Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc của hệ động lực tuabin hơi tàu ba vì

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
--------- oOo --------

LÃNH TRUNG ĐÔNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO
HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA HỆ ĐỘNG LỰC
TUABIN HƠI PHỤ TÀU “BA VÌ”

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HCM 10-2015


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
--------- oOo --------

LÃNH TRUNG ĐÔNG
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA HỆ ĐỘNG LỰC
TUABIN HƠI PHỤ TÀU “BA VÌ”
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
MÃ SỐ: 60520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA
HỌC:
PGS- TS. LÊ HỮU SƠN


3

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015
LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC
GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ HỮU SƠN

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. BÙI XUÂN LÂM

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ VĂN VANG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Giao thông Vận Tải
Thành Phố Hồ Chí Minh ngày 10 tháng 10 năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc
sĩ)
1. TS. BÙI HỒNG DƯƠNG

Chủ tịch Hội đồng;

2. PGS.TS. BÙI XUÂN LÂM

Ủy viên, phản biện;

3. TS. LÊ VĂN VANG

Ủy viên, phản biện;

4. TS. NGUYỄN SƠN TRÀ

Ủy viên;

5. TS. NGÔ DUY NAM

Ủy viên, thư ký;

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản
lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA MÁY TÀU THỦY


4

TS. BÙI HỒNG DƯƠNG

TS. LÊ VĂN VANG

5

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình khoa học do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. MT. Lê Hữu Sơn. Ngoài các nội
dung tham khảo trong các tài liệu đã được liệt kê trong phần tài liệu tham
khảo, luận văn này không hề sao chép nội dung của bất kỳ một công trình
khoa học nào tương tự.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật về lời cam đoan của
mình.
Tp. Hồ Chí Minh, Ngày

tháng

năm 2015

Tác giả : Lãnh Trung Đông


6

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, ngoài sự cố gắng
nỗ lực của bản thân, tác giả đã nhận được rất nhiều nguồn giúp đỡ quý báu.
Tôi xin chân thành biết ơn:
PGS. TS. MT. Lê Hữu Sơn
Giảng viên chính đại học và sau đại học thuộc trường đại học Giao
Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh.
Người thầy đã truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức chuyên môn và những

kinh nghiệm nghiên cứu quý báu trong suốt thời gian thực hiện đề tài, là
người tận tình hướng dẫn đầy tâm huyết trong quá trình thực hiện công trình
nghiên cứu và hoàn tất luận văn.
Tôi xin cảm ơn đến:
Quý Thầy Cô công tác tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành
Phố Hồ Chí Minh, đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động
viên, tạo mọi điều kiện về thời gian, vật chất, tinh thần giúp cho tôi học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tp. Hồ chí Minh, tháng

năm 2015

Lãnh Trung Đông


7


8

MỤC LỤC KÝ HIỆU
Ký hiệu

Ý nghĩa

c

Nhiệt dung riêng khối lượng (kJ/kg.K)

q1

Nhiệt lượng cấp vào

q2

Nhiệt lượng thải ra

q3

Nhiệt lượng tổn thất về hóa học

q4

Nhiệt lượng tổn thất về cơ học

q5

Nhiệt lượng tổn thất trên bề mặt

q6

Nhiệt lượng tổn thất do tro xỉ nóng mang ra.

i

Entanpi (J/kg)

i1

Thông số trạng thái của hơi

i2

Thông số trạng thái của hơi

i3

Thông số trạng thái của hơi

i4

Thông số trạng thái của hơi

ητ

Hiệu suất nhiệt lý thuyết

ηc

Hiệu suất cơ giới

ηe

Hiệu suất có ích

ηο

Hiệu suất chung

ηi

Hiệu suất chỉ thị

ηu

Hiệu suất vòng

ηG

Hiệu suất máy phát điện

d

Suất tiêu hao hơi (kg/kw.h)

L0

Công của chu trình (J/kg)

Li

Công chỉ thị (công thực tế) của chu trình (J/kg)

p1

Áp suất hơi vào tuabin (bar, KG/cm2)

p2

Áp suất hơi ra khỏi tuabin (áp suất ngưng tụ)

N

Công suất (kW)

Ne

Công suất có ích


9

Ni

Công suất chỉ thị

n

Vòng quay (vòng/phút)

Hlt

Nhiệt giáng lý thuyết của tuabin (J/kg)

Hi

Nhiệt giáng chỉ thị của tuabin (J/kg)

s

Entropi

t1

Nhiệt độ hơi vào tuabin (°C)

ttb

Nhiệt độ trung bình (°C)

ν

Thể tích riêng (m3/kg)

Gh

Lưu lương hơi qua tuabin

X2

Độ khô của hơi

ρ

Khối lượng riêng (kg/m3)

∆h1

Tổn thất profin cánh

∆h2

Tổn thất mép cánh

∆h3

Tổn thất do tạo thành xoáy

∆h4

Tổn thất do lệch hướng dòng hơi đến

∆hth

Tổn thất hơi thải

∆hrl

Tổn thất do rò lọt

∆hsc

Tổn thất do sức cản gây nên

∆hcb

Tổn thất do cấp hơi cục bộ gây nên

∆hha

Tổn thất do hơi ẩm gây nên


10

MỤC LỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH


11

MỞ ĐẦU
1. Mục đích của đề tài và lý do hình thành đề tài
Chúng ta biết rằng chu trình thiết bị động lực hơi nước (động cơ tuabin
hơi) được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: điện
năng, dầu khí, GTVT.. Động cơ tuabin hơi vẫn đóng vai trò rất quan trọng
trên các đội tàu dầu vận tải, tàu quân sự năng lượng hạt nhân cũng như
trong các nhà máy nhiệt điện đốt than (ở Việt Nam).
Hiện nay, hơi nước là một trong những công chất được sử dụng rộng
rãi trong các ngành công nghiệp và dịch vụ. Có thể nhận thấy sự có mặt của
hơi nước trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội từ những ứng dụng
công nghiệp nặng như sản xuất năng lượng, gia công chế tạo... đến những
nhu cầu hàng ngày của con người như hâm nóng, sấy sưởi...
Một số liệu thống kê về năng lượng cho thấy, tính trên toàn thế giới 80 –
90% điện năng sản xuất được là từ việc sử dụng hơi nước. Sở dĩ hơi nước
phổ biến như vậy là do nó có rất nhiều ưu điểm như: tính kinh tế, sẵn có
hoặc dễ kiến tạo, không độc hại, có khả năng giãn nở lớn, sinh công lớn...
Nói riêng về lĩnh vực kỹ thuật tàu thủy, từ thế kỷ 17 – 18, hơi nước đã
được ứng dụng rất phổ biến trên các con tàu để phục vụ cho hệ động lực

tàu thủy. Ngày nay, tuy hệ động lực Diesel gần như đã được trang bị cho
toàn bộ đội tàu thế giới, hơi nước vẫn được sử dụng cho nhiều mục đích
cần thiết trên tàu như: sinh công trong các máy phụ, phục vụ sinh hoạt của
thuyền viên, là chất công tác trong các thiết bị trao đổi nhiệt...
Nồi hơi và tuabin hơi là hai thiết bị chính trong hệ động lực hơi nước.
Nếu nồi hơi là thiết bị sinh hơi thì tuabin hơi là thiết bị tiêu thụ hơi để sinh
công. Với hệ động lực hơi nước ở trên bờ, tuabin hơi được sử dụng để lai
máy phát điện. Với hệ động lực hơi nước dưới tàu biển, tuabin hơi được sử
dụng để lai chân vịt tàu thủy, bơm dầu hàng và máy phát.


12

Một cách tổng quát thì nồi hơi (boiler) là một thiết bị chịu áp lực có
chức năng biến nước thành hơi nhờ nhiệt năng có được từ việc đốt cháy
nhiên liệu. Trên tàu thủy, nồi hơi được sử dụng như một thiết bị phụ, còn
tuabin hơi thường được sử dụng để lai các máy phụ khác như bơm, máy
phát điện... Nói chung, nồi hơi và tuabin hơi là hai thiết bị quan trọng trên
tàu.(theo tạp chí hàng hải)
Tuabin hơi đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trên tàu thủy, nhất là
trên các tàu chở dầu, các tàu quân sự hạt nhân, vì nó có khả năng sinh công
lớn và các thiết bị phụ trên tàu được lai bởi các động cơ hơi nước nên an
toàn trong khai thác. Ngoài ra chu trình thiết bị động lực hơi nước cho
phép sử dụng năng lượng hạt nhân-nguồn năng lượng ưu việt.
Chu trình thiết bị động lực hơi nước là cơ sở sản xuất có công nghệ rất
phức tạp, bao gồm nhiều hệ thống với rất nhiều thiết bị công nghệ khác
nhau nhưng lại liên hệ mật thiết với nhau. Trong mỗi hệ thống, mỗi thiết bị,
mức độ tổn thất năng lượng cũng khác nhau. Vì vậy trước hết cần chú
trọng việc vận hành và quản lý những hệ thống, thiết bị có tỉ lệ tổn thất
năng lượng cao, đồng thời cần tập trung nghiên cứu tìm các giải pháp tiết

kiệm năng lượng trong các hệ thống và thiết bị này.
Trên cơ sở đó và dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS. MT. Lê Hữu
Sơn, em đã nghiên cứu và xây dựng đề tài “Nghiên cứu các giải pháp
nâng cao hiệu quả làm việc của hệ động lực tuabin hơi phụ tàu “Ba
Vì”” qua đó, nhằm nâng cao nâng cao hiệu suất, công suất, nâng cao tính
kinh tế của hệ động lực tàu “Ba Vì”, giảm chi phí nhiên liệu của hệ động lực
tàu “Ba Vì”.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài


13

Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc
của hệ động lực tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì” để giảm thiểu chi phí nhiên liệu
của hệ động lực, góp phần tiết kiệm nhiên liệu.
Ý nghĩa thực tiễn: Nâng cao hiệu quả khai thác con tàu và hệ động lực
nói chung của tàu “Ba Vì”.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, xác định các thông số hoạt động nhằm nâng cao hiệu suất,
công suất của hệ động lực tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”
4. Phạm vi và giới hạn của đề tài
Chỉ nghiên cứu áp dụng cho hệ động lực tuabin hơi phụ gồm: hai nồi
hơi cấp hơi cho hai tuabin hơi lai hai bơm dầu hàng của tàu “Ba Vì”
5. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tham khảo các tài liệu có liên quan
để phục vụ cho đề tài như: sách chuyên ngành, báo, tạp chí và các nguồn
thông tin trên internet.
Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế trên tàu “Ba Vì”. Qua đó đề
xuất thay đổi thông số kĩ thuật nhằm nâng cao hiệu suất, công suất của hệ
động lực tuabin hơi phụ .

6. Kết cấu của của luận văn
Kết cấu luận văn tốt nghiệp gồm 4 chương
Mở đầu
1. Mục đích của đề tài và lý do hình thành đề tài
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
4. Phạm vi và giới hạn của đề tài
5. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
6. Kết cấu của luận văn tốt nghiệp


14

Chương 1: Tổng quan về hệ động lực tuabin hơi nước
1.1. Quá trình phát triển và những cải tiến kỹ thuật của hệ động lực
tuabin hơi.
1.2. Ứng dụng của tuabin hơi
1.3. Tống quan về tình hình nghiên cứu đề tài trên thế giới và trong
nước.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của đề tài
2.1. Cơ sở lý thuyết về hệ động lực tuabin hơi nước
2.2. Các biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của chu trình
2.3. Tính hiệu suất của tuabin hơi nước và của cả hệ động lực tuabin hơi
nước
2.3. Tính công suất của tuabin hơi nước và của cả hệ động lực tuabin hơi
nước

Chương 3: Các giải pháp tăng hiệu suất và công suất của hệ động
lực tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”
3.1. Giới thiệu hệ động lực tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”

3.2. Các giải pháp tăng hiệu suất và công suất của hệ động lực Tuabin
hơi phụ tàu “Ba Vì”
3.2.1. Các giải pháp về nâng cao quá trình làm việc của hệ động lực
Tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”
3.2.1.1. Nâng cao quá trình làm việc của nồi hơi phụ tàu “Ba Vì”
3.2.1.2. Nâng cao quá trình làm việc của động cơ tuabin hơi nước
3.2.2. Các giải pháp về nâng cao chất lượng khai thác hệ động lực
tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”
3.2.3. Một số cải tiến về kết cấu nhằm tăng hiệu suất và công suất của
hệ động lực tuabin hơi phụ tàu “Ba Vì”
Chương 4. Kết luận và hướng phát triển của luận văn


15

4.1. Kết luận
4.2. Hướng phát triển của luận văn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐỘNG LỰC TUABIN HƠI NƯỚC
1.1. Quá trình phát triển và những cải tiến kỹ thuật của hệ động lực tuabin hơi.

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), Charles
Parsons (Anh). Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin hơi nước một tầng,
năm 1884 kỹ sư người Anh Charles Parsons đã chế tạo ra tuabin nhiều
tầng, mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động. Năm 1912
tuabin hướng trục đầu tiên do hai anh em người Thụy Điển Iustre chế tạo.
Vào thế kỷ XIX ngành chế tạo tuabin trên thế giới phát triển mạnh: Những
năm 1924 đến 1928 người ta chế tạo ra những tuabin ngưng hơi với công
suất 200MW. Vào thập niên 70-80 cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà

máy điện nguyên tử với công suất 70MW, 225MW, 500MW, 1030 MW.
Tuabin hơi hiện nay cũng đang được sử dụng rộng rãi trên các tàu thuỷ,
nhất là các tàu chở dầu và các tàu có công suất lớn. Tuabin hơi tàu thuỷ
được dùng để lai chân vịt( tàu quân sự năng lượng hạt nhân) hoặc lai các
máy phụ trên tàu thuỷ. Tuabin hơi tàu thuỷ có lịch sử phát triển từ rất lâu.
Năm 150 trước công nguyên Alesander Ghiron đã phát minh ra nguyên
tắc phản lực từ mô hình quả cầu nước.
Năm 1629 Dodeovanhi Bran người Ý đã phát minh ra nguyên lý tuabin
xung kích.
Những năm đầu thế kỳ 19 ở Nga cũng đã chế tạo được những mẫu


16

tuabin hơi đầu tiên.
Năm 1883 Gustavơ Lavan người Thụy Điển đã chế tạo ra tuabin hơi
xung kích đầu tiên. Tuabin của Gustavơ Lavan gồm 1 dãy ống phun và 1
bánh cánh, có công suất 10 mã lực, tốc độ 25.000v/p
Năm 1884 ở Anh đã chế tạo ra tuabin hơi phản kích có nhiều tầng sinh
công, công suất 10 mã lực, tốc độ 17000 v/ph.
Năm 1886 kỹ sư Mỹ Kertix đã chế tạo ra tuabin xung kích có hai và 3
cấp tốc độ.
Năm 1900 Patơ người Pháp đã chế tạo ra tuabin xung kích nhiều tầng .
Năm 1910-1912 hai anh em Unxtơnơ người Thuỵ Điển đã chế tạo ra
kiểu tuabin hướng tâm, không có cánh hướng, có 2 dăy cánh động lắp trên
2 trục có chiều quay khác nhau, dòng hơi được dẫn vào vuông góc với trục
(hướng tâm).
Tàu tuabin hơi (tàu Turbinia) đầu tiên được đóng ở Anh năm 1895.
Hiện nay tuabin hơi tàu thuỷ được sử dụng rộng rãi ở hệ động lực hơi
nước có công suất rất lớn, trên 20.000 kW, thường được lắp trên các tàu

lớn như tàu dầu, tàu sân bay, tàu hàng rời, hoặc các tàu nhỏ nhưng cần tốc
độ cao như tàu tốc hành, tàu container, tàu Ro-Ro...
1.2. Sơ lược về tuabin hơi nước

1.2.1.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.
1.2.2.Cấu tạo:


17

hình 1. 1.Sơ đồ cấu tạo một tuabin hơi nước
Đây là một mô hình tuabin trục ngang, lắp cố định. Có thân cao áp,
trung áp, hạ áp riêng lẻ tương ứng với roto cao áp, trung áp và hạ áp.
Hình 1.1 là một tuabin hơi điển hình - Tuabin ngưng hơi một thân có
công suất 50MW với các thông số hơi ban đầu: Áp suất hơi mới đi vào
tuabin cao áp 88 kG/cm2, nhiệt độ hơi mới trước tuabin cao áp 5350C.
Hơi theo dãy ống phun bất động lắp trong hộp ống phun hay là bánh
tĩnh đi vào tuabin. Ở mỗi dãy ống phun dòng hơi được gia tốc trong các
rãnh ống phun định hình. Dòng hơi hướng vào các rãnh nằm giữa các cánh
động, lực do dòng hơi tác dụng lên cánh động (gắn trên các đĩa) làm quay
các đĩa và mang trục tuabin quay theo.
Một bộ phận quan trọng là hệ thống van stop và van điều chỉnh nhằm
cắt giảm lưu lượng hơi đi vào tuabin khi tốc độ quay vượt quá tốc độ cho
phép từ 10-12%.
Cụm Roto được đặt trên hệ thống các gối đỡ trục gồm:
•

Gối đỡ: Có nhiệm vụ đỡ trục roto, ở vị trí phía sau.

•

Gối đỡ- chặn: Có nhiệm vụ vừa đỡ trục roto vừa chặn chuyển động
dọc trục do tác dụng của dòng hơi, ở vị trí phía trước.


18

Hệ thống bơm dầu chính: Để cung cấp dầu vào hệ thống bôi trơn các gối
đỡ và vào hệ thống điều chỉnh để tự động duy trì tốc độ đã cho của roto.


19

1.2.3.Nguyên lý hoạt động của tuabin hơi nước

hình 1. 2. Sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ động lực tuabin hơi
1- Bơm nước ngưng

2- Nồi hơi

3- Tuabin hơi,

4- Bình ngưng

Hệ động lực tuabin hơi gồm có:
1.

Bơm nước ngưng 1: Để bơm nước ngưng vào nồi hơi

2.

Nồi hơi 2: Trong đó nước cấp dưới áp suất tương ứng sẽ chuyển
hóa thành hơi bão hòa.

3.

Tuabin 3: Trong đó thế năng của hơi nước chuyển hóa thành động
năng, còn động năng chuyển hóa thành cơ năng trên trục.

4.

Bình ngưng 4: Dùng để làm ngưng tụ hơi thoát khỏi tuabin.

Quá trình ngưng hơi đẳng áp thực hiện trong bình ngưng 4, hơi sau khi
thoát khỏi đuôi tuabin là hơi bão hoà ẩm, nó được đẩy vào bình ngưng để
nhận nhiệt hoá hơi và chuyển thành nước.


20

hình 1. 3. Tuabin hơi
Hơi nước nóng đi vào rồi ra khỏi tuabin, nhiệt độ lạnh tại bình ngưng
làm cho hơi ngưng tụ thành nước và đi ra ngoài. Giữa công đoạn hút và xả
thì hơi nước lúc này mang năng lượng lớn nhất.
Để chuyển hóa hơi nước thành năng lượng cơ học, bên trong tuabin có
chứa hàng loạt các cánh nhỏ bao gồm cánh cố định ở giữa tuabin và cánh
di động gắn vào rotor. Khi hơi nước đi qua cánh cố định, tiết diện hẹp lại

làm cho vận tốc hơi nước tăng lên. Cũng giống như dòng sông, khi đến
những đoạn sông hẹp thì nước chảy rất xiết. Do đó khi luồng hơi nước đi
qua dãy cánh cố định thì vận tốc sẽ tăng lên rất cao, lúc này nhiệt năng của
hơi nước bắt đầu chuyển thành động năng. Sau khi qua các cánh cố định thì
hơi nước sẽ di chuyển thẳng đến các cánh động. Những cánh động cong
theo một hướng để làm thay đổi luồng hơi nước và di chuyển liên tục. Các
cánh này được gắn vào rotor và khi quay làm rotor quay theo. Đến lúc này
thì động năng đã chuyển hóa thành cơ năng. Cơ năng được hình thành bởi
rotor của tuabin và làm quay trục (máy phát điện). Khi hơi nước đi qua
những chiếc cánh ở hàng


21

cuối cùng thì sẽ được làm lạnh và ngưng tụ lại thành nước. Sau đó nước
vừa
ngưng tụ này sẽ tiếp tục được đốt nóng để tạo ra một quá trình mới.
1.2.4.Giới thiệu một số chủng loại Tuabin- Máy phát lắp trên tàu thủy

hình 1. 4. Tuabin- Máy phát 3.5 MW( Peter Brotherhood) lắp trên hãng
tàu Danish shipyard

hình 1. 5.Tuabin- Máy phát 550 kW( Peter Brotherhood) lắp trên hãng


22

tàu Europan shipyard

Tuabin hơi chu trình kín (lắp đặt trên tàu ngầm)

Có một trường hợp tuabin hơi AIP (air independent propulsion) đang
được Pháp nghiên cứu với cái tên là hệ thống MESMA (Module d’Energie
Sous- Marin Autonome- Hệ năng lượng độc lập cho tàu ngầm). Đó là tuabin
thông thường loại Rankine chuyển động nhờ hơi nước sinh ra do đốt
ethanol và O2 đem theo tại áp suất 60 at. Do áp suất cháy cao nên khí CO 2
thải ra được đẩy ra ngoài dễ dàng trong khi đang lặn. Ba hệ thống này đã
được Pháp đặt trên tàu ngầm Agosta 90B cung cấp cho Pakistan.
Tuabin hơi TC2F40 của Tập đoàn Mitsubishi
Được nghiên cứu chế tạo từ những năm đầu của thế kỷ này, Tập đoàn
Mitsubishi (MHI Nhật) hiện đã sản xuất và lắp đặt hơn 1.585 tổ máy tuabin
hơi ở hơn 60 quốc gia trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam.
Tuabin hơi TC2F40 (50Hz, 3.000rpm) là loại 2 xylanh hàng dọc, tái sấy
ngưng hơi đơn và thoát hơi theo 2 hướng do MHI thiết kế, chế tạo và lắp
đặt lần đầu tiên tại Việt Nam từ năm 2001 thông qua dự án Nhà máy nhiệt
điện Chu trình hỗn hợp Phú Mỹ 1. TC2F40 có công suất thiết kế 390MW ở
cấu hình 3-3-1 (3GTs, 3HRSGs, 1ST), vận hành nhiên liệu gas với nhiệt độ
môi trường là 320 C và nhiệt độ nước làm mát đầu vào bình ngưng là 30 0 C.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của Tuabin hơi TC2F40 như sau:
Các tầng cánh tuabin được thiết kế ở dạng phản lực (reaction), trong
đó tuabin cao áp (HP) là 14 tầng, tuabin trung áp (IP) là 11 tầng, tuabin hạ
áp (LP) là 10 tầng - 5 tầng mỗi hướng và tầng cánh cuối có chiều dài lên
đến 40in.


23

Hoạt động theo nguyên lý: hơi siêu nhiệt cao áp qua 2 bộ van chặn (HP
Stop valve) và van điều khiển (HP Control valve) được điều khiển và kiểm
soát bởi hệ thống DEHC (Digital Electro Hydraulic Control) theo đường ống
hơi vào tuabin cao áp, dòng hơi đi qua các tầng cánh phản lực sinh công

làm quay tuabin, sau đó theo đường thoát trở về lò thu hồi nhiệt để gia
nhiệt trở lại và nhập cùng đường hơi siêu nhiệt trung áp đi tiếp đến tuabin
trung áp.
Tương tự, hơi siêu nhiệt IP qua 2 bộ van (Stop & Control) theo đường
ống hơi vào tuabin trung áp, dòng hơi đi qua các tầng cánh phản lực sinh
công làm quay tuabin sau đó theo đường thoát (corossover pipe) đi vào
tuabin hạ áp.
Hơi siêu nhiệt LP cũng qua 2 bộ van (Stop & Control) theo đường ống
hơi nhập cùng với hơi thoát tuabin trung áp qua corossover pipe đi vào
giữa tuabin hạ áp, dòng hơi tỏa ra 2 hướng đi qua các tầng cánh phản lực
sinh công và thoát xuống bình ngưng.
Sử dụng nhiệt năng thải ra từ tuabin khí để gia nhiệt nước ở Lò thu hồi
nhiệt đến trạng thái hơi siêu nhiệt đưa vào tuabin hơi sinh công, làm quay
tuabin kéo theo máy phát ở tốc độ định mức 3.000 vòng/phút để sản sinh
ra điện năng mà không phải tốn chi phí nhiên liệu đầu vào đã chứng minh
lợi ích kinh tế kỹ thuật mang lại khi đầu tư xây dựng Nhà máy điện CTHH
Phú Mỹ 1.

1.2.5.Phân loại
Tuỳ thuộc vào tính chất của quá trình nhiệt có thể phân biệt các loại
tuabin hơi nước chủ yếu như sau:
1.2.5.1.Theo số tầng công tác
Tuabin một tầng: Công suất đạt nhỏ, thường dùng cho máy nén ly
tâm, bơm, quạt….


24

Tuabin nhiều tầng: Có nhiều tầng công tác nối tiếp nhau, công suất
lớn.

1.2.5.2.Theo công dụng của tuabin
Tuabin hơi chính:
•

Dùng làm động lực chính để đẩy tàu chạy (trên tàu thủy, tàu hỏa).

•

Dùng làm động lực chính để phát điện (trong nhà máy điện).

Tuabin hơi phụ: dùng để lai bơm, quạt, máy thủy lực…trên tàu thủy.
1.2.5.3.Theo hướng chuyển động của dòng hơi
Tuabin dọc trục: Dòng hơi chuyển gần như song song với trục.
Tuabin hướng kính: Dòng có hướng vuông góc với trục, có thể là ly
tâm hay hướng tâm.
1.2.5.4.Theo nguyên lý tác dụng của dòng hơi
Tuabin xung kích: 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 hơi. Trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ
năng.
Tuabin phản kích: Sự giãn nở của hơi nước xảy ra trong rãnh cánh
tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau.
1.2.5.5.Theo đặc điểm của quá trình nhiệt
Tuabin ngưng hơi:


25

hình 1. 6. Sơ đồ nhiệt của tuabin ngưng hơi và giản đồ cân bằng nhiệt.
Trong đó toàn bộ lưu lượng hơi mới, lưu lượng hơi trích gia nhiệt, đều

đi qua phần chuyền hơi, giãn nở đến áp suất bé hơn áp suất khí quyển, rồi
vào bình ngưng, trong đó nhiệt của hơi thoát 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: