Đường đặc tính của Turbine

1) Đường đặc tính tuyến: Biểu thị quan hệ giữa 2 thông số (ví dụ N,Q) khi 3 thông số khác không đổi (ví dụ n,H,D1=const) Có các loại sau: Đường đặc tính công tác, Đường đặc tính vòng quay, Đườ

VI - Đ ư ơ ì n g đ ă û c tí nh của Turbine

1) Đường đặc tính tuy nế : Bi u thị quan h û gi îa 2ể ê ư

th ng s (ví dụ N,Q) khi 3 th ng s khác kh ng đ i (víô ố ô ố ô ổ dụ n,H,D1=const)

Có các loại sau: Đường đặc tính c ng tác, ô Đườ ng đặc tính vo ng quay, ì Đường đặc tính c üt n ïc.ô ươ

+ Đường đặc tính c ng tácô : ( ïng v ïi ch đ ü c ngư ơ ế ô ô tác cu a turbine : H,Dí 1,n kh ng đ i)ô ổ

Thường trạm thu y đi ûn H thay đ i r t ít co n Dở í ê ổ ấ ì 1, n là

kh ng đ i đ i v ïi 1 turbine Các th ng s Q, N, ô ổ ố ơ ô ố η , a0

trong quá trình la m vi ûc sẽ đ üc bi u di ùn theo cácì ê ươ ể ê

đường đặc tính sau:

a) Đường đặc tính c ng tác c ng su t (s û thay đ i cu aô ô ấ ư ổ í

Q, η theo c ng su t)ô ấ

b) Đường đặc tính c ng tác l u l üng (s û thay đ i cu aô ư ươ ư ổ í

N, η theo l u l üng)ư ươ

c) Đường đặc tính c ng tác đ ü m (s û thay đ i cu a N, ô ô ở ư ổ í η theo đ ü m )ô ở

Nhâ û n xét :

V ïi 1 trị s H nh tơ ố ấ định, đ turbine có thể ể quay kh ng ta i (N=0) v ïiô í ơ

s vo ng quay đ ng b üố ì ồ ô

cc n pha i có l u l üngầ í ư ươ

Q0 nh t định ấ Đường f(N) (đường đặc tính c ng tác c ng su t )ô ô ấ

đ üc du ng ph bi nươ ì ổ ế

h n ca ơ í Khi Q tăng thì N tăng, khi

Q tăng quá 1 trị s nh tố ấ định thì N lại gia m, tạỏ

vì lúc đó t c đ ü tăng cu a l u l üng ch ûm h n đ ü gia mố ô í ư ươ â ơ ô í

hi ûu su t do t n th t n n N gia m nhanh ê ấ ổ ấ ê í Để hạn chế

vu ng la m vi ûc b t l üi na y ngì ì ê ấ ơ ì ười ta loại bo vu ng la mí ì ì

vi ûc cu a turbine ph n móc c u cu i đê í ở ầ â ố ường đặc tính (5 3)% Nmax , ta gọi đó la đì ường hạn ch (d û tr î) c ngế ư ư ô

su t 5%.ấ

Vi ûc hạn ch c ng su t Turbine co n do nh îng nguy nê ế ô ấ ì ư ê

nh n :â

.) Kh ng th đa m ba o đô ể í í ường đặc tính cu a turbinẻ

th ûc hoa n toa n phu h üp v ïi đư ì ì ì ơ ơ ường đặc tính cu ả turbine m hìnhô

.) ü nhạy cu a máy đi u chỉnh t û đ üng đ ü m Đô í ề ư ô ô ở ở

vu ng na y r t kém (mu n tăng c ng su t pha i tăng đ üì ì ấ ố ô ấ í ô

m r t l ïn)ở ấ ơ

η max cu a turbine gáo la bé so v ïi các turbine loạií ì ơ khác nh ng vu ng hi ûu su t cao r üng (đư ì ê ấ ô ường đặc tính thoa i) do đó phạm vi la m vi ûc l ïn.í ì ê ơ

η max cu a turbine chong chóng va t m trục la cao nh tí ì â ì ấ trong các loại turbine nh ng r t d c, khi nư ấ ố s ca ng nho thìì í

vu ng hi ûu su t cao ca ng r üng.ì ê ấ ì ô

Turbine cánh quay có ηmax l ïn va đơ ì ường đặc tính thoa i vì loại turbine na y có th thay đ i góc cho phủ ì ể ổ ì

h üp v ïi nhi u ch đ ü la m vi ûc khác nhauơ ơ ề ế ô ì ê

Các đường đặc tính c ng tác có th vẽ t các k tô ể ừ ế qua thí nghi ûm m hình hoặc t đí ê ô ừ ường đặc tính t ngổ

h üp chínhơ

+ Đường đặc tính vo ng quaỳ :

Cho D1,H,a0 kh ng đ i, kha o sát s û quan h û gi îa cácô ổ í ư ê ư

th ng s turbine v ïi s vo ng quay nô ố ơ ố ì

Nhâ û n xét

Nmax, Qmax, η max kh ng xu t hi ûn cu ng 1 s vo ng quayô ấ ê ở ì ố ì Turbine tỉ t c th p, khi n tăng thì Q gia m do a nh hố ấ í í ưởng

cu a l ûc ly t m.í ư â

Turbine tỉ t c cao, khi n tăng thì Q tăng do a nh hố í ưởng

cu a l ûc ly t m r t ít.í ư â ấ

Turbine tỉ t c trung bình va Turbine gáo, Q kh ng thayố ì ô

đ i khi n tăng hay gia m.ổ í

+ Đường đặc tính chính:

Trong th ûc t v ûn ha nh Q (aư ế â ì 0) lu n thay đ i đe phuô ổ í ì

h üp v ïi nhu c u cu a phụ ta i ơ ơ ầ í í Đường đặc tính chính

bi u thị m i quan h û gi îa các th ng s Turbine v ïi sể ố ê ư ô ố ơ ố

vo ng quay n ïng v ïi t ng đ ü m à ư ơ ừ ô ở 0

+ Đường đặc tính c üt n ïcô ươ : Theo dõi s û a như í

hưởng cu a c üt n ïc đ n s û la m vi ûc cu a turbine í ô ươ ế ư ì ê í

2) Đ ư ơ ì n g đ ă û c t ính t ô ø n g h ơ ü p :

Trong th ûc t v ûn ha nh turbine thư ế â ì ường có nhi u th ngề ô

s đ ng th i thay đ i n n pha i có đố ồ ờ ổ ê í ường đặc tính

t ng h üp bi u thị t ng h üp tính ch t la m vi ûc cu aổ ơ ể ổ ơ ấ ì ê í Turbine

+ Đường đặc tính t ng h üp chínhổ ơ : (Đường đồìng

hi ûu su t)ê ấ

Cho D1,H kh ng đ i, kha o sát quan h û ô ổ í ê η =f(Q,n) η

=f(N,n)

n,Q,N thường tính đ i tha nh các đại l üng qui d ùn nổ ì ươ â I1,

QI1, NI1( ïng v ïi Dư ơ 1=1m, H=1m)

ng đặc tính t ng h üp chính th ng có ghi rõ kích

th ïc cu a m ùu thí nghi ûmươ í â ê

+ Đường đặc tính t ng h üp v ûn ha nhổ ơ â ì :

ng đặc tính t ng h üp chính bi u thị đặc tính cu a

turbine có D1=1m va H=1m.ì

Trong th ûc t turbine tham gia v ûn ha nh trong trạm thu yư ế â ì í

đi ûn lại có đê ường kính bánh c ng tác va c üt n ïcô ì ô ươ khác v ïi đi u ki ûn tr n H n n îa turbine bu üc pha i la mơ ề ê ê ơ ư ô í ì

vi ûc v ïi n=const nh ng Q,N va H lại lu n thay đ i Do đóê ơ ư ì ô ổ

đểí tìm hi u quan h û gi îa các th ng s đặc tính cu aể ê ư ô ố í turbine trong v ûn ha nh ngâ ì ười ta du ng đì ường đặc tính

t ng h üp v ûn ha nh.ổ ơ â ì

ng đặc tính t ng h üp v ûn ha nh bi u thị m i quan

h û gi îa H va N (hoặc Q) v ïi ê ư ì ơ η va gọi la đì ì ường đặc tính c üt n ïc- c ng su t (hoặc đô ươ ô ấ ường đặc tính c ütô

n ïc- l u l üng ), t ïc la m i quan h û ươ ư ươ ư ì ố ê η =f(N,H) hoặc

η=f(Q,H) khi D1 va n kh ng đ iì ô ổ

Th ûc t đ y la m üt họ đư ế â ì ô ường cong đ ng hi ûu su t ồ ê ấ η

đ üc vẽ trong h û tọa đ ü (N,H) hoặc (Q,H) Ngoa i cácươ ê ô ì

đường đ ng hi ûu su t co n có các đồ ê ấ ì ường đ ng h ûồ ê

s khí th ûc ố ư σ, các đường đ ng đ ü m a, đồ ô ở ường hạn

ch c ng su t cu a turbine va đế ô ấ í ì ường hạn ch c ng su tế ô ấ

l ïn nh t cu a máy phát.ơ ấ í

VII - Chọn Turbine pha n kíchí :

1) H û loại Turbine pha n kíchê í :

a) Nhãn hi ûu Turbineê : Chong chóng CC Pr (Propeller)

Xung kích 2 l nầ X2 B (Banki)

4-4 - Turbine xung kích:

I C u tạo, ph n loạiấ â :

Nguy n tă c la m vi ûc cu a turbine xung kích va pha nê õ ì ê í ì í kích khác nhau, do đó c u tạo ph n d ùn do ng cu aấ ầ â ì í chúng cũng khác nhau

Gu ng n ïc la ki u turbine xung kích đ n s nh t.ô ươ ì ể ơ ơ ấ

K t c u cu a turbine xung kích g m 2 b ü ph ûn chính:ế ấ í ồ ô â mũi phun va bánh c ng tác Mũi phun có 3 tác dụng: ì ô Bi n th năng cu a do ng cha y tha nh đ üng năngế ế í ì í ì ô

bă ng cách tạo do ng tia có v ûn t c l ïn.ò ì â ố ơ

H ïng do ng tia đ ûp va o cánh d ùn cu a bánh c ngươ ì â ì â í ô tác

i u chỉnh l u l üng ch t lo ng va o Turbine.Đ ề ư ươ ấ í ì

V ïi cu ng 1 c ng su t va c üt áp thì Turbine xung kíchơ ì ô ấ ì ô có kích th ïc l ïn h n va s vo ng quay nho h n, Do đóươ ơ ơ ì ố ì í ơ

du ng Turbine xung kích khi có l u l üng nho , c üt ápì ư ươ í ô

l ïn thì m ïi kinh t ơ ơ ế

bánh c ng tác khi quay kh ng bị ca n vì ng ûp n ïc

va đ đ n gia n k t c u các b ü ph ûn lót kín, Turbinè ể ơ í ế ấ ô â

xung kích pha i đặt cao h n m ïc n ïc hạ l u do đóí ơ ư ươ ư

kh ng s dụng h t c üt n ïc cu a trạmô ử ế ô ươ í

Theo k t c u va phạm vi s dụng Turbine xung kích chiaế ấ ì ử

la m ba loại ;ì

Turbine xung kích 2 l n.ầ

Turbine phun nghi ng ê

Turbine gáo

II Turbine gáo:

1) C u tạo - Ph n loạiấ â :

Turbine gáo l ïn có phạm vi s dụng c üt n ïc t 300 -ơ ử ô ươ ừ

2000 m;

Turbine gáo nho có phạm vi s dụng c üt n ïc t 40 -í ử ô ươ ừ

250 m;

Trục Turbine có th la trục đ ïng hoặc ngang.ể ì ư

N ïc t th üng l u theo ng d ùn, đi qua c a van r iươ ừ ươ ư ồ â ử ồ

va o vo i phun, sau khi ra kho i vo i phun do ng n ïc đ ücì ì í ì ì ươ ươ

đ a va o bánh c ng tác, r i xu ng bu ng thoát va theoư ì ô ơ ố ồ ì

k nh thoát xu ng hạ l u.ê ố ư

Vo i phun có nhi ûm vụ bi n toa n b ü năng l üng n ïcì ê ế ì ô ươ ươ tha nh đ üng năng tr ïc khi đi va o bánh c ng tác và ô ươ ì ô ì

di u chỉnh l u l üng đi va o Turbine Vo i phun g m cóề ư ươ ì ì ồ

th n vo i va van kim đi u chỉnh Hình dáng mi ûng vo iâ ì ì ề ê ì

va van kim pha i thu ûn do ng đ t n th t thu y l ûc là í â ì ể ổ ấ í ư ì bé nh t i u chỉnh l u l üng bă ng cách đi u chỉnhấ Đ ề ư ươ ò ề van kim tịnh ti n, t ïc la la m thay đ i ti t di ûn ra cu aế ư ì ì ổ ế ê í

mi ûng vo i.ê ì

trạm thu y đi ûn c üt n ïc cao, đ o ng d ùn n ïc da i,

n u đóng nhanh van kim sẽ la m tăng áp l ûc ế ì ư ở cu iố

đường ng : hi ûn t üng n ïc va Vì v ûy khi có s û cố ê ươ ươ â ư ố pha i đóng máy phát, đí ể loại tr kha năng xa y raừ í í

n ïc va, ngươ ười ta pha i du ng c c u că t do ng đí ì ơ ấ õ ì ể

h ïng toa n b ü hay m üt ph n tia n ïc v phía khácươ ì ô ô ầ ươ ề

kh ng cho tác dụng va o bánh c ng tác, khi đó turbineô ì ô sẽ ng ng la m vi ûc hay gia m c ng su t Sau đó van kimừ ì ê í ô ấ

vo i phun t t đóng lại kh ng g y n ïc va

Bánh c ng tác cu a Turbine gáo g m 1 đĩa tro n, ph nô í ồ ì ầ

gi îa la may lă p tr n trục, ph n ngoa i gă n các ba nư ì ơ õ ê ầ ì õ í cánh mặt cong hình gáo ph n b đ u tr n chu vi.â ố ề ê

So v ïi Turbine pha n kích thì hi ûu su t cu a Turbine gáoơ í ê ấ í

th p h n, ấ ơ ηmax = 92,5%, nh ng có đư ường đặc tính c ngô tác thoa i h n, mặt khác ch t l üng khí th ûc cu ả ơ ấ ươ ư í Turbine gáo t t h n Turbine pha n kích do đó Turbine gáoố ơ í

da nh ph n la m vi ûc vu ng c üt n ïc cao nh t.ì ầ ì ê ở ì ô ươ ấ

2) Các th ng s qui d ùn đặc tr ngô ố â ư :

a) C üt n ïc la mvi ûcô ươ ì ê :

H = E1 - E2

E z 1 1 p v1 g1

2

2

2

2

E1 : l y tại ti t di ûn va o cu a vo i phun.ấ ế ê ì í ì

E2 : l y tại đi m do ng n ïc r i kho i bánh c ng tácấ ể ì ươ ờ í ô (coi v2 ≅ 0)

Vì đi m r i cánh lu n lu n thay đ i n n cao trình cu aể ờ ô ô ổ ê í Turbine đ üc l y nh sau:ươ ấ ư

Turbine gáo trục đ ïngư : đó la cao trình mặtì

phă ng nă m ngang đi qua gi îa bánh c ng tác ó ò ư ô

Turbine trục ngang: giao đi m cu a trục tia n ïc vaể í ươ ì bánh c ng tác tr ûc giao v ïi tia n ïc.ô ư ơ ươ

Cas có nhi u vo i phun, s û xác định c üt n ïc Turbineề ì ư ô ươ

c n pha i tính đ n s û ph n ph i l u l üng n ïc gi îaầ í ế ư â ố ư ươ ươ ư các vo i phun.ì

b) Năng l üng t n th t Hi ûu su tươ ổ ấ ê ấ

T n th t bao g m t n th t v ûn t c vo i phun, t nổ ấ ồ ổ ấ â ố ở ì ổ

th t v ûn t c mép ra, t n th t c khí va các loạiấ â ố ở ổ ấ ơ ì

t n th t khác.ổ ấ

T n th t v ûn t c vo i phun tính bă ng cách đ a va oổ ấ â ố ở ì ò ư ì

h û s ê ố ϕ (ϕ=0,97 0,985)

v = ϕ 2 gH

T n th t v ûn t c mép ra do ch t lo ng khi r i bánhổ ấ â ố ở ấ í ờ

c ng tác có mang theo 1 v ûn t c na o đó.ô â ố ì

So v ïi Turbine pha n kích thì hi ûu su t cu a Turbine gáoơ í ê ấ í

th p h n, nó phụ thu üc va o h û s tỉ t c nấ ơ ô ì ê ố ố s (tính cho 1

vo i phun), va o phụ ta i va va o đì ì í ì ì ường kính tia n ïc raươ kho i vo i phun.í ì

c) S vo ng quay qui d ùnố ì â :

Ta có s û li n h û gi îa v ûn t c quay cu a Turbine cóư ê ê ư â ố í

đường kính D1 va sì ố vo ng quay n:ì

H

K K

u

u

=

π ψϕ

846

1

ψ : h û s v ûn t c cu a cánhê ố â ố í

.

= +

1

2 05 02

2

r R

R: khoa ng cách t trục đ n tia n ïc phun va ỏ ừ ế ươ ì

ro: bán kính tia n ïcươ

d) L u l üng qui d ùnư ươ â :

L u l üng Qư ươ 1 đi qua 1 vo i phun la :ì ì

o 1

2

2

do : đường kính tia n ïcươ

vo : v ûn t c trung bình cu a tia n ïcâ ố í ươ

Gọi Zo la s vo i phunì ố ì

L u l üng đi qua Turbine la :ư ươ ì

Q = Z Q0 1 = d Z o o 2 gH

π ϕ

L u l üng qui d ùn:ư ươ â

d d

1

12

0 1

2



 

π ϕ

Q1I Z o dd0

1

2

348



 

e) C ng su t quy d ùnô ấ â :

D H H

QH

1

12 12

1 2

34







η

η ϕ

f) H û s tỉ t cê ố ố :

=

=

313 49393

1 1

1

, ,

η ηϕ

3) Chọn các th ng s c ba n cu a Turbine gáo:ô ố ơ í í

L n l üt xác định các v n đ sau:ầ ươ ấ ề

S đ k t c u Turbine ơ ồ ế ấ

S vo ng quayố ì

S vo i phun ố ì

Đường kính bánh c ng tác ô

Đường kính vo i phunì

+Đầu ti n cho tr ïc s l üng t máy m, c ng su tê ươ ố ươ ổ ô ấ

l ïn nh t cu a 1 Turbine sẽ laơ ấ í ì

N T max = NmTD

+ L u l üng l ïn nh t đi qua Turbine :ư ươ ơ ấ

max = 981 , maxη

η l y s b ü la 87%ấ ơ ô ì

H l y t ta i li ûu thu y vănấ ừ ì ê í

+ Đường kính tia n ïc ïng v ïi l u l üng max laươ ư ơ ư ươ ì

o o

o

max max

max max

,

=

=

=

π

ϕ ϕ

π ϕ

097

4 2

2

0

+ S vo i phun đ üc chọn li n quan đ n s đ k tố ì ươ ê ế ơ ồ ế

c u:ấ

Turbine gáo trục ngang: 1 2 vo i phun/ 1 bánhì

c ng tácô

1 2 bánh c ng tác / 1 trụcô Turbine gáo trục đ ïng : ư 1 bánh c ng tác / 1 trụcô

1 6 vo i phunì + Đường kính bánh c ng tác : V ph ng di ûn năngô ề ươ ê

l üng tỉ l û có l üi nh t la :ươ ê ơ ấ ì

D1 / do = (10 18) + S vo ng quay qui d ùn có l üi nh t la (37 ố ì â ơ ấ ì

39)vo ng/phútì

+ S vo ng quay cu a Turbine ố ì í

D 1

Chú ý:

S l üng vo i phun ca ng l ïn va Dố ươ ì ì ơ ì 1 / do ca ng béì thì

đường kínhbánh c ng tác ca ng bé Nh ng Zô ì ư o ca ng tăngì thì k t c u d ùn n ïc sẽ r t ph ïc tạp n n chi phí sẽế ấ â ươ ấ ư ê tăng Vì v ûy v ïi Turbine có c ng su t d ïi (15 20)Mwâ ơ ô ấ ươ

thường có s vo i phun bă ng 1ố ì ò

Zo tăng va Dì 1 / do ca ng bé thì n ca ng l ïn do đóì ì ơ trọng l üng, giá tha nh máy phát ca ng gia mươ ì ì í

D ûa va o nư ì I1 tính toán đã chọn va s vo ng quay đ ngì ố ì ồ

b ü n ta hi ûu chỉnh lại đô ê ường kính turbine va l u l üngì ư ươ qui d ùn :â

D H

I

I

1 1

1

12

=

=

Tr óc đ y l u l üng Q xác định theo ư â ư ươ η s b ü = 0,87; b yơ ô â

gi d ûa va o đặc tính t ng h üp chính cho trị s ờ ư ì ổ ơ ố η chính xác, ta xác định lại Q:

981 , η

Sau đó ta hi ûu chỉnh lại dê o

ng kính ra cu a vo i phun

d= (1,2 1,25)do Hình dáng va kích th ïc vo i phun va van kim l y theò ươ ì ì ấ

m ùu (phụ thu üc d)â ô

III - Turbine xung kích 2 l nầ :

La m vi ûc v ïi ì ê ơ

H = (6 150) m

ns = (40 110) v/ph

η = (80 85) %

Turbine xung kích 2 l n có k t c u đ n gia n, đ üc sầ ế ấ ơ í ươ ử dụng r üng rãi trạm thu y đi ûn l u l üng bé, c ütô ở í ê ư ươ ô

n ïc cao Trục Turbine thươ ường nă m ngang.ò

Turbine có vo i phun ti t di ûn ch î nh ût, vo i có c c ù ế ê ư â ì ơ ấ

đi u chỉnh l u l üng bă ng cách du ng van la m thay đ iề ư ươ ò ì ì ổ

ti t di ûn ra cu a vo i.ế ê í ì

Bánh c ng tác g m các cánh cong gă n gi îa các đĩa,ô ồ õ ư trục Turbine gă n v ïi các đĩa bă ng then.õ ơ ò

Do ng n ïc tác dụng va o cánh l n th ï nh t,đi va ò ươ ì ầ ư ấ ì khoa ng tr ng gi îa bánh c ng tác va tác dụng l ní ố ư ô ì ầ

th ï hai va o cánh tr ïc khi ra ngoa i.ư ì ươ ì

Trong Turbine xung kích 2 l n, vo i phun va bánh c ng tácầ ì ì ô

la 2 b ü ph ûn c ba n, hình dạng, kích th ïc cu a chúngì ô â ơ í ươ í

a nh hí ưởng đ n s vo ng quay va hi ûu su t cu aế ố ì ì ê ấ í Turbine

Bánh c ng tác:ô