Thiết bị turbine trong nhà máy điện 3

JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【

Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

1/9

“3. Các đặc tính của Tua bin”

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

83


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

2/9

＊＊301 Tỉ tốc ＊＊
Khi thiết kế máy bay, tàu thủy, ô tô, mô hình với kích thước giảm nhỏ được sử dụng để tiến hành thử nghiệm.
Mặc dù kích thước khác nhau, nếu hình dạng giống hệt nhau, kết quả thử nghiệm thu được giống như đối với
trường hợp kích thước thật.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

84


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

3/9

Trong trường hợp của một tua bin nước, đại lượng đó cho phép xác định đặc tính mà không cần tốc độ quay thực

tế, cột nước và lưu lượng.
Đó là “Tỉ tốc”.
“Tỉ tốc” biểu thị số vòng quay trong một phút cần thiết để tua bin tương tự với tua bin nguyên hình phát công
suất 1kW với cột áp 1 mét.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

85


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

4/9

Tất cả những bánh công tác này đều là bánh công tác Tua bin Fran - Xít trục đứng.
Vì lí do gì các bánh công tác này cùng loại tua bin lại có hình dạng khác nhau?

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

86

JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

5/9

Nếu gọi đường kính vào của một tua bin Fran - Xít là “D1” và đường kính cửa ra của bánh công tác là “D2”, Tỉ
tốc tương ứng với “D2/D1.”
Điều đó có nghĩa là, nếu tỉ tốc khác nhau, hình thể bánh công tác cũng phải khác nhau.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

87


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

6/9

Song, tại sao lại cần phải thay đổi Tỉ tốc?

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

88


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

7/9

Tỉ tốc có mối liên quan tùy theo cột nước hữu ích.
Điều đó nói lên rằng, cột nước hữu ích thiết kế quyết định phạm vi của tỉ tốc.
Cột nước hữu ích tùy theo điều kiện thực tế tại vị trí đặt nhà máy không giống nhau.
Vì vậy, thậm chí với tua bin cùng loại, vẫn cần thay đổi tỉ tốc cho phù hợp vơi cột nước hữu ích.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

89


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

8/9

Nói cụ thể hơn, tỉ tốc của tua bin càng lớn, tua bin càng phù hợp cho điều kiện cột áp thấp.
Cửa vào bánh công tác rộng và có cấu hình cho phép nhận vào nhiều nước.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

90

JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

301

Tỉ tốc

9/9

Tỉ tốc có thể tính toán dựa vào tốc độ quay của bánh công tác, công suất lớn nhất và cột nước hữu ích theo công
thức trong hình trên.
Trong thực tế, tỉ tốc được chọn trên cơ sở yếu tố kinh tế chẳng hạn như kích cỡ máy và độ cao hút.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

91


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Tốc độ lồng

302

1/4

＊＊302 Tốc độ lồng ＊＊
“Tốc độ lồng” cũng là một yếu tố liên quan đến tỉ tốc của tua bin.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

92


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Tốc độ lồng

302

2/4

Khi tua bin vận hành mang tải, sự phân phối dòng chảy của nước chảy ra từ các cánh bánh công tác có thể thể
hiện như trong hình.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

93


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

302

Tốc độ lồng

3/4

Điều gì xảy ra nếu mất tải đột ngột và lưu lượng nước vào không giảm?
Số vòng quay của tua bin tăng vọt.
Tuy nhiên, khi số vòng quay của tua bin tăng đến khoảng từ 160% đến 230% số vòng quay bình thường, dòng
chảy của nước tác dụng vào bánh công tác một lực hãm và số vòng quay không vượt quá mức này.
Khi số vòng quay đạt tới mức ca nhất, số vòng quay này được gọi là số vòng quay lồng hay tốc độ lồng.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

94


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

302

Tốc độ lồng

4/4

“Tốc độ lồng” thay đổi tùy thuộc vào loại tua bin, tỉ tốc càng lớn, tốc độ lồng càng lớn.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

95


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện

Title

3. Các đặc tính của Tua bin nước

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

1/13

＊＊303 Xâm thực và Xoáy trung tâm ＊＊
Trong vận hành tua bin thực, những hiện tượng khác nhau xuất hiện làm cản trở sự quay ổn định của bánh công
tác.
Chúng ta tiến hành xem xét các hiện tượng khác nhau này.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

96


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

303

Xâm thực và Xoáy trung tâm

2/13

Nếu ống dẫn thẳng, dòng chảy êm ả.
Nếu ống dẫn uốn cong góc 90 độ, một vùng áp suất thấp hình thành ngay gần cuối tiết diện, nơi mà nước không
choán hết chỗ.
Nếu áp suất này thấp hơn áp suất bão hòa, hơi sẽ được tạo ra và các bong bóng được hình thành.
Các bong bóng này bị cuốn theo dòng nước đến những vùng có áp suất cao hơn.
Chúng bị vỡ đột ngột, áp suất nhất thời cực lớn được tạo thành và gây ra hàng loạt tác động liên tục lên bề mặt
thành ống.
Hiện tượng này được gọi là "xâm thực", và cũng xảy ra trong tua bin.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

97


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

303

Xâm thực và Xoáy trung tâm

3/13

“Xâm thực ” trong bánh công tác.
Nếu lưu lượng dòng chảy thay đổi, hiện tượng xâm thực có thể trở thành rất nghiêm trọng.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

98


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

4/13

Sự phá hại trong bánh công tác do xâm thực.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

99

JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

5/13

Nếu xâm thực xảy ra, dẫn đến phát sinh hiện tượng bào mòn.
Nếu xâm thực gia tăng, sẽ gây ra hiện tượng chấn động.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

100


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

6/13

Khi bánh công tác quay ở tốc độ bình thường, dòng nước xả ra từ ống hút theo hướng trục, và mo men lớn nhất
được tạo ra.
Tuy nhiên, nếu lưu lượng thay đổi, góc ra cũng thay đổi.
Khi tốc độ xoáy của dòng xoáy bởi dòng chảy từ bánh công tác vượt quá tốc độ quay nhát định, khoảng chân
không được tạo thành bên trong ống hút.
Hiện tượng này gọi là “Xoáy trung tâm”.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

101


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin nước

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

7/13

Khi lưu lượng dòng chảy tăng, góc ra trở nên lớn hơn, phát sinh hiện tượng xoáy trung tâmcó hướng ngược với
hướng quay của bánh công tác.
Khi lưu lượng dòng chảy giảm, góc ra trở nên nhỏ hơn, xoáy trung tâm có hướng cùng chiều với chiều quay của
bánh công tác.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

102


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

8/13

Khi xoáy trung tâm trở nên nhiễu loạn, chấn động xuất hiện,công suất phát của bánh công tác có thể giảm
xuống.
Khi xoáy trung tâm phát sinh trong trường hợp quá tải, có lượng nước rất lớn trong ống hút … do vậy tương đối

ổn định và không có vấn đề gì đặc biệt xảy ra.
Tuy nhiên, nếu xoáy trung tâm phát sinh hi tải nhỏ, sẽ dẫn đến dao động.
Nó phát sinh và mất dần trong một chu kì lặp lại không đỏi, sóng chu kì cũng phát sinh trong ống hút … và kết
quả là sự rung động được truyền ra bên ngoài.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

103


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

9/13

Ngoài xâm thực và xoáy trung tâm, sự rung động cũng có thể phát sinh bởi “Xoáy cục bộ”, loại xoáy có thể phát
sinh riêng lẻ dọc theo dòng chảy qua các cánh tua bánh công tác.
“Xoáy cục bộ” phát sinh tương đối thường xuyên dọc theo dòng chảy của một cột trong dòng nước.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

104


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

10/13

Nhằm ngăn ngừa các hiện tượng này phát sinh, nhiều phương án khác nhau được cân nhắc trong giai đoạn thiét
kế.
(Hãy chọn và tíc chuột vào nút.)

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

105


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

303

Xâm thực và Xoáy trung tâm

11/13

Ống cấp không khí đưa dòng không khí tới vùng trống chân không và khử chân không.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

106


JMAM-CAI【Hydraulic Turbine Course in Hydro Power Station【
Tua bin nước trong Nhà máy Thủy điện
3. Các đặc tính của Tua bin

Title

Frame

Xâm thực và Xoáy trung tâm

303

12/13

Các gờ (xem hình) được bố trí để kiềm chế các thành phần lưu tốc trong dòng xoáy ở ống hút và các gờ này ngăn
cản phát sinh xoáy trung tâm.

JMA MANEGEMENT CENTER INC.

107