Turbine nước

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.

Ch ngươ 4: TURBINE N ƯỚ C

4-1 Trạm thu y đi ûn - Ph n loại trạm thu y đi ûn:í ê â í ê

Trạm thu y đi ûn la m üt c ng trình thu y l üi (đ ûp, đí ê ì ô ô í ơ â ường ng)ố

va các thi t bị (Turbine, máy phát) phục vụ cho vi ûc s dụngì ế ê ử năng l üng n ïc, bi n ngu n thu y năng tha nh đi ûn năng.ươ ươ ế ồ í ì ê

Ph n loại trạm thu y đi ûn d ûa theo ph ng pháp t ûp trung năngâ í ê ư ươ â

l üng do ng n ïc v n ph n b tr n ca đoạn s ng su i v 1ươ ì ươ ố â ố ê í ô ố ề

ch ù, la m gia m đ n m ïc t i thie u ph n năng l üng bị t nô ì í ế ư ố í ầ ươ ổ

th t dọc đấ ường, nghĩa la pha i t ûp trung đọ ch nh m ûc n ïcì í â ê ư ươ

gi îa th üng l u va hạ l u, nói cách khác la tạo c üt áp.ư ươ ư ì ư ì ô

I - Trạm thu y đi ûn du ng đ ûp ngăn n ïcí ê ì â ươ :

C üt n ïc H do đ ûp tạo ra, đ ûp ca ng cao thì c üt n ïc H ca ngô ươ â â ì ô ươ ì

l ïn, do đó dung tích h đi u ti t ca ng l ïn Chi u cao đ ûpơ ồ ê ö ế ì ơ ề â hạn ch b i nh îng khó khăn v kỹ thu ût va di ûn tích bịế ở ư ề â ì ê

ng ûp.â

Ph ng pháp na y du ng cho các s ng có đ ü d c nho , l u l üngươ ì ì ô ô ố í ư ươ

l ïn.ơ

Ví dụ : trạm thu y đi ûn Thác Ba , c ng su t N=108 Mwí ê ì ô ấ Hmax=35m

II - Trạm thu y đi ûn du ng đí ê ì ường d ùn n ïc:â ươ

N ïc tươ ừ s ng nh 1 đ ûpô ờ â

n ïc ngăn lại sẽ cha y theoươ í

ng có áp hoặc k nh,

máng đ n Turbine C üt n ïcế ô ươ

la do đì ường d ùn tạo n n,â ê

đ ûp chỉ có tác dụng ngănâ

n ïc đươ ể ư đ a va o đì ường d ùn, n u d ùn ca ng xa thì đ ü ch nhâ ế â ì ô ê

Ph ng pháp na y du ng các s ng su i có đ ü d c l ïn l ïn,ươ ì ì ở ô ố ô ố ơ ơ

Ví dụ : trạm thu y đi ûn a Nhimí ê Đ H=799 m N=160 Mw

III - Trạm thu y đi ûn k t h üp 2 ph ng pháp : đ ûp + đí ê ế ơ ươ â ường

d ùnâ :

4-2 Nguy n lý la m vi ûc - Ph n loại Turbine - Các th ng s :ê ì ê â ô ố

I - Nguy n lý la m vi ûcê ì ê :

Turbine la loại máy nh ûn năng l üng cu a do ng cha y, bi n đ iì â ươ í ì í ế ổ tha nh c năng kéo máy phát hay máy c ng cụ Do ng ch tì ơ ô ì ấ

lo ng qua Turbine, tác dụng l ûc t ng h l n cánh d ùn la mí ư ươ ổ ê â ì Turbine quay

Gọi1: đi m tr ïc khi va o bánh c ng tác ể ươ ì ô

2 : đi m v a ra kho i bánh c ng tácể ừ í ô

Năng l üng đ n vị cu a do ng n ïc trao cho Turbine :ươ ơ í ì ươ

E z p vg z p vg

2

2

2 2 2

2

−

−

E v gv E E

t

d t

=

( 1 1`) ( 2 2`)

12 22 2

ε

Trong đó: Et: ph n năng l üng pha n kích (th năng)ầ ươ í ế

Eđ: ph n năng l üng xung kích (đ üng năng)ầ ươ ô

ε : h û s pha n l ûcê ố í ư

Khi Et= 0 : Turbine xung kích hoa n toa nì ì

Eđ= 0 : Turbine pha n kích hoa n toa ní ì ì

II - Ph n loại Phạm vi s dụngâ ử :

Do đi u ki ûn địa hìmh n n c üt n ïc đ üc tạo ra r t khác nhau,ề ê ê ô ươ ươ ấ

t va i mét đ n va i nghìn mét, l u l üng cũng thay đ i r từ ì ế ì ư ươ ổ ấ

l ïn t va i l/s đ n va i trăm mơ ừ ì ế ì 3/s Do đó pha i có nhi u loạií ề Turbine v ïi các ki u va các kích th ïc khác nhau đơ ể ì ươ ể â t ûn dụng năng l üng n ïc.ươ ươ

1) Turbine pha n l ûcí ư : khi Et>0, áp su t do ng cha y l iấ ì í ở ố

va o l ïn h n áp su t do ng cha y ì ơ ơ ấ ì í ở ố l i ra Khi qua bánh c ngô tác do ng cha y bi n đ i ca đ üng năng va th năng Do ápì í ế ổ í ô ì ế

su t do ng cha y gia m d n sẽ g y ra tr n mặt cánh d ùn ápấ ì í í ầ â ê â

su t pha n l ûc, tạo pha n l ûc tác dụng l n bánh c ng tác la mấ í ư í ư ê ô ì Turbine quay

Có các loại Turbine pha n l ûc sau:í ư

Turbine chong chóng:

H =(2 90) m

ng kính bánh c ng tác

Nmax =150Mw

Turbine cánh quay: (Turbine Kaplan)

H =(2 90)m

ng kính bánh c ng tác

Nmax =200Mw

Do ng cha y trong 2 loại na y g n nh cách đ u trục quay Loạiì í ì ầ ư ề Turbine cánh quay có th đi u chỉnh góc đ ü cánh.ể ề ô

Turbine t m trục (Turbine Francis): â

H =(230 600)m : loại l ïnơ

H =(2 200)m : loại nho

ng kính bánh c ng tác

Nmax =508Mw

Do ng cha y ban đ u va o bánh c ng tác theo h ïng t m, sau đóì í ầ ì ô ươ â chuy n sang h ïng trục r i ra kho i bánh c ng tác ể ươ ồ í ô

Turbine ki u kén nh üng (Turbine Capxun hay Turbine Bulbe)ể ô

Turbine chéo trục

2) Turbine xung l ûcư (Turbine do ng tia t û do): Eì ư t=0 hoặc nho Aïp su t do ng cha y cha y l i va o va áp su t do ngí ấ ì í í ở ố ì ì ấ ì cha y l i ra bă ng nhau va bă ng áp su t khí tr i Năng l üngí ở ố ò ì ò ấ ờ ươ

cu a do ng cha y bién tha nh đ üng năng nh mũi phun Turbinẻ ì í ì ô ờ xung l ûc phát tri n t nh îng bánh xe n ïc th s Có cácư ể ừ ư ươ ô ơ loại turbine xung l ûc sau:ư

Turbine gáo (Turbine Pelton)

H =(300 2000)m : loại l ïnơ

H =(40 250)m : loại nhỏ

ng kính bánh c ng tác

Nmax =203Mw Cánh Turbine có dạng nh hai n a gáo ghép lại, do ng n ïcư ử ì ươ tác dụng va o cánh chia la m 2 ph n bă ng nhau đi theo haiì ì ầ ò

h ïng khác nhau, theo nguy n lý do ng tia thì trong cas góc ươ ê ì β

=180o thì l ûc tác dụng cu a do ng tia l n cánh la l ïn nh t.ư í ì ê ì ơ ấ

Turbine xung kích hai l n (Turbine Banki)ầ

H =(6 150)m

H =(10 60)m : thường du ngì

N =(5 300)Kw Turbine tia nghi ngê

H =(30 400)m

N =(10 4000)Kw Ngoa i ra ngì ười ta co n ph n loại Turbine theo h û s tỉ t c (sì â ê ố ố ố

vo ng quay đặc tr ng)ì ư ns =1167, H Hn N4

M ùi h û Turbine sẽ chia tha nh 3 nhóm : tỉ t c nhanh, tỉ t c trungô ê ì ố ố bình, tỉ t c ch ûm.ố â

M ùi h û Turbine lại chia tha nh nhi u ki u Turbine Vdụ TT82 ,ô ê ì ề ể TT211

M ùi ki u Turbine đặc tr ng cho 1 dạng ph n d ùn do ng (nh îngô ể ư ầ â ì ư Turbine cu ng ki u sẽ có ph n d ùn do ng đ ng dạng hìnhì ể ầ â ì ồ học)

III - Các th ng s cu a Turbineô ố í :

C ng su t thu y l ûcô ấ í ư cu a do ng cha y qua nha máy thu y đi ûn:í ì í ì í ê

Ntl = γ.Q.H H: C üt n ïc cu a nha máy, la hi ûu s gi îa m ûc n ïc th üngô ươ í ì ì ê ố ư ư ươ ươ

l u va hạ l u.ư ì ư

Do các loại t n th t n n c ng su t tr n trục Turbine chỉ la :ổ ấ ê ô ấ ê ì

Ntr = Ntl η‘

η‘<1 : hi ûu su t cu a nha máy, g m t n th t cu a b ü ph ûnê ấ í ì ồ ổ ấ í ô â

d ùn n ïc va oâ ươ ì , b ü ph ûn d ùn n ïc ra va trong ba n th nô â â ươ ì í â Turbine

C üt n ïc la m vi ûc cu a Turbine đ üc định nghĩa la hi ûu sô ươ ì ê í ươ ì ê ố

gi îa c üt n ïc cu a nha máy va c üt n ïc t n th t ư ô ươ í ì ì ô ươ ổ ấ ở b üô

ph ûn va o va ra.â ì ì

Ho = H - ∑ hw

Ho la năng l üng đ n vị cu a do ng cha y truy n cho Turbine.ì ươ ơ í ì í ề

C ng su t thu y l ûc cu a do ng cha y truy n cho Turbine la :ô ấ í ư í ì í ề ì

No = γ Q.Ho

C ng su t tr n trục Turbine la :ô ấ ê ì

N = η No = η γ Q.Ho

η : hi ûu su t cu a Turbine do tính đ n c ng su t ti u hao do t nê ấ í ế ô ấ ê ổ

th t trong Turbine khi la m vi ûc:ấ ì ê

η = ηH ηQ ηck