Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng, sửa chữa tua bin nước phần 1

Để bảo dưỡng, sửa chữa tua-bin nước đúng kỹ thuật, đảm bảo chất lượng, Trung tâm Đào tạo nâng cao, Trường Đại học Điện lực đã biên soạn cuốn "Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng, sửa chữa

TRƯỔNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực

TRUNG TÂM ĐÀO TAO NÂNG CAO

Tài liệu chuyên đề

TUA-BIN NỨỚC

NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG - XÃ HỘI

Lời nổi đau

Trong nhà máy thuỷ điện, tua-bin nước giữ vai trò vô cùng quan trọng trong việc biến đổi cơ năng thành điện năng Trong quá trình làm việc tua-bin nước cần được bảo dưỡng và sửa chữa.

Để bảo dưỡng, sửa chữa tua-bin nước đúng kỹ thuật, đảm bảo chất lượng, Trung tâm Đào tạo nâng cao, Trường Đại học Điện lực đã biên soạn cuốn "Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng, sửa chữa tua-bin nước" làm tài liệu giảng dạy cho học viên,đồng thời cũng

là tài liệu nghiên cứu, tham khảo của các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, nhân viên bảo dưỡng vê tua-bin nước trong nhà máy thuỷ điện Nội dung cuốn sách gồm 6 chương:

Chương I : Thuỷ điện ở Việt Nam

Chương II : Phân loại và cấu tạo tua-bin nước

Chương III : Công nghệ chế tạo tua-bin nước

Chương IV : Hư hại bề mặt kim loại trong tua-bin nước

Chương V : Kiểm tra không phá huỷ

Chương VI: Các hỏng hóc tua-bin nước

Cuốn sách giới thiệu những kiến thức về: phân loại, cấu tạo, công nghệ chê' tạo, các hư hại bê mặt kim loại, các phương pháp kiểm tra tua-bin nước cũng như cấc hỏng hóc thông thường và biện pháp khắc phục Đây là những vấn đê kỹ thuật mới nhất, hiện đại nhất đang được áp dụng ở Việt Nam cũng như ở nước ngoài.

Trong quá trình biên soạn cuốn sách chúng tôi đã tham khảo các tài liệu có ở trong nước và quốc tế, kinh nghiêm thực tế làm việc

ở các nhà máy thuỷ điện trong nước, đặc biệt là tài liệu của công ty Điện lực Nhật Bản. Chủng tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các

Tổ chức Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA), Tổng công ty Điện lực Việt Nam, Văn phòng JICA tại Việt Nam, Trường Đại học Điện lực

và các chuyên gia trong ngành Điện Việt Nam.

Cuốn sách được biên soạn với sự nỗ lực rất cao của các tác giả, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Mong được sự góp ý kiến xây dựng của các nhà chuyên môn, các bạn đồng nghiệp

và đông đảo bạn đọc để cuốn sách được hoàn thiện hơn Mọi ỷ kiến xin gửi về: Trung tâm Đào tạo nâng cao - Trường Đại học Điện lực

- 235 Hoàng Quốc Việt -Từ Liêm - Hà Nội.

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO

MỤC LỤC

/ I'll III ’

CHƯƠNG I THUỶ ĐIỆN Ở VIỆT NAM 9

I TÌNH HÌNH PHÁT ĐIỆNTHUỶ ĐIỆNở VIỆTNAM HIỆN NAY 9 1.1 Tiềm năng của phát điện thuỷ điện 9 1.2 Tinh trạng hiện nay của phát điện thuỷ điện ớ Việt Nam 10 1.3 Đặc điểm chính của các nhà máy thuỷ điện ở Việt Nam 12 1.4 Tinh hình phát triển thuỷ điện ở Việt Nam trong tương lai 17

II VAI TRÒ CỦA PHÁT ĐIỆNTHUỶ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 18

2.1 Đặc điểm của điện năng và hệ thống điện 18 2.2 Các đặc điểm và ích lợi của phát điện thủy điện 19

3.1 Giới thiệu chung 20 3.2 Nội dung và hiểu biết cơ bản của công việc bảo dưỡng 21 3.3 Phân loại các phương pháp bảo dưỡng 25 3.4 Kiểm tra và đại tu (mục đích, các hạng mục kiểm tra, chu kỳ ) 27

CHƯƠNG II PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO TUA-BIN NƯỚC 30

I PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO TUA-BIN NƯỚC 30

1.1 Các kiểu tua-bin nước 30 1.2 Phân loại và ký hiệu tua-bin nước 31 1.3 Tên gọi các thành phần ký hiệu tua-bin 35

2.1 Tua-bin Gáo (Pelton) 36 2.2 Tua-bin Francis 43 2.3 Tua-bin cánh quạt 53

CHƯƠNG IIL CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TUA-BIN NƯỚC

II. THIẾT KẾ TUA-BIN NƯỚC 66

2.1 Luật tương tự trong tua-bin nước 66 2.2 Tỉ tốc của tua-bin nước 68 2.3 Tam giác tốc độ 71 2.4 Các đường đặc tính của tua-bin nước 73 2.5 Mô hình hóa động lực học chất lỏng 77

V BUỔNG XOẮN VÀ VÀNH MÓNG 88

CHƯƠNG IV HƯ HẠI BỂ MẶT KIM LOẠI TRONG TƯA-BIN NƯỚC 89

I HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 89

1.1 Khái niệm chung về xâm thực 89 1.2 Các loại xâm thực tua-bin và ảnh hưởng của nó 91 1.3 Phương pháp phòng và chống hiện tượng xâm thực 93

II HƯHẠI MÀI MÒN DOPHÙ SA (CÁT, BÙN ) 94

2.1 Khái quát chung 94 2.2 Nguyên nhân của sự mài mòn do phù sa 94 2.3 Biện pháp hạn chế hư hại 95

III CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG TUA-BIN Nước

3.1 Giới thiệu chung 97 3.2 Những điều cần thiết đối với công tác bảo dưỡng tua-bin nước 98 3.3 Các hạng mục công việc trong bảo dưỡng tua-bin 99

CHƯƠNG V KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ 113

I GIỚI THIỆUCHUNG 113

II KIỂMTRA KHÔNGPHÁ HUỶ ĐỐI VỚITUA-BIN NƯỚC 115

III PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA 116

3.1 Kiểm tra bằng mắt 116 3.2 Kiểm tra bằng hạt từ 117 3.3 Các thử nghiệm sử dụng chất lỏng thẩm thấu 121 3.4 Thử nghiệm bằng sóng siêu âm 124 3.5 Kiểm tra bằng các tia bức xạ 125 3.6 Đo ứng suất 125 3.7 Kiểm tra vật liệu 128 3.8 Đo độ dày 130 3.9 Đo độ sâu của vết nứt 132

IV ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA 134

4.1 Phân loại và phân biệt các loại khuyết tật khác nhau 134 4.2 Máy thuỷ lực thực tế 140 4.3 Phân loại khuyết tật 143 4.4 Đánh giá kết quả thử nghiệm không phá huỷ đối với bơm íua-bin/bánh xe 145 công tác tại PSPP (nhà máy thủy điện tích năng)

5.1 Khắc phục hư hỏng 147 5.2 ứng dụng 148

Tài liệu chuyên dề bảo dưỡng sửa chùa tua-bin nước

CHƯƠNG VI CÁC HÓNG HÓC TƯA-BIN NƯỚC 149

I Cơ SỞ LÝTHUYẾT VÉ HỎNG HÓC TUA-BIN 149

1.1 Nguyên nhân và cơ chế gây hư hỏng do ăn mòn lỗ chỗ bề mặt 149 1.2 Hư hại do xâm thực 150 1.3 Hư hỏng do bị mài mòn bởi bùn cát trong dòng nước 159 1.4 Mài mòn bởi axít trong nước 163 1.5 Dạng hư hỏng và lựa chon thời gian sửa chữa 168

II NGHIÊNCỨU CÁC TRƯỜNG HỢP TRỤC TRẶC TRONG TUA-BIN NƯỚC 170

2.1 Trường hợp trục trặc do xoáy cục bộ (Karman vortex) 170 2.2 Hư hỏng van do hiện tượng rung tự kích thích 173 2.3 Các trường hợp do cộng hưởng hệ thống ống dẫn 175 2.4 Hư hỏng do mài mòn kim loại 176 2.5 Các hỏng hóc trong hệ thống điều tốc điện-thuỷ lực 181

CHƯƠNG VII THAM KHẢO VỀ RƠ-LE BẢO VỆ CHO TUA-BIN NƯỚC 184

II RƠ-LEBẢO VỆ TUA-BIN NƯỚC 186

2.1 Rơ-le lưu lượng 186 2.2 Rơ-le nhiệt 189 2.3 Rơ-le áp lực 195 2.4 Rơ-le phản ứng theo mức chất lỏng 197 2.5 Ví dụ về các đặc điểm chỉnh định (các ví dụ điển hình) của rơ-le bảo về cho 202 tua-bin nước

2.6 Ví dụ về thí nghiệm rơ-le bảo vệ tua-bin nước 204

Chương I Thuỷ điện ở Việt Nam

CHƯƠNG/

THUỶĐIỆN ỞVIỆTNÍĨM

HIỆN NAY

1.1 Tiềm năng của phát diện thuỷ diện

Việt Nam có tiềm năng to lớn về thuỷ điện chạy theo suốt toàn bộ đất nước Nếu khảo sát trên 2200 con sông có chiều dài lớn hơn 10 km thì tổng tiềm năng về thuỷ điện ở đất nước ta theo lý thuyết đạt khoảng 300 tỷ kWh/năm và tổng tiềm năng

về thuỷ điện có tính khả thi cũng đạt khoảng 80-4-100 tỷ kWh/năm với tỷ lệ công suất

là 18.000^-20.000 MW Tại thời điểm hiện nay, tổng công suất của các nhà máy thuỷ điện đã được khai thác ở nước ta là 4.115MW (chiếm 23,2% của tổng công suất có thể khai thác) với sản lượng điện năng trung bình vào khoảng 18 tỷ kWh (chiếm 22,5% của tổng công suất có thể khai thác)

Hệ thống sông ngòi tiêu biểu ở vùng Bắc Bộ nơi có tiềm năng về thuỷ điện được đại diện bởi sông Lô, sông Gâm, sông Chảy và sông Đà, các sông đó sau cùng hợp nhất thành sông Hồng và chảy vào vịnh Bắc Bộ Các sông ngòi tiêu biểu ở vùng Bắc Trung Bộ là sông Mã và sông Cả Ớ vùng ven biển miền Trung, có sông Vu Gia - Thu Bồn ở Quảng Nam, sông Trà Khúc ở Quảng Ngãi và sông Ba ở Phú Yên Có sông Xê Xan chạy dọc theo biên giới giữa Campuchia và vùng Trung Bộ Hệ thống sông ngòi tiêu biểu cho vùng Nam Bộ là sông Đồng Nai

Tiềm năng về thuỷ điện có tính khả thi của các sông chính ở nước ta được miêu

tả trong bảng 1.1

Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

Bảng 1.1. Tiềm năng về thuỷ điện có tính khả thi ở Việt Nam

Tên Sông Công suất có tính

khả thi (MW)

Uớc tính sản lượng điện nâng (TWh)

Ty lệ phần trăm (%)

Sông Lô, Gâm, Chảy 820 3,159 4,6

Tổng cộng của 11 sông ở trên 16.578 70,233 93,7

Tổng cộng trên toàn bộ đất nước 17.700 82,0 100

1.2 Tình trạng hiện nay của phát điện thuỷ điện ở Việt Nam

Phát điện thuỷ điện là một trong những nguồn năng lượng>'hủ yếu ở Việt Nam

và đến cuối năm 2001 thì tổng công suất đặt của các nhà máy thuỷ điện là 4.115 MW

và sản lượng điện năng vào khoảng 18 tỷ kWh chiếm gần 51% tính theo kWh, 49% tính theo kW theo tổng công suất

Các nhà máy thuỷ điện hiện có được nêu trong bảng 1.2 và sản lượng điện năng trong khoảng thời gian (1990 4- 2001) được cho trong bảng 1.3

Chương I Thuỷ điện ở Việt Nam

Bảng 1.2 Các nhà máy thuỷ điện hiện có ở Việt Nam (tính đến năm 2001)

Tên NMTĐ Miền lãnh thổ Công suất đặt Năm đưa vào

vận hành Ghi chú

Thác Bà Miền Bắc 120 MW 1971

Hòa Bình Miền Bắc 1.920 MW 1988

Yaly Miền Trung 720 MW 2000

Vĩnh Sơn Miền Trung 66 MW 1994

Sông Hình Miền Trung 70 MW 2000

Trị An Miển Nam 400 MW 1988

Thác Mơ Miền Nam 150 MW 1995

Đa Nhim Miền Nam 160 MW 1964

Hàm Thuận Miền Nam 300 MW 2001

Đa Mi Mién Nam 175 MW 2001

NMTĐ nhỏ 53 MW Bao gồm “Sông Pha1’ Tổng cộng 4.134 MW

Bảng 1.3 Sản lượng điện năng thuỷ điện

Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

1.3 Đặc điểm chính của các nhà máy thuỷ điện ở Việt Nam

Hệ thống điện ở Việt Nam được nối bằng đường dây truyền tải siêu cao áp

500 kV Bắc - Nam và vị trí của các nhà máy thuỷ điện cũng được phân thành 3 miền, đó là khu vực miền Bắc, khu vực miền Trung và khu vực miền Nam căn cứ vào tình hình nhu cầu sử dụng điện năng trong các vùng chính này

1.3.1 Khu vực miền Bắc (Thác Bà, Hòa Bình)

a) NMTĐ Thác Bà

Nhà máy thuỷ điện Thác Bà (120MW, 40MW X 3 tổ máy) được đưa vào vận hành năm 1971 Đó là một trong những nhà máy thuỷ điện lâu đời và có truyền thống nhất ở Việt Nam và trước khi xây dựng nhà máy thuỷ điện Hoà Bình thì nó đóng vai trò là nhà máy thuỷ điện chủ đạo trong hệ thống lưới điện Quốc gia 110 kv ở khu Vực miền Bắc Nhà máy thuỷ điện Thác Bà được đặt ở tỉnh Yên Bái Đó là nhà máy thuỷ điện loại hổ chứa có lun lượng xả lớn - cột áp thấp được xây dựng đập trọng lực

ở thượng lưu sông Chảy là một nhánh của sông Lô Hồ Thác Bà là một hồ lớn có lưu vực là 6.430 km2 và tổng dung tích chứa là 2.940 X 106 m3 Cột áp hiệu dụng bình thường là 33,7 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 420 m3/s và nhà máy có 3 tổ máy loại tua-bin Kaplan được chế tạo ở Liên Xô (cũ)

Vai trò của nhà máy thuỷ điện Thác Bà hiện nay đã bị thay đổi nhung nó vẫn còn đóng một vai trò quan trọng đối với khu vực miền Bắc Nó cung cấp điện năng cho các tỉnh Yên Bái, Thái Nguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang và Phú Thọ qua các đường dây truyền tải 110 kV Nó cũng cung cấp điện năng cho các tỉnh lân cận (Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Giang và Phú Thọ) bằng các đường dây 35kV

b) NMTĐ Hòa Bình

NMTĐ Hòa Bình (1.920MW, 240MW X 8 tổ máy) là nhà máy thuỷ điện lớn nhất ở Việt Nam Nó được xây dụng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) và tổ máy số 1 được đưa vào vận hành đầu tiên vào năm 1988 Sau đó, từng tổ máy một được đưa vào vận hành theo thời gian đã định và tổ máy cuối cùng (tổ máy số 8) được hoàn thành vào năm 1994 NMTĐ Hòa Bình là nhà máy thuỷ điện kiểu hồ chứa được đặt tại tỉnh Hoà Bình Một đập đá được xây dựng ở phía thượng lưu sông Đà Sông Đà bắt nguồn từ nước Trung Quốc và chảy qua các tỉnh Lai Châu và Sơn La, sau khi chảy qua NMTĐ Hòa Bình nó hợp lại với sông Hồng và chảy vào vịnh Bắc Bộ qua Thủ đô

Hà Nội Hồ Hòa Bình là hồ rất lớn có tổng dung lượng chứa là 9.450 X 106 m3 Cột

Chương I Thu ỷ điện ở Việt Nam

áp hiệu dụng bình thường là 88 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 2.400 m3/s

và nhà máy có 8 tổ máy loại tua-bin Francis được chê' tạo ở Liên Xô (cũ)

NMTĐ Hòa Bình phát công suất chiếm tỉ lệ trên 30% tổng điện năng ở Việt Nam và đóng một vai trò quan trọng không chỉ cung cấp điện cho khu vực miền Bắc qua các đường dây truyền tải lưới điện Quốc gia 220 kv mà còn là một trong những kết nối cơ bản trong đường dây truyền tải lưới điện siêu cao áp 500 kV từ miền Bắc tới miền Nam được đưa vào vận hành năm 1994 Hơn nữa, NMTĐ Hòa Bình cũng gánh vác những nhiệm vụ rất quan trọng như nhiệm vụ chống lũ, tưới tiêu, và giao thông đường thuỷ ở Đồng bằng Châu thổ Sông Hồng

Chương I Thu ỷ điện ở Việt Nam

áp hiệu dụng bình thường là 88 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 2.400 m3/s

và nhà máy có 8 tổ máy loại tua-bin Francis được chế tạo ở Liên Xô (cũ)

NMTĐ Hòa Bình phát công suất chiếm tỉ lệ trên 30% tổng điện năng ở Việt Nam và đóng một vai trò quan trọng không chỉ cung cấp điện cho khu vực miền Bắc qua các đường dây truyền tải lưới điện Quốc gia 220 kV mà còn là một trong những kết nối cơ bản trong đường dây truyền tải lưới điện siêu cao áp 500 kv từ miền Bắc tới miền Nam được đưa vào vận hành năm 1994 Hơn nữa, NMTĐ Hòa Bình cũng gánh vác những nhiệm vụ rất quan trọng như nhiệm vụ chống lũ, tưới tiêu, và giao thông đường thuỷ ở Đổng bằng Châu thổ Sông Hồng

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

1.3.2 Khu vực Miền Nam (Trị An, Thác Mơ, Đa Nhini - Hàm Thuận - Đa Mi)

Các nhà máy thuỷ điện nằm ở khu vực miền Nam Việt Nam có tuổi, kiểu và hãng sản xuất không giống nhau, ví dụ bắt đầu từ nhà máy thuỷ điện Đa Nhim được xây dựng năm 1964 cho đến nhà máy thuỷ điện Hàm Thuận - Đa Mi được xây dựng năm 2001 và nhà máy thuỷ điện Trị An, Thác Mơ được thiết kế và xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ)

a) NMTĐ Trị An

NMTĐ Trị An (400MW, 100MW X 4 tổ máy) được xây dựng trên đoạn giữa của sông Đồng Nai ở tỉnh Đồng Nai cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 65km về phía Đông - Bắc Nhà máy được xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) và hoàn thành năm 1991 Đó là Nhà máy Thuỷ điện kiểu hồ chứa phát điện bằng việc sử dụng nước chứa ở hồ Trị An, tổng dung lượng chứa của hồ Trị An là 2.765 X 106 m3 và diện tích lưu vực của nó là 350 km2 Cột áp hiệu dụng bình thường là 62m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 888m3/s và nó có 4 tổ máy loại tua-bin Francis NMTĐ Trị An cung cấp điện cho các tỉnh miền Nam qua lưới điện 220kV và nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong đời sống nhân dân ở khu vực hạ lưu đó là ngăn chặn nước biển tràn vào khu vực hạ lưu trong đó có Thành phố Hồ Chí Minh

b) NMTĐ Thác Mơ

NMTĐ Thác Mơ (150MW, 75MW X 2 tổ máy) được xây dựng ở thượng lưu sông Bé thuộc tỉnh Bình Phước, cách Thành phố Hổ Chí Minh khoảng 120km về phía Nam Nhà máy được xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Ukraine và hoàn thành vào năm

1994 Hồ Thác Mơ có tổng dung lượng chứa vào khoảng 1.350x106 m3 và có 2 tổ máy loại tua-bin Francis, có cột áp hiệu dụng bình thường là 90 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 186 m3/s Lưới điện từ NMTĐ Thác Mơ được nối tới Trạm Phú Lâm và NMTĐ Trị An bằng đường dây truyền tải 110 kV để cung cấp điện cho các tỉnh lân cận và cũng góp phần cung cấp điện cho khu vực miền Nam

c) NMTĐ Đa Nhim - HàmThuận - Đa Mi

NMTĐ Đa Nhim (160MW, 40MW X 4 tổ máy) được xây dựng trên sông Đa Nhim là nhánh của hệ thống sông Đồng Nai, cách Đà Lạt khoảng 50km về phía Đông Bắc Nhà máy được xây dựng bằng “Tiền bồi thường thiệt hại chiến tranh của Nhật Bản” và hoàn thành vào năm 1964 Sông Đa Nhím là một trong các nhánh thượng lưu của hệ thống sông Đồng Nai nhưng NMTĐ Đa Nhim được thiết kế để sử dụng cột áp

Chương I Thuỷ điện ỏ Việt Nam

giữa sông Đa Nhim (hồ Đơn Dương) và đồng bằng của tỉnh Ninh Thuận Khi nước sông của sông Đa Nhím chảy ra phía Biển Đông thì công việc gọi là “Sự thay đổi lưu vực” được thực hiện Cột áp hiệu dụng bình thường của NMTĐ Đa Nhím là 748m, lưu lượng xả lớn nhất qua 4 tua-bin là 26m3/s và nhà máy có 4 tổ máy loại tua-bin Pelton được chế tạo bởi Nhật Bán Nhà máy Thuỷ điện này không những cung cấp điện cho khu vực Nam Trung Bộ bằng lưới truyền tải 220 kV mà còn góp phần tưới tiêu cho các khu vực đất đai rộng lớn ở phía Biển Đông

Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

NMTĐ Hàm Thuận có công suất 300MW (150MW X 2 tổ máy) và NMTĐ Đa

Mi có công suất 176MW (88MW X 2 tổ máy), cả hai NMTĐ này được xây dựng ở thượng lưu của hệ thống sông Đồng Nai Dự án Hàm Thuận - Đa Mi được thực hiện bởi nguồn vốn ODA của Nhật Bản (JBIC cho vay) và cả hai NMTĐ này được đưa vào vận hành năm 2001 Cả hai NMTĐ được xây dựng ở thượng lưu sông La Ngà (sông này chảy vào hồ Trị An) Kiểu tua-bin của cả hai NMTĐ là loại tua-bin Francis thẳng đứng, cột áp hiệu dụng bình thường và lưu lượng xả của hai NMTĐ này là 267 m,

134 m3/s ở NMTĐ Hàm Thuận và 147m, 137 m3/s ở NMTĐ Đa Mi

Hai NMTĐ này là nguồn năng lượng chính cung cấp cho khu vực Biên Hoà tỉnh Đồng Nai, nối với trạm Long Bình và Long Thành bằng hệ thống lưới điện 220 kV ở khu vực miền Nam

Việc quản lý của ba NMTĐ này được tổ chức lại thành “NMTĐ Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi” Tổng công suất phát của ba NMTĐ này là 640 MW vì thế vai trò cung cấp điện năng cho khu vực miền Nam của nhà máy là rất quan trọng

1.3.3 Khu vực miền Trung (Vĩnh Sơn - Sông Hình, Yaly)

a) “ NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hình ”

NMTĐ Vĩnh Sơn (66MW, 33MW X 2 tổ máy) được đưa vào vận hành năm 1994 Nhà máy được đặt ở thượng lưu sông Côn thuộc tỉnh Bình Định, cách thành phố Quy Nhơn khoảng 120km về phía Tây Bắc Cột áp hiệu dụng bình thường là 588 m và các tua-bin Pelton được lắp đặt NMTĐ Vĩnh Sơn được nối tới các đường dây truyền tải

220 kV giữa Đà Nẵng và Quy Nhơn và cung cấp điện cho khu vực này

NMTĐ Sông Hĩnh (70MW, 35MW X 2 tổ máy) được đưa vào vận hành năm

2000 Nhà máy được đặt ở thượng lưu sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên Hai tổ máy loại tua-bin Francis trục đứng được lắp đặt và cột áp hiệu dụng bình thường của Nhà máy

là 141m, lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 55,2 m3/s Nhà máy được nối tới các đường dây truyền tải 110 kV giữa Quy Nhơn và Nha Trang và cung cấp điện năng cho khu vực này Cả hai Nhà máy được quản lý bởi Văn phòng “NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hĩnh” tại thành phố Quy Nhơn

b)NMTĐ Yaly

NMTĐ laly (720MW, 180MW X 4 tổ máy) được đặt ở thượng lưu sông Xê Xan thuộc tỉnh Gia Lai, cách Pleiku khoảng 50 km về phía Tây Bắc Tổ máy số 1 được đưa vào vận hành năm 1999 và tổ máy cuối cùng được đưa vào vận hành năm 2001 với sự

Chương I. Thuỷ điện ờ Việt Nam

giúp đỡ của Nga và Ukraine Bốn tổ máy loại tua-bin Francis trục thảng đứng được lãp đặt với cột áp hiệu dụng bình thường là 190m và lưu lượng xả qua tua-bin là 417,6 m 7s Một đập đá được xây dựng và tổng dung lượng của hồ chứa nước là 1.370 X 10fi m?

Điện được nối tới trạm 500 kV Pleìku bằng đường dây truyền tải 500 kV NMTĐ Yaly là NMTĐ lớn thứ hai ở Việt Nam và đóng một vai trò rất quan trọng không chi cung cấp điện mà còn điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống lưới điện ở Việt Nam

1.4 Tình hình phát triển thuỷ điện ở Việt Nam trong tương lai

Trong tương lai, các nhà máy Thuỷ điện dưới đây sẽ được xây dựng và đưa vào vận hành:

Bảng 1.4 Tổng hợp các nhà máy thuỷ điện được khởi công và

đưa vào vận hành theo thời gian

STT Tên NMTĐ Công suất (MW) Địa điểm Năm đưa vào vận

hành/khởi công

1 Xê Xan 3 273 Gia Lai 2006/2002

2 Na Hang 342 Tuyên Quang 2006/2002

3 Đại Ninh 300 Bình Thuận 2007/2003

4 Rao quán 70 Quảng Trị 2007/2003

5 A Vương 1 300 Quảng Nam 2007/2004

6 Sông Ba Hạ 250 Phú Yên 2009/2004

7 Đồng Nai 3-4 510 Lâm Đồng 2009/2004

8 Sông Tranh 2 135 Quảng Nam 2009/2005

9 Pleikrông 100 Kon turn 2008/2003

10 Bản La 300 Nghệ An 2008/2004

11 Huội Quảng 740 Lào Cai 2010/2005

12 Buôn Kuốp 280 Đắc Lắc 2009/2004

13 Thượng Kontum 220 Kontum 2010/2005

14 Sông Côn 2 70 Quảng Nam 2010/2005

15 Sơn La 2400 Sơn La 2010/2005

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

2.1 Đặc điểm của diện năng và hệ thống diện

Điện năng là dạng năng lượng rất hữu ích đối với các hoạt động của con người

Nó có thể được sử dụng để chạy máy, chiếu sáng, đốt nóng và chạy các thiết bị điện

tử Trong tương lai gần của thời đại kỹ thuật số, nhu cầu về điện năng sẽ tăng lên nhiều hơn nữa

Điện năng có ưu điểm là có thể truyền tải dễ dàng Một lượng điện năng lớn có thể truyền dẫn từ nhà máy đến các thành phố, thị trấn bằng các đường dây truyền tải

Tuy nhiên, điện năng cũng có những hạn chế so với các dạng năng lượng khác Hạn chế đặc trưng của loại năng lượng này là không thể tích trữ hiệu quả với khối lượng lớn Nhiều loại hệ thống lưu trữ điện năng đang được nghiên cứu và phát triển hoặc thử nghiệm khả thi, song hiện nay chỉ có một phương pháp được sử dụng trong thực tế như dùng nhà máy thủy điện tích năng Tốc độ của dòng điện nhanh bằng của ánh sáng và là tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ Điều này có nghĩa

là cung và cầu trong một hệ thống điện được thực hiện trong cùng một thời điểm Tổng lượng điện năng cấp trong một hệ thống phải luôn luôn bằng điện năng yêu cầu Nếu điện năng cung cấp lớn hơn yêu cầu, tần số của hệ thống sẽ tăng Tần số dòng điện của hệ thống phải được giữ trong phạm vi nhất định để không gây các tác động xấu cho các hộ tiêu dùng Tổng điện năng phía nhu cầu luôn luôn biến động và khó kiểm soát Thông thường, các công ty điện lực điều chỉnh công suất phát các nhà máy lớn của họ theo lệnh của trung tâm điều độ Hệ thống điện bao gồm nhiều phần tử khác nhau: nhà máy điện, đường dây truyền tải, trạm biến áp, lưới phân phối, phụ tải, v.v Mỗi phần tử bản thân là một hệ thống riêng Mỗi hệ thống điện là mạng lưới rất phức tạp bởi nó tập hợp nhiều hệ thống nhỏ hơn thành một hệ thống chung

Điện năng có thể thu được từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau Cụ thể, có thể phát điện bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch (các nhà máy nhiệt điện), nhiên liệu hạt nhân (nhà máy điện nguyên tử) và các loại năng lượng tái tạo (nhà máy thủy điện, nhà máy điện dùng sức gió, pin mặt trời, nhà máy điện địa nhiệt, V.V.) Các nhà máy điện

Chương I Thuỷ điện ở Việt Nam

dạng khác nhau này có đặc điểm riêng và các đặc điểm đó đem lại hữu ích cho toàn bộ

hệ thống trong việc thiết lập sự phối hợp hiệu quả và kết hợp hoàn hảo giữa chúng

2.2 Các đặc điểm và ích lợi của phát điện thủy điện

Phát điện thủy điện là một trong những phuơng pháp phát sản xuất điện năng đề cập ở trên Nó có những đặc điểm riêng biệt so với các nguồn năng lượng khác:

- Dự trữ của thủy điện có mặt ở hầu như mọi nơi trên thế giới

- Công nghệ phát điện thủy điện được tạo lập trên cơ sở kinh nghiệm của hơn

100 năm không ngừng tìm tòi, phát triển Các hệ thống phát điện thủy điện đơn giản

và có hiệu suất cao

- Vốn đầu tư cho một đơn vị công suất của thủy điện cao hơn đối với các loại khác, nhưng chi phí vận hành thấp hơn do sử dụng năng lượng dòng nước tự nhiên

- Thiết bị của nhà máy thủy điện đơn giản hơn nhà máy nhiệt điện và điện nguyên tử Ngoài ra chúng không bị tác động bởi nhiệt độ cao và chu trình cấp nhiệt Có nghĩa là tuổi thọ của thiết bị thủy điện luôn dài và độ tin cậy cao Dưới sự duy tu bảo trì và thay thê' hợp lý, tuổi thọ của các nhà máy thủy điện có thể dài hơn

100 năm

- Thủy điện là một trong các dạng năng lượng sạch và có thể tái tạo Phát điện thủy điện không thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính, SOX và NOX trong quá trình vận hành Thủy điện có tỷ trọng lớn và ổn định hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như gió, quang, sóng,v.v Điều này chứng tỏ thủy điện có thể đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện

- Các công trình của thủy điện thường được sử dụng cho các dự án đa mục đích Cấu trúc của đập ngăn và hồ chứa thường có thể phục vụ hiệu quả cho nhiều tác dụng, chẳng hạn như cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, chống lũ,v.v

Các nhà máy thủy điện có vai trò rất quan trọng trong hệ thốốg điện Sự kết hợp tốt giữa các nhà máy nhiệt điện và thủy điện cho phép tiết kiệm nhiên liệu Dựa vào lợi thế là có thể đáp ứng nhu cầu nhanh, các nhà máy thủy điện có thể đảm nhiệm các biến động đột xuất của phụ tải Vì vậy, các nhà máy thủy điện có thể đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc ổn định tần số của hệ thống Các nhà máy thủy điện thường được sử dụng không chỉ cho việc điều chỉnh tần số mà còn cho cả việc điều chỉnh

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

điện áp của hệ thống Máy phát điện thủy điện luôn có khả năng phát công suất phản kháng tốt hơn so với các loại máy phát khác, trong một số trường hợp nhiều tổ máy thủy điện chi hoạt động phục vụ cho việc đảm bảo điện áp của hệ thống tương tự như các tụ đồng bộ Các nhà máy thủy điện còn có thể là "Các nhà máy khởi động đen",

vì chúng có thể khởi động không cần đến nguồn năng lượng hỗ trợ từ bên ngoài Khi toàn bộ hệ thống điện bị tê liệt do sự cố, các nhà máy khởi động để cung cấp nguồn năng lượng phụ trợ cho các nhà máy khác

3.1 Giới thiệu chung

Việc vận hành và bảo dưỡng hợp lý cho nhà máy thủy điện được thực hiện với nhiều mục đích quan trọng Mục đích quan trọng nhất là cung cấp điện năng ổn định cho toàn bộ hệ thống, muốn làm được điều đó phải đảm bảo duy trì các điều kiện ổn định của thiết bị trong nhà máy trong quá trình vận hành Các quy trình, quy phạm và chỉ dẫn cho việc vận hành và bảo dưỡng hợp lý thường được thiết lập phục vụ cho các mục đích này trong mỗi công ty hoặc trong nhà máy điện Nhân viên vận hành và bảo dưỡng phải nắm được các quy trình, quy phạm và chỉ dẫn này Các quy trình, quy phạm và chỉ dẫn này thường mô tả các hạng mục cần thiết mà nhân viên vận hành và bảo dưỡng phải hiểu và nắm được trong quá trình vận hành tuần tự, xử lý sự cố, trong công việc kiểm tra và sửa chữa Nhưng họ phải có những hiểu biết cơ bản về kỹ thuật và an toàn của các quy trình, quy phạm và chỉ dẫn để thực hiện cho tốt Và sự

nỗ lực không ngừng cùng với thái độ nghiêm túc là cần thiết cho việc vận hành và bảo dưỡng tốt hơn bên cạnh các luật lệ này

Nhiệm vụ vận hành và nhiệm vụ bảo dưỡng cần được phân ra rõ ràng để quy định trách nhiệm của họ theo các quy trình và quy phạm của công ty hay nhà máy điện Các nhiệm vụ bảo dưỡng thường bao gồm công việc bảo dưỡng, kiểm tra, sửa chữa hàng ngày Nhiệm vụ bảo vệ còn bao gồm cả việc thay thế các thiết bị hỏng hóc

và lắp đặt thêm thiết bị mới cho các nhà máy điện đã có Công việc kiểm tra bao gồm việc kiểm tra định kỳ và đại tu Nhiệm vụ bảo dưỡng phải được thực hiện trong sự phối hợp và thông tin với nhân viên vận hành theo các quy trình, quy phạm và lịch

Chương I Thuỷ điện ở Việt Nam

bảo dưỡng đã được lập kế hoạch từ trước Nhiệm vụ bảo dưỡng cần được thực hiện theo quy trình quản lý chất lượng

3.2 Nội dung và hiểu biết cơ bản của công việc bảo dưỡng

3.2.1. Lịch bảo dưỡng và các ghi nhận bảo dưỡng

Nhân viên bảo dưỡng của các nhà máy thủy điện cần nắm được mục đích đảm bảo nhà máy điện của họ cung cấp điện ổn định Nhân viên bảo dưỡng cần lập kế hoạch và lịch bảo dưỡng các trang thiết bị liên quan dựa trên các luật lệ và quy trình (các tiêu chuẩn thực hiện) của việc bảo dưỡng được thiết lập trước đó Khi lập kế hoạch, nhân viên bảo dưỡng phải điều chỉnh cùng với nhân viên vận hành và nhân viên của các Trung tâm Điều độ liên quan để xác nhận sự cho phép ngừng các trang thiết bị liên quan Và nhân viên bảo dưỡng cũng cần phải đánh giá khoảng thời gian thực hiện hợp lý như thời gian bảo dưỡng, biện pháp giảm thời gian ngừng thiết bị, nâng cao hiệu quả công việc

Các ghi nhận bảo dưỡng chi tiết là rất quan trọng cho việc bảo dưỡng hợp lý trong các nhà máy thủy điện Lịch sử của thiết bị có thể được thể hiện rõ thông qua các ghi nhận này, và nhân viên bảo dưỡng có thể lập kế hoạch cho bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế dựa trên các ghi nhận này Các loại, kích cỡ, nội dung của các ghi nhận bảo dưỡng này thường được quyết định theo các quy trình, quy phạm và chỉ dẫn liên quan

Số lượng hợp lý chi tiết dự phòng của các thiết bị quan trọng có thể được cất giữ trong các nhà máy thủy điện để chuẩn bị cho sửa chữa khẩn cấp Các chi tiết dự phòng này được quản lý bởi nhân viên bảo dưỡng, đủ dự trữ và trong điều kiện tốt để

sứ dụng

đưa ra bởi mỗi công ty hoặc nhà máy điện

3.2.2 Nội dung của việc bảo dưỡng

a) Nội dung cần nắm được đối với nhân viên trước khi bảo dưỡng

Khi tiến hành công việc bảo dưỡng (đặc biệt trong điều kiện ngừng máy của thiết bị liên quan đến sản xuất điện năng, hoặc trong các điều kiện thoát nước từng phần của thiết bị chính), nhiệm vụ của người điều hành và người có trách nhiệm đối

Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chùa tua-bin nước

với công việc bảo dưỡng phải được phân ra một cách rõ ràng Nhân viên bảo dưỡng phải nắm được các hạng mục được mô tả dưới đây trước khi bắt đầu công việc một cách an toàn và chắc chắn

*Chú ý: Các hạng mục được mô tả dưới đây là các ví dụ chung Các quy trình, quy phạm về an toàn phải được cung cấp từ mỗi nước, công ty, nhà máy điện

- Quyết định trước người có trách nhiệm đối với công việc bảo dưỡng

- Hiểu mục đích, khu vực, thời gian, trình tự công việc, mức độ dừng (hay thoát nước), vị trí nối đất, biện pháp an toàn trong khu vực làm việc và nội dung công việc hoàn thành trước theo cuộc họp mặt giữa người có trách nhiệm bảo dưỡng và người điều hành Người chịu trách nhiệm phải thông báo một cách đầy đủ tới tất cả nhân viên có liên quan về kết quả của sự thảo luận này

- Làm rõ tình trạng công việc và mức độ dừng máy hay thoát nước (trạng thái của các máy cắt liên quan, đóng cắt đường dây, v.v.) bởi tất cả các nhân viên vận hành để tránh vận hành sai

- Chuẩn bị các thiết bị và giàn giáo trên mặt đất cần thiết cho sự an toàn

tính toán số lượng của chúng

- Chuẩn bị và mặc trang phục an toàn cần thiết

quá trình làm việc) và dự báo về các tình trạng không an toàn (xem xét để đánh giá khả năng xuất hiện tình trạng không an toàn và giải pháp của chúng) với tất cả nhân viên bảo dưỡng

b) Nội dung công việc bảo dưỡng cần nắm được đối với nhân viên bảo dưỡng

Nhân viên bảo dưỡng phải nắm được các hạng mục được mô tả dưới đây về công việc bảo dưỡng để tiến hành công việc an toàn và chắn chắn

quy phạm liên quan về an toàn được cung cấp bởi mỗi nước, công ty hay nhà máy điện

- Tất cả các nhân viên đảm nhiệm việc bảo dưỡng phải nắm được yêu cầu của những người chịu trách nhiệm (không được làm việc khi không có sự cho phép của người chịu trách nhiệm) Người chịu trách nhiệm công việc phải đeo phù hiệu

Chương I Thu ỷ điện ở Việt Nam

người chịu trách nhiệm một cách rõ ràng

- Làm việc ít nhất với hai nhân viên đối với công việc nguy hiểm, và một trong

số họ chỉ làm nhiệm vụ giám sát công việc của người kia để đề phòng tai nạn

- Phân công hợp lý các nhân viên bảo dưỡng liên quan theo khả năng, tình trạng thể chất.v.v

Nếu cần thiết phải làm như công việc bổ sung phải được thực hiện trước tiến trình chính thức theo các quy trình, quy phạm liên quan

c) Nội dung công việc phải nắm được sau khi bảo dưỡng

Nhân viên bảo dưỡng phải nắm được các hạng mục được mô tả dưới đây sau khi bảo dưỡng để vận hành thiết bị hợp lý

quy phạm liên quan về an toàn cần được cung cấp từ mỗi quốc gia, công ty hay nhà máy điện

- Xác nhận cuối cùng (không dụng cụ, vật liệu nào quên ở công trường) phải được kiểm tra

- Sau khi hoàn thành công việc, người chịu trách nhiệm về công việc phải tập hợp tất cả nhân viên bảo dưỡng, điểm danh, và đưa ra hướng dẫn cho họ không ai quay lại công trường

người điều hành Và người chịu trách nhiệm phải xác nhận các hạng mục sau đây với người vận hành chịu trách nhiệm trên công trường, sau đó kết thúc công việc bảo dưỡng (trở lại nhãn chính [Đang làm việc] cho nhân viên vận hành)

+ Nhân viên bảo dưỡng gỡ bỏ tất cả các nối đất bổ sung

+ Tình trạng thay đổi trước và sau khi làm việc

+ Không có hư hỏng trong khi tiến hành công việc

+ Không còn nhân viên bảo dưỡng nào ở lại trong công trường

Tài liệu chuyên đê báo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

d) Thực hiện cúc biện pháp an toàn

Khi thực hiện các biện pháp an toàn thích hợp, các luật, quy trình quy phạm và :hỉ dẫn liên quan cần được theo dõi chắc chắn bởi nhân viên bảo dưỡng, và các biện )háp an toàn hiệu quả cần được chuẩn bị để đề phòng các nguy hiểm tiềm ẩn có thể mất hiện Các hạng mục sau đây là các ví dụ về các biện pháp an toàn

- Các biện pháp và trang phục an toàn cần thiết phải được chuẩn bị và sử dụng lỢp lý (Các trang phục an toàn cần thiết bao gồm: các thiết bị nối đất bổ sung, các hiết bị bảo vệ hoặc cách điện ở nơi nguy hiểm, giàn giáo, đèn sáng, các thiết bị đo và

•ình ôxy, V.V.)

- Các trang bị ngăn cách của công trường và các biển báo an toàn phải được hân viên vận hành bố trí hợp lý trước khi thực hiện công việc bảo dưỡng Nhân viên 'ảo dưỡng phải nắm được ranh giới và các biển hiệu này

- Người chịu trách nhiệm đối với công việc cần bổ nhiệm một người giám sát ông việc của người còn lại, để đề phòng tình trạng mất an toàn đối với tất cả các công iệc nguy hiểm, như làm việc gần những phần mang điện và làm việc ở trên cao

iện hoặc các bộ dụng cụ phải được sử dụng trong bất cứ công việc nào gần các phần lang điện Khi công việc bảo dưỡng được tiến hành trong một khoảng không gian

ẹp, như kiểm tra máy cắt trong tủ thiết bị cao áp, công việc đó phải được thực hiện ong điều kiện cách điện hoàn toàn với các phần mang điện

- Các trang phục và biện pháp hợp lý để đề phòng bị ngã phải được sử dụng khi

im việc trên cao, hoặc làm việc với đường ống áp lực, nhất là việc dùng dây an toàn

- Nhân viên bảo dưỡng phải đeo mặt nạ và kính chống bụi khi làm việc với bề lặt tua-bin thủy lực, van nước vào và các đường ống áp lực

lực hiện công việc gần tủ điều khiển và các phần mang điện

e) Biện pháp phân công rõ ràng vê trách nhiệm giữa nhân viên vận hành và hân viên bảo dưỡng

Hệ thống biển hiệu [Đang làm việc] là một trong các phương pháp phân công

•ách nhiệm rõ ràng công việc giữa nhân viên vận hành và nhân viên bảo dưỡng, 'rong phần này, một ví dụ về hệ thống được mô tả chung

Chương I Thuỷ điện ở Việt Nam

Trong hệ thống này, trách nhiệm của công việc được thể hiện bằng sự trao đổi biển hiệu chính [Đang làm việc] Sau khi hoàn tất các biện pháp an toàn cho công việc bảo dưỡng, biển hiệu chính [Đang làm việc] được người điều hành trao cho nhân viên chịu trách nhiệm bảo dưỡng

Khi người chịu trách nhiệm bảo dưỡng tiếp nhận biển hiệu chính [Đang làm việc], người này cũng phải thu được thông tin đầy đủ từ nhân viên vận hành trên công trường về tình trạng vận hành của nhà máy thủy điện, mức độ dừng máy (ngừng máy

và thoát nước), sự phân chia vị trí công việc, vị trí nối đất làm việc, biện pháp an toàn

dừng máy để tiến hành bảo dưỡng,V.V.) Thông tin này phải đuợc xác nhận qua lại giữa nhân viên vận hành và bảo dưỡng Hơn nữa, người chịu trách nhiệm bảo dưỡng phải cung cấp đầy đủ thông tin cho người điều hành và các biện pháp an toàn (nối đất làm việc bổ sung, v.v.) thực hiện bởi nhân viên bảo dưỡng, thông tin này cũng phải được xác nhận qua lại trên công trường

Người chịu trách nhiệm về công việc bảo dưỡng cần đặt biển hiệu chính [Đang

Biển chính [Đang làm việc] cũng cần đặt quanh lối vào công trường để lưu ý tất cả nhân viên bảo dưỡng (Khi khổng thể đưa bằng tay biển hiệu [Đang làm việc] tới người chịu trách nhiệm công việc vận hành đặc biệt vì điều kiện địa lý như các công việc bảo dưỡng kênh dẫn nước, người chịu trách nhiệm ở hai phía thường trao đổi xác nhận về biển hiệu bằng điện thoại.)

Khi tất cả công việc bảo dưỡng được hoàn thành, người chịu trách nhiệm bảo dưỡng phải thông báo cho nhân viên vận hành là công việc đã kết thúc và tất cả các biện pháp an toàn do nhân viên bảo dưỡng lắp đặt được tháo gỡ Các điều kiện này phải được xác nhận qua lại tại công trường giữa người chịu trách nhiệm bảo dưỡng và nhân viên vận hành Sau đó, biển hiệu chính [Đang làm việc] được nhân viên bảo dưỡng đưa trở lại cho nhân viên vận hành Điều này có nghĩa rằng công việc bảo dưỡng đã hoàn thành và nhân viên vận hành có thể trở lại làm việc

3.3 Phân loại các phương pháp bảo dưỡng

Các phương pháp bảo dưỡng thiết bị thủy điện có thể được phân ra như trong hình 1.7 Gần đây do sự bãi bỏ quy định và tư nhân hóa trong lĩnh vực điện năng, việc giảm giá thành bảo dưỡng là yêu cầu quan trọng trong quản lý các nhà máy điện

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

Nhưng tất nhiên độ tin cậy của thiết bị phải được đảm bảo ngay cả trong các điều kiện để đảm bảo thỏa thuận với người mua điện Vì vậy, phương pháp bảo dưỡng hợp

lý phù hợp với từng thiết bị riêng được lựa chọn đảm bảo cả việc giảm giá thành lẫn

độ tin cậy cao

Hình 1.7 Phân loại phương pháp bảo dưỡng

Như được mô tả trên hình 1.7, các phương pháp bảo dưỡng có thể được chia ra một cách đơn giản thành hai loại Thứ nhất là "Bảo dưỡng trước" và loại còn lại là

Bảo dưỡng trước được thực hiện để ngăn chặn trước các sự cố theo chu kỳ nhất định, đánh giá các hư hỏng, phát hiện các dấu hiệu hư hỏng, v.v Phương pháp này có thể chia ra làm hai loại nhỏ

khoảng thời gian nhất định hoặc thời gian vận hành của thiết bị

Chương I Thu ỷ điện ở Việt Nam

- Bảo dưỡng theo tình trạng thiết bị (CBM): loại bảo dưỡng này được thực hiện theo dữ liệu đo được và các kết quả đánh giá từ đó cho biết thời điểm tốt nhất

Bảo dưỡng hư hỏng được tiến hành sau khi xảy ra các hư hỏng Vì vậy, phương pháp này nói chung có thể được áp dụng cho các thiết bị Chi phí bảo dưỡng của phương pháp này có thể giảm đi rất nhiều nếu không có bất kỳ công việc bảo dưỡng nào được tiến hành trước các hư hỏng Tuy nhiên, trong trường hợp này có các vấn đề nảy sinh sau

nó sẽ mất nhiều thời gian để sửa chữa

- Nếu không có dự trữ trong nhà máy điện (hay công ty) tại thời điểm đó, công việc bảo dưỡng khác bị trì hoãn hoặc dừng

Nhưng bảo dưỡng hư hỏng có thể được coi là một phương pháp mang tính lựa chọn về độ tin cậy và kết cấu của thiết bị

3.4 Kiểm tra và đại tu (mục đích, các hạng mục kiểm tra, chu

kỳ, v.v.) >

Phần này sẽ đề cập tới các nội dung và các ví dụ của kế hoạch kiểm tra và đại tu

3.4.1 Các loại kiểm tra và đại tu

Như đã nói tới trong phần trước, bảo dưỡng (kiểm tra và đại tu) thiết bị của nhà máy thủy điện thường được thực hiện định kỳ Nhân viên bảo dưỡng phải lập

Tài liệu chuyên đê'bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

kế hoạch kiểm tra và đại tu để khôi phục hoạt động của thiết bị và để ngăn chặn các hư hỏng

Các hạng mục dưới đây minh họa ví dụ về các loại kiểm tra và đại tu khác nhau được thực hiện trong nhiều nhà máy thủy điện

a) Kiểm tra định kỳ (kiểm tra hàng ngày,hàng năm)

Kiểm tra và bảo dưỡng được thực hiện chủ yếu từ bên ngoài (trong trạng thái lắp ráp)

b) Đại tu (kiểm tra chi tiết)

Kiểm tra và bảo dưỡng được thực hiện chủ yếu với các phần đã tháo rời

c) Kiểm tra bất thường

Thiết bị cần được kiểm tra và bảo dưỡng ngay lập tức sau bất kỳ điều kiện thời tiết không bình thường nào (mưa bão lớn, lũ, V.V.) Và khi phát hiện bất cứ tình trạng không bình thường nào của thiết bị, hoặc khi hư hỏng nghiêm trọng xảy ra trên các thiết bị khác có thông số giống với thiết bị đó, thì cần tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng đặc biệt để ngăn chặn trước các hư hỏng

d) Kiểm tra lần đầu

Loại kiểm tra này nói chung được thực hiện trong vòng một năm sau khi lắp đặt thiết bị mới nhằm ngăn chặn các hư hỏng ban đầu Thực hiện loại kiểm tra này thường không có trong kế hoạch kiểm tra định kỳ đặc biệt là trong các mục (a) và (b) ở trên

3.4.2. Các hạng mục kiểm tra, đại tu và chu kỳ của chúng

Các ví dụ về các hạng mục kiểm tra, đại tu và chu kỳ củamó đối với tua-bin nước được minh họa trên bảng 1.5 Các hạng mục này và chu kỳ của nó được quyết định bởi mỗi công ty hoặc nhà máy thủy điện dựa trên kinh nghiệm và chính sách bảo dưỡng Hơn nữa, khi kế hoạch thực hiện được lập ra cho mỗi thiết bị, các năm vận hành, lịch sử hỏng hóc, tình trạng vận hành và các điều kiện môi trường xung quanh thiết bị cần được xem xét đầy đủ

Chương I Thu ỳ diện ó Việt Nam

Bảng 1.5 Các ví dụ về các hạng mục kiểm tra, đại tu và chu kỳ

của chúng đôi với tua-bin nước

Loại Chu kỳ Các hạng mục kiểm tra Chú ý

Kiểm tra

định kỳ

Một lần trong 2-Ỉ-3 năm

- Kiểm tra bên ngoài

- Kiểm tra bên trong

Đại tu Khi cần thiết

(một lần trong

8 4- 20 năm)

- Tháo và kiểm tra từng phần

- Kiểm tra từng phần về mài mòn, xâm thực, ăn mòn (bao gồm cả ống hút)

- Thử nghiệm không phá hủy

- Thử nghiệm đo đếm + Thử nghiệm hiệu suất tuabin + Thử nghiệm mất tải

+ Đo độ rung + Đo điện áp trục + Thử nghiệm công suất phát + Đo tổng lượng nước làm mát, thử nghiệm chỉ thị cảnh báo + Thử nghiệm tải

+ Đo khe hở của các bánh công tác, cánh hướng và các phần khác

Chú ý:

- Thực hiện trước khi thào rời và sau khi lắp

- Thực hiện sau khi lắp

- Thực hiện theo chu kỳ đại tu của tua-bin nước được quyết định độc lập trong các nhà mây điện hoặc

cơ quan bảo dưỡng liên quan, có xét đến sự mài mòn trên bánh công tác, cánh hướng, lớp đệm,

và lớp bọc, khi hiệu suất giảm.

- Khi tua-bin nước (gồm cả buồng xoắn) được sửa chữa, thử nghiệm

vé hiệu suất được tiến hành ngay sau khi thay thế, thời điểm là giữa lúc thay thế và lần đại tu đầu tiên,

và ngay trước lần đại tu đầu kể từ khi thay thế Thử nghiệm về hiệu suất có thể được bỏ qua đối với tua-bin nước có cóng suất nhỏ hơn 2MW.

Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

CHƯƠNGn

PHêN LO 01 VÀ céu T0O TUfi-BIN NƯỚC

1.1 Các kiểu tua-bin nước

Tua-bin nước thông thường được chia thành tua-bin xung kích và tua-bin phản kích Tua-bin xung kích là kiểu có cấu trúc mà dòng nước với áp năng được chuyển hoàn toàn thành động năng chảy thẳng vào bánh công tác Tua-bin Gáo thuộc kiểu này, nó được thiết kế sao cho dòng nước từ vòi phun hướng thẳng vào các gáo bố trí xung quanh bánh công tác

Tua-bin phản kích được thiết kế sao cho dòng nước mang theo một áp năng chảy vào bánh công tác, tua-bin tâm trục (Francis), tua-bin cánh quạt và tua-bin cánh chéo (hướng xiên) đều thuộc kiểu này

Tua-bin Francis là loại có cấu trúc mà trong đó các cánh quạt được gắn với vành bánh công tác và là một loại của tua-bin phản kích, khi làm việc dòng nước chảy vào theo hướng xuyên trục và ra theo hướng trục chính, vì vậy mă còn được gọi là tua-bin tâm trục Tua-bin cánh quạt là loại không có vành bánh công tác

để ghép nối các cánh cũng là một dạng của tua-bin phản kích Khi làm việc, dòng nước chảy qua bánh công tác theo hướng trục, do vậy nó còn được gọi là tua-bin hướng trục Ngoài ra, tua-bin cánh quay (cánh quay được) hay còn gọi là tua-bin Kaplan, loại dùng cho cột áp thấp cũng là một loại của tua-bin cánh quạt

Chương II Phân loại và cấu tạo tua-bin nước

— Tua-bin nước Qáo

— Francis

- Cánh chéo (Deliaz) Cánh quạt

1.2 Phân loại và ký hiệu tua-bin nước

Tua-bin nước được phân loại theo hướng đặt trục và theo phương thức lắp đặt (phân loại theo cấu trúc) Theo hướng đặt trục tua-bin chia thành loại trục ngang và loại trục đứng Theo phương thức lắp đặt (phân loại theo cấu trúc) tua-bin được phân thành loại đường dẫn nước kín và đường dẫn nước hở Ngoài ra, loại đường dẫn nước kín có thể còn được chia thành kiểu thẳng, kiểu cắt ngang và kiểu xoắn

Sau đây là các cách phân loại tua-bin nước:

1.2.1 Phân loại theo hướng đặt trục

- Loại trục nghiêng: Trục được lắp đặt nghiêng

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

1.2.2 Phán loại theo sô lượng bánh công tác

- Loại kép: Có hai bánh công tác

- Loại ba bánh công tác: Có 3 bánh cồng tác

- Loại bốn bánh công tác: Có 4 bánh công tác

1.2.3 Phán loại tua-bin Gáo theo sô'lượng vòi phun

Tua-bin Gáo được phân loại theo số lượng vòi phun trên một bánh công tác như sau:

- Loại một vòi phun: Chỉ có một vòi phun

- Loại hai vòi phun: Có 2 vòi phun

- Loại năm vòi phun: Có 5 vòi phun

- Loại sáu vòi phun: Có 6 vòi phun

* CỈĨÚ ý: Khi phân loại theo số lượng vòi phun theo cách này phải loại trừ số vòi phun dùng để diều chỉnh áp suất hoặc phanh hãm

1.2.4. Phán loại tua-bin tâm trục theo sô lượng hướng xả

Tua-bin tâm trục được phân loại theo cách xả nước khỏi bánh công tác như sau:

- Loại xả một phía: Nước xả về một phía của bánh công tác

- Loại xả hai phía: Nước xả ra theo hai phía của bánh công tác

1.2.5 Phán loại tua-bin phản kích theo dạng buồng dẫn nưịýc

Tùy theo việc có hay không có buồng dẫn nước tua-bin phản kích được phân loại như sau:

- Loại buồng xoắn: Buồng dẫn nước có dạng xoắn

- Loại nửa buồng xoắn: Buồng dẫn nước có dạng nửa xoắn

Chương II Phân loại và cấu tạo tua-bin nước

- Loại trực diện (thẳng): Buồng dẫn nước có dạng hình trụ và ống áp lực dẫn nước vào dọc theo trục của trụ đó

- Loại cắt ngang: Buồng dẫn nước có dạng hình trụ và ống áp lực dẫn nước vào theo hướng vuông góc với trục của trụ đó

- Loại hình ống: Buồng dẫn có dạng ống, nước chảy dọc theo hướng trục ống đó

1.2.6 Phân loại tua-bin cánh quạt và tua-bin cánh chéo theo cấu trúc của cánh bánh công tác

Dựa vào kết cấu của cánh tua-bin cánh quạt và tua-bin cánh chéo được phân loại thành:

- Tua-bin cánh quay: Góc mở của cánh có thể điều chỉnh được

- Tua-bin cánh cố định: Góc mở của cánh không thể thay đổi

cánh hướng động, nếu là tua-bin cánh quạt còn được gọi là tua-bin Kaplan còn tua-bin hướng xiên được gọi là tua-bin Deliaz

1.2.7 Ký hiệu tua-bin Gáo

Ký hiệu của tua-bin Gáo theo thứ tự sau:

Hướng đạt trục, số bánh công tác và số lượng vòi phun

Tuy nhiên, tên gọi "bánh đơn" có thể không sử dụng một khi không cần thiết Ngoài ra đối với tua-bin Gáo hai bánh công tác, sẽ được gọi là loại kép nếu được lắp vào hai phía của máy phát và nếu được lắp vào một phía của máy phát thì được gọi là loại tăng đem hay loại ghép đôi

Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

1.2.8 Ký hiệu tua-bin tâm trục (Francis)

Ký hiệu tua-bin tâm trục theo thứ tự sau:

Hướng đặt trục, số bánh công tác, số đường thải và dạng buồng dẫn nước Tuy nhiên, mục bánh đơn, một đường xả và buồng xoắn có thể không đề cập khi không cần thiết Tương tự như đối với tua-bin Gáo, tua-bin Francis hai bánh công tác được gọi là loại kép nếu chúng được lắp vào hai phía của máy phát, và nếu được lắp vào một phía của máy phát thì được gọi là loại tăng đem hay loại ghép đôi

1.2.9 Ký hiệu tua-bin hướng trục (cánh quạt)

Ký hiệu của tua-bin cánh quạt theo thứ tự sau:

Hướng đặt trục, dạng buồng dẫn nước, hướng dòng chảy, kết cấu cánh, phương thức điều chỉnh cánh

Tuy nhiên có thể không cần phần ký hiệu về buồng xoắn và phương thức điều chỉnh cánh

Ví dụ:

' - Tua-bin cánh quạt trục đứng, buồng dẫn nước kiểu xoắn và cánh cố định được

ký hiệu thành: VS-1RS

- Tua-bin cánh quạt trục đứng, buồng dẫn nước kiẻu xoắn và cánh có thể quay

1.2.10 Ký hiệu tua-bin hướng xiên

Ký hiệu tua-bin được sắp xếp theo thứ tự sau:

Hướng đặt trục, dạng buồng dẫn nước

Tuy nhiên, phần ký hiệu buồng xoắn có thể bỏ qua

Chương II Phân loại và cấu tạo tua-bin nước

Ví dụ:

Tua-bin hướng xiên trục đứng, buồng dẫn kiểu xoắn (tua-bin Deliaz ) được ký hiệu là: VD-1RS

1.3 Tên gọi các thành phẩn ký hiệu tua-bin

1.3.1 Các thành phần ký hiệu của tua-bin nước

Hướng đặt trục, dạng tua-bin, số lượng bánh công tác, số vòi phun hoặc phân biệt dòng đơn/kép, kiểu buồng dẫn nước và cấu trúc Tuy vậy, thường bỏ qua dạng cấu trúc trừ trường hợp đặc biệt Ngoài ra, tên gọi tua-bin cần phải đơn giản hóa, thường chỉ cần chỉ rõ hướng đặt trục và loại tua-bin là đủ

Đặt dấu cách (-) giữa các ký hiệu thứ hai và ba

1.3.2. Tên gọi của ký hiệu

a) Chữ cái thứ nhất: Chỉ hướng đặt trục

b) Chữ cái thứ hai: Chỉ loại tua-bin

S: Tua-bin hướng trục cánh không quay

K: Tua-bin hướng trục cánh quay (tua-bin Kaplan)

D: Tua-bin hướng xiên (cánh chéo)

Đối với tua-bin Francis và tua-bin cánh quạt, 1R có thể bỏ qua trừ trường hợp

có kết cấu đặc biệt

d) Chữ cái thứ tư: Chỉ số vòi phun

D: Xả kép (xả đơn không cần ký hiệu)

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

e) Chữ cái thứ năm: Dạng buồng dẫn nước

f) Chữ cái thứ sáu: Dạng cấu trúc

T: Dạng kế tiếp hoặc nhiều khối: Các khối máy được lắp đặt về một phía của máy phát

g) Dạng kép

W: Dạng ghép đôi: Tua-bin Gáo có hai bánh công tác lắp trong một khối Tua-bin Francis, Hai bánh công tác chung một ống hút

2.1 Tua-bin Gáo (Pelton)

2.1.1 Khái quát chung

Tua-bin Gáo sử dụng cho những nhà máy thủy điện có cột áp trong khoảng từ

200 m đến 1800 m, đặc điểm cơ bản của loại tua-bin này là năng lượng nước truyền cho bánh công tác ở dạng xung kích dưới áp suất khí trời Chính vì lẽ đó tua-bin được gọi là "tua-bin xung kích", hiện nay phổ biến chỉ sử dụng tua-bin xung kích loại Pelton hay gọi là tua-bin Gáo

Hình 2.1 thể hiện nguyên tắc làm việc của tua-bin Gáo Nước được dẫn bởi ống dẫn vào buồng dẫn [1] (hay còn gọi là ống nhánh), sau đó tăng tốc trong vòi phun [2]

và xả ra ở dạng dòng phun từ miệng vòi Dòng nước phun vào các cánh gáo của bánh công tác [3] thực hiện truyền năng lượng, sau đó chảy vào hầm thoát [4] Sau khi mất năng lượng, nước chảy ra ngoài qua ống xả Bánh công tác chuyển hóa năng lượng nhận được từ dòng nước thành động năng và truyền cho máy phát thông qua trục chính của tua-bin [5]

Chuông II Phân loại và Cấu tạo tua-bin nước

Hình 2.1 Tua-bin Gửo (Pelton)

Khi phụ tải (công suất yêu cầu) thay đổi, độ mở vòi phun [2] thay đổi để biến đổi lưu lượng cho phù hợp Trường hợp phụ tải mất đột ngột khi xảy ra sự cố đường dây truyền tải như sét đánh chẳng hạn, khi đó cửa chắn [7] nhanh chóng tác động làm chuyển hướng dòng phun ra khỏi bánh công tác, cùng lúc kim phun từ từ đóng lại (van điều chỉnh độ mở) để cắt dòng nước Quá trình xảy ra như vậy bởi lẽ đóng đột ngột kim phun gây nguy hiểm cho ống dẫn có áp lực lớn bởi sự phát sinh thủy kích Trong vận hành bình thường, cần gạt tùy theo sự chuyển dịch kim phun giữ nguyên vị trí gần dòng phun Việc đóng hoặc mở kim phun được điều hành bởi servomotor [6]

Kỹ sư mỏ người Mỹ có tên gọi là Lester Pelton đã phát minh loại tua-bin Gáo vào năm 1870 Quá trình phát triển và cải tiến của tua-bin loại ríầy hoàn toàn độc lập đối với tua-bin Francis, loại tua-bin được đề xướng vào trước năm 1855

Trong những năm 1800 ở miền tây nước Mỹ suốt kỉ nguyên tìm vàng, tua-bin Pelton được dùng để sử dụng cột áp cao của các dòng suối vùng núi Trong khai ihác mó dòng nước với cột áp cao, chảy dưới dạng dòng phun thẳng vào và phá vỡ

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

quặng để phục vụ cho việc chiết suất các phần tử vàng, về sau, dòng phun này được

sử dụng làm quay bánh xe nước để sản xuất điện năng Bánh xe nước đó là dạng nguyên bản của tua-bin Gáo ngày nay Ban đầu, gáo có dạng phẳng và dĩ nhiên hiệu suất rất kém, về sau gáo được cải tiến thành dạng “bát”, dần dần trải qua nhiều thay đổi loại gáo dạng hai nửa được đề xuất, loại này có lưỡi xẻ dòng ở giữa Để cải thiện hiệu suất của tua-bin, trong khi tiến hành sửa chữa, ông Pelton nhận thấy rằng tốc độ quay nhanh hơn, khi bánh công tác chuyển dịch một chút theo hướng trục, để dòng nước tác động vào một phía của gáo và ra từ phía khác cần bố trí lưỡi xẻ dòng như đã nêu ở trên

2.1.2 Phân loại tua-bin Gáo

a) Trục ngang, bánh đơn, vòi

phun đơn HP-1R1n b) hai vòi phun Trục ngang, HP-1R2N bánh đơn, c) Tua-bin tác, hai vòi trục ngang, phun dạng đôi hai bánh công

HP-2R2N

d) Trục ngang, hai bành công tác,

bốn vòi phun dạng đôi HP- R4N e)Trục hai vòi dạng ngang, hai bánh kép HP-2R2NW công tác, f) Trục ngang, bốn với dạng hai kép HP-2R4NW bánh công tác,

g) Trục đứng, bánh đơn, một

vòi phun VP-1R1N

Hình 2.2. Các loại tua-bin Gáo

Chương II Phân loại và cấu tạo tua-bin nước

Các loại tua-bin Gáo thể hiện trong hình 2.2 Loại (a), (b), (e) và (g) là những loại được sử dụng phổ biến hiện nay, (f) ít sử dụng, còn (c) và (d) hiếm được sử dụng

Hình 2.3 Buồng dẫn nước tua-bin Gáo (Pelton) trục đứng

b)Vòỉ phun và cần gạt

Vòi có hình dạng bao dòng phun, bên trong có kim điều chỉnh Lưu lượng dòng phun có thể điều chỉnh thông qua tác động chuyển dịch của kim này Khi chảy gần ra khỏi miệng vòi, tốc độ dòng phun rất lớn, do đó bề mặt tiếp xúc ở đó phải hết sức trơn nhẵn để tránh xảy ra hiện tượng chảy rối

Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước

Trục kim được giữ bằng bộ dẫn bố trí ở ngay trước mặt cắt vào của vòi và bộ dẫn cũng làm nhiệm vụ điều chỉnh sự ổn định của dòng vào Hình 2.4 thể hiện dòng phun khi ra khỏi vòi

Hình 2.4 Dòng phun từ vòi

Khi xảy ra sự cố, nhằm nhanh chóng hướng dòng nước ra khỏi bánh công tác, tua-bin Gáo có trang bị cần gạt Đối với các loại tua-bin khác, bởi nước không tác động vào bánh công tác dưới áp suất khí quyển nên không thể sử dụng thiết bị dạng này Có hai kiểu cần gạt như trong hình 2.5

Hình 2.5 Các loại cần gạt

Vòi và kim phun đều được chế tạo bằng thép đúc, tuy rẻ nhưng dễ bị hư hại, có thể thay thế Vật liệu chế tạo là thép 18-8Cr-Ni, hoặc thép 13Cr, tương tự như vòi và kim , cần gạt cũng chế tạo bằng thép đúc

c) Bánh công tác

Bánh công tác có gắn xung quanh 154-25 gáo tiếp nhận các dòng phun, khi quay, nhận năng lượng của dòng nước và truyền cho trục chính, là bộ phận chính của tua-bin