Chương V. THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VÀ ĐẶC TÍNH TURBINE 50 ẬT LÝ VÀ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM Hiện nay những phương pháp tính toán lý thuyết vẫn chưa đủ để xác định hình dáng tốt nhất của các bộ phận qua nước của turbine (BXCT, CCHD, vòng bệ, buồng turbine, ống xả ) ở phần lớn các chế độ làm việc. Đặc biệt khó, hoặc không thể, xác định được các tính chất năng lượng và khí thực cuả turbine ở chế độ làm việc khác với chế độ thiết kế nếu chỉ d ựa vào lý thuyết. Vì vậy, để thiết kế các turbine hiện đại thường người ta đưa ra một số phương án phần qua nước và tính toán chúng theo các công thức lý thuyết. Theo kết quả tính toán, chế tạo ra các mô hình của phần qua nước của turbine rồi đem thí nghiệm ở phòng thí nghiệm, từ kết quả thí nghiệm và thông qua luật tương tự tính toán chỉnh lý thành các đường đặc tính mô hình, từ đó xây dựng thành các đường đặc tính khác của turbine thực tế . Việc thí nghiệm cũng có thể tiến hành trực tiếp qua những turbine đang hoạt động ở các TTĐ nhưng tốn kém và không đủ điều kiện bằng trong phòng thí nghiệm. Việc thí nghiệm tiến hành trong môi trường nước do vậy chủ yếu cần đảm b ba điều kiện tương tự và chuẩn số Raynon. Để xác định các đặc tính năng lượng và khí thực của turbin ệ thống thí nghiệm bao gồm những bộ phận chính sau: ước qua đập tràn xuống bể dưới và được ơm lê ể chín V. 1. MÔ HÌNH V ảo e, cần xây dự ng những hệ thống thí nghiệm. H - Hai bể chứa nước có dung tích đủ lớn để đóng vai trò bể nước thượng và hạ lưu; - Turbine mô hình, thường có đường kính BXCT D 1M thường 250 và 460 mm; - Máy bơm để bơm nước từ bể hạ lưu lên bể thượng lưu để lưu thông nước giữa các bể và tạo cột nước cho turbine mô hình; - Thay thế máy phát điện là một thiết bị đo công suất trên trục turbine mô hình; - Các thiết bị đo các thông số cần thiết như Q, H, n, Thường có hai loại hệ thống thí nghiệm: hệ thống hở và hệ thống kín. V. 1. 1. Hệ thống thí nghiệm hở Hình (5-1,a) trình bày sơ đồ hệ thống thí nghiệm hở. Đặc điểm của nó là có mặt thoáng ở hai bể nước thượng và hạ lưu, mặt thoáng chịu áp suất khí trời. Cột nước của mô hình là hiệu chênh lệch mực nước của hai bể, vì vậy cột nước tạo được là nhỏ. Mô hình hở chỉ có thể thí nghiệm năng lượng mà không thể thí nghiệm khí thực. Theo sơ đồ thí nghiệm này, khi làm vi ệc nước từ bể thượng lưu 2 chảy qua ống áp lực vào turbine 4 tháo qua ống xả xuống bể hạ lưu 7, ở đây lưu lượng Q được đo bằng đập tràn thành mỏng tam giác vuông 8. N b n bể 2 nhờ máy bơm 1 và quá trình lại tuần hoàn. Khi làm thí nghiệm, để tiến hành đo các đại lượng chính như: lưu lượng Q, cột nước H, số vòng quay n, mômen xo ắn M, cần dùng những thiết bị và cơ cấu sau: Lưu lượng Q chảy qua turbine được xác định theo chiều cao lớp nước trên đỉnh đập tràn h (m), biết h có thể xác định lưu lượng theo công thức kinh nghiệm sau: Q h =⋅1343 2,47 , (l/s) Đ h xác hơn có thể đo Q bằng phương pháp thể tích, tức là dùng thùng đong. 51 ng lưu và bể hạ lưu khi mực âm hoặc dùng Đo cột nước H bằng ống đo áp nối riêng ở bể thượ nước ở hai bể ổn định, hoặc đo theo hiệu số vị trí phao của mực nước ở hai bể. Đo số vòng quay n (v/ph) trục turbine bằng vòng quay kế kiểu ly t máy đếm vòng quay bằng điện. Đo mômen xoắn trên trục turbine bằng bộ hãm kiểu ma sát (hình 5-1,b). Mômen xoắ n được tính theo công thức: M = P.l, từ M có thể tính ra công suất hữu ích N h = Mω. Hình 5-1. Sơ đồ hệ thống thí nghiệm hở. Nội dung thí nghiệm để xác định đặc tính năng lượng của turbine trên các băng th gồm: Thí nghiệm với một số độ mở cánh hướng dòng a 0 và góc đặt cánh ϕ. - Với mỗi độ mở cánh hướng dòng không đổi a = const, và góc đặt cánh không đổi đối với turbine cánh q ường ống áp lực của ố vòng quay ng và hạ lưu đóng kín không ạo ra. ồ guồn tạo ưu xả uống ử 0 uay) ϕ = const, ta điều chỉnh van khoá trên đ ( turbine. Ứng với mỗi độ mở van khoá ta đo được thông số: cột nước H, s n, lưu lượng Q, công suất hữu ích N h của turbine. Tiến hành thay đổi độ mở van khoá theo thứ tự từ lớn đến nhỏ (khoảng chừng 6 - 8 độ mở) và đo các đại lượng H, n, Q, N h tương ứng với từng độ mở khoá. - Sau khi có các giá trị H, n, Q, N của các điểm ứng với mỗi độ mở khoá, tính hiệu h suất và xây dựng các đường cong quan hệ giữa từng cặp thông số với nhau. Từ các đường đặc tính quan hệ xây dựng đặc tính tổng hợp của mô hình. V. 1. 2. Hệ thống thí nghiệm kín Đặc điểm của hệ thống thí nghiệm kín là bể thượ thông với khí trời và cột nước thí nghiệm do máy bơm t Hình (5-2) là một sơ đồ của hệ thống thí nghiệm kín. Hệ thống g m n áp bơm 1, van khoá 12, nước vào bình cao áp 13, trên ống áp lực đặt thiết bị đo l lượng 11, nước vào bình ổn định vận tốc 8, 9 trước khi vào turbine 4, rồi theo ố ng x bể kín hạ lưu 2, trở về máy bơm 1, và quá trình lặp lại. Thiết bị để đo các thông số gồm có: đo vòng quay 5, đo công suất 6, các áp kế 14, 15 để đo cột nước .Hệ thống kín ngoài việc tiến hành thí nghiệm năng lượng còn có khả năng thí nghiêm về khí thực . Do vậy trong hệ thống này có trang bị thêm bơm chân không 3 để hút không khí phía trên mặt nước bình 2. Hệ thống kín có ưu điểm là có khả năng thí nghiệm khí thực, kích thước nhỏ, tuy nhiên hệ thống này có kết cấu phức tạp, thiết bị đo cũng phức tạp hơn hệ thống hở. Hình 5-2. Sơ hệ thống thí nghiệm tirbine kín V ệc thí nghiệm năng lượng tiến hành với các độ mở a 0 = const và các góc đặt ợc tiến hành theo trình tự và nội chỉ trình bày cách thí nghiệm khí ự c uan hệ độ mở a 0 (và ϕ) hằng số. Kết ố khí thực trên ươ ệm khí th được tiến hành trên h au khi đã ến h nh th m đặc tính năng lượ ể định ra các c ần thiết phải ti n định đặc tính khí thực tại các chế độ đó, cụ thể là xác định hệ số khí thực σ ủa các chế đ đó. Ví dụ cần xác định hệ số σ ở chế độ A nào đó ( có a 0 , ϕ, H A , Q A , n A , A ) ta điều chỉnh khoá 12 trên ống áp l để có được các thông số H A , Q A , n A , N A . Sau , c chân ôn làm iệc o áp suất trong b ạ lư 2 đư giá áp t ân ông nà ó ở 2. H ố khí thực tính được th ôn c: đồ i của cánh BXCT ϕ = const (đối turbine cánh quay) đư thống hở. Ở đâydung tương tự đã tiến hành đối với hệ thực. Nội dung của thí nghiệm khí th c trên hệ thống thí nghiệm kín nhằm vẽ đượ q giữa hiệu suất η và hệ số khí thực σ ứng với các quả đo được quan hệ η = f(σ) tính toán và vẽ được các đường đồng hệ s đường đặc tính tổng hợp chính của turbine. Ph ng pháp thí nghi í nghiệ ực ng thì có th ệ thống kín. S hế độ cti hành xác à ế c ộ N ực đó ho bơm kh g 3 v , đ ể h u ợc trị suấ ch kh P 2 o đ bể ệ s eo c g thứ σ γγγ =−− 2 P H P H H H A bh A s A (5-1) Trong (5-1): P bh áp s ất hoá hơi ứ g với nhiệt độ nướ ệm; S - ch ều ine thí nghiệm. Tương ông thức chung: là u n c thí nghi H i cao hút của turb ứng với trạng thái A ta cũng tính được η A theo c 52 53 η ω == h γ N N QH M102 100% (5-2) trong c Như vậ áy bơm chân không tạo ra và nhiệ ính theo công thức (5-1) và η theo công thức (5 không P 2 bằng cách thay đổi chế độ làm việc củ . lập quan ứ vào đồ thị (hình 5-2,b) để xác định hệ số khí thực tới hạn σ KP (điểm k) ở hỏi mâ uan hệ giữa các thông số của turbine gọi là đường đặc tính của turbine tính đơ biểu th g quan hệ N, nước H = ông số ở d nguyên tính theo ph . Qua các đường tr - Trên đường đặc tính công tác công suất (hình a): khi η = 0 và N = 0 thì Q và a 0 vẫn khác k ố ửu có một lưu g thất nhất đ ứng với công suất lớn nh à ứng với một giá trị công suất nhỏ hơn công suất l ớn nhất. - Trên hai đường đặc tính lưu lượng và độ mở (hình b,c) ta thấy hiệu suất và công suất hữu ích bằng không ứng với Q và a 0 luôn nhỏ hơn 100%. Trong các đường đặc tính công tác người ta hay dùng dạng riêng biểu thị quan hệ ông thức (5-1): M = P.l (kGm); γ = 1000 kG/m 3 , Q (m 3 /s), H (m cột nước). y ứng với mỗi giá trị của áp suất chân không P 2 do m t độ của nước, ta có được một trị số σ t -2). Giữ nguyên chế độ A, thay đổi chân a máy bơm chân không 3, ta có một loạt các cặp quan hệ giữa η và σ hệ η = f(σ) ứng với a 0 . Hiện tượng khí thực sẽ xảy ra khi lưu lượng, cột nứơc và áp suất giảm mạnh, kéo theo sự rung động máy và tiếng ồn. Trên thiết bị đo ta có thẻ xác định được các giá trị này. Căn c chế độ A. Thay đổi chế độ khác, theo các quy trình trên lặp lại. Thí nghiệm khí thực đòi t nhiều công sức và kinh nghiệm mới bảo đảm chính xác. V. 2. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TURBINE Đường biểu thị q . Có hai loại đường đặc tính: đặc tính đơn và đặc tinh tổng hợp. Các đường đặc n biểu thị quan hệ giữa các cặp hai thông số một; các đường đặc tính tổng hợp ị quan hệ giữa nhiều thông số của turbine. V. 2. 1. Đường đặc tính đơn Từ kết quả thí nghiệm, sau khi xác định được c thông số ở các chế độ khác nhau ta có thể thiết lập quan hệ giữa các cặp thông số, còn các thông số khác là hằng số. Có ba loại đườn đặc tính đơn: đặc tính công tác, đặc tính vòng quay, đặc tính cột nước. 1. Đường đặc tính công tác Các đường đặc tính công tác nàu biểu thị các quan hệ: η, Q, a 0 = f(N), hoặc các η, a 0 = f(Q), hoặc quan hệ Q, η, N = f(a 0 ), trong điều kiện: n = const và cột const (hình 5-3). Các quan hệ này biểu thị các th ạng không thứ ần trăm ên cho phép ta có những nhận xét cần thiết đối với turbine: hông, vì rằng mu n phát ra được một công suất h ích nào đó thì cần phải lượng không tải tươn ứng với độ mở nhỏ nhất nào đó đê khắc phục các tổn ịnh trong turbine. Mặt khác ta thấy hiệu suất lớn nhất không ất, m Hình 5-3. Các đường đặc tính công tác cuả turbine giữa hiệu suất và công suất của các loại turbine khác nhau ( hình 5-4), nhằm so sánh đặc tính hiệu suất giữa các turbine. Qua đường này ta có nhận xét: Hình 5-4. Đường đặc tính ác loại turbine ùng - Hi loại turbine c tương đối dốc nên vùng làm việc có g làm việc với hiệu suất cao bị thu hẹp nhiều; - Turbine cánh quay có đường đặc tính công tác thoải hiệu suất cao lớn, do vậy có vùng làm việc với hiệu suát cao mở rộng hơn cả. Sở dĩ có đượ c tính ưu việt này là nhờ cánh xoay được để đưa trạng thái làm việc về gần trạng thái thiết kế. 2. Đường đặc tính vòng quay Đường đặc tính vòng quay biểu thị các thông số Q, N, η theo vòng quay n khi đường kính D 1 , H, a 0 không đổi (hình 5-5,a). Từ đường này ta thấy hiệu suất cao không trùng với N và Q lớn nhất. Khi n tăng thì các thông số sẽ thay đổi. công tác của c ặ - Turbine gáo có hiệu suất η max nhỏ nhất, nhưng đường đ c tính thoải nên có v làm việc với hiệu suât cao được nới rộng; ệu suất η max cuả turbine tâm trục và turbine cánh quạt lớn nhất trong các . Tuy vậy nhưng đường này của turbine tâm trụ hiệu suất cao bị giảm, còn đường của turbine cánh quạt thì rất dốc nên vùn 54 l/s Hình 5-5. Các đường đặc tính vòng quay và đặc tính cột nước. 3. Đường đặc tính cột nước Đường đặc tín số Q, N, η của turbine theo ột nướ quá trình vận hành. Trên đồ thị ta ấy: ứ hác nhau. Còn lưu ố đồng thời tham gia vận hành và thay đổi. c Đường đặc tính tổng hợp chính được lập ra từ thí nghiệm mô hình của một rbine mẫu đại diện cho một kiểu turbine, từ kết quả thí nghiệm mô hình , sử dụng ác công thức tương tự và quy dẫn tính toán vẽ ra cho một turbine có đường kính D 1 = m, làm việc với cột nước H = 1m. Do vậy đường này dùng cho mọi turbine có kích ước khác nhau nhưng cùng một kiểu .Đường đặc tính tổng hợp chủ yếu biểu diễn các h này biểu thị quan hệ giữa các thong c c H. Cột nước của turbine luôn thay đổi trong th ng với η = 0 và N = 0 thì cần có cột áp nào đó đặc trưng cho tổn thất thuỷ lực ở chế độ không tải. Nhìn chung khi H tăng thì công suất turbine tăng, nhưng hiệu suất cao nhất lại đạt được ở một giá trị cột nước nào đó ứng với độ mở a 0 k lượng Q thì tăng cùng với H tăng (hình 5-5,b). V. 2. 2. Đường đặc tính tổng hợp Các đường đặc tính đơn đã nghiên cứu ở trên chỉ mới biểu thị được quan hệ giữa từng cặp thông số trong khi những thông số coi như không thay đổi, điều này khác với thực tế vận hành của turbine là các thông s Vì vậy cần có đường đặc tính biểu thị các thông cùng tham gia vận hành. Đường đặ tính như vậy gọi là đường đặc tính tổng hợp. Có hai lo ại đường đặc tónh tổng hợp là: Đường đặc tính tổng hợp chính và Đường đặc tính tổng hợp vận hành. 1. Đường đặc tính tổng hợp chính tu c 1 th 55 56 ưu lượng quy dẫn Q 1 ’, các họ đường sau (hình 5-6): thông số turbine thông qua hai biến là vòng quay quy dẫn n 1 ’ và l nó gồm Hình 5-6. Các đường đặc tính tổng hợp chính - Họ các đường đồng hiệu suất η= f (n 1 ’, Q 1 ’) ; - Họ các đường đồng độ mở cánh hướng dòng a 0 = f (n 1 ’, Q 1 ’) ; - Họ các đường đồng hệ số khí thực σ = f (n 1 ’, Q 1 ’) ; - Đường hạn chế 5% công suất (chỉ có ở turbine tâm trục và cánh quạt, hình 5-6,a) ; - Họ các đường đồng góc đặt cánh ϕ = f (n 1 ’, Q 1 ’) dùng đối với turbine cánh quay em hình 5-6,c). - Từ đường đặc tính của TB gáo (hình 5-6,b), ta thấy các đường đồng độ mở a 0 được ay thế bởi các đường đồng hành trình van kim trong vòi phun s = f (n 1 ’, Q 1 ’) . Các đường đồng hiệu suất của turbine cánh quạt rất dốc, nghĩa là vùng làm việc ới hiệu suất cao rất hẹp. Ngược lại, ở turbine cánh quay và turbine gáo thì các đường ồng hiệu suất thoãi, do vậy vùng làm việc với hiệu suất cao của những loại turbine này (x th v đ 57 được m rộng. Từ đó thấy rằng không nên cho turbine cánh quạt đảm nhận phần phụ tải thay đổ i hiệu suất thấp. ng đồng hệ số ay có trị số lớn hơn nhiều họn chế độ làm việc ch turbine thực ành ở i nhiều, vì với chế độ làm việc đó turbine cánh quạt làm việc vớ Các đườ khí thực σ của turbine cánh qu so với turbine tâm trục, do vậy vấn đề khí thực trong vận hành đối với turbine cánh quay là vấn đề cần đặc biệt chú ý khi chọn đường kính D 1 cũng như khi vận hành Trong hai loại turbine tâm trục và cánh quạt có thêm đường hạn chế 5% công suất, nếu vận hành vượt quá giới hạn này hiệu suất turbine sẽ giảm thấp rất nhiều. Do ậy trong việc chọn thông số turbine này cần chú ý đảm bảo yêu cầu đó. v Đường đặc tính tổng hợp chính là đặc tính mô hình của một kiểu turbine, nó đánh giá khả năng làm việc và chất lượng của turbine mô hình. Nó là tài liệu gốc để c 2. Đường đặc tính tổng hợp vận h Đường đặc tính tổng hợp vận hành là đường đặc tính của của một turbine cụ thể có đường kính D 1 và vòng quay n đã biết. Đường đặc tính này được xây dựng trong hệ trục toạ độ cột nước H và công suất N, nó biểu diễn các đường sau (hình 5-7,a): - Họ các đường đồng hiệu suất η= f (N, H); - Họ các đường đồng độ cao hút nước Hs = f (N, H); - Họ các đường hạn chế công suất turbine và máy phát . Trên đường đặc tính tổng hợp vận hành ta thấy: điểm A là giao của hai đường hạn chế Hình 5-7. Đường đặc tính tổng hợp vận hành. công suất của turbine và máy phát, điểm này tương ứng với cột nước H tk . Ta thấy rằng khi cột nước nhỏ hơn cột nước thiết kế H thì không thể phát ra được công suất định tk mức (thể hiện công suất chịu cản do thiếu cột nước), chỉ có làm việc với cột nước H ≥ H tk thì mới có thể phát được công suất định mức. Đường đặc tính tổng hợp vận hành 58 giúp ch người vận hành xác định các chế độ làm việc của turbine, xác định các thông số tại các ine. ng ặc tính tổng hợp vậ ị ở d ườ ủ on h Đ ột turbine làm vi có ổ áy phát) cùng làm vi ng p hi đó các đường đồng hiệu suất phải tổ hợp các đường t tur ất phát đ ợc các đồ một áy. xây d đồ ệu su a nhóm áy. đây dụ v ờng côn N) a tổ hình 5 à đ ổng ận h a tổ -8, Đư h óm tổ n ôn của áy b qua iữa ất và công tổ m (N) ng I) ẽ đườ n h = f a ha áy ác t η còn hoành độ đị ng cách lấy hoành độ đư II).Vớ ổ máy g hau oà ột ới III) n t áy ta c vẽ theo rên nh ờ c tính công tác c m c má n ụ thì cho chạy một y; ụ cầu N 1 ≤ N 2 t áy 1 và g làm c song song là t ụ cầu N thì cả ổ máy cùng làm v ì tối ờn ính cô ác của nhóm tổ à đư bao t -2 ừ n ra rằ cùn nhậ tải i m thì u s c ơn các g m hận t vậy vùng làm v hiệ cao ủa một hẹp vùn ệc củ ều tổ sẽ cao . Điề rất có ý nghĩa ới nh hụ tả y đổi n u. ư tính hợp v hành củ óm t y ờn h tổn p vận hành của nh ổ má được x ng trên cơ ở của đường đặc tính tổng hợp vận hành của một tổ máy bằng cách cho trước hợp vận hành là chế độ làm việc, cho phép xác định khả năng phát ra công suất turb Đườ đ n hành còn biểu th nhóm tổ áy ạng toạ độ H ~ Q (hình 5-7,b) . V. 2. 3. Đ ng đặc tính c thực tế vận a m Tr g ành TT không chỉ có m c, do vậy ph ệc mà nhiều t máy (turbine + m ệ ải xây dựng đườ đặc tính tổng hợ vận hành cho nhiều tổ máy. K hiệu suấ bine, hiệu su máy ể đư đường ng hiệu suất của tổ m Sau đó ựng đường ng hi ấ t củ tổ m Dưới là ví ề đư đặc tính g tác ( η = f( của b máy ( -8,a) v ường t hợp v ành củ trạm có 3 máy (hình 5 b). 1. ờng đặc tín g đặc tính c công tác của nh máy Đườ g tác 1 tổ m iểu thị n hệ g hiệu su suất của áy η 1m = f h ra c (đườ ung độ . Để v ng q N xác ua ệ η 2m nh bằ (N) củ i tổ m giống nhau ta địn áy n một tổ m hân với 2 ( ờng i 3 t iống n nhân h nh độ m máy v 3 (đường . Với nhóm ổ m ũng cách t . Hì 5-8,a là là đư ng đặ ủa nhó ó ba tổ y gióng hau: - Khi ph tải yêu cầu N ≤ N 1 tổ má - Khi ph tải yêu < N ổ m 2 cùn việ ối ưu; - Khi ph tải yêu > N 2 ba t iệc th ưu. Vì vậy đư g đặc t ng t máy l ờng rên 0-1 -3-4. T đường đặc tí tổ m a cũng u, nế một áy ch nh nhóm áy t nhậ ng để g đảm n phụ thay đổ như nha u chỉ lắp tổ m o trạ tuy hiệ ó uất η max ủa nó cao h η max từn áy cùng n ải, tuy i iệc c u suât c máy hơn, còn g làm vi a nh máy hơn u này đối v trạm đảm ận phần p i tha hiề 2. Đ ờng đặc tổng ận a nh ổ má Đư g đặc tín g hợ óm t y giống nhau ây dự s một số giá trị cột nước H sẽ có được tương ứng các giá tri hiệu suất η và công suất N của một tổ máy. Nhân các giá trị η, N đó với 2, 3, 4, tổ máy. Nối các điểm có cùng hiệu suất khi TTĐ làm viẹc với 1, 2, 3, 4, tổ máy riêng lại với nhau bằng các đường cong tr ơn, ta sẽ có đờng đặc tính tổng hợp vận hành của nhóm tổ máy (hình 5-8,b). Đối với trạm có các turbine khác nhau thì đường đặc tính tổng tập hợp các đường đặc tính tổng hợp vận hành của riêng từng tổ máy hay của từng nhóm tổ máy giống nhau làm việ c ở các khu vực khác nhau. Hình 5-8. đườ đặc tính hóm t áy. V. 3. XÂ C TÍNH TỔNG HỢP V N HÀNH Ph ta đã biết một số đường đặc tính của turbine. Trong đó đường đặc tính t ng gố ủa một k turbine được v từ thí nghiệm mô hình, kế và tạo turb e thực h và cung p. Đối với lĩnh vực lựa c e cần sâu hơn iệu quả a tính toán năng lượng có liên quan ọn, do vậy chúng ta cần bi ách xây ựng đường đặc tính tổng rb cụ thể. S ệu biết c gồm: Cột nư ột nước ết kế H ủa turb e thực; ường kính tiêu chuẩn của turbine thực D 1 ; Vòng quay đồng bộ của tổ máy n của turb e thực; Đườ g đặc tính tổng hợp chính của turbine mô hình có đường đính D . Sau đây là n hành: 1. Xây dựng các đường đồng hiệu suất η = f (N, H) Đường kính turbine thực và mô hình khác nhau do vậy hiệu suất, vòng quay, lưu lượng của chúng sẽ khác nhau. Do vậy trước khi tính toán vẽ đường đặc tính tổng hợp vận hành ta phải tiến hành tính toán hiệu chỉnh các đại lượng này: - Hiệu chỉnh hiệu suất của turbine thực theo hiệu suất turbine mô hình: ng của n ổ m Y DỰNG ĐƯỜNG ĐẶ Ậ ần V. 2. chúng ổng hợp chính là đườ t c c iểu , nó iện ẽ ra do các cơ quan thiế in chế in cấ họn và sử dụng turb ợ c ch đi về h củ c đến turbine đư ết d hợp vận hành của một tu ine ố li trướ ớc làm việc từ H min đến H max , c thi TK c in Công suất định mức của turbine và của máy phát điện; Đ in n 1M ội dung và các bước tính toán và xây dựng đường đặc tính vận TM ηη =+ ∆ η (5-3) 59 [...]... f (N, H), ta cần vẽ các đường phụ trợ của các cột nước trên toạ độ N ~ Q1' (hình 5- 1 0,c) dựa trên kết quả đã tính toán ở bảng 5- 1 , hoặc bảng 5- 2 ơ trên Sau đó lập bảng tính ( 5- 3 ) tính dưới đây: - Lập bảng 5- 3 với các cột nước cho trước (ít nhất ba cột nước Hmin, Htk, Hmaxs); - Trên đường đặc tính tổng hợp chính (hình 5- 1 0,d) ứng với từng cột nước ta có n'1M, kẻ đường ngang n'1M , đường này gặp các... ra ηM, tính ra η, đồng thời cũng tra được Q'1 tương ứng Có Q'1 tra ra công suất N tương ứng với cột nước trên (hình 5- 1 0,c) Ghi số liệu trên vào các cột từ 1 - 4 và tính các cột 5, 6 và HS = 10 - ∇/900 - kσH; - Từ bảng 5- 3 vẽ đường phụ trợ HS ~ N, mỗi cột nước có một đường (hình 5- 1 0,e); - Giả thiết các trị số độ cao hút HS và kẻ các đường ngang gặp các đường H , ta được các N tương ứng và xác định điểm... đồng HS= f (N, H) trên đường đặc tính tổng hợp vận hành 63 Bảng 5- 3 Bảng tính để xây dựng đường đồng độ cao hút Hmin Htk Hmax ' = ( n ⋅ D ): H ' = ( n ⋅ D ): H ' n1 n1 n1 = ( n ⋅ D1): H max 1 min 1 tk ' ' ' ' ' ' ' ' ' n1M = n1 − ∆n1 n1M = n1 − ∆n1 n1M = n1 − ∆n1 k = 1, 05 - 1,10 k = 1, 05 - 1,10 k = 1, 05 - 1,10 Q'1 η N HS kσH σ 1 2 3 4 5 6 Từ kết quả của các tính toán như đã trình bày ở trên vẽ lên... tương ứng Từ các số liệu đã tính ở các bảng trên (các cột 2 ~ 4, cột 2 ~ 6 và 2 ~ 8 của bảng 5- 1 cho turbine Tâm trục và Cánh quạt; các cột 4 ~ 6, 8 ~ 10, 12 ~ 14 đối với turbine Cánh quay) vẽ ra các đường đặc tính công tác η = f (N), với mỗi cột nước sẽ có một đường (hình 5- 9 ,a) - Lập hệ toạ độ H ~ N (hình 5- 9 ,b) cùng tỷ lệ hoành độ N, đặt bên dưới hệ η ~ N; +Trên trục H của hệ trục H ~ N kẻ các đường... turbine với một số cột nước: bảng tính 5- 1 , bảng 5- 2 như sau: Bảng 5- 1 Tính cho turbine Tâm trục và Cánh quạt ηM 1 η 2 Htk ' n1 = ( n ⋅ D1): H tk ' ' ' n1M = n1 − ∆n1 Hmax ' n1 = ( n ⋅ D1): H max ' ' ' n1M = n1 − ∆n1 ' 2 N = 9,81η Q1 D1 H 3 / 2 min Hiệu chỉnh η Hmin ' n1 = ( n ⋅ D1): H min ' ' ' n1M = n1 − ∆n1 ' 2 N = 9,81η Q1 D1 H3/ 2 tk ' 2 N = 9,81η Q1 D1 H3/ 2 max Q'1 5 Q'1 7 N 4 Q'1 3 N 6 N 8 Cột 1:... ưu của hai turbine để tính ra ∆η = ηT max - ηM max và dùng chung cho mọi chế độ làm việc Trong đó ηT max , ηM max xác định theo các công thức đã cho ( 4-2 4) hoặc ( 4-2 5) ở chương IV Nếu ∆η < 3% thì không cần hiệu chỉnh hiệu suất Đối với turbine cánh quay, chỉnh hiệu suất ứng với các góc đặt cánh ϕ, cũng hiệu chỉnh ∆ηϕ theo chế độ làm việc tối ưu của hai turbine - Hiệu chỉnh vòng quay quy dẫn ∆n'1, cũng... sau: - Điểm A là giao của đường hạn chế công suất máy phát và Htk đã xác định dễ dàng trên hệ toạ độ H ~ N (hình 5- 1 0,a) Đổi toạ độ điểm A sang toạ độ n'1 ~ Q'1 trên đường đặc tính tổng hợp chính của turbine mô hình (điểm A') bằng công thức quy dẫn: n D1 NA ' ' và Q1A = suy ra Q'1A' n1tk = 2 9,81 ⋅ η A ⋅ D1 ⋅ H 3 / 2 H tk tk Đặt điểm A' (Q'1A', n'1tk ) lên hình ( 9-1 0,b) và nội suy được a0max - Tính... cho turbine Tâm trục và Cánh quạt dựa vào đường hạn chế 5% công suất trên đường đặc tính tổng hợp chính của kiểu turbine mẫu (hình 5- 9 ,d) Đã biết điểm A ( N mp , H tk ) , cần xác định thêm điểm B ( N B , H min ) rồi nối hai điểm A và B lại theo đường thẳng là n D1 ' được Từ n1 = , kẻ đường thẳng nằm ngang đến gặp đường hạn chế H min • ' công suất 5% và tra được Q1 và nội suy được hiệu suất mẫu η M tương... ứng (hình 5- 8 ,b); + Nối các điểm cùng hiệu suất ( có hai nhánh) lại ta được đường đồng hiệu suất Với nhiều trị số η cho trước ta sẽ vẽ ra nhiều đường đồng hiệu suất η = f (N, H) 2 Xây dựng đường hạn chế công suất Đường hạn chế công suất trong đường đặc tính tổng hợp vận hành có hai nhánh do turbine và máy phát hợp thành, chúng cắt nhau tại tung độ cột nước thiết kế Htk (điểm A) trên hình ( 5- 9 ,c) Đường... NB, làm các bước sau: + Vẽ nội suy đường đồng độ mở a0max (hình 5- 1 0,b), đường này cắt đường ngang n'1M ứng với cột nước Hmin tại điểm B' và nội suy ra ηB'M và Q'1, tính ra ηB ' 2 + Tính ra N B = 9,81 η B Q1B D1 H 3 / 2 Như vậy đã xác định được điểm B; min + Nối điêm A với B ta được nhánh hạn chế công suất turbine phần H ≤ H 62 Hình 5- 1 0 Xây dựng đường phụ trợ 3 Xây dựng các đường đồng độ cao hút . với cột nước trên (hình 5- 1 0,c). Ghi s tính các cột 5, 6 và H S = 10 - ∇/900 - kσH; - Từ bảng 5- 3 vẽ đường phụ trợ H S ~ N, mỗi cột nước có một đường (hình 5- 1 0,e); - Giả thiết các trị số. đó lập bảng tính ( 5- 3 ) tính dưới đây: - Lập bảng 5- 3 với các cột nước cho trước (ít nhất ba cột nước H min , H tk , H maxs ); - Trên đường đặc tính tổng hợp chính (hình 5- 1 0,d) ứng với từng. hạn chế 5% công suất (chỉ có ở turbine tâm trục và cánh quạt, hình 5- 6 ,a) ; - Họ các đường đồng góc đặt cánh ϕ = f (n 1 ’, Q 1 ’) dùng đối với turbine cánh quay em hình 5- 6 ,c). - Từ đường