Đồ án môn nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện xét cụ thể về tuabin thủy lực kiểu phản lực

BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG
NHÀ MÁY ĐIỆN
Giảng viên: Dương Trung Kiên
Lớp: D6-QLNL
Nhóm 9: Hà Sơn Đoài
Lê Mai
Trang
Ngô Thị Hải
Yến
Nhóm 9 Page 1
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Đào Minh
Ánh
Trần Đức
Tâm
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh
vực, từng bước hiện đại hóa với mục tiêu đưa đất nước trở thành một
nước công nghiệp hiện đại.Trong đó, ngành điện là ngành phát triển
mũi nhọn của nền kinh tế. Việc phát triển ngành điện phải luôn đi
trước một bước để phục vụ cho ngành công nghiệp cũng như cuộc
sống con người.
Ở nước ta hiện nay, điện năng được cung cấp chủ yếu từ hai nguồn
thủy điện và nhiệt điện.Đất nước ta có địa hình dốc và nguồn thủy
năng dồi dào. Với đặc điểm như vậy thủy điện đang được khai thác
tồi đa, rất nhiều nhà máy thủy điện đã được khai thác như nhà máy
thủy điện Sơn La, Hòa Bình, Trị An,… Thủy điện có công suất lớn

nhưng không chủ động, phụ thuộc vào thiên nhiên. Nhiệt điện ra đời
đã khắc phục được hiện tượng đó. Tận dụng nguồn khoáng sản phong
phú, trữ lượng lớn như than, dầu… nhà máy nhiệt điện cũng đang
được chú trọng xây dựng và phát triển. Một số nhà máy thủ điện điển
hình ở nước ta như nhà mày nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí,…
Nhằm hoàn thiện và bổ sung kiến thức, nhóm 9 D6 – QLNL xin
phép tìm hiểu về tua bin thủy lực kiểu phản lực trong nhà máy thủy
điện và nguyên lý vận hành của nhà máy nhiệt điện. Với sự hiểu biết
Nhóm 9 Page 2
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
có hạn của mình, đồ án của chúng em còn nhiều thiếu sót, rất mong
thầy cô cũng như các bạn trong lớp góp ý để bài làm của nhóm em
được hoàn chỉnh hơn.
XIN TRÂN THÀNH CẢM
ƠN
HÀ NỘI, ngày 20 tháng 11 năm
2013
Nhóm 9 Page 3
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
MỤC LỤC
Nhóm 9 Page 4
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
PHẦN I:
GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC KIỂU PHẢN LỰC
I.GIỚI THIỆU CHUNG:
Trong quá trình khai thác và cải tạo thế giới tự nhiên, loài người đã
sớm biết sử dụng động cơ thủy lực để phục vụ nhu cầu của con người
như dùng động cơ thủy lực để quay máy xay sát… Rồi sau này con
người đã biết dùng động cơ thủy lực để tạo ra một loại năng lượng
sạch đó chính là điện năng.

Như mọi người cũng biết, trong nhà máy thủy điện để chuyển đổi
năng lượng của dòng nước thành cơ năng cần có bộ phận.Đó chính là
bộ phận tuabin. Căn cứ vào việc sử dụng dạng năng lượng của dòng
nước mà người ta chia tuabin thành hai loại chính.
Nhóm 9 Page 5
TUABIN THỦY
LỰC
KIỂU
PHẢN
LỰC
KIỂU
XUNG
KÍCH
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
- Tuabin thủy lực kiểu phản lực: sử dụng cả động năng và thế năng để
là quay máy công tác. Nhưng chủ yếu là thế năng.
Nhóm 9 Page 6
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
- Tuabin thủy lực kiểu xung kích: chỉ sử dụng động năng làm quay bánh
công tác.II. TUABIN THỦY LỰC KIỂU PHẢN LỰC:
2.1. Cấu tạo và phân loại:
Cấu tạo chung của tuabin thủy lực kiểu phản lực gồm:
- Buồng tuabin.
- Vòng bệ.
- Cơ cấu hướng dòng.
- Bánh xe công tác.
- Buồng bánh xe công tác(BXCT).
- Ống xả.
- Trục và ổ trục.
- Các bộ phận phụ.

Các loại tuabin trong tuabin thủy lực kiểu phản lực có cấu tạo gần
như giống nhau nhưng chủ yếu khác nhau về cấu tạo của bánh xe công
tác. Căn cứ vào sự khác nhau này mà tuabin thủy lực kiểu phản lực
phân thành các loại sau:
- Tuabin hướng trục.
- Tuabin hướng trục xuyên tâm.
- Tuabin hướng chéo.
Trong đó tuabin hướng trục lại chia thành: tuabin cánh quạt,
tuabin cánh quay, tuabin cánh kép.
2.2. Tuabin hướng trục
2.2.1. Tuabin cánh quạt:
- BXCT của tuabin cánh quạt được bố trí trong buồng thấp hơn
thiết bị hướng dòng. Vì vậy giữa thiết bị hướng dòng và BCT
được thực hiện việc quay dòng chảy không tải. Trên cánh của
Nhóm 9 Page 7
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
BCT dòng chảy chỉ đi theo hướng trục, do đó được gọi là loại
hướng trục.
- BXCT của tuabin này gồm có bầu, có gắn từ 3 đến 9 cánh thông
thường là từ 4 đến 8 cánh. Cánh có thể cấu tạo liền với bầu thành
1 khối thống nhất hoặc chế tạo riêng biệt sau đó gắn chặt với bầu
bằng bulông. Khi đi qua các mặt cong của cánh, dòng nước buộc
phải chuyển hướng chuyển động do đó tạo ra một áp lực tác
dụng lên cánh làm quay BXCT.
2.2.2. Tuabin cánh quay (Kaplan)
- Năm 1924, giáo sư người Tiệp tên là Kaplan đã cải tiến tuabin
cánh cố định thành cánh quay được, nên tuabin này còn được gọi
là tuabin Kaplan.
- Về mặt kết cấu của tuabin cánh quay khác biệt với tuabin cánh
quạt chỉ ở chỗ các cánh của BCT trong quá trình hoạt động có

thể quay xung quanh các trục của chúng, các trục này thẳng góc
với trục tuabin. Nhờ cánh có thể quay xung quanh trục, do vậy
thích ứng được với chế độ làm việc khác với chế độ thiết kế dẫn
đến vùng làm việc của tuabin với hiệu suất cao được mở rộng.
- Công suất mà bánh công tác nhận được và hiệu suất của nó với
cột nước cố định phụ thuộc vào cả độ mở của các cánh thiết bị
hướng dòng cũng như góc quay các cánh so với ổ trục. Khi thay
đổi góc của cánh với những độ mở khác nhau của thiết bị hướng
dòng, với công suất khác nhau có thể tìm được vị trí của cánh
sao cho tại đó hiệu suất của tuain đạt trị số lớn nhất. Về mặt kết
cấu tuabin cánh quay được chế tạo sao cho các cánh của BCT
Nhóm 9 Page 8
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
khi đang chạy vẫn có thể tự động quay đến một góc φ tối ưu nào
đó đồng thời với sự thay đổi độ mở của thiết bị hướng dòng. Đây
chính là ưu điểm lớn nhất của tuabin cánh quay, nó đảm bảo duy
trì tự động hiệu suất cao trong một dải rộng thay đổi công suất.
2.2.3. Tuabin cánh kép
2.3. Tuabin hướng trục xuyên tâm:
- Đây là một trong những hệ Tuabin phản kích được sử dụng
rộng rãi nhất. Chất lỏng di chuyển vào BXCT theo hướng xuyên
tâm rồi chuyển hướng 90
0
và ra khỏi BXCT để vào ống xả theo
hướng dọc trục. Do vậy gọi là tuabin hướng trục xuyên tâm.
Tuabin này do kỹ sư người Pháp tên là Franxis hoàn chỉnh năm
1849 nên còn gọi là Tuabin Franxis. Tuabin hướng trục xuyên
tâm thường được sử dụng ở các trạm thủy điện có cột nước từ
30-40m đến 500-550m. Loại tuabin này ta có thể bắt gặp ở nhà
máy thủy điện Sơn La ( 6x400MW ).

- Cấu tạo BXCT:
+ BXCT của tuabin hướng trục xuyên tâm gồm một loạt
cánh với hình dạng không gian phức tạp được phân bố đồng đều
theo hình trong của ổ trục và vành dưới. Thường BXCT được
đúc liền thành một khối, trường hợp bị điều kiện vận chuyển hạn
chế có thể chế tạo BXCT thành từng phần, khi lắp ráp sẽ dùng
các bulông ghép vành trên và đai ghép nóng ở vành dưới của các
Nhóm 9 Page 9
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
phần đó lại hoặc hàn nối các rãnh phân chia.
+ Đối với cột nước thấp thường BXCT có 9 cánh, còn với
cột nước cao là 21 cánh.
- Hoạt động:
Nước ở đầu vào BXCT di chuyển trong mặt phẳng xuyên
tâm còn mặt sau BXCT chảy theo hướng trục.
2.4. Tuabin kiểu cánh đường chéo
Tuabin cánh chéo được ra đời chậm hơn các loại tuabin trên, nó là
loại trung gian giữa tâm trục và hướng trục. Nó kết hợp được ưu điểm
của 2 hệ tuabin trên.Nó thuộc loại tuabin cánh quay. Tuabin cánh chéo
thường được sử dụng ở các trạm thủy điện có cột nước từ 35-40m đến
150-200m. Loại tuabin này ta có thể bắt gặp ở trạm thủy điện
Buctamin (Nga) với công suất 77MW.
- Cấu tạo BXCT:
+ BXCT có hình dạng bầu hình chóp. Cũng như tuabin cánh
quay, các cánh BXCT kiểu cánh đường chéo có thể quay quanh trục
của nó. Trục cánh được thiết kế lệch một góc so với trục tuabin ( 30
0
,
45
0

, 60
0
).
+ Số cánh BXCT nhiều hơn Tuabin cánh quay, gồm 10 đến 14
cánh được gắn với bầu hình chóp nhờ các trục cánh.
- Hoạt động: Chất lỏng chuyển động vào BXCT, do trục cánh
được thiết kế lệch so với trục tuabin nên chất lỏng sẽ chuyển
động theo hướng chéo trục.

Nhóm 9 Page 10
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
2.5. Bảng so sánh ưu, nhược điểm và phạm vi hoạt động của các
tuabin:
Nội
dung so
sánh
Tuabin
hướng
trục xuyên
tâm
Tuabin
kiểu cánh
quạt
Tuabin
kiểu cánh
quay
Tuabin
cánh kép
Tuabin
kiểu

hướng
chéo
Ưu điểm
Hiệu suất
cao
Cấu tạo
tương đối
đơn giản
và hiệu
suất
tương đối
cao.
Hiệu suất
đạt
trị số cực
đại
khi dòng
chảy
thay đổi
Hạn chế
tăng
đường
kính ổ
trục và
làm xấu
đi các chỉ
tiêu về
năng
lượng
+ Không

gây ra
hiện tượng
bó chặt
dòng
chảy.
+ Đảm
bảo các
tiêu chí về
năng
lượng và
chống
xâm thực
mặt cánh
Nhược
điểm
Cấu tạo
phức tạp
Hiệu suất
thay đổi
đột ngột
khi phụ
tải thay
đổi
Sau một
thời
gian chạy
có thể
cánh quay
không đáp
ứng được

tốc độ
dòng chảy
Giống
như cánh
quay và
cấu tạo
phức tạp
hơn
Kết cấu
phức tạp
Phạm vi
Trong dải
cột
Với cột
nước
Trong dải
cột
Không
phổ
Trong dải
cột
Nhóm 9 Page 11
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
sử
dụng
nước từ
30÷40m
tới
500÷550m
thấp

6÷80m
nước từ
3÷5m
đến
35÷45m
biến nước từ
35÷40m
đến
150÷200m
KẾT LUẬN:
Dân số thế giới ngày càng tăng , hệ quả là nhu cầu sử dụng điện
năng cũng ngày càng tăng lên.Cải tiến và sử dụng hiệu quả các loại
tuabinđã góp một phần không nhỏ vào việc tăng công suất của các nhà
máy thủy điện.
PHẦN II:
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
Nhà máy nhiệt điện là tập hợp các thiết bị và cơ cấu phục vụ cho
việc thực hiện các chu trình nhiệt động để chuyển hóa năng lượng
nhiệt thành cơ và sau đó thành năng lượng điện .
Có rất nhiều dạng nhà máy nhiệt điện khác nhau. Nhưng trong báo
cáo này nhóm chúng em chỉ xin phép trình bày về nguyên lý hoạt
động của nhà máy nhiệt điện kiểu hai tầng hai trục.
II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN:
(Dùng than)
Nhóm 9 Page 12
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Nước được dẫn vào lò hơi, tại đây nước nhận nhiệt trở thành hơi
bão hòa. Sau đó, hơi bão hòa dẫn qua buồng quá nhiệt, hơi bão hòa

nhận nhiệt trở thành hơi quá nhiệt.Hơi được dẫn vào tuabin cao áp,
làm quay tuabin để tạo ra điện.Một phần hơi quá nhiệt sẽ được trích ra
từ tuabin cao áp để sử dụng cho bộ phận hâm nhiệt.Sau khi qua tuabin
cao áp, hơi quá nhiệt lại tiếp tục được vận chuyển đến tuabin hạ áp, nó
làm quay tuabin tạo ra điện.Hơi quá nhiệt qua tuabin hạ áp thành hơi
bão hòa.Tương tự như tuabin cao áp, một phần hơi bão hòa cũng được
trích ra để sử dụng cho bộ phận hâm nhiệt.Toàn bộ hơi bão hòa sau
khi đã trích ra một phần sẽ được dẫn qua bộ phận bình ngưng, đi qua
tháp tải nhiệt.Tại đây hơi bão hòa bị mất nhiệt trở thành nước.Nước từ
bình ngưng được dẫn lần lượt qua các bộ phận hâm nhiệt hạ áp, nước
được nhận nhiệt từ hơi bão hòa trích ra từ tuabin hạ áp.Sau đó nước
được vận chuyển đến bộ phận khử khí.Sau khi qua bộ phận khử khí
nước dẫn qua các bộ hâm nhiệt cao áp, tiếp tục nhận nhiệt từ hơi quá
nhiệt trích ra từ tuabin cao áp. Cuối cùng nước lại được dẫn vào lò hơi
và bắt đầu một chu trình mới.

Nhóm 9 Page 13
Buồng
đốt
Phễu thanMáy
nghiền
Nhiên
liệu (than)
Bức xạ
đối lưu
Thiết bị
quá nhiệt
hơi
Hâm
nhiệt

Bình chứaNước
KK
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
v
Nhóm 9 Page 14
CA
BGN
A
H
TA
LH
CA
BN
CA
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa
Nước
TA
HA
HA
TA
CA
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN:
2.1. Thiết bị khử khí:
- Khử khí cho nước cấp là loại trừ ra khỏi nước các chất khí hòa
tan chủ yếu là O

2
.Khí này có trong nước sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn
bên trong bề mặt đốt của lò và các thiết bị khác. Ngoài ra thiết bị khử
khí còn khử khí cho nước được gia nhiệt ở bình gia nhiệt.
- Nguyên lý: Bình khử khí gồm cột khử khí và thùng chứa. Trong
bình khử khí, nước được đưa vào phía trên cột khử khí đi qua các đĩa
phân phối sẽ rơi xuống như mưa.Hơi đi từ phía dưới cột sẽ chui qua
các dòng nước, trong quá trình chuyển động ngược chiều nhau hơi sẽ
truyền nhiệt cho nước làm tăng nhiệt độ của nước đến nhiệt độ bão
hòa tương ứng với áp suất trong bình khử khí.Khí đó áp suất riêng
phần của H
2
O tăng lên còn áp suất riêng phần của các chất khí sẽ
Nhóm 9 Page 15
Cột khử
Thùng
KK
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
giảm xuống và chúng sẽ dễ dàng thoát khỏi nước đi lên phía trên và
được thả ra ngoài cùng với 1 lượng hơi nước. Nước đã được khử khí
sẽ tập trung ở phía thùng chứa phía dưới đáy cột khử khí.
2.2. Thiết bị ngưng hơi:
- Nguyên lý và vai trò: Bình ngưng dùng để ngưng lượng hơi thoát
ra từ tuabin hạ áp thành nước ngưng cung cấp cho chu trình nhiệt.
Bình ngưng là một thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt trong đó xảy ra quá
trình chuyển pha từ pha hơi thành pha lỏng, hơi đi bên ngoài ống,
nước làm mát đi bên trong ống. Mục đích của việc ngưng tụ hơi là để
tạo chân không sâu trong tầng cánh cuối cùng của tuabin ngưng
hơi.Chân không tạo được là do giảm thể tích riêng của hơi một cách
đột ngột. Điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và lưu lượng nước làm mát

vào bình ngưng, ảnh hưởng đến hiệu suất tuabin.
Ngoài ra, việc đưa hơi quá nhiệt sau đi ra khỏi tuabin hơi về nước
giúp ta có thể chủ động bơm nước trở lại chu trình nhiệt.
2.3. Lò hơi:
Lò hơi đốt than bột hiện đại theo kiểu tuần hoàn tự nhiên có sự hổ
trợ của bơm tuần hoàn:
Không khí được đưa vào bộ sấy không khí được sấy nóng cùng với
bột than được nghiền mịn thông qua máy nghiền than và hệ thống
chuẩn bị than được phun vào buồng lửa qua vòi phun để tiến hành quá
trình cháy trong buồng lửa, đồng thời truyền nhiệt cho các dàn ống
Nhóm 9 Page 16
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
sinh hơi đặt xung quanh buồng lửa. Nước trong các ống của dàn ống
sinh hơi được đốt nóng đến sôi và sinh hơi.Hỗn hợp hơi nước sinh ra
được đưa lên tập trung ở bao hơi.Bao hơi dùng để phân li hơi ra khỏi
hỗn hợp hơi nước.Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa
trở lại các dàn qua hệ thống ống xuống được đặt ngoài tường lò (để
không hấp thụ nhiệt).Hơi ra khỏi bao hơi là hơi bão hòa được đưa tới
bộ quá nhiệt để gia nhiệt thành hơi quá nhiệt nhiệt độ cao.Hơi trích từ
các cấp của tuabin được tái quá nhiệt qua các dàn nhiệt trung gian để
đảm bảo cho hơi tái nhiệt có thông số nhiệt độ cao.
Khói ra khỏi bộ quá nhiệt đối lưu vẫn còn nhiệt độ cao, vì vậy
người ta đặt thêm bộ hâm nước và bộ sấy không khí tận dụng nhiệt
thừa của khói thải.Quạt để hút khói thải ra ngoài ống khói.
2.4. Bộ phận hâm nhiệt:
Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ cho
nước từ nhiệt độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và cấp vào
bao hơi.Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho nước để
thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò.
2.5. Tuabin:

Hơi vào tuabin là hơi quá nhiệt sau khi làm việc ở tầng đầu hơi tiếp
tục sinh công ở các tầng tiếp theo làm quay máy phát điện tạo ra điện
năng.
Nhóm 9 Page 17
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhóm 9 Page 18
BÁO CÁO MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Nhóm 9 Page 19