Bài giảng Nhà máy nhiệt điện - Nguyễn Tường Dũng

rong lò hơi được đưa đến vòi phun và dãn nở. Nó sinh ra động năng do giảm p và lực sinh ra bởi dòng chảy trong các rãnh cánh và sự đổi hướng của dòng này. Lực này sinh ra cơ năng và năng lượng này chiến thắng trở lực ro to và làm quay ro to. Lực làm quay ro to là xung lực và phản lực.Tuabin hơiThiết bị tb gọi là tổ hợp tất cả trang bị chính và phụ trợ của tb (bản thân tb, thiết bị ngưng hơi, hệ thống gia nhiệt và các đường ống dẫn trong phạm vi tb).Tuabin hơiThiết bị ngưng hơi là tất cả trang bị dùng để ngưng hơi thoát trong tb và tạo ck trong bn. Gồm bn, bnn, bth và ejectơ (bơm kk hay bơm tia).Nếu tb hơi dùng để kéo mpd thì tất cả các thiết bị, bao gồm tb, mp và thiết bị ngưng hơi, cũng như bộ giảm tốc (nếu có) được gọi là tổ tb-mp (gọi tắt là tổ máy).Tuabin hơiTs hơi ban đầu của tb là p0 và t0 của nó trước van stop, thông số cuối của hơi là pk và tk của nó ở ngay sau mặt bích của ống thoát tb. Hơi có ts ban đầu gọi là hơi mới, và với ts cuối - hơi thoát. Các ts định mức của tb: các ts tính toán (số vòng quay, p và T hơi mới, nước, dầu, ck) mà nct đã ghi trong lý lịch tb.Với các ts đó sẽ bảo đảm cs định mức bảo hành. Tuabin hơiCs tb: công do tb sinh ra trong 1sec (N). Cs trong của tb: tổng cs từ các dãy cánh động truyền tới trục tb, có tính đến các tổn thất nhiệt bên trong của tb (N1).Cs định mức tb: P max đo được tại đầu cực mp và tb, phát huy lâu dài ở các ts định mức và với sự thay đổi trong giới hạn được nct quy định.Tuabin hơiCs kinh tế: cs ứng với suất tiêu hao hơi bé nhất để sx ra 1KWh năng lượng. Cs này khoảng 0,85 đến 0,95 cs đ/mức.Cs hiệu dụng: cs đo dược trên trục (khớp trục) rôto. Cs điện của tổ tb-mp: cs đo tại đầu cực mp. Phụ tải của tổ máy: cs phát ra trong thời điểm nhất định. Cs điện có ích của tổ máy: Cs cấp vào lưới cho các hộ tiêu thụ. Tuabin hơiTheo dòng hơi: dòng hướng trục, hướng kính, hay dòng tiếp tuyến.Theo số tầng cánh, xung lực hay xung phản lực, theo vận tốc. Theo p: cao áp, trung áp và hạ ápTheo ngưng hơi hay không ngưng hơi.Theo tb đơn giản, tb phức hợp và tb ghép.Tuabin hơiTuabin hơiTb hơi gồm có: van Stop được lắp ở đường hơi vào, các vòi phun để dãn nở hơi và tạo ra tốc độ dòng hơi, ro to được làm quay nhờ hơi nước, vỏ để bọc các bộ phận trên, các ổ đỡ để đỡ ro to, bộ điều tốc để điều chỉnh tốc độ và điều chỉnh khả năng mang tải, hệ thống dầu bôi trơn Tuabin hơiBao che cho tb, là nơi gắn các mỏ phun, gối đỡ, rotor cũng như tạo thành hộp kín cho hơi. Thân của tb hơi phải đủ bền để chống lại T và p cao của hơi, đồng thời phải duy trì khe hở thích hợp với Rotor. Cấu tạo của vỏ o chỉ cần độ cứng mà phải có độ dẻo để nó dãn nở và co lại theo chiều dọc cũng như chiều ngang khi T thay đổi. Thân vỏ tuabin hơiDùng để gọi phần vỏ hạ áp của tb, hơi rời tb được dồn lại ở đây đi vào ống thoát hay đến bn.Chóa thoát tuabin hơiTrục hay rotor (spindle, shaft, or rotor) là phần quay của tb. Phần chính của Rotor bao gồm trục, đĩa, các cánh, các phần chèn hơi, ngõng trục và khớp nối. Trục hay rotor tuabin hơiSteam chest Hơi p, T cao đi từ ống dẫn hơi chính qua các van stop vào trong hộp hơi tới van kiểm soát, hơi từ đây cấp cho các mỏ phun. Hộp hơi được chia thành các dạng 90, 180, 360o tùy theo cs tb.Các tb cs rất lớn hộp hơi dòng đôi cùng với tb dòng đội được sử dụng.Hộp hơi Tuabin hơiMàng chắn (diaphragm).Các mỏ phun được gắn trên đóMàng chắn Tuabin hơiMỏ phun-Cánh tĩnh (Nozzles).Là nơi dòng hơi có vận tốc thấp và p cao đi qua trở thành hơi có p thấp với vận tốc cao hướng thẳng vào cánh của rotor. Các mỏ phun có thể được lắp ráp, hàn hoặc đúc lên các vòng đai. Tùy theo p và T làm việc các mỏ phun sẽ được chế tạo với vật liệu thích hợp.Mỏ phun- cánh tĩnh Tuabin hơiĐường dẫn và cánh hướng (guides, guide blades)Để đổi hướng của dòng hơi vừa rời các cánh động phía trước hướng vào các cánh động phía sau.Đường dẫn và cánh hướng Tuabin hơiGàu hay cánh động (buckets, blades).Được gắn trên rotor, là nơi nhận dòng hơi từ mỏ phun để quay rotor, làm đổi hướng và moment của dòng hơi.Gàu hay cánh động Tuabin hơiĐĩa hay bánh quay (disc or wheel).Được gắn chặt vào trục, ngoài rìa lắp các cánh động.Đĩa hay bánh quay Tuabin hơiChân cánh động: Chân cánh là nơi chịu lực ly tâm lớn. Có nhiều dạng chân cánh khác nhau tùy theo loại cánh sử dụng.Chân cánh động Tuabin hơiKhi chuyển động trong phần truyền hơi của tb, luôn có 1 lượng hơi không đi qua rãnh ống phun mà đi qua khe hở giữa bánh tĩnh và trục tb. Lượng hơi này sẽ không tham gia qt biến nhiệt năng thành động năng.Sự rò rỉ hơiTb được thiết kế các hộp hơi chèn trục Rotor với vỏ tb. Để hạn chế dòng hơi lọt qua khe hở giữa trục và vỏ tb, để chèn các khe hở này ngăn ngừa sự rò rỉ từ cao áp ra khí quyển và tránh kk lọt vào phần hạ áp tb. Hộp chèn là thiết bị tiết lưu hơi bao gồm các răng tĩnh và động được bố trí đồng tâm với các khe hở hướng kính nhỏ. Hộp chèn làm việc bằng nguồn hơi chèn lấy từ hệ thống tự dùng của tổ máy. Hệ thống chèn tuabin hơiThiết bị quay trục dùng để quay chậm rotor Tb 7-8 vòng/phút. Khi sấy hoặc làm nguội Tb trong qt khởi động hoặc ngừng máy, để tránh cong trục rotor Tb. Được bố trí tại gối 4 của tb, gồm hộp giảm tốc, cơ cầu cài khớp điện- khí nén, một đc dẫn động chính đặt thẳng đứng và một đc cài khớp trên đỉnh đc chính và được nối đồng trục. Dầu bôi trơn cho thiết bị quay trục được cấp từ hệ thống dầu bôi trơn tb. Được cài khớp bằng tay hoặc thông qua cơ cấu cài khớp từ xa bằng điện - khí nén. Luôn vận hành ở chế độ được cài khớp hoàn toàn trước khi đc chính làm việc. Hệ thống trở trục Tuabin hơiRoto được đỡ bằng các gối đỡ trượt ở cả 2 đầu. Phần trượt của roto mà được gối đỡ mang được gọi là ngõng trục. Tại ngõng trục, đường kính của roto nói chung là nhỏ nhất. Khi cần thiết phải hiệu chỉnh bằng cách cạo chỗ này, độ bền tính toán phải được tính toán lại. Gối đỡ Tuabin hơiCác ổ đỡ để đỡ lực dọc trục tác dụng lên trục quay và để hạn chế di chuyển gọi là ổ đỡ chặn, nó được dùng để điều chỉnh vị trí của roto, duy trì chính xác khe hở dọc trục giữa vòi phun và cánh động trong suốt tg tb làm việc.Ổ chặn Tuabin hơiCác roto thường được sử dụng dưới dạng nối 3 đến 5 cái với nhau, kể cả với roto mp. Khớp nối được bố trí để điều chỉnh chính xác tâm trục roto khi nối và để truyền M xoắn.Các khớp nối Tuabin hơiVan Stop được lắp đặt trước vđk trên đường hơi chính vào tb.Chức năng: Đóng dòng hơi chính tức thì trong trường hợp cần dừng khẩn cấp tb do mất phụ tải hoặc sự cố. Điều chỉnh dòng hơi chính khi khởi động tb. Van stop Tuabin hơiĐặt tại phía sau theo đường hơi của van Stop, vđk điều chỉnh dòng hơi vào tb. Duy trì tốc độ quay của tb khi có sự mất tải đột ngột và đóng dòng hơi vào tb khi cần dừng tb khẩn cấp. Van kiểm soát Tuabin hơiCs tb tăng lên khi tăng ts đầu hoặc giảm ts cuối của hơi. T của hơi ra khỏi tb bị hạn chế bởi T nước làm mát nó (nước tuần hoàn) và thường cao hơn T của của nước làm mát từ 8 đến 100C. Nước làm mát lấy từ ao, hồ, sông, suối, có T khoảng 20-250C tùy vào mùa và đk địa lý của nmd, nghĩa là hơi bão hòa khi ra khỏi tb chỉ ngưng tụ ở T=30-350C, tương ống với p cuối tb từ 0,03-0,04 bar. Bình ngưng Tuabin hơiĐể đảm bảo được trạng thái này, nối ống thoát hơi của tb với bn, độ ck trong bn được tạo nên nhờ hơi ngưng tụ thành nước và nhờ các thiết bị đặc biệt như êjectơ hoặc bơm ck. Các thiết bị này sẽ liên tục hút kk ra khỏi bn.Bình ngưng Tuabin hơiTb ngưng cần được tạo ra P hơi thoát thấp hơn P khí quyển (P ck) bằng sự ngưng tụ và tạo ra nước ngưng. Thiết bị ngưng tụ bề mặt đang được sử dụng.Thiết bị ngưng tụ bề mặt còn có thêm BTH, thiết bị tạo ck, BNN.Còn có thể được lắp thêm thiết bị làm sạch ống nước làm mát kiểu bi.Bình ngưng Tuabin hơiNếu bn có độ ck cao, truyền nhiệt giữa hơi và nước tăng lên, cải thiện được hiệu suất nhiệt của thiết bị. Để duy trì ck cao, cần phải có T nước làm mát thấp và lượng nước làm mát tăng lên, do đó giá của thiết bị, các thiết bị phụ và chi phí năng lượng cho chúng cũng tăng lên. Do đó độ ck tính toán kinh tế nhất là 96.2kPa (722mmHg) và giới hạn ck trong vận hành là 98.6kPa (740mmHg).Bình ngưng Tuabin hơiĐộ ck được quyết định bởi T và lưu lượng nước làm mát. Lưu lượng nước làm mát khoảng 50-80 lần lớn hơn nước ngưng tụ, và độ chênh T giữa đầu vào và đầu ra của nước làm mát là từ 5-10oC.Bình ngưng Tuabin hơiBình ngưng Tuabin hơiĐể duy trì độ ck cần thiết trong bn cần hút liên tục kk ra khỏi bn, ta dùng các thiết bị thải kk đặc biệt, các êjectơ hơi. Bộ rút chân không Tuabin hơiÊjectơ được chia thành thành 2 loại: ejectơ khởi động và ejectơ chính. ejectơ kđ dùng để tăng tốc độ tạo ck khi khởi động tb và trong tg khởi động tb thì nó làm việc song song với êjectơ chính. Khi khởi động xong thì êjectơ này ngừng hoạt động, còn ejectơ chính vẫn liên tục làm việc liên tục từ khi khởi động cho đến khi dừng tb.Bộ rút chân không Tuabin hơiTạo ck: do thể tích hơi lớn hơn thể tích nước nhiều lần khi ở cùng P, do đó ck xảy ra khi hơi nước bị ngưng tụ. Đây chính là hiện tượng xảy ra trong bn.Nguyên lý tạo chân không Tuabin hơiĐể hút nước được ngưng trong bn và cung cấp cho bgn hạ áp và khử khí, là bơm ly tâm trục đứng nhiều tầng.Nước ngưng này là nước bão hoà, rất dễ bay hơi. Cs của mỗi bơm bằng 50% lưu lượng nước ngưng max.Bơm nước ngưng Tuabin hơiBTH dùng để bơm nước làm mát bn, có đặc trưng là P đầu đẩy nhỏ và lưu lượng lớn. Bơm dòng hỗn hợp trục đứng được dùng rất rộng rãi. 1 ống hình trụ đứng, 1 đầu hút hình chuông, đầu đẩy gấp khúc và 1 chân đế của đc được gắn trên đế bơm tất cả được lắp cố định trên sàn còn đc lắp trên chúng. Trục và bánh công tác được treo từ đc bằng mối ghép. Bơm tuần hoànTb hơi được vận hành ở tốc độ rất cao đến 3000v/ph Phải cung cấp đầy đủ dầu cho bôi trơn mỗi ổ để các ma sát trượt giảm đi. Cần dầu vận hành và dầu điều chỉnh cho bộ điều chỉnh tốc độ và các bộ điều chỉnh khác.Dầu này được cấp bởi bơm dầu chính Hệ thống dầu tuabinBd chính cung cấp dầu cho bộ điều tốc và các gối đỡ, là bơm ly tâm được nối trực tiếp vào trục tb.Dầu đưa vào bơm có P set do bơm kích thích dẫn động bằng tb dầu trong thùng dầu. Bd chính có p đầu đẩy là P set đưa dầu đến hệ thống điều chỉnh và tb dầu cho dẫn động bơm kích thích. Dầu dùng để bôi trơn tb dầu thì p giảm tới còn khoảng P set, được làm mát sau đó đưa đến hệ thống cung cấp dầu. Hệ thống dầu tuabinKhi tb quay ở tốc độ thấp, P dầu không đủ, đặc biệt khi khởi động và ngừng tb, dầu phải được cung cấp bằng bơm dầu phụ lắp trên thùng dầu. Bơm xoắn trục đứng dẫn động bằng đc điện được gắn ở phía trên của thùng dầu, tự động khởi động khi p của bơm dầu chính hạ xuống dưới P set. Bơm dầu phụ này phải sẵn sàng làm việc ở mọi thời điểm. Bơm dầu phụ tuabin2 bộ làm mát dầu được đặt ở bên trên thùng dầu chính, để làm mát dầu cấp cho gối đỡ tb. Một bộ làm việc bình thường và 1 bộ là blm dự trữ. Khi T của nước làm mát ảnh hưởng theo T từng mùa, cần sử dụng đồng thời cả 2 blm để bảo đảm hiệu quả làm mát.Hệ thống làm mát dầu tuabinCó dung tích V thích hợp để dự trữ toàn bộ lượng dầu cần thiết cho ht dầu. Nếu V thùng mà nhỏ hơn cs bơm, dầu sẽ bị dùng quá lâu và mau chóng bị hỏng. Khi V thùng dầu lớn, nước hoặc cặn chất rắn có thể được loại bỏ và hỗn hợp kk hoặc khí có thể được tách ra bên trong thùng. Thùng dầu chính có cấu trúc để có thể loại bỏ tất cả hơi nước hay khí ở bên trong bằng cách lắp bộ thông gió ở trên đỉnh thùng. Bồn dầu chính tuabinThùng dầu dự trữ để giữ tạm thời dầu bôi trơn khi kiểm tra hay khi th/dầu chính đầy. Bơm cấp dầu (Bơm chuyển): Bơm bánh răng cấp dầu từ thùng dầu dự trữ đến thùng dầu chính hoặc điều hoà dầu từ thùng dầu chính sang thùng dầu dự trữ. Bồn dầu dự trữ tuabinMáy lọc dầu được dùng để loại bỏ tạp chất như nước, vật rắn trong dầu. Dầu được đưa từ thùng dầu vào khoang lắng. Khi đi qua bên trong phòng lắng, nước lẫn trong dầu được tách ra do sự khác nhau về sức căng bề mặt của chúng tại những tấm chắn và lắng ở đáy khoang. Nước lắng đọng này sẽ được đưa ra ngoài bằng Ejector nước. Hệ thống dầu tuabinDầu đi ra ở trên đỉnh khoang lắng và đi vào lưới lọc của khoang lọc. Sau khi những phần tử cặn tương đối lớn đã được loại bỏ, dầu được dự trữ trong thùng dự trữ. Quạt rút khí, được lắp trên đỉnh khoang dầu dự trữ loại bỏ hơi nước và khí trong khoang.Dầu được bơm ra khỏi thùng dự trữ bằng bơm lọc, chạy qua bộ lọc kiểu hộp lọc loại bỏ các hạt kích thước lớn hơn 2 – 4 µm. Dầu đã lọc được đưa đến thùng dầu chínhLọc dầu Tuabin hơiĐc dẫn động quạt rút khí được lắp ở trên đỉnh thùng dầu chính, vận hành liên tục, loại bỏ nước và kk trong dầu bôi trơn. Thùng dầu và tấm đỡ được nối với ống dầu hồi, thông gió cho tấm đỡ, cung cấp kk lạnh phù hợp để rút hết dầu nhằm giữ dầu đọng lại trên các cánh hoặc ro to và đốt cháy. Năng lượng cung cấp bởi mpđ (dc) trong trường hợp mất điện toàn nmd. Quạt rút khí bồn dầu Tuabin hơiTb hơi dùng để kéo mp sx điện năng. Chất lượng dòng điện càng cao khi f dòng điện càng ổn định, nghĩa là tốc độ quay của mp càng ổn định, vì vậy tb-mp phải làm việc với số vòng quay không đổi để đảm bảo cho f của I luôn luôn ổn định. M quay của roto do công của dòng hơi sinh ra, còn M cản của mp do phụ tải điện sinh ra trên các cực của mp.Hệ thống điều khiển Tuabin hơiNguyên lý làm việc Tuabin hơiChu trình Rankine là chu trình cơ bản của nmd hơi nước.Lò hơi có nhiệm vụ cung cấp hơi nước ở p và T cao cho tb.Hơi này đi vào tb giãn nở sinh công làm quay tb, sau khi thoát khỏi tb hơi ngưng tụ thành nước ở bn và được bơm trở ngược về lò. Mpd được gắn đồng trục với tb sẽ phát điện lên lưới điện.Chu trình Rankine Tuabin hơi1-2: giãn nở sinh công qua tb (đoạn nhiệt, thuận nghịch).2-3: qt ngưng tụ trong bn đây là qt đẳng áp và là một hỗn hợp 2 pha (hơi và nước).3-4: nén đoạn nhiệt.4-1: qt gia nhiệt đẳng ápChu trình Rankine Tuabin hơi