Đề tài: VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TÌM HIỂU VỀ TUABIN THỦY ĐIỆN LOẠI XUNG LỰC

Chia sẻ: Phan Long Bien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

169
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong vận hành hệ thống nói chung, hệ thống điện luôn đề ra những yêu cầu chung cho các nhà máy điện trong toàn hệ thống. Yêu cầu thứ nhất của hệ thống điện là các nhà máy điện phải cung cấp đủ điện lượng và công suất cho các hộ dùng điện trong cùng một thời điểm. Yêu cầu thứ hai là các trạm điện phải đảm bảo chất lượng điện (điện áp và tần số dòng điện) cho hệ thống. Yêu cầu thứ ba là chế độ hoạt động của các trạm điện phải nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TÌM HIỂU VỀ TUABIN THỦY ĐIỆN LOẠI XUNG LỰC

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TÌM HIỂU VỀ TUABIN THỦY ĐIỆN LOẠI XUNG LỰC Giao viên hướng dân: Dương Trung Kiên ́ ̃ Người thực hiên: Nhom 1 Đ4-QLNL ̣ ́ Vũ Ngoc Quyên ̣ ̀ Phan Long Biên Nguyên Thị Ngoc Bich ̃ ̣ ́ ̃ Nguyên Hông Quang ̀ ̉ Nguyên Thị Phú ̃ Đỗ Manh Đat ̣ ̣ Nguyên Đức Phong ̃ Lê Hoang Hiêp ̀ ̣
PHẦN I. VÀI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM. I. TỔNG QUAN VỀ CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN TẠI VIỆT NAM * Tính đến 01/01/2008 tổng công suất lắp máy của các nhà máy đi ện Vi ệt Nam là 12357MW, trong đó: - Các nhà máy điện thuộc EVN là: 9418MW - Ngoài EVN – IPP là: 2939MW Theo cơ cấu nguồn: Các nguồn điện Tổng công suất Toàn hệ thống 12357 Các nhà máy điện thuộc EVN 9418 Thủy điện 4583 Nhiệt điện than 1245 Nhiệt điện dầu 198 Tuabin khí – ga 3107 Ngoài EVN – IPP 2939 • Tỉ lệ thủy điện trong hệ thống giai đoạn 2005- 2025: Năm 2005 2010 2015 2020 2025 Tổng 25857- 60000 - 11286 112000 181000 NLM(MW) 27000 70000 Thủy điện 4198 10211 19874 24148 30548 Tỉ lệ thủy điện trong 36.5% 38 – 40% 28 – 33% 22% 17% hệ thống + Công suất nguồn thủy điện nêu trên bao gồm cả thủy điện tích năng (4800 MW đến 2025) và nhập khẩu từ Lào, Campuchia. • Các nhà máy thủy điện đang vận hành tính đến năm 2006 ST Tên nhà máy Công suất lắp máy(MW) Tỉnh T Đang vận hành 2
1 Hòa Bình 1920 Hòa Bình 2 Thác Bà 108 Yên Bái 3 Yali 720 Gia Lai 4 Hàm Thuận 300 Lâm Đồng 5 Đa Nhim 160 Lân Đồng 6 Đa Mi 175 Lâm Đồng 7 Thác Mơ 150 Bình Phước 8 Trị An 400 Đồng Nai Đang xây dựng 1 Tuyên Quang 342 Tuyên Quang 2 Bản Chát 220 Lai Châu 3 Huội Quảng 520 Sơn La 4 Sơn La 2400 Sơn La 5 Bản Vẽ 300 Nghệ An 6 A Vương 210 Quảng Nam II. VAI TRÒ CUA CAC NHÀ MAY THUY ĐIÊN ĐÔI VỚI HỆ THÔNG ̉ ́ ́ ̉ ̣ ́ ́ ĐIÊN ̣ 2.1 Yêu cầu chung cho các trạm điện trong toàn bộ hệ thống. Trong vận hành hệ thống nói chung, hệ thống điện luôn đề ra những yêu cầu chung cho các nhà máy điện trong toàn hệ thống. Yêu cầu thứ nhất của hệ thống điện là các nhà máy điện phải cung cấp đủ điện lượng và công suất cho các hộ dùng điện trong cùng một thời điểm. Yêu cầu thứ hai là các trạm điện phải đảm bảo chất l ượng đi ện (đi ện áp và tần số dòng điện) cho hệ thống. Yêu cầu thứ ba là chế độ hoạt động của các trạm đi ện ph ải nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống. Yêu cầu này rất quan tr ọng, nh ưng nó không thể tách rời khỏi các yêu cầu trên. Vì rằng khi thay đ ổi ch ế đ ộ làm vi ệc của một trạm phát điện nào đó thì không những thay đổi thông số năng l ượng của bản thân nó (khi thiết kế) mà còn làm ảnh hưởng đến thông số và chế độ làm việc của tất cả các trạm phát điện còn lại trong hệ thống. Do đó phải dựa trên quan điểm có lợi cho toàn bộ hệ thống để xét chế độ làm việc của các trạm phát điện. Ngoài ra, đối với trạm nhiệt điện kiểu cung cấp nhiệt và trạm thuỷ điện thì chế độ làm việc của chúng còn phụ thuộc vào yêu cầu dùng nhiệt và dùng nước của một số ngành kinh tế quốc dân. Do đó, chế độ làm việc của chúng cần bảo đảm hiệu ích kinh tế lớn nhất cho nên kinh tế quốc dân. 3
2.2 Sự đáp ứng của các nhà máy thủy điện theo các yêu cầu của hệ thống. 2.2.1. Các loại dự trữ. Trước khi xét đến sự đáp ứng các yêu cầu của h ệ th ống của các nhà máy thủy điện, ta đi tìm hiểu thêm về một số loại công suất dự trữ. Trong vận hành hệ thống điện, ngoài công suất lắp máy của các nhà máy đảm nhận phụ tải bình thường, để đảm bảo cung cấp điện một cách an toàn và liên tục cho các đơn vị dùng điện, hệ th ống cần ph ải có thêm công su ất d ự tr ữ. Công suất dữ trữ này cần thiết để đảm bảo bổ sung hay thay th ế ph ần công suất mà hệ thống vì nguyên nhân nào đó không th ể cung c ấp cho các đ ơn v ị dùng điện. Căn cứ vào tác dụng của công suất dữ trữ người ta chia thành: dữ trữ phụ tải, dữ trữ sự cố và dữ trữ sửa chữa. Công suất dự trữ phụ tải có tác dụng đảm nhận ph ần ph ụ t ải không đ ịnh kỳ và trong thời gian ngắn khi các động cơ khởi động… Trị s ố công su ất d ữ tr ữ phụ tải của hệ thống điện phụ thuộc vào quy mô và đặc điểm các đơn v ị dùng điện trong hệ thống. Công suất dữ trữ sự cố các tác dụng thay thế phần công suất các tổ máy bị sự cố, để làm cho các đơn vị dùng điện không phải chịu hậu quả của sự cố này. Sự cố này là một hiện tượng ngẫu nhiên, không thể bi ết nó x ảy ra lúc nào và khả năng xảy ra sự cố cũng không giống nhau đối với nhà máy điện. Trị số của công suất dự trữ sự cố phụ thuộc vào cấu tạo của hệ th ống điện, công suất và mức độ sự cố của tổ máy. Công suất dự trữ sửa chữa có tác dụng thay thế phần công suất của các tổ máy được đưa vào sửa chữa. Sau một thời gian hoạt động. thường là 1-3 năm, một số tổ máy của các nhà máy điện phải ngừng làm việc để kiểm tra và sửa chữa định kỳ. Việc sửa chữa được tiến hành khi phụ tải của hệ thống nh ỏ và ở các nhà máy có một số tổ máy chưa làm việc. Đối với các nhà máy th ủy đi ện thì thường là vào mùa kiệt còn đối với nhà máy nhiệt điện thì là vào mùa lũ. Tr ị s ố công suất sửa chữa phụ thuộc vào hình dạng biểu đồ phụ tải lớn nhất năm và công suất của tổ máy được sửa chữa. 2.2.2 Tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ thống a, Sự tham gia của NMTĐ không điều tiết Đặc điểm của NMTĐ không điều tiết là công suất ở mỗi thời điểm phụ thuộc hoàn toàn vào lưu lượng thiên nhiên. Trong một ngày đêm về mùa ki ệt, lưu lượng thiên nhiên hầu như không thay đổi, nên công suất c ủa NMTĐ không điều tiết có thể xem như cố định trong một ngày đêm. 4
Từ đặc điểm trên ta thấy đối với trạm thuỷ điện không có hồ đi ều ti ết thì tốt nhất nên bố trí cho nó làm việc ở phần gốc của bi ểu đồ ph ụ t ải (hình 2-11) vì rằng nếu cho nó làm việc ở phần đỉnh hoặc phần thân thì không th ể tránh khỏi tổn thất năng lượng do phải tháo bỏ lượng nước th ừa. Đi ện l ượng t ổn thất có diện tích gạch trên hình (2-12). Mặt khác trong trường h ợp phân ph ối phụ tải như hình (2-11) thì trạm nhiệt điện làm việc v ới hi ệu su ất cao h ơn, lượng tiêu thụ cho một đơn vị điện lượng ít hơn, nhưng tổng lượng nhiên liệu của nó vẫn không tăng. Do đặc điểm không có hồ chứa nên nhà máy thủy điện không điều ti ết không thể đảm nhận các loại công suất dữ trữ. Nếu nhà máy thủy điện không điều tiết lắp thêm tuabin thứ cấp, thì vào mùa kiệt có th ể dùng để thay thế các tổ máy đưa vào sửa chữa. Đến mùa nhiều nước, do tuabin thứ cấp đảm nhận được phụ tải nên một số tổ máy của nhà máy nhiệt điện có công suất tương đương có thể được đưa vào sửa chữa. b, Sự tham gia của NMTĐ điều tiết ngày trong cân bằng năng lượng. Hồ điều tiết ngày có nhiệm vụ phân phối lại lưu lượng thiên nhiên đến tương đối đồng đều trong ngày đêm cho phù hợp với biểu đồ phụ t ải. T ất nhiên sự phân phối đó phụ thuộc vào trị số lưu lượng thiên nhiên trong ngày đêm và không làm thay đổi lượng nước thiên nhiên trong ngày đêm. Tại đó ta th ấy r ằng điện lượng ngày đêm phụ thuộc hoàn toàn vào lượng nước thiên nhiên trong ngày đêm và công suất giữa các giờ có liên quan với nhau. Mặt khác thiết bị của NMTĐ có tính linh hoạt cao, quá trình thay đ ổi không gây ra tổn thất nên NMTĐ điều tiết ngày có đủ khả năng làm việc ở phần đỉnh của biểu đồ phụ tải ngày đêm. Khi làm việc ở phần đỉnh, NMTĐ sẽ sử dụng công suất tối đa, mặc dù điện lượng ngày đêm nhỏ, đồng th ời tạo đi ều 5
kiện cho trạm nhiệt điện làm việc với công suất ít thay đổi, hiệu su ất cao, lượng nhiên liệu tiêu thụ cho một đơn vị điện lượng nhỏ. Tất nhiên th ời gian làm việc ở phần đỉnh hoặc phần thân nhiều hay ít tùy thuộc kh ả năng đi ều ti ết của hồ và điều kiện thủy văn. Trong mùa nhiều nước, để tận dụng lượng nước thiên nhiên đến phát được điện lượng tối đa, tiết ki ệm được nhi ều nhien li ệu cho hệ thống, lúc này NMTĐ điều tiết ngày làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải. Như đã biết, công suất giữa các giờ trong một ngày đêm của NMTĐ điều tiết ngày có liên quan mật thiết với nhau. Vì vậy muốn xác đ ịnh đ ược ch ế độ làm việc của trạm, ta phải biết trước ít nh ất một ngày lưu l ượng thiên nhiên và biểu đồ phụ tải ngày đêm. Điều kiện đó hiện nay hoàn toàn có th ể đáp ứng được. Khi đã biết lưu lượng thiên nhiên và biểu đồ phụ tải ngày đêm, ta có th ể tìm được vị trí làm việc của NMTĐ điều tiết ngày vừa sử dụng h ết lượng nước thiên nhiên trong ngày đêm vừa phát huy được công suất công tác lớn nhờ đường lũy tích phụ tải. Nhờ tính linh hoạt của turbine và nhờ có hồ điều tiết ngày mà NMTĐ có thể đảm nhận một phần dự trữ phụ tải cho hệ thống. Trong thời gian nhi ều nước phần công suất dự trữ phụ tải của NMTĐ được sử dụng để đảm nhận công suất công tác, nên trạm nhiệt điện phải đảm nh ận d ự trữ ph ụ t ải này. H ồ điều tiết ngày tương đối nhỏ, nên nó không thể đảm nhận dự trữ sự cố và dự trữ sửa chữa cho hệ thống điện. Về mặt này thì NMTĐ điều tiết ngày ch ẳng khác gì NMTĐ không điều tiết. Nhưng nếu NMTĐ điều tiết ngày có lắp thêm tuabin thứ cấp, thì như đã biết, có thể sử dụng công suất đó làm công suất dự trữ sự cố hoặc dự trữ sửa chữa cho bản thân trạm. Hình (2-17) th ể hiện m ột 6
cách toàn diện khả năng tham gia vào cân bằng công suất toàn h ệ th ống c ủa NMTĐ điều tiết ngày. c, Vai trò của NMTĐ điều tiết năm trong cân bằng hệ thống Hồ điều tiết năm của NMTĐ có khả năng phân phối lại dòng chảy trong năm cho phù hợp với yêu cầu dùng điện. Mức độ phân phối l ại dòng ch ảy trong năm phụ thuộc vào dung tích hồ. Toàn bộ chu kỳ làm việc của NMTĐ điều tiết năm có thể phân ra bốn thời kỳ. + Thời kỳ thứ nhất là thời kỳ cấp nước. Trong thời kỳ này NMTĐ sử dụng lượng nước thiên nhiên và một phần lượng nước có trong hồ. Ch ế đ ộ làm việc của NMTĐ trong mùa cấp phụ thuộc vào chế độ của dòng chảy thiên nhiên và chế độ điều tiết của hồ. Hồ điều tiết năm có khả năng tiến hành điều tiết ngày. Cho nên trong mùa cấp, NMTĐ điều tiết năm cũng làm việc ở ph ần đỉnh của biểu đồ phụ tải như NMTĐ điều tiết ngày trong mùa ít nước. + Thời kỳ thứ hai là thời kỳ trữ nước. Trong thời kỳ này, m ột ph ần l ưu lượng thiên nhiên đến được trữ trong hồ, ph ần còn l ại mới cho ch ảy qua turbine. Trường hợp dung tích của hồ điều tiết năm tương đối nhỏ, NMTĐ có thể làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải với toàn bộ công suất lắp máy trong cả thời kỳ lũ. Ngược lại, dung tích của hồ điều tiết năm tương đối lớn, để trữ đầy hồ thì trong thời kỳ trữ NMTĐ chỉ có thể làm việc ở phần đỉnh của biểu đồ phụ tải với công suất nhỏ. Như thế là tùy theo dung tích tương đối của hồ điều tiết năm trong th ời kỳ trữ, NMTĐ có thể làm việc ở phần đỉnh hay phần gốc của biểu đồ phụ tải. Cần phải nói thêm rằng, chế độ làm việc của NMTĐ trong mùa trữ còn ph ụ thuộc vào chế độ trữ nước sớm hay muộn của hồ. + Thời kỳ thứ 3 là thời kỳ xả nước thừa. Th ời kỳ này xuất hi ện khi dung tích điều tiết năm rất nhỏ so với lưu lượng nước của mùa lũ. Khi h ồ đã tr ữ đ ầy mà lưu lượng thiên nhiên đến vẫn lớn hơn khả năng tháo nước lớn nh ất của turbine thì phải xả đi một lượng nước thừa. Thời gian xả nước thừa kéo dài cho đến khi lưu lượng thiên nhiên đến bằng khả năng tháo lớn nhất của turbine. Như vậy là trong thời kỳ xả nước thừa chế độ làm việc của NMTĐ hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện thủy văn, không có liên quan với nh ững th ời kỳ khác và hoàn toàn giống chế độ làm việc của NMTĐ không có khả năng điều tiết. 7
+ Thời kỳ thứ 4 là thời kỳ NMTĐ làm việc theo lưu l ượng thiên nhiên. Thời kỳ này xuất hiện tiếp sau thời kỳ xả nước, khi lưu lượng thiên nhiên đã bằng hoặc nhỏ hơn khả năng tháo nước lớn nhất của turbine. Mực nước của hồ trong thời gian này được duy trì ở mực nước dâng bình th ường cho đ ến khi l ưu lượng thiên nhiên không đủ đảm bảo công suất yêu cầu của hệ thống. Tiếp theo là một chu kỳ điều tiết khác lại bắt đầu. Trong thời kỳ này thì chế độ làm việc của nó giống nh ư ch ế độ làm vi ệc của NMTĐ có hồ điều tiết ngày. Đầu thời kỳ làm vi ệc theo lưu l ượng thiên nhiên, trạm làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải. Sau đó theo mức độ giảm của lưu lượng thiên nhiên mà vị trí làm việc của NMTĐ trong biểu đồ ph ụ tải năm cao dần lên. Như đã biết, hồ điều tiết năm không có khả năng phân ph ối lại dòng chảy giữa các năm, nên với những năm thủy văn khác nhau, chế độ làm việc của NMTĐ cũng không giống nhau. ( Trên hình 2-19 và 2-20 thể hiện biểu đồ cân bằng công suất đặc trưng cho năm ít nước và năm nhiều nước). * Kết luận: Rõ ràng, sự tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ th ống của NMTĐ phụ thuộc vào đặc tính phân phối dòng chảy năm c ủa sông ngòi và m ức độ điều tiết. Chế độ làm việc của NMTĐ mỗi thời kỳ thỏa mãn yêu c ầu cân bằng năng lượng trong toàn năm và hiệu ích kinh tế của hệ thống lớn nhất trong toàn chu kỳ. NMTĐ có hồ điều tiết năm, có đủ khả năng đảm nhận dự trữ ph ụ tải. Tất nhiên, trong thời kỳ NMTĐ làm việc với toàn bộ công suất lắp máy khi có cơ cấu hướng nước đã mở hoàn toàn thì NMTĐ không đảm nh ận dự trữ phụ tải. Khi dung tích của hồ điều tiết năm lớn, trạm th ủy đi ện có th ể l ắp thêm 8
công suất dự trữ sự cố. Trong mùa lũ, phần công suất dự trữ sự cố này của trạm thủy điện được sử dụng là công suất công tác và thay vào đó trạm nhi ệt đi ện s ẽ đảm nhận dự trữ sự cố cho hệ thống 2.2.3. Nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống. Như chúng ta đã biết, ưu điểm lớn nhất của các NMTĐ trong toàn bộ hệ thống đó là chi phí sản xuất rất thấp. Chi phí sản xuất mỗi kWh điện chỉ rơi vào khoảng 300-400 đồng trong khi đối với các nhà máy nhiệt điện là khoảng h ơn 2000 đồng. Với ưu điểm này, các NMTĐ là thành phần không thể thi ếu đ ể nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn h ệ thống điện Vi ệt Nam nói riêng cũng nh ư trên toàn thế giới nói chung. 2.2.4. Đảm bảo chất lượng điện thông qua chế độ điều tần. Khác với các nhà máy thủy điện khác tăng giảm công suất theo yêu cầu từ phía phụ tải, NMTĐ có nhiệm vụ điều tần lại tự động tăng gi ảm công su ất khi tần số trên hệ thống thay đổi, đưa tần số này về mức tiêu chuẩn Vd: máy chạy điều tần sẽ giữ công suất cố định khi tần số trong phạm vi 49,9Hz
Hz hoặc >50,5 Hz thì những nhà máy này có thể tự động tăng/giảm công suất máy phát để đưa tần số về lại trong khoảng 49,5 Hz đến 50,5 Hz mà không cần thông qua điều độ Điều tần cấp III là khi tần số của lưới không thể về được khoảng 49,5 Hz đến 50,5 Hz (dù cả nhà máy lớn và nhỏ đều đã tham gia điều tần) thì lúc này Điều độ sẽ cho sa thải những phụ tải theo quy định đề đưa tần số lưới điện về mức ổn định. Kết luận: Các NMTĐ đang ngày càng khẳng định được vai trò của mình trong hệ thống điện quốc gia. Không chỉ cung cấp một lượng điện vô cùng đáng kể, mang về lợi ích kinh tế cao, các NMTĐ còn đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống thủy lợi, giao thông thủy. Tương lai, nguồn điện từ thủy năng này sẽ đóng vai trò chủ đạo trong toàn hệ thống năng lượng trong nước cũng như trên toàn thế giới PHÂN II. TUABIN THUY LỰC LOAI XUNG LỰC ̀ ̉ ̣ I. GIỚI THIÊU CHUNG ̣ Tuabin thuy lực loai xung lực hay con goi là tuabin xung kich là loại chỉ sử ̉ ̣ ̀ ̣ ́ dụng phần động năng của dòng chảy. Ở loại turbine này, dòng nước sau khi ra khỏi vòi phun thì toàn bộ năng lượng dòng chảy đều biến thành động năng để đẩy bánh xe công tác. Vì chảy trong môi trường khí quyển nên chuy ển động của dòng tia trên các cánh bánh xe công tác (BXCT) là chuyển động không áp hay còn gọi là dòng tia tự do. Sau đây chúng ta nghiên c ứu c ụ th ể các h ệ c ủa turbine xung kích. II. CƠ CHẾ HOAT ĐÔNG ̣ ̣ 1. Turbine xung kích gáo ( còn gọi là turbine Penton ) Turbine này do người Mỹ tên là Penton đưa ra năm 1880 nên còn g ọi là turbine Penton. - Nguyên lý hoạt động của Turbine xung kích gáo : Quá trình hoạt động của turbine gáo như sau (xem hình 1-1): nước từ th ượng lưu theo ống áp lực 1 chảy qua vòi phun (2) (ở đây lưu lượng được điều chỉnh trước khi phóng vào cánh bánh xe công tác (BXCT) nhờ van kim (7), rồi phóng vào cánh dạng gáo (4) của tua bin, làm quay BXCT kéo theo trục turbine (5) quay, nước đập vào cánh gáo bị bắn ra hai phía và được vỏ 6 của turbine gom lại dẫn về hầm xả để tháo về hạ lưu của nhà máy 10
1 : ống áp lực 2 : vòi phun 3 : máy điều tốc 4 : hõm gáo 5 : trục turbine 6 : vỏ turbine 7 : van kim Hình 1-1. Sơ đồ tổng thể turbine xung kích gáo Hình 1-2. Các bộ phận chính của turbine gáo Cấu tạo và tác dụng các bộ phận chính của turbine gáo (hình 1-2). Vòi phun 1 nhận nước từ ống áp lực biến toàn bộ năng lượng dòng nước thành động năng trước khi đưa vào BXCT và điều chỉnh lưu lượng vào turbine nh ờ d ịch chuyển qua lại của van kim 3 đặt bên trong (hình 1-2,a). Turbine gáo cột nước cao và ống áp lực dài còn có bộ phận tách dòng 5 để hướng một ph ần hay toàn 11
bộ tia nước không cho vào BXCT để tránh hiện tượng nước va xảy ra quá lớn khi đóng nhanh van kim của nó. Bộ phận này chỉ làm vi ệc khi c ắt gi ảm ph ụ t ải máy phát điện. Khi phụ tải giảm, van kim cần phải nhanh chóng đóng bớt đ ộ mở để giảm lưu lượng thích hợp, tuy nhiên nếu van đóng quá nhanh trong vòi phun sẽ xuất hiện áp lực nước va quá lớn làm vỡ vòi phun. Để giảm trị số áp lực nước va, lúc này máy điều tốc sẽ nhanh chóng nh ấc thi ết b ị tách dòng 5 lên ngắt bớt phần lưu lượng thừa ra khỏi cánh gáo. Nhờ vậy lưu lượng vào BXCT vẫn giảm ngay theo yêu cầu giảm tải mà van kim chỉ phải đóng t ừ từ. S ự ph ối hợp dịch chuyển van kim và thiết bị tách dòng liên hợp với nhau nh ờ cơ c ấu liên hợp trong máy điều tốc Bánh xe công tác của turbine gáo ( hình 1-1 và 1-2b,c ) g ồm có đĩa 1 trên chu vi đĩa có gắn các cánh dạng gáo 2 (nên g ọi là gáo). Ph ụ thu ộc vào c ột n ước mà số gáo có từ 14÷60 cánh. BXCT có thể là một kh ối li ền khi các cánh gáo và đĩa được đúc thành một khối, và không phải là kh ối li ền khi cánh gáo đ ược đúc riêng và được gắn lên đĩa bằng bu lông hoặc hàn. Chính gi ữa cánh gáo có gân 3 chia gáo làm hai phần bằng nhau để chia tia nước tác động vào gáo thành hai phần đi về hai hướng bắn ra hai bên. Đuôi dưới của cánh gáo được khoét hõm 4 để cho tia nước xuyên qua hõm của cánh trước đập thẳng vào cánh gáo th ẳng góc (theo chiều quay ) làm tăng cánh tay đòn của momen quay và tránh momen ngược của tia nước vào phía sau gáo nằm phía trước. Vỏ turbine có nhiệm vụ không cho nước từ buồng BXCT bắn ra ngoài gian máy. Vỏ phải có kích thước và hình dáng thế nào để hứng nước từ gáo xuống hầm xả mà không rơi ngược trở lại phía sau gáo làm cản trở việc quay của BXCT. Điều này rất quan trọng đối với turbine gáo trục đứng có nhiều vòi phun. Hầm xả có nhiệm vụ tập trung nước sau khi đi khỏi BXCT lại để dẫn về h ạ lưu. Mực nước trong hầm xả phải bảo đảm thấp hơn cao trình th ấp nhất của BXCT một khoảng nào đó, thường là bằng đường kính D1 và đ ặt cao h ơn m ức nước trong hầm xả. * Một vài thông tin thêm về turbine xung kích gáo : 12
Hình 1.3 Loại trục ngang thường có công suất bé và có từ một đ ến hai vòi phun cho m ỗi BXCT (hình 1.3), số lượng bánh xe công tác trên một trục th ường nh ỏ hơn ba. Loại trục đứng có số vòi phun nhiều hơn, thường hai đến sáu vòi, được bố trí đều chung quanh BXCT. Turbine gáo sử dụng động năng để quay do vậy cần tạo nên v ận tốc dòng phun lớn để tăng công suất turbine, mặt khác kết cấu BXCT rất vững chắc do vậy turbine này được sử dụng với cột nước cao lưu lượng nhỏ. Turbine gáo loại lớn có phạm vi sử dụng cột nước từ 200÷2000m hoặc h ơn nữa, turbine gáo loại nhỏ thì từ 40÷250m. Trục turbine gáo có th ể đ ứng (hình 1- 3) hoặc ngang. Trạm TĐ Bôgôta ở Côlombia đã đạt đến cột nước rất cao H = 2000m, công suất lắp máy N = 500 MW. Trạm Raisec ở Úc có c ột n ước H = 1767m. Nước ta có các trạm H = 500÷800m như Vĩnh Sơn và Đa Nhim, s ử d ụng hệ turbine xung kích gáo. 2. Turbine xung kích hai lần ( turbine Banki ) Turbine xung kích hai lần có phạm vi sử dụng cột nước từ 6÷150m, thường từ 10÷60m. Kết cấu của nó rất đơn giản (hình1-4), dễ chế tạo nên 13
được sử dụng rộng rãi ở các trạm thủy điện nhỏ có lưu lượng bé, cột nước vừa, ́ ̀ Hinh 1-4.Turbine xung kich 2 lân trục thường nằm ngang. Turbine gồm có vòi phun tiết diện hình chữ nhật 4 được nối liền với đoạn ống chuyển tiếp 8. Vòi có cơ cấu điều ch ỉnh l ưu l ượng g ồm van ph ẳng 3 gắn với trục điều khiển 2 có tay quay vô lăng. Khi vô lăng quay, tr ục đi ều ch ỉnh sẽ tịnh tiến về phía trước hoặc phía sau làm cho tiết diện ra của vòi phun thay đổi, nên lưu lượng vào turbine cũng được thay đổi theo. Bánh xe công tác gồm các cánh cong 7 được gắn giữa các đĩa 6, số cánh từ 12÷48. Trục turbine xuyên qua giữa bánh xe công tác gắn chặt với các đĩa bằng then. Vỏ (buồng) 9 dùng để chắn không cho nước từ BXCT bắn ra ngoài. Hầm xả 5 có nhi ệm v ụ d ẫn n ước về hạ lưu. Hình dáng BXCT turbine xung kích hai lần gần giống lồng sóc. Dòng n ước t ừ vòi phun tác dụng vào các cánh phía trên (nhận khoảng chừng 80% năng lượng củadòng nước) đẩy BXCT lần thứ nhất, xong lại đi vào khoảng trống giữa BXCT rồi lại tác dụng lần thứ hai vào cánh trước khi ra kh ỏi bánh xe công tác (nhận thêm 20÷30% phần năng lượng còn lại). Cũng chính vì thế ta g ọi nó là turbine xung kích hai lần. Hiệu suất của loại turbine này tùy thuộc vào số cánh của BXCT và vào khoảng 80÷85%. Ưu điểm cơ bản của turbine xung kích hai lần là có thể chọn đường kính BXCT và số vòng quay turbine trong một phạm vi rộng mà không phụ thuộc vào lưu lượng, bởi vì lưu lượng không ch ỉ ph ụ thu ộc vào đường kính mà còn phụ thuộc vào chiều rộng BXCT nữa. Như vậy có thể chế tạo turbine với đường kính bé để có vòng quay lớn, do vậy giảm giá thành chế tạo turbine và tổ máy thủy lực. 3. Tuabin phun xiên 14
*NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: thay đổi chiều của luồng chất lưu vận tốc lớn hoặc lu ồng khí phun. K ết qu ả là xung làm quay tuabin và để lại luồng chất lưu với động năng giảm. Không có thay đổi áp suất của chất lỏng hay khí trong các cánh roto tuabin (các cánh chuyển động), như trường hợp của tuabin hơi hoặc khí, tất cả áp l ực giảm di ễn ra tại các cánh tuabin tĩnh (miệng phun). *CẤU TẠO: Turbine xung kích phun xiên (hình 1-5) có hình dạng gi ống turbine gáo ch ỉ khác ở kết cấu BXCT và hướng của tia nước vào BXCT. Tia n ước b ắn vào BXCT không trực giao với cánh mà làm với cánh một góc α, nhờ thế có thể làm vành ghép mép ngoài của BXCT nên đơn giản hóa được cách ghép cánh vào đĩa. Hình dạng cánh loại này cũng dễ chế tạo hơn. Nó cho phép gia công hàng loạt bằng cách đập. Turbine tia nghiêng ít được sử dụng rộng rãi, nó ch ỉ đ ược s ử dụng ở TTĐ nhỏ có cột nước vào khoảng H = 30÷400m. Hình 1-5. Turbine xung kích phun xiên 15
̣ ̣ MUC LUC Trang Phân I. Vai trò cua nhà may thuy điên trong hệ thông điên ̀ ̉ ́ ̉ ̣ ́ ̣ 1 ̣ Viêt Nam I. Tông quan về cac nhà may điên ̉ ́ ́ ̣ 1 II. Vai trò cua nhà may thuy điên đôi với hệ thông điên ̉ ́ ̉ ̣ ́ ́ ̣ 2.1 Yêu cầu chung cho các trạm điện trong toàn bộ hệ thống. 2.2 Sự đáp ứng của các nhà máy thủy điện theo các yêu 2 cầu của hệ thống. 2.2.1 Tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ thống. 2 2.2.2. Nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ 5 thống. 2.2.3. Đảm bảo chất lượng điện thông qua chế độ 5 điều tần. Phân II. Tuabin thuy lực loai xung lực ̀ ̉ ̣ 6 I. Giới thiêu chung ̣ 6 II. Cơ chế hoat đông ̣ ̣ 6 2.1. Turbine xung kích gáo ( còn gọi là turbine Penton ) 6 2.2. Turbine xung kích hai lần ( turbine Banki ) 9 2.3. Tuabin phun xiên 9 16
̣ ̀ ̣ ̉ DANH MUC TAI LIÊU THAM KHAO 1. Bao cao cua Công ty cổ phân tư vân xây dựng Điên 1 ́ ́ ̉ ̀ ́ ̣ 2. Trang Web Hôi đâp lớn Viêt Nam (www.vncold.vn) ̣ ̣ ̣ 3. Trang Web (www.webdien.com) 4. Nguyên lý và thiêt bị trong cac nhà may điên (Trường Đai hoc Điên ́ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ lực). 5. Bai giang Thuy điên (Khoa công trinh Thuy lợi – Thuy điên – Trường ̀ ̉ ̉ ̣ ̀ ̉ ̉ ̣ Đai hoc bach khoa Đà Năng) ̣ ̣ ́ ̃ 17