CHƯƠNG 1 TONG QUAN THIẾT KẾ VÀ CONG CHẾ TẠO BÁNH CONG TAC TUABIN THỦY ĐIỆN 1-1. Nhu cầu về sử dụng bánh công tác tuabin trong các nhà máy thủy điện ở Việt Nam Tinh đến năm 2016 nguồn năng lượng từ thủy điện của cả nước đạt gin 17.000MW, với hang trim công trình thủy điện được đưa vào sử dụng. Trong Quyết định số 428/QD-TTG về "phê duyệt điều chỉnh Quy boạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030” chỉ rồ ưu tên phát triển nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo, trong đó có thủy điện. Hình 1-1 thể hiện nhu edu và định hướng phát triển sản lượng điện qua các năm từ 2020 n 2030 [7].
Hình 1-2 về quy hoạch phát triển nguồn năng lượng thủy điện theo các năm từ 2020 di 2030. Như vậy có thé thấy rõ thủy điện đã và đang duy trì vai trò quan trọng, đóng góp rit lớn vào các hoạt động của xã hội cũng như sự phát triển của đắt nước. sim ams 2030 "Hình 1-1. Quy hoạch phát triển sản lượng điện 2020 dén 2030 MW aon) art— sono.
Quy hoạch phải triển năng lượng thủy điện 2020 đến 2030 Tình 1-3. Sơ dé hoạt động nhà máy thủy điện Như vậy để dip ứng cho nhủ cầu về điện năng trong những năm tới hủy điệ tếp tục được diy mạnh phát tiễn. Bên cạnh việc xây dựng các công trình mới, việc thay thé sửa chữa trong các công trình đang hoạt động là mộtdiễu cép thiết. Một trong những thành phần quan trọng của các tổ máy đó chính là bánh công tác tuabin.
Tuabin là bộ phận quan trọng chuyển hóa năng lượng nước thành năng lượng điện (Hình 1-4). Chỉ tính các nhà máy thủy điện cỡ nhó (đưới 30MW) Việt Nam hiện tại đã có hơn 300 công trìn với mỗi công trình thường gồm nhiều tổ máy, Do đó nhu cầu về sửa chữa, phục hồi bánh công tác tuabin cho các nhà máy là rit lớn. bạc đỡ septa vành đợi "Hình L4. Cụm công tác tabin kiẫu FranciPhân lại bảnh công tác tuabin Tùy theo công suất phục vụ, Tuabin được sử dụng rất đa dạng bao gồm một số loại nhự: kiểu Francis, kigu Pelton, kiểu Kaplan, kiểu Crossflow, kiểu Turgo (Hình I-5) Hình 1-6 ae Kiểu Pelton (cánh gio) Kiéu Turgo Kiểu Kaplan (hướng trực) Kiéu Crossflow Kiéu Fixed pitch propeller Hình 1-5.
Các loại bánh công tác tuabin thông dung 100 1000 Hink 1-6. Biểu dé so sánh và hea chon bảnh công tác tuabin theo công suất Một trong các kiểu bánh công tic tubin thông dụng có thé kể đến đó là kiểu Francis, với hiệu suất cao (én đến trên 90%) và có thể cho công suất từ vài chục KW đến hàng trăm MW nên được sử dụng rộng rã trong các nhà máy có công suất từ nhỏ đến lớn. Công dụng, phân loại, các dang hỏng của bánh công tác tuabin 1. Công dụng của bánh công tắc tuabin "Nước từ các bể chứa áp lực của nhà máy sẽ di vào buồng xoắn tuabin, sau đó làm cho cơ năng được truyề trực tiếp cho máy phát điện.
Tại đây điện năng được xử lý và truyền tải và phân phối đến các nơi tiêu thụ. Như vậy có thé thấy bánh công tác tuabin. đông vai trò chính để chuyển năng lượng của dòng nước chảy thành năng lượng điện 1. Các dạng hông của cánh tuabin +) Hồng domài man: trong đồng nước chảy qua bánh công tác luôn chứa những hạt có thể lầm môn bé mặt bánh công tác như: et, hạt kim loại, khoáng.
có trong tự nhiền. Sự kết hợp với nước đồng chảy khiến chúng giống như các hạt mai và làm mòn bánh công tác một cách liên tục. Do vậy ở những nơi nước có nhiều cát, bánh công tác sẽ "môn và hông nhanh chồng. + Hồng do xâm thực: hiện tượng xây ra do ấp suit nước trên toàn bộ biên dạng cảnh có sự thay đổi phức tạp tử áp suất cao đến áp suất rất thấp (tại giá tị khiến nước đạt đến trang thái bay hoi), Do xây ra quả trình thay đổi liên tụ áp sut sự và đập mạnh với tần số cao của nước với bánh công tác, đồng thời sự gia tăng nhiệt độ tại một số vùng cánh làm cho cảnh bị rổ ở thi gian đầu.
Các vết rổ xuất hiện cảng tạo điều kiện cho quá trình này xảy ra mạnh mẽ hơn, din dan trên cánh xuất hiện các hốc to hơn dẫn đến. môn và hông bánh công tác. Hiện tượng hỏng do môn và xâm thực được minh hoạt trên Hình 1-7. Sau thời gian sir dụng từ 5 đến 7 năm, hầu hết ánh turbin sẽ bị hỏng, do đó không đạt di công suất và thậm chí hỏng bản néu không được phục hồi và thay thé.
Biện pháp khắc phục các dang hông trên được dựa theo tình trạng của cánh và có thể phân chia làm các dạng sau $——_ Đặng môn cổ thé phục hồi: với loại cảnh này hầu hễt chiều day trên toin bộ cánh đã không còn đủ như ban đầu, dong thời công suất cũng đã bj giảm so với tÌ é kế, Với dạng này việc phục hồi được thực hiện bằng cách dip kim loại cổ cing tính chất với cánh hiện tại và tạo lại biên dạng giống với dạng cánh ban đầu. Với phương pháp này cánh có thé phục hồi khả năng hoại động của bánh công tác và kéo di thời gian hoạt động thêm từ 2-3 năm, Dang min không thé phục hồi cần thay thé cánh công tác môi, có xuất xứ từ ước ngoài hoặc trong nước. Tuy nhiên hiện tại năng lực chế tạo của cức doanh nghiệp trong nước còn hết sức hạn chế, phương pháp chế tạo còn thủ công chưa thể đáp ứng, được nhu cầu cắp thiết của hiện tại đặt ra. Hồng do xâm thực Hồng do mài mòn Hình 1-7.
Các dang hỏng của cánh turbin 1.3 Vấn d gia công chế tạo bánh công tác turbin trong và ngoài nước. Do đặc thủ bánh công tác tuabin có cầu tạo phức tạp nên hiện tại đa số được nhập từ nước ngoài như các nước châu Âu, Trung Quốc. Trong đó Trung Quốc vẫn là lựa chọn của đại đa số các công trình do đặc thù giá rẻ và chế tạo nhanh chóng. Tại Vig việc phục hi và sửa chữa mới chỉ được thực hiệnở một vai cơ sở với ăng xuất thủ công chưa thé đáp ứng nhu cầu thực tế của các công trình.
+ Bánh công tác tuabin được chế tạo từ cúc nước châu Âu: vỀ cơ bản bánh công tác xuất xứ từ châu Âu có chất lượng tốt, giá thành cao. Với kỳ thuật chế tạo và vật liệu tốt bánh công tác loại này có thi gian phục vụ có thé lên đến 10 năm tuy nhiên hạn chế đó là giá thành đo đó ít được lựa chọn cho các công trình. + Bánh công tic tuabin được chế tạo từ Trung Quốc: da số bánh công tắc tabi chế tạo só nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc thường có giá rẻ, uy nhiền xuống cấp nhanh và sau thời gian từ 3-5 năm đã cần phải phục hỏi hoặc thay thé. Nguyễn nhân của vẫn đề này có thể xuất phát từ một số yêu tổ như: công nghệ chế tạo, vật liệu, và chất lượng hoàn thiện của bánh công tác tuabin.
+ Bánh công tắc main phục hồi chế tao trong nước: do đặc điểm hạn chế vỀ công nghệ, đặc biệtlà thi tính liên kết giữa các bên liên quan din đến việc chế tạo trong nước còn hết sức khó khăn và nhỏ lẻ. Thậm chỉ do được chế tạo thủ công din đến năng. xuất thấp và độ đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật cồn chưa cao L4. Sử dụng kỹ thuật CAD/CAM/CNC trong gia công chế tạo bánh công tác tuabin thủy điện "Ngày nay với sự phát triển của CAD/CAMICNC các máy gia công được lập trình có thể gia công oie chỉ iết phúc tap với độ chính xác cao, vớ này không chỉ góp phần nâng cao năng xuất, giải phóng sức lao động của con người mà còn góp phần giảm gi thành và khẳng định năng lực của các đơn vị sản xuất Hình 1-8.
Bánh công túc tuabin chế tạo từ nhà cung cấp Trung Quốc. 10 ‘Tai Việt Nam máy gia công CNC hi hết đã được sử dụng trong các nhà máy, các đơn vị sản xuất với tính linh hoạt cao. Các máy CNC có thể kể đến như máy CNC 3 trục, mấy CNC 4 trục và mấy CNC 5 trục dim bảo kh năng gia công hồu hết các chỉ tt có độ phúc tap từ đơn giản đến phúc tạp. Tuy nhiên để tiếp cận với công nghệ sản xuất tuabin yêu cẩu đặt ra không chỉ với máy gia công CNC mà kèm theo đó còn rất nhiều.
những khó khăn như: cơ sở lý thuyết để mô hình hóa dữ liệu 3D cánh, dung cụ ga va đo lường, lập trình gia công, quy trình công nghệ chế tạo. Với những bạn chế đó khiến cho việc thiết kể ch tạo bánh công tác tuabin còn gặp nhiều hạn chế tai Việt Nam, Hình 1-9, Gia công Bánh công tác tuabin Francis trên máy phay CNC 5 trục 1. Công nghệ quế 3D và ứng dụng trong sin xuất cơ khí Phương pháp do 3D đã từlâu được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó ứng dụng niy cảng ngây cảng được sử đụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khi: + Đà 3D bằng phương pháp do riép xúc: có thé kề đến như máy đo layout, máy đo cu mấy do Faro với độ chính xác cao (Hình 1-10), toy nhiên tha tác do tương đổi phúc tạp và mắt khá nhiều tồi gian để thao ác với những vật thể có hình dạng phúc Bo 3D bằng phương pháp không tiếp xúc: với phương pháp này ính sáng phít ra từ máy do được camera thu lại và phân tích một cách nhanh chóng để đưa ra dữ " liệu 3D dang STL, và điều đặc biệt là máy có khả năng ghép nhiễu ảnh nhanh chóng để đưa ra dữ iệu của vật thể đo hoàn toàn tự động. Bằng phương pháp này mô hình của vật thể được dựng lại có độ chính xác tương đối cao và có thể dựng được các chỉ tiết phúc tạp mà phương pháp đo iếp xúc không thể thực hiện được (Hình 1-11).
Bằng phương pháp đo này việc đo kiểm và đánh giá sin phẩm, gá đặt sản phẩm trong quá trình gia công trở nên đơn giản hơn và tiết kiệm thời gian rất nhiều. Nắm bắt được xu thé rên các nước trên thé giới dã từ lầu ứng dụng vào trong chế tạo sơ khí để tạo ra những sản phẩm cỏ tinh kỹ thuật ao, rong số đồ cố Trung Quốc. Tại nhiều nhà máy ở Trung Quốc máy đo 3D (công nghệ không tiếp xúc, tiếp xúc) đã từ lâu được ứng dụng trong gia công Bánh công tác tuabin đáp ứng như cẫu trong nước: và xuất khẩu.