86 Chương VII. THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC CỦA TURBINE TH. LỰC ỦA URBINE Trạm thủy điện là t xí nghiệp và c cấ iện ng, nhu u i trong ph i r ộng. Nếu không có biệ p iều c nh phát ù hợ i yêu cầu lư iện d n a iới cho . tr ỹ àn y t ạm i củ s ện c v t h 5 . Tần số u o òn y t VII. 1. NHIỆM VỤ C ĐIỀU TỐC T mộ sản xuất ung p đ nă mà cầ điện năng luôn thay đổ ạm v ất r n phá đ hỉ công suất do tổ máy ra ph p vớ của ới đ thì sẽ ẫn đế sự th y đổi tần số lưới điện quá g ch t hạn phép Quy ình k thuật vận h h qu định ần số không đổi, độ sai lệ thờ a tần ố đi xoay hiều ới giá rị địn mức 0 Hz không quá ± 0,2% phụ th ộc và số v g qua của rô o máy phát: f p = n cực p ng đố i m ph c ư ần h ay ô y phát đi ặ c cơ p g c độ a rôto tổ : 60 . Trong đó số đôi là khô đổi i vớ áy át đã ó, nh vậy t số c ỉ còn phụ thuộc vào vòng qu n của r to má ện. M t khá theo học, hươn trình cơ bản đặc trưng cho sự huyển ng củ máy cq M − M dt d J = ω (7-1) men n r ổ m ủ ; độ g m Trong đó : J là mô quán tí a rô h của ôto t áy th y lực ω - tốc óc củ to tổ áy ω = 3 men huy n to y men huy ng rôto t y; i gia nh t ta thấ muố ữ c vòn y y ôn i, hằng s π n / 0; M q - Mô lực c ển độ g rô tổ má ; M c - Mô Thờ cản c . ển độ ổ má t - n Từ phương trì rên y n gi ho g qua tổ má n kh g đổ cũng tức là giữ cho tốc độ góc là ố ( ω = const) thì d dt ω = 0, t d ì n g yển đ g và m men c cản chuyể g là M ô n hụ tả áy phát điện N mp c môm h đ đ t h hì cần uy tr sự câ bằn giữa mômen lực chu ản phụ thuộc vào p ộn i m ô lự n độn en c , tức uyển M đ = ộng M c . M me địn c òn quyế bởi công suất của turbine Nt, giữa chúng có quan hệ sau: η ω γ ω QH N M t q == (7-2) Từ (7-2) ta thấy, sự cân bằng giữa M và M chỉ có thể thực hiện được khi công đ c suất máy phát luôn bằng công suất turbine ở mọi thời điểm, tức N t = N mp Nếu phụ tải máy phát điện thay đổi mà công suất turbine vẫn không đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi vòng quay tổ máy. Cũng từ công thức trên, có thể thay đổi công suất turbine bằng cách thay đổi lưu lượng vào turbine Q, thay đổi cột nước H hoặc thay đổi hiệu suất của turbine. Tuy nhiên, việc thay đổi cột nước và hiệu suất của turbine là điều không thực tế, do đó chỉ còn việc thay đổi l ưu lượng Q của turbine là thực hiện được.Vì vậy, điều chỉnh công suất turbine thuỷ lực thực chất là điều chỉnh lưu lượng bằng cách xoay cơ cấu hướng dòng (CCHD). Đối với turbine cánh quay, ngoài việc điều chỉnh CCHD còn điều chỉnh cả góc dặt của cánh turbine một cách liên hợp. Đối với turbine gáo thì điều chỉnh lưu lượng là điều chỉnh van kim và đ iều chỉnh thiết bị tách dòng một cách liên hợp. Loại điều chỉnh đối với turbine cánh quay và turbine gáo là điều chỉnh kép . Còn điều chỉnh chỉ làm quay CCHD gọi là điều chỉnh đơn (đối với turbine cánh quạt và tâm trục). Từ những diễn giải trên ta rút ra nhiệm vụ của thiết bị điều tốc tổ maý thuỷ lực là căn cứ vào sự thay đổi phụ tải bên ngoài tiến hành điều chỉnh lưu lượng của turbine để cho công suất tổ máy phát ra cân bằng với yêu cầu phụ tải và giữ vòng quay tổ máy không đổi. Sau đây chúng lần lượt nghiên cứu các loại thi ết bị điều chỉnh turbine (điều tốc). 87 VII. 2. CÁC LOẠI THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC THỦ CÔNG Trong các trạm thủy điện nhỏ và mini do điều kiện kinh tế, điều kiện chế tạo hạn chế ở địa phương cũng như yêu cầu về điện không cao, người ta có thể dùng những thiết bị điều tốc đơn giản. Việc điều chỉnh công suất do người công nhân vận hành trực tiếp tác động vào CCHD, hay chỉ điều chỉ nh van kim để thay đổi công suất cho phù hợp với giao động phụ tải gọi là điều tốc thủ công (hay điều tốc tay). Tất nhiên phản ứng của con người làm nhiệm vụ điều chỉnh không thể kịp thời so với sự thay đổi của phụ tải, do vậy chất lượng điện thấp, ngày nay hầu như không dùng ngay cả đối với turbine nhỏ. 1. Điều tốc kiểu van một cánh thủ công. điều tốc một cánh; b) điều tốc loại cơ cấu hướng dòng bằng tay. Hình (7-1,a) là loại điều tốc đơn giản dùng cho turbine buồng xoắn kim loại. Bánh xe công tác được đặt trong buồng xoắn kim loại, buồng này nối với ống áp lực. Ở phía trước BXCT có đặt một cánh van, cánh van này có thể quay quanh một trục của nó, m ột đầu trục xuyên qua thành buồng ra ngoài để nối với cơ cấu điều khiển quay tay. Nhờ van mà ta có thể điều chỉnh lưu lượng cho hợp với yêu cầu phụ tải. 2. Điều tốc kiểu cơ cấu hướng nước điều chỉnh tay Ta đã g p loại điều tốc này ở hình 2-2,b chương II. Khi trục 5 quay sẽ kéo đòn quay 6 và tác ộng thanh kéo 7 làm xoay vòng điều chỉnh 8. Vòng 8 quay sẽ kéo tay quay 4 dịch chuyển làm cánh hướng dòng 2 quay quanh trục 10 của nó làm thay đổi độ mở a 0 giữa hai cánh hướng dòng. Với các độ mở khác nhau sẽ cho lưu lượng qua turbine thay đổ điều tốc tay làm quay trục điều chỉnh 5 thông qua việc quay vô lăng của trụ đi ển (hình 7-1,b) bằng quay tay. Ngoài những loại đièu tốc thủ công đã trình bày ở trên, xưa kia người ta còn dùng cả những thiết bị đơn giản hơn như loại điều tốc kiểu thùng chụp: đó là c ơ cấu thay đổi độ mở ện tích cửa nước vào BXCT bằng cách nâng hoặc hạ chiếc thùng đậy cửa vào turbin để tăng hoặc giảm lưu lượng. Hình 7-1. Một số loại điều tốc a) ặ đ i. Máy ều khi di e 88 VII. 3. T Hệ thống điều tốc tự động của turbine là tổng hợp các cơ cấu thiết bị có nhiệm i vị trí tương ứng của các cơ cấu điều ch phối điều chỉnh nó. - Cơ ấu ổn định: có tác dụng làm tăng tính ổn định và chất lượng của quá trình điều n bằng ) - Cơ chuyển CCHD, lực này đến hàng ngàn tấn đối với turbine cở lớn. Vì vậy CC ĐC cần hải có thêm những bộ phận khuếch đại thủy lực giữa CCCƯ và CCĐC. tiến hành điều chỉnh kép Chúng Hình (7-2,a) trình bày sơ đồ nguyên lý của máy điều tốc tác dụng trực tiếp. Cấu ỉnh u lượng 3. Con lắc ly tâm 4 quay được nhờ động cơ điện 2 có liên hệ bằng cơ hay điện c nhờ hộp trục H còn ên ph ải của nó được nối với van điều tiết 3 tại điểm S. Khi cắt phụ tải, vì độ mở a 0 của ng g quay ủa quả lắc ly tâm ả lắ ăng ra xa, kéo hộp c H lên trên, lúc đó ta òn HIẾT BỊ ĐIỀU TỐC TỰ ĐỘNG vụ cảm ứng sự thay đổi tốc độ quay của máy và thay đổ ỉnh. Nó gồm có các cơ cấu cơ bản sau đây: - Cơ cấu cảm ứng (CCCƯ): cảm nhận sự sai lệch tốc độ quay của tổ máy so với tốc độ quay định mức và căn cứ vào đó tác động đến cơ cấu điều chỉnh. - Cơ cấu điều chỉnh (CCĐC): trực tiếp thay đổi mômen chuyển động của turbine. - Cơ cấu chấp hành (khuếch đại): thực hiện sự liên hệ cần thiết giữa CCCƯ và CCĐC, chuyển dời CCĐC đến vị trí t ương ứng khi có tín hiệu của cơ cấu cảm ứng. Cơ cấu thuộc loại này là: động cơ tiếp lực, ngăn kéo phân c chỉnh (ví dụ cơ cấu câ cấu phụ trợ: làm các động tác phụ như thay đổi chỉnh đị nh máy điều tốc, hạn chế độ mở CCHD, thay đổi độ không cân bằng còn dư, v.v Những điểm khác biệt giữa điều chỉnh turbine thủy lực và điều chỉnh các loại động cơ khác là ở chỗ là CCĐC của turbine đòi hỏi phải có lực chuyển dời lớn để dịch p Đối với turbine cánh quay và turbine gáo cần phải (điều chỉnh CCHD và điều chỉnh góc đặt cánh ở turbine cánh quay, hoặc điều chỉnh van kim và điều chỉnh thiết bị tách dòng ở turbine gáo), do vậy hệ thống điều chỉnh càng trở nên phức tạp h ơn. Xét về nguyên lý tác dụng ta chia ra hai loại: máy điều tốc trực tiếp và gián tiếp. ta cần nghiên cứu sơ đồ nguyên lý của chúng sau đây: VII. 3. 1. Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tác động trực tiếp tạo của máy điều tốc loại này gồm có con lắc li tâm 4, tay đòn HZS và van điều ch lư với trục turbine. Đầu bên trái của tay đòn HZS được nối với con lắ b cánh hướ nước chưa thay đổi nên số vòng quay của turbine cũng như số vòn c tăng lên, qu c v trụ y đ Hìn . S đồ điề ốc trự tiếp gián ô c ồi. đ ều n à a xuốn p b u ng Q qua turbine công su ine cân b ng với công suất h 7-2 ơ u t c và tiếp kh ng có ơ cấu phục h HZS sẽ quay xung quanh iểm tựa Z theo chi kim đồ g hồ v đẩy v n 3 g thấ để giảm ớt lư lượ ất turb ằng bằ 89 t đ h tăng tả trìn này x ế ưng chiều n ộ ph t ngư lại. ờ ét t trên g ứng với vị Z ối thời điể ều hình vẽ y ta th y iều t tác đ rự tạ rất đơ n. Nhưng nhượ c điểm cơ bản của nó là sai số về vòng quay turbine rất lớn khi phụ tải tăng i toàn phần. Đồng thời lực đóng mở các bộ phận điều chỉnh do quả lắc đủ để đóng mở các bộ phận điều chỉnh của turbine dù là turbine nhỏ. Vì dẫn vào ngăn trượt 3 để điều khiển hướng và trị số dịch chuyển của pitông của ĐCTL 5. Lực tác động của ĐCTL phụ thuộc vào kích thước và áp suất của dầu áp lực . Cấu tạo ĐCTL gồm một pitông chuyển động trong một xi lanh và pitông này được nối với vành điều chỉnh của CCHD qua thanh kéo đẩy. Ngăn trượt thông với hai phía của ĐCTL nhờ hai ống dầu đặt ở hai đầu của xi lanh. Cấu tạo ngăn trượt gồm có vỏ hình lăng trụ và một chiếc kim trượt trong đó. Trên thành vỏ có khoét năm lỗ nhỏ (cửa sổ); cửa sổ ở giữa được thông với dầu có áp lấy từ thiết bị dầu áp lực tới van trượt qua cửa này: hai cửa làm việc (ở vị trí cân bằng thì hai cửa này được đóng kín bởi phần lồi trên và dưới của van kim) thông với ngăn tương ứng của ĐCTL qua hai ống dẫn dầu, hai cửa xả dầu trên và dưới cùng thông với thùng dầu xả. Như vậy, khi chuyển dời khỏi vị trí cân b ằng thì dầu có áp sẽ từ cửa sổ giữa đi vào một ngăn nào đó của ĐCTL, còn dầu có áp trong ngăn khác của ĐCTL sẽ theo cửa sổ làm việc và lỗ xả trở về thùng xả, hai phía của ĐCTL có độ chênh áp lực làm chuyển động bộ phận điều chỉnh của turbine. Quá trình điều chỉnh tốc độ quay của turbine theo sơ đồ này sẽ không ổn đị nh bởi vì pitông của ĐCTL không thể đứng im ở một vị trí cân bằng nào cả (do kim van trượt đã không kịp trở về vị trí ban đầu). Hiện tượng giao động độ mở cánh hướng nước, công suất, cũng bắt nguồn từ đây. Để khắc phục nhược điểm trên ta sử dụng những sơ đồ điều chỉnh khác sẽ nói sau đây. 2. Máy điều tốc tác động gián tiếp có cơ cấu phản hồi cứng Trong sơ đồ này (hình 7-3,a), ngoài bộ phận ĐCTL và van trượt kể trên còn có thêm bộ phận phản hồi kiểu đòn bẩy HZS, nó có tác dụng đưa kim trượt kịp trở về vị trí trung gian. Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy, lúc đầu ở vị trí 1 và sau khi pitông ĐCTL chuyển về phía đóng bộ phận điều chỉnh thì hệ thống phản hồi cứng kiểu đòn sẽ đẩy điểm Z cùng đ iểm S ( nối với kim ngăn trượt) lên trên ở vị trí 2, kết quả là kim trượt sẽ trở về vị trí trung gian. Khác với sơ đồ không có cơ cấu phản hồi, ở đây khi quá trình điều chỉnh kết thúc thì ĐCTL sẽ dừng lại tại vị trí cân bằng mới và số vòng quay của turbine cũng sẽ máy phá iện. K i i thì quá h cũng ảy ra như th , nh chuyển độ g của các b ận kể rên ợc Đư ng n đứ hình tươn trí tay đòn H S ở cu m đi chỉnh. Từ nà ấy má đ ốc ộng t c tiếp có cấu o n giả từ 0 đến phụ tả tạo ra rất nhỏ không vậy nguyên lý này rất ít được sử dụng trong thủ y điện. VII. 3. 2. Các sơ đồ nguyên lý điều tốc đơn gián tiếp Sơ đồ nguyên lý điều tốc gián tiếp khác với sơ đồ nguyên lý điều tốc trực tiếp ở chỗ: con lắc ly tâm không trực tiếp tác động vào bộ phận điều chỉnh mà giữa quả lắc và bộ phận điều chỉnh được lắp thêm động cơ tiếp lực (ĐCTL) cùng với van phân phối (hoặc ngăn trượt). Điều đó cho phép dùng quả lắc có khối lượng nhỏ với độ nhạy khá cao để chuyển dời kim trượt lắp trong ngăn trượt đó. Theo nguyên lý làm việc của bộ phận ổn định ta chia loại gían tiếp ra những loại sau: 1. Máy điều tốc tác động gián tiếp không có cơ cấu phản hồi Hình 7-2,b là loại điều tốc này. Trong sơ đồ này đưa thêm vào hai bộ phận khuếch đại là van phân phối 3 (còn gọi là ngăn trượt) và động cơ tiếp lực 5. Con lắc ly tâm liên hệ với ngăn trượt 3 qua tay đòn 2 . Chất lỏng có áp (dầu áp lực) được a). Điều tốc có cơ cấu phản hồi cứng b). Điều tốc có cơ cấu phản hồi mềm Hình 7-3. Sơ đồ điều tốc gián tiếp có cơ cấu phản hồi. ổn định ở vị trí tương ứng với vị trí mới của hộp trục H . Hình trên tương ứng với trường hợp giảm tải, trường hợp này vòng quay mới l ớn hơn vòng quay định mức của tổ máy. Trường tăng tải, các quả lắc cụp lại, kim trượt bị đẩy lên trên và dầu có áp sẽ đi vào ngăn bên trái của ĐCTL, còn ngăn phải của nó thông vơi ống dầu xả làm cho pitông ĐCTL chuyển dịch sang bên phải để mở to bộ phận điều chỉnh. Như vậy cơ cấu phục hồi cứng đưa kim van trở v ề vị trí trung gian. Quá trình điều chỉnh kết thúc thì số vòng quay của turbine sẽ nhỏ hơn số vòng quay định mức vì điểm H thấp hơn vị trí ban đầu. 3. Máy điều tốc tác động gián tiếp có cơ cấu phản hồi mềm Trong sơ đồ điều tốc loại này (hình 7-3,b ở trên), điểm Z của đòn HZS được nối với pitông của ĐCTL qua bộ phận đặc biệt là bộ phận hoãn xung 1, nhờ đó mà điểm H có thể trở về vị trí ban đầu và đứng im ở vị trí đó trong suốt cả thời gian làm việc ổn định của turbine . Trong bộ phận phản hồi mềm, điểm Z của đòn 2 liên hệ với lò xo 3 và điểm Z sẽ ở vị trí ban đầu nếu lò xo này ở trạng thái tự do. Bộ phận hoãn xung gồm một ống xi lanh (có chứa đầy dầu) và pitông, trên pitông này có khoét một lỗ nhỏ để khi pitông củ a bộ phận hoãn xung trở về vị trí trung gian thì dầu có thể chảy chậm từ một ngăn này vào ngăn khác của xi lanh qua lỗ nhỏ đó. Ta nghiên cứu cách chuyển vận của bộ phận hoãn xung. Trong trường hợp giảm tải, số vòng quay tăng và động cơ tiếp lực chuyển động về phía đóng bộ phận điều hỉnh. Lúc đầu vì dầu chưa kịp chảy từ ngăn dưới lên ngăn trên của xi lanh của bộ phận hoãn xung, do tác dụng tiết lưu lên cả xi lanh lẫn pitông cùng điểm Z đều dịch chuyển lên trên để kịp thời đưa kim trượt (điểm S) trở về vị trí ban đầu và lò xo bị nén lại. Cho đến thời điểm này thì quá trình đièu chỉnh giống như sơ đồ máy điều tốc tác động gián tiếp với cơ cấu ph ản hồi cứng. Sau đó do tác dụng đàn hồi của lò xo 3, lò xo giản ra và đẩy điềm Z xuống dưới, đòn 2 quay xung quanh điểm H theo chiều kim đồng hồ và pitông của ĐCTL lại n tục giảm dần cho i khi điểm H ố vòng quay sau u cũng tức là phụ thuộc vào độ mở của lỗ tiết lưu ong bình hoãn xung. II. 3. 3. Các sơ đồ nguyên lý máy điều tốc kép tác động gián tiếp Khác với turbine cánh quạt và tâm trục cột nước thấp chỉ có một bộ phận điều hỉnh lưu lượng (điều chỉnh cơ cấu hướng nước) như đã mô tả ở trên, turbine tâm trục ột nước cao có van tháo không và turbine cánh quay, turbine gáo tiến hành điều chỉnh tiếp tục chuyển động về phía đóng. Số vòng quay liê trở về vị trí ban đầu thì quá trình điều chỉnh kết thúc. Stớ cùng sẽ bằng số vòng quay ban đầu. Đó là đặc điểm chính của loại điều tốc này. Thời gian cần để cho điểm Z chuyển động dưới tác dụng của lò xo nhanh hay chậm phụ uộc vào sức cản thủy lực ở lỗ tiết lưth tr V c c 90 91 ồng thời điều chỉnh óc đặt cánh quanh bầu BXCT nhằm mở rộng vùng làm việc có hiệu suất cao, còn trong o v ục có van tháo không thì mục đích của việc điều chỉnh kép iữa van kim th ị tách dòng hoặ ữa CCHD và van tháo không, nhằm mục h ực đ ớ o n h ị ó ộ ro u nh v ó q h ẽ m n à ộ t n ê n hún x t tố u : iề c kép củ thấy: khi ĐCTL của CCHD dịch sang ái để 0 y có liên hệ với đòn 8 nên nêm 6 của n h c huyể ang b n rượ dị g ên ủa ĐCTL BX và i uay c rbin hía đó bô phận liên hệ n c (thanh 7) củ L ảo đảm ên h n trị kép. Trong turbine cánh quay người ta tiến hành điều chỉnh CCHD đ g turbine gá à turbine tâm tr g và iết b c gi đíc giảm áp l nước va ở ường ống có áp dẫn nư c và turbi e. Vì vậy, t iết b điều chỉ nh của n gồm hai b phận mà t ng q á trì làm iệc c liên uan c ặt ch với nhau theo ột qua hệ r ng bu t nhấ định hư cơ cấu li n hợp gồm có cam và co lăn. Sau đây c g ta đ em xé u tố sơ đồ điều a turbine cánh quay c kép của t rbine 1. Sơ đồ Hình 7-4,a xét trường hợp phụ tải giảm ta đóng bớt độ mở a , vì pitông của ĐCTL nà tr cơ cấu liê kim van t ợp sẽ dị t 4 của B của h c XCT CT n s ch xuốn đẩy p ên phải đẩy ròng mở cửa dầu làm a rọc của đòn 5 lên trê cho dầu có áp đi vào làm cho ngăn tr về pc 8 tông củ nó lên ĐCT để q b ánh tu ự li e đóng. Khi gượ a sẽ s ệ đơ Hình 7-4. Các sơ đồ điều tốc kép của turbine cánh quay và gáo giữa vị trí nêm liên hợp và độ quay BXCT. Trong các cơ cấu hiện nay thường dùng cam thay cho nêm liên hợp. Trường hợp tăng tải sự dịch chuyển của các cơ cấu điều chỉnh sẽ ó hướng ngược lại. c 2. Sơ đồ điều tốc kép của TB gáo Trên hình 7-4,b ta thấy: khi phu tải giảm, ĐCTL 2 của của thiết bị tách dòng 9 tác đọng nhanh để cắt một phần hay toàn bộ tia nước không cho tác dụng vào BXCT, đồng thời khi pitông của ĐCTL này chuyển dịch về phía đóng sẽ đẩy nêm liên hợp 3 chuyển động sang phải, ròng rọc cùng đòn 4 đi lên, do đó đẩy kim 5 của van trượt đi xuống để mở các cửa sổ, đưa dầu có áp về ngăn bên trái của ĐCTL 7. Kết quả là van kim 8 sẽ từ từ đóng lại nhờ van tiết lưu 6 lắp ở ống dầu đi vào ngăn bên trái ĐCTL 7. Khi tăng tải thì thiết bị tách dòng 9 dời xa dòng tia nên nó không có tác dụng điều chỉnh lưu lượng tia. VII. 3. 4. Một số cơ cấu điều khiển của máy điều tốc Việc vận hành song song các tổ máy phát điện trong hệ thống điện đòi hỏi phải có thêm những cơ cấu điều khiển như: cơ cấu không cân bằng còn dư, cơ cấu biến đổi số vòng quay, cơ cấu hạn chế độ mở cánh hướng dòng .v v Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu tác dụng và cách chuyển vận của mỗi cơ cấu đó. 1. Cơ cấu không cân bằng còn dư Để tổ máy vận hành ổn định trong hệ thống điện thì đường đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh (đường quan hệ n = f (N) hoặc ω = f (N)) phải có một độ không cân bằng nhất định. Độ không cân bằng được xác định theo công thức: 92 δ= = − − +n nn in max min max min0 2 Trong đó : n nn max m nn việc đầy tải; max - vòng quay tổ máy khi làm việc không tải; n min - vòng quay tổ máy khi làm n 0 - vòng quay định mức của tổ máy. Nguyên lý làm việc của cơ cấu không cân bằng còn dư (xem hình 7-5,a) : Tại điểm O của thanh đòn nối liền quả lắc 1 và ngăn trượt 2, ngoài cơ cấu phản hồi mềm 4 còn chịu tác dụng của cơ cấu không cân bằng còn dư gồm thanh 5 và con trượt 6. Cơ cấu này làm nhiệm vụ phục hồi cứng. Thay đổi vị trí con trượt 6 ta được các trị số không cân bằng khác nhau. Khi δ = 0 thì đường dặc tính của hệ tống điều chỉnh sẽ nằm ngang, khi δ ≠ 0 thì đường đặc tính điều chỉnh là đường nghiêng (xem hình 7-5,b). cơ cấu thao tác trong máy điều tốc. Muốn vậy trong máy đi ặn vô lăng 8, điểm C ẽ thay đổi vị trí, đường đặc tính t ĩnh của hệ thống điều chỉnh được tịnh tiến lên xuống (xem sơ đồ trên hình 7-5). Khi tổ máy làm việc độc lập, cơ cấu điều chỉnh số vòng quay được dùng để thay đổi số vòng quay định mức của tổ máy. Khi tổ máy làm việc song song thì cơ cấu này dùng để thay đổi phụ tải do tổ máy đảm nhận (nhấc hoặc hạ đường đặc tính điề u chỉnh 1 ứng với khi tăng hoặc giảm phụ tải một lượng ∆N, ví dụ trên hình 7-5,c khi tăng tải ta phải nhâc đường 1 lên đường 2 để giữ vòng quay hắng số. 3. Cơ cấu hạn chế độ mở CCHD: Cơ cấu này dùng để hạn chế công suất của turbine trong giới hạn cho phép ( ví dụ khi hồ chứa thiếu nước hoặc độ mở a 0 không được vượt quá đường dự trữ công suất 5% ) thì phải sử dụng cơ cấu này. Trên hình (7-5,a) cơ cấu là đòn d-e-f và cơ cấu quay 9 Hình 7-5 Sơ đồ nguyên lý một số 2. Cơ cấu biến đổi số vòng quay: Để hòa đồng bộ tổ máy vào lưới điện cần phải điều chỉnh số vòng quay của tổ máy sao cho tần số của máy phát điện đúng bằng tần số của lưới điện. ều tốc phải có cơ cấu thay đổi số vòng quay (bộ phận 7,8). Khi v s 93 để điều chỉnh vị trí đứng của điểm hạn chế độ mở d. Khi tăng tải, pittông 3 của động cơ tiếp lực dịch về phía mở (phía phải) sẽ kéo điểm e hạ xuống lôi điểm d xuống để hạn chế không cho CCHD mở quá độ mở quy định. 4. Các cơ cấu khác: Ngoài ra trong máy điều tốc còn có các đồng hồ để kiểm tra, theo dõi sự làm việc của hệ thống điều chỉnh như là đồng hồ đo số vòng quay của turbine, đo áp lực dầu, kim chỉ độ mở bộ phận bộ phận điều chỉnh của turbine, kim chỉ mức dầu trong thiết bị dầu áp lực v v Trên đây đã trình bày nguyên tắc của một số lo ại điều tốc theo nguyên lý điều tốc điện - thủy lực. Ngày nay thế giới đã bắt đầu dùng loại điều tốc điện tử - thủy lực. Trong đó, các cơ cấu chấp hành và CCĐC giống nhau, chỉ khác là cơ cấu cảm và một số bộ phận cơ giới khác được thay bằng các phần tử điện hoặc vi mạch điện tử thu nhận, xử lý và phát tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành và CCĐC. Sau đây là ví dụ về một sơ đồ điều tốc điện tử - thuỷ lực DIGI PID (hình 7-6) để chúng ta tham khảo thêm: Hình 7-6. Ví dụ về sơ đồ điều tốc điện tử - thuỷ lực. Các bộ phận của bộ điều tốc số DIGI PID trong đó có: các mạch điện tử được bố trí trong một tủ, đây là bộ não tập trung các dữ kiện và xử lý các lệnh điều khiển; Các cơ cấu đo phát tín hiệu đến bộ điều tốc; các c ơ cấu chấp hành nhằm thi hành các lệnh do bộ 94 ệch pha do thao tác I, t ăng cường tính ổn định cho hệ thống. như sau: chỉnh) và vào cửa dầu D ủa van trung gian (van phụ) đẩy pittông của van này lên trên và dầu điều khiển ra khỏi vào K của van phân phối. Pittông của van phân phối được đẩy lên làm mở cửa dầu H, ưa dầu vào phía trên của ĐCTL đẩy pittông của ĐCTL đi xuống, điều chỉnh CCHD ủa turbine về về độ mở phù hợp với yêu cầu phụ tải. Quá trình điều chỉnh này lại được ộ phận cảm biến ở van phân phối và ĐCTL báo về bộ điều tốc. Bộ điều tốc lại so sánh ử lý và tạo tín hiệu về bộ dẫn động và quá trình lại tiếp diễn Khi trục T đi xuống. úc này dầu từ B thông với C xả về nhánh xả dầu. Áp lực ở B giảm, dầu từ D chảy ra khỏi D, làm giảm áp lực trong khoang dầu của D, nên pittông phụ hạ xuống, dầu từ E tràn vào van phụ và cũng tháo dầu từ K về E. Do vậy pittông của van phân phối hạ xuống, dầu áp lực thoát qua I vào bên dưới của ĐCTL, tác động vào vòng điều chỉnh của CCHD, đưa độ mở cánh hướng dòng về độ mở phù hợp với yêu cầu phụ tải. Quá trình điều chỉnh lại được báo về bộ điều tốc Trên đây là một ví dụ về loại điều tốc mới, sinh viên có thể tìm hiểu thêm. VII. 3. 4.Thiết bị dầu áp lực của máy điều tốc Thiết bị dầu áp lực có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp cho thiết bị điều tốc, ngoài ra nó còn cung cấp dầu có áp cho dộng cơ tiếp lực (ĐCTL) của các van đĩa, van cầu v v trên đường ống áp lực. Thiết bị dầu áp lực gồm có: két dầu áp lực, thùng chứa dầu, tổ máy bơm dầu Hình (7-7) ở trang sau là một ví dụ về cấu tạo của thiết bị này. Két dầu áp l ực là bộ phận quan trọng nhất của thiết bị dầu; trong đó dầu chím từ 30 - 40 % thể tích, phần còn lại là khí nén. Nhờ tính đàn hồi của không khí nên sóng áp lực sinh ra khi thao tác hệ thống điều chỉnh được giảm xuống rất nhiều. Số lượng và áp lực dầu trong két dầu cần đủ đảm bảo cho sự hoạt động của tất cả các cơ cấu điều ch ỉnh và điều khiển tất cả các chế độ làm việc có thể của tổ máy. Vì vậy két dầu có thể xem là nguồn trữ năng, nên giảm bớt công suất của bơm dầu so với loại máy điều tốc dùng bơm dầu trực tiếp. Trong quá trình điều chỉnh turbine, dầu và khí nén trong két bị hao hụt và rò rỉ qua các khe hơ, tổ máy bơm dầu có nhiệm bổ sung dầu tự động (thường dùng rơle phao để đóng động cơ điện của máy bơm) vào két dầu. Còn khí nén do máy nén khí chung của nhà máy cung cấp .Ap lực dầu thường từ 20 - 40 at tùy thuộc loại máy điều tốc. Bơm 12, kiểu bánh răng khía hoặc vít, được kéo bởi động cơ 9 sẽ bơm dầu từ ùng c ứa qu dầu 18. Từ két dầu, điều tốc phát ra. Chức năng của PID: Thao tác (P): đảm bảo một tỷ lệ giữa giá trị điều chỉnh và sai số đặt (ví dụ sai lệch về tần số ); thao tác (I): do điều tốc này có giá trị đặt không đổi, có sai số thường xuyên phụ thuộc vào công suất tổ máy, do vậy làm thiếu chính xác về điều tần. Thao tác I nhằm khử sai số trong thao tác bình thường; thao tác (D) khắc phục sự l Nguyên hoạt động của sơ đồ hình 7-6 Lúc ổn định, Mq = Mc, các cửa dầu đều đóng. Giả sử phụ tải thay đổi bộ điều tốc sẽ so sánh các trị số đặt của tần số, công suất tiến hành xử lý các dữ kiện và phát lệnh đến bộ dẫn động (Actuator). Lệnh này gây ra một điện áp và đư a tới cuộn dây , tuỳ thuộc điện áp đặt vào cuộn dây mà trục van T của bộ dẫn động sẽ chuyển động lên hoặc xuống, điều khiền các cửa dầu của Actuator. Giả sử trục T chuyển động lên, lúc này dầu có áp từ cửa vào A sẽ ra cửa B (dầu ra cửa B gọi là dầu điều c E đ c b x L th h a bộ phận lọc 4, van lưỡi gà 11, van 23 đưa vào két d g ống dẫn đến hệ thống điều chỉnh. Khi áp áp lực dầ ầu theo đườn u trong két dầu vượt quá giới hạn trên của bình thường khoảng 2 - 3 at van lưỡi gà 10 sẽ tự động mở, còn van 11 ở vị trí đóng đưa dầu từ bơm qua van dầu 10 trở về thùng chứa dầu và rơle áp lực sẽ điều khiển tự động dừng bơm lại. Khi áp lực trong két dầu giảm xuống thấp hơn giới hạn dưới bình thường khoang từ 1,5 - 2 at van 10 tự động đóng lại, bơm dầu được rơle Hình 7-7. Sơ đồ kết cấu của thiết bị dầu áp lực áp lực điều khiẻn sẽ tự động làm việc bơm dầu từ thùng chứa lên két dầu. Nếu bơm dầu 10 bị hỏng và áp lực trong két dầu lại vượt quá trị số cho phép, van an toàn 13 mở để giảm áp lực trong két dầu đến bằng giới hạn trên, tránh được sự cố két dầu. Tại bộ phậ n lọc dầu còn lắp hai rơle áp lực. Rơle 20 dùng để khởi động bơm dầu dự trữ khi áp áp lực trong két dầu hạ thấp còn 80 % so với áp lực bình thường. Rơle 21 dùng để dừng tổ iếp tục giảm xuống quá thấp, nhằm ngăn ngừa tì VII. 4. n được đặt trọn bộ trong một tủ máy và phát tín hiệu khi áp suất trong két dầu t nh trạng máy điều tốc không điều khiển nỗi bộ phận điều chỉnh l ưu lượng. Phao 8 dùng để đo mức dầu, áp kế 10 và 17 để đo áp lực trong két dầu. Không khí nén từ máy nén qua van 25 và van lưỡi gà 19 vào két dầu. Bơm nén 22 tự động bổ sung khí nén.Thiết bị dầu thường trang bị mỗi tổ máy một, nhưng cũng có thể dùng chung cho vài tổ máy hoặc chung cho toàn trạm. LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC Việc lựa chọn thiết bị điều tốc bao gồm chọn: động cơ tiếp lực, tủ điều tốc và chọn thiết bị dầu áp lực. Thiết bị điều tốc nhỏ thì ba bộ phận trê điều tốc chung, còn thiết bị điều tốc trung bình và lớn thì ba bộ phận trên tách riêng và phả i chọn riêng từng bộ phận và bố trí tách riêng. Người ta phân loại điều tốc lớn hay nhỏ dựa vào năng lực công tác A tính theo: 085 23 , / A k N H = (7-3) Trong đó: A - năng lực công tác của thiết bị điều tốc (kGm); k = 1,4 - hệ số an toàn; ≥ 3000 kGm thì thiết bị điều tốc thuộc loại lớn. N - công suất của turbine (kW); H - cột nước làm việc của turbine (m). - Khi năng lực công tác A < 3000 kGm thì thiết bị điều tốc thuộc loại nhỏ; - Khi năng lực công tác A 95 [...]... 84 11,0 210 382 302 180 99 G 2,8 4,09 6,1 6,9 11,2 12,3 15,0 17,0 20,1 MHY 16/ 2-4 0-2 0-3 MHY 20/ 2-4 0-2 0-3 MHY 25/ 2-4 0-3 2-3 MHY 30/ 2-4 0-3 2-3 MHY 36/ 2-4 0-3 2-3 MHY 4/ 2-6 3-4 -2 MHY 6,3/ 2-6 3-1 0-2 MHY 12,5/ 2-6 3-1 2, 5-2 MHY 20/ 2-6 3-2 2-3 MHY 25/ 2-6 3-2 2-3 186 206,4 228 248 248 - 370 387 400 411 477 - 61 72 80 91 92 - 11,4 13,6 17,8 21,2 - 210 210 262 262 262 121 121 168 210 210 382 382 450 450 450 201 201 302 382... và Vxb được tính theo công thức ( 7-9 ) Sau khi tính ra V, ta tra ra được loại thiết bị dầu áp lực như bảng ( 7-1 ) hình ( 7-1 1) sau: Bảng 7-1 Kích thước thiết bị dầu áp lực Kiểu thiết bị dầu a.lực MHY 0,6/ 1-4 0-1 , 8-2 MHY 1/ 1-4 0-2 , 5-2 MHY 1,6/ 1-4 0-2 , 5-2 MHY 2,5/ 1-4 0-4 -2 MHY 4/ 1-4 0-4 -2 MHY 6,3/ 1-4 0-8 -2 MHY 8/ 1-4 0-8 -2 MHY 10/ 1-4 0-1 2, 5-2 MHY12,5/ 1-4 0-1 2, 5-2 MHY 16/ 1-4 0-1 6, 2-2 Các kích thước chính (cm) và trọng... nơi dùng Hình ( 8-6 ) là một sơ đồ ví dụ về hệ thống khí nén của trạm thủy điện: Hình 8-6 Sơ đồ hệ thống khí nén của trạm thủy điện K-1-máy nén khí thấp áp K- 2- Máy nén khí cao áp P-1, P-2, P-3-các thùng chứa khí nén thấp áp 1- két dầu áp lực máy điều tốc 2- hệ thông hãm máy phát 3- ống nối vào gian lắp ráp 4- ống nối vào xưởng cơ khí 5- ống nối vào buồng turbine 6- ống nối vào gian máy 7- đường ống chính... 4,4 12,2 17,1 33 32 0-8 0 60 0-1 20 12 0-2 5 16 0-1 15 36 0-4 6 55 0-7 5 26 0-1 5 -4 0 0-2 30 -4 5 0-1 25 -7 6 0-7 5 320 600 120 160 360 550 260 400 450 760 3450 6380 - 1400 2800 800 1555 3000 1500 2700 2700 4250 3500 3600 - 2870 5380 1920 3565 - 5370 8380 2270 2815 4860 7800 4340 7400 6935 1050 0 2500 4410 1200 1425 3300 3675 1950 3300 3360 4850 1500 2200 500 900 1000 1800 1400 1750 1400 1800 567 1060 - 20,5 13,5 2,7 5,7... vệ Hình 8-4 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dầu trong nhà máy TĐ loại lớn a) Sơ đồ chung b) Phần hệ thống cấp dầu điều tốc và bôi trơn ổ trục 1- ống xả dầu 2đường dẫn dầu 3- thùng dầu bổ sung 4- ổ trục chịu lực 5- ổ định hướng 6- ĐCTL bánh công tác 7- két dầu. 8- thùng dầu vận hành 9- thùng dầu sạch 1 0- máy bơm 11lọc dầu 1 2- tb tái sinh dầu 1 3- máy phân li dầu 1 4- thùng dầu mới 1 5- thùng dầu xả 1 6- xitec... máy biến áp Hình 8-5 Sơ đồ cấp nước kỹ thuật của tổ máy và máy biến áp 1- thiết bị dẫn nước 2- máy bơm 3- thiết bị lọc nước 4- hệ đường ống dẫn nước 5máy biến áp 6- ống xoắn ruột gà làm mát máy biến áp 7- ổ trục máy phát 8- thiết bị làm mát máy phát 9- vòng dẫn nước làm mát máy phát 1 0- vòng tháo nước thảilàm mát máy phát 1 1- thùng ổ chịu lực máy phát 1 2- ống xoắn làm mát ổ chịu lực 1 3- ống thải nước... 7-9 ,a) Từ d0 tra ra nhãn tủ điều tốc 98 Hình 7-1 0 Biểu đồ chọn đường kính van phân phối chính Dưới đây là nhãn hiệu các loại tủ điều tốc lớn do Liên xô cũ sản xuất: - Các loại tủ điều tốc đơn (dùng cho turbine tâm trục và cánh quạt) gồm có: PO40, P-100, P-150, (P-200, P-250); và ∋ΓP-100, ∋ΓP-150, (∋ΓP-200, ∋ΓP-250); - Các loại tủ điều tốc kép (dùng cho turbine cánh quay và gáo) gồm có: PK-100, PK-150,... BXCT 8- đường ống chính cấp khí nén cho nhu cầu kỹ thuật 9- ường dẫn khí nén vào két dầu áp lực 1 0- thiết bị tự động 1 1- van 1 2- kích hãm rôto máy phát.1 3- p kế Hệ thống nầy gồm: các máy nén khí K-1, K-2, các thùng chứa khí nén P-1, P-2, P-3, các đường ống dẫn khí chính 8, 9, các ống dẫn khí đến hộ dùng 2 - 7 Hệ thống điều tốc của tổ máy lớn yêu cầu áp suất không khí đến 40 at, các hộ còn lại đến 6 - 7... 8-7 Các sơ đồ hệ thống tháo nước tổ máy I- Hệ thống tháo bằng các máy bơm riêng ; II- Tháo bằng bơm li tâm; III- Tháo bằng bơm di động.IV- Tháo bằng hành lang tập trung nước và có trạm bơm chung; V- Tháo bằng thiết bị góp chung và bộ phận chứa chung 1- hố nhận nước có lưới chắn 2- đương hầm dẫn nước ( thiết bị góp chung ) 3- bơm ly tâm 4- bơm chân không 5- tháo nước về hạ lưu 6- khối sàn lắp ráp 7-. .. trước khi mở van để giảm lực quay,vì vậy trên van đĩa đặt thêm ống dẫn vòng3 Có thể tra van đĩa do nước Nga sản xuất ở bảng 8-1 và hình ( 8-3 ,a) sau đây Bảng 8-1 Kích thước cơ bản của van đĩa do Nga sản xuất Mã hiệu 13 0-3 5 13 0-1 20 16 0-5 5 16 0-9 5 16 0-1 20 22 0-6 5 22 0-7 5 24 0-6 0 26 0-1 20 Kích thước (mm) và trọng lượng van G (tấn) D D1 H H1 H2 L 130 1470 700 1200 2040 2260 130 1535 650 2260 1800 2250 160 1760 . 4 142 6,5 MHY 6,3/ 2-6 3-1 0-2 - - - - 121 201 241 142 12 MHY 12,5/ 2-6 3-1 2, 5-2 - - - - 168 302 302 180 20 MHY 20/ 2-6 3-2 2-3 - - - - 210 382 302 180 38 MHY 25/ 2-6 3-2 2-3 - - - - 210 382 302 180. MHY 25/ 2-4 0-3 2-3 228 400 80 17,8 262 450 324 200 33,0 MHY 30/ 2-4 0-3 2-3 248 411 91 21,2 262 450 324 200 36,0 MHY 36/ 2-4 0-3 2-3 248 477 92 - 262 450 324 200 39,9 MHY / 2-6 3-4 -2 - - - - 121 201. 36 0-4 6 360 - 1555 - - 4860 3300 1000 - 18,2 55 0-7 5 550 - 3000 - 3565 7800 3675 1800 - 82 26 0-1 5 260 - 1500 - - 4340 1950 1400 - 25 -4 0 0-2 30 400 - 2700 - - 7400 3300 1750 - 140 -4 5 0-1 25 450 -