Bài giảng - Thủy điện 2- chương 7&8

Chia sẻ: Sam Sara | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

282
lượt xem 94
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương VII. THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC CỦA TURBINE TH. LỰC VII. 1. NHIỆM VỤ CỦA ĐIỀU TỐC TURBINE Trạm thủy điện là một xí nghiệp sản xuất và cung cấp điện năng, mà nhu cầu điện năng luôn thay đổi trong phạm vi rất rộng. Nếu không có biện pháp điều chỉnh công suất do tổ máy phát ra phù hợp với yêu cầu của lưới điện thì sẽ dẫn đến sự thay đổi tần số lưới điện quá giới hạn cho phép. Quy trình kỹ thuật vận hành quy định tần số không đổi, độ sai lệch tạm thời của...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng - Thủy điện 2- chương 7&8

Chương VII. THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC CỦA TURBINE TH. LỰC VII. 1. NHIỆM VỤ CỦA ĐIỀU TỐC TURBINE Trạm thủy điện là một xí nghiệp sản xuất và cung cấp điện năng, mà nhu cầu điện năng luôn thay đổi trong phạm vi rất rộng. Nếu không có biện pháp điều chỉnh công suất do tổ máy phát ra phù hợp với yêu cầu của lưới điện thì sẽ dẫn đến sự thay đổi tần số lưới điện quá giới hạn cho phép. Quy trình kỹ thuật vận hành quy định tần số không đổi, độ sai lệch tạm thời của tần số điện xoay chiều với giá trị định mức 50 Hz p không quá ± 0,2%. Tần số phụ thuộc vào số vòng quay của rôto máy phát: f = n. 60 Trong đó số đôi cực p là không đổi đối với máy phát đã có, như vậy tần số chỉ còn phụ thuộc vào vòng quay n của rôto máy phát điện. Mặt khác theo cơ học, phương trình cơ bản đặc trưng cho sự chuyển động của rôto tổ máy : dω = Mq − Mc (7-1) J dt Trong đó : J là mômen quán tính của rôto tổ máy thủy lực; ω - tốc độ góc của rôto tổ máy ω = π n / 30; Mq - Mômen lực chuyển động rôto tổ máy; Mc - Mômen cản chuyển động rôto tổ máy; t - Thời gian. Từ phương trình trên ta thấy muốn giữ cho vòng quay tổ máy n không đổi, cũng dω tức là giữ cho tốc độ góc là hằng số ( ω = const) thì = 0, thì cần duy trì sự cân bằng dt giữa mômen lực chuyển động và mômen lực cản chuyển động, tức là Mđ = Mc . Mômen cản phụ thuộc vào phụ tải máy phát điện Nmp còn mômen chuyển động Mđ quyết định bởi công suất của turbine Nt, giữa chúng có quan hệ sau: γ QH N η Mq = t = (7-2) ω ω Từ (7-2) ta thấy, sự cân bằng giữa Mđ và Mc chỉ có thể thực hiện được khi công suất máy phát luôn bằng công suất turbine ở mọi thời điểm, tức Nt = Nmp Nếu phụ tải máy phát điện thay đổi mà công suất turbine vẫn không đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi vòng quay tổ máy. Cũng từ công thức trên, có thể thay đổi công suất turbine bằng cách thay đổi lưu lượng vào turbine Q, thay đổi cột nước H hoặc thay đổi hiệu suất của turbine. Tuy nhiên, việc thay đổi cột nước và hiệu suất của turbine là điều không thực tế, do đó chỉ còn việc thay đổi lưu lượng Q của turbine là thực hiện được.Vì vậy, điều chỉnh công suất turbine thuỷ lực thực chất là điều chỉnh lưu lượng bằng cách xoay cơ cấu hướng dòng (CCHD). Đối với turbine cánh quay, ngoài việc điều chỉnh CCHD còn điều chỉnh cả góc dặt của cánh turbine một cách liên hợp. Đối với turbine gáo thì điều chỉnh lưu lượng là điều chỉnh van kim và điều chỉnh thiết bị tách dòng một cách liên hợp. Loại điều chỉnh đối với turbine cánh quay và turbine gáo là điều chỉnh kép . Còn điều chỉnh chỉ làm quay CCHD gọi là điều chỉnh đơn (đối với turbine cánh quạt và tâm trục). Từ những diễn giải trên ta rút ra nhiệm vụ của thiết bị điều tốc tổ maý thuỷ lực là căn cứ vào sự thay đổi phụ tải bên ngoài tiến hành điều chỉnh lưu lượng của turbine để cho công suất tổ máy phát ra cân bằng với yêu cầu phụ tải và giữ vòng quay tổ máy không đổi. Sau đây chúng lần lượt nghiên cứu các loại thiết bị điều chỉnh turbine (điều tốc). 86
VII. 2. CÁC LOẠI THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC THỦ CÔNG Trong các trạm thủy điện nhỏ và mini do điều kiện kinh tế, điều kiện chế tạo hạn chế ở địa phương cũng như yêu cầu về điện không cao, người ta có thể dùng những thiết bị điều tốc đơn giản. Việc điều chỉnh công suất do người công nhân vận hành trực tiếp tác động vào CCHD, hay chỉ điều chỉnh van kim để thay đổi công suất cho phù hợp với giao động phụ tải gọi là điều tốc thủ công (hay điều tốc tay). Tất nhiên phản ứng của con người làm nhiệm vụ điều chỉnh không thể kịp thời so với sự thay đổi của phụ tải, do vậy chất lượng điện thấp, ngày nay hầu như không dùng ngay cả đối với turbine nhỏ. 1. Điều tốc kiểu van một cánh Hình 7-1. Một số loại điều tốc thủ công. a) điều tốc một cánh; b) điều tốc loại cơ cấu hướng dòng bằng tay. Hình (7-1,a) là loại điều tốc đơn giản dùng cho turbine buồng xoắn kim loại. Bánh xe công tác được đặt trong buồng xoắn kim loại, buồng này nối với ống áp lực. Ở phía trước BXCT có đặt một cánh van, cánh van này có thể quay quanh một trục của nó, một đầu trục xuyên qua thành buồng ra ngoài để nối với cơ cấu điều khiển quay tay. Nhờ van mà ta có thể điều chỉnh lưu lượng cho hợp với yêu cầu phụ tải. 2. Điều tốc kiểu cơ cấu hướng nước điều chỉnh tay Ta đã gặp loại điều tốc này ở hình 2-2,b chương II. Khi trục 5 quay sẽ kéo đòn quay 6 và tác động thanh kéo 7 làm xoay vòng điều chỉnh 8. Vòng 8 quay sẽ kéo tay quay 4 dịch chuyển làm cánh hướng dòng 2 quay quanh trục 10 của nó làm thay đổi độ mở a0 giữa hai cánh hướng dòng. Với các độ mở khác nhau sẽ cho lưu lượng qua turbine thay đổi. Máy điều tốc tay làm quay trục điều chỉnh 5 thông qua việc quay vô lăng của trụ điều khiển (hình 7-1,b) bằng quay tay. Ngoài những loại đièu tốc thủ công đã trình bày ở trên, xưa kia người ta còn dùng cả những thiết bị đơn giản hơn như loại điều tốc kiểu thùng chụp: đó là cơ cấu thay đổi độ mở diện tích cửa nước vào BXCT bằng cách nâng hoặc hạ chiếc thùng đậy cửa vào turbine để tăng hoặc giảm lưu lượng. 87
VII. 3. THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC TỰ ĐỘNG Hệ thống điều tốc tự động của turbine là tổng hợp các cơ cấu thiết bị có nhiệm vụ cảm ứng sự thay đổi tốc độ quay của máy và thay đổi vị trí tương ứng của các cơ cấu điều chỉnh. Nó gồm có các cơ cấu cơ bản sau đây: - Cơ cấu cảm ứng (CCCƯ): cảm nhận sự sai lệch tốc độ quay của tổ máy so với tốc độ quay định mức và căn cứ vào đó tác động đến cơ cấu điều chỉnh. - Cơ cấu điều chỉnh (CCĐC): trực tiếp thay đổi mômen chuyển động của turbine. - Cơ cấu chấp hành (khuếch đại): thực hiện sự liên hệ cần thiết giữa CCCƯ và CCĐC, chuyển dời CCĐC đến vị trí tương ứng khi có tín hiệu của cơ cấu cảm ứng. Cơ cấu thuộc loại này là: động cơ tiếp lực, ngăn kéo phân phối điều chỉnh nó. - Cơ cấu ổn định: có tác dụng làm tăng tính ổn định và chất lượng của quá trình điều chỉnh (ví dụ cơ cấu cân bằng ..) - Cơ cấu phụ trợ: làm các động tác phụ như thay đổi chỉnh định máy điều tốc, hạn chế độ mở CCHD, thay đổi độ không cân bằng còn dư, ..v.v... Những điểm khác biệt giữa điều chỉnh turbine thủy lực và điều chỉnh các loại động cơ khác là ở chỗ là CCĐC của turbine đòi hỏi phải có lực chuyển dời lớn để dịch chuyển CCHD, lực này đến hàng ngàn tấn đối với turbine cở lớn. Vì vậy CCĐC cần phải có thêm những bộ phận khuếch đại thủy lực giữa CCCƯ và CCĐC. Đối với turbine cánh quay và turbine gáo cần phải tiến hành điều chỉnh kép (điều chỉnh CCHD và điều chỉnh góc đặt cánh ở turbine cánh quay, hoặc điều chỉnh van kim và điều chỉnh thiết bị tách dòng ở turbine gáo), do vậy hệ thống điều chỉnh càng trở nên phức tạp hơn. Xét về nguyên lý tác dụng ta chia ra hai loại: máy điều tốc trực tiếp và gián tiếp. Chúng ta cần nghiên cứu sơ đồ nguyên lý của chúng sau đây: VII. 3. 1. Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động trực tiếp Hình (7-2,a) trình bày sơ đồ nguyên lý của máy điều tốc tác dụng trực tiếp. Cấu tạo của máy điều tốc loại này gồm có con lắc li tâm 4, tay đòn HZS và van điều chỉnh lưu lượng 3. Con lắc ly tâm 4 quay được nhờ động cơ điện 2 có liên hệ bằng cơ hay điện với trục turbine. Đầu bên trái của tay đòn HZS được nối với con lắc nhờ hộp trục H còn bên phải của nó được nối với van điều tiết 3 tại điểm S. Khi cắt phụ tải, vì độ mở a0 của cánh hướng nước chưa thay đổi nên số vòng quay của turbine cũng như số vòng quay của quả lắc ly tâm tăng lên, quả lắc văng ra xa, kéo hộp trục H lên trên, lúc đó tay đòn Hình 7-2. Sơ đồ điều tốc trực tiếp và gián tiếp không có cơ cấu phục hồi. HZS sẽ quay xung quanh điểm tựa Z theo chiều kim đồng hồ và đẩy van 3 xuống thấp để giảm bớt lưu lượng Q qua turbine công suất turbine cân bằng bằng với công suất 88
máy phát điện. Khi tăng tải thì quá trình này cũng xảy ra như thế, nhưng chiều chuyển động của các bộ phận kể trên ngược lại. Đường nét đứt trên hình tương ứng với vị trí tay đòn HZS ở cuối thời điểm điều chỉnh. Từ hình vẽ này ta thấy máy điều tốc tác động trực tiếp có cấu tạo rất đơn giản. Nhưng nhược điểm cơ bản của nó là sai số về vòng quay turbine rất lớn khi phụ tải tăng từ 0 đến phụ tải toàn phần. Đồng thời lực đóng mở các bộ phận điều chỉnh do quả lắc tạo ra rất nhỏ không đủ để đóng mở các bộ phận điều chỉnh của turbine dù là turbine nhỏ. Vì vậy nguyên lý này rất ít được sử dụng trong thủy điện. VII. 3. 2. Các sơ đồ nguyên lý điều tốc đơn gián tiếp Sơ đồ nguyên lý điều tốc gián tiếp khác với sơ đồ nguyên lý điều tốc trực tiếp ở chỗ: con lắc ly tâm không trực tiếp tác động vào bộ phận điều chỉnh mà giữa quả lắc và bộ phận điều chỉnh được lắp thêm động cơ tiếp lực (ĐCTL) cùng với van phân phối (hoặc ngăn trượt). Điều đó cho phép dùng quả lắc có khối lượng nhỏ với độ nhạy khá cao để chuyển dời kim trượt lắp trong ngăn trượt đó. Theo nguyên lý làm việc của bộ phận ổn định ta chia loại gían tiếp ra những loại sau: 1. Máy điều tốc tác động gián tiếp không có cơ cấu phản hồi Hình 7-2,b là loại điều tốc này. Trong sơ đồ này đưa thêm vào hai bộ phận khuếch đại là van phân phối 3 (còn gọi là ngăn trượt) và động cơ tiếp lực 5. Con lắc ly tâm liên hệ với ngăn trượt 3 qua tay đòn 2 . Chất lỏng có áp (dầu áp lực) được dẫn vào ngăn trượt 3 để điều khiển hướng và trị số dịch chuyển của pitông của ĐCTL 5. Lực tác động của ĐCTL phụ thuộc vào kích thước và áp suất của dầu áp lực . Cấu tạo ĐCTL gồm một pitông chuyển động trong một xi lanh và pitông này được nối với vành điều chỉnh của CCHD qua thanh kéo đẩy. Ngăn trượt thông với hai phía của ĐCTL nhờ hai ống dầu đặt ở hai đầu của xi lanh. Cấu tạo ngăn trượt gồm có vỏ hình lăng trụ và một chiếc kim trượt trong đó. Trên thành vỏ có khoét năm lỗ nhỏ (cửa sổ); cửa sổ ở giữa được thông với dầu có áp lấy từ thiết bị dầu áp lực tới van trượt qua cửa này: hai cửa làm việc (ở vị trí cân bằng thì hai cửa này được đóng kín bởi phần lồi trên và dưới của van kim) thông với ngăn tương ứng của ĐCTL qua hai ống dẫn dầu, hai cửa xả dầu trên và dưới cùng thông với thùng dầu xả. Như vậy, khi chuyển dời khỏi vị trí cân bằng thì dầu có áp sẽ từ cửa sổ giữa đi vào một ngăn nào đó của ĐCTL, còn dầu có áp trong ngăn khác của ĐCTL sẽ theo cửa sổ làm việc và lỗ xả trở về thùng xả, hai phía của ĐCTL có độ chênh áp lực làm chuyển động bộ phận điều chỉnh của turbine. Quá trình điều chỉnh tốc độ quay của turbine theo sơ đồ này sẽ không ổn định bởi vì pitông của ĐCTL không thể đứng im ở một vị trí cân bằng nào cả (do kim van trượt đã không kịp trở về vị trí ban đầu). Hiện tượng giao động độ mở cánh hướng nước, công suất, cũng bắt nguồn từ đây. Để khắc phục nhược điểm trên ta sử dụng những sơ đồ điều chỉnh khác sẽ nói sau đây. 2. Máy điều tốc tác động gián tiếp có cơ cấu phản hồi cứng Trong sơ đồ này (hình 7-3,a), ngoài bộ phận ĐCTL và van trượt kể trên còn có thêm bộ phận phản hồi kiểu đòn bẩy HZS, nó có tác dụng đưa kim trượt kịp trở về vị trí trung gian. Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy, lúc đầu ở vị trí 1 và sau khi pitông ĐCTL chuyển về phía đóng bộ phận điều chỉnh thì hệ thống phản hồi cứng kiểu đòn sẽ đẩy điểm Z cùng điểm S ( nối với kim ngăn trượt) lên trên ở vị trí 2, kết quả là kim trượt sẽ trở về vị trí trung gian. Khác với sơ đồ không có cơ cấu phản hồi, ở đây khi quá trình điều chỉnh kết thúc thì ĐCTL sẽ dừng lại tại vị trí cân bằng mới và số vòng quay của turbine cũng sẽ 89
a). Điều tốc có cơ cấu phản hồi cứng b). Điều tốc có cơ cấu phản hồi mềm Hình 7-3. Sơ đồ điều tốc gián tiếp có cơ cấu phản hồi. ổn định ở vị trí tương ứng với vị trí mới của hộp trục H . Hình trên tương ứng với trường hợp giảm tải, trường hợp này vòng quay mới lớn hơn vòng quay định mức của tổ máy. Trường tăng tải, các quả lắc cụp lại, kim trượt bị đẩy lên trên và dầu có áp sẽ đi vào ngăn bên trái của ĐCTL, còn ngăn phải của nó thông vơi ống dầu xả làm cho pitông ĐCTL chuyển dịch sang bên phải để mở to bộ phận điều chỉnh. Như vậy cơ cấu phục hồi cứng đưa kim van trở về vị trí trung gian. Quá trình điều chỉnh kết thúc thì số vòng quay của turbine sẽ nhỏ hơn số vòng quay định mức vì điểm H thấp hơn vị trí ban đầu. 3. Máy điều tốc tác động gián tiếp có cơ cấu phản hồi mềm Trong sơ đồ điều tốc loại này (hình 7-3,b ở trên), điểm Z của đòn HZS được nối với pitông của ĐCTL qua bộ phận đặc biệt là bộ phận hoãn xung 1, nhờ đó mà điểm H có thể trở về vị trí ban đầu và đứng im ở vị trí đó trong suốt cả thời gian làm việc ổn định của turbine . Trong bộ phận phản hồi mềm, điểm Z của đòn 2 liên hệ với lò xo 3 và điểm Z sẽ ở vị trí ban đầu nếu lò xo này ở trạng thái tự do. Bộ phận hoãn xung gồm một ống xi lanh (có chứa đầy dầu) và pitông, trên pitông này có khoét một lỗ nhỏ để khi pitông của bộ phận hoãn xung trở về vị trí trung gian thì dầu có thể chảy chậm từ một ngăn này vào ngăn khác của xi lanh qua lỗ nhỏ đó. Ta nghiên cứu cách chuyển vận của bộ phận hoãn xung. Trong trường hợp giảm tải, số vòng quay tăng và động cơ tiếp lực chuyển động về phía đóng bộ phận điều hỉnh. Lúc đầu vì dầu chưa kịp chảy từ ngăn dưới lên ngăn trên của xi lanh của bộ phận hoãn xung, do tác dụng tiết lưu lên cả xi lanh lẫn pitông cùng điểm Z đều dịch chuyển lên trên để kịp thời đưa kim trượt (điểm S) trở về vị trí ban đầu và lò xo bị nén lại. Cho đến thời điểm này thì quá trình đièu chỉnh giống như sơ đồ máy điều tốc tác động gián tiếp với cơ cấu phản hồi cứng. Sau đó do tác dụng đàn hồi của lò xo 3, lò xo giản ra và đẩy điềm Z xuống dưới, đòn 2 quay xung quanh điểm H theo chiều kim đồng hồ và pitông của ĐCTL lại tiếp tục chuyển động về phía đóng. Số vòng quay liên tục giảm dần cho tới khi điểm H trở về vị trí ban đầu thì quá trình điều chỉnh kết thúc. Số vòng quay sau cùng sẽ bằng số vòng quay ban đầu. Đó là đặc điểm chính của loại điều tốc này. Thời gian cần để cho điểm Z chuyển động dưới tác dụng của lò xo nhanh hay chậm phụ thuộc vào sức cản thủy lực ở lỗ tiết lưu cũng tức là phụ thuộc vào độ mở của lỗ tiết lưu trong bình hoãn xung. VII. 3. 3. Các sơ đồ nguyên lý máy điều tốc kép tác động gián tiếp Khác với turbine cánh quạt và tâm trục cột nước thấp chỉ có một bộ phận điều chỉnh lưu lượng (điều chỉnh cơ cấu hướng nước) như đã mô tả ở trên, turbine tâm trục cột nước cao có van tháo không và turbine cánh quay, turbine gáo tiến hành điều chỉnh 90
kép. Trong turbine cánh quay người ta tiến hành điều chỉnh CCHD đồng thời điều chỉnh góc đặt cánh quanh bầu BXCT nhằm mở rộng vùng làm việc có hiệu suất cao, còn trong turbine gáo và turbine tâm trục có van tháo không thì mục đích của việc điều chỉnh kép giữa van kim và thiết bị tách dòng hoặc giữa CCHD và van tháo không, nhằm mục đích giảm áp lực nước va ở đường ống có áp dẫn nước vào turbine. Vì vậy, thiết bị điều chỉnh của nó gồm hai bộ phận mà trong quá trình làm việc có liên quan chặt chẽ với nhau theo một quan hệ ràng buột nhất định như cơ cấu liên hợp gồm có cam và con lăn. Sau đây chúng ta xem xét sơ đồ điều tốc kép của turbine: 1. Sơ đồ điều tốc kép của turbine cánh quay Hình 7-4,a xét trường hợp phụ tải giảm ta thấy: khi ĐCTL của CCHD dịch sang trái để đóng bớt độ mở a0, vì pitông của ĐCTL này có liên hệ với đòn 8 nên nêm 6 của cơ cấu liên hợp sẽ dịch chuyển sang bên phải đẩy ròng rọc của đòn 5 lên trên làm cho kim van trượt 4 của BXCT dịch xuống mở cửa dầu làm cho dầu có áp đi vào ngăn trên của ĐCTL 8 của BXCT và đẩy pitông của nó lên để quay cánh turbine về phía đóng. Khi đó bô phận liên hệ ngược (thanh 7) của ĐCTL sẽ bảo đảm sự liên hệ đơn trị Hình 7-4. Các sơ đồ điều tốc kép của turbine cánh quay và gáo giữa vị trí nêm liên hợp và độ quay BXCT. Trong các cơ cấu hiện nay thường dùng cam thay cho nêm liên hợp. Trường hợp tăng tải sự dịch chuyển của các cơ cấu điều chỉnh sẽ có hướng ngược lại. 2. Sơ đồ điều tốc kép của TB gáo Trên hình 7-4,b ta thấy: khi phu tải giảm, ĐCTL 2 của của thiết bị tách dòng 9 tác đọng nhanh để cắt một phần hay toàn bộ tia nước không cho tác dụng vào BXCT, đồng thời khi pitông của ĐCTL này chuyển dịch về phía đóng sẽ đẩy nêm liên hợp 3 chuyển động sang phải, ròng rọc cùng đòn 4 đi lên, do đó đẩy kim 5 của van trượt đi xuống để mở các cửa sổ, đưa dầu có áp về ngăn bên trái của ĐCTL 7. Kết quả là van kim 8 sẽ từ từ đóng lại nhờ van tiết lưu 6 lắp ở ống dầu đi vào ngăn bên trái ĐCTL 7. Khi tăng tải thì thiết bị tách dòng 9 dời xa dòng tia nên nó không có tác dụng điều chỉnh lưu lượng tia. VII. 3. 4. Một số cơ cấu điều khiển của máy điều tốc Việc vận hành song song các tổ máy phát điện trong hệ thống điện đòi hỏi phải có thêm những cơ cấu điều khiển như: cơ cấu không cân bằng còn dư, cơ cấu biến đổi số vòng quay, cơ cấu hạn chế độ mở cánh hướng dòng .v..v.. Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu tác dụng và cách chuyển vận của mỗi cơ cấu đó. 1. Cơ cấu không cân bằng còn dư Để tổ máy vận hành ổn định trong hệ thống điện thì đường đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh (đường quan hệ n = f (N) hoặc ω = f (N)) phải có một độ không cân bằng nhất định. Độ không cân bằng được xác định theo công thức: 91
n max − n min n max − n min δ= =2 n max + n min n0 Trong đó : nmax - vòng quay tổ máy khi làm việc không tải; nmin - vòng quay tổ máy khi làm việc đầy tải; n0 - vòng quay định mức của tổ máy. Nguyên lý làm việc của cơ cấu không cân bằng còn dư (xem hình 7-5,a) : Tại điểm O của thanh đòn nối liền quả lắc 1 và ngăn trượt 2, ngoài cơ cấu phản hồi mềm 4 còn chịu tác dụng của cơ cấu không cân bằng còn dư gồm thanh 5 và con trượt 6. Cơ cấu này làm nhiệm vụ phục hồi cứng. Thay đổi vị trí con trượt 6 ta được các trị số không cân bằng khác nhau. Khi δ = 0 thì đường dặc tính của hệ tống điều chỉnh sẽ nằm ngang, khi δ ≠ 0 thì đường đặc tính điều chỉnh là đường nghiêng (xem hình 7-5,b). Hình 7-5 Sơ đồ nguyên lý một số cơ cấu thao tác trong máy điều tốc. 2. Cơ cấu biến đổi số vòng quay: Để hòa đồng bộ tổ máy vào lưới điện cần phải điều chỉnh số vòng quay của tổ máy sao cho tần số của máy phát điện đúng bằng tần số của lưới điện. Muốn vậy trong máy điều tốc phải có cơ cấu thay đổi số vòng quay (bộ phận 7,8). Khi vặn vô lăng 8, điểm C sẽ thay đổi vị trí, đường đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh được tịnh tiến lên xuống (xem sơ đồ trên hình 7-5). Khi tổ máy làm việc độc lập, cơ cấu điều chỉnh số vòng quay được dùng để thay đổi số vòng quay định mức của tổ máy. Khi tổ máy làm việc song song thì cơ cấu này dùng để thay đổi phụ tải do tổ máy đảm nhận (nhấc hoặc hạ đường đặc tính điều chỉnh 1 ứng với khi tăng hoặc giảm phụ tải một lượng ∆N, ví dụ trên hình 7-5,c khi tăng tải ta phải nhâc đường 1 lên đường 2 để giữ vòng quay hắng số. 3. Cơ cấu hạn chế độ mở CCHD: Cơ cấu này dùng để hạn chế công suất của turbine trong giới hạn cho phép ( ví dụ khi hồ chứa thiếu nước hoặc độ mở a0 không được vượt quá đường dự trữ công suất 5% ) thì phải sử dụng cơ cấu này. Trên hình (7-5,a) cơ cấu là đòn d-e-f và cơ cấu quay 9 92
để điều chỉnh vị trí đứng của điểm hạn chế độ mở d. Khi tăng tải, pittông 3 của động cơ tiếp lực dịch về phía mở (phía phải) sẽ kéo điểm e hạ xuống lôi điểm d xuống để hạn chế không cho CCHD mở quá độ mở quy định. 4. Các cơ cấu khác: Ngoài ra trong máy điều tốc còn có các đồng hồ để kiểm tra, theo dõi sự làm việc của hệ thống điều chỉnh như là đồng hồ đo số vòng quay của turbine, đo áp lực dầu, kim chỉ độ mở bộ phận bộ phận điều chỉnh của turbine, kim chỉ mức dầu trong thiết bị dầu áp lực..v..v.. Trên đây đã trình bày nguyên tắc của một số loại điều tốc theo nguyên lý điều tốc điện - thủy lực. Ngày nay thế giới đã bắt đầu dùng loại điều tốc điện tử - thủy lực. Trong đó, các cơ cấu chấp hành và CCĐC giống nhau, chỉ khác là cơ cấu cảm và một số bộ phận cơ giới khác được thay bằng các phần tử điện hoặc vi mạch điện tử thu nhận, xử lý và phát tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành và CCĐC. Sau đây là ví dụ về một sơ đồ điều tốc điện tử - thuỷ lực DIGI PID (hình 7-6) để chúng ta tham khảo thêm: Hình 7-6. Ví dụ về sơ đồ điều tốc điện tử - thuỷ lực. Các bộ phận của bộ điều tốc số DIGI PID trong đó có: các mạch điện tử được bố trí trong một tủ, đây là bộ não tập trung các dữ kiện và xử lý các lệnh điều khiển; Các cơ cấu đo phát tín hiệu đến bộ điều tốc; các cơ cấu chấp hành nhằm thi hành các lệnh do bộ 93
điều tốc phát ra. Chức năng của PID: Thao tác (P): đảm bảo một tỷ lệ giữa giá trị điều chỉnh và sai số đặt (ví dụ sai lệch về tần số ... ); thao tác (I): do điều tốc này có giá trị đặt không đổi, có sai số thường xuyên phụ thuộc vào công suất tổ máy, do vậy làm thiếu chính xác về điều tần. Thao tác I nhằm khử sai số trong thao tác bình thường; thao tác (D) khắc phục sự lệch pha do thao tác I, tăng cường tính ổn định cho hệ thống. Nguyên hoạt động của sơ đồ hình 7-6 như sau: Lúc ổn định, Mq = Mc, các cửa dầu đều đóng. Giả sử phụ tải thay đổi bộ điều tốc sẽ so sánh các trị số đặt của tần số, công suất tiến hành xử lý các dữ kiện và phát lệnh đến bộ dẫn động (Actuator). Lệnh này gây ra một điện áp và đưa tới cuộn dây , tuỳ thuộc điện áp đặt vào cuộn dây mà trục van T của bộ dẫn động sẽ chuyển động lên hoặc xuống, điều khiền các cửa dầu của Actuator. Giả sử trục T chuyển động lên, lúc này dầu có áp từ cửa vào A sẽ ra cửa B (dầu ra cửa B gọi là dầu điều chỉnh) và vào cửa dầu D của van trung gian (van phụ) đẩy pittông của van này lên trên và dầu điều khiển ra khỏi E vào K của van phân phối. Pittông của van phân phối được đẩy lên làm mở cửa dầu H, đưa dầu vào phía trên của ĐCTL đẩy pittông của ĐCTL đi xuống, điều chỉnh CCHD của turbine về về độ mở phù hợp với yêu cầu phụ tải. Quá trình điều chỉnh này lại được bộ phận cảm biến ở van phân phối và ĐCTL báo về bộ điều tốc. Bộ điều tốc lại so sánh xử lý và tạo tín hiệu về bộ dẫn động ... và quá trình lại tiếp diễn ... Khi trục T đi xuống. Lúc này dầu từ B thông với C xả về nhánh xả dầu. Áp lực ở B giảm, dầu từ D chảy ra khỏi D, làm giảm áp lực trong khoang dầu của D, nên pittông phụ hạ xuống, dầu từ E tràn vào van phụ và cũng tháo dầu từ K về E. Do vậy pittông của van phân phối hạ xuống, dầu áp lực thoát qua I vào bên dưới của ĐCTL, tác động vào vòng điều chỉnh của CCHD, đưa độ mở cánh hướng dòng về độ mở phù hợp với yêu cầu phụ tải. Quá trình điều chỉnh lại được báo về bộ điều tốc ... Trên đây là một ví dụ về loại điều tốc mới, sinh viên có thể tìm hiểu thêm. VII. 3. 4.Thiết bị dầu áp lực của máy điều tốc Thiết bị dầu áp lực có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp cho thiết bị điều tốc, ngoài ra nó còn cung cấp dầu có áp cho dộng cơ tiếp lực (ĐCTL) của các van đĩa, van cầu..v..v.. trên đường ống áp lực. Thiết bị dầu áp lực gồm có: két dầu áp lực, thùng chứa dầu, tổ máy bơm dầu ... Hình (7-7) ở trang sau là một ví dụ về cấu tạo của thiết bị này. Két dầu áp lực là bộ phận quan trọng nhất của thiết bị dầu; trong đó dầu chím từ 30 - 40 % thể tích, phần còn lại là khí nén. Nhờ tính đàn hồi của không khí nên sóng áp lực sinh ra khi thao tác hệ thống điều chỉnh được giảm xuống rất nhiều. Số lượng và áp lực dầu trong két dầu cần đủ đảm bảo cho sự hoạt động của tất cả các cơ cấu điều chỉnh và điều khiển tất cả các chế độ làm việc có thể của tổ máy. Vì vậy két dầu có thể xem là nguồn trữ năng, nên giảm bớt công suất của bơm dầu so với loại máy điều tốc dùng bơm dầu trực tiếp. Trong quá trình điều chỉnh turbine, dầu và khí nén trong két bị hao hụt và rò rỉ qua các khe hơ, tổ máy bơm dầu có nhiệm bổ sung dầu tự động (thường dùng rơle phao để đóng động cơ điện của máy bơm) vào két dầu. Còn khí nén do máy nén khí chung của nhà máy cung cấp .Ap lực dầu thường từ 20 - 40 at tùy thuộc loại máy điều tốc. Bơm 12, kiểu bánh răng khía hoặc vít, được kéo bởi động cơ 9 sẽ bơm dầu từ thùng chứa qua bộ phận lọc 4, van lưỡi gà 11, van 23 đưa vào két dầu 18. Từ két dầu, dầu theo đường ống dẫn đến hệ thống điều chỉnh. Khi áp áp lực dầu trong két dầu vượt quá giới hạn trên của bình thường khoảng 2 - 3 at van lưỡi gà 10 sẽ tự động mở, còn van 11 ở vị trí đóng đưa dầu từ bơm qua van dầu 10 trở về thùng chứa dầu và rơle áp lực sẽ 94
điều khiển tự động dừng bơm lại. Khi áp lực trong két dầu giảm xuống thấp hơn giới hạn dưới bình thường khoang từ 1,5 - 2 at van 10 tự động đóng lại, bơm dầu được rơle Hình 7-7. Sơ đồ kết cấu của thiết bị dầu áp lực áp lực điều khiẻn sẽ tự động làm việc bơm dầu từ thùng chứa lên két dầu. Nếu bơm dầu 10 bị hỏng và áp lực trong két dầu lại vượt quá trị số cho phép, van an toàn 13 mở để giảm áp lực trong két dầu đến bằng giới hạn trên, tránh được sự cố két dầu. Tại bộ phận lọc dầu còn lắp hai rơle áp lực. Rơle 20 dùng để khởi động bơm dầu dự trữ khi áp áp lực trong két dầu hạ thấp còn 80 % so với áp lực bình thường. Rơle 21 dùng để dừng tổ máy và phát tín hiệu khi áp suất trong két dầu tiếp tục giảm xuống quá thấp, nhằm ngăn ngừa tình trạng máy điều tốc không điều khiển nỗi bộ phận điều chỉnh lưu lượng. Phao 8 dùng để đo mức dầu, áp kế 10 và 17 để đo áp lực trong két dầu. Không khí nén từ máy nén qua van 25 và van lưỡi gà 19 vào két dầu. Bơm nén 22 tự động bổ sung khí nén.Thiết bị dầu thường trang bị mỗi tổ máy một, nhưng cũng có thể dùng chung cho vài tổ máy hoặc chung cho toàn trạm. VII. 4. LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC Việc lựa chọn thiết bị điều tốc bao gồm chọn: động cơ tiếp lực, tủ điều tốc và chọn thiết bị dầu áp lực. Thiết bị điều tốc nhỏ thì ba bộ phận trên được đặt trọn bộ trong một tủ điều tốc chung, còn thiết bị điều tốc trung bình và lớn thì ba bộ phận trên tách riêng và phải chọn riêng từng bộ phận và bố trí tách riêng. Người ta phân loại điều tốc lớn hay nhỏ dựa vào năng lực công tác A tính theo: N A 0,85 = k 2 / 3 (7-3) H Trong đó: A - năng lực công tác của thiết bị điều tốc (kGm); k = 1,4 - hệ số an toàn; N - công suất của turbine (kW); H - cột nước làm việc của turbine (m). - Khi năng lực công tác A < 3000 kGm thì thiết bị điều tốc thuộc loại nhỏ; - Khi năng lực công tác A ≥ 3000 kGm thì thiết bị điều tốc thuộc loại lớn. 95
VII. 4. 1. Chọn thiết bị điều tốc loại nhỏ Thiết bị điều tốc nhỏ bao gồm một tủ chứa đầy đủ các cơ cấu điều tốc, tủ này được đặt cạnh vòng điều chỉnh CCHD (hình 7-8) là một ví dụ bố trí tủ điều tốc 1 đối với tổ máy trục ngang), trục ĐCTL trực tiếp điều chỉnh vòng điều chỉnh 2 của CCHD. Hình 7-8. Bố trí tủ điều tốc K∃ - 350 của tổ máy trục ngang. Tài liệu tra cứu thiết bị điều tốc nhỏ do Liên xô chế tạo có những nhãn hiệu sau: - Loại mới: PC - 250, PC - 600, PC - 1500 và PC - 3000, dùng cho điều tốc đơn lẫn kép; (ký hiệu PC là thiết bị điều tốc, các con số sau dấu ngang là năng lực công tác tính bằng kGm, ví dụ PC- 600 là thiết bị điều tốc có năng lực công tác A = 600 kGm); - Loại cũ: Π∃ -75, Π∃ -150 là loại điều tốc không có két dầu áp lực, con số là năng lực công tác A (kGm); loại K∃ -350, K∃ -500, K∃ -1.000, K∃ -1.500, K∃ -3.000, K∃ là điều tốc điện - thuỷ lực có két dầu áp lực, con số sau gạch ngang là năng lực công tác A (kGm). Các loại điều tốc cũ hiện đang ngừng sản xuất. Để chọn thiết bị điều tốc loại nhỏ trước tiên dùng công thức (7-3) tính ra năng lực công tác yêu cầu, sau đó tuỳ loại điều tốc đơn hay điều tốc kép và căn cứ vào nhãn hiệu thiết bị điều tốc ở trên để chọn. Cần chọn thiết bị điều tốc có năng lực công tác lớn hơn năng lực yêu cầu và lấy năng lực công tác gần nhất. VII. 4. 2. Chọn thiết bị điều tốc trung bình và lớn Loại điều tốc có A > 3.000 kGm thuộc loại điều tốc lớn. Loại này phải chọn riêng các cơ cấu: ĐCTL, tủ điều tốc, thiết bị dầu áp lực theo tính toán sau: 1. Chọn các động cơ tiếp lực (ĐCTL) ĐCTL có ba loại: loại để quay cơ cấu hướng dòng (CCHD) hay van kim và loại quay cánh turbine (ở turbine cánh quay hay thiết bị tách dòng ở turbine gáo). ĐCTL để quay CCHD có thể là cơ cấu dịch chuyển lui - tới thẳng (a) một ĐCTL; hoặc hai ĐCTL (b,c); có thể là động cơ chuyển động vòng (d) xem (hình 7-9). Các động cơ tiếp lực thường đặt trực tiếp trên nắp turbine hoặc đặt ở phần giếng ngay trên nắp turbine. 96
Hình 7-9. Các kiểu động cơ tiếp lực của CCHD. Khi quay các cánh hướng dòng, ĐCTL phải tạo được mômen kéo đủ thắng mômen thuỷ lực tác dụng lên các cánh hướng dòng, mômen do ma sát trong ổ trục cánh ..v.v... áp lực làm việc lớn nhất của dầu có áp thường là từ 25 đến 40 át mốt phe. a- Tính toán thông số của ĐCTL cánh hướng dòng: - Đường kính trong của xi lanh ĐCTL cánh hướng dòng dhd với áp lực bo d hd = λ D1 dầu nhỏ nhất sẽ là: (7-4) H D1 max Trong công thức λ là hệ số phụ thuộc số cánh hướng dòng Z0 Số cánh hướng dòng Z0: 16 24 32 λ: 0,034 Hệ số 0,03 0,028 Sau khi tính ra đường kính theo công thức (7-4) ta lấy tròn theo đường kính tiêu chuẩn là: 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 900, 1000 mm. - Năng lực công tác của ĐCTL cánh hướng dòng (kGm): A hd = k hd γ H max b o D1 2 (7-5) 3 Trong công thức: γ (kG/m ) - trọng lượng riêng của nước; Hmax , b0 là cột nước làm việc lớn nhất (m) và độ cao cánh hướng dòng (m); khd là hệ số kinh nghiệm; lấy bằng (0,03 - 0,04) đối với turbine tâm trục; và lấy bằng (0,045 - 0,05) đối với turbine cánh quay. b- Tính toán thông số của ĐCTL của BXCT cánh quay: - Đường kính trong của động cơ tiếp lực BXCT của turbine cánh quay: d bx = ( 0,71 ÷ 0,75) b bc = (0,78 ÷ 0,82) d bt (7-6) Trong công thức: dbc, dbt đường kính bầu BXCT turbine ở tiết diện cầu và trụ. - Năng lực công tác của ĐCTL của BXCT cánh quay: A bx = k bx γ H max b o ( D1 − d 3 ) 3 (7-7) b Trong công thức: kbx hệ số kinh nghiệm, lấy bằng (0,05 - 0,06); db (m) là đường kính bầu BXCT. 97
c- Năng lực công tác của ĐCTL của vòi phun và cơ cấu tách dòng turbine gáo: ⎛ d 3 H max ⎞ o A g = Zo ⎜ do + ⎟ (7-8) ⎝ 6000 ⎠ Trong công thức: Z0 là số vòi phun; d0 (m) là đường kính tia nước ra khỏi vòi phun. d- Dung tích xi lanh của các DCTL ( của CCHD, BXCT và của vòi phun): A V= (7-9) p Trong công thức: V (m3); A (kGm); p (kG/cm2) là áp suất trong két dầu áp lực. 2. Chọn tủ điều tốc (TĐT) Tủ điều tốc (hay còn gọi là máy đièu tốc) chúng thường có kích thước đã tiêu chuẩn hoá. Các kích thước này phụ thuộc vào kích thước van phân phối chính. Đường kính van phân phối chính thường lấy bằng đường kính ống dẫn dầu từ van đến ĐCTL. Gọi QV (m3/s) là lưu lượng dầu qua van phân phối chính, Vhd (m3) là thể tích dầu của các ĐCTL cánh hướng dòng và TS (s) là thời gian đóng/mở của động cơ tiếp lực. Vậy: V Q v = hd (7-10) TS TS được xác định theo tính toán đảm bảo điêu chỉnh tổ máy, thường lấy từ 3-8 s Ta có đường kính ống dẫn dầu ( hay đường kính van phân phối chính) là: 4Qv do = (7-11) πV Trong công thức: V là tốc độ dầu chảy trong ống, thường lấy V = (4 - 8) m/s; d0 là đường kính van phân phối chính (m). Sau khi tính d0 theo (7-11) ta quy về đường kính tiêu chuẩn của van phân phối chính là: 100, 150, 200, 250 mm và thiên về số lớn gần nhất. Ngoài ra ta có thể tra đường kính van phân phối chính theo đồ thị (hình 7-9,a). Từ d0 tra ra nhãn tủ điều tốc. 98
Hình 7-10. Biểu đồ chọn đường kính van phân phối chính. Dưới đây là nhãn hiệu các loại tủ điều tốc lớn do Liên xô cũ sản xuất: - Các loại tủ điều tốc đơn (dùng cho turbine tâm trục và cánh quạt) gồm có: PO- 40, P-100, P-150, (P-200, P-250); và ∋ΓP-100, ∋ΓP-150, (∋ΓP-200, ∋ΓP-250); - Các loại tủ điều tốc kép (dùng cho turbine cánh quay và gáo) gồm có: PK-100, PK-150, PKO-200, PKO-250, PKM-100, PKM-150, (PKM-200, PKM-250); và các loại: ∋ΓPK-100, ∋ΓPK-150, (∋ΓPK-200, ∋ΓPK-250). Hai loại PK và PKO hiện không sản xuất nữa. Ký hiệu các chữ cái P và ∋ΓP là điềutốc đơn; còn PK, PKO, PKM, ∋ΓPK là điều tốc kép. Phần số đi sau biểu thị đường kính van phân phối chính tính bằng mm. Dựa vào công thức (7-11) xác định đường kính van phân phối chính, quy chuẩn rồi căn cứ vào chức năng điều tốc đơn hay kép căn cứ vào ký hiệu nêu trên để chọn ra tủ điều tốc thích hơp. Tủ điều tốc loại lớn có kích thước ngoài gần như nhau, khi chưa có thiết bị cụ thể có thể lấy tạm kích thước như sau: Cao x Dài x Rộng = 1900 x 800 x 800 mm, xem ví dụ (hình 7-10,b ở trên). 3. Chọn thiết bị dầu áp lực Thiết bị dầu áp lực được chọn dựa vào dung tích và áp lực dầu của két dầu áp lực (KDAL). Dung tích của nó phải đủ để đóng CCHD trong điều kiện bất lợi khi áp suất trong KDAL thapa hơn áp suất định mức (25 hoặc 40 at) từ (35 đến 40%) đồng thời đủdể bổ sung lợng rò rỉ. Thiết bị dầu áp lực được tính theo dung tích cần thiết V của KDAL như sau: V = (18 ÷ 20) V hd + ( 4 ÷ 5) V bx ( cho turbine cánh quay); V = (18 ÷ 20) V hd + (9 ÷ 10) V xb (cho turbine tâm trục có van xả không) V = (18 ÷ 20) V hd (cho turbine tâm trục). Trong công thức, các dung tích Vhd , Vbx và Vxb được tính theo công thức (7-9). Sau khi tính ra V, ta tra ra được loại thiết bị dầu áp lực như bảng (7-1) hình (7-11) sau: Bảng 7-1. Kích thước thiết bị dầu áp lực. Các kích thước chính (cm) và trọng lượng G (tấn) Kiểu thiết bị dầu a.lực Két dầu áp lực Thùng dầu D H1 h1 G H L B A G MHY 0,6/1-40-1,8-2 70 170 - - 70 160 160 - - MHY 1/1-40-2,5-2 96 198 35 1,5 99 160 180 125 2,8 MHY 1,6/1-40-2,5-2 104 280 38 1,7 109 177 197 125 4,09 MHY 2,5/1-40-4-2 115 303 43 2,2 121 201 241 142 6,1 MHY 4/1-40-4-2 145,2 307 47 3,7 121 201 241 142 6,9 MHY 6,3/1-40-8-2 166,5 365 58 4,6 136 272 272 160 11,2 MHY 8/1-40-8-2 186 367 57 5,5 136 272 272 160 12,3 MHY 10/1-40-12,5-2 206,4 385 73 7,0 168 302 302 180 15,0 MHY12,5/1-40-12,5-2 228 397 80 9,0 168 302 302 180 17,0 MHY 16/1-40-16,2-2 228 494 84 11,0 210 382 302 180 20,1 99
MHY 16/2-40-20-3 186 370 61 11,4 210 382 302 180 22,1 MHY 20/2-40-20-3 206,4 387 72 13,6 210 382 302 180 25,3 MHY 25/2-40-32-3 228 400 80 17,8 262 450 324 200 33,0 MHY 30/2-40-32-3 248 411 91 21,2 262 450 324 200 36,0 MHY 36/2-40-32-3 248 477 92 - 262 450 324 200 39,9 MHY 4/2-63-4-2 - - - - 121 201 241 142 6,5 MHY 6,3/2-63-10-2 - - - - 121 201 241 142 12 MHY 12,5/2-63-12,5-2 - - - - 168 302 302 180 20 MHY 20/2-63-22-3 - - - - 210 382 302 180 38 MHY 25/2-63-22-3 - - - - 210 382 302 180 39 Giải thích ký hiệu: Ví dụ MHY 25/2-40-32-3 là thiết bị dầu áp lực (MHY) có V = 25 m3 có 2 két dầu, áp suất định mức p = 40 kG/cm2, dung tích thùng dầu Vt = 32 m3, có 3 máy bơm dầu. Ngoài bảng trên còn có thể tra theo các tài liệu chuyên ngành khác. Hình 7-11. Sơ đồ kích thước thiết bị dầu áp lực chọn theo bảng (7-1) (a, b, c là mặt đứng, mặt cắt ngang, mặt bằng) 100
Chương VIII. MỘT SỐ THIẾT BỊ THỦY LỰC KHÁC CỦA TTĐ VIII. 1. CỬA VAN TRÊN ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC Trong trạm thủy điện có nhiều loại cửa van, ở đây chúng ta chỉ dừng lại xem xét các loại cửa van đặt trên đường dẫn áp lực có liên quan trực tiếp đến turbine. Van này được đặt ngay trước cửa vào buồng turbine và nằm trong nhà máy thủy điện. Nó làm nhiệm vụ ngăn dòng nước vào turbine khi đưa turbine vào sửa chữa hoặc sự cô hay dừng máy bình thường, nên còn gọi là” van sửa chữa - sự cố “, van đặt trước cửa vào buồng turbine nên còn gọi la "van trước turbine". Hai loại cửa van được ưa dùng hơn cả đối với thuỷ điện vừa và lớn là: van đĩa và van cầu. VIII. 1. 1. Van đĩa Loại van này có đường kính 0,5 - 8,25 m và được dùng cho cột nước từ 25 đến 810 m, thường dùng nhất với cột nước H = 200 - 300 m. Hình (8-1) là một ví dụ về loại cửa van này (dùng ở TTĐ mang tên đại hội lần thứ 22 Đảng cộng sản Liên Xô, có đường kính 5,3 m, chịu cột nước 62 m). Cửa van gồm một thân thép hình trụ 1, đĩa quay 101
Hình 8-1. Kết cấu cửa van đĩa. 2 trục ngang, ống vòng 3 và kết cấu tựa 4. Đĩa quay thường có dạng khác nhau (loại đĩa phẳng hình b, hoặc đĩa không gian hình c).Phụ thuộc vào đường kính của van mà thân và đĩa làm bằng thép tấm hoặc thép đúc. Việc quay đĩa được tiến hành nhờ hai động cơ tiếp lực 5, cần của mỗi ĐCTL này được gắn bản lề cầu với thanh kéo 6 nối với trục van. Việc mở van (quay đĩa) phần lớn thực hiện khi cân bằng áp lực nước trước và sau cánh van trước khi mở van để giảm lực quay,vì vậy trên van đĩa đặt thêm ống dẫn vòng3 Có thể tra van đĩa do nước Nga sản xuất ở bảng 8-1 và hình (8-3,a) sau đây. Bảng 8-1. Kích thước cơ bản của van đĩa do Nga sản xuất. Mã hiệu Kích thước (mm) và trọng lượng van G (tấn) D D1 H H1 H2 L L2 B B1 G 130-35 130 1470 700 1200 2040 2260 1150 700 384 - 130-120 130 1535 650 2260 1800 2250 1200 900 318 4,4 160-55 160 1760 910 1370 2755 2615 1340 1000 318 - 160-95 160 1820 800 2325 1800 2815 1425 900 318 - 160-120 160 1820 800 2540 1920 2815 1600 900 318 - 220-65 220 2390 1000 2895 1900 4020 1800 1100 318 - 220-75 220 2420 1000 2975 1795 3660 1800 1100 318 12,2 240-60 240 2600 1100 3105 2555 4135 2065 1200 366 17,1 260-120 260 2800 1200 3300 3050 4170 2300 1200 600 33 102
320-80 320 3450 1400 3500 2870 5370 2500 1500 567 20,5 600-120 600 6380 2800 3600 5380 8380 4410 2200 1060 13,5 120-25 120 - - - - 2270 1200 500 - 2,7 160-115 160 - 800 - 1920 2815 1425 900 - 5,7 360-46 360 - 1555 - - 4860 3300 1000 - 18,2 550-75 550 - 3000 - 3565 7800 3675 1800 - 82 260-15 260 - 1500 - - 4340 1950 1400 - 25 -400-230 400 - 2700 - - 7400 3300 1750 - 140 -450-125 450 - 2700 - - 6935 3360 1400 - 105 -760-75 760 - 4250 - - 1050 4850 1800 - 195 0 VIII. 1. 2. Van cầu Van cầu có kết cấu rất vững chắc và đắt tiền hơn van đĩa, vì vậy nó được sử dụng với TTĐ cột nước cao (từ 200 - 1800 m), đường kính có thể đạt đến 4,2 m. Hình (8-2) là một ví dụ về loại cửa van này (đường kính van 1,7m, H = 297m). Van gồm: thân hình cầu 1, bên trong đặt phần cánh van quay 2 là khối trụ có đĩa hình cầu 3 và các vòng chống rò 4 và 5. Ở trạng thái van mở hoàn toàn, ttổn thất cột nước bằng không vì dòng chảy chảy qua trụ với kích thước trong bằng đường kính ống áp lực. Khi đóng van rôto quay 900. Dưới áp lực nước thượng lưu, nước nước chảy vào ngăn áp lực 6 của đĩa chống rò, qua khe hở giữa thân và rôto vào rãnh 7, đĩa cầu được chuyển dịch trong trụ và bị ép chặt vào thân van, đóng lổ ống về phía hạ lưu. Để mở van, nước từ ngăn áp lực của của đĩa chống rò chảy vào phần tháo cạn của ống, nhờ vậy bộ phận làm kín nước của van không bị ép nữa.Trục quay của rôto van cầu khuyên nên đặt nằm ngang. Nhược điểm chính của van cầu là kích thước và trọng lượng lớn, giá thành đắt. 103
Hình 8-3. Kích thước cơ bản của van đĩa và van cầu. Có thể tra các thông số cơ bản của cửa van cầu do Nga sản xuất theo bảng (8-2) trang sau đây và hình (8-3,b ở trên ) . 104
Bảng (8-2). Kích thước cơ bản của van cầu, do Nga sản xuất Mã hiệu Kích thước cm D D1 D3 H1 H2 H3 L L1 L2 L4 B B2 130-950 130 278 168 - 250 130 120 161 161 255 245 142 180-375 180 270 210 223 266 95 200 210 210 307 270 141 300-550 300 522 349 313 488 199 324 350 350 480 414 107 420-400 420 775 470 417 634 205 400 450 450 600 560 92 Bảng (8-2, tiếp) Các thông số của van cầu Mã hiệu Đ.kính H Q ĐCTL (động Thời gian (s) G (m3/s) (mm) (m) có tiếp lực) (tấn) D2,mm số cái Mở Đóng 130-950 1300 950 - 400 2 60 60 43 180-375 1800 375 41,5 500 2 120 120 64 260-280 2600 280 71 600 2 120 120 128 300-550 3000 550 90 600 2 120 120 270 420-400 4200 400 150 1100 2 120 120 570 Ghi chú: Ký hiệu của mã hiệu: con số trước dấu gạch ngang là đường kính trong của van (D), con số sau dấu gạch ngang là cột nước (H). Ví dụ: 180-950, nghĩa là van có đường kính trong D = 180 cm, dùng với cột nước H = 950 m. VIII. 2. CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ THỦY LỰC CỦA TTĐ Để bảo đảm chế độ vận hành bình thường của TTĐ, ngoài các thiết bị động lực còn phải có các hệ thống phụ trợ về cơ và điện. Các hệ thống phụ thủy lực gồm có: hệ thống dầu, hệ thống khí nén, hệ thống cấp nước kỹ thuật, hệ thống tháo nước, hệ thố cứu hỏa ..v..v.. Phần hệ thống thiết bị phụ phần điện sẽ trình bày sau, ở phần công trình. VIII. 2. 1. Các hệ thống thiết bị dầu Do tính chất của dầu chia làm hai loại hệ thống: dầu cách nhiệt và dầu bôi trơn Dầu cách nhiệt dùng cách điện và làm mát cho máy biến áp, đóng cắt các thiết bị điện . Dầu bôi trơn làm trơn các ổ trục máy, dùng truyền năng lượng cho hệ thống điều chỉnh tổ máy và bôi trơn các thiết bị..v..v.. Dung tích dầu của hệ thống dầu bôi trơn thường chím 30% toàn bộ dung tích dầu vận hành. Dung tích dầu cách nhiệt cho máy biến áp thường cứ 1000 kW cần 0,54 tấn đôi với máy biến áp loại lớn, và 0,6 đến 1,3 tấn đối với MBA loại vừa. Hai hệ thống dầu này phải tách riêng do tính chất dầu khác nhau. Hình (8-3,a) là sơ đồ hệ thống dầu của trạm lớn: Thùng dầu 14 chứa dầu của hệ thống đã kiểm tra đủ chỉ tiêu hóa lý được rót từ xi téc dầu . Thùng dầu 8 chứa dầu vận hành đã xác định số giờ làm việc. Thùng dầu 9 chứa dầu sạch sau khi đã làm sạch và tái sinh qua thiết bị xử lý dầu 11,12,13.Thùng dầu bẩn 15 chứa dầu bẩn từ các thiết bị đổ về Sơ đồ (8-3,b) là hệ thống cấp dầu vận hành và dầu bôi trơn các ổ trục của turbine cánh quay. Dầu máy biến áp phải chứa ở thùng riêng. Không được để lẫn các loại dầu. Trong các hệ thống cấp dầu phải qua thiết bị lọc để loại trừ hợp chất và nước. Ở các trạm thủy điện lớn có thiết bị tái sinh dầu chủ yếu đê hồi phục tính chất cơ lý và hóa của dầu như độ nhớt, độ a xíc, sự tồn tại lưu huỳnh. Đối với trạm TĐ nhỏ và vừa thường 105