CHƯƠNG 1: TONG QUAN TUABIN NƯỚC NHÀ MAY THỦY ĐIỆN.1- Phân loại tuabin nước, đặc điểm làm việc và vật li LLL Tuabin nước “Tua bin nude/tuabin thủy lực là một mấy chuyển động quay để biển đổi động năng và thể năng của dòng nước thành công hữu ích” hay là một loại máy thuỷ lực chạy bằng site nước, nhiệm vụ biển năng lượng của dòng nước thành co năng lim quay trục máy phát điện (hoặc trục máy công cụ kéo bộ công tác), máy phát điện sinh liện từ đó dòng điện là cở sở để chạy các máy công cụ thiết bị khác mà có sử. cdụng điện năng là năng lượng đầu vào [8] 1.2 Phân loại Trong thự tẾ tua bin nước thường làm việc vớ các địa hình khác nhau tứ là ở phạm vi cột nước H (m) không giống nhau ứng với các trị số lưu lượng Q (mf) cũng khác nhau. Đ sử dụng một cách có hiệu quả năng lượng dòng nước đặc trưng bởi các 16 hợp cột nước và lưu lượng khác nhau cần cổ các kiểu loại tua bin khác nhau về cách 19 sử dụng năng lượng nước, cấu tạo, kích thước, và quá trình làm việc của chúng cũng khác nhau 1.1 Phân loại tuabin theo số vàng quay đặc trưng (hay là tỷ tốc) Trong máy tuabin thuỷ lực để biểu thị đặc trưng tổng hợp của các thông số cơ bản của may cột áp H, lưu lượng Q, công suất N, số vòng quay n, người ta đưa ra Khai niệm số vòng quay đặc trưng N,. i với tuabin nước số vòng quay đặc trưng N,là số vong quay của một tuabin làm việc với cột áp H=1m và phát ra công suất kw [1].
tai liệu Số tay thủy lợi thin, được gọi là tỷ tốc có tỉ số bả xổ vòng quay trong một phút của tuabin làm việc dưới cột nước Im và tạo ra được công suất là ICV (mã lực). VỀ trị số thi No= 1,167 ns, côn về đơn vị thi người ta đăng đơn vị cho Ns là mKiw, có nghĩa là cột áp H do bằng m và công suất N đo bằng Kw. Khái niệm số vòng quay đặc trưng hay tốc có thể áp dụng cho các loại tua bin. Nhu vậy các tuabin tương tự sẽ có số vòng quay đặc trưng giống nhau, không phụ thuộc vào đường kính Dị và thông số lưu lượng Q.
Mỗi hệ tuabin phụ thuộc vào số ‘vong quay đặc trưng thường có 3 dạng cao, trung bình và thấp [7] Bảng 1.1 Phân loại tuabin theo n, Loại tua bin in, thấp. n, trung bình my cao Tua bin hướng trục — |_ 2702400 400600 600-900 Tua bin tâm trục 60150 1502220 2202350 Tuabin hướng chéo | 120+ 180 | — 180250 250 = 450 Tua bin XK2 lẫn 42:80 30:120 120:170 Tuabin gáo 19 35 oo Tua bin tỉa nghiêng 20 40 10 ‘Theo cách phân loại trên thì tuabin hướng trục có tỷ tốc nằm trong khoảng từ. 270 ~ 900 viph, Dùng cách phân loại theo ns người ta dé ding lựa chọn loại hình thích hợp nhất cho một tram thuỷ điện néu cho trước cột ấp H (m), công xuất tổ mấy N (KW) và số vvong quay đặc trưng.2 Phân loại theo năng lượng, Ta khảo sat các thành phần năng lượng của dòng chảy. Năng lượng đơn vị của đồng chảy truyền cho bánh công tác tua bin bằng độ chênh năng lượng riêng giữa 2 tiết diện trước và sau đó: H=2,~Z,)+Ÿ an Thể năng dòng chảy: /Z, ~Z,) d2) Động năng đồng cháy: SY — 0" (13) Vay năng lượng riêng gồm hai phần: Động năng và thé năng.
Tuy thuộc vio phần năng lượng này mà ta ch tua bin nước ra làm hai hệ khác nhau: ~ Tua bin phan kích (còn gọi la phan lực). ~ Tua bin xung kích (còn gọi là xung lực) Loại tua bin phân kích (tua bin đồng chảy có áp). Ap lực đồng chảy ở cửa vào cata bánh công tác bao giờ cũng lớn hơn áp lực ở cửa ra của nó (vi dụ: Tuabin Francis) “Côn loại tua bin xung kích thi áp lực dong nước ở cửa vio và cửa ra là như nhau và bằng dp suất khí quyền (vi du: Tuabin go, tuabin tia nghiêng). Năng lượng thực tế của dòng chảy đã truyền cho bánh công tác của tua bin bằng hiệu năng của ding chảy ở cửa vào Ey và cửa ra Es [3] (xem hình 1.
q4) as) “Chiều cao cột nước: H=Ei— 46) Vì thé ở tua bin phan kích thé năng dong chất long ở cửa vào bánh công tác lớn tăng ở cửa ra bánh công tác tức là Pigg Phony an h bì Ngoài ra tua bin này còn sử dụng một phn động năng dòng chấ ling "="? ngạ Để đánh giá và phân biệt mức độ sử đụng thé năng của đồng chất long nhiễu hay ít của tua bin phản kích người ta dùng hệ số phán kích © ĐỊCP vợ sự, (1.8) H Với loại tua bin phân kích hoàn toản thì e = 1, điều đó có nghĩa là vi với tua bin xung kích thi 0v vì >> và pIEP Và 2) X22 [hue vậy tua bin sử dung cing nhiều phần thé năng dòng chiy thi hệ số phản kích cảng lớn. Hệ số phản kích đổi với các kiểu tua bin phản kích phụ thuộc vào hệ số. tốc độ ( tốc n) và thường nằm trong phạm vi 05 <e< 1 Khi nước chảy qua bộ phận hướng nước chỉ có một phân thé năng biến thành động năng nên áp lực nước ở cửa vào BCT lớn hơn nhiễu so với áp lực khí quyển. Vì tiết điện ướt của BCT co hẹp dẫn nên vận tốc nước ở của ra BCT lớn hơn vận tốc cite xào.
Vi vậy BCT của tua bin phản kích bao giờ cũng kim việc trong mỗi trường chit lông kin, liền tục và sự chênh lệch áp lực nước ở cửa vào và cửa ra BCT quyết định đặc tính công tác của tua bin này: G tua bin xung kích sau khi nước ra khỏi bộ phận hướng nước (vòi phun) thì toàn bộ thé năng của ding chất lỏng biến thành động năng để truyền cho bánh xe công. tic, vi chy trong môi trường khí quyển nên chuyên động của dòng chất lòng trên BCT là chuyển động không áp hay còn gọi là dong tia tự đo, khi tua bin làm việc thi chỉ có. một phần BCT p xúc với dòng nước, Như vậy thục chất quá trình làm việc của tua bin xung kích là quá trình biến đổi năng lượng dòng chất lỏng thành cơ năng trên trục quay của tua bin, ‘Tua bin phân kích và xung kích chia thành các hệ khác nhau tuỷ theo hướng. dong chảy trong BCT và cách điều chính lưu lượng.
Trong mỗi hệ tua bin lại chia ra các kiểu BCT với kích thước khác nhau tuy theo công suất đã cho. Các tua bin cùng kiểu sẽ có hình dang hình học của bé mặt các phin nước qua đồng dang, Các tua bin 2 đồng dạng về hình học có kích thước khác nhau hợp thành một cỡ (xéri) tua bin, Như vậy, sự phân loại tua bin có thể bigu thị như sau đây. = Phin loại theo loại tuabin + Phi loại theo n hệ + Phân loại theo kiểu tuabin.2 Phân loại theo công suất Phan loại theo kích thước ving công suất (VD: Công suất nhỏ N<10MW, công suất vừa LOMW < N <100 MW, công suất lớn N> 100MW) [4] 1.4Phân loại theo kết cầu = Tuabin 6 trục phương đứng (trục đứng): + Tuabin có trục phương ngang (trục ngang); ‘Tua bin phản kích gồm các hệ như saw = Tua bin cánh quay (uabin Kaplan): Là loi tuabin hướng trực, cánh quay ding cho trường hợp cột nước có phạm vị thay đổi nhiêu. = Tuabin cánh quạt ~ chong chống (tuabin propeller): Là loại tuabin hướng trục cánh có định.
= Tus bin hướng chéo (Doia): Dang nước rong BCT chiy tho chiều đường chếo tục ~ Tua bin tâm trục (Francis): Trong phạm vi BCT đồng nước đổi từ hướng kính sang hướng trực Một số hệ khác của loại tuabin phản kích: + Tuabin dong chiy thing và nữa thẳng (wabin Cápun dành cho cột nước rất thấp): Thường dùng cho các trạm thuỷ điện thuỷ triều. ~ Tuabin thuận nghịch ((uabin ~ bơm): Dùng cho các tram thuỷ di (ch ‘Tua bin xung kích gồm các hệ sau. ~ Tua bin gio (tuabin Pelton): Trục tia nước tiếp xúc với vòng tròn trung bình của các gáo và nằm trong mặt phẳng đối xứng của BCT. = Tua bin tia nghiêng (tuabin Turgo): Trục tỉa nước tạo với mặt phẳng BCT một sóc nhọn thường là nhỏ hơn 85 độ.
2 ~ Tua bin xung kích há lẫn uabin Banki): Dang tia hai lẫn chây qua khe 2 lá cánh của bánh công tác Trong các hệ tua bin xung kích ké rên ngày nay trong công nghiệp thường dùng twa bin go, còn tua bin xung kích ha lẫn đồng rt it Phân loại tuabin hướng trục theo kết cầu trục đứng hoặc ngang hoặc = Tuabin kiểu trục đứng buỗng xoắn: Hỗ, trỏ, vung, v. + Tuabin kiểu trục ngang cột nước cực thi „ kiểu chữ S, tuabin dòng chảy thing (tuabin bóng đèn). Phân loại tuabin hướng trục theo công suất [7] = Cong suất từ hàng chục đến hàng trăm MW: Thường là tuabin hướng trục trục đứng, cảnh quay, đường kính bánh công tác DI lồn và số vòng quay a thấp. = Công suắt nhỏ từ 1 MW + 30MW, cột áp thấp H = 10m + 40m, Loại này thường được sử dung cho tuabin hướng trục trục đứng, cánh cô định hoặc cánh quay và số vòng quay thấp, trung bình = Đối với công suất nhỏ < 30MW cột áp cực thấp H < 10m.
Loại này thường sử dụng tuabin hưởng trục trục ngan — kiéu chữ S hoặc tuabin dng chảy thing (uabin capsule) + Đối với công suất cực nhỏ: N < 200KW. Loại này thường sử dụng tuabin hướng trực trục đứng, cánh cổ định van rung bình, Tuabin có các thông số cơ bản như sau: H— Cột nước làm việc, đơn vị m 'Q~ Lưu lượng qua tuabin, đơn vị mẺ/s. IN Công suit rn trụ tua bi, đơn vị KW, — Số vòng quay, đơn vị vòng/phút. ng TY ốc Dị ~ Đường kính bánh xe công tác, đơn vị m.1 Sơ đồ làm việc của trạm thủy điện chúng ta có thé xây dựng lên sơ đỗ khối quả trình lưu chuyển của đồng nước từ cũa vào ở thượng lưu đến kênh xả ở hạ lưu.
‘Nese ‘Cra vào Budog thượng hea đống đường dẫn. ‘Ha lưukênh xã ống xả công tác Hình 1.2 Sơ đồ kh 11-4 Kết cấu và vật liệu lầm BCT Chúng ta có một số loại bánh công te điền hình như sau "Hình 1.