Tài liệu tuocbin nước

110/07/14 1
Chương 4 Tuốc bin nước
•
I. Khái niệm
1.Định nghĩa
2.Phân loại
3.Các thông số cơ bản
•
II.Tuốc bin phản lực
1.Cấu tạo, phân loại
2.Phương trình làm việc
3.Đặc điểm thủy lực
4.Điều chỉnh chế độ làm việc
•
III.Tuốc bin xung lực
210/07/14 2
Tuốc
bin
Cửa ra
Cửa vào
2
1
1
2
Máy thủy khí biến đổi năng lượng dòng nước
thành cơ năng quay máy phát điện
I.Khái niệm
g
vv
g
pp

zzH
.2

.
2
22
2
1121
21
αα
ρ
−
+
−
+−=
g
vv
H
d
.2

2
22
2
11
αα
−
=
g
pp

zzH
t
.
21
21
ρ
−
+−=
•
Vừa sử dụng cột áp tĩnh và cột
áp động dòng nước : Tuốc bin
phản lực (tuốc bin phản kích);
•
H=2m÷600m ;
•
n
s
=50÷450v/ph
+Chỉ sử dụng động năng dòng
nước tuốc bin xung lực (tuốc
bin xung kích)
H=200-2000 m;
n
s
=10÷80 v/ph
-Tuốc bin gáo (Pelton-1880)
-Tuốc bin xung lực 2 lần (Banki)
H=24÷100m
-Tuốc bin phun nghiêng (Turgo)
H=50÷400m

3)Theo vòng quay đặc trưng ns
2.Phân loại
1)Theo năng lượng dòng
nước mà tuốc bin sử dụng
2)Theo cột áp
1.Định nghĩa
310/07/14 3
Phân loaih tuốc bin theo cột áp H và vòng quay đặc trưng n
s
410/07/14 4
II. Tuốc bin phản lực
Mực nước thượng lưu
Tuabin
H
M c n c h l uự ướ ạ ư
ng áp l cố ự
ng hútỐ
Cột nước của
nhà máy
Hồ chứa
p ch n n cĐậ ắ ướ
Trạm thủy điện cho tuốc bin phản lực
Đ
ậ
p
H
T
r
m

t
h
y

i
n
ạ
ủ
đ
ệ
L
i

c
h
n

r
á
c

ư
ớ
ắ
p

t
r
à
n

Đ
ậ
D
òn
g

s
ôn
g

m
i
ớ
D
òn
g

s
ôn
g

c
ũ
HH
C
a

l
y

m
c
ử
ấ
ư
ớ
510/07/14 5
-Tuốc bin tâm trục (Francis-1849)
H=2m÷600m;
n
s
=50v/ph÷450v/ph
(<150 v/ph và H>150m thì D
1
>D
2
;
150v/ph÷250v/ph và 70m<H<150m thì D
1
=D
2
;
>250v/ph và H<70m thì D
1
<D
2
)
D
o
D

1
D
2
B
o
1
2
d
D
H=2m÷60m
-Tuốc bin hướng trục
(Kaplan-1919)
ns=350v/ph÷1000v/ph
<550v/ph KCC
>550v/ph KCQ
θ=30
o
H lớn
θ=45
o
H tb
θ=60
o
H nhỏ
θ
D
b
D
T
Tuốc bin hướng chéo

(Deriaz-1955)- trạm thủy điện
tích năng H=60m÷200m
theo chiều chuyển động nước trong BCT
6
CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA TUỐC BIN FRANCIS
Ø98
378
 BÁNH CÔNG
TÁC
 BỘ PHẬN HƯỚNG
DÒNG
 BUỒNG XOẮN
 ỐNG HÚT
 TRỤC TUỐC BIN
 Ổ ĐỠ
710/07/14 7
FRANCIS
BCT
BHD
Cửa vào
Cửa ra
Bu ng xo nồ ắ
Trụ
ống hút
( )
uult
cucu
g
H
2211

1
−=
2.Phương trình Ơle
1.Cấu tạo
B
A
c
0
u
1
w
1
c
1
2'
w
2
c
2
u
2
2
1
B'
810/07/14 8
Trong tuốc bin thường xét ảnh hưởng
thay đổi của cột áp (H) và kích thước
(D
1
) đến các thông số làm việc

OMTltTT
OTMltMM
T
M
HD
HD
Q
Q
ηη
ηη


2
2
=
TltTM
MltMT
T
M
HD
HD
n
n


η
η
=
TOM
MOT

ltT
ltM
TT
MM
M
T
M
HH
HH
D
N
N
ηη
ηη
η
η
.
.

.
.
.
D
2
T









=
ltT
ltM
M
T
M
T
M
D
n
n
H
H
η
η
.
D
.
2
T
2

















=
H
Dn
n
I
1
1
.
=
HD
Q
Q
I
2
1
1
=
HHD
N
N

I
.
2
1
1
=
4
.
.
HH
Nn
n
s
=
η
65,3
'
1
'
1
Qnn
s
=
( )
T
MM
MT
H
HD
.

D
.11
5
1T
1
ηη
−−=
3.Đồng dạng thủy lực cho tuốc bin
Thông sô qui dẫn
H=1m; D
1
=1m
liTiM
ηη
=
ĐK đồng dạng
…
910/07/14 9

1
0
1
0
1
α
=
3
4
5
°

5186Ø
613
882
1264 = 2,75D
2070 = 4,5D
1268802
569
311
622
1200 = 2,6D
480Ø
b =92= 0,25D
534=1,16D ;Z =24Ø
460; Z =14Ø
1268
1
632
632
3
4
5
°
1
1
627Ø
ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CHÍNH PO75/702
Họ các đường đồng hiệu suất =
Họ các đường đồng độ mở cánh hướng dòng
Họ các đường đồng hệ số khí thực
Đường dự trữ công suất 5% công suất

),(
,
1
,
1
Qnf
),(
,
1
,
10
Qnfa =
),(
,
1
,
1
Qnf=
σ
σ
=

0
.
1
0
η=70%
72
74
76

78
80
82
84
86
88
90
90
84
σ=6
84
0
a

=
1
8
a

=
2
2
a
o

=
2
6
a

=
3
0
0
0
0
0
a

=
3
4
a

=
3
8
0
0
a

=
3
8
a

=
3
8
0

a

=
3
8
0
σ
=

0
.
1
1
σ
=

0
.
1
2
σ
=

0
.
1
3
σ
=

0
.
1
4
σ
=

0
.
1
6
σ
=

0
.
1
5
600 700 800
900
1000 1100 1200
1300 1400

Q
1
1
[ l/s]
n
‘
1

[
v
/
p
h
]
50
60
70
80
90
100
I
1010/07/14 10
Đặc tính tổng hợp vận hành
40 60 80 100 180160140120 200
N(Kw)
H(m)
50
55
65
60
70
Đường Ngh
Đường Ngh theo
a
o
= 450mm

75%
80 8278 8486 88 929190
93
92
93%
0
a
o

=

1
7
5
m
m
2
0
0
2
2
5
2
5
0
2
7
5
3
0

0
a
0
= 400mm
1110/07/14 11
4.Điều chỉnh tuốc bin
•
Theo qui định của vận hành hệ thống điện hiện đại, tần số dòng điện
không được chênh lệch quá (0,1÷0,2)% so với trị số định mức. Vì vậy
để số vòng quay của tổ máy không đổi cần phải điều chỉnh tuốc bin.
•
Tần số hoặc số chu kỳ biến thiên dòng điện xoay chiều trong một giây
phụ thuộc vào tốc độ quay hoặc số vòng quay của phần quay (roto) của
máy phát.
n
p
f .
60
=
cd
MM
dt
d
J
−=
ω
30
.n
π
ω

=
J: Momen quán tính phần quay của tổ máy
ω: Vận tốc góc của tổ máy
M
d
: Momen lực chuyển động
M
c
: Momen lực cản
t: Thời gian
Q
HgN
M
TT
d
.

ω
ηρ
ω
==
2
2
2
0
0
2
2
2
1

.

βα
π
ω
ω
η
ctg
S
r
ctg
b
r
Hg
Q
tl
+
+
=
=> Q=f(ao,β2, …)
PT.Điều chỉnh lưu lượng
1210/07/14 12
2
H
Z
S
4
1
3
Q vào tuốc bin

n
1310/07/14 13
7 Bánh hướng dòng
10
11
9
08
01
12
02 03 04
06
05
Hệ thống TDTL đóng-mở BHD
1410/07/14 14
Tuốc bin hướng trục-Kaplan
1
2
d
D
BCT
ống hút
BHD
Trụ
Buồng xoắn
Cơ cấu điều chỉnh
1510/07/14 15
III.Tuốc bin xung lực
HTr mạ
1.Bể áp lực
2.Nguyên lý trao đổi năng

lượng – lực dòng tia lên vật
cản chuyển động đều …
2. Đường ống áp lực
3. Tuốc bin
1,Tram thủy điện tuốc bin xung
lực
16
Càõt doìng dæåïi Càõt doìng trãn
2800
4200
φ
5
5
H
7
/
h
6
1
2
3
4
5
67
8
1. Cơ cấu cắt dòng
2. Vòi phun
3. Van kim
4. Gáo tuốc bin
5. Trục tuốc bin

6. Vỏ
7. Thân vòi phun
8. Lò xo nén
TUỐC BIN PELTON
1710/07/14 17
I
d
I
D
c
c
1
I
-
I
w
1
u
w
2
1
2
β
s
u
c
2
β
2
w

st
90
o
c
2
β
s
=10
o
β
1
β
2
c
o
c
1
u
1
=u
2
w
1
w
2
=w
1
cắt dòng
0
vòi kim

+p
1
=p
2
=p
a
+u
1
=u
2
+w
1
=w
2
Hgc
o
2=
18
8
10
12
14
16
18
20
22
20
30
40
50

60
Q'
1
(l/s)
n'
1
(v/ph)
η

=

0
,
6
η

=

0
,
7
η

=

0
,
7
5
η

=

0
,
8
η

=

0
,
8
2
5
η
=
0
,
8
5
η

=

0
,
8
5
η

=

0
,
6
η

=

0
,
7
η

=

0
,
7
5
cắt dòng
0
vòi kim
1910/07/14 19
SƠ ĐỒ ĐIỀU CHỈNH TRONG TUỐC BIN GÁO
1. Qủa lắc ly tâm
2,7. Động cơ tiếp lực
3. Nêm liên hợp
4. Các thanh đòn

5. Van phân phối
6. Van tiết lưu
8. Kim phun
9. Cơ cấu cắt dòng
D
M
3
2
Ø100
8
7
9
D
6
M
5
Ø130
Vị trí đóng

Vị trí mở
B
A''
1
4
A
O
B''
2010/07/14 20
Cám ơn