HT điều tốc nhà máy thủy điện

CÔNG TY CỔ PHẦN Chương I VẬN HÀNH HỆ THỐNG BƠM DẦU DẦU ÁP LỰC ĐIỀU TỐC, MÁY ĐIỀU TỐC 1 Giới thiệu chung Ta đã biết chất lượng điện năng thể hiện vào 2 thông số cơ bản U điện áp f tần số Ở đây ta chỉ đ.

Chương I VẬN HÀNH HỆ THỐNG BƠM DẦU DẦU ÁP LỰC ĐIỀU TỐC, MÁY ĐIỀU TỐC

1 Giới thiệu chung

Ta đã biết chất lượng điện năng thể hiện vào 2 thông số cơ bản

U: điện ápf: tần số

Ở đây ta chỉ đề cập đến thiết bị điều chỉnh tần số - Chính là máy điều tốcvì:

f = np/60 -> f  nn: tốc độ tổ máy (v/p)p: số cặp cực

60: đổi từ phút ra giây

f = 50 chu kỳ/giây (chu kỳ/giây được gọi là Hz)

- Vì tần số công nghiệp yêu cầu f = 50Hz  0.2  constant Muốn vậymáy điều tốc là thiết bị làm nhiệm vụ duy trì tốc độ không đổi

Giả sử: Hệ thống điện không có máy điều tốc?

Nguồn điện xuất phát từ những năng lượng: Than, dầu, nước, gió …thôngqua thiết bị chuyển biến năng lượng đó để biến thành cơ năng và từ cơ năng biếnthành điện năng

Vì nhà máy chúng ta là nhà máy thủy điện nên năng lượng biến thànhđiện năng là năng lượng nước Qua phần vận hành tua bin ta đã biết:

Công suất thủy năng: NTN = QH/102

Công suất tua bin : NT = NTN.T%

T% hiệu suất của tua bin:

T% = H%.Q% Trong đó:

Q%= (Q - Q)/Q*100

H% = (H - H)/H*100Khi Tuabin đã chuyển NT = NC (công suất cơ trên trục tổ máy) Chính NC =

Mđ.

Mđ: Lực mô men trên trục máy

 = 2..n Là tốc độ góc quay của tổ máy(1 vòng quay thì = 2.)Nếu có máy điều tốc thì coi như NT, NC là không thay đổi Vậy Mđ. cũngkhông thay đổi

Mđ: Thể hiện lực mômen của nguồn

Mcản: Thể hiện lực mômen cản của phụ tải

Khi máy phát chưa cấp điện cho phụ tải (Nghĩa là chưa có dòng điện, máycắt vẫn còn mở) Thì mômen cản MC rất nhỏ, vì nó chỉ là lực ma sát trên các ổtrục tổ máy và lực cản của không khí và các phần quay, khi quay ở tốc độ địnhmức Vậy khi quay không tải là:

Mđ = MCK và tốc độ tổ máy là  = 2..n (n=100%nH với nH=200v/ph)

Khi đóng máy cắt và xuất hiện dòng điện thì cũng xuất hiện mômen cảnđiện từ MC  do dòng điện (I) sinh ra Khi đóng các phụ tải vào I tăng thì MC  tăng

MC = MCK + MC  vậy Mđ < MC một lượng MC 

mà Mđ - MC = MC = Jd/dt

J: hệ số mômen, phụ thuộc vào mômen quán tính và hình dáng phần quayd/dt: gia tốc góc (đạo hàm cấp một của tốc độ góc theo thời gian)

Vậy - J (gia tốc âm) làm cho tốc độ tổ máy quay chậm dần Nghĩa là khi

đó  giảm dần để biến thành Mđ và tới khi nào Mđ = MC thì  không giảm nữa

và quay đều ở tốc độ 1

Nếu  ban đầu là 0 thì 0 - 1 = 1 hay n0 - n1 = n

Và ngược lại nếu giảm phụ tải thì MC  giảm -> và lại duy trì tổ máy quay

ở một tốc độ 2 lớn hơn tốc độ 0 0 - 2 = 2

Như vậy trong hệ thống điện giữa nguồn phát và phụ tải sẽ có một sự tựđộng cân bằng mômen và ổn định ở một tốc độ nào đó, không cần đến máy điềutốc

Quan sát (Hình-1), ta thấy tốc độ thay đổi quá lớn phụ thuộc vào sự thayđổi của phụ tải -> tần số (f) thay đổi quá lớn không đáp ứng được chất lượngđiện năng như mong muốn

Vậy muốn đảm bảo được chất lượng điện năng về tần số f = 50 hz 0,2hz

2 Sự ra đời của máy điều tốc, nhiệm vụ của máy điều tốc

Như mục trên ta đã nêu, phụ tải điện thay đổi thường xuyên liên tục làm

MC  nói riêng thay đổi hay MC nói chung thay đổi

Mà phụ tải điện thay đổi là tất yếu, vì việc sử dụng điện là tùy ý lúc đóngthêm lúc cắt bớt là do nhu cầu riêng của mỗi gia đình, của mỗi doanh nghiệp(phụ tải mang tính hiếu động)

Vậy MC thay đổi là thường xuyên là liên tục Nhiệm vụ của máy điều tốc

là luôn luôn phát hiện sự thay đổi của MC để điều chỉnh Mđ nhanh chóng bằng

MC làm sao triệt tiêu kịp thời gia tốc góc của tổ máy nghĩa là luôn làm chod/dt

= 0 và cũng là để  gần không đổi mà  = 2..n vậy n  0 đổi -> f =  0 đổi

Thực tế là máy điều tốc điều chỉnh công suất nhưng thể hiện là duy trì tốc

- Thực hiện điều chỉnh năng lượng nước kịp thời để có Mđ = MC (nghĩa

là cung luôn đáp ứng cầu)

3 Những yêu cầu đối với máy điều tốc

- Phải khởi động và dừng máy ở chế độ tự động và bằng tay bìnhthường

- Phải điều chỉnh tổ máy ổn định ở mọi chế độ vận hành

- Phải tham gia điều chỉnh tần số hệ thống kịp thời

- Chuyển đổi công suất phải làm việc êm dịu

Khi N T không đổi = M đ chỉ có giữa M đ và  biến đổi cho nhau

- Khi sa thải phụ tải hay ngừng sự cố thì tốc độ tổ máy không tăng caođến mức bảo vệ tốc độ lồng và không để xảy ra thủy kích trong tuyến dẫn nướccủa tua bin.

- Phải hạn chế được độ mở nhằm chống quá tải máy phát khi cột nướcthực tế (HTT) > Hp (cột nước thiết kế)

- Đối với tua bin cánh quay, điều tốc phải đảm bảo chế độ liên hợp khithay đổi độ mở cánh Ha và cột nước thực dụng

- Phải điều chỉnh được độ dư phi cân bằng (% = 0  8%) khi đượcphép

I Giới thiệu thiết bị

1 Hệ thống cấp dầu áp lực cho máy điều tốc:

Hệ thống gồm bể chứa dầu, bơm dầu cao áp kiểu bánh răng, bình tíchnăng, van an toàn và các linh kiện khác hợp thành

1.1 Bể chứa dầu: là thùng chứa dầu không áp lực, vừa là chân đế cho máy điều

tốc, thùng chứa dầu có lưới lọc dầu, có thể vào vệ sinh định kì Bên cạnh có lắpđặt đồng hồ hiển thị mức dầu, có thể quan sát được mức dầu cao thấp

1.2 Bơm dầu cao áp kiểu bánh răng: Ưu điểm chính của bơm bánh răng cao

áp là kết cấu đơn giẳn, gọn nhẹ, trọng lượng nhẹ Lực tự hút mạnh, phạm vị tốc

độ chuyển động lớn, tính mẫn cảm đối với dầu nhiễm tạp chất không cao, chịuđược ô nhiễm, không dễ bị kẹt, tính năng hoạt động đáng tin cậy, khá thích hợpdùng cho máy điều tốc Tuabine nước Hiệu suất bơm thấp và lưu lượng dòngchảy lớn, và không đủ để có thể tích năng với hệ thống dầu áp lực lớn

1.3 Bình tích năng:

Có các tính năng chính như sau:

 Tích trữ năng lượng: Khi hệ thống tức thời cần 1 lượng dầu áp lực lớn,bình tích năng và bơm dầu đồng thời cùng cấp dầu, có thể giảm được số lần khởiđộng của bơm dầu

 Khi gặp sự cố mất điện, có thể đảm bảo đủ áp lực đi đóng hoặc mở ítnhất 1 hành trình hoàn toàn

 Áp suất khí nitơ là 7.5Mpa, sau khi sử dụng 1 thời gian dài, khi áp suất

hạ xuống 5Mpa, bắt buộc phải bổ sung khí nitơ.

2 Máy điều tốc:

Máy điều tốc có nhiệm vụ giữ cho tốc độ tổ máy luôn ổn định thông quaviệc điều chỉnh lưu lượng nước vào tổ máy bằng cách đóng mở cánh hướng Hệthống điều tốc bao gồm các bộ phận điện và cơ khí Cấu trúc tủ điện và tủ cơ khíđiện chung nhau

1) Phần cơ thuỷ lực: Bao gồm các van điện từ, van thuỷ lực, thiết bị dầu áp lực kèm theo:

 Van phân phối chính: Có nhiệm vụ cung cấp dầu đóng mở chính (đóng

 Sécvômôtơ: Có nhiệm vụ trực tiếp đóng mở hệ thống cánh hướng độngthông qua vành điều chỉnh và các thanh rằng cánh hướng.

2) Phần đo đếm tốc độ phục vụ điều chỉnh và rơle tần số quay: Hoạt

động theo nguyên lý từ gồm: Vành răng cưa gắn trên trục Tuabine và bộ

đo đếm tần số bằng 2 Sensor độc lập kiểu khe gắn bên trong đoạn hìnhcôn trên nắp Tuabine

 Phần điều khiển dẫn động các cuộn hút của van sự cố cánh hướng

II Thông số kỹ thuật cơ bản:

1 Hệ thống dầu áp lực điều tốc.

 Bơm dầu cao áp: 02 chiếc

 Kiểu: YSD2-6F7.5 – 10 – 135, kiểu bơm bánh răng

 Áp lực định mức: 20Mpa

 Thùng dầu xả: 135 lít

 Mức dầu làm việc từ : 0 ÷ 80mm

 Lưu lượng qua bơm: 10lít/phút

 Uđm: AC380V AC/DC 220V

 Mác dầu: L-TSA46

 Động cơ bơm dầu cao áp: 02 chiếc

 Kiểu: Y2-132M-4

+ Áp suất khí Nitơ khi chưa bơm dầu: 7,5Mpa

+ Áp suất khí Nitơ phải bổ sung: 5,5 MPa

+ Nhiệt độ môi trường làm việc : 0 ÷ 550C+ Mác dầu trong hệ thống điều chỉnh: L-TSA-46.+ Nhiệt độ dầu của hệ thống điều chỉnh: 18-550C.+ Áp lực chạy bơm chính (SP1): 13,5 Mpa+ Áp lực chạy bơm dự phòng (SP2): 13 Mpa

+ Áp lực đóng hoàn toàn: 17 Mpa.

+ Thời gian dịch chuyển ngăn kéo van xả tải: 2 đến 6s

2 Bộ điều tốc kỹ thuật số:

 Kiểu loại điều tốc: GLYWT – PLC – 7500 (Kiểu Điện-Thuỷ lực PID kỹthuật số)

 Màn hình loại: Touch panel

 Áp lực làm việc dầu trong hệ thống điều chỉnh: 16 Mpa

 Đường kính piston và trục secvomotor: ɸ180 và ɸ100

 Hành trình của secvomotor: 142mm, tối đa 146mm

 Cột áp cao nhất của buồng xoắn khi xa thải phụ tải: 192 m

 Tốc độ cao nhất khi xa thải phụ tải: 145%Nđm

 Ngưỡng tốc độ: 5%, 20%, 25%, 90%, 95%, 115%, 140%, 145%

 Đầu ra tương tự: 4÷20 mA

 Điện áp đầu vào định mức: AC220V, DC220V, I = 10A

 Nguyên tắc điều chỉnh: PID song song

 MTBF của toàn bộ bộ điều tốc: ≥25000 giờ

 Phương pháp đo tần số: đo tần số điện áp dư

 Giảm tốc độ tạm thời: bt=1~200% (điều chỉnh độ chính xác 1%)

 Giảm tốc độ vĩnh viễn: bt=1~200% (điều chỉnh độ chính xác 1%)

 Hằng số thời gian tích phân: Td= 1~20s (điều chỉnh độ chính xác 1S)

 Hằng số thời gian tích lũy: Tn = 0~5s (điều chỉnh độ chính xác 0.1S)

 Khoảng dải chết tần số: E= 0~3.0 Hz (điều chỉnh độ chính xác 0.010.01 Hz)

 Khoảng dải chết điện năng: i=0~5%

 Khoảng cài đặt điện năng: P=0~120%

 Đầu vào tần số: 0.3V~110V

 Phản hồi cánh hướng Ya: 0 ~ 100% (0~10V)

 Dòng điện xung tối đa: DC 24V, 2A

 Sai số đo tần số ≤0.00034%

 Dải chết tốc độ đặc tính tĩnh ix<0.04%, độ phi tuyến tính <5%

 Giá trị nhiễu tần số không tải ≤ ±0.25%

 25% loại bỏ tải trọng, thời gian chết của secvomoto ≤0.2S

 Loại bỏ tải trọng 100%, số đỉnh điểm vượt quá 3% tốc độ định mứctrong quá trình chuyển tiếp sẽ <2, thời gian điều chỉnh T < 40S

 Bộ điều tốc máy tổ hợp máy vi tính số seri GLYWT với cấu trúc képbao gồm bộ điều tốc PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được), hệ thống trợđộng cơ khí-thủy lực và thiết bị áp suất dầu

III Những quy định chung trong vận hành hệ thống dầu áp lực điều tốc, máy điều tốc.

Điều 1 Chỉ những nhân viên đã được học tập và sát hạch đạt yêu cầu về

vận hành và xử lý sự cố hệ thống dầu áp lực điều tốc đã được quy định trongquy trình này và được phân công nhiệm vụ mới được phép vận hành thiết bị

Điều 2 Khi vận hành thiết bị ngoài những quy định trong quy trình này,

nhân viên vận hành cần phải áp dụng các quy trình, quy phạm liên quan khác vànhững quy định của nhà chế tạo

Điều 3 Trong vận hành bình thường cấm:

1 Tự ý thay đổi các thông số chỉnh định của các thiết bị Trường hợp bịsai lệch phải báo đơn vị sửa chữa xử lý ngay dưới sự giám sát của nhân viên vậnhành.

2 Thử các chức năng mà mình chưa hiểu rõ

Điều 4 Khi một trong các bơm dầu áp lực bị hư hỏng hoặc hỏng mạch tự

động của nó cấm được phép khởi động tổ máy

Điều 5 Các bình áp lực, van an toàn, van xả tải phải được khám nghiệm

định kỳ theo đúng quy định về An toàn đối với các thiết bị áp lực

Điều 6 Khi sửa định kỳ như đại tu, trung tu, tiểu tu hệ thống bơm dầu áp

lực phải có chương trình công tác do đơn vị sửa chữa hoặc phòng kỹ thuật lập vàđược Phó giám đốc kĩ thuật phê duyệt

Điều 7 Khi tổ máy đang làm việc hoặc dự phòng, nhất thiết phải có 2

bơm làm việc ở chế độ tự động, trong đó một sẽ bơm làm việc chính và mộtbơm làm việc dự phòng Khi áp lực bình giảm tới mức bơm dự phòng làm việcthì cả hai bơm làm việc Khi một bơm hỏng thì chuyển đổi bơm còn lại làm chứcnăng bơm chính Ca đêm hàng ngày nhân viên vận hành phải thực hiện chuyểnđổi phương thức vận hành giữa 2 bơm từ bơm chính sang dự phòng và ngượclại

Trường hợp bơm làm việc bằng tay chỉ khi nào cần thiết hoặc khi mạch tựđộng bị hư hỏng, xử lý xong phải được chuyển sang chế độ làm việc tự động

Điều 8 Khi chạy bơm dầu bằng tay nhân viên vận hành phải thường

xuyên túc trực tại tủ điều khiển của bơm để theo dõi áp lực trong bình dầu điềutốc

Điều 9 Kiểm tra trong vận hành bình thường:

- Phương thức vận hành các bơm dầu chuyển đổi đúng quy định

- Kiểm tra các đèn tín hiệu chỉ thị đúng trạng thái, không có đèn báo sựcố

- Chế độ vận hành của máy điều tốc đúng phương thức quy định.

- Các đèn tín hiệu chỉ thị của bộ điều khiển máy điều tốc báo làm việcbình thường: Các tín hiệu về hệ thống, tín hiệu vào ra của các modul, PLC, bộbiến đổi…

- Kiểm tra các thông số làm việc của máy điều tốc làm việc trong giớihạn quy định: Cột nước, công suất đặt…

- Kiểm tra tiếng kêu của động cơ và bơm bình thường, dòng điện làmviệc của động cơ ổn định dưới giá trị định mức

- Kiểm tra bơm khởi động, ngừng đúng giá trị đặt quy định

- Kiểm tra áp lực bình dầu điều tốc trong phạm vi quy định

- Kiểm tra các van của hệ thống đóng mở đúng quy định

- Kiểm tra các mặt bích, đường ống, van và bình áp lực không có hiệntượng dò dầu, dò khí

Điều 10 Không cho phép đưa hệ thống dầu áp lực điều tốc vào vận hành

trong những trường hợp sau:

1 Bình áp lực và các thiết bị đi kèm chưa được thử nghiệm đã quá hạn sửdụng hoặc không đủ tiêu chuẩn vận hành

2 Van an toàn bị hư hỏng hoặc làm việc không bình thường

3 Khi mức dầu bể xả thấp dưới mức quy định

Điều 11 Không được phép khởi động bơm bằng tay ngay sau khi bơm vừa

ngừng, van xả tải chưa ngắt

Điều 12 Trong điều kiện vận hành bình thường nhân viên vận hành phải

vận hành bộ điều tốc đúng giới hạn làm việc theo đặc tính làm việc của turbineđảm bảo hiệu suất turbine cao nhất

Khi có các yếu tố khách quan mà dẫn đến không thể vận hành tuabine theođúng đặc tính nêu trên như: Lệnh của điều độ Quốc Gia, các nguyên nhân thuỷ

văn, tần số hệ thống giao động mạnh… thì nhân viên vận hành phải tính toánchính xác và lựa chọn vùng vận hành ít nguy hiểm cho tuabine nhất.

Điều 13 Trong vận hành bình thường bộ điều tốc nhất thiết phải làm việc

ở chế độ tự động và tham gia điều chỉnh tần số

Điều 14 Chỉ thao tác nhấn nút “Dừng máy khẩn” bộ điều tốc trong các

điều kiện phải dừng khẩn cấp tổ máy hoặc thấy có nguy hiểm cho con người vàthiết bị

Điều 15 Khi nhận được các tín hiệu cảnh báo lỗi trên hệ thống điều khiển

và trên bộ điều khiển máy điều tốc thì nhân viên vận hành phải truy nhập vào hệthống điều khiển hoặc trên tủ điều khiển bộ điều tốc ngay để xác định nguyênnhân sự cố, ghi chép lại những cảnh báo sau đó mới được nhấn nút “Giải trừ”

Điều 16 Khi màn hình giao tiếp lỗi không quan sát được, nhân viên vận

hành phải nhanh chóng xác định nguyên nhân và tăng cường theo dõi thông quacác thiết bị đo lường, đèn tín hiệu của bộ điều tốc, giám sát thông qua màn hìnhcủa hệ thống điều khiển DCS

Điều 17 Việc thao tác cưỡng bức các van điện từ trên tủ điều tốc cơ khí để

đóng mở cánh hướng chỉ được tiến hành trong quá trình sửa chữa hoặc trongtrường hợp tổ máy bị mất điều khiển

Điều 18 Khi xuất hiện rò rỉ dầu lớn trong bộ điều tốc cơ khí thuỷ lực thì

bắt buộc phải ngừng máy khẩn cấp bằng cách đóng van bướm

Điều 19 Hàng năm vào các kỳ trung tu các bộ điều tốc phải lần lượt được

đưa ra bảo dưỡng và kiểm tra lại các đặc tính của bộ điều tốc từ đó có thể đặt lạithông số cho phù hợp

Điều 20 Trong trường hợp bị kẹt một trong các ngăn kéo của bộ điều tốc

cơ khí, nhân viên vận hành phải kiểm tra xác định nguyên nhân và nếu không xử

lý kẹt được thì phải ngừng máy sự cố để xử lý

Điều 21 Khi cả bơm dự phòng và bơm chính cùng làm việc mà áp lực

không đạt định mức nhân viên vận hành phải xác định nguyên nhân và đưa rabiện pháp xử lý nhanh chóng

Điều 22 Khi không thể chạy hai bơm dầu áp lực nhân viên vận hành phải

nhanh chóng kiểm tra áp lực dầu trong bình dầu áp lực có đủ để đóng cánhhướng hay không sau đó tăng cường theo dõi và tiến hành dừng máy

Điều 23 Khi hư hỏng trong tủ điều khiển bơm dầu áp lực nhân viên vận

hành phải xác định nguyên nhân và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời

Điều 24 Khi có tín hiệu bơm dầu bị quá tải nhân viên vận hành phải kiểm

tra việc tác động của van xả tải hoặc chất lượng dầu, các đường ống, lưới lọctrong bể quá bẩn

Điều 25 Phải định kỳ đưa hệ thống dầu áp lực ra sửa chữa bảo dưỡng theo

như hướng dẫn vận hành của nhà chế tạo

Điều 26 Trong vận hành bình thường khi kiểm tra thấy áp lực trong bình

dầu áp lực quá cao thậm chí đến mức van an toàn làm việc mà van an toàn vẫnkhông tác động thì phải tiến hành dừng bơm và xả áp lực trong bình bằng vantay

IV Các thao tác trong vận hành hệ thống dầu áp lực điều tốc, máy điều tốc

1 Vận hành hệ thống dầu áp lực điều tốc

Điều 27 Hệ thống dầu áp lực được qui định sơn màu vàng Khi hệ thống

làm việc vị trí các van như sau:

1 Các van phải mở:

- Van cấp dầu áp lực từ bình tích năng tới máy điều tốc

- Van tới các đồng hồ chỉ thị, tín hiệu đo lường điều khiển

2 Các van đóng:

- Van lấy mẫu dầu.

Điều 28 Kiểm tra đưa hệ thống dầu áp lực, máy điều tốc vào sẵn sàng làm

việc sau sửa chữa:

1 Kiểm tra tất cả các công việc sửa chữa tổ máy đã kết thúc, người vàphương tiện đã rút hết, các phiếu lệnh công tác đã khoá, thiết bị đủ tiêu chuẩnvận hành

2 Kiểm tra sự bắt chặt, độ kín của các mặt bích, van đường ống và bình

áp lực

3 Kiểm tra sự bắt chặt của động cơ với bệ

4 Kiểm tra động cơ đã được tiếp địa vỏ chắc chắn theo đúng quy định

5 Kiểm tra sự trơn trượt của trục động cơ và bơm

6 Kiểm tra cách điện động cơ bơm dầu (Cách điện phải đạt Rcđ 0.5MΩ)

7 Kiểm tra bình dầu điều tốc và thiết bị đi kèm đủ điều kiện để nạp áplực

8 Kiểm tra bộ điều khiển máy điều tốc đã đưa vào vận hành sẵn sàng làmviệc

9 Kiểm cánh hướng ở vị trí đóng hoàn toàn

10 Kiểm tra mức dầu bể dầu điều tốc trong giới hạn quy định

11 Mở các van cấp dầu từ bơm lên bình dầu điều tốc mở

12 Đóng van cấp dầu áp lực từ bình dầu áp tới máy điều tốc

13 Chạy từng bơm bằng tay rồi cắt ngay kiểm tra chiều quay đúng, động

cơ và bơm làm việc tốt

14 Các thiết bị đo lường, tín hiệu, điều khiển tự động và bảo vệ phải làmviệc tin cậy

Điều 29 Thao tác nạp dầu áp lực cho bình dầu điều tốc ban đầu: