabin hơi Ge = (1530) kg/ML.
+ Tuabin khí Ge = (38) kg/ML.
2) Nhược điểm
- Công suất giới hạn nhỏ hơn so với thiết bị tuabin hơi.
- Giá thành nhiên liệu cao hơn so với nhiên liệu dùng cho tuabin hơi. - Vật liệu chế tạo có giá thành cao.
7.2- PHÂN LOẠI TUABIN KHÍ
Cũng giống như các động cơ nhiệt khác, tuabin khí được dùng trên các phương tiện vận tải hoặc tĩnh tại, ngoài ra nó còn được dùng với tư cách là thiết bị phụ trên
động cơđiêden.
Xét về chu trình làm việc, người ta có thể phân loại tuabin khí theo các dấu hiệu sau:
7.2.1- Phân loại theo môi chất công tác
- Chu trình tuabin khí hở và kín.
- Chu trình tuabin kết hợp (chu trình sử dụng nhiều môi chất: khí hơi).
7.2.2- Phân loại theo quá trình đốt cháy nhiên liệu
- Chu trình thiết bị tuabin khí cháy đẳng áp. - Chu trình thiết bị tuabin khí cháy đẳng tích.
7.2.3- Phân loại theo cách nén khí
- Chu trình với quá trình nén không làm mát. - Chu trình với quá trình nén có làm mát.
7.2.4- Phân loại theo số lần cấp nhiệt (số lần đốt)
- Đốt nhiên liệu một lần. - Đốt nhiên liệu nhiều lần.
7.2.5- Phân loại theo phương pháp hồi nhiệt
- Chu trình không có phần trao đổi nhiệt. - Chu trình có phần trao đổi nhiệt.
7.2.5- Phân loại theo loại nhiên liệu sử dụng
- Chu trình sử dụng nhiên liệu lỏng. - Chu trình sử dụng nhiên liệu khí. - Chu trình sử dụng nhiên liệu rắn. - Chu trình sử dụng nhiều loại nhiên liệu.
7.2.5- Phân loại theo công dụng
7.3- CHU TRÌNH THIẾT BỊ TUABIN KHÍ CHÁY ĐẲNG TÍCH
Sơđồ nguyên lý thiết bị tuabin khí cháy đẳng tích được thể hiện trên hình 7.1. Trong thiết bị tuabin khí cháy đẳng tích, buồng đốt có trang bị van nạp ở cửa vào và van xả khí ở cửa ra. Khi nhiên liệu được phun vào thì 2 van này đều đóng và hỗn hợp nhiên liệu – không khí cháy trong thể tích khởi động của buồng đốt.
Khi thiết bị làm việc, không khí ở áp suất và nhiệt độ khí quyển p1, T1được máy nén 9 hút và nén đến áp suất và nhiệt độ p2, T2 [thường từ (810) kG/cm2] và đưa đến buồng đốt. Tại đây, nhiên liệu được phun vào qua vòi phun 2 trong điều kiện các van 1
và 3 đều đóng, hỗn hợp nhiên liệu – không khí bốc cháy với thể tích không đổi tạo ra khí cháy với thông số p3, T3, rồi van xả 3 được mở ra để cấp cho tuabin khí. Sau đó, van nạp 1 mở và van xả 3 đóng để nạp không khí vào buồng đốt chuẩn bị cho quá trình làm việc tiếp theo. Trong tuabin, khí cháy hoàn thành việc biến đổi năng lượng (biến một phần nhiệt năng thành cơ năng làm quay tuabin), sau đó được thải ra ngoài với thông số p4, T4.
Hình 7.1- Sơđồ nguyên lý thiết bị tuabin khí cháy đẳng tích
1. Van nạp không khí; 2. BCA - Vòi phun; 3. Van thải khí cháy; 4. Miệng phun; 5. Cánh công tác của
tuabin; 6. Đoạn ống khí thải; 7. Khớp nối; 8. Máy phát điện; 9. Động cơđiện khởi động; 10. Tuabin;