Máy Tua Bin Phản Lực

4-1 Trạm thủy điện - Phân loại trạm thủy điện:Trạm thủy điện là một công trình thủy lợi đập, đường ống và các thiết bị Turbine, máy phát phục vụ cho việc sử dụng năng lượng nước, biến ng

4-1 Trạm thủy điện - Phân loại trạm thủy điện:

Trạm thủy điện là một công trình thủy lợi (đập, đường ống) và các thiết bị (Turbine, máy phát) phục vụ cho việc sử dụng năng lượng nước, biến nguồn thủy năng thành điện năng

Phân loại trạm thủy điện dựa theo phương pháp tập trung năng lượng dòng nước vốn phân bố trên cả đoạn sông suối về

1 chỗ, làm giảm đến mức tối thiẻu phần năng lượng bị tổn thất dọc đường, nghĩa là phải tập trung đọ chênh mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu, nói cách khác là tạo cột áp

I - Trạm thủy điện dùng đập ngăn nước:

Cột nước H do đập tạo ra, đập càng cao thì cột nước H càng lớn, do đó dung tích hồ điêuö tiết càng lớn Chiều cao đập hạn chế bởi những khó khăn về kỹ thuật và diện tích bị ngập

Phương pháp này dùng cho các sông có độ dốc nhỏ, lưu lượng lớn

Ví dụ : trạm thủy điện Thác Bà, công suất N=108 Mw

Hmax=35m

Hồ thượng lưu

Tuabin

H

II - Trạm thủy điện dùng đường dẫn nước:

Nước từ sông nhờ 1 đập nước ngăn lại sẽ chảy theo ống có áp hoặc kênh, máng đến Turbine Cột nước là do đường dẫn tạo nên, đập chỉ có tác dụng ngăn nước để đưa vào đường dẫn, nếu dẫn càng xa thì độ chênh cột áp càng lớn

Phương pháp này dùng ở các sông suối có độ dốc lớn lớn, lưu lượng nhỏ

Ví dụ : trạm thủy điện Đa Nhim H=799 m

N=160 Mw

III - Trạm thủy điện kết hợp 2 phương pháp : đập + đường dẫn:

4-2 Nguyên lý làm việc - Phân loại Turbine - Các thông số:

I - Nguyên lý làm việc:

Turbine là loại máy nhận năng lượng của dòng chảy, biến đổi thành cơ năng kéo máy phát hay máy công cụ Dòng chất lỏng qua Turbine, tác dụng lực tương hổ lên cánh dẫn làm Turbine quay

Gọi 1: điểm vào cánh của bánh công tác

2 : điểm vừa ra khỏi cánh của bánh công tác

Năng lượng đơn vị của dòng nước trao cho Turbine :

g 2

v v )

` p z ( )

` p z ( E

) g 2

v

` p z ( ) g 2

v

` p z ( E

2 2

2 1 2

2

1 1 2 1

2 2 2 1

1 1 2 1

− + γ +

− γ +

=

+ γ +

− +

γ +

=

−

−

2 1 t

2 2

2 1 d

2 2

1 1 t

E E

g 2

v v E , )

` p z ( )

` p z ( E

−

= ε

−

= γ

+

− γ +

=

Trong đó: Et: phần năng lượng phản kích (thế năng)

Eđ: phần năng lượng xung kích (động năng)

ε : hệ số phản lực

Khi Et= 0 : Turbine xung kích hoàn toàn (tuabin gáo)

Eđ= 0 : Turbine phản kích hoàn toàn

II - Phân loại Phạm vi sử dụng:

mc1

mc2

Do điều kiện địa hìmh nên cột nước được tạo ra rất khác nhau, từ vài mét đến vài nghìn mét, lưu lượng cũng thay đổi rất lớn từ vài l/s đến vài trăm m3/s Do đó phải có nhiều loại Turbine với các kiểu và các kích thước khác nhau để tận dụng năng lượng nước

1) Turbine phản lực: khi Et>0, áp suất dòng chảy ở lối vào lớn hơn áp suất dòng chảy ở lối ra Khi qua bánh công tác dòng chảy biến đổi cả động năng và thế năng Do áp suất dòng chảy giảm dần sẽ gây ra trên mặt cánh dẫn áp suất phản lực, tạo phản lực tác dụng lên bánh công tác làm Turbine quay Có các loại Turbine phản lực sau:

Turbine chong chóng: H =(2 90) m

Đường kính bánh công tác D1 =(0,35 9)m

Nmax =150Mw Turbine cánh quay: (Turbine Kaplan)

H =(2 90)m Đường kính bánh công tác D1 =(1 10,5)m

Nmax =200Mw Dòng chảy trong 2 loại này gần như cách đều trục quay Loại Turbine cánh quay có thể điều chỉnh góc độ cánh

Turbine tâm trục (Turbine Francis):

H =(230 600)m : loại lớn

H =(2 200)m : loại nho Đường kính bánh công tác D1 =(0,35 9,5)m

Nmax =508Mw Dòng chảy ban đầu vào bánh công tác theo hướng tâm, sau đó chuyển sang hướng trục rồi ra khỏi bánh công tác

Turbine kiểu kén nhộng (Turbine Capxun hay Turbine Bulbe)

hoặc nhỏ Aïp suất dòng chảy chảy ở lối vào và áp suất dòng chảy ở lối ra bằng nhau và bằng áp suất khí trời Năng lượng của dòng chảy bién thành động năng nhờ mũi phun Turbine xung lực phát triển từ những bánh xe nước thô sơ.Có các loại turbine xung lực sau:

Turbine gáo (Turbine Pelton)

H =(300 2000)m : loại lớn

H =(40 250)m : loại nhỏ Đường kính bánh công tác D1 =(0,36 5,2)m

Nmax =203Mw Cánh Turbine có dạng như hai nửa gáo ghép lại, dòng nước tác dụng vào cánh chia làm 2 phần bằng nhau đi theo hai hướng khác nhau, theo nguyên lý dòng tia thì trong cas góc β =180o

thì lực tác dụng của dòng tia lên cánh là lớn nhất

Turbine xung kích hai lần (Turbine Banki)

H =(6 150) m N =(5 300)Kw

Turbine tia nghiêng

H =(30 400) m N =(10 4000)Kw Ngoài ra còn phân loại Turbine theo hệ số tỉ tốc (số vòng quay

N n 167 , 1

n =

Mỗi hệ Turbine chia thành 3 nhóm : tỉ tốc nhanh, trung bình, tỉ tốc chậm

TT211

Mỗi kiểu Turbine đặc trưng cho 1 dạng phần dẫn dòng (những Turbine cùng kiểu sẽ có phần dẫn dòng đồng dạng hình học)

III - Các thông số của Turbine :

Công suất thủy lực của dòng chảy qua tuabin của nhà máy thủy điện:

Ntl = γ.Q.H H: Cột nước của nha ìmáy, là hiệu số giữa mực nước thượng lưu và hạ lưu

Do các loại tổn thất nên công suất trên trục Turbine chỉ là:

Ntr = Ntl η‘

η‘<1 : hiệu suất của nhà máy, gồm tổn thất của bộ phận dẫn nước vào, bộ phận dẫn nước ra và trong bản thân Turbine

cột nước của nhà máy và cột nước tổn thất ở bộ phận vào và ra của tổ máy (đường ống dẫn nước vào, buồng xoắn, ống hút)

Ho là năng lượng đơn vị của dòng chảy truyền cho Turbine Công suất thủy lực của dòng chảy truyền cho Turbine là:

Công suất trên trục Turbine là:

NtrucTB= ηTB No = ηTB γ Q.Ho

η : hiệu suất của Turbine do tính đến công suất tiêu hao do tổn thất trong Turbine khi làm việc:

η = ηH ηQ η ck