intTypePromotion=1
ADSENSE

Báo cáo khoa học: Nghiên cứu, thiết kế , chế tạo thử nghiệm tua bin thuỷ điện cột nước thấp

Chia sẻ: Vo Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

187
lượt xem
50
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo đã và đang được nghiên cứu và triển khai ở việt nam. Năng lượng thuỷ điện có những ưu điểm nội bật như hiệu suất cao, giá thành thấp và đảm bảo vệ sinh môi trường. Tuabin thuỷ điện là bộ phận quan trong của trạm thuỷ điện, kiểu loại tuabin phụ thuộc và điều kiện thuỷ năng như cột nước, lưu lượng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: Nghiên cứu, thiết kế , chế tạo thử nghiệm tua bin thuỷ điện cột nước thấp

  1. bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o thö nghiÖm tua bin thñy ®iÖn cét n−íc thÊp thuéc ®Ò tµi kc 07.04: “nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng” Chñ nhiÖm chuyªn ®Ò: ThS nguyÔn vò viÖt 5817-2 16/5/2006 hµ néi – 5/2006
  2. Môc lôc Trang Më ®Çu 1 Ch−¬ng I. Tæng quan vÒ thuû ®iÖn nhá cét n−íc thÊp. 2 1.1 Ph¹m vi lµm viÖc cña tuabin h−íng trôc: 2 1.2. Nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt tua bin h−íng trôc thñy ®iÖn nhá cña c¸c 3 n−íc. 1.2.1. Tuabin h−íng trôc thñy ®iÖn nhá cña Trung Quèc: 3 1.2.2. Tuabin h−íng trôc thñy ®iÖn nhá cña TiÖp kh¾c (cò). 3 1.2.3. Tuabin h−íng trôc cña Liªn X« (cò). 4 1.2.4. TBHT cña h·ng Kushiro (NhËt) [34]. 5 1.2.5. TBHT cña h·ng Toshiba (NhËt) [34]. 6 1.2.6. Gam TBHT cña h·ng Turboatom (Nga). 8 1.2.7. Gam tuabin h−íng trôc cña h·ng Sulzer (Thôy SÜ ) 9 1.2.8. Mét sè lo¹i kÕt cÊu ®Æc biÖt kh¸c: 11 1.3. Nghiªn cøu vµ s¶n suÊt tuabin h−íng trôc ë ViÖt Nam: 14 1.4 Tæng kÕt vÒ c¸c nghiªn cøu TBHT. 16 1.5 ¦u ®iÓm cña tæ m¸y tua bin h−íng trôc kiÓu dßng ch¶y th¼ng trôc 17 ngang. 1.6 NhiÖm vô nghiªn cøu khoa häc cña ®Ò tµi nh¸nh. 17 Ch−¬ng II. NC lý thuyÕt thiÕt kÕ tbht cét n−íc thÊp. 19 2.1. Chän ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ tua bin m« h×nh. 19 2.1.1. Tæng quan vÒ ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ tua bin h−íng trôc. 19 2.1.2. ThiÕt kÕ tua bin h−íng trôc theo ph−¬ng ph¸p ph©n bè xo¸y. 23 2.2. C¬ së lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p ph©n bè xo¸y. 25 2.3. X¸c ®Þnh täa ®é ®−êng nh©n profile vµ x©y dùng profile cã ®é 31 dµy: 2.4. X¸c ®Þnh ph©n bè vËn tèc vµ ¸p suÊt trªn profile c¸nh: 32 2.5. §¸nh gi¸ tæn thÊt vµ hiÖu suÊt cña tua bin: 37 42 2.6. TÝnh to¸n b¸nh c«ng t¸c trªn m¸y vi tÝnh: 42 2.6.1 Ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ profile c¸nh: 43 2.6.2. TÝnh to¸n profile c¸nh theo ph−¬ng ph¸p ph©n bè xo¸y. 46 2.6.3. X©u c¸nh (xÕp c¸c profile) theo ph−¬ng chiÕu ®øng vµ ph−¬ng chiÕu b»ng. 46 2.6.4. Ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ph©n bè vËn tèc vµ ¸p suÊt trªn profile c¸nh. 2.6.5 Ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n tæn thÊt vµ hiÖu suÊt cña b¸nh c«ng t¸c: 49
  3. 2.7. KÕt luËn 49 Ch−¬ng III. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ thö nghiÖm tua bin m« 52 h×nh. 3.1.Chän kÕt cÊu tæ m¸y. 52 3.1.1. Tua bin d¹ng capxun: 52 3.1.2 Tua bin dßng nöa th¼ng: 52 3.1.3. PhÇn dÉn dßng cña tua bin thÝ nghiÖm: 53 3.2. ThiÕt kÕ BXCT tuabin m« h×nh. 53 3.2.1. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña l−íi c¸nh vµ c¸c thµnh phÇn vËn tèc 53 cña dßng ch¶y qua BCT tua bin (cho mÉu c¸nh 4K84) 3.2.2. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña l−íi c¸nh vµ c¸c thµnh phÇn vËn tèc 57 cña dßng ch¶y qua BCT(cho mÉu c¸nh ΠΛΓ9a1). 3.2.3. TÝnh to¸n, thiÕt kÕ profile c¸nh: 58 3.2.4.TÝnh to¸n hiÖu suÊt c¸c mÉu c¸nh. 60 62 3.3. Thö nghiÖm tua bin m« h×nh. 62 3.3.1. §−êng ®Æc tÝnh tæng hîp chÝnh cña tua bin vµ c¸c th«ng sè cÇn ph¶i ®o ®¹c. 63 3.3.2.Gi¸ thö nghiÖm tua bin. 63 3.3.2.1 M« t¶ chung hÖ thèng. 65 3.3.2.2. C¸c th«ng sè chÝnh cña c¸c bé phËn trong hÖ thèng. 68 3.3.3. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña tua bin m« h×nh cét n−íc thÊp vµ hÖ thèng thÝ nghiÖm. 68 3.3.3.1 Chän ®−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c tua bin mÉu. 68 3.3.3.2 Chän c¸c th«ng sè chÝnh cña hÖ thèng thÝ nghiÖm. 69 3.3.4. Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm Tua bin. 69 3.3.4.1. C¸c sè liÖu thùc nghiÖm. 70 3.3.4.2. Qu¸ tr×nh ®o. 3.3.4.3. Xö lý d÷ liÖu thÝ nghiÖm. 70 3.3.4.4 Xö lý bé d÷ liÖu. 71
  4. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 PhÇn më ®Çu ViÖc sö dông c¸c nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o ®· vµ ®ang ®−îc nghiªn cøu vµ triÓn khai ë ViÖt nam. N¨ng l−îng thuû ®iÖn cã nh÷ng −u ®iÓm næi bËt nh− hiÖu suÊt cao, gi¸ thµnh thÊp vµ ®¶m b¶o vÖ sinh m«i tr−êng. Tua bin thuû ®iÖn lµ bé phËn quan träng cña tr¹m thuû ®iÖn, kiÓu lo¹i tua bin phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn thuû n¨ng nh− cét n−íc, l−u l−îng. C¸c vÞ trÝ cã ®iÒu kiÖn thuû n¨ng thuËn lîi víi cét n−íc ®Þa h×nh cao cho c¸c tr¹m thuû ®iÖn nhá ®· ®−îc khai th¸c nhiÒu. Cßn l¹i phæ biÕn lµ c¸c ®iÓm cã cét n−íc thÊp, l−u l−îng lín. MÆt kh¸c x©y dùng c¸c tr¹m thuû ®iÖn cùc nhá cét n−íc thÊp lµ rÊt cÇn thiÕt phôc vô cho nhu cÇu sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt cña ®ång bµo vïng nói cao, xa l−íi ®iÖn quèc gia. Tõ nh÷ng n¨m 1980 trë l¹i ®©y ®· cã nhiÒu c¬ së s¶n xuÊt vµ nghiªn cøu tham gia vµo viÖc thiÕt kÕ chÕ t¹o thiÕt bÞ thuû ®iÖn nhá. Song kÕt cÊu vµ c¸c mÉu c¸nh tua bin cét n−íc thÊp míi chØ ®−îc nghiªn cøu rÊt s¬ bé, chñ yÕu lµ viÖc sao chÐp tõ c¸c b¶n vÏ n−íc ngoµi, nªn viÖc øng dông tua bin cét n−íc thÊp cßn rÊt h¹n chÕ. XuÊt ph¸t tõ nhu cÇu thùc tÕ ®ã phÇn ®Ò tµi nh¸nh cña ®Ò tµi KC07 - 04 ®Ò cËp ®Õn c¸c néi dung sau: - Nghiªn cøu tæng quan vÒ øng dông tua bin cét n−íc thÊp. PhÇn nµy ®Ò cËp mét c¸ch kh¸i qu¸t ®Õn nhu cÇu khai th¸c n¨ng l−îng cét n−íc thÊp ë n−íc ta, tãm t¾t qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ øng dông c¸c tæ m¸y cét n−íc thÊp cña c¸c n−íc trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam. - TÝnh to¸n thiÕt kÕ tua bin h−íng trôc. Trong phÇn nµy chóng t«i tr×nh bµy c¬ së lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ tua bin h−íng trôc, ®¸nh gi¸ tæn thÊt vµ hiÖu suÊt cña tua bin. Còng nh− tæng kÕt viÖc ¸p dông c«ng cô m¸y tÝnh vµ khai th¸c c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®· ®−îc thiÕt lËp. - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ thö nghiÖm tæ m¸y thuû ®iÖn nhá cét n−íc thÊp. Víi môc ®Ých thiÕt lËp mét qui tr×nh thiÕt kÕ chÕ t¹o tæ m¸y thuû ®iÖn cét n−íc thÊp vµ ®¸p øng nhu cÇu cô thÓ vÒ tæ m¸y thuû ®iÖn cùc nhá, sau khi ph©n tÝch vµ lùa chän kÕt cÊu chóng t«i thiÕt kÕ c¸nh b¸nh xe c«ng t¸c cã øng dông ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n víi trî gióp cña m¸y tÝnh. C¸c kÕt qu¶ cña viÖc chÕ t¹o vµ thö nghiÖm tæ m¸y cho phÐp kiÓm tra ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ tæ m¸y vµ kiÓm tra kh¶ n¨ng øng dông thùc tÕ cña tæ m¸y thuû ®iÖn nhá. 1 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  5. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 Ch−¬ng I. Tæng quan vÒ thuû ®iÖn nhá cét n−íc thÊp. 1.1. Ph¹m vi lµm viÖc cña tua bin h−íng trôc: §Ó x¸c ®Þnh ph¹m vi lµm viÖc cña tuabin h−íng trôc, tr−íc hÕt cÇn ph¶i ph©n lo¹i tua bin. Cã hai ph−¬ng ph¸p chÝnh ®Ó ph©n lo¹i tuabin hiÖn nay lµ: - Ph©n lo¹i theo cét n−íc. - Ph©n lo¹i theo hÖ sè tØ tèc Ns. Ph©n lo¹i tuabin theo cét n−íc chØ ®−îc ¸p dông cho c¸c tæ m¸y lín. ë c¸c tr¹m thñy ®iÖn nhá viÖc ph©n lo¹i tuabin theo Ns lµ hîp lÝ v× víi cïng mét cét n−íc sÏ cã sù trïng lÆp c¸c vïng lµm viÖc cña c¸c tuabin kh¸c nhau vµ c¸ch ph©n lo¹i nµy thÓ hiÖn ®Æc tÝnh x©m thùc, kh¶ n¨ng tho¸t, kh¶ n¨ng quay nhanh cña tuabin. HÖ sè tØ tèc cña tua bin h−íng trôc. §Ó lùa chän tua bin thñy lùc cÇn dùa vµo c¸c th«ng sè c«ng suÊt (N), cét n−íc (H), sè vßng quay (n). Ng−êi ta dïng Ns lµm ®¹i l−îng ®Æc tr−ng tæng hîp cho 3 th«ng sè kÓ trªn. HÖ sè tû tèc Ns ®−îc ®Þnh nghÜa lµ sè vßng quay cña mét tuabin mÉu cã ®−êng kÝnh b¸nh xe c«ng t¸c D1 = 1m, lµm viÖc víi cét n−íc lµ H=1m vµ ph¸t ra c«ng suÊt mét m· lùc. nN NS = (1.1) D1 .H 4 H TÝnh theo c¸c th«ng sè quy dÉn: Ns = 3,65n ' 1 η.Q ' 1 (1.2) B¶ng 1. Ph©n lo¹i tuabin theo tû tèc NS STT Lo¹i tuabin Tû tèc thÊp Tû tèc trung b×nh Tû tèc cao 1 Tuabin h−íng trôc 270 - 500 500 - 750 750 - 1000 2 Tuabin t©m trôc 60 - 150 150 - 220 220 - 350 3 Tuabin XK2 lÇn 42 - 80 80 - 120 120 - 170 4 Tuabin g¸o 19 35 60 5 Tuabin tia nghiªng 20 40 70 Nh− vËy tuabin h−íng trôc cã tû tèc NS n»m trong kho¶ng tõ 270 - 1000v/ph, tuabin h−íng trôc cét n−íc thÊp cã tû tèc NS = 750 - 1000v/ph. 2 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  6. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 1.2. Nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt tua bin h−íng trôc thñy ®iÖn nhá cña c¸c n−íc. 1.2.1. Tua bin h−íng trôc thñy ®iÖn nhá cña Trung Quèc: Gam tua bin thuû ®iÖn nhá cña Tung Quèc bao gåm 5 lo¹i tuabin: ZZ760, ZZ600, ZZ560, ZZ500, ZZ450 cã tû tèc t−¬ng øng: 760, 600, 560, 500, 450. C¸c chØ tiªu kü thuËt ®−îc tr×nh bµy trªn b¶ng sau: B¶ng .2. C¸c th«ng sè c¬ b¶n trong gam tua bin h−íng trôc cña Trung Quèc Ph¹m KiÓu §−êng ChiÒu Tû sè Sè l¸ ChÕ ®é tèi −u bÇu c¸nh vi cét BCT kÝnh cao Vßng L− u HiÖu suÊt n−íc BCT c¸nh quay l−îng m« h−íng quy quy h×nh n−íc dÉn dÉn (m3/s) do/D1 Z1 (m) bo/D1 (v/ph) (%) ZD760 250 0,45 0,35 4 3-8 ZZ600 195 4 142 1,03 85,5 6 - 15 ZZ560 460 0,40 0,33/0,38 4 140 1,06 89,0 15-22 ZZ560 460 0,40 0,35/0,40 4 140 1,08 88,3 18-30 ZZ500 460 0,40 0,40/0,44 5 128 0,98 89,5 25-40 ZZ450 350 0,375 0,45/0,50 6 120 0,92 90,5 KÕt cÊu cña c¸c lo¹i tua bin ë b¶ng trªn cã kÕt cÊu cæ ®iÓn lµ buång xo¾n bª t«ng hoÆc buång xo¾n kim lo¹i, trôc ®øng, èng hót th¼ng hoÆc cong. Tua bin h−íng trôc ®−îc bæ xung thªm mét sè mÉu c¸nh cét n−íc thÊp. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tua bin h−íng trôc kiÓu èng ®−îc nghiªn cøu ë Trung Quèc nh− b¶ng 3. B¶ng 3 n1'(v/ph) Q1'(l/s) H(m) b/D1 db/D1 Z1
  7. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 cã hai mÉu c¸nh dïng cho c¸c lo¹i tuabin cã kÕt cÊu trôc ®øng vµ trôc ngang cæ ®iÓn lµ 4K84 vµ 4K69, cã hai mÉu c¸nh dïng cho tuabin h−íng trôc cã phÇn dÉn dßng h×nh ch÷ S lµ 4PK - 10 vµ 4PK - 26. 1.2.3. Tua bin h−íng trôc cña Liªn X« (cò). Tua bin h−íng trôc cña Liªn X« n¨m 1962 cho T§N, cã 3 lo¹i BCT, sö dông trong ph¹m vi cét n−íc H < 30m. Cã sè hiÖu ΠΛ70, ΠΛ510, ΠΛ587. Sau ®ã b¸nh c«ng t¸c ΠΛ510 ®−îc thay thÕ bëi b¸nh c«ng t¸c ΠΛ20/661, c¸c chØ tiªu kü thuËt nh− ë b¶ng 4. B¶ng 4 Lo¹i b¸nh c«ng t¸c C¸c chØ tiªu kü thuËt ΠΛ70 ΠΛ510 ΠΛ587 HÖ sè tû tèc NS 810 670 600 QI’Max (l/s) 2150 1850 1700 bO/D1 0,415 0,4 0,4 db/D1 0,35 0,4 0,45 Ph¹m vi cét n−íc (m) 2-7 4 - 16 16 - 30 Ph¹m vi c«ng suÊt 10 - 3000 10 - 5000 5000 (KW) Vµo nh÷ng n¨m thËp kû 70 - thÕ kû XX Liªn X« (cò) ®· x©y dùng gam tua bin h−íng trôc trôc ngang chñ yÕu dïng kÕt cÊu capxun bao gåm c¸c mÉu c¸nh ΠΛΓ - gaI, ΠΛΓ - 11a, ΠΛΓ - 16, ΠΛΓ - 16 - 1 cã c¸c th«ng sè cña chÕ ®é tèi −u nh− ë b¶ng 5: B¶ng 5. η (%) σkp BXCT N’1 (v/ph) Q’1 (l/s) ΠΛΓ - gaI 173 1680 88,5 1,3 ΠΛΓ - 11a 175 1550 86,5 1,5 ΠΛΓ - 16 158 1760 87,5 1,17 ΠΛΓ - 16 - 1 157 1730 87,5 1,23 §Ó tr×nh bµy râ h¬n nh÷ng thay ®æi trong kÕt cÊu gam TBHT, trong phÇn nµy giíi thiÖu mét sè h·ng tiªu biÓu vÒ T§N sau: 4 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  8. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 1.2.4. TBHT cña h∙ng Kushiro (NhËt) [34]. H×nh 1. Tua bin h−íng trôc hoµn thiÖn cña h·ng Kushiro. H·ng Kushiro ®−a ra mét mÉu kÕt cÊu chung cho tua bin èng dïng cho c¸c tr¹m thuû ®iÖn mini vµ micro. S¶n phÈm cña h·ng dïng c«ng nghÖ cao: dïng bé b¸nh r¨ng hµnh tinh ®Ó dïng m¸y ph¸t cã vßng quay cao. Toµn bé tua bin, hép b¸nh r¨ng hµnh tinh vµ m¸y ph¸t ®−îc ®Æt trong n−íc vµ ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 2. H×nh 2. CÊu t¹o c¬ b¶n cña tua bin Kushiro. 5 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  9. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 3. BiÓu ®å lùa chän s¶n phÈm tua bin cña h·ng Kushiro. Ph¹m vi lµm viÖc: 1 ÷ 35 m Cét n−íc H 0,3 ÷ 15 m3/s L−u l−îng Q 10 ÷ 1000 kW C«ng suÊt P TB nµy còng sö dông 2 lo¹i BCT cã ph¹m vi nh− trªn, toµn bé tæ m¸y ®Æt trong èng kÝn, nèi trùc tiÕp vµo èng ¸p lùc vµ èng x¶. 1.2.5. TBHT cña h∙ng Toshiba (NhËt) [34]. H×nh 4. Tua bin h−íng trôc hoµn thiÖn cña h·ng Toshiba. 6 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  10. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 5. CÊu t¹o c¬ b¶n cña tua bin Toshiba. H·ng Toshiba ®−a ra mÉu tua bin c¸p xun cã phÇn tua bin n»m trong n−íc nh−ng m¸y ph¸t l¹i n»m ngoµi vµ dïng ®ai truyÒn ®éng. Lo¹i m¸y nµy cã thÓ l¾p rÊt linh ho¹t, trªn bÊt kú mét ®−êng ång dÉn n−íc nµo cã thÕ n¨ng. BiÓu ®å lùa chän s¶n phÈm tua bin cña h·ng thÓ hiÖn trªn h×nh 6 H×nh 6. BiÓu ®å lùa chän s¶n phÈm tua bin cña h·ng Toshiba. 7 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  11. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 Ph¹m vi lµm viÖc: 1 ÷ 50 m Cét n−íc H 0,1 ÷ 4 m3/s L−u l−îng Q 5 ÷ 200 kW C«ng suÊt P Tuabin nµy còng sö dông 3 mÉu víi cïng ph¹m vi cét n−íc nh−ng cã ph¹m vi l−u l−îng vµ c«ng suÊt kh¸c nhau. 1.2.6. Gam TBHT cña h∙ng Turboatom (Nga). H×nh 7. CÊu t¹o c¬ b¶n cña tua bin Turboatom. H·ng Turboatom ®−a ra mÉu tæ m¸y h×nh ch÷ S cã thÓ di chuyÓn c¬ ®éng ®−îc. KÕt cÊu tæ m¸y rÊt gän nhÑ, dïng m¸y ph¸t kh«ng ®ång bé 3 pha vµ ®iÒu tèc t¶i gi¶. §Æc tÝnh cña tæ m¸y ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 8. η η η=η η H×nh 8. §Æc tÝnh cña tuabin Turboatom. 8 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  12. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 Ph¹m vi lµm viÖc: 2 ÷ 5m Cét n−íc H 0,1 ÷ 4m3/s L−u l−îng Q 1,5 ÷ 5,5 kW C«ng suÊt P 1.2.7. Gam tuabin h−íng trôc cña h∙ng Sulzer (Thôy SÜ ) 1. TBHT trôc ®øng, buång kÝn benton: So víi c¸c lo¹i TBHT buång xo¾n benton kiÓu cò, lo¹i TB nµy cã kÝch th−íc gän nhÑ vµ buång TB ®¬n gi¶n h¬n, cho phÐp gi¶m gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ, x©y dùng, l¾p ®Æt vµ b¶o d−ìng. Buång xo¾n ®−îc thay thÕ b»ng lo¹i buång cã ¸p, chiÒu cao kh«ng ®æi, tuabin nèi víi m¸y ph¸t qua bé truyÒn ®éng. H×nh 9. TBHT buång benton cña h·ng Sulzer 9 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  13. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 10. Ph¹m vi lµm viÖc TBHT h·ng Sulzer 2. Tua bin èng trôc ®øng vµ xiªn: Ph¹m vi lµm viÖc: 2÷3m Cét n−íc H 2 ÷ 100 m3/s L−u l−îng Q 0,1 ÷ 10 MW C«ng suÊt P Víi ph−¬ng thøc truyÒn ®éng trùc tiÕp hoÆc th«ng qua bé truyÒn ®éng b¸nh r¨ng. 3. Tua bin dßng th¼ng sö dông bé truyÒn ®ai hoÆc b¸nh r¨ng vu«ng gãc. Ph¹m vi lµm viÖc: 2 ÷ 12m Cét n−íc H 2,5 ÷ 45m3/s L−u l−îng Q 0,1 ÷ 2,6MW C«ng suÊt P 10 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  14. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 11. Bè trÝ c«ng tr×nh TBHT do h·ng Sulzer chÕ t¹o. Bé truyÒn ®ai ®−îc sö dông trong ph¹m vi c«ng suÊt P < 600KW. 1.2.8. Mét sè lo¹i kÕt cÊu ®Æc biÖt kh¸c: 1. Tua bin èng cña h·ng Neyrpic(Ph¸p) §Ó h¹ thÊp cao tr×nh l¾p m¸y, n©ng cao hiÖu suÊt tæ m¸y vµ gi¶m kÝch th−íc Neyrpic ®· ®−a ra kÕt cÊu TB èng nh− h×nh 11. H×nh 12. H×nh d¸ng hoµn thiÖn cña TB Neyrpic. 11 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  15. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 13. Ph¹m vi lµm viÖc cña TB Neyrpic Ph¹m vi lµm viÖc: 5 ÷ 20m Cét n−íc H 3 ÷ 33m3/s L−u l−îng Q 0,2 ÷ 3MW C«ng suÊt P §Æc biÖt lµ TB cña Neyrpic ®−a ra 5 kÝch th−íc bÇu BCT tiªu chuÈn, mçi bÇu t−¬ng øng víi 2 BCT kh¸c nhau nh− ë b¶ng 6. B¶ng 6. KÝch th−íc bÇu vµ ®−êng kÝnh BCT trong TB èng cña Neyrpic D1(mm) 750,850 950,1060 1180,1320 1500,1700 1900,2120 D.db(mm) 320 405 500 640 810 12 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  16. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 2. Tua bin h−íng trôc kiÓu c¸p xun buång hë vµ buång xi ph«ng. §Ó sö dông cho c¸c TTD cét n−íc thÊp, h·ng ESAC (ph¸p) ®−a ra ba kiÓu kÕt cÊu: TBHT kiÓu bãng ®Ìn, buång hë. Ph¹m vi lµm viÖc: 1,5 ÷ 8m Cét n−íc H 3 ÷ 9m3/s L−u l−îng Q 37 ÷ 1272MW C«ng suÊt P H×nh 14. Bè trÝ tæng thÓ cña tuabin kiÓu bãng ®Ìn buång hë. • TBHT kiÓu bãng ®Ìn buång kÝn, ph¹m vi lµm viÖc víi cét n−íc lín h¬n. Ph¹m vi lµm viÖc: 8 ÷ 15m Cét n−íc H 4,5 ÷ 13,5m3/s L−u l−îng Q 0,4 ÷ 1,6MW C«ng suÊt P CÊu tróc gièng nh− TB bãng ®Ìn cña h·ng Fuji Electric • TBHT buång kÝn kiÓu Xiph«ng. §Ó sö dông cho c¸c c«ng tr×nh ®Ëp cã sµn, nhiÒu h·ng ®· ®−a ra cÊu tróc TBHT buång Xiph«ng, TB nµy cã thÓ l¾p ®Æt mµ kh«ng cÇn ph¸ vì cÊu tróc cña c«ng tr×nh thñy c«ng cã s½n, cÊu t¹o cña phÇn tr¹m rÊt ®¬n gi¶n. 13 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  17. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 H×nh 15. TBHT buång xiph«ng 1.3. Nghiªn cøu vµ s¶n suÊt tuabin h−íng trôc ë ViÖt Nam: TBHT ®−îc chÕ t¹o tõ nh÷ng n¨m 60. Lóc ®Çu chØ lµ nh÷ng tua bin hÕt søc ®¬n gi¶n, nh− tua bin gç, tua bin víi c¸nh b»ng thÐp tÊm cã bÒ dÇy kh«ng ®æi, hµn víi bÇu c¸nh. Vµo ®Çu nh÷ng n¨m 80, do nhu cÇu ph¸t triÓn T§N, phôc vô cho ph¸t triÓn kinh tÕ - x· héi khu vùc miÒn nói, ®· thóc ®Èy nhanh chãng ph¸t triÓn T§N. Bé ®å ¸n thiÕt kÕ thñy ®iÖn KÎ Gç cã c«ng suÊt 1000KW lµ b¶n thiÕt kÕ hoµn chØnh ®Çu tiªn do ViÖn ThiÕt KÕ Thñy Lîi - Thñy §iÖn thùc hiÖn. Sau ®ã hµng lo¹t c¬ quan ®· thiÕt kÕ, chÕ t¹o hµng tr¨m tæ m¸y cã c«ng suÊt 5-1000 KW. TT§ Phó Ninh lµ c«ng tr×nh cì lín ®Çu tiªn ®−îc l¾p ®Æt tuabin vµ ®iÒu tèc s¶n suÊt trong n−íc. Tr−êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi còng nghiªn cøu vµ ®−a ra BCT míi nh− mÉu BCT cña TBHT cã Ns ≈ 600 vµo n¨m 1982,… C¸c TBHT s¶n suÊt trong n−íc, s¬ bé ®−îc thèng kª nh− sau: B¶ng 7. Mét sè TBHT s¶n suÊt trong n−íc. D1 N Cét ¸p TT Tªn thiÕt bÞ C¬ quan s¶n suÊt (cm) (kW) (m) 1 4K - 69 Nhµ m¸y c«ng cô I 132 1000 8 - 13,6 ΠΛ30/587 “ 1000 14 - 18 2 3 CCQ - DK - 25 “ 25 16 - 20 8 - 18 4 BT - 40 NhiÒu c¬ quan 40 10 - 30 2-4 5 CC70 - 120 ViÖn nghiªn cøu m¸y 120 150 4 6 4K84 - DH - 75 ViÖn KH thñy lîi 75 70 4,5 14 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  18. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 7 CCQ661 - K - N - 80 “ 80 135 9,5 8 COQ587 - ON - 60 “ 60 80 9 - 12 4K84 - H - 30,40,60 NhiÒu c¬ quan 30 - 10 - 40 2-4 9 60 Tuèc bin èng §H B¸ch Khoa vµ 20 - 2 - 10 1 - 40 10 D1 = 20 - 40 nhiÒu c¬ quan 40 TBHT buång hë §¹i häc B¸ch Khoa 95 200 6-8 11 trôc ngang C¸c thiÕt bÞ TBHT s¶n suÊt trong c¸c kiÓu kÕt cÊu nh− sau: • TBHT, buång hë, trôc ®øng, ®−êng kÝnh BCT D1 = 12; 15; 20; 25; 30; 40; 60; 80cm, víi c«ng suÊt tõ 200W-90 kW, ViÖn Nghiªn cøu m¸y chÕ t¹o tæ m¸y cã D1 = 120cm, c«ng suÊt 150KW víi cét n−íc H = 4,5m. • TBHT, buång hë, trôc ngang: mét sè tr¹m thñy ®iÖn ®· sö dông kÕt cÊu nµy, tr¹m cã c«ng suÊt lín nhÊt t¹i Qu¶ng Ninh do Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa nghiªn cøu, chÕ t¹o víi D1 = 95cm, cét n−íc H = 6 - 8m vµ c«ng suÊt P max = 200 kW. • Tæ m¸y TBHT buång xo¾n + kim lo¹i trôc ®øng do nhiÒu c¬ quan chÕ t¹o: Tæ m¸y cã khèi l−îng lín theo mÉu GANZ cña Hungari, cã c«ng suÊt P = 12 - 20KW, cét n−íc H = 10 - 20m. Tæ m¸y lín nhÊt t¹i TT§ Phó Ninh víi D1 = 132cm, c«ng suÊt tíi 1000kW. • Tæ m¸y TB èng do nhiÒu c¬ quan chÕ t¹o nh−:§¹i Häc B¸ch Khoa, ViÖn Khoa häc Thñy Lîi, ViÖn Nghiªn cøu m¸y, C«ng ty TB ®iÖn §«ng Anh. Quy m« lín nhÊt ®¹t tíi 100 kW víi D1 = 80cm. • C¸c tæ m¸y sö dông BCT ®−îc nhËp tõ rÊt nhiÒu nguån bao gåm: Πp70, ΠΛ20/661, ΠΛ30/587, ΠΛ10 tõ Liªn X«. 4K - 84, 4K - 69 tõ TiÖp kh¾c, mÉu CCQ - 25 sao tõ tæ m¸y cña Hungari. VÒ tû tèc, c¸c BCT nµy cã thÓ ph©n lµm ba nhãm: - Nhãm tû tèc cao: 4K - 84, Πp70, ΠΛ10. - Nhãm tû tèc trung b×nh: ΠΛ20/661, 4K - 69. - Nhãm tû tèc thÊp: ΠΛ30/587. • C¸c cÊp BCT rÊt ®a d¹ng: D1 = 12, 13, 15, 18, 20, 25, 30, 60, 75, 80, 95, 15 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  19. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 100, 120, 132cm. 1.4. Tæng kÕt vÒ c¸c nghiªn cøu TBHT. • Trong T§N, TBHT giíi h¹n trong ph¹m vi cét n−íc H< 20m. Trong ph¹m vi nµy, tïy theo ®Æc ®iÓm cña tæ m¸y ®Ó x¸c ®Þnh tû sè Ns cña BCT kh¸c nhau: Víi c¸c lo¹i TB cã kÕt cÊu truyÒn thèng nh− TB buång hë buång xo¾n trôc ®øng.. cã thÓ dïng BCT víi 2 cÊp: - Vïng cét n−íc H ≤ 8m : Ns = 750 - 800 - Vïng cét n−íc H = 8 - 20m : Ns = 550 - 600 Mét sè kÕt cÊu míi cho phÐp h¹ thÊp cao tr×nh ®Æt m¸y nh−: TB kiÓu capxun, TB èng cña h·ng Neyrpic (h×nh 10)…cã thÓ sö dông BCT cã Ns= 800 - 900. Nh− vËy, trong ®iÒu kiÖn cô thÓ cña n−íc ta hiÖn nay, cã thÓ lùa chän hai lo¹i BCT ®Ó hoµn thiÖn, trë thµnh 2 lo¹i BCT cña gam TBHT lµ BCT kiÓu 4K - 84 vµ ΠΛ20/661. §Ó më réng cho ph¹m vi lµm viÖc cña tuabin, cã thÓ xem xÐt hai vïng - Vïng cã tû tèc thÊp: BCT ΠΛ30/587 phô: - Vïng cã tû tèc cao: Vïng nµy ch−a cã BCT nµo • Tæng kÕt rÊt nhiÒu xu h−íng nghiªn cøu vµ s¶n suÊt cho thÊy trong TBHT cã mét sè d¹ng kÕt cÊu nh− ë b¶ng sau: B¶ng 8. Ph¹m vi Ph¹m vi TT Lo¹i kÕt cÊu cét n−íc c«ng suÊt §Æc ®iÓm (m) (KW) KÕt cÊu buång hë trôc C«ng tr×nh tr¹m lín, trôc dµi dÔ 1 2-6 300 ®øng chÕ t¹o KÕt cÊu buång hë trôc HiÖn nay Ýt sö dông 2 ngang Buång xo¾n benton, §ang ®−îc sö dông, mét sè 3 6 - 20 5000 trôc ®øng n−íc ®· c¶i tiÕn 4 Buång kiÓu ch÷ S 3 - 18 5000 RÊt hay ®−îc sö dông Tuabin èng trôc ®øng 5 5 - 18 2000 TB dßng th¼ng sö dông C¸c n−íc c«ng nghiÖp tiªn tiÕn 6 bé truyÒn 7 TB kiÓu bãng ®Ìn C¸c n−íc c«ng nghiÖp tiªn tiÕn 16 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
  20. B¸o c¸o nghiªn cøu, tk, chÕ t¹o thö nghiÖm tbt® cét n−íc thÊp §Ò tµi KC07 - 04 KÕt cÊu phÇn dÉn dßng cña tuabin thñy ®iÖn nhá rÊt phong phó, kh¸c víi c¸c lo¹i tua bin h−íng trôc trôc ®øng kiÓu cò cã kh¶ n¨ng tho¸t kh«ng cao vµ cã kÕt cÊu x©y dùng rÊt nÆng nÒ, tèn kÐm, mét sè tuabin h−íng trôc cã kÕt cÊu míi hiÖn nay, cho phÐp t¨ng kh¶ n¨ng tho¸t vµ gi¶m ®¸ng kÓ gi¸ thµnh x©y dùng. Do vËy trong ®Ò tµi chóng t«i tËp trung nghiªn cøu c¸c lo¹i tua bin trôc ngang kiÓu míi: Nghiªn cøu tua-bin phÇn dÉn dßng TBHT kiÓu èng vµ tua bin c¸p xun. 1.5. ¦u ®iÓm cña tæ m¸y tua bin h−íng trôc kiÓu dßng ch¶y th¼ng trôc ngang. Tua bin thuû lùc h−íng trôc kiÓu dßng ch¶y th¼ng trôc ngang do nã cã nhiÒu −u ®iÓm: - Cã kh¶ n¨ng qua n−íc lín, cã tû tèc cao, vïng hiÖu suÊt cao réng. - So víi tæ m¸y h−íng trôc trôc ®øng truyÒn thèng cã cïng ®−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c, cïng cét n−íc th× c«ng suÊt cã thÓ cao h¬n tíi 20 – 25%. - Khi cã cïng c«ng suÊt, cïng cét n−íc th× ®−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c cña lo¹i tua bin trôc ngang dßng th¼ng cã thÓ gi¶m nhá ®Õn 7 – 8%. - Tua bin h−íng trôc dßng th¼ng kh«ng cÇn dïng ®Õn buång xo¾n v× thÕ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tæ m¸y nhá, gi¶m ®−îc diÖn tÝch nhµ tr¹m, kh¸c víi kiÓu tæ m¸y trôc ®øng, chiÒu cao cña cÇu trôc kh«ng cÇn ph¶i cao b»ng tæng chiÒu cao cña tæ m¸y ph¸t ®iÖn, mµ chØ cÇn b»ng ®−êng kÝnh tua bin. Nh− vËy, so víi tæ m¸y kiÓu trôc ®øng chiÒu cao nhµ x−ëng gi¶m ®i rÊt nhiÒu. - Do tua bin kiÓu d¸ng th¼ng cã trôc m¸y n»m ngang, h×nh d¹ng khèi tæ m¸y ®¬n gi¶n, gi¶m ®−îc nhiÒu khèi l−îng ®µo ®Êt ®¸ khi x©y dùng c«ng tr×nh xÐt vÒ hiÖu Ých kinh tÕ viÖc ®Çu t− cho tr¹m thuû ®Þªn kiÓu nµy so víi tæ m¸y trôc ®øng gi¶m kho¶ng 20%. 1.6. NhiÖm vô nghiªn cøu khoa häc cña ®Ò tµi nh¸nh. Dùa vµo tæng quan ®· nªu trªn ta thÊy cã rÊt nhiÒu vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu ®Ó øng dông cã hiÖu qu¶ tua bin h−íng trôc cét n−íc thÊp víi kÕt cÊu trôc ngang víi c«ng suÊt tõ 5 ®Õn 200kW. C¸c c«ng viÖc chÝnh cÇn ph¶i lµm trong thiÕt kÕ, thö nghiÖm tua bin thuû lùc lµ: - Nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ, chän c¸c th«ng sè phï hîp ®Ó n©ng cao hiÖu suÊt thuû lùc cña c¸nh c«ng t¸c. - Nghiªn cøu thiÕt kÕ phÇn dÉn dßng cña tua bin. Trong khu«n khæ cña ®Ò tµi chóng t«i nghiªn cøu chän mÉu phÇn dÉn dßng tua 17 ViÖn khoa häc Thuû Lîi
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2