thầy gửi: CHUONG 4 TBIN

NỘI DUNG CHƯƠNG 4:
4.1

HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC (XÂM THỰC) VÀ NGUYÊN NHÂN

4.2

CÁC LOẠI KHÍ THỰC

4.3

TÁC HẠI CỦA KHÍ THỰC

4.4

HỆ SỐ KHÍ THỰC

4.5

CHIỀU CAO HÚT VÀ CAO TRÌNH ĐẶT CỦA TUA BIN

4.6

CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG KHÍ THỰC

4.7

THẢO LUẬN NHÓM

Nhiệt độ nớc sông thiên nhiên thờng từ 0 0 ữ 200C.
Dòng chảy qua phần dẫn tuabin luôn thay đổi vận tốc và áp suất. Tại một
số vùng nhất định áp suất sẽ hạ rất thấp đến giá trị áp suất hoá hơi nớc
sôi tạo thành các bọt hơi nớc và không khí có tác dụng xâm thực bề mặt
kim loại mà chủ yếu là tác dụng cơ học thứ đến là tác dụng hoá học và tác
dụng điện hoá.
1. Tác dụng cơ học
Trong bộ phận nớc qua của tuabin tồn tại áp lực chân không cục bộ. Đó là
điều kiện cơ bản hình thành khí thực. Khi dòng nớc đi qua BXCT, lu tốc
rất lớn nếu mặt ngoài cánh nhám, không nhẵn hoặc hình dạng cánh tuabin
không hợp với hình đờng chảy đều có thể làm cho dòng chảy bị phá hoại.
Dựa vào phơng trình Bécnuly, lu tốc tăng lên thì áp lực hạ xuống. Nếu áp
lực hạ xuống tới áp lực hoá hơi thì dòng nớc bắt đầu sôi. Chỗ cục bộ nào đó
trong tuabin do áp lực thấp sinh ra bọt hơi có chứa hơi nớc và không khí.
Khi bọt hơi xê dịch tới vùng áp suất cao, hơi nớc lập tức ngng tụ lại thành n
ớc, hình thành vùng chân không trong bọt khí. Dới áp lực cao nớc ở xung
quanh ép vào trung tâm bọt khí với tốc độ rất mạnh tạo nên áp lực nớc va
rất lớn (hình 5.1) làm cho bọt hơi bị co ép mãnh liệt. Sau đó cũng tại tâm
các bọt khí này nớc nớc bị nén đột ngột lại có xu thế muốn dãn nở, sau đó
lại tái diễn quá trình ép co dãn nở. Thực nghiệm cho thấy bọt khí tồn tại là
0,003 ữ 0,006 giây (gần bằng tần số dao động của ), áp lực trong bọt hơi
có thể đạt tới mấy trăm hoặc mấy nghìn átmốtphe và truyền vào các bộ
phận của tuabin làm bề mặt các phần nớc qua của tuabin bị ăn mòn dần do
tác động xâm thực. Kim loại càng giòn và gia công càng kém (độ nhám lớn)
thì tác dụng phá hoại do khí thực càng mạnh.


2.

Tác dụng hoá học
Khi bọt khí bị nén ở vùng áp lực cao sẽ có toả nhiệt. Ngời ta
đã làm thí nghiệm và đo đợc nhiệt độ trong các bọt khí khi bị
nén đạt tới 2300C. Tác dụng hoá học làm ăn mòn kim loại là do phản
ứng ôxy hoá khi không khí (chứa ôxy) bị tách ra khỏi nớc. Nhiệt độ
nớc càng lớn thì quá trình ôxy hoá càng mạnh. Nhng nguyên nhân
chính làm cho kim loại bị ăn mòn chủ yếu vẫn là do tác dụng cơ
học thể hiện ở sự chấn động diễn ra trên bề mặt phần qua nớc
của tuabin: Bởi vì ngay cả đối với các vật liệu có tính ổn định
hoá học tốt nh thủy tinh v.v... vẫn bị phá hoại bởi tác dụng khí
thực.
3. Tác dụng điện hoá
Khi bọt khí bị nén trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao
làm cho giữa các bộ phận nớc qua của tuabin có sự chênh lệch về
nhiệt độ (do khí thực) hình thành các pin nhiệt điện. Dới tác
dụng của hiện tợng điện phân xẩy ra trên bề mặt kim loại và
hiện tợng phóng điện trong các bọt khí sẽ gây nên sự ăn mòn kim
loại.



2. Khí thực cục bộ
Khí thực vùng trống sinh ra cùng với sự hình thành và ngng
hơi của bọt khí trong dòng nớc. Tuabin làm việc ở trạng thái phụ
tải từng phần, dòng nớc chỗ cửa ra của BXCT có tốc độ vòng rất lớn
vì sự chảy xoáy đó ở trung tâm ống hút sinh ra áp lực chân không
hình thành khí thực vùng trống.
3. Khí thực khe hẹp
Khi đóng kín cánh hớng nớc nếu cánh tuabin cha kịp khép
kín sẽ hình thành khe hở, khe hở giữa rãnh vòng chống đỡ của

BXCT, cửa van xả nớc và van cánh bớm khép không thật kín còn có
khe hở, phần qua nớc của vòi phun và van kim của tuabin gáo cũng
có khe hở. Tại những chỗ đó lu tốc rất lớn áp lực hạ thấp dần đến
khí thực khe hở.


4.3 Tác hại của khí thực
Hiện tợng khí thực trong tuabin thờng dẫn đến các tác hại sau đây:
Làm giảm hiệu suất và công suất tuabin. Sự giảm công suất
tuabin không những chỉ do sự giảm hiệu suất mà còn do cả sự
giảm khả năng thoát nớc của tuabin.
Làm h hỏng các phần nớc qua của tuabin. Nếu h hỏng với mức
độ nghiêm trọng sẽ buộc phải dùng máy để sửa chữa và làm giảm l
ợng điện phát ra của TTĐ.
Máy rung và có tiếng ồn, hiện tợng rung động có thể lan sang
cả phần nền móng của nhà máy TTĐ.
Để có biện pháp hiệu nghiệm ngăn ngừa khí thực ta hãy xác định
điều kiện phát sinh khí thực và đại lợng vật lí đặc trng cho mức
độ khí thực lớn hay bé của tuabin.
Xét về mặt khí thực thì đặ tính khí thực của các tuabin phản
kích có tỉ tốc ns lớn là kém nhất, bởi vì dòng chảy trong BXCT của
những tuabin này có vận tốc lớn và vùng áp lực thấp do tác dụng ống
hút tạo nên. áp suất chân không trong phạm vi BXCT phụ thuộc vào
các yếu tố nh áp suất chân không tĩnh Z 3 = hx, vận tốc ở cửa ra ống
hút, tổn thất năng lợng trong ống hút và áp suất chân không cục bộ
tạo bởi dạng cánh BXCT và bề mặt các phần nớc qua khác của nó.

4.6 các biện pháp phòng chống khí thực
Muốn loại trừ hoặc hạn chế tác hai do khí thực đến mức thấp nhất, trong thực tế
ngành tuabin thờng sử dụng các biện pháp sau đây:
1. Xác định chiều cao hút hợp lí. Chiều cao hút tính toán của tuabin phải xác định
sao cho lớn hơn hoặc bằng chiều cao hút cho phép. Với chiều cao hút đó, một
mặt sẽ đảm bảo tuabin làm việc không xảy ra khí thực hoặc chỉ có khí thực ở
mức độ nhẹ cho phép, đồng thời đảm bảo tuabin không lắp đặt ở độ sau quá
thấp so với mực nớc hạ lu.
2. Nghiên cứu và hoàn thiện các kiểu BXCT sao cho có thể giảm hệ số khí thực T.
Thiết kế dạng cánh hợp lí bảo đảm áp lực phân bố đều theo chiều dài sải cánh.
Việc giảm bớt hệ số khí thực T theo công thức (5.4) có nghĩa là bảo đảm tuabin
đó có chiều cao hút lớn. Đồng thời việc giảm hệ số khí thực T sẽ cho phép tăng
phạm vi cột nớc sử dụng của các kiểu tuabin. Chính vì vậy ngày nay ngời ta có thể
sử dụng tuabin hớng trục - trục đứng với cột nớc H max = 80m và tuabin tâm trục:
Hmax = 700m.
3. Một trong các biện pháp bảo vệ các bộ phận của phần nớc qua của tuabin khỏi bị
phá hoại do tác dụng khí thực là chọn hợp lí các nguyên vật liệu chế tạo. Chẳng
hạn, đẻ chế tạo phần nớc qua của tuabin cột nớc vừa và cao ( cánh BXCT, buồng
BXCT tuabin dọc trục, BXCT tuabin tâm trục, cánh hớng nớc) có thể sử dụng kim loại
cờng độ cao.
4. Biện pháp hạn chế khí thực trong vận hành TTĐ:
- Duy trì tuabin làm việc ở chế độ không khí thực hoặc khí thực chỉ biểu hiện ở
mức độ nhẹ.
- Dẫn không khí vào phía dới BXCT để làm giảm bớt khí thực xoang và giảm áp lực
mạnh động. Nếu không khí đợc dẫn đúng nơi và số lợng không khí vừa phải thì
có thể làm giảm độ rung máy.

1.

THẾ NÀO LÀ ÁP SUẤT HÓA HƠI?

2.

ÁP SUẤT HÓA HƠI PHỤ THUỘC VÀO YẾU TỐ NÀO?

3.

NGUYÊN NHÂN HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC Ở TUA BIN NƯỚC?

4.

GIÁ TRỊ VÀ DẤU CỦA [Hs]?