JE-HYO-B-01
Phát đi n Thu ỷ ệ đi nệ
IV. Một số các hệ thống thiết bị phụ khác
IV.1 Van nước vào (Main shut-off Valve) 1. Phân loại van nước vào
Van nước vào được bố trí ở cuối đường nố g áp lực và cửa vào tua bin phục vụ cho việc đóng dòng nước khi cần thiết, thí dụ khi tiến hành kiểm tra bên trong tua bin, tua bin dừng dài hạn hoặc h nỏ g hóc. Van nước vào chỉ tác đ ng đón g hoặc mở hoàn toàn mà không là van mở điều ch nỉ h công suất tua ộ bin.
ỉ
van phai
)
m
) s /
3
m
Van bướm
( g n ợ ư
( h c í u ữ h p á t
ộ C
l u ư L
Không có van
Cột áp hữu ích (m)
Đường kính van(m)
Hình III.11
Hình III.10 Phạm vi ứng d nụ g van nước vào
Thí dụ thực tế sử dụng
van nước vào
Trong trường hợp đối với các trạm thủy điện cột áp thấp và lưu lượng lớn, van nước vào có thể không bố trí mà thay vào nó là sử d nụ g cửa điều u cầu cần thiết là van nước vào đảm bảo đóng kín nước, chắc chắn, ch nh. Yê vận hành thuận lợi, không rò rỉ nước, ít cản trở dòng ch yả . Trong các loại van nước vào, van kiểu bướm và cánh phai được sử d nụ g r nộ g rãi hơn cả, các loại khác là van quay và van kiểu Johnson. Phạm vi nứ g d nụ g phù hợp đối với cột áp hữu ích và lưu lượng thể hiện trong hình III.10, còn phạm viáp d nụ g cho đư nờ g kính van và cột áp hữu ích thể hiện trong hình III.11.
2. Van Bướm
Loại van này thích hợp với cột áp trung bình (dưới 150m) và tua bin có
127
i n (JICA- ệ
ẫ
Dự án đào tạo giáo viên/hướng d n viên ngành đ
EE EVN)
JE-HYO-B-01
Phát đi n Thu ỷ ệ đi nệ
đường kính lớn. Đây là một cấu trúc trong đó có dạng đĩa đặt bên trong ống dẫn hình trụ và khi đĩa ở vị trí vuông góc với đường tâm nố g dẫn nó sẽ đóng dòng nước lại như thể hiện ở hình III.12.
So sánh với các loại khác, xét cấu trúc của van, bề mặt tiếp xúc với dòng
128
i n (JICA- ệ
ẫ
Dự án đào tạo giáo viên/hướng d n viên ngành đ
EVN)
(cid:24) (cid:24)
ộ
Xéc vơ mô tơ dùng dầu (n
cướ ) áp lực
Công tắc hạn chế
Xéc vơ mô tơ dùng dầu (n
cướ ) áp lực
Van By-path
Van By-path
Operation lever
Operation lever
Rubber packing
Dầu áp lực đi đóng van
Van
Dầu áp lực đi mở van
Trục van
Tua bin nước
CầnĐ/C trục van
nỐ g áp lực
Tua bin nước
nỐ g áp lực
Thân van
Thân van
Van xả (sluice)
(b) Mở hoàn toàn
(a) Đóng hoàn toàn
Hình III.12 Van Bướm
Hình III.13 Van Cửa phai
nước r nộ g và tổn thất cột áp nhiều nhất. Đặc biệt khi cột nước cao, bởi lẽ đ ộ bền vững, độ dầy của thân van được gia cố thêm, chính điều này có khuynh hướng làm tăng mức độ hạn chế. Mức độ rò rỉ nước khi van đóng hoàn toàn tư nơ g đối nhiều hơn so với các loại van khác. Tuy nhiên, do cấu trúc và cơ ch ế vận hành đơn giản hơn so với các loại van khác và không yêu cầu nên van bướm là loại kinh tế nhất. Hiện nay, biện pháp ch nố g diện tích r ng, rò rỉ là dùng cao su cứng ghép xung quanh van tạo độ kín.
3. Van cửa phai (Van cánh cửa)
Như thể hiện trong hình III.13, cửa phai cấu tạo dạng đĩa đặt vuông góc với trục đường ngố , van đóng dòng chảy khi đĩa đóng từ phần trên của nố g dẫn xu nố g phía dưới, loại này phù hợp với cột áp cao và đư nờ g kính nố g nhỏ. Bởi lẽ xéc vơ mô tơ dùng dầu áp lực được sử d nụ g rộng rãi để vận hành van nên chiều cao theo hướng th nẳ g đứng trở nên l nớ , xét theo điều kiện lắp ráp và s ử d nụ g không gian, van loại này kém lợi thế so với van bướm. Tr nọ g lư nợ g nặng hơn đáng kể và giá thành cao. Tuy nhiên, tổn thất cột áp rất nhỏ, đó chính là một lợi thế trong nhà máy Thủy điện vận hành liên tục. Hơn nữa, lư nợ g nước rò rỉ khi van đóng hoàn toàn là rất nhỏ.
4. Van quay (Van hình cầu)
Như biểu thị trong hình III.14, trong vỏ van một đoạn trụ r nỗ g xoay 90o quanh trục lắp vuông góc với đường tâm nố g dẫn. Phần trụ quay của van có
Trục van
Trục van
Van
Tua bin nước
Tua bin nước
nỐ g áp lực
nỐ g áp lực
Mở hoàn toàn
Đóng hoàn toàn
Hình III.14 Van quay
cùng đư nờ g kính với nố g áp lực, khi mở hoàn toàn không gây nên bất kỳ một cản trở đối với dòng chảy của nư cớ . Khi quay góc 90o van đóng đư nờ g nước và dừng dòng chảy. Phạm vi ứng d nụ g cho cột nước kho nả g từ 30 đến 100 m và đường kính nố g dẫn 250-3000 mm. Đối với loại van này, khi mở hoàn toàn, tổn thất cột nước ít hơn so với các loại van khác. Lượng rò rỉ trong trạng thái đóng hoàn toàn nhỏ, song cấu trúc rất phức tạp và có nh nữ g han chế về mặt cơ khí. Hơn n aữ , tr nọ g lư nợ g nặng hơn đáng kể và giá thành cao, Tuy vậy nh nữ g hạn chế đó đã được cải thiện và van loại này được sử d nụ g cho cột áp trung bình và cột áp cao.
5. Van By-path
Nhằm làm cho áp suất của nước phía đư nờ g nố g áp lực và phía tua bin cân b nằ g và để đóng mở van nước vào trong tr nạ g thái nước đứng yên, bố trí một van by-path đ nườ g kính nhỏ. Thông thường sử d nụ g loại van khóa, tuy nhiên đôi khi sử d nụ g cả loại có tên gọi là Johnson như thể hiện trong hình III.15.
Máy phát
Van nước vào
Trục chính
Van By-path
Tua bin nước
Ống áp lực
Van nước thải
Ống hút
Hình III.15 Van By-path
(cid:3)
6. Ph
ộ
nươ g thức vận hành van nước vào Phương thức vận hành van nước vào gồm dùng sức nước, dùng sức điện và bằng tay, nhưng phổ biến là sử d nụ g nước và dầu áp lực. d u, ầ Phư nơ g thức vận hành bằng tay dùng cho NMTĐ công suất nhỏ, phương thức dùng điện s ử d nụ g mô tơ điện thay cho xéc vơ mô tơ tuy thiết bị đơn g êm và không thể vận hành khi xảy ra mất điện, giản song tác đ ng khôn đây chính là những hạn chế dẫn đến ít được sử d ng.ụ
Phương thức dùng sức nước vận hành xéc vơ mô tơ b nằ g áp suất dòng nước lấy từ ống có đường kính nhỏ trích từ đư nờ g nố g áp lực. Phương thức này phù hợp cho các NMTĐ nước có chất lượng tốt và cột áp trung bình. Tuy nhiên, vào mùa đông cần bảo đảm sao cho nước không bị đóng băng.
Phương thức dùng dầu thủy lực là phư nơ g thức vận hành xéc vơ mô t ơ b nằ g áp suất d uầ . Phương thức này cần có thiết bị dầu áp lực và là phương thức có ít hạn chế nhất, và dĩ nhiên nó được sử d nụ g cho các NMTĐ mới, ngoài ra thường được sử dụng cho việc tự đ nộ g hóa hệ th nố g của các nhà máy hiện hành khi nâng cấp việc sử d nụ g nó. áp suất dầu tiêu chuẩn là 15 kg/cm2 ∼18 kg/cm2
, ngày nay sử d nụ g cả 20 kg/cm2 .
Ngoài ra, vận hành van by-path trước đây thường b nằ g tay, nh nư g ngày nay loại dùng dầu áp lực được sử dụng phổ biến trong các NMTĐ vận hành tự
động. Sau khi mở van the by-path, van nước vào mở, đ nồ g thời van by-path nườ g hợp đều tác động đóng lại sau khi van nước vào đóng, ở đây cả hai tr
k ế tiếp. Thời gian mở và đóng van nước vào là 2∼5 phút, khi sự gia tăng áp suất nước nhỏ có thể 40∼90 giây là đủ và thường đây chính là thời gian cần thiết. IV.2 Thiết bị cung cấp dầu áp lực 1. Đặc điểm cấu tạo hệ thống dầu áp lực
Dầu áp lực được sử d nụ g cho nhiều thiết bị khác nhau trong các NMTĐ gồm cả điều ch nỉ h cánh hư nớ g nước, van kim, cánh tua bin của tua bin cánh quay (Kaplan), đóng/mở van nước vào, điều khiển tự đ nộ g của thiết bị điều khiển áp lực, máy điều ch nỉ h tốc độ và các thiết bị phụ. Chính vì vậy, thiết b ị cung cấp dầu áp lực là nguồn cấp dầu áp lực được mang tính chất sống còn cho điều khiển NMTĐ. Sau đây là mô tả những nét chính t nừ g thành phần cảu h ệ th nố g dầu áp lực và hình III.16 thể hiện cấu tạo hệ th nố g cung cấp dầu áp lực. (1) Thùng dầu áp lực(chamber)
Đây là thùng chứa dầu áp lực và phía trên dầu là khí nén. Dầu áp lực được cấp thêm hoặc tích trữ tùy theo sự t nươ g quan giữa thể tích và áp suất của khí nén. Thùng dầu có lắp đặt van an toàn để giải phóng áp suất tăng quá mức bình thường. (2) Máy bơm dầu áp lực
Nhiệm vụ của bơm này là cung cấp dầu cho thùng dầu áp lực và thư nờ g s ử d nụ g loại bơm bánh răng. Để tránh trư nờ g hợp mất dầu áp lực do hỏng hóc bơm ở tất cả các NMTĐ đều bố trí một bơm dự phòng. (3) Thiết bị xả dầu
Để điều ch nỉ h áp lực dầu, ở giữa thùng dầu áp lực và bơm dầu bố trí một máy cắt tải. Khi áp suất trong thùng dầu đạt mức điều ch nỉ h cho phép cao nhất, thiết bị này tác đ nộ g nhằm tránh sự vượt quá giới h nạ . Cùng lúc này, bơm dầu được đưa về chế độ vận hành không tải, kết quả là tiết kiệm điện năng. (4) Thùng khí nén
Thùng khí nén được lắp đặt giữa thùng dầu áp lực và thiết bị cắt tải
làm nhiệm vụ cung cấp khí nén. (5) Thùng chứa dầu
Thùng này làm nhiệm vụ cung cấp dầu để bơm tại mọi thời điểm và
thu nhận dầu chảy về. Dầu dùng ở đây là dầu tua bin.
Các bơm dầu kể cả bơm làm việc lẫn bơm dự phòng đều được chạy bằng mô tơ điện. D nạ g này của hệ th nố g được gọi là dạng có kí hiệu M-M và hiện nay được sử d nụ g ở rất nhiều NMTĐ.
Hình III.16 Thành phần cấu tạo của hệ thống cung cấp dầu áp lực
T
2. Hệ thống dầu áp lực
Các NMTĐ công suất lớn thường trang bị cho mỗi tổ máy một thiết bị dầu áp lực, tuy nhiên trong các tổ máy công suất nhỏ thiết bị này đôi khi hợp bộ vào máy điều chỉnh tốc độ. Ở những hệ thống đơn lẻ mỗi thiết bị dầu áp lực dùng riêng cho một tổ máy còn ở hệ th nố g tập trung mỗi thiết bị dầu áp lực dùng cho 2 đến 3 tổ máy. Đối với hệ thống đơn lẻ, bởi bơm được lắp cho t nừ g tua bin nên kinh tế hơn khi có số lư nợ g máy phát nhỏ. Với hệ th nố g tập trung, cần có thùng dầu áp lực lớn vì phải cung cấp cho tất cả các tua bin. Nếu số lượng tổ máy lớn hệ th nố g tập trung được đánh giá là kinh tế hơn hệ th nố g đơn lẻ.
ừ
Trong vận hành, tỉ lệ h nỏ g hóc ở hệ th nố g đơn lẻ thường lớn vì nhiều máy b m.ơ Tuy nhiên đây là một lợi thế là khi xảy ra h nỏ g hóc chỉ một máy Những hạn chế của hệ th nố g loại này là cần khoảng tr nố g lắp đặt d ng. ặc dầu hệ th nố g tập trung luôn có bơm dự phòng lớn và giá thành cao h n.Mơ nhưng toàn bộ nhà máy sẽ vẫn dừng trong trường hợp xảy ra sự cố.
3. Cơ cấu cấp dầu áp lực (1) Nạp dầu và xả dầu
Mức áp suất dầu của hệ th nố g cung cấp dầu áp lực được quyết đ nị h
h lệch giữa mức dầu không tải (Max.OPL) và mức dầu mang tải
Hình III.17 Các thí dụ về mức áp suất dầu
bởi tầm cỡ nhà máy và bảo đảm duy trì trong khoảng từ 1,5 MP(Mega Pascals; 1MP=9,8kg/cm2 ) đến 6,9 MP là áp suất dầu không tải (mức áp suất dầu cực đ i:ạ Max.OPL) của thùng dầu áp lực. Phạm vi biến động của mức dầu là kho ng chên ả (mức dầu vận hành thấp nh tấ ; Min.OPL), và được ấn đ nị h tùy theo hệ thống cụ thể.
Hình III.18 Nạp dầu và Xả dầu
Khi các xéc vơ mô tơ sử dụng dầu áp lực và mức dầu đạt Min.OPL, dầu được cấp vào thùng b nằ g các bơm dầu để nâng áp suất đến Max.OPL. Khi đã đạt tới áp suất này (Max.OPL), dòng dầu được mở thông xu nố g thùng chứa dầu, và cả áp suất dầu lẫn mức dầu luôn duy trì trong kho nả g đã định. Những chế độ này gọi là “Nạp d uầ ” và “Xả dầu”.
(cid:24) (cid:24)
(2) Cấu trúc của thiết bị xả dầu
Hình III.19 Hình d nạ g của thiết bị xả dầu
Thiết bị xả dầu gồm có “Van xả d uầ ” có nhiệm vụ đóng cắt dầu từ bơm dầu áp lực, “Van cấp khí nén” làm nhiệm vụ điều ch nỉ h mực dầu trong thùng dầu áp lực và “Van điều ch nhỉ ” tác đ nộ g đóng mở van xả d uầ . Hình III.19 th ể hiện hình dáng bên ngoài của thiết bị xả dầu và hình III.20 thể hiện kết cấu bên trong của nó.
Cần đ/chỉnh
Van Khí nén
Hình III.20 Cấu tạo thiết bị xả dầu
(cid:212) (cid:212) (cid:212)
Trong van xả, pít tông trên và pít tông van cùng liên kết với một trục và
chuyển dịch lên xu nố g bên trong thân van.
Van khí nén tạo bởi van kiểm tra mức dầu và van nạp khí. Đĩa van cầu b ị nén vào vỏ bởi lò xo và được đóng mở theo sự chuyển dịch lên xu nố g của cần điều khiển.
Trong van điều khi nể , van pít tông ở bên trong thân van còn van điều chỉnh nằm bên trong van pít tông. Các van pít tông và van điều khiển chuyển động lên xu nố g thẳng đứng ngược chiều nhau. Áp lực sử dụng để tác động van điều khiển được ấn đ nị h bởi lò xo. Áp lực ấn định được điều ch nỉ h b nằ g cách nới khóa và xoay vít điều chỉnh.
