tài liệu thầy gửi: CHUONG 5 TBIN

NỘI DUNG CHƯƠNG 5:
5.1

Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH

5.2

SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM

5.3

ĐẶC TÍNH TUYẾN CỦA TUA BIN

5.4

ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CỦA TUA BIN

5.5

ĐẶC TÍNH QUAY LỒNG CỦA TUA BIN

5.6

THẢO LUẬN NHÓM


Mặc dù các phơng pháp tính toán thủy lực thờng dùng hiện nay để
thiết kế tuabin không ngừng đợc bổ sung và hoàn thiện nhng muốn
thu đợc một cách đầy đủ các đặc tính của tuabin phai thông qua
thí nghiệm. Phơng ơháp tính toán thủy lực theo lý thuyết chỉ cho
phép nghiên cứu và đề xuất ra một số phơng án hình dạng phần nớc

qua của các tuabin. Còn việc phân tích, so sánh và chọn phơng án
tối u trong số các phơng án nói trên chỉ thực hiện đợc trên cơ sở các
kết quả số liệu của thí nghiệm mô hình. Nhờ kết quả của các thí
nghiệm này có thể chỉnh lí thành các đờng đặc tính mô hình, từ
đó xây dựng thành các đờng đặc tính khác của tuabin thực tế.
Thí nghiệm tuabin có thể đợc tiến hành trong phòng thí nghiệm
hay ngoài hiện trờng. Thí nghiệm tuabin ở ngoài hiện trờng tuy có
thể phản ánh đúng tình hình làm việc thực tế của tuabin nhng chi
phí thí nghiệm tốn kém và không thể nghiên cứu đầy đủ các điều
kiện làm việc có thể có của tuabin. Thí nghiệm mô hình chia ra hai
loại: thí nghiệm năng lợng và thí nghiệm khí thực. Thí nghiệm đầu
dùng để xác định hiệu suất của tuabin khi tuabin cha bị khí thực,
còn thí nghiệm sau dùng để xác định hệ số khí thực của tuabin.
Thiết bị thí nghiệm năng lợng thờng đợc tiến hành với các mẫu có đ
ờng kính D1M = 250(180) ữ 400(800)mm còn thí nghiệm khí thực
thì D1M bé hơn D1M = 250 ữ 350mm.



Hình 6.1 là sơ đồ nguyên lí giá thí nghiệm năng lợng.
Sơ đồ này gồm có bể thợng lu 1, hạ lu 2, bể chứa 3 và máy
bơm 4. Mẫu thí nghiệm đợc lắp giữa hai bể nói trên, ở
đây cần đảm bảo các điều kiện tơng tự về hình học của
buồng tuabin và ống hút. Khi làm việc, nớc từ bể 1 chảy
qua tuabin vào bể hạ lu 2, ở đây lu lợng Q đợc đo bằng
đập tràn thành mỏng tam giác vuông 6. Sau khi qua khỏi
đập tràn, nớc chảy về bể chứa 3 và từ đó nớc đợc máy bơm
bơm vào bể thợng lu 1 theo một hệ thống cấp nớc tuần
hoàn.Máng tràn 7 lắp trong bể 1 có tác dụng duy trì mức
nớc trong bể 1 không thay đổi, lợng nớc thừa ra trong bể

này sẽ đợc tháo về bể chứa 3. Lới ổn định 7 có nhiệm vụ
ổn định dòng nớc trớc khi chảy vào tuabin, còn lới ổn
định 9 thì có tác dụng làm lặng nớc để đo lu lợng qua
đập tràn thành mỏng mà bằng phơng pháp thể tích
(thùng đong) sẽ bảo đảm đo lu lợng với độ chính xác cao
hơn. Cột nớc thí nghiệm ở giá này có thể thay đổi từ
2ữ 5m.



Đờng cong chỉ sự liên hệ giữa hai thông số của tuabin, còn có các
thông số khác coi nh không đổi, gọi là đờng đặc tính tuyến
tính của tuabin. Đối với tuabin điều chỉnh đơn (tâm trục, cánh
quạt) thì các thông số khác không đổi gồm có 3 biến số, còn đối
với tuabin điều chỉnh kép (cánh quay,chéo trục) thì gồm 4 biến
số. Các dạng cơ bản của đờng đặc tính tuyến tính của tuabin
cho ở hình 6.5. Trong đó, hình 6.5a là đờng đặc tính tuyến
tính cột nớc , N = f(H) chỉ sự liên hệ giữa hiệu suất(hoặc công
suất) với cột nớc làm việc của tuabin khi đờng kính nớc làm việc
của tuabin khi đờng kính D1; độ mở a0 và số vòng quay n không
đổi; hình 6.5b là đờng đặc tính tuyến tính số vòng quay chỉ
sự liên hệ giữa công suất (hiệu suất v.v....) với số vòng quay khi
D1, a0, H không đổi; hình 6.5c là đờng đặc tính tuyến tính lu l
ợng , N, a0=f(Q) chỉ sự liên hệ giữa hiệu suất (hoặcN, a 0) với lu l
ợng tuabin khi D1,n,H=const; còn hình 6.5d là đờng đặc tính
tuyến tính công suất(còn gọi là đờng đặc tính công tác ) chỉ
sự liên hệ giữa hiệu suất, độ mở a 0 và các thông số khác với công
suất tuabin khi D1, n, H=const.
Nh vậy, tên của đờng đặc tính tuyến tính đợc gọi theo tên của
biến số độc lập, chẳng hạn để dơn giản gọi đờng =f(H) là đờng

đặc tính cột nớc (H là biến số độc lập).







2.

Đờng đặc tính tổng hợp vận hành
Đờng đặc tính tổng hợp vận hành là dờng đặc tính
tổng hợp của tabin thực làm việc ở nhà máy thuỷ điện. Nó
là đờng biểu diễn các đờng cong:
- Đờng đồng hiệu suất =f(N, H), hình 6.9
- Đờng đồng chiều cao hút Hs=f(N, H) ), hình 6.10
- Đờng giới hạn công suất theo máy phát và tuabin khi đ
ờng kính bánh xe công tác D1 và tốc độ quay n của tuabin
là hằng số. Trong hệ toạ độ N,H. Đờng đặc tính này giúp
cho ngời vận hành xác định các chế đọ làm việc của
tuabin, xác định các thông số tại cac chế độ đang làm
việc. Đờng đặc tính này cho phép xác định khả năng phát
ra công suất của tuabin, giúp cho ngời làm việc ở bộ phận
điều độ của lới điện phân phối phụ tải cho các tổ máy.
Ngoài ra đờng đặc tính vận hành còn là số liệu quan
trọng so sánh về năng lợng và khả năng chống xâm thực
tuabin khi chọn loại tuabin, đờng kính và số vòng quay
của tuabin.

3. Các đờng đặc tính của trạm thủy điện
Trong thực tế thờng dùng các đờng đặc tính của TTĐ sau
đây: đờng đặc tính công tác tổ máy = f(N); đờng đặc
tính công tác của nhóm tuabin và của nhóm tổ máy (hay
của TTĐ); đờng đặc tính công tác công suất (hay lu lợng)
vận hành của tuabin của nhóm tổ máy và của TTĐ; đờng
đặc tính tổng hợp vận hành của tổ máy và của TTĐ.
- Đờng đặc tính công tác tổ máy tm = f(N) biểu thị sự liên
hệ giữa hiệu suất tổ máy và phụ tải tổ máy khi D 1 = const,
n= const và H = const. Đó là tổ hợp của hai đờng đặc tính
công tác của tuabin và máy phát điện. Dạng và cách vẽ đờng
tm = f(N).
- Đờng đặc tính công tác nhóm của tuabin (của nhóm tổ máy
và của TTĐ) là tập hợp các đờng đặc tính công tác của các
tuabin (hay của các tổ máy) cùng làm việc trong TTĐ. Vẽ đ
ờng đặc tính công tác của nhóm n tuabin (hay n tổ máy)
bằng cách phân hoành độ (trục N) cho 2, 3n trong khi vẫn
giữ nguyên tung độ của chúng và nối các điểm tơng ứng
của nhóm từng 2, 3n tổ máy với nhau (hình 6.20)


- Đờng đặc tính cột nớc của TTĐ:H = f(Q) thờng đợc vẽ với các mức nớc th
ợng lu không thay đổi.
- Đờng đặc tính công suất - lu lợng của tuabin và của tổ máy là các đờng
đặc tính công tác công suất Q =f(N) đợc vẽ cho từng trị số cột nớc
trong cùng một đồ thị hình (6.22).
- Đờng đặc tính công suất- lu lợng của TTĐ: Biểu thị quan hệ giữa lu lợng

và công suất khi TTĐ làm việc với số lợng tổ máy khác nhau ứng với trị số
cột nớc và mực nớc thợng lu khác nhau (theo tổ hợp lợi nhất- có có thể
lớn nhất hình (6.23).
- Đờng đặc tính tổng hợp vận hành của TTĐ: Là tập hợp các đờng cong
đồng hiệu suất lớn nhất của các tổ máy khi chúng cùng làm việc với nhau
trong TTĐ. Vẽ đờng đặc tính tổng hợp vận hành của TTĐ bằng cách
nhân hoành độ, (công suât) của các đờng cong đồng hiệu suất (hay
đồng chiều cao hút Hs) của đờng đặc tính tổng hợp vận hành của một
tổ máy lên 2, 3n tổ máy của TTĐ và nối các điểm cùng hiệu suất
(hay cùng Hs) của cùng một số lợng tổ máy. Cần chú ý là TTĐ làm việc với
hiệu suất cao nhất giữa các tổ máy cùng làm việc, do đó trong đờng
đặc tính tổng hợp vận hành sẽ bỏ qua các đờng đồng hiệu suất thấp
hơn bị các đờng đồng hiệu suất cao hơn cắt. Tuy nhiên phạm vi làm
việc của các tổ máy không thể vợt quá đờng giới hạn công suất 5% của
mình nêu trong trờng hợp khi công suất TTĐ vợt quá công suất của 1, 2,
tổ máy thì phải mở thêm tổ máy kế tiếp mặc dù có hiệu suất tốt
hơn (hình 6.24).





1.

TẠI SAO PHẢI THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH TUA BIN?

2.

ĐẶC TÍNH TUYẾN CỦA TUA BIN LÀ NHƯ THẾ NÀO?

3.

ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CỦA TUA BIN LÀ NHƯ THẾ NÀO?

4.

XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TUYẾN VÀ ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP TỪ
ĐÂU?

5.

XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH THVH TỪ ĐÂU?