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
xung kÝch 2 lÇn kiÓu Cink
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 tïng phong
5817-5
16/5/2006
hµ néi – 5/2006
Môc lôc
Trang
Ch−¬ng I. tæng quan vµ ph¹m vi øng dông Tua bin XK2L 1
1.1. Tua bin xung kÝch 2 lÇn (XK2L) vµ qu¸ tr×nh ph¸t triÓn. 1
1.2. Ph¹m vi sö dông cña tua bin XK2L: 3
1.3. Nh÷ng −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm cña tua bin XK2L trong thuû
®iÖn nhá vµ cùc nhá
8
1.3.1. HiÖu suÊt 8
1.3.2. §é bÒn: 11
1.3.3. Gi¸ thµnh chÕ t¹o: 11
1.3.4. H¹n chÕ cña tua bin XK2L 12
1.4. KÕt luËn 14
Ch−¬ng II. lý thuyÕt tua bin xung kÝch 15
2.1. Cét n−íc, l−u l−îng, c«ng suÊt vµ hiÖu suÊt 15
2.2. T¸c dông t−¬ng hç gi÷a dßng tia vµ tÊm b¶n 18
Ch−¬ng III. tæng quan nghiªn cøu lý thuyÕt tua bin XK2L
vµ XK2L kiÓu CINK
26
3.1. Lý thuyÕt ®¬n gi¶n cña tua bin XK2L 26
3.1.1. M« t¶ tua bin XK2L 26
3.1.2. ChuyÓn ®éng cña dßng ch¶y qua BCT: 27
3.1.3. Lý thuyÕt c¬ b¶n cña tua bin XK2L 31
3.2. Më réng nghiªn cøu lý thuyÕt c¬ b¶n tua bin XK2L 36
3.2.1. Më réng lý thuyÕt tua bin XK2L 36
3.2.2. Gãc ®Æt c¸nh 39
3.2.3. BÒ réng ®Üa c¸nh vµ gãc ë t©m ®Üa c¸nh. 40
3.2.4. §−êng kÝnh b¸nh xe vµ trôc BCT 44
3.2.5. Më réng lý thuyÕt dßng ch¶y tuyÖt ®èi qua tua bin XK2L. 45
Ch−¬ng IV. Nghiªn cøu thùc nghiÖm tuabin XK2L kiÓu CINK 49
4.1. H−íng nghiªn cøu Tua bin XK2L kiÓu CINK 49
4.1.1 Vßi phun vµ c¬ cÊu ®iÒu chØnh l−u l−îng 50
4.1.2. So s¸nh kÕt cÊu c¸nh h−íng cña tua bin XK2L kiÓu
Ossberger vµ tua bin XK2L kiÓu CINK
54
4.1.3 B¸nh xe c«ng t¸c 54
4.1.4. èng hót 58
4.2. Giíi thiªu ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n tua bin XK2L 59
4.3. ThiÕt kÕ Tua bin XK2L m« h×nh kiÓu CINK 62
4.3.1 Lùa chän kÕt cÊu 62
4.3.2 Lùa chän kÝch th−íc, th«ng sè c¬ së tua bin m« h×nh 63
4.3.3 TÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tua bin m« h×nh 63
4.3.4 ThiÕt kÕ b¸nh xe c«ng t¸c 64
4.3.5. Vßi phun 65
4.3.6 èng hót 67
4.4. M« h×nh ho¸ tua bin 68
4.5 Thùc nghiÖm tua bin m« h×nh 70
4.5.1 HÖ thèng thÝ nghiÖm 70
4.5.2 ThÝ nghiÖm tua bin m« h×nh 74
4.6. X©y dùng ®Æc tÝnh tæng hîp chÝnh cña tua bin m« h×nh 80
4.7. C¸c kÕt luËn rót ra tõ thùc nghiÖm 82
Ch−¬ng V. KÕt luËn 84
5.1 C¸c kÕt qu¶ ®Ò tµi ®· ®¹t ®−îc 84
2. H−íng nghiªn cøu tiÕp theo 85
Phô lôc 86
NC, thiÕt kÕ, chÕ t¹o & thö nghiÖm tua bin XK2L kiÓu CINK ®Ò tµi Kc07-04
ViÖn khoa häc thuû lîi 1
Më ®Çu
N−íc ta cã mét nguån thuû n¨ng v« cïng phong phó. Víi kho¶ng 3/4 diÖn tÝch
l·nh thæ lµ ®åi nói, ®Þa h×nh cao, bÞ chia c¾t m¹nh cïng víi l−îng m−a trung b×nh n¨m
kho¶ng 1960mm, víi m¹ng l−íi s«ng suèi kh¸ dµy ®Æc vµ n»m trong vïng khÝ hËu
nhiÖt ®íi giã mïa ®· t¹o ra mét nguån tµi nguyªn quý b¸u ®Ó ph¸t triÓn thuû ®iÖn.
Theo mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu cña c¸c ®Ò tµi cho thÊy tr÷ n¨ng lý thuyÕt cña
thuû ®iÖn ViÖt nam thèng kª trªn 2864 s«ng suèi cã chiÒu dµi L≥10km vµo kho¶ng
271.000GWh/n¨m ®Õn 318GWh/n¨m vµ tr÷ n¨ng lý thuyÕt cña thuû ®iÖn ViÖt nam
kho¶ng trªn 300.000GWh/n¨m víi c«ng suÊt l¾p m¸y trªn 34.000MW.
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y vµ hiÖn nay, thÕ giíi vµ c¸c tæ chøc quèc tÕ nh− Ng©n
hµng thÕ giíi (WB), Ng©n hµng ch©u ¸ (ADB(, Quü n¨ng l−îng NhËt b¶n (NEF)
…®ang quan t©m tíi viÖc khai th¸c vµ ph¸t triÓn c¸c c«ng nghÖ vÒ n¨ng l−îng t¸i t¹o
mµ trong ®ã ph¸t triÓn thuû ®iÖn nhá ®ang lµ mét môc tiªu quan t©m hµng ®Çu. §©y lµ
mét gi¶i ph¸p hiÖu qu¶ vµ bÒn v÷ng, kh«ng chØ gãp phÇn ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi vïng
s©u, vïng xa mµ cßn gãp phÇn b¶o vÖ bÒn v÷ng m«i tr−êng. HiÖn nay, víi nhu cÇu vÒ
tiªu dïng ®iÖn ngµy cµng t¨ng, −íc tÝnh kho¶ng 15%/n¨m, th× thuû ®iÖn nhá l¹i cµng
®ãng vai trß quan träng h¬n trong viÖc gãp phÇn ph¸t triÓn nguån ®iÖn n¨ng cho ®Êt
n−íc. Víi t×nh h×nh ®Çu t− thuû ®iÖn trong n−íc hiÖn nay th× viÖc ®Çu t− cho thuû ®iÖn
nhá còng sÏ cã nhiÒu thuËn lîi do quy m« vèn ®Çu t− phï hîp, cã thÓ khuyÕn khÝch c¸c
thµnh phÇn kinh tÕ kh¸c vµ ng−êi d©n ®Çu t−.
Thuû ®iÖn nhá ®· ®−îc ph¸t triÓn m¹nh ë ViÖt nam tõ nh÷ng n¨m 80 trë l¹i ®©y.
NhiÒu c¬ quan ®¬n vÞ, nhµ m¸y ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu, chÕ t¹o thiÕt bÞ cho thuû ®iÖn
nhá. Hµng tr¨m tæ m¸y thuû ®iÖn víi tæng c«ng suÊt tíi hµng ngµn kW ®· ®−îc chÕ t¹o
vµ l¾p ®Æt, gãp phÇn ph¸t triÓn kinh tÕ-x· héi, xo¸ ®ãi gi¶m nghÌo cho ®ång bµo vïng
s©u, vïng xa. Tuy nhiªn, do c«ng t¸c nghiªn cøu, chÕ t¹o cßn nhiÒu h¹n chÕ nªn chÊt
l−îng thiÕt bÞ cßn ch−a b¶o ®¶m yªu cÇu, hiÖu suÊt thÊp, vËn hµnh kh«ng æn ®Þnh, tuæi
thä kÐm. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, do khoa häc c«ng nghÖ ph¸t triÓn nªn chÊt l−îng
thiÕt bÞ ®· ®−îc c¶i thiÖn nhiÒu.
Tua bin xung kÝch 2 lÇn (XK2L) lµ mét lo¹i tua bin rÊt phï hîp víi thuû ®iÖn
nhá vµ ®· ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ ®−a vµo vËn hµnh ë ViÖt nam tõ 1967, víi c«ng suÊt
NC, thiÕt kÕ, chÕ t¹o & thö nghiÖm tua bin XK2L kiÓu CINK ®Ò tµi Kc07-04
ViÖn khoa häc thuû lîi 2
tõ 5-60kW. §©y lµ lo¹i tua bin cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, qu¶n lý vËn hµnh vµ
phï hîp víi ®iÒu kiÖn vµ tr×nh ®é ng−êi d©n ë miÒn nói . Tuy nhiªn, víi t×nh tr¹ng
chung ë giai ®o¹n tr−íc nªn còng kh«ng tån t¹i ®−îc l©u.
NhËn thÊy nh÷ng −u ®iÓm næi bËt cña lo¹i tua bin nµy, tõ n¨m 1992 Trung t©m
thuû ®iÖn - ViÖn khoa häc thuû lîi ®· ®· tËp trung nghiªn cøu, chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt
kho¶ng h¬n 100 tr¹m thuû ®iÖn víi c«ng suÊt tõ 5kW ®Õn 200 kW ë c¸c tØnh miÒn nói.
KÕt qu¶ thùc tÕ cho thÊy r»ng c¸c tua bin ®Òu lµm viÖc æn ®Þnh, ®é bÒn kh¸ cao vµ ph¸t
huy rÊt hiÖu qu¶ vµo môc tiªu phôc vô s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t cho ng−êi d©n ë miÒn nói .
Trung t©m còng kh«ng ngõng nghiªn cøu hoµn thiÖn lý thuyÕt, kÕt cÊu, kiÓu d¸ng vµ
quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o ®Ó n©nng cao chÊt l−îng cña tua bin XK2L. Trong ®ã, viÖc
nghiªn cøu n©ng cao hiÖu suÊt vµ më réng ph¹m vi ho¹t ®éng cho lo¹i tua bin nµy lµ
mét trong nh÷ng môc tiªu cÇn nghiªn cøu gi¶i quyÕt.
§Ó gi¶i quyÕt môc tiªu ®ã, nhãm nghiªn cøu trong ®Ò tµi ®· tËp trung ngiªn cøu
nh÷ng néi dung chÝnh nh− sau:
1. Ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ ph¹m vi sö dông tua bin XK2L;
2. Nghiªn cøu lý thuyÕt tua bin xung kÝch vµ tua bin XK2L kiÓu CINK;
3. Nghiªn cøu, thiÕt kÕ tua bin XK2L kiÓu CINK;
4. X©y dùng vµ hoµn thiÖn phÇn mÒm tÝnh to¸n, thiÕt kÕ tua bin XK2L;
5. Nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ x©y dùng ®Æc tÝnh n¨ng l−îng cña tua bin XK2L
kiÓu CINK;
6. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ kiÕn nghÞ.
