Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor điều khiển cánh hướng nước tua bin sử dụng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

Bộ CôNG THơNG
VIệN NGHiên CứU Cơ KHí








BáO CáO TổNG KếT

Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ
cấp bộ năm 2008




Tên đề tài:
Nghiên cứu, tính toán thiết kế chế tạo hệ thống
secvomotor điều khiển cánh hớng nớc Tuabin sử dụng
trong các Nhà máy thuỷ điện công suất lớn
Ký hiệu: 250.08RĐ/HĐ-KHCN




Cơ quan chủ quản: Bộ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ trì đề ti: VIệN NGHIÊN CứU CƠ KHí
Chủ nhiệm đề ti: Thạc sỹ. Phan Hữu Thắng

7485
19/8/2008


Hà Nội Năm 2008

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ








BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ – NĂM 2008




Tên đề tài:
“Nghiên cứu, tính toán thiết kế chế tạo hệ thống secvomotor điều khiển
cánh hướng nước Tua bin sử dụng trong các Nhà máy thuỷ điện công suất
lớn”.
Ký hiệu: 250.08RĐ/HĐ-KHCN

VIỆN TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(ký, ghi rõ họ tên)




Phan Hữu Thắng



Hà Nội – Năm 2008
MỤC LỤC

Trang
Mở đầu 1
Chương 1 Vài nét tổng quan về tình hình nghỉên cứu và sự
dụng hệ thống secvomotor trong các nhà máy
thuỷ điện
2
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2
1.2 Giới thiệu sơ lược về nhà máy thủy điện 8
1.3 Khảo sát thiết bị secvomotor - Nhà máy thủy điện
Hòa Bình
18
1.4 Kết luận chương 1 25

Chương 2 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thố
ng
secvomotor điểu chỉnh cánh hướng dùng trong
các nhà máy thuỷ điện công suất lớn
26
2.1 Giới thiệu các bộ phận chính của tua bin nước 26
2.2 Bộ điều tốc thủy lực 26
2.3 Sự thay đổi số vòng quay trong điều chỉnh tua bin 35
2.4 Lùc t¸c dông lªn c¸nh h−íng 38
2.5 Lựa chọn chung về cấu hình hệ thống thủy lực 43
2.6 Kết luận chương 2 48
Chương 3 Tính toán thiết kế hệ th
ống secvomotor theo mẫu
thiết bị dùng trong nhà máy thuỷ điện Hoà bình.
49
3.1 Sơ đồ điều chỉnh cánh hướng Tua bin bằng hệ thống
Secvomotor
49
3.2 Cấu tạo Hệ thống Secvomotor 50
3.3 Tính toán kiểm tra thực tế một số chi tiết chính của
hệ thống Secvomotor
50
3.4 Làm kín trong hệ thống secvomotor 55
3.5 Đường đặc tính của Secvomotor 60
3.6 Kết luận chương 3 60
Chương 4 Quy trình công nghệ chế tạo và quy trình lắp đặt
thử nghiệm hệ thống secvomotor
61
4.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo hệ thống Secvomotor 61
4.2 Quy trình lắp ráp tổ hợp và thử nghiệm hệ thống

secvomotor
85
4.3 Kết lu
ận chương 4 91
Kết luận và đề xuất 92
• Tài liệu tham khảo 94
• Phụ lục 1: Một số hình ảnh chế tạo và kiểm tra thử
nghiệm hệ thống secvomotor
95
• Phụ lục 2: Các Biên bản nghiệm thu kiểm tra thử nghiệm
Hệ thống Sécvomotor
98


THÀNH VIÊN NHÓM ĐỀ TÀI


STT Họ và tên Học vị, học hàm
chuyên môn
Cơ quan
1 Phan Hữu Thắng ThS. P.GĐ TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí,
CNĐT
2 Đào Hữu Mạnh ThS. TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí
3 Võ Văn Hoà ThS. TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí
4 Đinh Minh Sơn KS. TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí
5 Vũ Trung Tuyến ThS. TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí
6 Nguyễn Đỗ Thắng KS. TTGCAL Viện Nghiên cứu Cơ khí
7 Đoàn Văn Căn KS. Phó Giám Đốc Công ty Thuỷ Điện Hoà Bình
8 Phan Trọng Hoà KS. PPhòng KH-KT Công ty Thuỷ Điện Hoà Bình

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

1
MỞ ĐẦU

Hiện nay, ở Việt Nam, hệ thống các nhà máy thủy điện có một vai trò
vô cùng quan trọng. Các nhà máy này cung cấp một sản lượng năng lượng
không nhỏ không chỉ phục vụ dân sinh, công nghiệp, nông nghiệp mà nó còn
có vai trò đóng góp vào an ninh năng lượng quốc gia. Tuy nhiên việc xây
dựng mới các nhà máy thủy điện là vấn đề hết sức phức tạp, có liên qua đến
nhiều yếu tố như đầu tư

, năng lực nhà thầu, dân sinh, môi trường… Vì vậy
ngoài việc tính toán, lựa chọn và xây dựng các nhà máy thủy điện mới thì việc
duy trì, tăng tuổi thọ cho các nhà máy cũ là rất quan trọng.
Một trong các hệ thống thiết bị chính của nhà máy thuỷ điện là hệ
thống Secvomotor điều khiển cánh hướng nước tua bin. Đây là thiết bị vẫn
còn đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy thủy điệ
n có công suất lớn
trên thế giới với các ưu điểm về truyền động như làm việc êm, chịu tải trọng
động tốt. Secvomotor cũng là thiết bị đặc chủng vì ở Việt Nam hiện nay chưa
có cơ sở nào nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị này. Hiện nay, các nhà
máy điện vẫn phải đặt hàng mua thiết bị từ nước ngoài với giá trị cao. Như

vậy vừa ảnh hưởng đến kinh tế và vừa không chủ động được trong việc thay
thế, sửa chữa thiết bị của nhà máy.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, Trung tâm Gia công Áp lực – Viện
Nghiên cứu Cơ khí đã tiến hành điều tra, khảo sát thiết bị tại Nhà máy thuỷ
điện Hoà Bình cũng như các mẫu tương tự ở nước ngoài, sau đó nghiên cứu
và đánh giá khả
năng chế tạo thiết bị trong nước. Cuối cùng, được sự đồng ý
của Bộ Công Thương với sự giúp đỡ của lãnh đạo Công ty Thủy điện Hòa
Bình, lãnh đạo Viện Nghiên cứu Cơ khí, Trung tâm đã nghiên cứu, tính toán,
thiết kế và chế tạo hệ thống Secvomotor điều khiển cánh hướng tua bin nước
công suất 240MW cho Nhà máy thủy điện Hòa Bình. Đề tài được thực hiện
với quyế
t tâm mở ra tiền đề cho một hướng phát triển công nghệ chế tạo các
thiết bị quan trọng của các nhà máy thủy điện, tiến tới thực hiện mục tiêu nội
địa hóa, thay thế các thiết bị nhập ngoại.

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

2
CHƯƠNG 1
VÀI NÉT TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH
NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
SECVOMOTOR TRONG CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hệ thống secvomtor là một trong những loại thiết bị thuỷ lực được
dùng trong hệ thống đóng mở cánh hướng nước tua bin, được thể hiện trên
hình 1.1.



Hình 1.1 Hệ thống secvomotor trong hệ thống điều chỉnh cánh hướng
Hiện nay, tình hình nghiên cứu ứng dụng thiết bị thuỷ lực vào các công
trình thuỷ lợi, thuỷ điện ở nước ta trong thời gian những năm gần đây đã được
quan tâm đáng kể, đóng góp một phần rất quan trọng vào sự nghiệp công
nghiệp hoá đất nước. Với địa hình nước ta nhiều đồi núi, sông su
ối, nhiều
năm có những thời gian hạn hán, lúc khác lũ lụt. Chính vì vậy hệ thống thuỷ
lợi, hồ đập với hơn (700 công trình), các công trình đầu mối, kênh mương
được đặc biệt chú trọng. Thêm vào đó là hệ thống các nhà máy thuỷ điện công
suất từ lớn đến nhỏ khắp nơi trên cả nước phát triển mạnh mẽ. Cùng với các
công trình trên là hàng ngàn các chi tiÕt, thiÕt bÞ, linh kiÖn trong ®ã cã

servomotor, các hệ thống đóng m
ở bằng thuỷ lực. Mặc dù vậy vấn đề quan
tâm, nghiên cứu đúng mức những thiết bị về thuỷ lực chưa được quan tâm
thoả đáng. Phần lớn các các công trình dùng thiết bị thuỷ lực đóng mở rất ít
và chỉ có ở các công trình được xây xựng gần đây. Nguyên nhân chủ yếu là
do chúng ta chưa có đủ các thiết bị phù hợp để chế tạo được các phần tử
thuỷ
lực đạt chất lượng đặc biệt là công nghệ tạo phôi xi lanh chịu áp lực cao theo
phương pháp đúc thép đơn thuần sẽ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

3
Trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trở lại đây ở
nước ta ngành công nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tư
phát triển và đã có những bước tiến đáng kể đặc biệt là năng lượng thuỷ điện,
tốc độ tiêu thụ năng lượng tăng 8,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm
2003 là 12% góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới và phát tri
ển đất
nước.
Ở Việt Nam hiện nay, có nhiều nhà máy thủy điện đã được xây dựng và
đi vào sản xuất từ nhiều năm qua như:
- Nhà máy thủy điện Hòa Bình;
- Nhà máy Thủy điện Thác Bà;
- Nhà máy thuỷ điện Yali;
Một trong những sự kiện trong nước đang rất được quan tâm là các
doanh nghiệp cơ khí trong nước được tham gia đấu thầu chế t
ạo thiết bị cơ khí
thuỷ công cho công trình Thuỷ điện Sơn La. Tại cuộc họp được tổ chức vào

hồi đầu tháng 2/2006 giữa các doanh nghiệp cơ khí hàng đầu trong nước với
đại diện nhà thầu của Tổng công ty Điện lực Việt Nam (EVN) được biết, tổng
khối lượng thiết bị thuỷ công cho Thuỷ điện Sơn La sẽ vào khoảng 42.290
tấn, trong đó, EVN dự
kiến sẽ cho đấu thầu rộng rãi quốc tế 3 gói thầu có tổng
khối lượng 15.950 tấn, 5 gói còn lại có tổng khối lượng là 26.385 tấn sẽ cho
đấu thầu rộng rãi trong nước. Qua những dự án cung cấp thiết bị cơ khí thủy
công những năm gần đây đã cho thấy các doanh nghiệp Cơ khí Việt Nam
hoàn toàn đủ sức chế tạo các thiết bị cơ khí thủy công ngay chính trong nước.


Các doanh nghiệp Cơ khí trong nước đang mạnh dạn vươn lên, đa dạng
hóa sản phẩm, chế tạo thành công nhiều tấn thiết bị thủy công thay thế hàng
nhập ngoại, tiết kiệm nhiều ngoại tệ Liên danh MIE, NARIME và
VINAINCON là một trong những liên danh được đánh giá có nhiều “tiềm
lực” trong chế tạo thiết bị cơ khí thủy công. Liên danh này đã cùng nhau hợp
tác, nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị
cho nhà máy thủy điện Pleikrông,
A Vương, Buôn Kuốp, Hương Điền… NARIME đảm nhận phần thiết kế,
MIE chế tạo và VINAINCON xây lắp.
Sau một thời gian liên kết, cho đến thời điểm này, Liên danh đã hoàn
thành gần như toàn bộ các hạng mục chế tạo thiết bị cho các công trình thủy
điện. Dự án thủy điện Pleikrông đã thực hiện được 100% tổng khối lượng
công việ
c thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh, cũng như bàn giao được hơn 1.000
tấn thiết bị cho chủ đầu tư theo đúng tiến độ, đảm bảo các yêu cầu về kỹ
thuật. Liên danh đang hoàn tất các hạng mục còn lại gồm van cung, 4 Xi lanh
thuỷ lực, sửa chữa đập tràn và các chi tiết khác. Công trình thủy điện A
Vương cũng đã bàn giao cho chủ đầu tư khoảng 80 tấn thiết b
ị chi tiết đặt sẵn

của đường ống áp lực và 450 tấn thép lót đường hầm thuộc hạng mục đường

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

4
ống áp lực.
Từ việc liên danh, liên kết, các đơn vị đã từng bước làm chủ khoa học
công nghệ, đảm đương được công việc thiết kế và chế tạo các thiết bị siêu
trường, siêu trọng cho các nhà máy thủy điện. Đồng thời đầu tư trang bị được
các loại máy chuyên dụng phục vụ cho công tác chế tạo cũng như đào tạo
được một đội ngũ cán bộ
khoa học công nghệ, cán bộ quản lý và công nhân
kỹ thuật đã trưởng thành qua rất nhiều công trình lớn của đất nước. Sau những
dự án kể trên, các đơn vị đã nhận được nhiều đơn hàng từ các chủ đầu tư và
trúng thầu cung cấp thiết bị cho nhiều nhà máy thủy điện. Mới đây, MIE đã
thắng thầu và được chọn là nhà thầu chính thực hiện gói thầu thiết b
ị cơ khí
thủy công BB-ME 01 do Công ty CP phát triển Điện lực làm chủ đầu tư. MIE
cũng đang chuẩn bị đấu thầu các gói thầu thiết bị cơ điện của Nhà máy Thủy
điện Bắc Bình và gói thầu thiết bị cơ điện của Nhà máy Thủy điện Bảo Lộc.

Viện Nghiên cứu Cơ khí NARRIME là đơn vị có đủ năng lực và kinh
nghiệm
đảm nhận vai trò tổng thầu thiết kế các hạng mục cơ khí thủy công và
sẽ hợp tác cùng với Công ty thiết kế của Ucraina, Viện Thiết kế thủy công
Nga là những nhà tư vấn và thẩm định thiết kế đã có nhiều kinh nghiệm. Viện
còn thực hiện các công trình nghiên cứu làm chủ phần điều khiển cho các nhà
máy thủy điện cỡ 50 MW. Về phần thiết bị thủy lự
c của thiết bị đóng mở các

hệ thống van, Viện thiết kế, nhập khẩu thiết bị và tích hợp thành hệ thống cho
một số nhà máy.




Hình 1.2. Hệ thống xi lanh thủy lực do
Viện Nghiên cứu Cơ khí thiết kế, tích hợp
Tuy nhiên các thiết bị bộ điều khiển cánh hướng servomotor tại các nhà
máy này chủ yếu được nhập ở nước ngoài như: Nga, Đức, Trung Quốc,
Việc chế tạo trong nước mới chỉ dừng ở mức độ chế tạo một số cụm chi tiết
phần tử của thiế
t bị theo thiết kế của nước ngoài hoặc chế tạo theo mẫu sẵn có

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

5
để phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, việc các nhà máy điện được
xây dựng nhằm phục vụ cho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát
triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định. Xuất phát từ yêu cầu thực tế
và góp phần phát triển năng lực ngành Cơ khí chế tạo trong nước, nhóm đề tài
Trung tâm Gia công áp l
ực - Viện Nghiên cứu Cơ khí đăng ký thực hiện kế
hoạch khoa học công nghệ năm 2008 với đề tài này nhằm mục đích tạo tiền
đề cho một hướng phát triển công nghệ chế tạo một trong các tổ hợp thiết bị
quan trọng của Tua bin trong nhà máy Thủy điện có công suất lớn, tiến tới
thực hiện mục tiêu nội địa hoá thay thế hàng nhập ngoại.
1.1.2 Tình hình nghiên cứ

u ở nước ngoài.
Các thiết bị thuỷ lực đã được nghiên cứu và áp dụng cho các thiết bị
đóng mở của các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện từ rất sớm ở các nước công
nghiệp phát triển như: Đức, Pháp, Nga, Mỹ, Hà lan,…Xilanh thủy lực được
dùng phổ biến rộng rãi từ những năm 50. Ngày nay, xilanh thủy lực được chế
tạo đến đường kính 1500mm hoặc hơn n
ữa, hành trình đến 25000mm cho các
ứng dụng đặc biệt như ngành dầu khí, thăm dò địa chất. Hiện nay, xilanh thủy
lực không chỉ làm việc đến áp suất 1500 bar (trong thăm dò còn sử dụng áp
suất cao hơn) mà còn có thể truyền các thông số về áp suất, hành trình, vận
tốc về cho người điều khiển theo dõi. Xilanh thủy lực với cần piston bằng
thép mạ Cr hoặc Cr-Ni sử dụng phổ biến nhất trong các công trình trong đất
li
ền và môi trường ít ăn mòn. Xilanh thủy lực có cần piston bằng thép không
gỉ được sử dụng trong các vùng ven biển, chịu hóa chất. Đến những năm 80,
một vật liệu phủ mới xuất hiện thay thế cho các vật liệu phủ cổ điển Cr-Ni.
Đó là gốm kim loại gốc Ti-Ni. Vật liệu gốm tuy giòn, nhưng có độ cứng bề
mặt lớn, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn t
ốt trong môi trường khắc
nghiệt đã nhanh chóng được ứng dụng trong kỹ thuật chế tạo xilanh thủy lực.
Gốm kim loại phủ trên cần xilanh, đầu tiên được dùng để phủ lên dụng cụ cắt
công nghiệp và gia dụng, sau đó gốm được đưa vào phủ cho các chi tiết trong
ôtô như trục khuỷu, ống lót và piston động cơ đốt trong. Vật liệu gốm kim
loại sử dụng để t
ạo lớp phủ trên bề mặt xilanh thủy lực được tiến hành bằng
cách phun vật liệu phủ trong dòng oxy cao tốc với khí bị ion hóa hoàn toàn
(plasma) nên khó giữ được cơ tính ban đầu của vật liệu gốc. Đó cũng chính là
lý do chỉ có một số hãng xác định được chế độ phủ thích hợp và thương mại
hóa sản phẩm của mình. Ngày nay, các van, bơm thủy lực…đặc biệt là các
van, bơm điều khi

ển được bằng điện tỷ lệ như van tỷ lệ, van servo, bơm điều
chỉnh lưu lượng đã được nghiên cứu và chế tạo được với chất lượng rất cao.
Hệ thống thủy lực ngày nay có thể điều khiển thông qua máy tính, qua các hệ
thống giám sát… Các công trình thủy lợi, thuỷ điện ngày nay đều đã sử dụng
các thành tựu mới nhất về
thủy lực để đưa vào ứng dụng.

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

6
Về hệ thống servomotor cho các nhà máy thủy điện, trên thế giới có
một số công ty chuyên cung cấp như:
- Công ty American Governor Company của Mỹ: American Governor
Company là công ty chuyên cung cấp thiết bị điều tốc. Công ty này cung cấp
tất cả các loại điều tốc như điều tốc cơ khí, điều tốc kỹ thuật tương tự và hệ
thống điều tốc tua bin thủy điện k
ỹ thuật số bao gồm cả hệ thống servomotor.



Hình 1.3. Hệ thống điều tốc bao gồm cả servomotor của
công ty American Governor
- Công ty Power Machines Group là công ty sản xuất thiết bị thủy điện
lớn nhất của Nga. Công ty này có 3 nhà máy chế tạo thiết bị thủy điện bao
gồm: Nhà máy chế tạo thiết bị ở St Petersburg, nhà máy sản xuất các thiết bị
điều khiển và nhà máy sản xuất tua bin. Ngoài ra, công ty còn có một Viện
nghiên cứu "TzKTI" chuyên làm nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển.

Hình 1.4. Hệ thống servomotor được thiết kế bởi công ty Power Machines

- Các công ty của Trung Quốc cũng đã thành công trong việc thiết kế
chế tạo các hệ thống servomotor. Điển hình trong số đó là công ty Wuxi Shi
Fang Tech & Engineering. Công ty này có thể cung cấp đồng bộ các loại nhà

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

7
máy điện với các gam tua bin loại Francis, Turgo, Pelton với cột nước từ 2-
1000 m, lưu lượng đến 200 m
3
/h và công suất đến 100 MW.



Hình 1.5. Hệ thống servomotor được thiết kế bởi
công ty Power Machines Wuxi Shi Fang
Ngoài ra, trên thế giới còn có rất nhiều nhà sản xuất có thể cung cấp hệ
thống servomotor khác như Alstom (Pháp), Siemens (Đức), Honeywell
(Anh)…

1.1.3. Đánh giá về ưu nhược điểm của thiết bị thuỷ lực.

Ưu điểm máy đóng mở thủy lực đó là cơ cấu xi lanh thuỷ lực có thể tác
động theo phương thẳng
đứng, nghiêng một góc bất kỳ, hoặc đẩy ngang, thời
gian đóng mở secvomotor ngắn, đặc biệt có kích thước nhỏ gọn nhưng đẩy
được lực lớn, có lực quán tính nhỏ, chỉ bằng một phần mười so với các thiết
bị đóng mở (thiết bị truyền động) cơ khí khác cùng công suất, có khả năng
điều chỉnh vận tốc theo ý muốn, an toàn cho cơ cấu nâng và các bộ phậ

n khác,
dễ điều khiển, khả năng tự động hoá và cơ giới hoá cao, dễ khống chế và
kiểm tra lực đóng mở của máy, khắc phục được sự không chính xác do lắp
ráp.
Nhược điểm của máy đóng mở thủy lực đó là giá thành thiết bị khá cao
so với các thiết bị khác, chỉ áp dụng hiệu quả đối với các công trình đã có
nguồn điện,
đòi hỏi độ chính xác cao trong chế tạo lắp đặt thiết bị, vật liệu có
chất lượng tốt, hệ thống đường ống dẫn dầu thường rất phức tạp và dài vì
xilanh đặt xa trạm nguồn thủy lực, tổn thất thuỷ lực đường ống khá lớn và dễ
xẩy ra sự cố rò rỉ dầu qua các cút nối gây ô nhiễm môi trường so với việc áp
dụng xi lanh thuỷ
lực thông thường, thì xi lanh thuỷ lực dùng trong thuỷ điện

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

8
phc tp hn, lc ln, hnh trỡnh di v h s an ton ũi hi rt cao, khi cú rũ
r xi lanh khú khc phc, mụi trng lm vic thng cú m rt cao, thm
chớ cú n mũn rt ln nh hng n an ton lm vic ca thit b, kh
nng ng b khỏ khú khn ngay c khi s dng cỏc van chia u lu lng.
1.2. Gii thiu s lc v nh mỏy thy i
n.
1.2.1. S lc v s phỏt trin ca Nh mỏy thy in
Hiện 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: than, dầu, khí đốt, hạt nhân, thuỷ điện
đợc coi là các dạng năng lợng cơ bản; còn năng lợng Mặt trời, năng lợng
gió, năng lợng thủy triều và năng lợng thủy điện cực nhỏ là những dạng

năng lợng mới.
ở nớc ta có ba nguồn năng lợng chính đã đợc khai thác là than, dầu
khí và năng lợng các dòng sông, suối lớn. Còn các nguồn năng lợng khác
nh năng lợng hạt nhân, gió, thủy triều, sóng biển, mặt trời đang đợc
nghiên cứu sử dụng.
Năng lợng của các dòng chảy trong sông, suối (thủy năng) của nớc ta
rất phong phú đứng hàng thứ 22 trên thế giới về tiềm năng thủy điện. Nguồn
năng lợng này đợc phân bố khắp đất nớc. Trữ năng lý thuyết của thủy điện
trên cả nớc ớc tính là 270 - 300 tỷ KWh/năm, với công suất khoảng
32.10
6
KW. Nhng trữ năng thủy điện kỹ thuật (khai thác với hiệu quả kinh tế)
chỉ có khoảng 80 tỷ KWh, với công suất lắp máy 17,438 MW. Tiềm năng
kinh tế kỹ thuật thủy điện chỉ khoảng 60 tỷ KWh/ năm, với công suất lý
thuyết 10.000 MW.
Thủy năng là một dạng năng lợng tái tạo đợc. Đây là đặc tính u việt
nhất của nguồn năng lợng này, các nguồn năng lợng khác nh nguyên tử,
than, dầu không thể tái tạo đợc. Trong quá trình biến đổi năng lợng, chỉ
có thủy năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng đợc tái tạo thành
dạng thủy 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 thủy năng để phục vụ
cho đời sống sản xuất, đặc biệt là để phát điện.
Tuabin nớc - còn gọi là tuabin thủy lực là một thiết bị động lực biến
đổi năng lợng của dòng chảy (thủy năng) thành cơ năng để quay máy phát
điện và máy công cụ.
Nhà máy thủy điện có hàng loạt u điểm:
- Hiệu suất của nhà máy thủy điện có thể đạt rất cao so với nhà máy nhiệt
điện.
- Thiết bị đơn giản, dễ tự động hóa và có khả năng điều khiển từ xa.
- t sự cố và cần ít ngời vận hành.

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

9
- Có khả năng làm việc ở phần tải thay đổi.
- Thời gian mở máy và dừng máy ngắn.
- Không làm ô nhiễm môi trờng.
Mặt khác, nếu khai thác thủy năng tổng hợp, kết hợp với tới tiêu, giao
thông và phát điện thì giá thành điện sẽ giảm xuống, giải quyết triệt để hơn
vấn đề của thủy lợi và môi trờng sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó.
Vốn đầu t xây dựng nhà máy thủy điện đòi hỏi lớn hơn so với vốn xây
dựng nhà máy nhiệt điện. Nhng giá thành một kWh của thủy điện rẻ hơn
nhiều so với nhiệt điện nên tính kinh tế chung vẫn là tối u hơn. Tuy nhiên,
ngời ta cũng không thể khái thác nguồn năng lợng này bằng bất cứ giá nào.
Xây dựng công trình thủy điện thực chất là thực hiện một sự chuyển đổi điều
kiện tài nguyên và môi trờng. Sự chuyển đổi này có thể tạo ra các điều kiện
mới, giá trị mới sử dụng cho các lợi ích kinh tế xã hội nhng nó cũng có thể
gây ra những tổn thất về xã hội và môi trờng mà chúng ta khó có thể đánh
giá đợc hết. Ngời ta chỉ khai thác thủy năng tại các vị trí công trình cho
phép về điều kiện kỹ thuật, có hiệu quả kinh tế sau khi đã so sánh giữa lợi ích
và các tổn thất.
ở những thành phố và khu công nghiệp lớn thờng phải sử dụng kết
hợp nhiều nhà máy nhiệt điện, điện nguyên tử và thủy điện. Chúng cần làm
việc đồng bộ với nhau sao cho đạt hiệu quả cao nhất. Ngời ta thành lập
những biểu đồ công suất điện sử dụng theo năm, tháng, ngày. Ví dụ trên hình
1.6 là biểu đồ công suất điện sử dụng trong một ngày đêm.
Biểu đồ bao gồm những vùng chính:
I- Điện cho những thiết bị dùng điện của các nhà máy phát điện.
II- Điện sinh hoạt, dân dụng.

III- Điện cho các cơ quan làm việc giờ hành chính.
IV- Điện cho các phơng tiện giao thông.
V- Điện cho các cơ sở làm việc 3 ca.
Các thông số đặc trng của biểu đồ:
N
max
- công suất lớn nhất trong ngày, tính bằng MW, còn gọi là
đỉnh của biểu đồ.
N
min
- công suất nhỏ nhất trong ngày, tính bằng MW.
N
th
- Công suất trung bình ngày, tính bằng MW.


ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

10

Hình 1.6. Biểu đồ công suất điện sử dụng theo ngày

Trong biểu đồ, phần nằm dới giá trị N
min
là vùng cơ bản, phần nằm
giữa N
min
và N
th

và N
max
là vùng đỉnh. Vùng cơ bản do các nhà máy điện
nguyên tử và nhiệt điện cung cấp. Vùng đỉnh do nhà máy thủy điện cung cấp.
Còn vùng trung bình do sự điều tiết của từng địa phơng. ở những nơi có trạm
thủy điện tích năng thì vùng đỉnh là vùng trung bình do trạm thủy điện tích
năng đảm nhiệm.

Hình 1.7. Sơ đồ bánh xe nớc
Tuabin nớc là loại máy thủy điện đầu tiên loài ngời dùng để sử dụng
nguồn năng lợng nớc.

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

11
Tuabin nớc đầu tiên là những bánh xe nớc đơn giản sử dụng động
năng của dòng chảy. Cho tới nay lịch sử cha xác định đợc ở đâu và ai là
ngời đầu tiên phát minh ra bánh xe nớc (hình 1.7). Ngời ta biết rằng hàng
nghìn năm trớc công nguyên ở Ai Cập, ấn Độ và Trung Quốc đã sử dụng
bánh xe nớc dới dạng thiết bị biến đổi năng lợng. Đến nay ở nớc ta bánh
xe nớc vẫn còn đợc sử dụng trên các suối vùng núi và trung du.
ở Pháp từ thế kỷ IV đã có máy xay xát chạy bằng năng lợng của nớc.
Tuy nhiên mãi tới thế kỷ XVI với sự phát triển của chủ nghĩa t bản thì việc sử
dụng năng lợng nớc mới tơng đối rộng rãi và bánh xe nớc mới có những
cải tiến lớn. Nhng từ bánh xe nớc đến tuabin nớc loài ngời phải trải qua
tìm kiếm và nghiên cứu khá dài.
Năm 1834 kỹ s Pháp là Fuaray đã chế tạo thành công tuabin nớc đầu
tiên (hình 1.8).
Sau đó ít năm vào khoảng năm 1837 ngời thợ mộc Nga tên là Xaphon

cũng chế tạo một loại tuabin nớc kiểu li tâm.


Hình 1.8. Sơ đồ tuabin đầu tiên

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

12
Năm 1838 Hopd (Mỹ) đã cải tạo tuabin li tâm trên thành tuabin hớng
tâm.

Hình 1.9. Sơ đồ tuabin Franxic
Năm 1847 - 1849 một kỹ s Mỹ là Dran franxic đã cải tiến tuabin Hopd
thành tuabin tâm trục có hiệu suất cao hơn. Ngày nay ngời ta gọi tuabin
Franxic (hình 1.9).
Năm 1837 - 1841 Ghensen (Đức) và Jonvan (Pháp) đã chế tạo tuabin
hớng trục cánh cố định. Sau đó năm 1912 - 1924 một giáo s ngời Tiệp
Khắc cũ là Kaplan cải tiến tuabin hớng trục cánh cố định thành tuabin hớng
trục cánh điều chỉnh và gọi là tuabin Kaplan. Do điều chỉnh cánh làm tăng
hiệu suất trong một phạm vi điều chỉnh công suất rộng.



Hình 1.10. Sơ đồ tuabin Penton

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

13

1- ống dẫn;
2- Mũi phun;
3- Hớng tia nớc;
4- Cánh gáo;
5- Trục;
6- Vỏ tuabin.
Năm 1880 Penton (Mỹ) đã cải tiến bánh xe nớc và phát minh ra tuabin
gáo. Vì thế tuabin gáo còn gọi là tuabin Penton (hình 1.10).
Ngày nay các loại tuabin nớc kể trên đã đợc cải tiến và hoàn thiện ở
mức độ cao. Nhiều kiểu tuabin đã đợc ra đời nh tuabin hớng chéo, tuabin
dòng thẳng (Capsun), tuabin bơm (máy thủy lực thuận nghịch dùng trong các
trạm thủy điện tích năng).
Hiện nay ở nớc ta đã có nhiều cơ sở đầu t tiến bộ khoa học kỹ thuật
cho việc chế tạo tuabin nớc. Chúng ta đã chế tạo một số tuabin nhỏ (đến
hàng ngàn kW). Trong tơng lai chúng ta sẽ chế tạo tuabin loại lớn hơn, góp
phần cho việc điện khí hóa và phục vụ sản xuất ở các địa phơng xa lới điện
quốc gia.

1.2.2. Phân loại tua bin nớc.
1.2.2.1. Phân loại theo dạng năng lợng của dòng chảy tua bin
Để phân loại tuabin, ngời ta đa ra nhiều những chỉ tiêu khác nhau. ở
đây ta chỉ phân loại theo dạng năng lợng của dòng chảy qua bánh công tác
tuabin và phân loại theo số vòng quay đặc trng
n
s.

Ta khảo sát các thành phần năng lợng của dòng chảy. năng lợng đơn
vị của dòng chảy truyền cho bánh công tác tuabin bằng độ chênh năng lợng
riêng giữa hai tiết diện trớc và sau đó:

22
12 11 22
12
()
2
P
PV V
HZZ
g



=+ +
(1.1)
Thế năng Động năng
Vậy năng lợng riêng gồm hai phần: động năng và thế năng.
Tùy thuộc vào dạng năng lợng này mà chia tuabin nớc thành hai hệ
khác nhau: Tuabin xung lực và tuabun phản lực.
Trong tuabin xung lực, chỉ có phần động năng của dòng chảy tác dụng
lên bánh công tác còn phần thế năng bằng không. Hệ tuabin này phát ra công
suất nhờ động năng của dòng chất lỏng, còn áp suất ở cửa vào ra của tuabin là
áp suất khí trời.
Tuabin phản lực là loại tuabin làm việc nhờ cả hai phần thế năng và
động năng, mà chủ yếu là thế năng của dòng chảy. Trong hệ tuabin này, áp

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

14
suất ở cửa vào luôn lớn hơn ở cửa ra. Dòng chảy qua tuabin là dòng liên tục

điền đầy toàn bộ máng dẫn cánh. Trong vùng bánh công tác tuabin, dòng chảy
biến đổi cả động năng và thế năng. Trong đó vận tốc dòng chảy qua tuabin
tăng dần, áp suất giảm dần. Máng dẫn của cánh hình côn nên gây ra độ chênh
áp mặt cánh, từ đó tạo ra momen quay.
Tuabin phản lực và xung lực có tính năng và phạm vi sử dụng khác
nhau. Tuabin phản lực dùng cho trạm có cột nớc thấp, lu lợng lớn hơn còn
tuabin xung lực dùng cho trạm có cột nớc cao, lu lợng nhỏ.
1.2.2.1.1. Tuabin phản lực
Tuabin phản lực là hệ tuabin đợc sử dụng rộng rãi nhất, bao gồm phạm
vi cột nớc từ 1,5m đến 600m.
Trên hình 1.11 là sơ đồ phần dẫn dòng của các loại tuabin phản lực
chính. Tuabin phản lực dòng chảy đi từ thợng lu, qua ống dẫn vào buồng
dẫn, đi vào bánh công tác (nơi làm nhiệm vụ biến đổi thủy năng thành cơ
năng) rồi theo ống hút đi ra hạ lu. Phụ thuộc vào hớng dòng chảy của dòng
nớc đi qua bánh công tác mà chia tuabin phản lực thành nhiều loại: tuabin
hớng trục (hình 1.11 a,b) tuabin tâm trục (hình 1.11.d), tuabin hớng chéo
(hình 1.11.c).
*. Tuabin hớng trục
Tuabin hớng trục là loại tuabin trong đó hớng chuyển động của dòng
chảy trong phạm vi bánh công tác song song với trục quay tuabin (hình
1.11a,b).
Tuabin hớng trục có thể là loại cánh cố định hoặc là loại cánh điều
chỉnh bánh công tác gồm nhiều cánh đợc gắn với bầu. Nếu cánh đợc gắn
chặt với bầu thì gọi là tuabin hớng trục cánh cố định (tuabin chong chóng).
Nếu cánh có thể quay quanh trục cánh gắn thì gọi là tuabin hớng trục cánh
điều chỉnh. Cánh có hình cong không gian, số cánh có thể từ 3 đến 9. Loại
tuabin này có thể làm việc với cột nớc H =1,5 - 40m. Tuabin hớng trục cánh
cố định th
ờng dùng cho các trạm cỡ nhỏ và trung bình. Tuabin hớng trục
cánh điều chỉnh đợc sử dụng cho cỡ trung bình và lớn. Tuabin hớng trục

cánh điều chỉnh có hiệu suất cao trong phạm vi điều chỉnh rộng. Tuy nhiên kết
cấu của cánh điều chỉnh phức tạp vì cơ cấu điều chỉnh cánh nằm trong bầu
bánh công tác.
*. Tuabin tâm trục
Trong tuabin tâm trục, hớng của dòng chảy ở vùng bánh công tác ban
đầu theo hớng tâm, sau đó chuyển sang phơng song song với trục.
Tuabin này còn gọi là tuabin Franxic. Nó đợc sử dụng rộng rãi trong
các trạm có cột nớc cao: H = 30 - 600m. Đối với các trạm nhỏ tuabin này có
thể làm việc với cột nớc H > 4m.

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

15












Hình 1.11. Sơ dồ phần dẫn dòng của các loại tuabin phản lực

Bánh công tác của loại tuabin này hoàn toàn khác với loại tuabin hớng
trục. Bánh công tác gồm hệ thống cánh gắn chặt với hai vành đĩa trên và dới

thành một khối cứng. Cánh có dạng cong không gian và số cánh có từ 12 đến
22.
Tuabin tâm trục có hiệu suất cao nhng cánh cố định nên chỉ thích hợp
với trạm có cột nớc ít thay đổi (hình 1.11 d).
Tuabin tâm trục có cột nớc cao nhất thế giới H = 620m ở Khot - xen - van
(Đức).
*. Tuabin hớng chéo
Để kết hợp u điểm của cả hai loại tuabin tâm trục và hớng trục cánh
điều chỉnh, năm 1950 giáo s Kviaccopski (Liên Xô) và sau đó 2 năm, kỹ s
Derat (Anh) đã sáng chế ra một loại tuabin mới gọi là tuabin hớng chéo (hình
1.11c)
Dòng chảy qua vùng bánh công tác của tuabin loại này có hớng tạo với
trục quay một góc . Bầu cánh là hình nón. Bầu cánh chứa toàn bộ cơ cấu điều
chỉnh cánh nh bầu cánh của tuabin hớng trục cánh điều chỉnh.
Loại tuabin này làm việc trong phạm vi cột nớc H = 30 -150m. Nó có
thể điều chỉnh cánh nên phạm vi điều chỉnh công suất có hiệu suất cao tơng
đối rộng so với tuabin tâm trục.
ở Liên Xô cũ, loại tuabin này cha đợc sử dụng rộng rãi nhng ở các
nớc khác, nhất là Nhật Bản thì loại tuabin này rất phát huy tác dụng.
a
b
c
d


ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

16
1.2.2.1.2 Tuabin xung lực

Tuabin xung lực gồm có những loại chủ yếu sau:
- Tuabin gáo (hình 1.10)
- Tuabin tia nghiêng (hình 1.12)
- Tuabin tác dụng kép hình (hình 1.13)
*. Tuabin gáo
Tuabin gáo là loại tuabin xung lực đợc sử dụng nhiều nhất. Phần dẫn
dòng của nó gồm bánh công tác và vòi phun. Bánh công tác gồm nhiều cánh
hình gáo đợc gắn chặt lên đĩa bánh công tác. Bánh công tác gắn liền trên trục
tuabin, trục này nối với trục máy phát. Thông thờng tuabin gáo đặt ngang,
chỉ có một số tuabin cỡ lớn có tổ máy đặt đứng. Vòi phun gồm có ống hình
côn nối với ống dẫn, trong ống hình côn có kim điều chỉnh lu lợng ra của
vòi phun. ở đây dòng chảy theo ống dẫn vào vòi phun, từ đó dòng chảy ra khỏi
vòi phun với tốc độ đủ lớn tác dụng vào các cánh gáo tạo thành momen quay.
Ngoài ra vòi phun làm nhiệm vụ điều chỉnh lu lợng qua bánh công tác.
Tuabin gáo làm việc với cột nớc H = 40 - 300m và lớn hơn nữa. ở
nớc ta trạm thủy điện Đa Nhim dùng tuabin gáo có công suất một tổ máy N=
40MW.
*. Tuabin tia nghiêng

Hình 1.12. Sơ đồ tuabin tia nghiêng.
Tuabin này khác với tuabin gáo là dòng chảy từ vòi phun hớng vào
bánh công tác dới một góc nghiêng (hình 1.12). Bánh công tác gồm các cánh
cong gắn chặt lên hai đĩa bên bánh công tác có hình dạng đơn giản hơn dạng
gáo nên dễ chế tạo. Vòi phun của loại này tơng tự nh vòi phun của tuabin
gáo.

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

17

Tuabin tia nghiêng đợc lắp cho những trạm thủy điện nhỏ. Hiệu suất
của tuabin này thờng nhỏ hơn hiệu suất của tuabin gáo.
*. Tuabin tác dụng kép
Trên hình 1.13 là sơ đồ tuabin tác dụng kép hay còn gọi là tua bin xung
kích hai lần. ở đây dòng chảy từ vòi phun tác dụng lên cánh bánh công tác hai
lần: dòng chảy đi từ ngoài vào tâm sau đó lại hớng từ tâm ra ngoài, nên gọi
loại này là tua bin tác dụng kép. Vòi phun của tuabin này có tiết diện chữ nhật
chứ không phải tiết diện tròn. ở đây thay đổi lu lợng bằng cách thay đổi một
thành trong để thay đổi tiết diện vòi phun.
Tuabin tác dụng kép còn có tên gọi là tuabin xung kích hai lần, hay
tuabin Banki. Nó đợc dùng cho các trạm thủy điện cỡ nhỏ N = 5 -100kW.

Hình 1.13. Sơ đồ tuabin tác dụng kép

1.2.2.2. Phân loại tuabin theo số vòng quay đặc trng
Trong máy thủy lực nói chung, ngời ta đa ra khái niệm về các máy
tơng tự và số vòng quay đặc trng n
s
. Các khái niệm này có thể áp dụng cho
tuabin. Nh vậy các tuabin tơng tự thì đều có số vòng quay đặc trng giống
nhau, không phụ thuộc vào đờng kính và các thông số lu lợng.
Mỗi hệ tuabin phụ thuộc vào số vòng quay đặc trng mà chia thành 3
nhóm: số vòng quay đặc trng cao, trung bình và thấp. Số vòng quay của tua
bin đợc thể hiện trên bảng 1.

ti:
Nghiờn cu, thit k, ch to h thng secvomotor dựng trong cỏc nh mỏy thy in cụng sut ln

18
Bảng 1. Số vòng quay của một số loại tua bin.

n
s
930 650 500 310 215 93 48
b
0

96 92 84 91 66 56 45
D
l
216 230 240 260 330 675 1250
Dùng cách phân loại theo n
s
, ngời ta dễ dàng lựa chọn loại tuabin thích
hợp nhất cho một trạm thủy điện nếu cho trớc cột áp H, công suất tổ máy N
và số vòng quay máy phát n.
Có thể chọn sơ bộ loại tuabin dựa vào cột áp H và số vòng quay đặc
trng n
s
theo bảng 2.
Bảng 2.
TT Loại tuabin Giới hạn theo n
s
Giới hạn theo H, m
1 Hớng trục cánh quay và
chong chóng có n
s
cao
950 -759 5-12
2 Hớng trục cánh quay và
chong chóng có n

s
trung bình
750-550 12-22
3 Hớng trục cánh quay và
chong chóng có n
s
thấp
550-350 22-40
4
Tâm trục n
s
cao
400-250 20-50
5
Tâm trục n
s
trung bình
250-150 50-120
6
Tâm trục n
s
thấp
50-10 200-2000

1.3. Kho sỏt thit b secvomotor - Nh mỏy thy in Hũa Bỡnh.
1.3.1. Gii thiu vi nột v Nh mỏy thy in Hũa Bỡnh.
Nh mỏy thy in Hũa Bỡnh l nh mỏy cú cụng sut vo hng ln
nht Vit Nam, c Liờn Xụ giỳp ton din, t thit k, cung cp thit b,
ch o, giỏm sỏt thi cụng xõy lp, thớ nghim hiu chnh v tham gia vn
hnh, sa cha cựng cỏc k s, cụng nhõn Vit Nam. Nu so sỏnh vi cụng

ngh ch to tiờn tin hi
n nay, thỡ thit b thuc h thng o lng, iu
khin, bo v rle v t ng in, t ng c khớ thu lc ca Liờn Xụ trang
b cho Nh mỏy Thu in Ho Bỡnh l lc hu. Trong bi cnh hin nay,
Cng ho Liờn Bang Nga cng ang tng bc thay i cụng ngh ch to
cỏc thit b phc v ngnh nng lng,
c bit l thit b v cỏc linh kin ca
h thng o lng, iu khin, bo v rle v t ng. iu ny s khú khn
khụng ch riờng cho Ho Bỡnh, m cho tt c cỏc nh mỏy c Liờn Xụ giỳp

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

19
đỡ xây dựng trước đây. Thiết bị, vật tư, linh kiện thuộc công nghệ analog
không còn được sản xuất, nguồn gốc hàng hoá không tin cậy, phải đặt hàng,
để tìm kiếm vừa mất thời gian và giá thành lại cao. Các thiết bị đã qua nhiều
chu kỳ trung, đại tu, thậm trí đã hết tuổi thọ sử dụng.
Nhà máy Thủy điện Hoà Bình được xây dựng tại hồ Hòa Bình, tỉnh
Hòa Bình, miền bắc Việt Nam. Cho đến nay đây là công trình thủy điện lớn
nhất Việt Nam và Đông Nam Á. Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ xây dựng và
vận hành.
Công trình khởi công xây dựng ngày 6 tháng 11 năm 1979, khánh
thành ngày 20 tháng 12 năm 1994. Công suất sản sinh điện năng theo thiết kế
là 1.920 Mw, gồm 8 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 240 Mw Sản lượng điện
hàng năm là 8,16 tỷ kilowatt giờ (KWh).
- Công suất thiết kế : 1920 MW
- Số tổ máy : 8
- Chiều dài đập : 734 m
- Chiều cao đập : 128 m

- Mực nước dâng tối đa : 118 m
- Dung tích hồ chứa nước : 9,5 tỷ m3
Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình là công trình nguồn điện chủ lực của hệ
thống điện Việt Nam. Nhà máy có 8 tổ máy với công suất lắp đặt 1.920 MW.
Theo thiết kế hàng năm cung cấp 8,16 tỷ kWh điện cho nền kinh tế quốc dân.
Tính từ khi đưa tổ máy đầu tiên vào vận hành đến hết ngày 31/3/2002,
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình đã sản xuất được hơn 75 tỷ kWh điện, trong đó
chuyển tải vào miền Trung và miền Nam hơn 15 tỷ kWh. Mặc dù trên hệ
thống nhiều nguồn phát mới tiếp tục được đưa vào nhưng tỷ trọng điện năng
sản xuất hàng năm của nhà máy vẫn chiếm số cao khoảng 18% so với toàn
ngành.
Thông số kỹ thuật:
TUABIN KIỂU PO 115/810 - B - 567,2
CÔNG SUẤT Np= 240 MW
TẦN SỐ QUAY
Định mức nH= 125v/ph
Lồng tốc nP= 240v/ph
ĐƯỜNG KÍNH BÁNH XE CÔNG TÁC D= 5,672 m
CỘT NƯỚC Hmax= 109 m Hp= 88 m Hmin= 60 m

Đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn

20
MÁY PHÁT ĐIỆN KIỂU CB 1190/215 - 48 - TB4
CÔNG SUẤT BIẺU KIẾN S= 266700 kVA
CÔNG SUẤT P= 24000 kW
ĐIỆN ÁP U=15,75 kV
DÒNG I= 9780A TỐC ĐỘ 125 v/ph
MÁY BIẾN ÁP Ou 105000 - 220 - 85 IB3 - 242 - 15,75 (1 pha)

1.3.2. Hệ thống servomotor - Nhà máy thủy điện Hòa Bình.
Nước từ hồ chứa thượng lưu được dẫn vào hệ thống đường ống áp lực
và buồng xoắn, tại đây nước được gia tốc tới vận tốc rất lớn. Qua hệ thống
cánh hướng, nước được dẫn vào tuabin thuỷ lực làm quay tuabin đồng thời
làm quay máy phát điện (thông thường trục của tuabin được nối thẳng v
ới trục
máy phát). Từ đầu cực máy phát, dòng điện được tăng áp qua máy biến áp và
dẫn lên trạm phân phối hoà vào lưới điện quốc gia.
Tuabin thuỷ lực là một bộ phận quan trọng nhất trong nhà máy thuỷ
điện, bằng sự thay đổi tốc độ nó quyết định công suất phát của tổ máy. Là một
thiết bị có cơ cấu phức tạp, trọng lượng và kích cỡ lớn, tuabin đ
òi hỏi phải có
độ bền cao, vận hành ổn định trong thời gian dài (tuổi thọ vận hành 40 năm,
thời gian đại tu 6 năm, trung bình vận hành 3000 giờ/năm ).
Tuỳ theo mực nước thượng lưu và khi tải trên lưới điện thay đổi đòi hỏi
lượng điện phát ra của nhà máy phải thay đổi phù hợp. Vấn đề đặt ra là phải
điều chỉnh đồng bộ độ mở hệ
thống cánh hướng nước nhằm điều chỉnh lưu
lượng nước vào tuabin, tạo cho tuabin tốc độ ổn định.
Để điều chỉnh độ mở cánh hướng người ta sử dụng các secvomotor (ở
đây là 4 servomotor theo hình 1.14) và hệ thống thuỷ lực. Truyền động của
secvomotor sẽ qua hệ thống thanh truyền gắn với vành điều chỉnh, giữa cánh
hướng và vành điều chỉnh có các khớ
p truyền động.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật số, bộ điều tốc tuabin
được tự động hoá hoàn toàn có khả năng thu thập các thông số quá trình một
cách liên tục, tự động điều chỉnh ổn định trong quá trình vận hành.
Bộ điều tốc tuabin gồm bộ điều tốc kỹ thuật số và bộ điều tốc thuỷ
lực.
Phần điều tốc kỹ thuật số:

Mỗi tuabin được cung cấp một hệ thống điều tốc tự động riêng biệt có
khả năng điều khiển tốc độ, công suất phát, lưu lượng nước vào tuabin cho
phép tổ máy vận hành ổn định, hoàn hảo ở chế độ vận hành song song với
nhau và với hệ thống điện.