bao cao tua bin nha may thuy dien

Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TURBINE THỦY LỰC
1.1. PHÂN LOẠI TURBINE THỦY LỰC CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN
Trong quá trình đấu tranh sinh tồn và cải tạo thế giới tự nhiên, loài người đã sớm biết sử
dụng các động cơ thủy lực: từ những bánh xe nước dùng vào việc kéo máy xay xát nông sản đến
phát triển chúng lên thành những turbin thuỷ lực hiện đại kéo máy phát điện để sản xuất ra điện
năng ngày nay. Để sử dụng một cách có hiệu quả năng lượng dòng nước đặc trưng bởi tổ hợp cột
nước và lưu lượng khác nhau cần phải có đủ những loại turbine khác nhau về cấu tạo, kích thước
cũng như quá trình làm việc của chúng.
Dựa vào việc sử dụng dạng năng lượng trong cơ cấu bánh xe công tác (BXCT) của
turbine người ta chia turbine thủy lực ra làm hai loại: turbine xung kích và turbine phản kích.
Trong các loại lại chia ra các hệ và các kiểu turbine.
Viết phương trình Becnully cho cửa vào (chỉ số1) cửa
1 ra (chỉ số2) của bánh xe công tác
turbine, ta có năng lượng viết cho một đơn vị trọng lượng nước như sau:
p1 − p 2 α1 V12 − α 2 V22
+
H=(Z1-Z2) +
γ
2g

Z1-Z2 : là thành phần năng lượng do chênh lệch vị trí tạo ra, gọi là vị năng;
p1 − p 2
: là áp năng; gộp vị năng và áp năng thành thế năng ( T ).
γ
α 1 V12 + α 2 V22
: là động năng ( Đ ).
2g

Từ những thành phần năng lượng trên ta có những loại turbine thuỷ lực sau
* Turbine chỉ sử dụng phần động năng để làm quay BXCT gọi là loại turbine
xung kích. Loại này còn gọi là turbine dòng chảy không áp vì dòng chảy trong môi trường khí
quyển nên chuyển động của dòng tia trên cánh BXCT là chuyển động không áp, áp suất ở cửa
vào và cửa ra như nhau và bằng áp suất khí trời. Turbine xung kích đuợc chia ra các hệ sau:
+ Hệ turbine xung kích gáo (turbine Penton);
+ Hệ turbine xung kích kiểu phun xiên;
+ Hệ turbine xung kích hai lần (turbine Banki).
* Turbine sử dụng cả thế năng và động năng, trong đó phần thế năng là chủ yếu gọi là loại
turbine phản kích . Loại này còn gọi là turbine dòng chảy có áp, áp lực dòng chảy ở cửa vào của
BXCT luôn lớn hơn áp lực ở cửa ra của nó. Dòng chảy qua TB là dòng liên tục điền đầy nước
trong toàn bộ máng cánh. Loại này được chia ra các hệ sau:
+ Hệ TB xuyên tâm hướng trục ( gọi tắt là là turbine tâm trục, hay Franxis);
+ Hệ TB hướng trục ( gồm turbine cánh quạt và turbine cánh quay );
+ Hệ TB hướng chéo;
+ Hệ TB dòng ( gồm turbine dòng nửa thẳng và turbine dòng thẳng );
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

1


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
+ Hệ TB thuận nghịch ( làm việc theo hai chế độ: máy bơm và turbine).
1.2. TURBINE XUNG KÍCH
Như trên đã nói, turbine xung kích là loại chỉ sử dụng phần động năng của dòng chảy. Ở
loại turbine này, dòng nước sau khi ra khỏi vòi phun thì toàn bộ năng lượng dòng chảy đều biến
thành động năng để đẩy bánh xe công tác. Vì chảy trong môi trường khí quyển nên chuyển
động của dòng tia trên các cánh bánh xe công tác (BXCT) là chuyển động không áp hay

còn gọi là dòng tia tự do. Sau đây chúng ta nghiên cứu cụ thể các hệ của turbine xung kích:
1.2.1. Turbine xung kích gáo ( còn gọi là turbine Penton )
Turbine này do người Mỹ tên là Penton đưa ra năm 1880 nên còn gọi là turbine Penton.
Quá trình hoạt động của turbine gáo như sau (xem hình 1-1): nước từ thượng lưu theo ống áp lực
1 chảy qua vòi phun 2 (ở đây lưu lượng được điều chỉnh trước khi phóng vào cánh BXCT nhờ van
kim 7), rồi phóng vào cánh dạng gáo 4 của turbine, làm quay BXCT kéo theo trục turbine 5 quay,
nước đập vào cánh gáo bị bắn ra hai phía và được vỏ 6 của turbine gom lại dẫn về hầm xả để tháo
về hạ lưu của nhà máy.

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

2


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Turbine xung kích gáo

Sau đây chúng ta xem xét cấu tạo và tác dụng các bộ phận chính của turbine gáo (hình 12). Vòi phun 1 nhận nước từ ống áp lực biến toàn bộ năng lượng dòng nước thành động năng
trước khi đưa vào BXCT và điều chỉnh lưu lượng vào turbine nhờ dịch chuyển qua lại của van
kim 3 đặt bên trong (hình 1-2,a). Turbine gáo cột nước cao và ống áp lực dài còn có bộ phận tách
dòng 5 để hướng một phần hay toàn bộ tia nước không cho vào BXCT để tránh hiện tượng nước
va xảy ra quá lớn khi đóng nhanh van kim của nó. Bộ phận này chỉ làm việc khi cắt giảm phụ tải
máy phát điện. Khi phụ tải giảm, van kim cần phải nhanh chóng đóng bớt độ mở để giảm lưu
lượng thich hợp, tuy nhiên nếu van đóng quá nhanh trong vòi phun sẽ xuất hiện áp lực nước va
quá lớn làm bể vòi phun. Để giảm trị số áp lực nước va, lúc này máy điều tốc sẽ nhanh chóng

nhấc thiết bị tách dòng 5 lên ngắt bớt phần lưu lượng thừa ra khỏi cánh gáo. Nhờ vậy lưu lượng
vào BXCT vẫn giảm ngay theo yêu cầu giảm tải mà van kim chỉ phải đóng từ từ.
Sự phối hợp dịch chuyển van kim và thiết bị tách dòng liên hợp với nhau nhờ cơ cấu
liên hợp trong máy điều tốc (xem chương VII -Thiết bị điều tốc của turbine thuỷ lực).

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

3


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.2:

Các bộ phận chính của turbine gáo

Bánh xe công tác của turbine gáo ( hình 1-1 và 1-2b,c ) gồm có đĩa 1 trên chu vi đĩa có
gắn các cánh dạng gáo 2 (nên gọi là gáo). Phụ thuộc vào cột nước mà số gáo có từ 14÷60 cánh.
BXCT có thể là một khối liền khi các cánh gáo và đĩa được đúc thành một khối, và không phải là
khối liền khi cánh gáo được đúc riêng và được gắn lên đĩa bằng bu lông hoặc hàn. Chính giữa
cánh gáo có gân 3 chia gáo làm hai phần bằng nhau để chia tia nước tác động vào gáo thành hai
phần đi về hai hướng bắn ra hai bên. Đuôi dưới của cánh gáo được khoét hõm 4 để cho tia nước
xuyên qua hõm của cánh trước đập thẳng vào cánh gáo thẳng góc (theo chiều quay) làm tăng cánh
tay đòn của mômen quay và tránh mômen ngược của tia nước vào phía sau gáo nằm phía trước.
Vỏ turbine có nhiệm vụ không cho nước từ buồng BXCT bắn ra ngoài gian máy. Vỏ
phải có kích thước và hình dáng thế nào để hứng nước từ gáo xuống hầm xả mà không rơi ngược
trở lại phía sau gáo làm cản trở việc quay của BXCT. Điều này rất quan trọng đối với turbine gáo
trục đứng có nhiều vòi phun.

Hầm xả có nhiệm vụ tập trung nước sau khi đi khỏi BXCT lại để dẫn về hạ lưu. Mực
nước trong hầm xả phải bảo đảm thấp hơn cao trình thấp nhất của BXCT một khoảng
nào đó, thường là bằng đường kính D1 và đặt cao hơn mức nước trong hầm xả.
Loại trục ngang thường có công suất bé và có từ một đến hai vòi phun cho mỗi BXCT
(hình 1-1,b), số lượng bánh xe công tác trên một trục thường nhỏ hơn ba. Loại trục đứng có số
vòi phun nhiều hơn, thường hai đến sáu vòi, được bố trí đều chung quanh BXCT. Hình 1TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

4


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
3 là biểu thị turbine gáo trục đứng có sáu vòi phun.

Mặt bằng

Mặt đứng
Hình 1.3:

Turbine gáo trục đứng nhiều vòi phun

Turbine gáo sử dụng động năng để quay do vậy cần tạo nên vận tốc dòng phun lớn để
tăng công suất turbine, măt khác kết cấu BXCT rất vững chắc do vậy turbine này được sử dụng
với cột nước cao lưu lượng nhỏ. Turbine gáo loại lớn có phạm vi sử dụng cột nước từ
200÷2000m hoặc hơn nữa, turbine gáo loại nhỏ thì từ 40÷250m. Trục turbine gáo có thể
đứng (hình 1-3) hoặc ngang. Trạm TĐ Bôgôta ở Côlombia đã đạt đến cột nước rất cao H =
2000m, công suất lắp máy N = 500 MW. Trạm Raisec ở Úc có cột nước H = 1767m. Nước ta có
các trạm H = 500÷800m như Vĩnh Sơn và Đa Nhim, sử dụng hệ turbine xung kích gáo.
1.2.2. Turbine xung kích hai lần ( turbine Banki )
Turbine xung kích hai lần có phạm vi sử dụng cột nước từ 6÷150m, thường từ 10÷60m.

Kết cấu của nó rất đơn giản (hình1-4), dễ chế tạo nên được sử dụng rộng rãi ở các trạm thủy điện
nhỏ có lưu lượng bé, cột nước vừa, trục thường nằm ngang.

Hình 1.1:

Turbine xung kích 2 lần

Turbine gồm có vòi phun tiết diện hình chữ nhật 4 được nối liền với đoạn ống chuyển
tiếp 8. Vòi có cơ cấu điều chỉnh lưu lượng gồm van phẳng 3 gắn với trục điều khiển 2 có tay
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

5


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
quay vô lăng. Khi vô lăng quay, trục điều chỉnh sẽ tịnh tiến về phía trước hoặc phía sau làm cho
tiết diện ra của vòi phun thay đổi, nên lưu lượng vào turbine cũng được thay đổi theo. Bánh xe
công tác gồm các cánh cong 7 được gắn giữa các đĩa 6, số cánh từ 12÷48. Trục turbine xuyên
qua giữa bánh xe công tác gắn chặt với các đĩa bằng then. Vỏ (buồng) 9 dùng để chắn không cho
nước từ BXCT bắn ra ngoài. Hầm xả 5 có nhiệm vụ dẫn nước về hạ lưu.
Hình dáng BXCT turbine xung kích hai lần gần giống lồng sóc. Dòng nước từ vòi phun
tác dụng vào các cánh phía trên (nhận khoảng chừng 80% năng lượng của dòng nước) đẩy
BXCT lần thứ nhất, xong lại đi vào khoảng trống giữa BXCT rồi lại tác dụng lần thứ hai vào
cánh trước khi ra khỏi bánh xe công tác (nhận thêm 20÷30% phần năng lượng còn lại). Cũng
chính vì thế ta gọi nó là turbine xung kích hai lần. Hiệu suất của loại turbine này tùy thuộc vào
số cánh của BXCT và vào khoảng 80÷85%. Ưu điểm cơ bản của turbine xung kích hai lần là có
thể chọn đường kính BXCT và số vòng quay turbine trong một phạm vi rộng mà không phụ
thuộc vào lưu lượng, bởi vì lưu lượng không chỉ phụ thuộc vào đường kính mà còn phụ thuộc
vào chiều rộng BXCT nữa. Như vậy có thể chế tạo turbine với đường kính bé để có vòng

quay lớn, do vậy giảm giá thành chế tạo turbine và tổ máy thủy lực.
1.2.3. Turbine xung kích phun xiên
Turbine xung kích phun xiên (hình 1-5) có hình dạng giống turbine gáo chỉ khác ở kết cấu
BXCT và hướng của tia nước vào BXCT. Tia nước bắn vào BXCT không trực giao với cánh
mà làm với cánh một góc α, nhờ thế có thể làm vành ghép mép ngoài của BXCT nên đơn giản
hóa được cách ghép cánh vào đĩa. Hình dạng cánh loại này cũng dễ chế tạo hơn. Nó cho
phép gia công hàng loạt bằng cách đập. Turbine tia nghiêng ít được sử dụng rộng rãi, nó
chỉ được sử dụng ở TTĐ nhỏ có cột nước vào khoảng H = 30÷400m

Hình 1.1:

Turbine xung kích phun xiên

1.3. TURBINE PHẢN KÍCH
Turbine phản kích là loại sử dụng phần thế năng và một phần động năng của dòng nước.
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

6


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
Bánh xe công tác của nó làm việc trong môi trường chất lỏng liên tục và áp lực nước ở phía trước
bánh xe công tác lớn hơn phía sau của nó. Khi chảy qua rãnh tạo bởi bề mặt cong của các cánh,
dòng nước sẽ thay đổi hướng tác dụng lên cánh và làm quay BXCT. Dựa vào hướng của dòng
nước ở cửa vào và cửa ra BXCT người ta chia turbine làm các hệ: tâm trục, hướng trục, cánh
chéo, turbine dòng, thuận nghịch.

Hình 1.1:

Các bộ phận chính của turbine phản kích.

Xét về mặt cấu tạo, bất cứ hệ turbine phản kích nào cũng gồm các bộ phận chính sau:
buồng turbine 1, vòng bệ 2, cơ cấu hướng dòng 3, BXCT 4, buồng BXCT 5, ống xả 6, trục và ổ
trục 7 và các thiết bị phụ của chúng (hình 1-6).
Sáu bộ phận đầu hình thành bộ phận qua nước của turbine, còn ổ trục và trục là bộ phận kết
cấu có nhiệm vụ tiếp nhận và truyền mô men quay từ BXCT đến rôto của máy phát điện. Trong
các bộ phận qua nước thì BXCT là bộ phận trực tiếp biến đổi thủy năng thành cơ năng chuyển
động quay. Bộ phận cơ cấu hướng nước có tác dụng thay đổi trị số lưu lượng và hướng dòng chảy
trước khi đi vào BXCT, còn ống xả được dùng để tháo nước từ BXCT về hạ lưu.
Sau đây chúng ta lần lượt xem xét các bộ phận của turbine phản kích, các hệ turbine
khác nhau chủ yếu là bánh xe công tác còn các bộ phận khác nhìn chung giống nhau. Việc phân
loại TB phản kích dựa vào hướng dòng nước đi vào và ra khỏi BXCT.
1.3.2. Bánh xe công tác của turbine tâm trục (turbine Franxis )
Turbine tâm trục (xem hình 1-7) là một trong những hệ TB phản kích được sử dụng rộng
rãi nhất. Chất lỏng từ buồng 4 qua cánh hướng dòng 3 vào cửa vào cánh 1 BXCT theo hướng
xuyên tâm rồi chuyển chuyển hướng 900 và ra khỏi BXCT để vào ống xả theo hướng dọc trục.
Do vậy gọi là turbine tâm trục. Turbine này do kỹ sư người Pháp tên là Franxis hoàn chỉnh năm
1849 nên còn gọi là turbine Franxis

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

7


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

8


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

9


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Bánh xe công tác của turbine tâm trục

BXCT của turbine tâm trục gồm có vành trên 14 và vành dưới 13, các cánh 1 có dạng cong
không gian ba chiều gắn chặt vào hai vành. Số cánh từ 12 đến 22 cánh, thường là 14 đến
18 cánh. 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 phần đó lại hoặc hàn nối các rãnh phân chia. Đối với turbine nhỏ
có thể dập cánh, sau đó định vị chúng rồi đúc liền vành trên và dưới để được BXCT liền khối
vững chắc.
Tùy theo cột nước sử dụng, đường kính lớn nhất cửa vào D1 (đường kính tiêu chuẩn) và
đường kính lớn nhất cửa ra D2 mà người ta chia turbine tâm trục làm 3 dạng:

− Dạng D1 < D2 gọi là turbine tỷ tốc cao loại này dùng với cột nước thấp (H< 80m) vì cấu
tạo của chúng có khả năng chịu lực không cao (hình 1-7,b);
− Dạng D 1 > D2 gọi là turbine tỷ tốc thấp (hình 1-7,c) loại này có cấu tạo vững chắc do
vậy chúng được dùng với cột nước cao, đã có turbine làm việc với cột nước 550m;
− Dạng D1 = D2 gọi là turbine tỷ tốc trung bình, nó là loại trung gian giữa 2 loại trên.
Turbine tâm trục có phạm vi sử dụng cột nước thường từ vài mét đến 550m. Ở nước Nga,
Trạm thủy điện Cracnoarck sử dụng loại này với công suất mỗi turbine là 508MW, đường kính
D1 = 7,5m. Ở nước ta, TTĐ sông Đà và Trị An đều dùng turbine tâm trục, TTĐ Hòa Bình dùng 8
turbine tâm trục, công suất mỗi turbine là 240MW, H =88m.
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

10


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
1.3.3. Bánh xe công tác của turbine hướng trục
Gọi là turbine hướng trục vì hướng chảy của dòng nước trong phạm vi BXCT theo hướng
trục quay của turbine. Trên (hình 1-8) nước từ buồng xoắn chảy qua cột vòng bệ 10 vào
cánh hướng nước 3 đổi hướng và chảy vào và ra khỏi cánh 11 của BXCT 1 theo chiều
dọc trục và theo ống xả về hạ lưu nhà máy

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

11


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Turbine hướng trục.

BXCT gồm có bầu 1 được nối bích với trục turbine 2, xung quanh bầu bố trí các cánh hình
vặn vỏ đổ để áp lực nước tác động lên cánh làm quay BXCT. Liên kết giữa cánh và bầu theo
kết cấu côngxôn nên chịu áp lực thấp, số cánh thường ít do vậy khả năng tháo nước lớn. Trong hệ
hướng trục dựa vào sự liên kết giữa cánh và bầu người ta chia hệ hướng trục ra hai dạng:
turbine có cánh gắn cố định với bầu là turbine cánh quạt, còn turbine cánh có thể quay
quanh trục của nó trên bầu là turbine cánh quay.
1.3.3.1. Turbine cánh quạt
BXCT của turbine cánh quạt (hình 1-9) gồm có bầu, có gắn từ 3 đến 9 cánh, thông thường
là 4 đến 8 cánh. Cánh có thể chế tạo liền với bầu tạo thành một khối thống nhất hoặc chế tạo riêng
biệt sau đó gắn chặt vào bầu bằng bulông. Khi đi qua các mặt cong của cánh, dòng nước buộc
phải đổi hướng chuyển động do đó tạo ra một áp lực tác dụng lên cánh làm quay BXCT. Nhược
điểm của loại BXCT này là có đường đặc tính công tác dốc, do vậy khi lưu lượng, cột nước hoặc
công suất thay đổi lệch với chế độ thiết kế thì hiệu suất turbine sẽ giảm đi rất nhanh. Đối turbine
tỷ tốc cao chỉ cần lưu lượng giảm đến còn 45% lưu lượng tính toán thì hiệu suất và công suất có
thể giảm đến không. Do vậy nên cho turbine cánh quạt đảm nhận công suất và cột nước ít thay
đổi. Turbine cánh quạt được sử dụng ở Trạm thuỷ điện có cột nước H = 1,5÷40m, hiện nay
thường dùng ở TTĐ nhỏ, tuy rằng đã có turbine dạng này đường kính đạt đến 9 m.

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

12


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.2:

BXCT của turbine cánh quạt

1.3.3.2. Turbine cánh quay ( Kaplan )
Turbine cánh quay (hình 1-10) là loại ra đời sau cánh quạt. Năm 1924 giáo sư người
Tiệp tên là Kaplan đã cải tiến thành công turbine cánh cố định thành cánh quay được, nên turbine
này còn được gọi là turbine Kaplan. Nhờ cánh có thể quay được xung quanh bầu, do vậy thích
ứng được các chế độ làm việc khác chế độ thiết kế dẫn đến vùng làm việc của turbine với hiệu
suất cao được mở rộng. Do vậy TB cánh quay có khả năng làm việc với công suất và cột nước
thay đổi nhiều. BXCT của TB cánh quay gồm có: bầu, cánh, chóp thoát nước và bộ phận quay
cánh xung quanh BXCT. Bầu phải có hình cầu để giảm bớt khe hở giữa cánh với bầu khi quay
cánh. Chóp thoát nước có tác dụng làm cho nước chảy khỏi BXCT thuận dòng hơn và giảm được
tác dụng mạch động. Khi làm việc, các cánh BXCT hướng trục chịu tác dụng áp lực nước ở dạng
sơ đồ chịu lực kiểu dầm côngxôn do không có vành dưới, tại nơi tiếp giáp cánh với bầu chịu
mômen uốn lớn nhất. Người ta đã đo được áp lực nước tác dụng lên một cánh có thể đạt tới 240
tấn. Do vậy phải sử dụng động cơ tiếp lực dầu cao áp mới quay được cánh .

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

13


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Turbine Kaplan

Bộ phận quay cánh gồm trục cánh 6 (hình 1-10,b), động cơ tiếp lực 4, hệ thống thanh
truyền 7. Tay quay 8 được nối với trục cánh 6, còn thanh truyền có chốt nối liền píttông 5 của
động cơ tiếp lực với tay quay. Pittông 5 chia xi lanh của động cơ tiếp lực làm hai ngăn: trên và
dưới. Dầu có áp từ thiết bị dầu áp lực qua hai ống dẫn đồng tâm lồng vào nhau nằm bên trong trục
tổ máy. Khi dầu có áp vào một ngăn nào đó của xi lanh còn ở ngăn kia dầu thông với lỗ dầu xả
thì pittông lẫn thanh truyền 7 sẽ dịch lên hoặc xuống, do đó làm xoay các cánh theo các góc quay
như nhau. So với turbine cánh quạt thì turbine cánh quay được dùng với cột nước thấp hơn do khả
năng chịu lực củanó có yếu hơn. Cùng với turbine tâm trục, turbine cánh quay được sử dụng rất
rộng rãi. Ngày nay thế giới đã có những turbine cánh quay cực lớn, như ở TTĐ Xaratôp ở Nga có
đường kính tiêu chuẩn D1 = 10,3m, cột nước thiết kế H = 9,7m, với công suất N =
59,3MW, vòng quay định mức n = 50 vòng/phút, trọng lượng 1229tấn. Turbine ở trạm TĐ Porto
Primavera ở Brasil có D1 = 8,6m, N = 105MW, cột nước H = 22m.
1.3.3.3. Turbine cánh chéo

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

14


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Turbine cánh chéo

Turbine cánh chéo (hình 1-11) được ra đời chậm hơn các loại turbine trên, nó là loại trung
gian giữa tâm trục và hướng trục. Nó kết hợp được các ưu điểm của hai hệ turbine trên. Turbine
cánh chéo được sử dụng ở các TTĐ có cột nước H = 30÷150m. Nó thuộc loại turbine cánh quay.
BXCT gồm 10 đến 14 cánh được gắn vào bầu 3 hình chóp nhờ các trục cánh 2. Trục cánh làm với
trục turbine một góc 300,450,600 nên dòng chảy trong BXCT chéo góc với trục. Cũng như
turbine cánh quay, các cánh BXCT quay được quanh trục của nó, nhờ cơ cấu quay cánh gồm
vành sao 5 và thanh truyền 4 nằm trong bầu nên hiệu suất bình quân của nó cao hơn turbine tâm
trục ở hầu hết các chế độ làm việc. Mặt khác số cánh BXCT của turbine này nhiều hơn so với
turbine cánh quay nên có thể làm việc với cột nước cao hơn mà vẫn không bị khí thực. Loại
turbine này đã được chế tạo ở Nga dùng cho TTĐ Buctamin có công suất N = 77MW, cột nước H
= 61m, đường kính D1 = 4,35m, n =150 vòng/phút.
Ngoài ra, TB cánh quay làm việc với cột nước thấp, muốn chịu được cột nước cao hơn
thì phải tăng số lượng cánh BXCT của nó lên từ 6 đến 10 cánh. Như vậy bầu BXCT phải có
đường kính lớn. Để có thể tăng số cánh mà không phải tăng đường kính thì tốt hơn hết là trên
mỗi trục cánh lắp hai cánh kép (hình1-12). Loại này đã được lắp đặt ở nhà máy thủy điện Thác
Bà với đường kính D1 = 4,5m, H = 32m.

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

15


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.2:

Bánh xe công tác của turbine cánh kép

1.3.4. Turbine dòng
Turbine dòng gồm hai loại: dòng chảy thẳng và nửa thẳng. Turbine dòng thực chất là
turbine cánh quay trục ngang, nên BXCT của nó hoàn toàn giống turbine cánh quay. Loại này
dùng với cột nước rất thấp và lưu lượng rất lớn
1) Turbine dòng nửa thẳng (hình 13), turbine này còn gọi là turbine Capxun.
Tổ máy có turbine trục ngang nối liền trục với trục máy phát điện đặt trong bọc
kín bằng kim loại 1 (gọi là cáp xun) có dạng thuận dòng. Cáp xun chứa máy phát điện có thể
nằm trước BXCT hoặc nằm sau BXCT trong ống hút thẳng 2. Các cánh hướng dòng 3 thuộc loại
hướng tâm hoặc hình chóp. Stator thuộc loại và cùng với các trụ tựa sẽ truyền tải trọng tổ
máy lên móng máy. Liên hệ giữa các thiết bị đặt trong cáp xun với gian máy bằng các tháp 4.
Turbine cap xun có hiệu suất cao hơn so với turbine phản kích khác đến 30% do khả năng tháo
nước của nó. Turbine cap xun được sử dụng rộng rãi ở Nga, Nhật, Mỹ... ở các sông vùng đồng
bằng hoặc ở các TTĐ thủy triều. Trạm TĐ Trereparec có công suất mỗi turbine N = 20MW, H =
14,9m. Trạm thuỷ điện có turbine cáp xun lớn nhất là Kiev có N = 320MW.

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

16


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Tổ máy cáp xun

2) Turbine dòng thẳng
Ở turbine dòng thẳng (hình 1-14), dòng nước theo buồng turbine hình trụ thẳng đi qua

Stator trước 1 vào bộ phận hướng dòng 2 và tác động vào BXCT 3 về hạ lưu theo dòng thẳng.
Rôtor máy phát điện 4 được gắn vào mút cánh TB, do vậy khi BXCT quay thì cũng chính là rotor
quay. Turbine dòng thẳng có cấu tạo phức tạp, đặc biệt là ở các vòng đệm chống thấm vòng quanh
mà hiệu suất không cao hơn turbine hướng trục bình thường mấy, nên ít được sử dụng. Trạm
thuỷ điện Ortatran ở Liên Xô cũ sử dụng turbine này với công suất turbine N = 6,3MW, cột
nước H = 10,5m.

Hình 1.1:

Turbine dòng thẳng

1.3.5. Turbine thuận nghịch
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

17


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
Turbine thuận nghịch được dùng trong " tổ máy hai máy" ở các TTĐ tích năng, có khả
năng làm việc ở hai chế độ: bơm nước và phát điện. Tổ máy gồm có hai máy: turbine thuận
nghịch và máy điện ( "máy phát điện - động cơ điện") làm việc ở 2 chế độ máy phát và động cơ.
Tổ máy loại này thay cho các loại tổ máy làm việc ở các chế độ riêng biệt không kinh tế hoặc " tổ
máy ba máy ". Nguyên lý làm việc của turbine và máy bơm trái ngược nhau, do vậy để làm việc ở
một chế độ cụ thể phải chỉnh chiều quay cánh thích hợp với từng chế độ làm việc. Sau đây là một
ví dụ về turbine Capxun thuận nghịch (hình 15). Turbine này gồm có các bộ phận chính sau:
BXCT 1 là TB thuận nghịch có khả năng thay đổi góc nghiêng cánh theo hai chế độ bơm hoặc
turbine; cơ cấu hướng dòng (CCHD) 2 dạng hình côn thay đổi phù hợp với chế độ bơm hay
turnine; "bóng đèn" (capxun) 4 kín nước, được gắn cố định vào bêtông nhà máy nhờ các cột 3.
Bên trong cápxun 4 bố trí trục tổ máy trên ổ tựa 6 và ổ chặn 7 và "máy phát - động cơ" 8. Giếng

thông 5 được dùng để đặt cáp điện, đường ống dẫn dầu ..v.v...đến động cơ trợ động của BXCT và
lên xuống gian máy phía trên. BXCT thuận nghịch có đường kính 5,35m, bốn cánh quay xung
quanh bầu với các góc từ -50 đến +350 so với vị trí tính toán. Với công suất 10 MW lưu lựơng
bơm được là 105 m3/s khi H = 6m và 225 m3/s khi H = 1m; lưu lượng lớn nhất ở chế độ turnie là
230 m3/s . Vòng quay n = 97,75 v/p, máy phát - động cơ đồng bộ, có điện áp 3,5 kV

Hình 1.1:

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Turbine Capxun thuận nghịch

18


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

CHƯƠNG 2. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA TURBINE THUỶ LỰC
Ở chương I chúng ta nghiên cứu khái quát về các loại turbine và tính năng ứng dụng của
từng loại turbine. Chương II sẽ nghiên cứu cụ thể hơn về cấu tạo, công dụng của các bộ phận
chính của turbine và tìm hiểu các xác định kích thước của chúng. Ngoài BXCT, các bộ phận
chính của turbine gồm: thiết bị dẫn nước (buồng turbine), thiết bị tháo nước (ống xả), phần tĩnh
(stator), cơ cấu hướng dòng (CCHD) ..v.v..
2.1. VÒNG BỆ, CƠ CẤU HƯỚNG DÒNG, TRỤC CỦA TB. PHẢN KÍCH
Như trên đã nói, ngoài BXCT, turbine phản kích còn có những bộ phận chính sau đây:
vòng bệ của turbine, cơ cấu hướng dòng, trục và ổ trục của turbine
2.1.1. Vòng bệ (Stator) của turbine
Vòng bệ của turbine (hình 1-6 và 2-1) là phần cố định của turbine, có tác dụng truyền

xuống móng nhà máy các tải trọng gồm trọng lượng toàn bộ tổ máy, sàn và bệ máy phát điện,
áp lực nước dọc trục tác dụng lên BXCT và khối bê tông phủ lên nó v.v... Stator bao gồm một
số cột chống 2 với tiết diện ngang hình đường dòng, liên kết với vành đỡ trên 1 và dưới 3. Có
hai kiểu stator : kiểu cột đỡ riêng rẽ và kiểu vòng (a). Phần lớn các turbine phản kích đều sử
dụng kiểu vòng để tăng độ cứng, còn kiểu cột riêng rẽ chỉ sử dụng cho buồng xoắn bê tông
cốt thép, ở đó ổ chặn không lắp trên nắp turbine. Số lượng cột stator bằng một nửa số cánh
hướng nước.

Hình 1.1:

Vòng bệ và CCHD của turbine

Để xác định kích thước buồng xoắn cần phải biết hình dạng và các kích thước của vòng bệ
và cánh hướng dòng.Hình 2-1,b và bảng (2-1) xác định kích thước vòng bệ (stator) của turbine.
Trong bảng: Da, Db là đường kính ngoài và trong của vòng bệ, b0 là chiêu cao cánh hướng dòng
(bảng 6-5 và 6-6 chương VI), Z0 là số lượng cánh hướng dòng.
Bảng a.2:

Bảng kích thước vòng bệ ( đơn vị cm)
Cho buồng xoắn bê tông cốt thép

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Cho buồng xoắn kim loại
19


Báo cáo chuyên đề
D1

D0

180
200
225
250
280
320
360
400
450
500
550
600

220
240
275
290
325
375
420
465
525
580
640
700

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
Z0

cán
16
16
16
24
24
24
24
24
24
24
24
24

Db

340
382
437
485
542
610
675
745
875

Da

390
438

500
500
620
700
777
855
935

D4

400
448
510
570
630
710
780
805
945

R

28
30
30
35
35
40
40
50

50

h1

32
35
40
40
45
45
50
50
55

h2

Db

Da

D4

R

H

23
25
30
30

35
45
40
40
45

260
285
320
330
372
426
480
532
600
660
730
800

305
335
375
390
438
500
555
615
695
765
845

925

330
360
400
415
463
535
590
650
735
805
885
965

20
20
20
25
25
30
35
35
40
40
50
50

21
23

23
25
25
32
35
41
41
46
46
50

2.1.2. Cơ cấu hướng dòng (CCHD):
Nước lần lượt từ buồng turbine 1 chảy vòng qua các cột stator 2, chảy qua khe hở giữa
các cánh hướng dòng 3, ở đây lưu lượng được điều chỉnh do thay đổi khe hở giữa các cánh
trước khi vào BXCT 4 (hình 1-6 và 2-2,a).Cơ cấu này có tác dụng sau:
− Hình thành hướng dòng chảy nhất định ở trước BXCT;
− Điều chỉnh lưu lượng nước vào turbine, do đó thay đổi công suất của turbine.
Bộ phận CCHD gồm có hai thành phần chính: các cánh hướng dòng hình lưu tuyến và cơ
cấu quay cánh. Mỗi cánh hướng nước có thân 3 và trục cánh 5. Đầu trên trục cánh được lồng
vào các lổ khoét ở nắp TB, còn đầu dưới thì được lắp vào vành dưới, nhờ đó các cánh có thể
quay được quanh trục của nó để thay đổi độ mở a0 của CCHD. Khi cánh hướng nước đóng hoàn
toàn a0 = 0, để giảm rò nước cần có đệm chống rò bằng cao su. Bộ phận quay cánh hướng dòng
gồm có các chi tiết: nắp turbine 6 chứa ổ trục trên của cánh, vòng dưới chứa ổ trục dưới của
cánh, các cánh hướng 3 và cơ cấu tay quay 7. Độ mở a0 dược thay đổi như nhau cho các cánh
nhờ vòng điều chỉnh 8 của CCHD. Nhờ chuyển động tịnh tiến hai cần 10 của hai động cơ tiếp
lực 9 của máy điều tốc mà vòng điều chỉnh 8 xoay, kéo theo CCHD xoay để dẫn vào BXCT lưu
lượng yêu cầu.
Hình 2-2,b là sơ đồ đơn giản của CCHD dùng cho TB nhỏ trục đứng buồng hở. Nước từ
buồng hở qua khe hở giữa các cánh 2 vào BXCT 11. Điều chỉnh độ mở a0 theo yêu cầu nhờ trục
diều khiển 5 từ máy điều tốc quay kéo tay quay 6 và thanh kéo 7 làm quay vòng điều chỉnh 8 tác

thay đổi trục 4 làm cánh hướng 2 xoay quanh trục 10 của nó.

TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

20


Báo cáo chuyên đề

Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh

Hình 1.1:

Bộ phận xoay CCHD

2.1.3. Ổ trục và trục turbine:
Trục turbine được dùng để truyền mô men xoắn từ BXCT đến rôtor máy phát điện Trục
turbine trục đứng bên trong rỗng để lắp các ống dẫn dầu (đối với cánh quay), dẫn khí xuống
BXCT để phá chân không cho turbine tâm trục và đường dây điện ..v.v...
Ổ trục định hướng để định tim trục, được bôi trơn bằng dầu hoặc bằng nước. Loại bôi
trơn bằng nước thường được lắp ở trên nắp turbine. Loại bôi trơn bằng dầu khoáng thì tấm bạc
của ổ trục làm bằng hợp kim babít.
Hình 2-3 là đồ thị xác định đường kính trục turbine. Đường kính trục phụ thuộc vào
mômen xoắn của dòng chảy Mkp = 97400.N/n ( kGcm).
Trong đó N (kW) và n (vòng/phút). Có Mkp tra ra đường kích trục turbine DB (mm).

Hình 1.1:

Biểu đồ quan hệ đường kính trục và công suất turbine.

2.2. THIẾT BỊ DẪN NƯỚC CỦA TURBINE
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

21


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
Thiết bị dẫn nước (buồng turbine) là phần nối công trình dẫn nước của trạm thủy điện với
turbine và hình thành lượng chảy vòng tại cửa vào CCHD. Buồng turbine cần bảo đảm những
yêu cầu chính sau:
− Dẫn nước đều đặn lên chu vi các cánh hướng dòng để tạo nên dòng chảy đối xứng với
trục quay của turbine.
− Tổn thất thủy lực trong buồng và đặc biệt là trong CCHD nhỏ nhất.
− Dễ nối tiếp với đường dẫn của trạm thủy điện.
− Buồng có kích thước giảm nhỏ và kết cấu đơn giản.
− Thuận tiện cho việc bố trí turbine và thiết bị phụ của nó trong gian máy của TTĐ.
− Áp lực tác dụng lên BXCT đều nhau để tránh mòn không đều ổ trục.
Dựa vào cột nước và công suất của TTĐ mà buồng turbine có các kiểu: buồng hở, buồng
hình ống và buồng xoắn ốc
2.2.1. Loại buồng hở của turbine
Buồng hở là loại đơn giản nhất thường dùng cho cột nước H = 5÷6 m và đường kính D1 <
1,2 m , giới hạn cột nước lớn nhất là 10 m và đường kính D1 = 1,6m. Sở dĩ có giới hạn sử dụng
trên vì khi cột nước và đường kính lớn thì kích thước của buồng rất lớn, trục turbine dài và áp lực
nước trên thành buồng sẽ lớn. Vì vậy loại buồng này chỉ dùng cho turbine nhỏ. Buồng hở có thể
làm bằng gỗ, gạch hoặc đá xây hay bằng bêtông Buồng hở có thể trục đứng hoặc trục ngang và hở
chử nhật hoặc hở xoắn. Buồng hở chữ nhật dễ tạo nên dòng xoáy ở các góc làm tăng tổn thất cột
nước. Để khắc phục nhược điểm này nên dùng buồng hở xoắn. Hình 2-4 thể hiện hình thức
các loại buồng hở. Chiều dài và chiều rộng của buồng lấy theo kinh nghiệm A = B = (3- 4).D1 ,
độ nhúng tối thiểu của nắp TB so với mực nước nhỏ nhất trong buồng: hmin ≥ (0,9 -1)D1.

Hình 1.1:

Buồng turbine hở

2.2.2. Buồng hình ống
Loại này thường dùng với cột nước H = 6÷7m đến 25÷30 m. Buồng này được làm bằng
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

22


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
kim loại chứa các bộ phận của turbine (hình 2-5): chóp nón hướng dòng 4 dẫn nước vào thuận
dòng, các cánh hướng dòng 1, BXCT đặt phía trong CCHD. Hình dạng của buồng giống một nồi
xúpde, nửa trước 5 nối với ống áp lực 7, nửa sau 2 chứa cụm BXCT và nối với đoạn khuỷu
cong 8 của ống xả 12. Trục turbine 11 ổ trục 10 đưa ra ngoài buồng và đặt nằm ngang. Loại
này dùng với turbine tâm trục trục ngang, loại turbine nhỏ. Đường kính lớn nhất của buồng
lấy theo đường kính tiêu chuẩ của BXCT D1, khoảng (2,8 -3,5)D1 , chiều dài buồng khoảng (2,5
- 3)D1.

Hình 1.1:

Buồng turbine hình ống

2.2.3. Buồng xoắn ốc
Buồng xoắn (hình 2-6) là loại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Loại buồng này bảo
đảm dẫn nước vào TB với kích thước mặt bằng của turbine nhỏ và đảm bảo chế độ thủy lực tốt
nhất.Phụ thuộc vào cột nước buồng xoắn có thể làm bằng bê tông hoặc kim loại. Buồng bêtông

cốt thép được dùng với cột nước H ≤ 40 m, mặt cắt đa giác. Khi H > 40 m thường dùng buồng
xoắn kim loại hoặc bê tông cốt thép tiết diện tròn.
Phân loại buồng xoắn tùy thuộc vào góc bao max ϕ max của buồng xoắn , đây là góc được
tính từ tiết diện cửa ra (ϕr = 0) đến tiết diện cửa vào của buồng xoắn (ϕv = ϕ max). Khi ϕ max =
3450÷3600 thì gọi là góc bao hoàn toàn (hình 2-7,a), còn ϕ max < 3450 gọi là buồng xoắn không
hoàn toàn ( hình 2-6,c ).
Kết quả thí nghiệm mô hình cho thấy, tổn thất năng lượng trong turbine, vòng bệ và CCHD
( khi chiều rộng gian máy đã cho ) phụ thuộc vào quan hệ giữa tiết diện cửa vào buồng xoắn đã
chọn góc bao. Khi tiết diện cửa vào đã chọn, nếu tăng góc bao, một mặt sẽ làm cho dòng chảy
phân bố đều chu vi CCHD, bảo đảm được dòng chảy đối xứng trong turbine, nhưng lại làm
tăng vận tốc dòng nước trong phần xoắn và hình thành dòng chảy xoáy, kết quả làm tăng
tổn thất năng lượng trong CCHD. Qua thí nghiệm mô hình BXCT đã chọn với các loại buồng
xoắn khác nhau người ta lựa chọn loại buồng xoắn lợi nhất
Kinh nghiệm cho thấy, chiều rộng gian máy là nhỏ nhất khi buồng xoắn có góc bao ϕ max
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

23


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
0
= 180 .Vì vậy đối với TTĐ có cột nước thấp ( kiểu lòng sông ) để giảm thành xây dựng TTĐ
nên chọn góc bao 1800÷1920. Đối với TTĐ có cột nước trung bình và cao do lưu lượng tương
đối nhỏ, nêncó thể chọn góc bao lớn hơn: từ ϕmax = 2700÷3450 . Với trạm thuỷ điện đường dẫn và
sau đập chọn buồng xoắn góc bao lớn sẽ tiện cho việc nối tiếp giữa đường ống áp lực với buồng
xoắn

Hình 1.1:

Buồng xoắn

Khi cột nước H ≤ 80 m và góc bao ϕmax = 2700÷3450 có thể sử dụng buồng xoắn tiết diện
tròn hoặc chữ T. Buồng xoắn kim loại thường có góc bao ϕmax = 3450.
Hình dạng tiết diện vào buồng xoắn: Đối với turbine dọc trục cột nước thấp và vừa
thường dùng buồng xoắn có tiết diện chữ T hoặc hình thang, còn đối với TTĐ cột nước cao
50÷80 m thì tiết diện là hình tròn hoặc ellipse. Hình dạng tiết diện buồng xoắn còn phụ thuộc
vào điều kiện cụ thể xây dựng nhà máy của TTĐ. Trong điều kiện góc bao như nhau, buồng có
tiết diện hình thang bảo đảm kích thước mặt bằng của gian tổ máy nhỏ nhất, còn tiết diện tròn sẽ
lớn nhất và tỉ số chiều cao trên chiều rộng b/a của tiết diện càng lớn thì mặt bằng gian máy càng
nhỏ.
Tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng của tiết diện hình chữ T (hình 2-7) nên chọn theo cấu
tạo của buồng xoắn, có thể chọn kiểu trần bằng, kiểu phát triển lên trên so với trục của CCHD
kiểu phát triển xuống dưới hoặc kiểu sàn bằng. Các trị số m và n chủ yếu lựa theo yêu cầu bố
trí phần dưới nước của nhà máy, nó không ảnh hưởng mấy đến điều kiện thủy lực. Khi n = 0 (tức
trần bằng) hoặc m > n thì có thể giảm thể tích khối bê tông phần dưới nước của nhà máy và
dễ bố trí động cơ tiếp lực và có thể rút ngắn khoảng cách giữa các trục tổ máy. Tiết diện
chữ T phát triển lên trên so với trục CCHN chỉ nên dùng khi ở phía dưới buồng xoắn có bố trí
đường hầm xả nước của TTĐ xả lũ kết hợp và nếu động cơ tiếp lực đặt ngay trên nắp turbin mà
không bố trí ở hầm turbine.
Các góc γ và δ không nên quá nhỏ, vì nếu lấy quá nhỏ thì điều kiện thủy lực trong
buồng sẽ kém và khó bố trí động cơ tiếp lực, nếu quá lớn thì tăng khoảng cách trục tổ máy.
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

24


Báo cáo chuyên đề
Giảng viên hướng dẫn:ThS Huỳnh Vũ Quốc Khánh
Kiến nghị dùng như sau: δ = 20÷350 và thường lấy 300. Nói chung, khi m ≤ n thì γ = 20÷350

còn khi m > n thì γ = 10÷200; khi n = 0, γ = 10÷150. Các giá trị khác kiến nghị chọn như sau:
khi m = 0 hoặc n = 0, b/a = 1,5÷1,85. Khi m và n ≠ 0 thì b / a không quá 2÷2,2. Theo quan
điểm thủy lực thì tiết diện chữ T đối xứng hoặc gần đối xứng có tốt hơn chút ít

Hình 1.2:

Các tiết diện chữ T của buồng xoắn bê tông.

Buồng xoắn làm nhiệm vụ dẫn nước vào BXCT và hình thành đặc tính của dòng chảy
trước mép vào CCHD. Để thiết kế buồng xoắn người ta giả thiết:
− Dòng chảy trong buồng xoắn là dòng chảy dừng, đối xứng qua trục quay và là dòng thế;
ϕi
lưu lượng qua tiết diện bất kỳ Qi lấy theo góc ϕi là Qi = Qtt 360 0
Dòng chảy được coi là tổng hợp của dòng chảy thẳng và dòng xoáy, đặc trưng bởi lưu
lượng Q và lưu số Γ = 2πRV giả thiết khi thay đổi chế độ làm việc thì Q và Γ thay đổi sao cho các
đường dòng trong buồng xoắn không đổi. Thành phần vận tốc hướng tâm Cr phân bố đều theo
chu tuyến trước mép vào cánh hướng dòng: Cr =

Qtt
(trong đó: Qtt là lưu lượng của
πDab0

turbine, Da là đường kính ngoài của cánh hướng dòng, b0 là chiều cao cánh hướng dòng).
Việc tính toán kích thước buồng xoắn tiến hành trên cơ sở turbine đã được chọn, tìm ra
kích thước mặt cắt và quan hệ giữa chúng và góc. Hiện nay có những phơng pháp tính toán sau:
* Phương pháp mômen tốc độ vòng là hằng số Vu.r = K; Phương pháp này dòng
chảy đối xứng qua trục, dòng có thế và bỏ qua tổn thất dòng chảy. Nó được áp dụng đối với buồng
xoắn có góc bao φmax = 1800-3600 vì nếu góc nhỏ hơn thì điều kiện dòng chảy sẽ không còn đối
xứng qua trục. Phương pháp này khá chính xác và thuận về toán học nên được áp dụng rộng rãi;
TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

25