Ngân hàng câu hỏi nhà máy điện

Đề 1
Câu 1:Thế nào là NMTĐ kiểu đập? Nêu ưu, nhược điểm của kiểu NMTĐ này?
- Nhà máy thuỷ điện kiểu đập:
Với những sông có lưu lượng nước lớn nhưng độ dốc nhỏ để tạo sự chênh lệch cột nước ∆H lớn,
có thể xây dựng đập chắn, từ đó xây dựng nhà máy thủy điện gọi là nhà máy thuỷ điện kiểu đập.
Đập càng cao thì công suất càng lớn tuy nhiên cột nước do đập tạo nên có thể bị hạn chế do điều
kiện kinh tế và kỹ thuật không cho phép. Nhà máy thuỷ điện kiểu đập gồm có 2 loại:
+ Nhà máy thuỷ điện ngang đập: nhà máy nằm ngay trong đập do đó kết cấu phức tạp, để
đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật cột nước khoảng (35÷40)m
+ Nhà máy thuỷ điện sau đập: nhà máy nằm sau đập dâng nước. Khi cột nước cao vì lý do ổn
định nhà máy phải nằm sau đập, đôi khi đường dẫn nước không đi qua đập mà bố trí đi vòng ra
ngoài đập (Hoà Bình), cột nước khoảng (30÷45) m
- Ưu điểm: Có công suất lớn do tận dụng được toàn bộ lưu lượng của dòng sông, tạo được hồ
chứa nước để điều tiết và vận hành tối ưu nhà máy thuỷ điện trong hệ thống
- Nhược điểm:
+Vốn đầu tư cao
+Đập không thể xây dựng qúa cao vì điều kiện kinh tế-kỹ thuật, đập quá cao có thể làm ngập
một vùng rộng lớn, ảnh hưởng đến hệ sinh thái khu vực

1


Câu 2:Nêu nội dung nguyên tắc điều tiết dung tích hồ chứa theo ngày của NMTĐ?

Trong một ngày đêm lưu lượng nước trong sông gần như không thay đổi. Trong đó
phụ tải điện luôn thay đổi, vì vậy lưu lượng nước cần dùng cho thuỷ điện cũng phải thay
đổi.
Ta có, công suất của nhà máy được xác định:
N = 9,81. ηTB. Q. H
Trong đó, ηTB và H thường không đổi vì vậy biểu đồ lưu lượng nước của nhà máy
tương với đồ thị phụ tải điện.

Từ phân tích trên ta thấy, khi lưu lượng của sông lớn hơn lưu lượng yêu cầu thì hồ
phải trữ nước, khi lưu lượng của sông nhỏ hơn lưu lượng yêu cầu thì hồ phải cung cấp
thêm cho máy phát.
Điều tiết ngày, mức nước biến động sau một ngày đêm sẽ trở về vị trí ban đầu và lặp
lại 1 chu kỳ mới.
Dung tích nhỏ nhất của hồ chứa điều tiết ngày thường xác định vào khoảng (20÷25)%
lượng nước của 1 ngày ít nước.
Câu 3:Xác định suất tiêu hao hơi và suất tiêu hao nhiệt trong Nhà máy Nhiệt điện?
4.3. Suất tiêu hao hơi
Lượng hơi tiêu hao cho tuabin ngưng hơi D 0 (kg/s) được xác định từ điều kiện cân bằng năng
lượng:
D0.(i0- iKa).ηoE = D0.(i0- iKa).ηoi.ηcơ.ηmf = WE
Từ đây rút ra:
D0 =

WE
WE
WE
=
=
(i 0 − i Ka ).η0i .ηco .ηmf H a .η0i .ηco .ηmf Hi .ηco .ηmf

Để đánh giá mức độ hoàn thiện về kỹ thuật của tuabin ngưng hơi có thể dùng chỉ tiêu “suất
tiêu hao hơi” d0:
d0 =

D0
1
=
(kg/kJ)

WE Hi ηco ηmf
(4.14)

Nếu D0 biểu thị theo [kg/h] và d0 theo [kg/KWh] thì:
D 0 = 3600
d0 =

WE
kg/h] (4.15)
H i h co h mf

3600
(kg/kW.h)
H i ηco ηmf
(4.16)
2


Các tuabin ngưng hơi hiện đại có d0 = 0,8 [g/kJ] hoặc vào khoảng 3 [kg/KWh].
4.4. Suất tiêu hao nhiệt
Để biểu thị độ kinh tế nhiệt của tuabin ta dùng “suất tiêu hao nhiệt” vì suất tiêu hao hơi
không phản ánh được tổn thất nhiệt trực tiếp ở nguồn lạnh (trong bình ngưng). Lượng nhiệt tiêu
hao cho thiết bị tuabin (không có quá nhiệt trung gian) trong một đơn vị thời gian Q TB [kW]. bằng
lượng nhiệt đưa vào tuabin của hơi mới trừ đi lượng nhiệt đi ra của nước cấp:
QTB = D0.(i0- inc) (4.17)
Người ta dùng suất tiêu hao nhiệt làm chỉ tiêu kinh tế nhiệt:
q TB =

QTB
= d 0 (i0 − i nc )

WE
(4.18)

Trong đó: QTB, WE cùng được biểu thị bằng [kW] còn d0 [kg/kJ] và qTB sẽ là [kJ/kWh].
Khi ấy qTB sẽ là đại lượng nghịch đảo của hiệu suất:
ηTB =

WE
Q TB

q TB =

1
ηTB (4.19)

Nếu ηTB≈ 0,44÷0,46 thì qTB = 2,2÷2,3 hay qTB≈ 8100÷7800 [kJ/kW]
Phụ tải nhiệt của lò hơi có tính đến tổn thất nhiệt khi vận chuyển hơi và nước:
Q LH = D LH .(i LH - i nc ) =

QTB D0 (i 0 − i nc )
=
ηtai
ηtai
(4.20)

Trong đó: coi quá trình dẫn hơi từ lò hơi tới tuabin không có sự tiết lưu của các van, nên
DLH = D0; iLH = i0 và inc tương ứng là entanpi của hơi khi ra khỏi lò và của nước cấp khi đưa vào
lò.
- Suất tiêu hao nhiệt của nhà máy điện:
qC =

QC
Q LH
Q TB
q TB
1
1
=
=
=
=
=
WE WE .ηLH WE .ηLH .ηtai ηLH .ηtai ηLH .ηtai .ηTB ηC (4.21)

Trong đó:
-

QLH và QC liên hệ với nhau bằng biểu thức: QC.ηLH = QLH

-

ηC = ηLH.ηtải.ηTB là hiệu suất của nhà máy

Nếu lấy ηLH 0,9÷0,94, ηtải = 0,99 và qTB = 2,2÷2,3 thì qC = 2,4÷2,6.
Nếu suất tiêu hao nhiệt tính là [kJ/kWh] thì: q C =

3

3600
.

ηC


Đề 2
Câu 4:Trình bày cách xác định năng lượng của dòng chảy bất kỳ với các giả thiết cơ bản?
Tính toán năng lượng của dòng chảy một khúc sông, ta xét một dòng chảy từ mặt cắt I-I đến II-II
Giả sử trong thời gian t có một khối lượng nước là W đang chuyển động từ mặt cắt I-I về phía
mặt cắt II-II.

- Z1, Z2 là chiều cao mức nước ở mặt cắt I-I và II-II, m
- v1, v2 là vận tốc trung bình của dòng chảy ở mặt cắt I-I và II-II, m/s
- p1, p2 là áp suất trong lòng nước ở mặt cắt I-I và II-II, kg/m2

Theo lý thuyết động lực học chất lỏng (phương trình Becnuli) tại mặt cắt I-I khối lượng nước
W sẽ chứa một năng lượng có thể tính theo công thức sau:

p α .v 2 
E1 =  Z1 + 1 + 1 1 .W.γ
γ
2.g 


N.m (1.1)

Trong đó:
- γ = ρ. g là trọng lượng riêng của một m3 nước, N/m3; N =
- ρ là trọng lượng của một m3 nước, ρ = 1000
- g: gia tốc trọng trường: g = 9,81
γ = ρ. g = 1000. 9,81 = 9810

kg.m
s2

kg/m3

m/s2

N/m3

- W: khối nước bất kỳ, m3
- α1 là hệ số hiệu chỉnh kể đến sự phân bố không đều của vận tốc dòng chảy trên diện tíchcủa

∫∫ u dω
3

mặt cắt I-I: α =
1
Với:

ω

v13ω

+ u là vận tốc của nước tại diện tích mặt cắt dω

+ ω là diện tích mặt cắt
+ v1 là vận tốc trung bình của dòng chảy
Nếu vận tốc đều, lấy α1 = 1
4

Trong công thức (1.1) thành phần trong ngoặc gọi là cột áp
- Z1 +
-

p1
là cột áp thuỷ tĩnh, m
γ

α1.v12
là cột áp thuỷ động, m
2g

Theo lý thuyết động lực học chất lỏng, nếu dòng chảy là lý tưởng không tổn hao thì trong
quá trình chuyển động của khối nước W năng lượng chứa trong đó không thay đổi (thế năng
giảm, động năng tăng).
Tuy nhiên với các dòng sông thì luôn luôn có sự thất thoát năng lượng, do đó khi chuyển động
đến mặt cắt II-II thì năng lượng chứa trong khối nước W là:

p
α .v 2 
E 2 =  Z 2 + 2 + 2 2 .W.γ < E1
γ
2.g 


N.m

Năng lượng của dòng sông chảy từ mặt cắt I-I đến II-II để sinh công là hiệu số của năng
lượng tại 2 mặt cắt: E1 - E2.


p − p 2 α1.v12 − α 2 .v 22 
.W.γ
∆E = E1 − E 2 =  Z1 − Z 2 + 1
+
γ
2.g



5

N.m


Câu 5:Nêu tác dụng của hồ chứa nước trong NMTĐ? Nêu tên các mức nước và dung tích
hồ chứa thường gặp khi vận hành NMTĐ?
1) Tác dụng
- Hồ chứa có ý nghĩa rất quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, đảm bảo chế độ làm việc
tối ưu của nhà máy thuỷ điện trong hệ thống. Nhằm khai thác tối đa năng lượng của dòng chảy tự
nhiên đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế chung trong vận hành hệ thống điện
-Hồ chứa còn có ý nghĩa lợi ích tổng hợp: tưới tiêu, chống lũ, xả lũ, thuỷ sản, giao thông vận
tải... Tuỳ theo điều kiện cụ thể của nhà máy dung tích hồ chứa được xây dựng tối đa theo hiệu
quả kinh tế kỹ thuật.
2) Mức nước và dung tích hồ chứa
a) Mức nước dâng bình thường, ZDBT
Mức nước dâng bình thường là mức nước cao nhất của hồ chứa tính ở phía thượng lưu của đập,
khi đó nhà máy thuỷ điện và các công trình thuỷ lực có thể làm việc lâu dài đảm bảo với một độ
dự trữ an toàn cần thiết xác định bởi những điều kiện kỹ thuật.
Ví dụ: Mức nước dâng bình thường của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình: 115m.

Mức nước trong hồ rất ít khi cho dâng cao quá mức nước dâng bình thường trừ một số trường
hợp đặc biệt khi xảy ra lũ lớn.
b) Mức nước chết, ZC
Mức nước chết là mức nước thấp nhất mà hồ có thể điều tiết được tính ở phía thượng lưu của
đập, khi đó nhà máy thuỷ điện có thể vận hành để đảm bảo có được một công suất và điện năng
có lợi nhất.
Ví dụ: Mức nước chết của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình: 80m.
Như vậy hồ chứa không thể điều tiết thấp hơn mức nước chết, sẽ không có lợi về kinh tế (thực ra
mức nước chết còn xác định bởi nhiều yếu tố: thuyền bè, tưới tiêu, điều kiện kỹ thuật...). Mức
nước thấp sinh ra các bọt khí trong cánh tuabin làm bị rỗ các cánh tuabin.
c) Mức nước dâng cưỡng bức-siêu cao, ZSC
Mức nước dâng cưỡng bức là mức nước cao nhất của hồ chứa tính ở phía thượng lưu của đập, khi
đó nhà máy thuỷ điện có thể vận hành ngắn hạn tạm thời trong khoảng thời gian thiên tai lũ lụt.
Ví dụ: Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình mức nước siêu cao là 118m.
d) Dung tích có ích của hồ chứa, VCI
Thể tích có ích của hồ chứa là dung tích nước nằm giữa hai mức nước dâng bình thường và mức
nước chết của hồ chứa, nó chính là dung tích nước mà hồ được phép sử dụng để điều tiết dòng chảy
trong quá trình vận hành bình thường của nhà máy thuỷ điện.
Ví dụ: Hồ Hoà Bình, dung tích có ích là 90 tỷ m 3.
6


e) Dung tích chết, V C
Dung tích không sử dụng được cho sản xuất điện năng gọi là dung tích chết.
f) Dung tích dự trữ, VDT
Dung tích dự trữ là phần dung tích của hồ chứa nằm giữa mức nước dâng bình thường và mức
nước dâng cưỡng bức, được sử dụng vào chống thiên tai, lũ lụt.

7

Câu6:Vẽ và nêu nguyên lý làm việc của sơ đồ mắc bình khử khí vào sơ đồ nhiệt nguyên lý?

Hình 6.2. Sơ đồ mắc khử khí cấp nước
a. Dùng cửa trích gia nhiệt độc lập, b. Dùng hơi trích bình gia nhiệt hồi nhiệt trước nó

Trong NMNĐN thường áp dụng 2 sơ đồ mắc khử khí:
- Trích từ cửa trích hồi nhiệt độc lập hay (hình 6.2a).
- Trích từ cửa trích trước khử khí theo đường hơi (hình 6.2b).
Trong sơ đồ hình 6.2.a, bình khử khí làm việc với áp lực trượt sẽ có lợi về mặt năng lượng (áp
lực này phụ thuộc vào phụ tải của tuabin và lượng hơi qua nó). Song khi đó bơm cấp sẽ làm việc
với nhiệt độ thay đổi và cột áp thay đổi của nước. Đó là nhược điểm của sơ đồ này.
Trong sơ đồ hình 6.2b, hơi trích cho bình khử khí được lấy từ cửa trích hơi nhiệt cao áp trước
nó (theo đường hơi), qua van điều áp trước khi vào khử khí. Độ gia nhiệt tổng trong bình gia
nhiệt cao áp và khử khí cùng chung cửa trích cần phải bằng độ gia nhiệt, kinh tế cho nước ở cấp
gia nhiệt đó. Trong sơ đồ này, mặc dù có tiết lưu hơi song vẫn không làm giảm tính kinh tế của
sơ đồ.
Để đảm bảo hiệu quả khử khí, lượng hơi qua khử khí cần phải đủ lớn. Độ gia nhiệt cho nước
phải không thấp hơn (10 ÷12) [0C]. Ngoài ra khi phân chia độ gia nhiệt, cần phải tính đến độ gia
nhiệt cho nước trong bơm cấp (thường từ (30÷35) [kJ/kg] với áp suất hơi mới vào tuabin là siêu
tới hạn).

8


Đề 3
Câu7: Trình bày đặc tính kỹ thuật của nhiên liệu?
1) Nhiệt trị
Hiệu quả kỹ thuật nhiệt của nhiên liệu được xác định bằng nhiệt trị của nó. Nhiệt trị là lượng
nhiệt của 1 kg nhiên liệu hoặc 1m3 tiêu chuẩn khi cháy hết.

Nhiệt trị của nhiên liệu được đánh giá bằng nhiệt trị làm việc cao và nhiệt trị làm việc thấp được
ký hiệu là Qlvcao và Qlvthấp. Nhiệt trị cao là nhiệt trị có kể đến cả lượng nhiệt ngưng tụ của hơi nước
trong sản phẩm cháy. Nhiệt trị thấp là nhiệt trị không kể đến lượng nhiệt ngưng tụ hơi nước
trong sản phẩm cháy. Trong thực tế thường lấy nhiệt trị thấp còn nhiệt trị cao thường xác định
trong phòng thí nghiệm.
Khi so sánh hai mẫu nhiên liệu khác nhau người ta thường dùng khái niệm nhiên liệu tiêu
chuẩn có nhiệt trị là QTC = 29320 [kJ/kg].
2) Chất bốc và cốc
Chất bốc là một đặc tính quan trọng của nhiên liệu. Nó là một sản phẩm ở thể khí do các liên
kết hữu cơ của nhiên liệu bị phân tích dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Chất bốc sinh ra trước khi
có quá trình cháy, trong khi cháy chất bốc sinh ra một lượng nhiệt.
Sau khi sinh chất bốc thì phần rắn cháy được còn lại của nhiên liệu gọi là cốc. Đối với các
loại nhiên liệu khác nhau chất bốc có thể ở dạng bọt hoặc kết dính.
3) Tro
Tro là phần rắn không cháy còn lại sau khi cháy thành phần của nó gồm một số hỗn hợp và
khoáng chất như đất sét, oxit sắt, cát… Nếu nhiên liệu có hàm lượng tro lớn thì gây mòn các ống
của bề mặt đốt, nếu tốc độ thấp thì đọng lại trên bề mặt của các bộ trao đổi nhiệt làm khó khăn
cho quá trình trao đổi nhiệt, ở nhiệt độ cao tro có thể bị nóng chảy bọc lấy cốc làm khó khăn cho
sự cháy.
4) Độ ẩm
Độ ẩm được chia làm hai loại:
- Ẩm trong: có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu thường ở dạng tinh thể ngậm nước và
chỉ tách ra khi nhiệt độ đốt nóng khoảng 800 [0C].
- Ẩm ngoài: có trong quá trình khai thác, vận chuyển bảo quản chiếm tỉ lệ lớn trong tổng độ ẩm
của nhiên liệu.
Sự có mặt của độ ẩm làm giảm bớt các thành phần cháy trong nhiên liệu và làm giảm nhiệt trị
thấp vì phải tốn một phần nhiệt lượng để bốc hơi ẩm.

9

Câu8: Trình bày cấu tạo của turbine xung lực nhiều tầng dùng trong NMNĐ?
a.Tuabin xung lực nhiều tầng
Trên sơ đồ hình là sơ đồ mặt cắt phần chảy của tuabin xung lực nhiều tầng. Trên trục chung có
lắp một loại đĩa động 1, trên đó có ghép những cánh động 4.
Các đĩa được ngăn cách bằng bánh tĩnh 2, trong đó có đặt những ống phun. Bộ phận chính của
tuabin bao gồm bánh tính và đĩa tiếp theo có mang cánh động (tạo thành một dãy cánh động) được
gọi là tầng tuabin xung lực. Bánh tĩnh của hai tầng kế tiếp nhau tạo thành buồng có chứa bánh động.
Trên hình cũng biểu diễn đồ thị thay đổi áp suất hơi và tốc độ của dòng hơi theo các tầng riêng
lẻ. Hơi dẫn vào tuabin qua các van stop và các van điều chỉnh nên có sự tiết lưu của van làm cho áp
suất của hơi sau van thấp hơn trước van vào khoảng từ (4÷6)%. Trong dãy ống phun thứ nhất hơi
bành trướng, áp suất giảm từ p0 xuống p1, vì thế tốc độ của hơi ra khỏi ống phun sẽ tăng lên tốc độ
C1. Động năng của dòng hơi C21/2 của dòng hơi khi đi qua cánh động của tầng điều chỉnh sẽ biến
thành cơ năng làm quay roto tuabin, khi ra khỏi cánh động tốc độ của dòng hơi này không đáng kể.
Dòng hơi tiếp tục được đưa vào dãy ống phun kế tiếp để tăng tốc độ và cứ tiếp tục như vậy ở các tầng
tiếp theo của tuabin cho tới khi áp suất giảm tới pK (áp suất của bình ngưng).
Trong các tuabin xung lực nhiều tầng, hiện đại, đặc biệt là tuabin có công suất lớn, người ta thường
chế tạo các tầng áp lực ở phần cao áp có độ phản lực nhỏ, còn các tầng ở phía hạ áp thì có độ phản
lực tăng dần nhằm mục đích nâng cao hiệu suất của tuabin, vì áp dụng độ phản lực cho lên dòng hơi
sẽ choán đầy rãnh cánh động khi chảy qua tầng. Do đó sẽ giảm được các tổn thất xoáy, tổn thất hơi
quẩn.
Hình vẽ :

Hình 4.12. Sơ đồ mặt cắt phần chảy của tuabin xung lực nhiều tầng
1. Đĩa động; 2. Bánh tĩnh; 3. ống phun; 4. Cánh động

10


Câu9: Anh (Chị) hãy cho biết tác dụng máy phát thủy điện trong NMTĐ? Nêu ngắn gọn

cấu tạo của máy phát thủy điện kiểu treo?
-Máy phát thuỷ điện là thiết bị biến cơ năng của Tuabin nước thành điện năng cung cấp cho phụ
tải, là máy phát đồng bộ 3 pha.
Máy phát kiểu treo
Máy phát kiểu treo (hình 3.29) gồm các bộ phận sau:
- Rotor là bộ phận quay của máy phát (1) gắn chặt vào trục của Tuabin hoặc qua cơ cấu truyền
động, trên đó gắn các cực từ (2) với các cuộn dây sử dụng dòng điện 1 chiều để tạo ra từ thông
kích từ
- Stator là phần cố định của máy phát gồm các cuộn cảm (3), cảm ứng dòng điện theo nguyên lý
cảm ứng điện từ
- Ổ trục của máy phát gồm: ổ trục đỡ (4) tiếp nhận các lực của toàn bộ tổ máy theo phương thẳng
đứng và ổ trục hướng (5) tiếp nhận các dọc trục của toàn bộ tổ máy và tải trọng áp lực của dòng
chảy qua BXCT. Phần quay được gắn chặt vào trục, phần cố định gồm các vòng bạc đặt trên các
hộp đệm thuỷ lực và đặt trong bể dầu
- Giá đỡ các ổ trục gồm: giá đỡ chữ thập trên (6) có kết cấu thép dạng khung dầm rẻ quạt đỡ ổ
trục đỡ trên và ổ trục hướng nằm trên Rotor, toàn bộ Rotor và BXCT được treo trên giá chữ thập
trên nên gọi là máy phát kiểu treo. Giá chữ thập dưới (7) đỡ ổ trục hướng dưới (8) Rotor máy
phát
- Để tạo kích từ thường sử dụng một máy phát kích từ (9) nối cùng trục với máy phát chính để tạo
kích từ cho máy phát chính
* Đánh giá:Máy phát kiểu treo có độ ổn định cao, không rung nhưng do có 2 giá đỡ chữ thập nên
chiều cao gian máy lớn.

11


Đề 4
Câu 10:Trình bày cách xác định hiệu suất của nhà máy nhiệt điện?
Hiệu suất của nhà máy nhiệt điện
Nhà máy điện ngưng hơi bao gồm các thiệt bị chính là lò hơi và tuabin được nối với nhau

bằng ống dẫn như hình 4.4 và những thiết bị phụ của chúng.
Người ta dùng tỷ số giữa lượng điện năng sản xuất ra (hoặc công suất) với lượng nhiệt tiêu
tốn để biểu thị mức độ kinh tế nhiệt của NMĐN nghĩa là hiệu suất của nhà máy (khối năng
lượng):
Trong quá trình sản suất điện năng của nhà máy điện ngưng hơi thì một phần năng lượng sản
xuất ra của nhà máy điện được tiêu dùng để thực hiện quá trình công nghệ biến đổi năng lượng
bên trong nhà máy được gọi là lượng điện năng tự dùng bao gồm điện năng sử dụng trong các
khâu chuẩn bị nhiên liệu, cung cấp không khí, hút khói, cung cấp nước… chiếm khoảng 4-6%
lượng điện sản xuất ra. Khi xác định hiệu suất không kể tới lượng điện năng tự dùng của nhà máy
thì ta có hiệu suất thô của nhà máy, khi chỉ tính đến lượng điện năng phát lên lưới ta có hiệu suất
tinh của nhà máy.
- Hiệu suất thô của nhà máy:
ηC =

E nam
W
hoÆc ηC = E
nam
QC
QC

(4.7)

Trong đó:
-

Enăm là điện năng sản xuất ra hàng năm.

-

QnămC là nhiệt của nhiên liệu tiêu hao hàng năm.

Hiệu suất của nhà máy có thể viết:

ηC =

WE Q LH .Q TB .WE
=
= η LH .η tai .ηTB
Q C Q C .Q LH .Q TB
(4.8)

Trong đó:
-

Hiệu suất lò hơi:
ηLH =

-

Q LH
(4.9)
QC

Hiệu suất tải nhiệt của ống dẫn:
ηt¶i =

QTB
Q LH (4.10)
12

-

Hiệu suất của thiết bị tuabin biểu thị theo:

ηTB =

WE
Q TB (4.11)

Như vậy, hiệu suất nhà máy điện phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất của các thiết bị chính
trong nhà máy như lò hơi, ống dẫn và thiết bị tuabin.
Ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất nhà máy điện là hiệu suất của thiết bị tuabin, trong đó phải
kể đến tổn thất nhiệt chủ yếu trong chu trình sản xuất điện năng là tổn thất ở bình ngưng Q K
(nhiệt thải cho nguồn lạnh) nó chiếm vào khoảng 45÷50% lượng nhiệt tiêu tốn. Các tổn thất nhiệt
còn lại trong nhà máy điện nhỏ hơn nhiều.
- Hiệu suất tinh của nhà máy:

ηCtinh =

E nam − E td E nam
E0
= nam (1 − e nam
td ) =
nam
QC
QC
Q nam
C

(4.12)

Trong đó:
-

Etd là lượng điện năng tiêu hao cho tự dùng của nhà máy KWh

-

e nam
td =

-

E0 = Enăm(1- etdnăm) là điện năng có ích cấp lên lưới.

E td
= 0,04 ÷ 0,06 là suất điện năng tự dùng.
E nam

Tương tự ta xét đối với một đơn vị thời gian (1 giây) ta thay điện năng bằng công suất điện
W1 ta được:

ηCtinh =

WE − Wtd WE
W0
=
(1 − e nam
td ) =

QC
QC
Q C (4.13)

13


Câu 11: Vẽ sơ đồ thực hiện QNTG bằng khói trong NMNĐ? Nêu ưu nhược điểm của sơ đồ
và nêu các biện pháp khắc phục?
Sơ đồ QNTG bằng khói
-Ưu điểm: chủ yếu của sơ đồ là có độ kinh tế nhiệt cao, nhưng bên cạnh nó cũng có những
-Nhược điểm như: đường ống QNTG dài, tổn thất năng lượng nhiều, kết cấu của lò hơi phức tạp;
do thể tích của đường ống dẫn và của bộ QNTG lớn nên gây ra mối nguy hiểm là tuabin có thể
quay vượt tốc khi mất tải vì thế phải có những thiết bị bảo vệ đặc biệt: hơi sau khi QNTG trước
khi đưa vào tuabin, ngoài van điều chỉnh người ta phải đặt vào các van bảo vệ, lúc ấy hơi sẽ đi
qua thiết bị giảm ồn giảm áp rồi xả vào bình ngưng của tuabin; có thêm bộ QNTG sẽ làm cho sơ
đồ điều chỉnh của thiết bị lò hơi thêm phức tạp vì cần phải điều chỉnh thêm nhiệt độ của hơi sau
khi QNTG.

Bằng khói

14


Câu 12:Trình bày các bước tính toán điều tiết dài hạn theo phương pháp đồ thị ( Với các
dữ liệu cho trước: QS(t), Nđ, VCI, các mức nước, Hmax và đặc tính hồ )?
B1: Dựa vào số liệu của biểu đồ thuỷ văn đã cho xác định lưu lượng nước từ dòng sông chảy vào
hồ
B2: Xây dựng biểu đồ hình 2.17

B3: Tính lưu lượng nước lớn nhất có thể vận hành:
QTmax =

Nd
0,981.h .H max

B4: Vẽ đường cong luỹ tích QT nước qua tuabin tối ưu từ đầu mùa cạn năm nay cho tới mùa cạn
năm sau với chu kỳ T.
Sau khi xác định được đường cong luỹ tích vận hành tối ưu, lưu lượng chảy qua tuabin dựa vào
thông số tối ưu của hồ chứa ta có thể tìm được thông số vận hành tối ưu khác của nhà máy thuỷ
điện.

15


Đề 5
Câu 13: Anh (Chị) hãy vẽ sơ đồ và giới thiệu tác dụng của các thiết bị trong sơ đồ nhiệt
nguyên lý của NMNĐ ngưng hơi?
Sơ đồ nhiệt nguyên lý đơn giản của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi
Trên hình 4.2 là sơ đồ nguyên lý đơn giản nhất của NMĐNH trong đó:
LH: là thiết bị sinh hơi biến nước thành hơi bão hoà khô ở áp suất P 0 = const, thực hiện quá trình
cháy nhiên liệu.
QN: sau khi hơi bão hoà khô ra khỏi lò hơi tiếp tục nhận nhiệt ở bộ QN trở thành hơi quá nhiệt có
nhiệt độ t0 ở áp suất p0.
TB - MF: Hơi nước quá nhiệt đi vào tuabin TB qua đường ống dẫn. Ban đầu hơi nước dãn nở trong
ống tăng tốc (cánh tĩnh của tuabin) để tăng động năng sau đó đập vào cánh động làm TB quay và
sinh công chạy MF.
BN: Hơi nước ra khỏi tuabin là hơi bão hoà ẩm có áp suất p k< p0 đi vào bình ngưng BN. Trong BN
hơi ngưng tụ thành nước sôi và nhả nhiệt q 2 cho nước (nước làm mát bình ngưng) ở áp suất p k =
const.

Bn: Nước ngưng tụ từ BN được bơm nước ngưng trở về LH và được bơm nước cấp Bc nén ở áp
suất p0.

Hình 4.2.Sơ đồ nhiệt của nhà máy điện
ngưng hơi đơn giản nhất
LH: Lò hơi; QN: Bộ quá nhiệt;
TB: Tua bin; MF: Máy phát điện;
BN: Bình ngưng; Bn: Bơn nước ngưng
BC: Bơm cấp.

16


Câu 14: Vẽ và nêu nguyên lý hoạt động của sơ đồ thực hiện QNTG bằng hơi mới trong
NMNĐ?
Sơ đồ quá nhiệt trung gian bằng hơi mới (hình 5.2b)
Dùng một phần hơi mới (đường 1) hoặc hơi trích từ tuabin (đường 2) để QNTG. Với sơ đồ
này khắc phục được những nhược điểm của sơ đồ hình a. Nhưng sự trao đổi nhiệt trong trường
hợp này xảy ra ở nhiệt độ không cao hơn nhiệt độ tới hạn (khoảng 374 [ 0C]) hoặc cao hơn không
nhiều (nếu P0> Ptới hạn). Điều này xác định khả năng nhiệt độ QNTG không cao, giống như việc hạ
thấp áp suất QNTG và hiệu quả năng lượng ít. Về lý thuyết thì khi áp suất QNTG thấp thậm chí
còn làm giảm hiệu suất nhiệt của chu trình lý thuyết. Song nhờ giảm được độ ẩm cuối của hơi,
hiệu suất trong tương đối của các tầng tuabin tăng lên, kết quả cũng làm tăng hiệu suất của thiết
bị tuabin được (2÷3)%.
Chiều dài đường ống dẫn QNTG ngắn hơn so với QNTG bằng khói. Hệ số truyền nhiệt trong
bình trao đổi nhiệt hơi - hơi tương đối cao, kích thước bình trao đổi nhiệt gọn - Thể tích của hệ
thống QNTG tương đối không lớn lắm, tuy nhiên cũng vẫn cần phải có thiết bị bảo vệ trước khi
đưa hơi đã QNTG vào tuabin.
Do tiết kiệm được ít nhiên liệu và thiết bị lại đắt tiền thêm, trước hết là lò hơi cho nên việc
QNTG bằng hơi không được phổ biến, chỉ áp dụng ở các nhà máy điện nguyên tử.

Bằng hơi mới (1) hoặc hơi trích (2) từ tuabin

17


Câu 15: Cho trước đồ thị phụ tải bất kỳ P(t) đã được dự báo cho 24 giờ, Qtb, Htb
- Yêu cầu: Xây dựng PTĐ(t) sao cho tổng chi phí vận hành là nhỏ nhất trong trường hợp nhà
máy không bị giới hạn về VCI và Nđ.
B1: Dựa vào phụ tải tổng của hệ thống xây dựng đường cong năng lượng
B2: Dựa vào Qtb và Htb tính: ETĐ = 24.Ptb = 24.9,81.η.Htb.Qtb
B3: Cắt biểu đồ (xây dựng ở B1) lấy đoạn ETĐ
B4: Kiểm tra lại theo điều kiện giới hạn:
Pmax ≤ Nđ
Wđt ≤ VCI
Trong đó:
Pmax là trị số công suất lớn nhất theo biểu đồ
Wđt là thể tích nước lớn nhất cần phải tích vào hay lấy ra trong 1 ngày đêm
t2

t

2
1
Wdt = ∫ (Q(t) - Q tb ) dt =
(Ptd (t) - Ptb ) dt
∫
9,81.
η
.H

tb t1
t1

Wdt =

1
.E dt
9,81.η .H tb

Eđt là lượng điện năng có được do lấy nước từ hồ
So sánh Wđt với VCI. Nếu cả 2 điều thoả mãn điều kiện thì biểu đồ xây dựng được là tối ưu để vận
hành.

Hình

Đề 6
18


Câu 16: Viết các phương trình cân bằng nhiệt của NMĐN và các thiết bị chính trong
NMĐNH?
1) Cân bằng nhiệt của nhà máy
Cân bằng nhiệt chung của nhà máy điện ngưng hơi xét trong 1 đơn vị thời gian (một giây hoặc một
giờ) được biểu thị bằng phương trình sau:
Qc = WE + ∆Wcơ + ∆Wmf + ∆Qk + ∆Qtải + ∆QLH + QT + ∆Qnl

(4.1)

Trong đó:
-

Qc là tổng lượng nhiệt của nhiên liệu sinh ra.

-

WE là công suất điện của thiết bị tuabin.

-

∆Wcơ, ∆Wmf là tổn thất cơ của tuabin và tổn thất công suất trong máy phát.

-

∆QK là tổn thất nhiệt, chủ yếu là tổn thất nhiệt ở bình ngưng

-

∆Qtải tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh khi vận chuyển hơi và nước bằng ống dẫn
giữa lò hơi và tuabin.

-

∆QLH tổn thất nhiệt trong thiết bị lò hơi.

-

QT lượng nhiệt cấp cho nhu cầu sinh hoạt của khu công nhân và sưởi ấm trong các ngôi
nhà của nhà máy điện

-

∆Qnl tổn thất nhiệt trong hệ thống vận chuyển và chuẩn bị nhiên liệu không tính vào cân
bằng nhiệt của lò hơi.

Tất cả các đại lượng nói trên đều được tính bằng [kW] hoặc [MJ/h]. Nếu không kể lượng nhiệt
cấp cho sinh hoạt (QT) và lượng nhiệt tổn thất ở hệ thống chuẩn bị nhiên liệu (∆Qnl) thì cân bằng
nhiệt của nhà máy điện ngưng hơi được viết dưới dạng rút gọn hơn:
QC = WE + ∆QTB + Qtải + ∆QLH (4.2)
Trong đó: ∆QTB = ∆QK + ∆Wcơ + ∆Wmf là tổn thất trong thiết bị tuabin.
Nếu gọi: Wi = WE + ∆Wcơ + ∆Wmf là công suất của thiết bị tuabin thì phương trình cân bằng
năng lượng có thể viết:
QC = Wi + ∆QK + ∆Qtải + ∆QLH (4.3)
Nếu sự cân bằng nhiệt không xét trong một đơn vị thời gian mà xét trong một khoảng thời gian
dài (1 năm) thì trong các phương trình cân bằng công suất [W] được thay bằng điện năng E
[kW.h].
2) Cân bằng nhiệt của các thiết bị chính
Lượng nhiệt do nhiên liệu sinh ra trong thiết bị lò hơi chuyển thành nhiệt của hơi nước trên
đường ống dẫn ra khỏi lò hơi (QLH) và các tổn thất nhiệt trong đường ống dẫn khói, không cháy
hết của nhiên liệu, Thải sỉ, vách lò v.v.. được biểu thị bằng tổng tổn thất ∆QLH, như vậy lượng
nhiệt do nhiên liệu sinh ra có thể biểu diễn bằng công thức:
QC = QLH + ∆QLH(4.4)
19


Cân bằng nhiệt trong hệ thống ống dẫn:
QLH = QTB + ∆Qtải(4.5)
Lượng nhiệt tiêu hao cho thiết bị tuabin bao gồm công suất điện và tổn thất nhiệt ở bình ngưng:
QTB = Wi + ∆QK(4.6)

Câu 17: Vẽ và nêu nguyên lý làm việc của sơ đồ mắc bình khử khí vào sơ đồ nhiệt nguyên

20


lý?

Hình 6.2. Sơ đồ mắc khử khí cấp nước
a. Dùng cửa trích gia nhiệt độc lập, b. Dùng hơi trích bình gia nhiệt hồi nhiệt trước nó

Trong NMNĐN thường áp dụng 2 sơ đồ mắc khử khí:
- Trích từ cửa trích hồi nhiệt độc lập hay (hình 6.2a).
- Trích từ cửa trích trước khử khí theo đường hơi (hình 6.2b).
Trong sơ đồ hình 6.2.a, bình khử khí làm việc với áp lực trượt sẽ có lợi về mặt năng lượng (áp
lực này phụ thuộc vào phụ tải của tuabin và lượng hơi qua nó). Song khi đó bơm cấp sẽ làm việc
với nhiệt độ thay đổi và cột áp thay đổi của nước. Đó là nhược điểm của sơ đồ này.
Trong sơ đồ hình 6.2b, hơi trích cho bình khử khí được lấy từ cửa trích hơi nhiệt cao áp trước
nó (theo đường hơi), qua van điều áp trước khi vào khử khí. Độ gia nhiệt tổng trong bình gia
nhiệt cao áp và khử khí cùng chung cửa trích cần phải bằng độ gia nhiệt, kinh tế cho nước ở cấp
gia nhiệt đó. Trong sơ đồ này, mặc dù có tiết lưu hơi song vẫn không làm giảm tính kinh tế của
sơ đồ.
Để đảm bảo hiệu quả khử khí, lượng hơi qua khử khí cần phải đủ lớn. Độ gia nhiệt cho nước
phải không thấp hơn (10 ÷12) [0C]. Ngoài ra khi phân chia độ gia nhiệt, cần phải tính đến độ gia
nhiệt cho nước trong bơm cấp (thường từ (30÷35) [kJ/kg] với áp suất hơi mới vào tuabin là siêu
tới hạn).

Câu 18 Cho trước đồ thị phụ tải bất kỳ P(t) đã được dự báo cho 24 giờ, Qtb, Htb
21


Yêu cầu: Xây dựng PTĐ(t) sao cho tổng chi phí vận hành là nhỏ nhất trong trường hợp
nhà máy bị giới hạn Nđ, VCI đủ lớn

B1: Dựa vào phụ tải tổng của hệ thống xây dựng đường cong năng lượng
B2: Dựa vào Qtb và Htb tính: ETĐ = 24.Ptb = 24.9,81.η.Htb.Qtb
B3: Xây dựng biểu đồ như hình 2.20
Trong trường hợp luôn có:Pmax = Nđ. Chỉ cần kiểm tra theo điều kiện: Wđt≤VCI. Nếu thoả mãn
điều kiện này thì nhà máy vận hành tối ưu.

Hình 2.20

Đề 7
22


Câu 19: Thế nào là NMTĐ kiểu đập? Nêu ưu, nhược điểm của kiểu NMTĐ này?
- Nhà máy thuỷ điện kiểu đập:
Với những sông có lưu lượng nước lớn nhưng độ dốc nhỏ để tạo sự chênh lệch cột nước ∆H lớn,
có thể xây dựng đập chắn, từ đó xây dựng nhà máy thủy điện gọi là nhà máy thuỷ điện kiểu đập.
Đập càng cao thì công suất càng lớn tuy nhiên cột nước do đập tạo nên có thể bị hạn chế do điều
kiện kinh tế và kỹ thuật không cho phép. Nhà máy thuỷ điện kiểu đập gồm có 2 loại:
+ Nhà máy thuỷ điện ngang đập: nhà máy nằm ngay trong đập do đó kết cấu phức tạp, để
đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật cột nước khoảng (35÷40)m
+ Nhà máy thuỷ điện sau đập: nhà máy nằm sau đập dâng nước. Khi cột nước cao vì lý do ổn
định nhà máy phải nằm sau đập, đôi khi đường dẫn nước không đi qua đập mà bố trí đi vòng ra
ngoài đập (Hoà Bình), cột nước khoảng (30÷45) m
- Ưu điểm: Có công suất lớn do tận dụng được toàn bộ lưu lượng của dòng sông, tạo được hồ
chứa nước để điều tiết và vận hành tối ưu nhà máy thuỷ điện trong hệ thống
- Nhược điểm:
+Vốn đầu tư cao
+Đập không thể xây dựng qúa cao vì điều kiện kinh tế-kỹ thuật, đập quá cao có thể làm ngập
một vùng rộng lớn, ảnh hưởng đến hệ sinh thái khu vực

Câu 20: Trình bày cấu tạo của turbine xung lực nhiều tầng dùng trong NMNĐ?
23


a.Tuabin xung lực nhiều tầng
Trên sơ đồ hình là sơ đồ mặt cắt phần chảy của tuabin xung lực nhiều tầng. Trên trục chung có
lắp một loại đĩa động 1, trên đó có ghép những cánh động 4.
Các đĩa được ngăn cách bằng bánh tĩnh 2, trong đó có đặt những ống phun. Bộ phận chính của
tuabin bao gồm bánh tính và đĩa tiếp theo có mang cánh động (tạo thành một dãy cánh động) được
gọi là tầng tuabin xung lực. Bánh tĩnh của hai tầng kế tiếp nhau tạo thành buồng có chứa bánh động.
Trên hình cũng biểu diễn đồ thị thay đổi áp suất hơi và tốc độ của dòng hơi theo các tầng riêng
lẻ. Hơi dẫn vào tuabin qua các van stop và các van điều chỉnh nên có sự tiết lưu của van làm cho áp
suất của hơi sau van thấp hơn trước van vào khoảng từ (4÷6)%. Trong dãy ống phun thứ nhất hơi
bành trướng, áp suất giảm từ p0 xuống p1, vì thế tốc độ của hơi ra khỏi ống phun sẽ tăng lên tốc độ
C1. Động năng của dòng hơi C21/2 của dòng hơi khi đi qua cánh động của tầng điều chỉnh sẽ biến
thành cơ năng làm quay roto tuabin, khi ra khỏi cánh động tốc độ của dòng hơi này không đáng kể.
Dòng hơi tiếp tục được đưa vào dãy ống phun kế tiếp để tăng tốc độ và cứ tiếp tục như vậy ở các tầng
tiếp theo của tuabin cho tới khi áp suất giảm tới pK (áp suất của bình ngưng).
Trong các tuabin xung lực nhiều tầng, hiện đại, đặc biệt là tuabin có công suất lớn, người ta thường
chế tạo các tầng áp lực ở phần cao áp có độ phản lực nhỏ, còn các tầng ở phía hạ áp thì có độ phản
lực tăng dần nhằm mục đích nâng cao hiệu suất của tuabin, vì áp dụng độ phản lực cho lên dòng hơi
sẽ choán đầy rãnh cánh động khi chảy qua tầng. Do đó sẽ giảm được các tổn thất xoáy, tổn thất hơi
quẩn.
Hình vẽ :

Hình 4.12. Sơ đồ mặt cắt phần chảy của tuabin xung lực nhiều tầng
1. Đĩa động; 2. Bánh tĩnh; 3. ống phun; 4. Cánh động

Câu 21: Cho trước đồ thị phụ tải bất kỳ P(t) đã được dự báo cho 24 giờ, Qtb, Htb

24


Yêu cầu: Xây dựng PTĐ(t) sao cho tổng chi phí vận hành là nhỏ nhất trong trường hợp
nhà máy bị giới hạn VCI
B1: Dựa vào phụ tải tổng của hệ thống xây dựng đường cong năng lượng
B2: Dựa vào Qtb và Htb tính: ETĐ = 24.Ptb = 24.9,81.η.Htb.Qtb
B3: Xây dựng biểu đồ hình 2.21

Hình 2.21
Coi biểu đồ gồm 2 phần (gốc và ngọn) được xây dựng riêng để ghép lại. Phần ngọn được xây
dựng từ dung tích hồ để tận dụng khả năng điều tiết của hồ xây dựng sao cho Wđt = VCI.
Thật vậy:

Wdt = VCI =

1
.E dt
9,81.η .H tb

E dt = 9,81.η .H tb .VCI
Dựa vào Eđt đặt lên trục E như sau:
- Phần Gốc: sử dụng tam giác vuông có cạnh: E TĐ - Eđt và Ptb. Dịch chuyển tam giác theo đường
cong năng lượng tìm được phần gốc. Phần gốc + ngọn là công suất vận hành tối ưu của nhà máy
thuỷ điện, với:
E = (ETĐ - Eđt) + Eđt = ETĐ
- Trong trường hợp này điều kiện giới hạn diện tích hồ luôn thoả mãn. Vì theo cách xây dựng
trên ta luôn có:
Wđt = VCI
Chỉ cần kiểm tra theo điều kiện:

vận hành tối ưu.

Pmax ≤ Nđ bằng cách đọc Pmax trên biểu đồ. Nếu thoả mãn thì

Đề 8
25