Đang tải... (xem toàn văn)
Luận Văn: Điều chỉnh bộ điều tốc của tuabin
CHƯƠNG 1: TổNG QUAN Về NHà MáY THUỷ ĐIệN1.1. Nguồn thuỷ năng và vai trò của nhà máy thuỷ điện trong đời sống1.2. Mục đích của nhà máy thuỷ điện1.3. Phân loại nhà máy thuỷ điện1.3.1. Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông1.3.2. Nhà máy thuỷ điện kiểu đờng dẫn1.3.3. Nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp1.4 Những hạng mục công trình và thiết bị chính của nhà máy thuỷ điện1.5 Nhà máy thuỷ điện PLEIKRÔNGCHƯƠNG 2: TUABIN2.1. Tuabin nớc và sự phát triển của nó2.2. Phân loại tuabin2.2.1. Tuabin phản lực2.2.1.1. Tuabin hớng trục 2.2.1.2. Tuabin tâm trục2.2.1.3. Tuabin hớng chéo2.2.2. Tuabin xung lực2.2.2.1. Tuabin gáo 2.2.2.2. Tuabin tia nghiêng2.2.2.3. Tuabin tác dụng kép2.3. Tuabin trạm PLEIKRÔNG2.3.1. Thông số chính của tuabin2.3.2. Kiểu loại tuabin của trạm 2.3.3. Cao trình đặt tuabin2.3.4. Các bộ phận chính của phần dẫn dòng tuabin2.3.4.1. Buồng dẫn tuabin2.3.4.2. Bánh công tác của tuabin1 2.3.4.3. Buồng hút 2.3.4.4. Một số yêu cầu chính của kết cấu tuabinCHƯƠNG 3: Bộ ĐIềU TốC CủA TUABIN3.1. Vấn đề điều chỉnh tuabin3.2. Nhiệm vụ của bộ điều tốc 3.3. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc 3.4. Các bộ phận cơ bản của bộ điều tốc 3.5. Phân loại bộ điều tốc 3.5.1. Phân loại theo nguyên lý tác động- Bộ điều tốc tác động trực tiếp- Bộ điều tốc tác động gián tiếp3.5.2. Phân loại theo đặc điểm của sơ đồ điều chỉnh- Bộ điều tốc có phản hồi- Bộ điều tốc không có phản hồi 3.5.3. Phân loại theo tính chất của phản hồi- Bộ điều tốc có phản hồi cứng - Bộ điều tốc có phản hồi mềm3.5.4. Phân loại theo phơng pháp điều chỉnh- Bộ điều tốc cơ khí - Bộ điều tốc thuỷ cơ- Bộ điều tốc điện thuỷ3.6. Bộ điều tốc tuabin cánh quay3.7. Bộ điều tốc tuabin gáo 3.8. Bộ điều tốc tuabin tâm trục hay tuabin chong chóng3.9. Bộ điều tốc của trạm thuỷ điện PLEIKRÔNG 2 Vấn đề điều chỉnh turbineĐối với lới điện hiện đại, yêu cầu tần số điện không đổi (50Hz hoặc 60Hz), hay nói chính xác hơn, phạm vi biến đổi rất nhỏ, dới 0,1%. Vì vậy, nó đòi hỏi tốc độ quay của turbine không đợc thay đổi. Song, khi phụ tải thay đổi, mômen (tơng ứng công suất phát của turbine) và mô men cản (t-ơng ứng vơi phụ tải) sẽ mất cân bằng, làm tốc độ quay của turbine thay đổi. Muốn giữ tốc độ quay của turbine không thay đổi, phải tạo nên cân bằng mới giữa mômen quay và mômen cản. Để thay đổi công suất trên trục turbine, ngời ta thờng thay đổi lu lợng qua turbine bằng cách thay đổi độ mở cánh hớng dòng của turbine phản kích, hay thay đổi độ mở vòi phun của turbine xung kích. Việc tăng giảm độ mở turbine để thay đổi công suất hay dừng máy có thể thao tác bằng tay khi yêu cầu chính xác của tần điện không cao và lực đóng mở turbine không lớn, tức chỉ đợc dùng ở trạm thuỷ điện nông thôn với turbine cực nhỏ. Để đảm bảo chất lợng điện đa lên lới điện (gồm điện áp và tần số) cũng nh để đảm bảo yêu cầu dừng máy cấp tốc ngời ta phải tiến hành thao tác điều chỉnh turbine một cách tự động, tức là bộ phận điều chỉnh lu lợng qua turbine phải đợc thao tác bằng động cơ secvo có lực thao tác lớn nhờ áp lực dầu từ các ống dẫn dầu áp lực. Dầu áp lực này đợc cung cấp từ thiết bị dầu áp lực và đợc điều khiển, khống chế từ thiết bị điều tốc. Ba bộ phận này hợp lại thành hệ thống điều chỉnh tự động độ quay của turbine.3 Hệ thống dầu bộ điều tốc turbineTrong đó:Hệ thống dầu áp lực:1.1.Thùng chứa dầu áp lực1.2.Bảng điều khiển1.3.Máy bơm dầu11.4. Hệ thống làm mát dầu11.5. Hệ thống trao đổi dầu4 Hệ thống điều tốc điện thuỷ lực:2.1Tủ điều khiển2.2Tủ khởi động bộ điều tốc2.3Van sự cốbộ điều chỉnh van định hớng Servomotor2.4Thiết bị phản hồi2.5Bộ bảo vệ tần số và chống lồng tốcHệ thống tự động điều chỉnh turbine:3.1 Tủ điều khiển tự động3.2 Bảng dụng cụ đo và điều khiển3.3 Vòng hớng đo nhiệt độ3.4 Đồng hồ đo lu lợng3.5 Khoá van cánh hớng3.6 Đo mức dầu ổ trục3.7 Đo độ mở trục cánh hớng3.8 Đo mức nớc nắp turbine3.9 Đo áp suất của nớc dới bánh xe công tá5 CHƯƠNG 1: TổNG QUAN Về NHà MáY THUỷ ĐIệN1.1. Nguồn thuỷ năng và vai trò của nhà máy thuỷ điện trong đời sống Chúng ta đã biết rằng để phát ra điện ta có thể sử dụng nhiều nguồn năng lợng khác nhau nh : với các nhà máy nhiệt điện ngời ta sử dụng nhiên liệu là than, với nhà máy thuỷ điện thì ngời ta sử dụng năng lợng của dòng chảy. Ngoài ra ngời ta còn xây dựng các nhà máy điện bằng cách khai thác năng lợng nguyên tử, năng lợng mặt trời, năng lợng gió Trong các loại nhà máy điện kể trên thì phổ biến nhất là nhà máy thuỷ điện và nhà máy nhiệt điện. Từ nhiều thế kỷ trớc nguời ta đã biết sử dụng năng lợng của sông ngòi và cho đến ngày nay thì việc sử dụng năng lợng của sông ngòi đã phát triển trên một quy mô lớn. Thuỷ năng là một dạng năng lợng tuần hoàn, đây là tính u việt nhất của nguồn năng lợng này mà các nguồn năng luợng khác nh nguyên tử, than, dầu không thể có đ ợc. Trong quá trình biến đổi năng lợng thì chỉ có thuỷ năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng lại đợc tái tạo thành dạng thuỷ năng. Còn các dạng năng lợng khác trong quá trình biến đổi không tự tái tạo đợc trong tự nhiên. Con ngời sử dụng nguồn thuỷ năng vô tận để phục vụ cho đời sống và sản xuất đặc biệt là để phát điện. Trong nhà máy thuỷ điện năng lợng dòng chảy đợc tập chung vào một chỗ ( bằng cách đắp đập, đào kênh dẫn ). Năng l ợng này đợc sử dụng để quay tuabin nớc và tuabin này kéo theo máy phát điện từ đấy biến cơ năng thành điện năng So với các nhà máy điện khác thì nhà máy thuỷ điện có các u điểm :Hiệu suất của nhà máy thuỷ điện có thể đạt đợc rất lớn so với nhà máy nhiệt điện - Thiết bị đơn giản dễ tự động hóa và có khả năng điệu khiển rừ xa- ít sự cố và cần ít ngời vận hành 6 - Có khả năng làm việc ở phần tải thay đổi- Thời gian mở máy và dừng máy ngắn- Không làm ô nhiêm môi trờng- Mặt khác nếu khai thác thuỷ năng tổng hợp kết hợp với tới tiêu,giao thông và phát điện thì giá thành diện sẽ giảm xuống giải quyết đợc triệt để hơn vần đề của thuỷ lợi và môi trờng sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó. Xây dựng nhà máy thuỷ điện thờng không chỉ nhằm mục đích duy nhất để phát điện mà còn nhằm lợi dụng tổng hợp việc trị thuỷ và khai thác sông ngòi.Đó cúng là một nguyên tắc cơ bản của vấn đề khai thác các dòng chảy đảm bảo đợc hiệu quả kinh tế tổng hợp cao nhất cho nhiều ngành kinh tế.Thạt vậy xây dựng nhà máy thuỷ điện thờng nhằm mục đích giải quyết các nhiệm vụ sau:- Tới ruộng : xây dựng các nhà máy thuỷ điện kiểu đập tạo nên những hồ chứa nớc lớn . trữ một khối lợng nớc lớn trong mùa lũ làm mức nớc dâng lên cao tạo điều kiện cho việc tới các vùng đồng bằng hay đồi núi rộng lớn.- Chống lũ: xây dựng các nhà máy thuỷ điện kiểu đập tạo thành những hồ chứa lớn có khả năng trữ đại bộ phận lợng nớc trong mùa lũ để phát điện và tới ruộng nh vậy hạn chế đợc mức nớc lũ phía hạ lu tránh đợc các tai hoạ do lũ lụt gây ra.- Giao thông: ở những khúc sông miền núi thờng có lắm thác ghềnh thuyền bè đi lại khó khăn.Nhà xây dựng các nhà máy thuỷ điện với những hồ chứa nớc lớn làm cho dòng sông chảy ít xiết hơn không còn thác ghềnh không còn những chỗ bồi đắp,lòng sông cạn.Do đó tạo điều kiện cho thuyền bè đi lại dễ dàng- Nuôi cá:Những hồ chứa nớc lớn là những hồ nuôi cá rất tốt đây cũng là một nguồn lợi lớn cần đợc suy nghĩ đến khi xây dựng nhà máy thuỷ điện.- Cải thiện điều kiện sinh hoạt vệ sinh phòng bệnh: Nhờ hồ chứa nớc tạo điều kiện để cung cấp nớc cho thành phó các xí nghiệp đợc đảm bảo.7 1.2. Phân loại nhà máy thuỷ điện:Trong thực tế có ba loại nhà máy thuỷ điện là: Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông, nhà máy thuỷ điện đờng dẫn và nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp.1.2.1. Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông:Để tập trung năng lợng ngời ta dùng cột áp H là độ chênh mực nớc trớc và sau đập(tơng ứng thợng lu và hà lu) đập có hồ nớc lớn để điều tiết lu lợng dòng sông.Nhà máy thờng đặt sau đập với cột nớc lớn hoặc là một bộ phận của đập đối với cột nớc nhỏ,Các trạm thuỷ điện với phơng pháp tặp trung năng lợng bằng đập gọi là nhà máy kiểu lòng sông hay sau đập.1.2.2 Nhà máy thuỷ điện đờng dân: Nớc đợc ngăn bởi một đập thấp rồi chảy theo đờng dẫn (kênh, máng tru nen, ống dẫn) đến nhà máy thuỷ điện ở đây cột áp cơ bản là do đờng dân tạo nên còn đập chỉ để ngăn nớc.Đờng dẫn có độ dốc nhỏ hơn độ dốc lòng sông.Trạm kiểu này thờng dùng ở các sông suối có độ dốc lòng sông lớn và lu lơng nhỏ.1.2.3. Nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp : Năng lợng nớc đợc tập chung lại nhờ đập và cả đờng dẫn. Cột áp của trạm gồm 2 phần một phần do đập tạo nên, phần còn lại do đờng dẫn toạ nên. Nhà máy kiểu này đợc dùng cho các đoạn sông mà ở phía trên sông có độ dốc nhỏ thì xây đập ngăn nớc và hồ chứa còn phía dới có độ dốc lớn thì xây dựng đờng dẫn.1.3. Nhà máy thuỷ điện PLEIKRÔNG Công trình thủy điện PLEIKRÔ NG dự kiến xây dựng trên sông KrôngPôkô một nhánh chính của sông Sêsan. Vị trí xây dựng công trình thuộc địa phận xã Sa Bình, huyện Sa Thầy và xã Kroong,thị xã Kon Tum ,tỉnh Kon Tum. Nhiệm vụ chính của công trình là phát điện, cung cấp điện cho các tỉnh miền Trung và miền Nam thông qua hệ thống đờng dây 550KV. Công 8 trình có công suất lắp máy Nlm = 110MW và sản lợng điện hàng năm khoảng 478,5triệu KWh. Do dung tích hồ chứa lớn, hồ chứa Pleikrông đợc xây dựng sẽ nâng cao độ an toàn, gia tăng công suất đảm bảo sản lợng điện cho các bậc thang bên dới. Riêng thuỷ điện Yali(đã đợc xây dựng ) với sự điều tiết của hồ chứa Pleikrông công suất đảm bảo tăng lên khoảng 91,7MW (tăng khoảng 40%) và sản lợng điện hàng năm là 151,5triệu KWh. Ngoài nhiệm vụ chính là phát điện, thuỷ điện Pleikrông đợc xây dựmg sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, nâng cao đời sống nhân dân tỉnh Kon Tum. 1.3.1. Thông số hồ chứa: + Mực nớc dâng bình thờng: 575 (m) + Mực nớc chết : 550(m) + Dung tích toàn bộ : 1343,9.106 (m3) + Dung tích hữu ích : 1021,9.106 (m3) + Dung tích chết : 322.106 (m3)1.3.2. Quy mô và kết cấu các hạng mục công trình chính- Đập dâng bê tông trọng lực - Đập phụ bằng đất đồng chất, nền thợng lu đắp đá gia tải và chống xói lở do sóng - Đập tràn lòng sông (liền đập dâng bê tông) không chân không kiểu Ôphixêrốp- tuyến năng lợng bố trí gần khu vực lòng sông(giữa đập tràn và đập dâng bê tông ) nhà máy thuỷ điện sau đập 1.3.3 Thiết bị công nghệ - Đập tràn: cửa van cung, đóng mở bằng xylanh thuỷ lực- nhà máy: tuabin hớng trục, trục đứng, nối đồng trục với máy phát9 - phơng án đấu nối nhà máy vào hệ thống quốc gia: đấu nối nhà máy thuỷ điện Pleikrông vào hệ thống quốc gia bằng đờng dây 220KV, mạch đơn vào trạm biến áp 500/220/110KV Pleiku.- Sơ đồ nối điện chính : Thanh cái 220KV sử dụng sơ đồ nối tam giác1.3.4. Biện pháp dẫn dòng thi công và tổng tiến độ thi công- biện pháp dẫn dòng thi công bằng 3 lỗ xả kích thớc 5x9m trong thân đập tràn và một kênh xả kiệt.- Tổng tíên độ thi công công trình là 3 năm không kể năm chuẩn bị. CHƯƠNG 2 : TUABIN2.1. Tuabin nớc và sự phát triển của nóHiện nay ngành năng lợng học đang phát triển mạnh. Ngời ta tích cực tìm kiếm những nguồn năng lợng khác nhau để sử dụng cho các ngành kinh tế. Trong đó năng lợng truyền thống nh : than, dầu, khí đốt, hạt nhân, thuỷ năng đợc coi là các dạng năng lợng cơ bản còn năng lợng mặt trời, năng lợng gió, năng lợng thuỷ triều và năng lợng thuỷ điện cực nhỏ là nhỡng dạng năng lợng mới. ở nớc ta có 2 nguồn năng lợng chính đã đợc khai thác là than và năng lợng các dòng sông và suối lớn. Tuabin nớc còn gọi là tuabin thuỷ lực là một thiết bị động lực dùng biến đổi năng lợng của dòng chảy(thuỷ năng) thành cơ năng để kéo máy phát điện hoặc máy công cụ. Tuabin nớc là loại máy thuỷ lực đầu tiên loài ngời dùng để sử dụng nguồn năng lợng thiên nhiên phục vụ đời sống và sản xuất, trớc tiên là để lấy nớc và gia công lơng thực. Tuabin nớc đầu tiên là những bánh xe đơn giản sử dụng động năng của dòng chảy 10 [...]... đồ điều chỉnh +Bộ điều tốc có phản hồi +Bộ điều tốc không có phản hồi (phản hồi hay còn gọi là mối liên hệ ngợc) 3.4.3 Theo tính chất phản hồi +Bộ điều tốc có phản hồi cứng +Bộ điều tốc có phản hồi mềm 21 Z' H' H Z Đóng Mở Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý Bộ điều tốc có phản hồi cứng 3.4.4 Bộ điều tốc phân loại theo phơng pháp điều chỉnh +Bộ điều tốc cơ khí +Bộ điều tốc cơ thuỷ lực Có hai loại: P dùng cho điều. .. 3.5 Bộ điều tốc turbine tâm trục hay turbine chong chóng ở turbine tâm trục hay turbine chong chóng, bộ điều tốc chỉ nhằm thay đổi độ mở bộ phận hớng dòng turbine, gọi là bộ điều tốc điều chỉnh đơn (có một bộ phận điều chỉnh) 3.6 Bộ điều tốc turbine cách quay Turbine cánh điều chỉnh trong quá trình điều chỉnh cùng phải thay đổi cùng một lúc độ mở cánh hớng và góc đặt cánh bánh công tác Đó là điều chỉnh. .. cứu về bộ điều tốc của turbine, từ đây xây dựng nên các phơng pháp điều khiển hiện đại dùng cho hệ thống điều tốc turbine của nhà máy thuỷ điện 3.8 Bộ điều tốc của trạm thuỷ điện pleikrông 27 cùng với hệ thống điều khiển tổ máy, bộ điều tốc phải đảm bảo đợc: - Khởi động và dừng tổ máy tự động và điều khiển bằng tay - Trong các chế độ làm việc khác nhau của tuabin : điều chỉnh tần số, điều chỉnh công... trạng thái làm việc của hệ thống có thể mô tả qua ba phơng trình : d =0 dt MT MC = 0 J J = const (2.3) Tơng ứng với ba phơng trình ta có ba nguyên lý điều chỉnh turbine 17 Theo phơng trình đầu ngời ta chế tạo các bộ điều tốc có nhiệm vụ điều chỉnh gia tốc sao cho d / dt =0 Bộ diều tốc này gọi là bộ điều tốc gia tốc Theo nguyên lý của phơng trình thứ hai ngời ta chế tạo ra bộ điều tốc có khả năng theo... điều chỉnh đơn và PK, PKM dùng cho điều khiển kép.Năng lực làm việc của Bộ điều tốc đợc xác định theo đờng kính dẫn dầu của van trợt phân phối, có các cỡ 60, 100, 150, 200mm + Bộ điều tốc điện thuỷ lực 22 Hình 2.6 Bộ điều tốc turbine điện thuỷ lực Trong bộ điều tốc turbine điện thuỷ lực thì cơ cấu chi tiết bên trong đợc mô hình hoá trong hình 2.7 sau: 23 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý cụ thể bộ điều tốc điện... sự thay đổi của phụ tải, để điều chỉnh mômen động lực của turbine MT thông qua việc điều chỉnh lu lợng qua turbine, sao cho MT cân bằng với MC Theo phơng trình thứ ba ngới ta chế tạo ra bộ điều tốc theo dõi sự thay đổi của vận tốc góc và nghiên cứu tác động sao cho J = const Bộ điều tốc gồm các cơ cấu phức tạp để thao tác điều chỉnh tự động tốc độ quay của turbine cũng nh các thao tác điều khiển,... nhiệm vụ đặt và hiệu chỉnh và hiệu chỉnh tốc độ quay Ngoài ra, trong Bộ điều tốc còn có một số bộ phận điều khiển nh cơ cấu biến tốc, cơ cấu giới hạn độ mở dùng để thay đổi phụ tải tổ máy đảm nhận, hay khống chế độ mở tối đa của cánh hớng dòng 19 3.4 Phân loại bộ điều tốc Ngời ta phân loại các Bộ điều tốc theo nhiều cách : 3.4.1 Theo nguyên lý tác động có thể chia ra +Bộ điều tốc tác động trực tiếp:... cánh là hình nón, bầu cánh chứa toàn bộ cơ cấu điều chỉnh cánh nh cơ cấu điều chỉnh cánh quay của tuabin hớng trục cánh xoay Loại tuabin này làm việc trong phạm vi cột nớc H = 30- 150 (m) 2.2.2 Tuabin xung lực Tuabin xung lực gồm : tuabin gáo, tuabin tia nghiêng, tuabin tác dụng kép 2.2.2.1 Tuabin gáo Là loại tuabin xung lực đợc sử dụng nhiều nhất, phần dẫn dòng của nó gồm bánh công tác và vòi phun... vào hớng chảy của dòng nớc qua bánh công tác mà chia tuabin phản lực thành các loại : tuabin hớng trục, tuabin tâm trục, tuabin hớng chéo trục 2.2.1.1 Tuabin hớng trục tuabin hớng trục là tuabin trong đó hớng chuyển động của dòng chảy trong phạm vi bánh công tác song song vớib truc quay tuabin Tuabin hớng trục có thể là loại cánh cố định (tuabin chong chóng) hoặc loại cánh điều chỉnh loại tuabin này có... trực tiếp đến bộ điều chỉnh, không qua một cơ cấu trung gian nào H' S H S' Dẫn nước vào Turbine Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý Bộ điều tốc tác dụng trực tiếp +Bộ điều tốc gián tiếp: quá trình truyền tín hiệu đến bộ phận điều chỉnh còn qua một số phần tử trung gian làm tăng độ chính xác và ổn điịnh hệ thống H' Z S H S' Dầu hồi Dầu từ nguồn Dầu hồi 20 Đóng - Mở Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý Bộ điều tốc tác dụng . ĐIềU TốC CủA TUABIN3 .1. Vấn đề điều chỉnh tuabin3 .2. Nhiệm vụ của bộ điều tốc 3.3. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc 3.4. Các bộ phận cơ bản của bộ điều tốc. Bộ điều tốc tuabin cánh quay3.7. Bộ điều tốc tuabin gáo 3.8. Bộ điều tốc tuabin tâm trục hay tuabin chong chóng3.9. Bộ điều tốc của trạm
