Tài liệu Đê tài: Thiết bị năng lượng tuabin khí với máy sinh khí kiểu pittông tự do pptx

GVHD: Nguyễn Đình Long
GVHD: Nguyễn Đình Long
Người thực hiên: Lã Đức Giang
Người thực hiên: Lã Đức Giang
Chuyên đề: Thiết bị năng
Chuyên đề: Thiết bị năng
lượng tuabin khí với máy
lượng tuabin khí với máy
sinh khí kiểu pittông tự
sinh khí kiểu pittông tự
do
do

I>Đặt vấn đề:
I>Đặt vấn đề:


Ngày nay tuabin khí được sử dụng khá rộng rãi. Nó
Ngày nay tuabin khí được sử dụng khá rộng rãi. Nó
đang chèn ép những động cơ kiểu piston trong phạm vi
đang chèn ép những động cơ kiểu piston trong phạm vi
công suất cao nhất và thiết bị hơi nước trong phạm vi
công suất cao nhất và thiết bị hơi nước trong phạm vi
công suất thấp (như các trạm phát điện bù tải ngọn hoặc
công suất thấp (như các trạm phát điện bù tải ngọn hoặc
dự trữ). Còn đối với ở Việt Nam nói riêng tuabin khí
dự trữ). Còn đối với ở Việt Nam nói riêng tuabin khí
được sử dụng nhiều nhất trong nhà máy điện. sẽ có
được sử dụng nhiều nhất trong nhà máy điện. sẽ có
nhiều dự án về tuabin khí như Bộ Công nghiệp đã kiến

nhiều dự án về tuabin khí như Bộ Công nghiệp đã kiến
nghị Chính phủ cho phép Tổng Công ty Điện lực Việt
nghị Chính phủ cho phép Tổng Công ty Điện lực Việt
Nam (EVN) đầu tư xây dựng nhà máy chu trình hỗn hợp
Nam (EVN) đầu tư xây dựng nhà máy chu trình hỗn hợp
với công nghệ tua bin khí chạy dầu FO và khí tại Trung
với công nghệ tua bin khí chạy dầu FO và khí tại Trung
tâm điện lực Ô Môn. Nhà máy sử dụng công nghệ tua
tâm điện lực Ô Môn. Nhà máy sử dụng công nghệ tua
bin khí chu trình hỗn hợp với mức tiêu thụ 850 triệu m3
bin khí chu trình hỗn hợp với mức tiêu thụ 850 triệu m3
khí/năm đang hoạt động ở tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu…
khí/năm đang hoạt động ở tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu…
trong quá trình sinh khí của TBNL tuabin khí thì máy nén
trong quá trình sinh khí của TBNL tuabin khí thì máy nén
thích hợp chỉ có thể là máy nén pittông hay máy nén ly
thích hợp chỉ có thể là máy nén pittông hay máy nén ly
tâm có tốc độ quay rất lớn. Ở Việt Nam được sử dụng
tâm có tốc độ quay rất lớn. Ở Việt Nam được sử dụng
nhiều là máy nén pittông nên việc nghiên cứu sẽ sát
nhiều là máy nén pittông nên việc nghiên cứu sẽ sát
thực hơn.
thực hơn.





II>Giải quyết vấn đề:
II>Giải quyết vấn đề:

2.1>lịch sử phát triển của tuabin khí:
2.1>lịch sử phát triển của tuabin khí:


-)
-)
Năm 1922 Pescara phát minh tổ hợp động cơ piston
Năm 1922 Pescara phát minh tổ hợp động cơ piston
đốt trong không cần cơ cấu thanh truyền với tuabin
đốt trong không cần cơ cấu thanh truyền với tuabin
khí được dùng làm nguồn công suất hữu ích.
khí được dùng làm nguồn công suất hữu ích.
Bằng cách bố trí này có thể đạt được hiệu suất cao
Bằng cách bố trí này có thể đạt được hiệu suất cao
hơn trong các máy phát năng lượng với nhiệt độ
hơn trong các máy phát năng lượng với nhiệt độ
tương đối thấp và nguyên liệu lại rẻ hơn.
tương đối thấp và nguyên liệu lại rẻ hơn.
Nhà phát minh nổi tiếng Whittle năm 1930 đã thiết kế
Nhà phát minh nổi tiếng Whittle năm 1930 đã thiết kế
một thiết bị tua bin khí cho động cơ máy bay. Ưu điểm
một thiết bị tua bin khí cho động cơ máy bay. Ưu điểm
nổi bật của thiết bị này khi dùng cho máy bay so với
nổi bật của thiết bị này khi dùng cho máy bay so với
các động cơ đốt trong kiểu piston là hiệu suất nhiệt
các động cơ đốt trong kiểu piston là hiệu suất nhiệt
cao hơn. Năm 1973 dưới sự lãnh đạo của nhà phát
cao hơn. Năm 1973 dưới sự lãnh đạo của nhà phát

minh đã đưa vào vận hành động cơ máy bay kiểu tua
minh đã đưa vào vận hành động cơ máy bay kiểu tua
bin đầu tiên.
bin đầu tiên.
Năm 1938 hãng BBC đưa vào vận hành thiết bị tua bin
Năm 1938 hãng BBC đưa vào vận hành thiết bị tua bin
khí chạy máy phát điện với công suất 4000KW, trong
khí chạy máy phát điện với công suất 4000KW, trong
nhà máy điện ngầm dự trữ của Thụy Sĩ.
nhà máy điện ngầm dự trữ của Thụy Sĩ.



-) Nhịp điệu phát triển của tua bin khí đặc biệt tăng nhanh
-) Nhịp điệu phát triển của tua bin khí đặc biệt tăng nhanh
trong chiến tranh thế giới thứ hai, các nước tham chiến
trong chiến tranh thế giới thứ hai, các nước tham chiến
đều tìm kiếm những phương tiện đặc biệt mạnh và các
đều tìm kiếm những phương tiện đặc biệt mạnh và các
loại động cơ có sức kéo trội hơn để dùng cho các máy
loại động cơ có sức kéo trội hơn để dùng cho các máy
bay chiến đấu với tốc độ cao. Điều này thúc đẩy tốc độ
bay chiến đấu với tốc độ cao. Điều này thúc đẩy tốc độ
phát triển tua bin khí.
phát triển tua bin khí.
Sự phát triển của tua bin khí sau chiến tranh càng sâu và
Sự phát triển của tua bin khí sau chiến tranh càng sâu và
mạnh hơn theo những hướng chủ yếu trong chiến tranh
mạnh hơn theo những hướng chủ yếu trong chiến tranh
thế giới đã tới mức chỉ trong thời gian rất ngắn, tua bin

thế giới đã tới mức chỉ trong thời gian rất ngắn, tua bin
khí dùng cho máy bay đã loại động cơ piston ra khỏi lĩnh
khí dùng cho máy bay đã loại động cơ piston ra khỏi lĩnh
vực quốc phòng và sau đó là các máy bay dân dụng, rồi
vực quốc phòng và sau đó là các máy bay dân dụng, rồi
tới những máy móc nhỏ đặc biệt có công suất thấp.
tới những máy móc nhỏ đặc biệt có công suất thấp.
Sự phát triển của tua bin máy bay đặc biệt đẩy nhanh sự
Sự phát triển của tua bin máy bay đặc biệt đẩy nhanh sự
phát triển khí động học phần truyền dòng khí (các dãy
phát triển khí động học phần truyền dòng khí (các dãy
cánh) của máy nén và của tua bin, của thiết bị đốt và vật
cánh) của máy nén và của tua bin, của thiết bị đốt và vật
liệu chế tạo. Tất cả những vấn đề trên đã thúc đẩy và tập
liệu chế tạo. Tất cả những vấn đề trên đã thúc đẩy và tập
hợp nhiều ngành, khoa học kỹ thuật khác như lĩnh vực
hợp nhiều ngành, khoa học kỹ thuật khác như lĩnh vực
của các máy quay có cánh quạt trong công nghiệp, giao
của các máy quay có cánh quạt trong công nghiệp, giao
thông vận tải ngày càng phát triển và xích lại gần nhau
thông vận tải ngày càng phát triển và xích lại gần nhau
hơn.
hơn.

-) Hướng khác do ảnh hưởng của cấu tạo thiết bị tua bin hơi trong
-) Hướng khác do ảnh hưởng của cấu tạo thiết bị tua bin hơi trong
nhà máy nhiệt điện với cách phân chia thành từng phần tử cấu
nhà máy nhiệt điện với cách phân chia thành từng phần tử cấu
thành riêng trong từ tổ hợp. Thực tế thường phải thiết kế theo
thành riêng trong từ tổ hợp. Thực tế thường phải thiết kế theo

hai hướng trên do yêu cầu sử dụng trong công nghiệp những
hai hướng trên do yêu cầu sử dụng trong công nghiệp những
nguồn năng lượng cố định hay di chuyển được.
nguồn năng lượng cố định hay di chuyển được.
Ngày nay thiết bị tua bin khí được sử dụng rộng rãi. Nó đang
Ngày nay thiết bị tua bin khí được sử dụng rộng rãi. Nó đang
chèn ép những động cơ kiểu piston trong phạm vi công suất
chèn ép những động cơ kiểu piston trong phạm vi công suất
cao nhất và thiết bị hơi nước trong phạm vi công suất thấp (như
cao nhất và thiết bị hơi nước trong phạm vi công suất thấp (như
các trạm phát điện bù tải ngọn hoặc dự trữ).
các trạm phát điện bù tải ngọn hoặc dự trữ).
2.2> Đặc điểm của tuabin khí với máy sinh khí kiểu pittông tự do:
2.2> Đặc điểm của tuabin khí với máy sinh khí kiểu pittông tự do:
+ Quá trình sinh công ở động cơ tuabin là quá trình liên tục nên
+ Quá trình sinh công ở động cơ tuabin là quá trình liên tục nên
tạo ra mômen quay đều;
tạo ra mômen quay đều;
+ Môi chất công tác là sản phẩm cháy của nhiên liệu với không
+ Môi chất công tác là sản phẩm cháy của nhiên liệu với không
khí, được hình thành ngay trong buồng cháy của động cơ;
khí, được hình thành ngay trong buồng cháy của động cơ;
+ Môi chất công tác có thể đi qua tuabin nhiều nên công suất
+ Môi chất công tác có thể đi qua tuabin nhiều nên công suất
của động cơ lớn;
của động cơ lớn;

+ Chiều quay của động cơ được quyết định bởi hướng đi của
+ Chiều quay của động cơ được quyết định bởi hướng đi của
dòng môi chất công tác nên động cơ chỉ quay một chiều;
dòng môi chất công tác nên động cơ chỉ quay một chiều;
+ Do được cân bằng tốt nên khi động cơ làm việc ổn định
+ Do được cân bằng tốt nên khi động cơ làm việc ổn định
không sinh ra lực quán tính, không gây rung động;
không sinh ra lực quán tính, không gây rung động;
+ Khi động cơ làm việc ở tốc độ quay thấp, tính kinh tế không
+ Khi động cơ làm việc ở tốc độ quay thấp, tính kinh tế không
cao. Vì vậy, cần nâng cao tốc độ quay để nâng cao tính kinh tế
cao. Vì vậy, cần nâng cao tốc độ quay để nâng cao tính kinh tế
và buộc phải dùng bộ giảm tốc nên kết cấu trở nên cồng kềnh.
và buộc phải dùng bộ giảm tốc nên kết cấu trở nên cồng kềnh.


Do sự hạn chế về tính bền nhiệt của vật liệu chế tạo các chi
Do sự hạn chế về tính bền nhiệt của vật liệu chế tạo các chi
tiết nên không thể đạt được hiệu suất nhiệt cao và tuổi thọ
tiết nên không thể đạt được hiệu suất nhiệt cao và tuổi thọ
cũng thấp.
cũng thấp.


Mặc dù ra đời muộn, nhưng ngày nay tuabin được sử dụng
Mặc dù ra đời muộn, nhưng ngày nay tuabin được sử dụng
trong nhiều lĩnh vực như năng lượng, vận tải, …
trong nhiều lĩnh vực như năng lượng, vận tải, …

2.3> Sơ đồ nguyên lý của TBNL tuabin khí :
2.3> Sơ đồ nguyên lý của TBNL tuabin khí :




2.4> Các bộ phận hợp thành của TBNL tuabin khí
2.4> Các bộ phận hợp thành của TBNL tuabin khí
:
:


Thiết bị tuabin khí gồm: máy nén khí, buồng cháy,
Thiết bị tuabin khí gồm: máy nén khí, buồng cháy,
tuabin và thiết bị phục vụ:
tuabin và thiết bị phục vụ:
+)máy nén: Sử dụng máy nén pittông tự do:
+)máy nén: Sử dụng máy nén pittông tự do:


+)Buồng cháy:
+)Buồng cháy:



+) Tuabin khí:
+) Tuabin khí:

2.5> Ưu nhược điểm của TBNL tuabin khí:
2.5> Ưu nhược điểm của TBNL tuabin khí:


- Công suất tổ hợp thiết bị lớn;
- Công suất tổ hợp thiết bị lớn;
- Nguyên lý làm việc đơn giản, độ tin cậy cao
- Nguyên lý làm việc đơn giản, độ tin cậy cao
;
;
- Vận hành thuận tiện, đơn giản trong việc bảo dưỡng, có
- Vận hành thuận tiện, đơn giản trong việc bảo dưỡng, có
khả năng khởi động nhanh và tính năng tăng tốc cao;
khả năng khởi động nhanh và tính năng tăng tốc cao;
- Chi phí vận hành thấp;
- Chi phí vận hành thấp;
- Hiệu suất tương đối
- Hiệu suất tương đối
cao
cao
[
[
η
η
= (0,32
= (0,32
÷

÷
0.34)];
0.34)];
- Kích thước và khối lượng nhỏ;
- Kích thước và khối lượng nhỏ;
- Có khả năng nghiên cứu
- Có khả năng nghiên cứu
nâng cao tính kinh tế
nâng cao tính kinh tế
- Thích nghi tốt với việc tự động hóa và điều khiển từ
- Thích nghi tốt với việc tự động hóa và điều khiển từ
xa
xa
.
.


+
+
Công suất giới hạn nhỏ hơn so với thiết bị tuabin hơi.
Công suất giới hạn nhỏ hơn so với thiết bị tuabin hơi.


+
+
Vật liệu chế tạo có giá thành cao.
Vật liệu chế tạo có giá thành cao.


+

+
Tính kinh tế thấp
Tính kinh tế thấp
do giới hạn
do giới hạn
nhiệt độ ban đầu của khí
nhiệt độ ban đầu của khí
cháy
cháy
;
;


+
+
Sự phụ thuộc của độ tin cậy và tính kinh tế của thiết
Sự phụ thuộc của độ tin cậy và tính kinh tế của thiết
bị tuabin khí chu trình hở vào tác dụng ăn mòn của môi
bị tuabin khí chu trình hở vào tác dụng ăn mòn của môi
trường ngoài;
trường ngoài;


+
+
Yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng nhiên liệu sử
Yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng nhiên liệu sử
dụng
dụng
;

;



+
+
Khó thực hiện việc đảo chiều ở các thiết bị cỡ lớn;
Khó thực hiện việc đảo chiều ở các thiết bị cỡ lớn;
+
+
Phải trang bị thiết bị thay đổi tốc độ.
Phải trang bị thiết bị thay đổi tốc độ.
+
+
Kích thước ống không khí và khí cháy lớn
Kích thước ống không khí và khí cháy lớn
, lắp đặt
, lắp đặt
phức
phức
tạp.
tạp.


2.6> Các hệ thống của TBNL tuabin khí:
2.6> Các hệ thống của TBNL tuabin khí:


(1)- Hệ thống bôi trơn
(1)- Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn của thiết bị tuabin khí có thể là loại có
Hệ thống bôi trơn của thiết bị tuabin khí có thể là loại có
áp và loại trọng lực.
áp và loại trọng lực.


(2)- Hệ thống nhiên liệu
(2)- Hệ thống nhiên liệu


Hệ thống nhiên liệu được dùng để cấp vào buồng đốt với
Hệ thống nhiên liệu được dùng để cấp vào buồng đốt với
số lượng yêu cầu và chất lượng thoả đáng.
số lượng yêu cầu và chất lượng thoả đáng.


(3)- Hệ thống làm mát
(3)- Hệ thống làm mát


Hệ thống làm mát được dùng để làm mát các phần rôto và
Hệ thống làm mát được dùng để làm mát các phần rôto và
stato của tuabin khí. Người ta dùng không khí và nước làm
stato của tuabin khí. Người ta dùng không khí và nước làm
môi chất làm mát.
môi chất làm mát.

(4)- Hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ
(4)- Hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ


Hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ hợp nhất
Hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ hợp nhất
thành một tổ hợp thống nhất với hệ thống bôi trơn
thành một tổ hợp thống nhất với hệ thống bôi trơn
nhiên liệu và làm mát, tạo khả năng thực hiện việc
nhiên liệu và làm mát, tạo khả năng thực hiện việc
điều khiển và điều chỉnh tự động thiết bị tuabin khí từ
điều khiển và điều chỉnh tự động thiết bị tuabin khí từ
trạm điều khiển trung tâm hoặc từ đài chỉ huy, còn
trạm điều khiển trung tâm hoặc từ đài chỉ huy, còn
trong trường hợp cần thiết thì có thể điều khiển thiết
trong trường hợp cần thiết thì có thể điều khiển thiết
bị bằng tay.
bị bằng tay.

Xin trân thành cam ơn!
Xin trân thành cam ơn!
III)Tài liệu tham khảo:
III)Tài liệu tham khảo:


+> />+> />nganh/10164-tua-bin-khi-gas-turbine.html
nganh/10164-tua-bin-khi-gas-turbine.html

+> www.hiendaihoa.com
+> www.hiendaihoa.com


+>
+>


+>
+>


+> Trang bị động lực tàu thủy/Nuyễn Đình Long/Đại
+> Trang bị động lực tàu thủy/Nuyễn Đình Long/Đại
Học Nha Trang.
Học Nha Trang.