TÝnh to¸n KiÓm nghiÖm th«ng giã lµm m¸t
cho tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng cummins 3530 KVA
TS. §ç viÖt dòng
KS. mai v¨n th¾m
Bé m«n §Çu m¸y – Toa xe
Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i
Tãm t¾t: Khi thiÕt kÕ l¾p ®Æt, ®Ó ®¶m b¶o cho ®éng c¬ diezel nãi chung vμ tæ m¸y ph¸t
®iÖn diezel lμm viÖc b×nh th−êng, cÇn tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng phô trî: lμm m¸t, b«i tr¬n,
nhiªn liÖu… Mét trong nh÷ng bμi to¸n khi thiÕt kÕ hoÆc kiÓm nghiÖm l¹i thiÕt kÕ ®· cã lμ tÝnh
to¸n kh¶ n¨ng th«ng giã lμm m¸t l−u th«ng vμo gian ®éng c¬ ®Ó lμm m¸t c¸c thiÕt bÞ ®éng lùc.
Bμi b¸o giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng th«ng giã lμm m¸t cho hÖ
thèng m¸y ph¸t ®iÖn vμ ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n c¶i t¹o mÆt b»ng cho tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng –
Trung t©m Th−¬ng m¹i Mª Linh Plaza.
Summary: In design and installation, to ensure general diesel engines and electric
generating systems to function normally, it is necessary to design and calculate auxiliary
systems: cooling, lubricating, fuelling, etc. One of the problems when designing or design
testing an available design is calculating ventilating and cooling capacity circulated in engine
space to cool down dynamic equipment. This paper presents a calculating method to test
ventilating and cooling capacity for electric generating systems and proposes an alternative to
improvement of the site for the spare electric generating station at Melinh Plaza Commercial
Center.
CT 2
I. §Æt vÊn ®Ò
C¸c tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng ngµy cµng ®−îc c¸c nhµ m¸y, trung t©m c«ng nghiÖp, th−¬ng
m¹i… ®Çu t− x©y dùng víi c«ng suÊt ngµy cµng lín ®Ó gi¶i quyÕt t×nh tr¹ng thiÕu hôt n¨ng l−îng
®iÖn cña n−íc ta hiÖn nay. PhÇn lín c¸c tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng ®Òu l¾p ®Æt c¸c tæ m¸y ph¸t
diesel c«ng suÊt lín ®−îc nhËp tæng thµnh tõ n−íc ngoµi. Cßn l¹i toµn bé phÇn kÕt cÊu x©y
dùng gian ®Æt tæ m¸y hoÆc vá c¸ch ©m do ViÖt Nam tù thiÕt kÕ x©y l¾p. V× vËy viÖc x©y dùng
ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm vÒ c¸ch ©m, c¸ch nhiÖt vµ th«ng giã lµm m¸t cho c¸c tæ
m¸y phï hîp víi ®iÒu kiÖn vËn hµnh lµ viÖc lµm cÇn thiÕt.
Tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng cña Trung t©m th−¬ng m¹i Mª Linh Plaza nh»m cung cÊp ®iÖn cho
toµn bé Trung t©m khi mÊt ®iÖn l−íi Quèc gia. Víi tæng c«ng suÊt ®Þnh møc 3530 KVA, nhµ ph¸t
®iÖn ®−îc bè trÝ 4 m¸y ph¸t ®iÖn Cummins, trong ®ã cã 3 m¸y ph¸t ®iÖn 760 KVA moden 672
DQCB vµ mét m¸y ph¸t ®iÖn 1250KVA moden C1250 D5A. §Ó hÖ thèng m¸y ph¸t ®iÖn dù phßng
cña trung t©m ho¹t ®éng ®−îc tèt, h·ng cung cÊp m¸y ph¸t Cummins khuyÕn c¸o (b¶ng 1):
B¶ng 1. DiÖn tÝch ®−êng khÝ lμm m¸t theo khuyÕn c¸o cña h·ng Cummins
TT DiÖn tÝch yªu cÇu Moden 672 DQCB Moden C1250 D5A
1 TiÕt diÖn ®−êng khÝ vµo phßng nhá nhÊt 4 m26.3 m2
2 TiÕt diÖn ®−êng khÝ ra phßng nhá nhÊt 2.7 m24.7 m2
Tõ mÆt b»ng x©y l¾p tr¹m ph¸t ®iÖn hiÖn cã, khi tiÕn hµnh tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm theo
khuyÕn c¸o cña h·ng, thÊy r»ng, khi hÖ thèng m¸y ph¸t ®iÖn dù phßng ho¹t ®éng víi c«ng suÊt
®Þnh møc, tèc ®é giã l−u th«ng trong phßng m¸y lín (20m/s) g©y nguy hiÓm cho m¸y, cho ng−êi
vµo vËn hµnh m¸y; nhiÖt ®é trong phßng t¨ng cao do kh«ng hót hÕt c¸c khÝ nãng trong phßng ra
ngoµi ¶nh h−ëng ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng cña m¸y.
Tõ yªu cÇu thùc tÕ ®Æt ra nhãm t¸c gi¶ ®−a ra ph−¬ng ¸n c¶i t¹o mÆt b»ng tr¹m ph¸t ®iÖn
hiÖn cã vµ ®i tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm th«ng giã lµm m¸t víi ph−¬ng ¸n c¶i t¹o míi.
II. Néi dung
2.1. C¸c th«ng sè kü thuËt dïng trong tÝnh to¸n
2.1.1. Th«ng sè kü thuËt cña c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn dù phßng
HÖ thèng m¸y ph¸t ®iÖn dù phßng cã c¸c th«ng sè kü thuËt trªn b¶ng 2.
B¶ng 2. Th«ng sè kü thuËt cña c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn
TT C¸c Th«ng sè kü thuËt Tæ m¸y C1250 D5A Tæ m¸y 672 DQCB
1 §iÖn ¸p 380 – 440 V 380 – 440 V
2 C«ng suÊt dµi h¹n 900 kW 1125 kVA 608 kW 760 kVA
3 C«ng suÊt dù phßng 1000 kW 1250 kVA 672 kW 840 kVA
4 HiÖu ®éng c¬ Cummins Cummins
5 Sè xi lanh 12 6
6 Bé ®iÒu tèc/ Lo¹i §iÖn tö §iÖn tö
7 N¹p khÝ vµ lµm m¸t T¨ng ¸p vµ lµm m¸t
b»ng giã T¨ng ¸p vµ lµm m¸t b»ng giã
8 C«ng suÊt ra t¹i b¸nh ®µ -
Standby 1089 kW 768 kW
9 ¸p suÊt qu¹t ®Èy (cho
phÐp ®−êng èng) 13 mm H2O 13 mm H2O
10 L−u l−îng giã thæi qua kÐt
n−íc 18.8 m3/gi©y 14.7 m3/gi©y
11 L−u l−îng khÝ vµo ®éng c¬ 1309 lÝt/gi©y 815 lÝt/gi©y
12 TiÕt diÖn ®−êng khÝ vµo
phßng nhá nhÊt 6.3 m24 m2
13 TiÕt diÖn ®−êng khÝ ra
phßng nhá nhÊt 4.7 m22.7 m2
CT 2
2.1.2. S¬ ®å bè trÝ cña c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn
CT 2
Trªn h×nh 1 lµ mÆt b»ng bè trÝ hiÖn t¹i cña
tr¹m ph¸t ®iÖn, mÆt b»ng gåm 2 gian, gian l¾p m¸y
(trôc B-C-D) vµ gian ®iÒu khiÓn (trôc A-B). Trong
gian l¾p m¸y l¾p 04 tæ m¸y ph¸t theo vÞ trÝ nh− trªn
b¶n vÏ (tæ m¸y C1250 D5A ë bªn tr¸i).
2.2. C¸c mÆt c¾t l−u th«ng khÝ lµm m¸t
2.2.1. C¸c mÆt c¾t theo mÆt b»ng hiÖn t¹i
Trªn h×nh 2 lµ mÆt c¾t th«ng giã theo trôc
A - A, cã bè trÝ 2 cöa t«n kÝn, cã kÝch th−íc mçi
cöa (2.35 x 2.35) m lµm cöa ®i, phÝa trªn l¾p 4 cöa
chíp nan bª t«ng kÕt cÊu nh− h×nh 3.
LT2LT2LT2LT2
LT1
LT1LT1
LT1
27502750
27502750
2200220022002200
±0.000
380038004200
11800
b
c
d
a
123
14000
5
31
14000
7000 7000
7000 7000
MÆt c¾t B – B (h×nh 4), cã bè trÝ 2 cöa vµo bÞt
kÝn víi kÝch th−íc (2,35 x 2,35) m. PhÝa trªn l¾p 4
èng tiªu ©m kÕt cÊu nh− h×nh 5.
H×nh 1. S¬ ®å bè trÝ c¸c tæ m¸y ph¸t ®iÖn trong
tr¹m ph¸t ®iÖn dù phßng
123
±0.000
+4.550
-0.450
220 6740 300 6740 220
14220
220
390
2500 1000 2500
300
10 0 0 2500
390
220
12011809002350100
5003250450
5000
4550450
4550
5000
4050 500
450
450
+4.550
±0.000
-0. 450
m
n
800
400
220
6780 220 6780
220
400
15020 b
kt-07
mÆt c¾t A-A
1540 2350 6000 2350 1540
7000 7000
2500
350 350
H×nh 2. MÆt c¾t A - A
650 220 760 220 650
2500
800
5012012012012012012030
800
800
30120 120 120 120 120 12050
220
trô g¹ch x©y 220x220
nan chíp bª t«ng
khung b»ng th?p
l 75x75
l¦íi ch¾n
c«n trïng 10x10
i=5%
H×nh 3. Chi tiÕt cöa chíp trªn mÆt A - A
2.2.2. §Ò xuÊt ph−¬ng ¸n c¶i t¹o mÆt c¾t l−u th«ng khÝ lμm m¸t
Më míi 2 cöa
2900
10001000 900
2500
933
2500
800
2900
10009001000
H×nh 5. CÊu t¹o èng tiªu ©m
123
s1s1s1s1
3
2
1
400 610 2500 1000 2500 1000 2500 1000 2500 610 400
1760 1175 1175 6000 1175 1175 1760
1660 2550 5800 2550 1660
7000 7000
14220
4500
2350 900 800 500
450
450
15020
5000
MÆT C¾T B - B
H×nh 4. MÆt c¾t B - B
C¨n cø vµo mÆt b»ng vµ ®iÒu kiÖn ®Çu t−,
®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n c¶i t¹o mÆt c¾t l−u th«ng khÝ
lµm m¸t theo c¸c trôc A - A (h×nh 6).
Cô thÓ nh− sau:
C¶i t¹o 2 cöa ra vµo kÝn thµnh cöa nan chíp
cho phÐp giã lµm m¸t thæi qua.
KiÕn nghÞ l¾p thªm 4 qu¹t hót giã bè trÝ nh−
s¬ ®å h×nh 6
Víi mÆt c¾t B-B (h×nh 7):
- C¶i t¹o 2 cöa chÝnh, mçi cöa lµm mét nöa
cöa lµ èng tiªu ©m.
- Më thªm 2 cöa giã ë gi÷a, kiÓu èng tiªu
©m.
CT 2
Trªn c¬ së ph−¬ng ¸n c¶i t¹o mÆt b»ng, sö dông c¸c ph−¬ng tr×nh liªn tôc Becnuli [1], [4]
tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm diÖn tÝch l−u th«ng vµ l−u l−îng khÝ lµm m¸t trªn c¸c mÆt c¾t cña ®−êng
khÝ l−u th«ng A-A vµ B-B víi ®iÒu kiÖn c¸c tæ m¸y lµm viÖc ë c«ng suÊt ®Þnh møc. KÕt qu¶ kiÓm
nghiÖm diÖn tÝch vµ l−u l−îng khÝ l−u th«ng lµm m¸t cÇn bæ sung ®−îc tr×nh bµy trªn b¶ng 3.
B¶ng 3. KÕt qu¶ kiÓm nghiÖm diÖn tÝch vμ l−u l−îng l−u th«ng khÝ lμm m¸t
TT DiÖn tÝch th«ng giã yªu cÇu vµ diÖn tÝch
thiÕt kÕ cña tr¹m ph¸t ®iÖn ThiÕt kÕ ban ®Çu C¶i t¹o míi
1 Tæng tiÕt diÖn ®−êng khÝ vµo phßng nhá nhÊt cña
nhµ ph¸t ®iÖn yªu cÇu
18.3 m218.3 m2
2 Tæng tiÕt diÖn ®−êng khÝ ra phßng nhá nhÊt cña
nhµ ph¸t ®iÖn yªu cÇu 12.8 m212.8 m2
3 Tæng diÖn tÝch thiÕt kÕ cña ®−êng khÝ ra (mÆt c¾t
D – D)
13.5 m213.5 m2
4 Tæng diÖn tÝch ch−a kÓ tæn thÊt cña mÆt c¾t A - A 6.6 m212.12 m2
5 Tæng diÖn tÝch thiÕt kÕ ®−êng khÝ vµo cña mÆt c¾t
A - A 3.3 m212.65 m2
6 Tæng diÖn tÝch ch−a kÓ tæn thÊt cña mÆt c¾t B - B 8 m217.92 m2
7 Tæng diÖn tÝch thiÕt kÕ ®−êng khÝ vµo cña mÆt c¾t
B – B
5.3 m212.24 m2
8 L−u l−îng khÝ lµm m¸t cÇn bæ sung qua mÆt c¾t
A - A (m3/s) 50.15 3.40
9 L−u l−îng khÝ lµm m¸t l−u th«ng mÆt c¾t B - B
(m3/s)
40.15 5.45
Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn b¶ng 3, ta nhËn thÊy, vÒ l−u l−îng kh«ng khÝ lµm m¸t l−u th«ng
sau khi c¶i t¹o c¸c mÆt c¾t trªn c¸c trôc A - A vµ B - B ®· gÇn ®¸p øng yªu cÇu. Do trªn ®−êng
khÝ l−u th«ng cã c¸c èng tiªu ©m, g©y tæn thÊt ¸p suÊt, v× vËy cÇn tiÕn hµnh tÝnh to¸n tæn thÊt ¸p
suÊt trªn ®−êng khÝ lµm m¸t l−u th«ng theo ph−¬ng ¸n c¶i t¹o míi ®Ó kiÓm nghiÖm ¸p suÊt cña
qu¹t lµm m¸t ®éng c¬ diezel theo yªu cÇu lµm m¸t cho hÖ thèng.
2.3. TÝnh to¸n tæn thÊt ¸p suÊt khÝ lµm m¸t l−u th«ng trong c¸c ®−êng èng tiªu ©m :
T¹i mÆt c¾t A - A, c¸c cöa th«ng giã chØ lµ cöa chíp, tèc ®é khÝ l−u th«ng kh«ng cao, tæn
thÊt ¸p suÊt trªn ®−êng th«ng giã lµ kh«ng ®¸ng kÓ. V× vËy chØ cÇn x¸c ®Þnh tæn thÊt ¸p suÊt trªn
mÆt c¾t B - B vµ trªn cöa giã ra tõ kÐt lµm m¸t (mÆt c¾t D - D), chñ yÕu do c¸c èng tiªu ©m
Cöa chíp xim¨ng
Cöa chíp x im¨ng
Cöa chíp s¾t, t«n s¬n tÜnh ®iÖn 2mm
MÆt ®øng trôc a
15020
14220
70007000
16602550580025501660
1760
11751175
6000
11751175
1760
4006102500100025001000250010002500610400
1
2
3
321
Cöa chíp s¾t, t«n s¬n tÜnh ®iÖn 2mm
H×nh 6. MÆt c¾t A – A theo ph−¬ng ¸n c¶i t¹o
1 2 3
3
2
1
400 610 2500 1000 2500 1000 2500 1000 2500 610 400
1760 1175 1175 6000 1175 1175 1760
1660 2550 5800 2550 1660
7000 7000
14220
15020
950 950
Cöa tiªu ©m ®Çu vµo dµy 300mm
Cöa tiªu ©m ®Çu vµo Cöa tiªu ©m ®Çu vµo
Cöa tiªu ©m ®Çu vµo dµy 3000
Cöa tiªu ©m ®Çu vµo dµy 3000
C¶i t¹o hai cöa Më míi 2 cöa
MÆt ®øng trôc b
H×nh 7. MÆt c¾t B – B theo thiÕt kÕ míi
(h×nh 5, h×nh 8). Tæn thÊt ¸p suÊt trªn èng tiªu ©m gåm tæn thÊt ¸p suÊt do ma s¸t vµ tæn thÊt ¸p
suÊt côc bé.
2.3.1. Tæn thÊt ¸p suÊt do ma s¸t g©y ra
§Ó tÝnh to¸n ®−îc tæn thÊt ¸p suÊt do ma s¸t, tõ tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cña èng, ta ph¶i
quy ®æi vÒ tiÕt diÖn èng trßn, sau ®ã nh©n hÖ sè lªn sÏ ®−îc tæn thÊt ¸p suÊt ma s¸t trong tiÕt
diÖn h×nh ch÷ nhËt (h×nh 8).
Tæn thÊt ¸p suÊt ma s¸t trong èng trßn t−¬ng ®−¬ng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
ρλ=Δ .
g.2
V
.
d
l
.P 2
tron
ms [KG/m2] (1)
trong ®ã:
λ - hÖ sè ma s¸t; l - chiÒu dµi èng th«ng giã [m]; d - ®−êng kÝnh èng th«ng giã [m]; V - vËn
tèc qua tiÕt diÖn [m/s]; g - gia tèc träng tr−êng [m/s2]; ρ - mËt ®é cña kh«ng khÝ.
CT 2
HÖ sè ma s¸t λ phô thuéc vµo chÕ
®é ch¶y hay sè Reynon Re vµ ®é
nh¸m t−¬ng ®èi cña thµnh èng.
Tõ c¸c tham sè kÕt cÊu cô thÓ cña
hÖ thèng tiªu ©m vµ sö dông c¸c biÓu
thøc [1], [3], [4] tÝnh to¸n x¸c ®Þnh
®−êng kÝnh ®−êng trßn t−¬ng ®−¬ng, tØ
sè gi÷a tæn thÊt ¸p suÊt ma s¸t trong
èng tiÕt diÖn ch÷ nhËt vµ èng tiÕt diÖn
trßn, hÖ sè Reynon, hÖ sè ma s¸t λ.
§−a vµo biÓu thøc (1), ta x¸c ®Þnh ®−îc
tæn thÊt ¸p suÊt do ma s¸t g©y ra cho
c¸c ®−êng èng tiªu ©m trªn c¸c mÆt c¾t l−u th«ng khÝ lµm m¸t B - B vµ D - D.
700
195
15
o
10001000 900
15 o
600600 600
1700
2
00
15 o
600600 600
15 o
600600 600
15 o
600600 600
1700
2
00
1700
2
00
a, b,
H×nh 8. KÝch th−íc mét èng tiªu ©m
a. Cöa giã vμo; b. Cöa giã ra
2.3.2. TÝnh to¸n tæn thÊt côc bé
Tæn thÊt côc bé ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
ρξ=Δ .
g.2
V
.P 2
cb [KG/m2] (2)
trong ®ã: ξ - hÖ sè c¶n côc bé; V - vËn tèc qua tiÕt diÖn [m/s]; g - gia tèc träng tr−êng [m/s2];
ρ - mËt ®é cña kh«ng khÝ = 1,205 [kg/m3]
Tæn thÊt côc bé cña èng tiªu ©m bao gåm tæn thÊt côc bé do ®Çu èng ngµm vµo t−êng vµ
tæn thÊt côc bé do èng ngoÆt h×nh ch÷ Z (h×nh 8 vµ h×nh 9) [4].
- Tra b¶ng chän hÖ sè c¶n côc bé ξ1 do ®Çu èng ngµm vµo t−êng.
- Tæn thÊt côc bé do èng ngoÆt h×nh ch÷ Z víi gãc 150, tra b¶ng ta ®−îc hÖ sè c¶n côc bé
ξ2