Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Nghiên cứu phương pháp điều khiển tốc độ quay của tuabin trong nhà máy thủy điện Hòa Bình pptx

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu phương pháp điều khiển
tốc độ quay của tuabin trong nhà
máy thủy điện Hòa Bình

“Nghiên cứu phương pháp điều khiển tốc độ quay của tuabin trong nhà
máy thủy điện Hòa Bình ”.



CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT CHUNG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN.
1.1. Tổng quan về năng lượng điện và vai trò của nhà máy thủy
điện.
Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng, là dạng năng lượng thứ
cấp được tạo ra từ nhiều nguồn năng lượng thứ cấp khác nhau như nhiệt
năng (dầu, khí đốt, than, năng lượng phóng xạ, năng lượng mặt trời…),
thủy năng (sông, suối, sóng biển, thủy chiều…), năng lượng gió… Đây là
loại năng lượng đóng vai trò quan trọng và
được sử dụng trên khắp thế giới
trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống ngày nay như công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông, sinh hoạt …

Việc sử dụng dạng năng lượng khác để biến thành điện năng của mỗi
nước là tùy vào tình hình tài nguyên và đường nối phát triển của nước đó.
Thuỷ năng là một dạng năng lượng tái tạo được. Đây là đặc tính ưu
vi
ệt nhất của nguồn năng lượng này, các nguồn năng lượng khác như :
Nguyên tử, than, dầu … không thể tái tạo được. Trong quá trình biến đổi
năng lượng, chỉ có thuỷ năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng
lại được tái tạo thành dạng thủy năng, còn các dạng năng lượng khác trong
quá trình biến đổi không tự tái tạo trong tự nhiên. Con người sử dụng
nguồn thuỷ năng
để phục vụ cho đời sống và sản xuất, đặc biệt là để phát
điện.
Tuỳ theo điều kiện từng nước mà tỷ lệ phát triển các loại nhà máy
điện có khác nhau. Theo số liệu năm 1978 thì nhìn chung trên toàn thế giới
năng lượng của thuỷ điện chiếm khoảng 1/3 tổng sản lượng điện năng.
Trong khi các nguồn khai thác than đã hơn 40 % thì các nguồn thuỷ năng

mới khai thác hơn 1,5 % (Điều đó không nói lên rằng sau này thuỷ điện sẽ
phát triển mạnh).
Theo thống kê năm 1978: Ở Châu âu tỷ lệ thuỷ điện chiếm khoảng
34% tổng sản lượng điện năng. Ở Liên Xô 19,8 %, Mỹ 18,6 %, Canada 95
%, Phần Lan 91,6 %, Triều Tiên 95-98 %, Na Uy 99 %, Thụy sỹ 99,5 %
trái lại ở nhiều nước châu Á và Châu Phi tuy nguồn thuỷ năng rất phong
phú nhưng tỷ lệ chưa đáng k
ể chính vì sự kìm hãm của chủ nghĩa đế quốc.
Ví dụ ở nước ta: Thời kỳ Pháp thuộc hầu như không để lại một thuỷ
điện nào đáng kể, trong thời gian chiến tranh ta chủ trương phát triển các
thủy điện nhỏ ở các vùng miền núi như : Lạng Sơn, Quảng Ninh, Sơn La,
Lai Châu, giải quyết được ánh sáng, cơ sở xay xát, chế biến nhỏ, ở Thanh
Hoá có thuỷ

điện Bàn Thạch gồm 3x320 KW=960 KW, lợi dụng bậc núi
Nông Giang.
Thuỷ điện Thác Bà bị bom đạn tàn phá nặng nề, sau này đã khôi
phục
được xong cả 3 tổ máy 3x36=108 MW, ở miền Nam có thuỷ điện Đa
Nhim, kiểu kênh dẫn, lợi dụng độ chênh mực nước giữa hai con
sông, công suất 160 MW.
Hiện nay, trữ năng lý thuyết của thuỷ điện trên cả nước ước tính 270-
300 tỷ KWh/nă
m, với công suất khoảng 32.10
6
KW. Nhưng trữ năng thuỷ
điện kỹ thuật (tiềm năng kinh tế) chỉ có khoảng 80 tỷ KWh, Với công suất
lắp máy 17.438 MW. Tiềm năng kinh tế kỹ thuật thuỷ điện nhỏ khoảng 60
tỷ KWh/năm, với công suất lý thuyết 10.000 MW.
Miền bắc nước ta có 1069 con sông lớn nhỏ, công suất thuỷ năng
ước lượng
6
13, 68.10 KW
với trữ lượng điện hàng năm trên 120 tỷ KWh,
khả năng xây dựng thuỷ điện ở các con sông chính sau :
- Sông Cả khoảng 34 vạn KW
- Sông Đà khoảng 254 vạn KW
- Sông Mã khoảng 25 vạn KW

- Sông Thao khoảng 52 vạn KW
- Sông Thái Bình khoảng 3,2 vạn KW
- Các hệ thống Nông Giang khoảng 3 vạn KW
Theo tính toán nếu xây dựng thuỷ điện được 4,8 triệu KW thuỷ điện
thì hàng năm sẽ thu được độ

9
20.10 KWh
, tiết kiệm được khoảng
6
20.10

tấn than đá.
Thấy được lợi thế này cùng với sự giúp đỡ của Liên Xô và các điều
kiện kỹ thuật cho phép, nước ta đã tiến hành điều tra khảo sát và xây dựng
thành công nhà máy Thuỷ điện Sông Đà với công suất đợt đầu khoảng 1,6
triệu KW gồm 8x200 MW, sau đó công suất có thể lên tới 3,2 triệu KW
(Hiện nay công suất nhà máy đạt 1.92 triệu KW). Xây dựng công trình này
nhằm sử dụng tổ
ng hợp trong đó chống lũ là vấn đề cấp bách. Công trình
này có thể làm hạ mực nước ở Hà Nội trong mùa lũ xuống 1,4 m.
Đầu tư về thuỷ điện của nước ta không quá lớn như các nước khác.
Ta có thể tự lực xây dựng thuỷ điện: Đầu tư cho thiết bị khoảng 30%, còn
lại các công trình khác có thể tự lực được.
Ngành thuỷ điện nước ta mở
ra một triển vọng vô cùng to lớn, đòi
hỏi một số lượng rất lớn các cán bộ thiết kế, thi công, vận hành rất giỏi, đủ
sức thăm dò giải quyết những vấn đề kỹ thuật do hoàn cảnh đất nước ta đề
ra, phải biết áp dụng những kỹ thuật tiến triển nhất vào trong lĩnh vực này.
Ngành ta đào tạo kỹ sư điện thi
ết kế, vận hành mạng hệ thống điện,
nhà máy điện và thuỷ điện, ta phải tự thiết kế thi công các nhà máy điện.
Người kỹ sư vận hành điện ở nhà máy thuỷ điện ngoài những kiến thức
tổng quát cần biết (công trình và thiết bị thuỷ lực) mà cần hiểu sâu về điều
tiết hồ chứa để vậ
n hành được tốt. Đây là một lĩnh vực nhiều lý thuyết khác

nhau.
1.2. Vấn đề tự động hóa trong nhà máy thủy điện


Hình 1.1 Sơ đồ điều khiển của nhà máy thuỷ điên


Cấu trúc toàn bộ hệ thống có các bộ điều khiển vận hành trực tiếp trên các
bộ phận riêng rẽ. Trong mỗi tổ máy phát gồm các bộ phận điều khiển động
lực đầu tiên và các bộ điều khiển kích từ. Phần động lực đầu tiên bao gồm
tuabin và hệ thống thủy lực, do vậy các bộ điều khiển động lực đầu tiên
liên quan t
ới việc điều chỉnh tốc độ và điều khiển các biến số của hệ thống
cung cấp năng lượng. Chức năng của điều khiển kích từ là điều chỉnh điện
áp máy phát và công suất phản kháng. Công suất phát mong muốn của các
tổ máy phát đơn lẻ được xác định bởi các quá trình điều khiển phát điện
của hệ thố
ng.
Mục đích đầu tiên của điều khiển phát điện hệ thống là cân bằng
tổng công suất phát của hệ thống với phụ tải hệ thống và các tổn thất, vì
vậy tần số và công suất trao đổi với các hệ xung quanh được duy trì.
Điều khiển truyền tải bao gồm các thiết bị điều khiển điện áp và
công suất, như các bộ
bù phản kháng tĩnh, các bộ bù đồng bộ, các cuộn
cảm và điện dung chuyển mạch. Điều khiển các máy biến áp dịch pha và
truyền tải dòng một chiều điện áp cao (HVDC)
Các quá trình điều khiển đã mô tả ở trên góp phần cho sự thỏa mãn
vận hành của hệ thống bằng cách duy trì điện áp và tần số hệ thống và các
biến hệ thống khác trong giới hạn cho phép củ
a chúng.

Các đối tượng điều khiển phụ thuộc vào trạng thái vận hành của hệ
thống. Với các trạng thái bình thường, đối tượng điều khiển vận hành có
hiệu quả khi tần số và điện áp điều khiển gần với giá trị danh định.
1.3. Sơ đồ tổng quan về nhà máy thủy điện:.
1.3.1. Nguyên lý chung:
Nước trên sông, suối chảy từ nguồn ra biển, đi từ cao đến thấp mang
theo nó một năng lượng, năng lượng này gọi là thuỷ năng.
Để xác định năng lượng đó ta chia dòng chảy trên sông thành đoạn
ngắn có chiều dài là l, được giới hạn bởi các tiết diện I-I và II-II:




Hình 1.2 Sơ đồ xác định năng lượng dòng chảy trên đoạn sông
Theo phương trình Becnuli ta có năng lượng riêng tại từng mặt cắt:

2
2
P
V
III
EZ
II I
g
α
γ
=++
−

2
2
P
V
II II II
EZ
II II II
g
α
γ
=++
−

Trong đó: ,,,
P
Z
V
α
γ
- áp năng, vị năng, vận tốc trung bình tại mặt cắt và hệ
số điều chỉnh động năng.
Hiệu năng lượng riêng của hai mặt cắt là năng lượng đơn vị của dòng
chảy trên đoạn sông có chiều dài l và được gọi là cột áp của đoạn sông, ký
hiệu là H.

22

12 11 22
-
2

III
P
PaVaV
HEE ZZ
III
gg
==−++

Nếu một đoạn sông có cột áp H, lưu lượng Q thì năng lượng dòng
chảy trên đoạn sông đó là:
QHdt
t
γ
∋=
∫
Hay
H
W
γ
∋
=

Trong đó: W – thể tích nước đoạn sông.

Công suất nước của dòng chảy trên đoạn sông là:
NQH
γ
=

Để sử dụng năng lượng của đoạn sông thì phải tập trung năng lượng

dòng nước phân bố trên đoạn sông đó tại một chỗ, tạo độ chênh mực nước
thượng và hạ lưu, nghĩa là phải tạo nên cột áp.
1.3.2. Sơ đồ nhà máy thủy điện:
Nhà máy thủy điện là một tổ hợp phức tạp, sử dụng nă
ng lượng của
sông suối, để sản xuất điện năng bao gồm 3 tuyến :
- Tuyến áp lực (tuyến đầu mối)
- Tuyến năng lượng.
- Tuyến hạ lưu.











Hình 1.3 Sơ đồ các tuyến của nhà máy thủy điện
• Các thiết bị chính trong nhà máy thủy điện.




Tuyến áp
lực

1.Hồ chứa

+ Bể áp lực
+ Bể lắng
cát
2. Đập tràn
3. Các van
xả

Tuyến năng lượng.
+Kênh vào
+Cửa van
+Đường hầm (gồm Tháp và van)
+Đường ống
Nhà máy :
+ Thiết bị cơ khí :
Chính : Tuabin cho từng tổ máy
Phụ : (các thiết bị khác)
+ Thiết bị điện kỹ thuật
Tổ máy
Tuabin
+ Tuabin, cánh hướng …
+ Bộ điều tốc
Máy phát
+ Máy phát
+ Hệ thống kích từ.





Hạ lưu

1. Kênh xả
2. Các cửa
van hạ lưu


Hình 1.4 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong nhà máy thủy điện
1. Cửa nhận nước 3. Bình tạo áp lực
2. Hầm dẫn 4. Nhà van
5. Ống áp lực 9. Hệ thống dầu áp lực và bộ
điều tốc
6. Tuabin 10. Hệ thống nước làm mát
7. Máy phát 11. Ống xả
8. Hệ thống kích thích máy phát 12. Cửa hạ lưu
Trong thực tế
có 3 phương pháp tập trung năng lượng của dòng nước
tương ứng với ba sơ đồ nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện kiểu lòng
sông, nhà máy thuỷ điện đường dẫn và nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hơp.
1.3.2.1. Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông (hay sau đập).
Để tập trung năng lượng người ta dùng đập cột áp H là độ chênh
mực nước trước và sau đập (tương ứ
ng thượng lưu và hạ lưu). Đập có hồ
chứa nước lớn để điều tiết lưu lượng dòng sông.
Nhà máy thường đặt sau đập đối với cột nước lớn, hoặc là một bộ
phận của đập đối với cột nước nhỏ. Các trạm thuỷ điện với phương pháp
tập trung năng lượng bằng đập gọi là nhà máy kiểu lòng sông hay sau đập.
Nó áp dụng cho các con sông ở đồng bằng, trung du nơi có độ dốc lòng
sông nhỏ, lưu lượng sông lớn. Trong thực tế, chiều cao của đập bị hạn chế
bởi kỹ thuật đắp đập và diện tích bị ngập. Cột áp ở các trạm thủy điện này
không lớn, thông thường không lớn hơn 30 – 40m. Tuy nhiên, nhà máy

thủy điện kiểu này đã đạt cột áp cao nhất H = 300m là nhà máy thủy điện
Nurec ở Liên Xô.
Nhà máy thủy điện Thác Bà trên sông Chảy là nhà máy thủy điện
lòng sông có cột áp H = 37m, N = 40MW, ba tổ máy.


Hình 1.5 Sơ đồ nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông

1.3.2.2. Nhà máy thủy điện đường dẫn:
Nước được ngăn bởi một đập thấp rồi chảy theo đường dẫn (Kênh,
máng, tuy – nen, ống dẫ
n) đến nhà máy thủy điện.
Ở đây cột áp cơ bản là do đường dẫn tạo nên, còn đập chỉ để ngăn
nước lại để đưa vào đường dẫn. Đường dẫn có độ dốc nhỏ hơn độ dốc lòng
sông. Kiểu trạm này thường dùng ở các sông suối có độ dốc lòng sông lớn
và lưu lượng nhỏ.
Trạm thủy điện Đa Nhim (Ninh Thuận) có cộ
t nước H = 800m, N =
160MW ( bốn tổ máy 40 MW/ tổ máy).
Trạm thủy điện có cột nước lớn nhất thế giới hiện nay là trạm Bogota
(Colombia) có H = 2000m, N = 500MW.


Hình 1.6 Sơ đồ nhà máy thuỷ điện kiểu kênh dẫn.
1.3.2.3. Nhà máy thủy điện tổng hợp:


Hình 1.7 Sơ đồ nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hợp.
Năng lượng nước được tập trung là nhờ đập và cả đường dẫn. Cột áp

của trạm gồm 2 phần: một phần do đập tạo nên, phần còn lại do đường dẫn
tạo nên.
Nhà máy kiểu này
được dùng cho các đoạn sông mà ở trên sông có
độ dốc nhỏ thì xây đập ngăn nước và hồ chứa, còn ở phía dưới có độ dốc
lớn thì xây dựng đường dẫn.
Nhà máy thủy điện Hoà Bình (H = 88m, N = 220MW, 8 tổ máy) và
Trị An (H = 50 m, N = 100MW, 3 tổ máy) là trạm kiểu tổng hợp.

1.4. Tuabin nước trong nhà máy thủy điện .
Tuabin nước là một trong các thiết bị quan trọng nhất của nhà máy
thủy điện, nhiệm vụ chính là chuyển đổi thủy năng thành cơ năng làm quay
rôto máy phát và sinh ra điện năng.
1.4.1 Sự ra đời của tuabin thủy lực.
Tuabin nước là loại máy thuỷ lực đầu tiên loài người dùng để sử
dụng nguồn năng lượng thiên nhiên để phục vụ đời sống và sản xuất, trước
tiên là trong công vi
ệc lấy nước và chế biến lương thực.
Tuabin nước đầu tiên là những bánh xe nước đơn giản sử dụng động
năng của dòng chảy. Cho tới nay lịch sử chưa xác định được ai là người
đầu tiên phát minh ra bánh xe nước. Người ta biết rằng hàng nghìn năm
trước công nguyên ở Ai Cập, Ấn Độ và Trung Quốc đã sử dụng bánh xe
nước dưới dạng thiết bị biến đổi nă
ng lượng. Đến nay ở nước ta bánh xe
nước vẫn còn được sử dụng trên các suối vùng núi và trung du.

Hình 1.8 Bánh xe nước
Tại Pháp từ thế kỷ IV đã có máy xay xát chạy bằng năng lượng của
nước. Tuy nhiên mãi đến thế kỷ thứ XVI với sự phát triển của chủ nghĩa tư
bản thì việc sử dụng năng lượng nước mới có những cải tiến lớn. Nhưng từ

bánh xe nước tới tuabin nước loài người phải trải qua tìm kiếm nghiên cứu
lâu dài.
Năm 1934 kỹ sư người Pháp là Fuaray đã chế tạo thành công tuabin
nước đầu tiên.


Hình 1.9 Tuabin nước
Sau đó ít năm, năm 1937 người thợ mộc Nga- Xaphon cũng chế tạo
tuabin nước kiểu li tâm. Năm 1838 Hopd (Mỹ) đã cải tạo tuabin li tâm trên
thành tuabin hướng tâm.
Năm 1847-1849 một kỹ sư mỹ là Dran Franxic đã cải tiến tuabin
Hopd thành tuabin tâm trục có hiêu suất cao hơn. Ngày nay người ta gọi
tuabin tâm trục là tuabin Franxic
Năm 1837-1841 Ghensen (Đức) và Jonvan (Pháp) đã chế tạo tuabin
hướng trục cánh cố định. Sau đó năm 1912-1924 một giáo sư ngườ
i Tiệp
Khắc cũ là Kaplan cải tiến tuabin hướng trục cánh cố định thành tuabin
hướng trục cánh điều chỉnh gọi là tuabin Kaplan. Do điều chỉnh cánh làm
tăng hiệu suất trong một phạm vi điều chỉnh công suất rộng.
1880 Penton (Mỹ) đã cải tiến bãnh xe nước và phát minh ra tuabin
gáo. Vì thế tuabin gáo còn gọi là tuabin Penton.
Ngày nay các loại tuabin nước kể trên đã được cải tiến và hoàn thiện
ở mức độ cao. Nhiều ki
ểu tuabin đã được ra đời như: Tuabin hướng chéo,
tuabin dòng thẳng (Capsun), tuabin bơm.

Hiện nay ở nước ta đã có nhiều cơ sở đầu tư tiến bộ khoa học kỹ
thuật cho việc chế tạo tuabin nước. Chúng ta đã chế tạo tuabin nhỏ (đến
hàng ngàn KW). Trong tương lai chúng ta sẽ chế tạo loại tuabin lớn hơn,
góp phần cho việc điện khí hoá và phục vụ sản xuất ở các địa phương xa

lưới điện quốc gia.

1.4.2. Phân loại và phạm vi s
ử dụng của tuabin:
* Phân loại theo dạng năng lượng của dòng chảy qua tuabin:

Hình 1.10 Sơ đồ nhà máy thủy điện
Ta khảo sát các thành phần năng lượng của dòng chảy. Năng lượng
đợn vị của dòng chảy truyền cho bánh xe công tác tuabin bằng độ chênh
năng lượng riêng giữa hai tiết diện trước và sau đó:

()
22
12 11 22
11
2
PP V V
HZZ
g
αα
γ
−−
=−+ +

Thế năng Động năng
Vậy năng lượng riêng gồm hai phần : động năng và thế năng.
Tùy thuộc vào dạng năng lượng này mà chia tuabin nước thành hai
hệ khác nhau: tuabin xung lực và tuabin phản lực.

Trong tuabin xung lực, chỉ có phần động năng của dòng chảy tác

dụng lên bánh xe công tác còn phần thế năng bằng không. Hệ tuabin này
phát ra công suất nhờ động năng của dòng chất lỏng, còn áp suất ở cửa vào
và cửa ra của tuabin là áp suất khí trời.
Tuabin phản lực là loại tuabin làm việc nhờ cả hai phần thế năng và
động năng, mà chủ yếu là thế năng của dòng chảy. Trong hệ tuabin này, áp
suất ở cử
a vào luôn lớn hơn ở cửa ra. Dòng chảy qua tuabin là dòng liên tục
điền đầy toàn bộ máng dẫn cánh. Trong vùng bánh xe công tác tuabin,
dòng chảy biến đổi cả động năng và thế năng. Trong đó vận tốc dòng chảy
qua tuabin tăng dần, áp suất giảm dần. Máng dẫn của cánh hình côn nên
gây ra độ chênh áp mặt cánh, từ đó tạo ra momen quay.
Tuabin phản lực và xung lực có tính năng và phạm vi sử dụng khác
nhau. Tuabin phản lực dùng cho trạm có cột nước thấ
p, lưu lượng lớn còn
tuabin xung lực dùng cho trạm có cột nước cao, lưu lượng nhỏ.
1.4.2.1 Tuabin phản lực:
Tuabin phản lực là hệ tuabin được sử dụng rộng rãi nhất, bao gồm
phạm vi cột nước từ 1,5m đến 600m.
Tùy thuộc vào hướng dòng chảy của dòng nước đi qua cánh bánh xe
công tác mà chia tuabin phản lực thành nhiều loại: tuabin hướng trục,
tuabin tâm trục, tuabin hướng chéo.
a. Tuabin hướng trục:
Tuabin hướng trục là loại tuabin trong đ
ó hướng chuyển động của
dòng chảy trong phạm vi bánh xe công tác song song với trục quay tuabin
(hình 1.8a,b )
Tuabin hướng trục có thể là loại cánh cố định hoặc là loại cánh điều
chỉnh bánh công tác gồm nhiều cánh được gắn với bầu. Nếu cánh được gắn
chặt với bầu thì gọi là tuabin hướng trục cánh cố định ( tuabin chong chóng
). Nếu cánh có thể quay quanh trục cánh cố định thường dùng cho các trạm

cỡ nhỏ và trung bình. Tuabin hướng trục cánh điều chỉnh được sử dụng cho
cỡ trung bình và lớn.
Tuabin hướng trục cánh điều chỉnh phức tạp vì cơ cấu điều chỉnh
cánh nằm trong bầu bánh công tác.

Hình 1.11 Tuabin hướng trục
b. Tuabin tâm trục (Hay còn gọi là tuabin Francis).
Trong tuabin tâm trục, hướng của dòng chảy ở vùng bánh công tác
ban đầu theo phương hướng tâm, sau đó chuyển sang phương song song
với trục.
Tuabin này còn gọi là tuabin Francis. Nó được s
ử dụng rộng rãi
trong các trạm có cột nước cao : H = 30-600m. Đối với các trạm nhỏ tuabin
này có thể làm việc với cột nước H > 4m.
Bánh công tác gồm hệ thống cánh gắn chặt với hai vành đĩa trên và dưới
thành một khối cứng. Cánh có dạng cong không gian và số cánh có từ 12
đến 22.
Tuabin tâm trục có hiệu suất cao nhưng cánh cố định nên chỉ thích
hợp với trạm có cột nước ít thay đổi (hình 1.8 d).
Tuabin tâm trục có cột nước cao nhất th
ế giới H = 620m ở Khot-xen-
van (Đức).
Ở nước ta các nhà máy thuỷ điện: Trị An, Hoà Bình, YaLy, Thác Mơ
dùng tuabin tâm trục cỡ lớn và trung bình, còn trạm Ta Sa, Na Ngần, Suối
Cùn…dùng tuabin tâm trục cỡ nhỏ.


Hình 1.12 Tuabin tâm trục
c. Tuabin hướng chéo:

Tuabin hướng chéo kết hợp ưu điểm của cả hai loại tuabin tâm trục
và hướng trục cánh điều chỉnh
Dòng chảy qua vùng bánh xe công tác của tuabin này có hướng tạo
với trục quay một góc nào đó (thường 45-60 độ). Bầu cánh là hình nón.
Bầu cánh chứa toàn bộ cơ cấu điều chỉnh cánh như bầu cánh của tuabin
hướng trục cánh điều chỉnh.
Loại tuabin này làm vi
ệc trong phạm vi cột nước H = 30-150m. Nó có thể
điều chỉnh cánh nên phạm vi điều chỉnh công suất có hiệu suất cao tương
đối rộng so với tuabin tâm trục.

Hình 1.13 Tuabin hướng chéo
1.4.2.2 Tuabin xung lực (xung kích):
a. Tuabin gáo ( còn gọi là tuabin Pelton) HÌNH VẼ 1.5/7 THANH
1.9:
Trong đó : 1- Ống dẫn 2- Mũi phun 3- Hướng tia nước
4- Cánh gáo 5- Trục 6- Vở tuabin

Tuabin gáo là loại tuabin xung lực được sử dụng nhiều nhất. Phần
dẫn dòng của nó gồm bánh công tác và vòi phun. Bánh công tác gồm nhiều
cánh hình gáo được gắn chặt lên bánh công tác.
Bánh công tác gắn liền trên trục tuabin, trục này nối với trục máy phát.
Thông thường tuabin gáo đặt ngang, chỉ có một số tuabin cỡ lớn có tổ máy
đặt đứng.
Vòi phun gồm có ống hình côn nối với ống dẫn, trong ống hình côn có
kim điều chỉnh lưu lượ
ng ra của vòi phun. Ở đây dòng chảy theo ống dẫn
vào vòi phun, từ đó dòng chảy ra khỏi vòi phun với vận tốc đủ lớn tác dụng
vào các cánh gáo và tạo thành momen quay.
Ngoài ra vòi phun làm nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng qua bánh công

tác. Tuabin gáo làm việc với cột nước H = 40-300m và lớn hơn nữa. Ở
nước ta trạm thuỷ điện Đa Nhim dùng tuabin gáo có công suất một tổ máy
N = 40MW.
b. Tuabin tia nghiêng:
Tuabin này khác với tuabin gáo là dòng chảy vào vòi phun hướng
vào bánh công tác dưới m
ột góc nghiêng. Bánh công tác gồm các cánh
cong gắn chặt lên hai đĩa bên bánh công tác có hình dạng đơn giản hơn
dạng gáo nên dễ chế tạo. Vòi phun của loại này tương tự như vòi phun của
tuabin gáo.
Tuabin tia nghiêng được lắp cho những trạm thuỷ điện nhỏ. Hiệu
suất của tuabin này thường nhỏ hơn hiệu suất của tuabin gáo.
c. Tuabin tác dụng kép (Tuabin xung kích hai lần ) (HÌNH VẼ 2.6):
Dòng chảy từ vòi phun tác dụng lên bánh công tác hai lần : dòng
chảy đi từ ngoài vào tâm sau
đó lại hướng từ tâm ra ngoài, nên gọi loại này
là tuabin tác dụng kép. Vòi phun của tuabin này có tiết diện chữ nhật chứ
không phải tiết diện tròn.
Ở đây thay đổi lưu lượng bằng cách thay đổi một thành trong để thay
đổi tiết diện vòi phun.

Tuabin tác dụng kép còn có tên gọi là tuabin xung kích hai lần, hay
tuabin Banki. Nó được dùng cho các trạm thuỷ điện cỡ nhỏ N = 5-100KW.
1.4.3. Các bộ phận chính của tuabin nước:
Trong tuabin nước, bộ phận ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tuabin đó là
phần dẫn dòng. Phần dẫn dòng gồm có ba bộ phận chính:
- Buồng dẫn tuabin.
- Bánh công tác.
- Buồng hút tuabin.
Trong đó bánh công tác là bộ phận chính làm nhiệm vụ biến đổi

năng lượ
ng. Hai bộ phận buồng dẫn và buồng hút không trực tiếp biến đổi
năng lượng nhưng vai trò của chúng rất quan trọng giúp bánh công tác làm
nhiệm vụ biến đổi năng lượng có hiệu quả tốt.
Các bộ phận phụ của phần dẫn dòng gồm có: các van điều chỉnh lưu
lượng dòng chảy, van đóng nhanh khi có sự cố, lưới chắn rác…
Nếu tuabin làm việc đồng bộ với máy phát đ
iện thì một bộ phận quan
trọng giúp cho sự đồng bộ này là máy điều tốc.
Trong các trạm thuỷ điện còn có các thiết bị phụ trợ khác như: các tổ
máy bơm, các tổ máy nén khí, thiết bị nâng hạ, hệ thống điện…Ở đây ta chỉ
xét bộ phận chính của phần dẫn dòng tuabin.







CHƯƠNG 2 : TỔNG QUÁT CHUNG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN HOÀ
BÌNH
2.1.Đường năng lượng của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình: Thủy
năng - Cơ năng - Điện năng:
Nhà máy thủy điện Hoà Bình được thiết kế theo phương pháp nhà
máy thủy điện kiểu tổng hợp. Năng lượng nước được tập trung là nhờ đập
và cả đường dẫn.
Cột áp của trạm gồm 2 phần: một phần do đập tạo nên, phần còn lại
do đường dẫn tạo nên. Kiểu thiết kế này áp dụng cho các đoạn sông mà ở
trên sông có độ dốc nhỏ thì xây đậ
p ngăn nước và hồ chứa, còn ở phía dưới

có độ dốc lớn thì xây đường dẫn.
Nước được tập trung trên hồ chứa nhờ đập sau đó được chảy qua các
đường dẫn tới tuabin. Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có 8 tổ máy tương ứng
với 8 đường dẫn và 8 tuabin. Nước chảy tới tuabin qua đường dẫn rồi tới
buồng xoắn.
Buồng xoắn sẽ thay đổi dòng chảy từ
hướng tâm sang hướng trục
qua cánh hướng nước tới bánh xe công tác. Nước chảy làm bánh xe công
tác quay và kéo theo rôto của máy phát điện quay. Rô to quay làm bộ phận
máy phát hoạt động và phát ra điện. Tuyến năng lượng của nhà máy được
thể hiện rất rõ qua hình vẽ kèm theo.





2.2.Cửa nhận nước nhà máy thuỷ điện Hoà Bình

Cửa nhận nước là cửa quan trọng của nhà máy thủy điện, nó là cửa
ngõ khi vào nhà máy. Tại đây dòng nước được lọc rác bằng lưới chắn rác,
sau đó được dẫn vào tuabin. Dòng nước này được điều chỉnh bởi cửa sửa
chữa và cửa vận hành. Như vậy cửa nhận nước đã thực hiện một điều chỉnh
trong toàn bộ hệ thống củ
a nhà máy.

Trong đó :
Cẩu trục chân đê: Nhiệm vụ điều khiển gầu cào rác, nâng hạ gầu cào rác
và di chuyển tới nơi thải rác. Bên cạnh đó, nó còn thực hiện việc nâng hạ
lưới chắn rác phục vụ cho việc tu sửa lưới chắn rác.
Gầu cào rác: Để vớt rác ra khỏi lưới rác và vận chuyển tới nơi thải rác từ

lưới chắn rác thu gom được.
Xi lanh thủy lực nâng h
ạ : Nhiệm vụ nâng hạ cửa vận hành.
Ổ hướng: Nhiệm vụ định hướng cho trục của xilanh thủy lực đúng hướng
vì trục của xilanh dài.
Lưới chắn rác: Ngăn các vật trôi theo dòng nước không cho vào trong
đường ống áp lực để không gây sự cố cho tổ máy.

Cửa sửa chữa: Có nhiệm vụ đóng nhanh cửa nhận nước vào tuabin, bảo
vệ tuabin khi có sự cố. Thường đóng trong trường hợp nước tĩnh để không
gây chấn động. Tuy nhiên trong trường hợp cần đóng nhanh khi dòng chảy
lớn vẫn phải đảm bảo an toàn.
Cửa vận hành: Nó được điều chỉnh bởi xilanh thủy lực chính và được
thiết kế dùng trọng lượng đóng lạ
i ở điều kiện dòng không bình thường.

2.3. Bộ dẫn động thuỷ lực nâng hạ cánh phai đập tràn xả đáy
Công dụng :
- Nâng cánh phai dưới áp lực
- Giữ cánh pha ở tận cùng phía trên
- Hạ cánh phai xuống đến vị trí đóng hoàn toàn của xả đáy
- Nâng tự động cánh phai về vị trí ban đầu khi bị lún xuống 300mm
Trong đó :
1. Cẩu trục chân đê : Nâng hạ phai sửa chữa xả mặt và phai sửa
chữa xả sâu.
2. Thiết bị dầu áp lực : Tạo áp lực dầ
u để điều khiển xilanh thủy
lực.
3. Xilanh thủy lực : Nâng hạ van cung xả.
4. Van cung xả mặt.

5. Phai sửa chữa xả mặt.
6. Van cung xả sâu.
7. Phai sửa chữa xả mặt.
2.3.1. Đập tràn xả đáy bao gồm 12 cửa van cánh cung có kích thước
(6x10) m được chuyển động nhờ các xi lanh thuỷ lực, một cánh phai tương
ứng với một xi lanh thuỷ lự
c.
2.3.2. 12 cánh phai này được chuyển động nhờ có 6 bộ dẫn động thuỷ
lực.Thành phần của mỗi bộ dẫn động thuỷ lực bao gồm : (Máy bơm, Bảng

panen, Xilanh thuỷ lực, Khối điều khiển, Thùng dầu, Trụ điều khiển, Trụ xi
lanh, Ống dẫn dầu ).
2.4. Hệ thống khí nén OPY – 220/110 KV
2.4.1 Khái niệm :
Hệ thống khí nén dùng để cung cấp khí nén cho các máy ngắt không
khí, khí nén này có tác dụng dập hồ quang giữa các cực khi cắt mạch điện,
truyền động, hoặc để thông gió bên trong máy ngắt đề phòng hơi ẩm ngưng
tụ tại đó.
Các thiết bị hệ thống khí OPY đảm bảo
- Duy trì tự động áp lực 32 kg/cm2 và 20 kg/cm2 ở các hệ thống khí
nén 220 KV và 110 KV
- Sấy nhiệt độ không khí tới độ
ẩm tương đối cần thiết
- Độ tổn hao cố định không khí để thông gió và dẫn trong hệ thống
bằng 70m3 /giờ, khi đó áp lực đủ trong các bình chứa khí, sau thời
gian các máy nén khí tạm dừng làm việc 2 tiếng đồng hồ mà vẫn
đảm bảo độ ẩm không khí theo yêu cầu.
- Thời gian khôi phục đầy đủ áp lực trong hệ thống sau khi có sự cố
nặng nhất là bé hơn 2 giờ mà không cần phả
i chạy máy nén khí dự

phòng.
1.4.2. Cấu tạo hệ thống nén khí :
Hệ thống này bao gồm: có 4 máy nén khí (trong đó có 3 máy làm
việc, 1 để dự phòng) và 3 cụm chai chứa mỗi cụm có dung tích 3m3. Mỗi
máy nén cung cấp riêng cho từng cụm chai đặc biệt máy nén dự phòng có
thể cấp đồng thời cho cả 3 cụm.
Kết cấu riêng của các máy nén khí : Có pít tông định hướng cố định
và các xi lanh lắp vuông góc với nhau khi pít tông chuyển động tạo chân
không thì không khí tràn đầy vào Xi lanh qua van hút, lượng không khí đủ
thì pít tông chuy
ển động ngược lại van hút đóng lại không khí được nén tới
một áp lực nhất định sau đó được đưa qua van đẩy.