Đồ án: Điều khiển tốc độ tuabin trong nhà máy nhiệt điện


PHẦNMỞĐẦU(Giớithiệu)

Hiệnnay,trênthếgiới,ngườitađãxâydựngđượctấtcảcácnhàmáyđiệnbiến
đổicácdạngnănglượngthiênnhiênthànhđiệnnăng.Tuynhiênsựhoànthiện,
mứcđộhiệnđạivàgiáthànhđiệnnăngcủacácloạinhàmáyđiệnđórấtkhác
nhau,tùythuộcvàothờigiannghiêncứupháttriểnloạihìnhnhàmáyđiện
đó.ĐốivớinhữngnướcđangpháttriểnnhưViệtNamchúngta,xâydựngchủ
yếulànhàmáynhiệtđiệndùngtuabinhơi,tuabinkhíhoặcchutrìnhhỗnhợp.
Việcđảmbảođiệnápracótầnsố,giátrịổnđịnhthìmộttrongnhữngtácnhân
quantrọngnhấtvàảnhhưởngtrựctiếpchínhlàtốcđộquaycủatuabin.Vìvậy,
emchọnđềtàinàynhằmnghiêncứucácbiệnphápđiềukhiểntốcđộquaycủa
tuabinđểđảmbảotốiưusựổnđịnhtốcđộquaycủatuabintrongnhàmáynhiệt
điệnkhihoạtđộng.














ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN021
ChươngI:Môtảchungvềcôngnghệvàđiềukhiểntốcđộ
quaycủatuabin


1.1.Giớithiệuchungvềcôngnghệ
1.1.1.Giớithiệuchungvềtuabin
a,Lịchsửpháttriển:
TuabinhơinướcđầutiênxuấthiệnđầuthếkỉXIX.Nhữngngườiđầutiênchế
tạoratuabinhơinướclàGútavLaval(ngườiThuỵSỹ)vàCharlesParsons(Anh).
Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin xung lực một tầng với những ống phun to                 
dần, công suất của loại tuabin này nhỏ. Tuabin này được chế tạo theo nguyên lý               
này tức là trong tuabin quá trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy cánh tĩnh                
đượcgọilàtuabinxunglực.
Vào năm 1884 kỹ sư người Anh Chalé Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng.                
Mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động , trong đò hơi bành trướng                 
từ tầng này tới tầng khác. Tuabin loại này hơi không chỉ bành trướng trong dãy               
cánhđộngmàcònbànhtrướngtrongdãycánhtĩnhgọilàtuabinphảnlực.
Năm1912tuabinhướngtrụcđầutiêndohaianhemngườiThụyĐiểnchếtạo.
Vào thế kỷ XIX nghành chế tạo tuabin phát triển với nhịp độ cao: 1924 người ta                
chế tạo ra tuabin ngưng hơi với công suất 200MW và thông số hơi ban đầu 1,1                
MPa, 300
o
C. Năm 1928 sản xuất được tuabin 200MW, 12,8Mpa, 565
o
C. Vào thập            
niên 7080 cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử với công                
suất70MW,225MW,500MW,1030MW,vớitầnsố25vòng.s
1
,50vòng.s
1
Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay nhu cầu sử dụng năng lượng ngày                
một quan trọng và không thể thiếu trong cuộc sống cũng như trong quá trình sản               
xuất.

Trong những năm gần đây, các nhà máy nhiệt điện ở nước ta đã và đang được phát                 
triển một cách nhanh chóng như: nhiệt điện Phả Lại II, Uông Bí, Phú Mỹ… Nước ta                
hiện nay các khu công nghiệp đang phát triển mạnh và nhằm phục vụ cho đời sống                
nhân dân ngày càng tốt hơn. Vì thế nước ta đang phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện                 


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN022
cócôngsuấtngàycànglớnhơn,côngnghệngàycàngtiêntiếnhơn.
b,Kháiniệm:
Tuabinhơinướchaycòngọilàđộngcơhơinước,trongđóthếnăngcủahơiban
đầusẽchuyểnhóathànhđộngnăng,sauđóchuyểnthànhcơnănglàmquaybánh
côngtác.
+/Cấutạo:

Hình1.1:Mặtcắtngangcủatuabinhơi
Bộphậnchính:
Cánh dẫn hướng, làm bằng thép không rỉ, là một kết cấu có hai trụ đỡ. Nắp cột áp                  
và vòng đai, đáy có vỏ bằng thép ZG230450. Bộ phân phối có cấu trúc lá trượt                
đơn giản, để tiện lắp đặt và đại tu. Có các chốt trượt bảo vệ giữa thanh chắn dòng và                   
thanhchắndòngtựđộng.
Bộphậnquay:
Rôto được lắp đặt trên phần mở rộng của trục bộ phận điều chỉnh với chêm, và côn                 
rôto.Vỏrôtolàmbằngthépkhônggỉ,chốngxâmthựctốtvàcóđặctínhmàimòn.


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN023
+/Nguyênlíhoạtđộng:

Hình1.2.Sơđồnguyênlíđơngiảnnhấtcủatuabinhơi
1.Bìnhkhửkhí;2.Bơmnướccấp;3.Bìnhgianhiệtcaoáp;4.Lòhơi;

5.Bộquánhiệt;6.Tuabinhơinước;7.Máyphátđiện;8.Bìnhngưng;
9.Bơmnướcngưng;10.Bìnhgianhiệthạáp
1.1.2.Phânloại
Tuỳ thuộc vào tính chất của quá trình nhiệt có thể phân biệt các loại tua bin hơi                  
nướcchủyếunhưsau:
+/Theotầngsốcôngtác:
 Tuabin một tầng (Single stage turbines). Công suất đạt nhỏ. Thường dùng để              
chomáynénlytâm,bơm,quạt…
 Tuabin nhiều tầng (Multistage turbines). Có nhiều tầng công tác (xung lực hay              


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN024
phảnlực)nốitiếpnhau,côngsuấtlớn.
+/Theohướngchuyểnđộngcủadònghơi:
Tuabindọctrục(Axialturbines).Dònghơichuyểngầnnhưsongsongvớitrục.
 Tuabin hướng kính (Radial turbines). Dòng có hướng vuông góc với trục, có              
thểlàlytâmhayhướngtâm.
+/Theonguyênlýtácdụngcủadònghơi:
 Tuabin xung lực (Impulse turbines). Hơi nước chỉ giãn nở để tăng tốc trong ống                
phun hay trong rãnh cánh tĩnh, nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của              
dòng, trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ năng. Ngày                
nay người ta chế tạo tầng xung lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của                  
nó.
 Tuabin phản lực (Reaction turbines). Sự giản nở của hơi nước xảy ra trong rảnh                
cánhtĩnhvàrãnhcánhđộngvớimứcgầnnhưnhau.
+/Theođặcđiểmcủaquátrìnhnhiệt:
Tuabinngưnghơi:
Trong đó toàn bộ lưu lượng hơi mới, lưu lượng hơi trích gia nhiệt, đều đi qua                 
phần chuyền hơi, bành trướng đến áp suất bé hơn áp suất khí quyển, rồi vào bình                
ngưng. Trong đó nhiệt của hơi thoát ra truyền cho nước làm mát và mất đi một cách                 

vô ích. Dùng để kéo máy phát điện và sản xuất điện năng. Hiệu suất nhiệt tương đối                 
thấp.
Tuabinđốiáp:
 Trong loại tua bin này hơi bành trướng tới áp suất dưới áp suất khí              
quyển, còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho các nhu cầu sinh                
hoạt,chongànhnôngnghiệp,…
Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tấng cuối cũng thường lớn hơn áp suất                
khíquyển.


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN025
Tuabinngưnghơicótríchhơiđiềuchỉnh:
Loại tuabin này ngoài việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt (không điều chỉnh) còn bố trí                
một hoặc hai cửa trích hơi có điều chỉnh áp suất theo nhu cầu để dùng cho mục                 
đích công nghệ và sưởi ấm. Hơi trích được điều chỉnh có lưu lượng lớn hơn so với                 
loại chỉ có trích hơi gia nhiệt và không phụ thuộc vào phụ tải của tuabin, còn áp suất                  
trong cửa trích hơi thì giữ không đổi. Lưu lượng hơi còn lại sẽ đi vào phần hạ áp rồi                   
thoátvềbìnhngưnghơi.
Hiệu suất tại gian máy có thể đạt tới 42 – 45 %.Tuabin hơi có trích hơi điều                  
chỉnhrấtphùhợpvớiviệcphốihợpsảnsuấtđiệnnăngvànhiệtnăng.


Hình1.3.Sơđồtuabinngưnghơicótríchhơiđiềuchỉnh


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN026
Tuabinngưnghơicócữatríchđiềuchỉnhtrunggian:
Trong tuabin này hơi trích từ tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ nhiệt, lượng                
hơi còn lại tiếp tục làm việc trong các tầng khác và đi vào bình ngưng. Áp suất hơi                  
tríchđượctựđộngduytríởmứckhôngđổi.

Tuabincócửatríchhơiđiềuchỉnhvàđốiáp:
Để phục vụ các hộ tiêu thụ nhiệt có nhu cầu với áp suất khác nhau, có thể                  
dùng tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp, trong đó một phần hơi với áp                 
suất không đổi được trích từ tầng trung gian. Phần hơi còn lại, sau khi đi qua các                 
tầngtiếptheosẽdẫnvềhộtiêuthụnhiệtvớiápsuấtthấphơn.
Tuỳthuộcvàoápsuấtcủahơidẫnvàotuabinmàchiara:
Tuabinthấpáp,vớiápsuấthơimớitừ1,2đến2bar.
Tuabintrungáp,vớiápsuấthơimớikhôngquá40bar.
Tuabincaoápvớiápsuấthơimớitừ60đến140bar.
Tuabintrêncaoáp,vóiápsuấttrên140bar
1.1.3.Cácthiếtbịphụtải
a,Bìnhngưng
Tabiếtrằngcôngsuấttuốcbintănglênkhităngthôngsốđầuhoặcgiảmthôngsố
cuốicủahơi.Nhiệtđộcủahơirakhỏituốcbinbịhạnchếbởinhiệtđộnướclàmmát
nó(nướctuầnhoàn)vàthườngcaohơnnhiệtđộcủacủanướclàmmáttừ8đến10
độC.Nướclàmmátlấytừao,hồ,sông,suối,cónhiệtđộkhoảng2025độCtùy
thuộcvàomùavàđiềukiệnđịalýcủanhàmáy,nghĩalàhơibãohòakhirakhỏituốc
binchỉcóthểngưngtụởnhiệtđộkhoảngtừ3035độC,tươngốngvớiápsuất
cuốituốcbintừ0,030,04bar.Đểđảmbảođượctrạngtháinày,ngườitanốiống
thoáthơicủatuốcbinvớibìnhngưng,độchânkhôngtrongbìnhngưngđượctạo
nênnhờhơingưngtụthànhnướcvànhờcácthiếtbịđặcbiệtnhưêjectơhoặcbơm
chânkhông.Cácthiếtbịnàysẽliêntụchútkhôngkhírakhỏibìnhngưng.
Trongnhàmáyđiện,đểđảmbảochấtlượngnướcngưngngườitachỉápdụng


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN027
bìnhngưngkiểubềmặt.
SơđồcấutạobìnhngưngbềmặtđượcbiểudiễntrênHình1a.
1ốngnướcra;
2nắp;

3,5thân;
4Mặtsàng;
6cổbìnhngưng;
7ốngđồng;
8Bồnchứanướcngưng;
9ốngnướcvàolàmmát.


Hình1.3.Bìnhngưngkiểubềmặt

Hơiđitrênxuốngbaobọcxungquanhbềmặtngoàiốngđồng,nhảnhiệtchonước
làmmátđitrongốngđồngvàngưngtụthànhnước.Nướcchuyểnđộngtừphíadưới
lêntrênngượcchiềudònghơi.Bìnhngưngcósơđồchuyểnđộngcủanướclàmmát
thành2chặngnhưvậythìđượcgọilàbìnhngưng2chặng.Tươngtựnhưthếcóthể
cóbìnhngưng3chặng,4chặng.Saukhinhảnhiệtchonướclàmmát,hơiđược
ngưngtụlạirơichảyxuốngbìnhchứaởdướiđáybìnhngưngvàtừđóđượcbơmđi
bằngbơmnướcngưng,cònnướclàmmátđitronghệthốngốngđồnggọilànước
tuầnhoànđượclấytừsông,hồvàđượccungcấpbởibơmtuầnhoàn.
 


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN028
Bìnhngưngphảiđảmbảothậtkín,nếukhôngkín,khôngkhíbênngoàilọtvào
sẽlàmgiảmđộchânkhông,nghĩalàlàmtăngápsuấtcuốituốcbinvàcóthểlàm
giảmmộtcáchđộtngộtkhảnăngtruyềnnhiệttrêncácbềmặtốnglàmmát,làmgiảm
côngsuấttuốcbin.Mặtkháccácốngđồngtrongbìnhngưngcũngphảithậtkínđể
tránhsựròrỉcủangướctuầnhoànvàonướcngưng,làmgiảmchấtlượngnước
ngưng.Đểbảođảmđộchânkhôngsâu,ngườitatìmcáchgiảmtrởlựccủabình
ngưngđốivớihơivàtổchứcviệcrútkhôngkhírakhỏibìnhngưngmộtcáchliên
tục.


b,Ejector
 
Đểduytrìđộchânkhôngcầnthiếttrongbìnhngưngcầnhútliêntụckhôngkhí
rakhỏibìnhngưng,muốnvậyngườitadùngcácthiếtbịthảikhôngkhíđặcbiệt,
phổbiếnnhấtlàcácêjectơhơi.ÊjectơgồmốngphunhơiAđặttrongbuồngthu
nhậnB,buồngnàyđượcnốivớiốngkhuếchtánC.NguyênlýcấutạocủaÊjectơ
đượcbiểudiễntrênHình1.4:

Hình1.4:SơđồnguyênlýEjector



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN029
Hơiđượcdãnnởtrongốngphunđếnápsuấtbằngvớiápsuấttrongbuồngthu
nhận.ápsuấtnàygầnbằng(nhỏhơn)ápsuấtởđiểmrúthỗnhợpkhôngkhíhơi
nước.KhirakhỏiốngphunA,hơicótốcđộlớnvàcuốntheohỗnhợpkhông
khíhơinướctừbuồngBvàoốngkhuếchtán.VìthếbuồngB(giữatiếtdiện11và
22)đượcgọilàbuồnghỗnhợp.ởốngkhuếchtán,hỗnhợphơivàkhôngkhíbịnén
đến1ápsuấtđủđểthảinórakhỏiêjectơ.áplựchơivàoốngphuncủaêjectơ
thườnglà6hoặc12at.


Trongnhàmáyđiện,theonhiệmvụêjectơđượcchiathànhthành2loại:ejectơ
khởiđộngvàejectơchính.ejectơkhởiđộngdùngđểtăngtốcđộtạochânkhôngkhi
khởiđộngtuốcbinvàtrongthờigiankhởiđộngtuốcbinthìnólàmviệcsongsong
vớiêjectơchính.Khikhởiđộngxongthìêjectơnàyngừnghoạtđộng,cònejectơ


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0210

chínhvẫnliêntụclàmviệcliêntụctừkhikhởiđộngchođếnkhidừngtuốcbin.Vì
ejectơmộtcấpthườngkhôngthểtạothànhđộchânkhôngsâu,nênejectơchính
đượcchếtạohaicấphoặcbacấp.Ngoàirađểnângcaođộkinhtế,ngườitathường
làmthêmbìnhlàmlạnhđểlàmlạnhhỗnhợpkhôngkhíhơidoejectơthảiranhằm
giữlạilượngnướcngưngđọngtừhơiquaejectơ.

1.2.Nhiệmvụvàvaitròcủahệthốngtựđộng
1.2.1.Kháiniệmvềđiềuchỉnhtuabinhơi
Turbine hơi trong nhiệt điện dùng để kéo máy phát điện để sản xuất điện năng.                
Chất lượng dòng điện càng cao khi tần số dòng điện càng ổn định, nghĩa là tốc độ                 
quay của máy phát càng ổn định. Vì vậy, turbine  máy phát phải làm việc với số                 
vòngquaykhôngđổiđểđảmbảochotầnsốcủadòngđiệnluônluônổnđịnh.
Mômen quay của roto turbine do công của dòng hơi sinh ra, còn mômen cản của                
máy phát do phụ tải điện sinh ra trên các cực của máy phát. Công suất của turbine                 
đượctínhtheocôngthức:
N
i
=GH
i
,[kw] (1.1)
HoặcN
i
=GH
0
η
td
Ởđây:H
0
lànhiệtdánglýthuyếtcủaturbine(khôngkểđếntổnthất)(kJ/kg)
H

i
lànhiệtdángthựctếcủaturbine
η
td
làhiệusuấttrongtươngđốicủaturbine
Từ (1.1) ta thấy công suất turbine tỉ lệ thuận với lưu lượng hơi và nhiệt dáng. Sự cân                  
bằng giữa công suất hiệu dụng trên khớp trục turbine với phụ tải điện được biểu diển                
bằngphươngtrình:
N
hd
=N
d
+N
tt
+(J
t
+J
mf
) (1.2)Ω
dτ
dΩ

Trongđó:+J
t
,J
mf
làmômenquántínhcủarôtoturbinevàmáyphát


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0211

+N
hd
:

làcôngsuấthiệudụngtrênkhớptrụcturbine
+ N
d
: là công suất điện trên các cực của máy phát (phụ thuộc vào phụ tải                 
tiêuthụbênngoài)
+N
tt
:làtổnthấtcôngsuấttrêncácổtrụcvàtổnthấtnhiệttrongmáyphát
Từ(1.2)tathấy:PhụtảitrêncáccựccủamáyphátđiệnN
d
phảiluônluôncân
bằngvớicôngN
hd
trêntrụcturbine.Nghĩalàsựthayđổiphụtảitrêncáccựccủa
máyphátphảiphùhợpvớisựthayđổicôngsuấttrêntrụcturbine.Mỗigiátrịphụtải
xácđịnhtrêncựccủamáypháttươngứngvớimộtgiátrịmômenquaytrêntrụccủa
turbine,nghĩalàtươngứngvớimộtlưulươnghơiquaturbine.Khiphụtảithayđổisẽ
tạorasựmấtcânbằnggiữamômencảnvàmômenquay,dođódẫnđếnsốvòng
quaycủarôtothayđổi.
Khi đang ở trạng thái cân bằng, nếu phụ tải N
d
của máy phát thay đổi trong khi                  
mô men quay của turbine chưa thay đổi (tức N
hd
chưa thay đổi) sẽ tạo ra sự mất cân                  
bằng giữa công suất của turbine và công suất của máy phát, theo (1.2) thì tốc độ Ω                 

turbinemáyphátsẽthayđổi.
Rõ ràng khi N
d
tăng thì số vòng quay Ω giảm đi. Để duy trì Ω = const, cần phải                    
tăng lượng hơi vào turbine để tăng công suất N
hd
của turbine lên tương ứng. Tóm lại                
bất kỳ một sự thay đổi nào của phụ tải điện cũng sẽ kéo theo sự thay đổi số vòng                   
quay của turbine (tốc độ quay của rô to turbine  máy phát). Số vòng quay sẽ thay                 
đổi đến chừng nào mà cơ cấu phân phối hơi chưa làm thay đổi lưu lượng hơi vào                 
turbine, nghĩa là chưa thiết lập được sự cân bằng mới giữa mô men cản của phụ tải                 
điệnvàmômenquay,tứclàgiữacôngsuấtcủaturbinevàcôngsuấtcủamáyphát.
Việc phục hồi lại sự cân bằng của phương trình (1.2) với bất kỳ sự thay đổi nào                  
của phụ tải N
d
là nhiệm vụ của bộ điều chỉnh tốc độ (tức là điều chỉnh số vòng                  
quay). Bộ điều chỉnh tốc độ được nối liên động với cơ cấu tự động điều chỉnh van                 
phân phối hơi của turbine để điều chỉnh lượng hơi vào turbine phù hợp với phụ tải                
điện. Khi phụ tải điện thay đổi, cần phải thay đổi lưu lượng hơi vào turbine để thay                 


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0212
đổi công suất turbine cho phù hợp với sự thay đổi phụ tải điện. Lưu lượng hơi được                 
thayđổinhờhệthốngphânphốihơivàhệthốngđiềuchỉnhcủaturbine.

1.2.2.Cácyếutốảnhhưởngđếnquátrìnhđiềukhiểntốcđộtuabin
+/Phụtảiđiệnthayđổi
+/Lưulượnghơivàotuabinthayđổi





















ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0213
ChươngII:Hệthốngđiềukhiểntốcđộtuabinhơi
 
2.1.Sơđồcôngnghệđiềukhiển
Tốc độ hay công suất của turbine hơi được điều khiển bởi lưu lượng hơi đi vào                 
turbine thông qua việc điều khiển van điện  thuỷ lực. Hệ thống điều tốc là một vòng                 
lặp kín, bất cứ sự sai lệch tốc độ, sai lệch công suất và sai lệch áp suất đều được                   
điềukhiểnbởivanđiềukhiểnlưulượnghơi.
Tronghình2.1làsơđồnguyênlýđiềukhiểntốcđộcủaturbine–máyphát.
Trongđó:m–khốilượngcánhvanđiềukhiểnlưulượnghơi;
A–diệntíchcủapiston;
P–ápsuấtbuồngtrongbuồngcủaxylanh;

P
S
–ápsuấtvàocủavan;
 Q–lưulượngvàocủaxylanh;
K
A
–hệsốkhuếchđạicủabộkhuếchđại;
K
C
–hệsốkhuếchđạicủakhâuphảnhồicảmbiếnvịtrí;
I–dòngđiệnđiềukhiểnvanservo;
e–điệnápđiềukhiển;
x–hànhtrìnhcủacánhvancókhốilượngm;
n–sốvòngquaycủatrụcturbine;
Ωvậntốcgóccủatrụcturbine;
M
mp
–momentrêntrụccủamáyphátđiện;
Q
t
–lưulượnghơivàoturbine;
K
Ω
Hệsốkhuếchđạicủakhâuphảnhồitốcđộturbine
 



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0214


Hình2.1.Sơđồnguyênlýđiềukhiểntốcđộcủaturbinemáyphátđiện

2.2.Sơđồkhối
Từsơđồnguyênlýhình2.1.taxâydựngđượcsơđồkhốinhưhình2.2

Hình2.2.Sơđồkhốichứcnăngcủahệthốngđiềukhiểntốcđộturbine



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0215
2.3.Cácnguyênlývàthôngsốcầnđiềukhiển
2.3.1.Cácnguyênlý
a,Dòngchảytrongốngphunlýtưởng:

Hình2.3.Dòngchảytrongốngphun
Phươngtrìnhbảotoànnănglượngviếtchomộtphântốcủadòng:
di+d( )–dp+dl=0
2
C
2
 
Áp dụng cho 1kg hơi nước lưu động ổn định không có trao đổi năng lượng với môi                 
trườngbênngoài:
  = 
2
c
2
1
2
c

2
o
i
o
i
1

Tốcđộcủadòngtạicửaốngphun:
c
1
=

√
c (i )
2
o
+ 2
o
− i
1

Nếuchấtcôngtáclàkhílýtưởng:
c​
1
=

√
v p (1 ) 
2k
k−1

o
o
− ε
k
k−1
+ c
2
o
 
Với Tỉsốápsuất ε = 
p
o
p
1

k:sốmũđoạnnhiệt 



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0216
b,Ốngtăngtốc
Ốngtăngtốcnhỏdần:
Là ống có tiết diện nhỏ dần làm nhiệm vụ tăng tốc nếu như tốc độ ở cửa vào của                    
dòngchấtmôigiớinhỏhơntốcđộâmthanh.

Trongtrườnghợpmôichấtlàhơinướchaymộtloạikhínàothì:
 k=1,3:nếulàhơquánhiệt
 k=1,135:nếulàhơibãohoàkhô
 k=1,035+0,1x
Tốc độ ở cửa ra chịu ảnh hưởng của tính chất của chất môi giới, các thông      ω

2
            
số ban đầu ở cửa vào, và phụ thuộc rất lớn vào mức độ giản nở p
2
/p
1
. Nếu càng                  ω
2

tăngthìp
2
cànggiảmconghĩalàtỉsốp
2
/p
1
phảicàngnhỏ.
Lưulượngquaốngtăngtốcnhỏdần.
Theo điều kiện lưu động liên tục và ổn định, tại bất kỳ tiết diện nào của ống thì                   
lưu lượng khối lượng của dòng chất môi giới đều bằng nhau và không thay đổi theo                
thờigian.


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0217

ỐngtăngtốcLaval
Để làm cho chất môi giới tăng tốc từ giá trị ban đầu < a, > a thì người              ω
1
   ω
2
    

ta dùng một ống hỗn hợp, ống này bao gồm đoạn đầu có hình dạng nhỏ dần và                 
đoạn sau có hình dạng lớn dần. Tiết diện ma tại đó có giá trị nhỏ nhất trong toàn bộ                   
ốnggọilàcổống.
Lưulượngquaống:



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0218

2.3.2.Cácthôngsốcầnđiềuchỉnh
+/ÁpsuấthơitrướcvanStop
+/Lưulượnghơitrích
+/Nhiệtđộhơiđầuvào,đầura
+/Ápsuấtchânkhôngbìnhngưng
+/Nhiệtđộchấtlàmmát
2.4.Nguyênlýlàmviệccủacácthiếtbị
*) Tuabin hơi nước kiểu 270T  422/423 trong nhà máy nhiệt điện Phả lại 2 đước tính                 
toánđểlàmviệcvớicácthôngsốđịnhmứcsau:
Côngsuất:300MW
Sốvòngquay:3000vòng/phút
Ápsuấthớitrướcvanstopchính:169kg/ =165,62barcm
2

Nhiệtđộhơitrướcvanstop: C538
o

Lưulượnghơi:256,045kg/s
Ápsuấthơithoát:0,7bar
Nhiệtđộhơithoát: C38
o


=>Vớicácthôngsốtrên,tacóthểlựachọncácthiếtbịdướiđây:





ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0219
2.4.1.VanservoD639

+/Thôngsốkĩthuật:
Lưulượngtốiđa:180lít/phút
Ápsuấttốiđa:350bar
Điệnápcungcấp:24VDC

Ưuđiểm:Dảicôngsuấthoạtđộnglớn,tiêuhaoítnănglượngcungcấp

+/Nguyênlýlàmviệc:


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0220

Hình2.4.SơđồnguyênlýcủabộphậnđiềukhiểncontrượtcủavanServo

Hainamchâmvĩnhcửuđặtđốixứngtạothànhkhunghìnhchữnhật,phầnứngtrên
đócóhaicuộndâyvàcánhchặndầungàmvớiphầnứng,tạonênmộtkếtcấucứng
vững.Địnhvịphầnứngvàcánhchặndầulàmộtốngđànhồi,ốngnàycótácdụng
phụchồicụmphầncứngvàcánhchặnvềvịtrítrunggiankhidòngđiệnvàohai
cuộndâycânbằng.Nốivớicánhchặndầulàcàngđànhồi,càngnàynốitrựctiếp
vớicontrượt.Khidòngđiệnvàohaicuộndâylệchnhauthìphầnứngbịhútlệch,do

sựđốixứngcủacáccựcnamchâmmàphầnứngsẽquay.Khiphầnứngquay,ống
đànhồisẽbiếndạngđànhồi,khehowrtừcánhchặnđếnmiệngphundầucũngsẽ
thayđổi.Điềuđódẫnđếnápsuấtởhaiphíacủacontrượtlệchnhauvàcontrượt
đượcdichuyển.






ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0221
2.4.2.Tốckế:cảmbiến907XPhiệuứngHall

+/Thôngsốkỹthuật:
Nguồn:524VDC
Làmviệcvớiđiệncảmbiếnđĩaphátxungtừ
Cóthểcảmbiếntrongkhoảngcáchlớn
+/Nguyênlý:
 
CảmbiếntốcđộsửdụngnamchâmcảmbiếnhiệuứngHallICđểtạoramộttín


ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0222
hiệuxungkỹthuậtsốđểchuyểntiếpvớithiếtbịchuyểnmạchtốcđộ,máyđotốc
độ,điềuhòatínhiệu,hoặcPLC.CảmbiếnHallEffecthoạtđộngvớisóngvuôngvà
khảnăngmiễndịchvớitiếngồnđiện.
Mộtđĩaphátxunghoặcchiacổpulserbọcvớinamchâmđượclắptrêntrụctheo
dõi.Khitrụcquay,cácnamchâmđiquaphíatrướccủabộcảmbiếngâyracảm
biếnchuyểncaovàthấp,dođósảnxuấtmộtđầuraxungkỹthuậtsố.Cáccảmbiến
cungcấpmộttínhiệusóngvuôngkỹthuậtsốvớimộtchukỳnhấtđịnh,đượcsử

dụngvớimáyphátxungcáchđềunhaucủanamchâmđiệnxoaychiềuphâncực.
Khoảngcáchkhoảngcáchgiữamáycảmbiếnvàxungmáyphátđiệnlà1/4inch+/
1/8inch.Sựlinhhoạtkhoảngcáchlàmchocáccảmbiếnchịurungtốt,tránh
trườnghợptrụctrượtra,khôngthẳnghàng.















ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0223
ChươngIII:Cơsởmôhìnhhóavàtổnghợpbộđiềuchỉnh

3.1.Nhậndạngmôhìnhđốitượng
Từsơđồkhốichứcnănghình2.2tathiếtlậpđượcsơđồkhốinhưhình3.1:

Sơđồthugọn:

Hình3.1.SơđồkhốibiếnđổihàmtruyềnΩ(s)/e(s)



ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0224

Trongđó:W
PID
((s)–HàmtruyềncủabộđiềukhiểnPID;
G
1
(s) – hàm truyền của cụm van servo – xylanh điều khiển van hơi; G
2
(s) – hàm                
truyềncủacụmturbine–máyphát;
K
Q​
–hệsốquanhệlưulượngkhívàhànhtrìnhđóngmởvanhơi.
 W(s)=G
1
(s).K
Q
.G
2​
(s) (3.1)
3.1.1.Cụmvanservoxylanhđiềukhiểnvanhơi
Mô hình nghiên cứu được thiết lập như hình 3.2, đây là một hệ thống tự động                 
thủylựcchuyểnđộngtịnhtiếnđiềukhiểnbằngcụmservo–xylanh





ĐiềukhiểntốcđộtuabinVũHữuQuýN0225