TURBIBNE HI

I/ GII THIU :

I.1. Gii thiu: - Nh my in l mt ni c nhiu thit b s v phc tp chng phi hp hot ng to ra in nng. Trong , c th ni tua bin - my pht l mt cm thit b quan trng nht trong cc thit b, mt phn do kch thc ca n, khng ging nh nhng thit b khc c th ln hn, n thng c lp trong nh tua bin ngay trn chn ca n. Trong nhiu nh my, kch thc ca tua bin ny di hn 30m. C th cho rng tua bin l thit b quan trng nht i vi nh my in. - Cm tua bin- my pht l thit b quan trng nht trong nh my in. Trong phn ny, ni dung ch ni v tua bin, nn khng cp n nhng thit b cn li. N quan trng, tuy nhin phi hiu rng n khng th t lm vic c lp c. N ch l mt b phn hoc l mt h thng ph ca ton b h thng pht in. Khi vn hnh tuabin c ngha l phi hiu rng ang vn hnh ton b nh my in. - Vic vn hnh tua bin thng c xem nh l mt ngh thut. Nhiu ngi ch c ngh m h rng lm th no m tua bin chuyn i nng lng t hi quay my pht in. Tht kh m vn hnh tua bin tt trong mi iu kin nu nh khng c s hiu bit v nguyn l lm vic bn trong ca n. - Mc ch ca phn ny l gii thiu v nh my in nh gi ng v tua bin. ng thi cng gii thiu nguyn l c bn turbine sn xut in.

I.2 L thuyt nh my in.

- Nh my nhit in l mt nh my chuyn i nng lng. Ton b qu trnh chuyn i nng lng l mt s chuyn i ca nng lng t nhin liu sang in nng. S chuyn i ny cn mt s giai on trung gian. Nhng giai on trung gian ny xy ra c gi l chu trnh nh my in. N c gi l chu trnh v c "lu cht lm vic" c ti s dng v ti s dng trong mt chu trnh chuyn nng lng t dng ny sang dng khc. Mi cht lm vic ny l nc. (Hnh 1-1) trnh by v nguyn l ca mt chu trnh nh my in chy cht t t nhng sn phm ho thch (fossil) trong dng s cn bng nhit dng m t s bin i nng lng trong nh my. + Bc u tin trong qu trnh chuyn i l t nhin liu sang nhit hoc nng lng nhit dng hi. Qu trnh ny xy ra trong l hi. B phn to hi l mt l hi trong mt nh my in chy bng than, du hoc gas. Trong nh my in ht nhn th l hi ny chnh l l phn ng ht nhn. iu quan trng phi hiu l mc d chu trnh ca nh my nhit in v nh my in ht nhn rt ging nhau nhng ngun hi ca hai loi nh my in ny rt khc nhau.

Sau y s m t v nh my nhit in, cn nhng khc bit so vi nh my in ht nhn s ni sau. L hi trong cc nh my nhit in v l phn ng trong cc nh my in ht nhn u c gi l l hi, chc nng ca chng th ging nhau l chuyn i nng lng t nhin liu sang nhit nng dng hi. Nhit nng c gii phng t nhin liu sang dng hi c hp thu bi nc (i khi cn gi l "mi cht") bi n c s dng vn chuyn nhit nng trong sut chu trnh. Nc s chuyn sang dng hi, khi hp thu nhit nng trong l hi v hi ny s theo ng ng n tuabin. Trong nhng nh my nhit in hin i th nhit hi ny thng t 482 C n 565 C v p sut t 1800 psig n 3600 psig. + Bc th hai trong qu trnh chuyn i nng lng ny xy ra khi hi i qua tua bin v nhit nng ny bin thnh c nng quay my pht. Hu ht trong cc nh my nhit in lng hi ny s quay v l hi c lm nng li (b sung thm nhit nng vo hi) sau khi i qua tua bin. + Bc th ba trong qu trnh chuyn i nng lng xy ra ti my pht ni c nng chuyn thnh in nng. Khng phi ton b nng lng hi u chuyn sang c nng v khng phi ton b hi u i qua tua bin. Mt t hi c php trch (cn gi l hi trch) t tua bin theo ng ng n cc b trao i nhit gi l cc b gia nhit nc cp.

Thng thng mt lng hi trch ny s dng cho cc tua bin nh chy bm nc cp cho cc h thng ph khc ca nh my .

Hnh 1-1: S n gin v chuyn i nng lng ca mt nh my in.

Tuy nhin, phn ln hi thot ra t tua bin s c gom vo bnh ngng (condenser). Bnh ngng ny cho php p sut hi thot c duy tr gn nh chn khng (thng thng khong 1 psig, so vi p sut mi trng l 14,7 psig). Vic duy tr p sut thp ny s lm cho tua bin nhn c nng lng cng nhiu t hi. ng thi bnh ngng cng ngng hi thot thnh nc v vy nc c th ti s dng trong chu trnh. Vic ngng hi ny cn phi tch nhit khi hi. Bnh ngng n gin ch l mt b trao i nhit ln lm cho nhit ny chuyn sang nc tun hon. Khong 1/3 nhit nng hi t l a vo s b loi trong bnh ngng.

Hnh 1.2: Chiu ca dng hi trong Turbine

Hnh 1.3a: h thng thit b ph Turbine hi

Hi sau khi c ngng gi l nc ngng (condensate) s gom vo bn bnh ngng. Nc t hotwell s c bm bn nc ngng v t y nc c bm vo h thng nc cp l ti s dng trong l hi. Nhng bm ny ng thi cng bm nc ngng qua cc b trao i nhit (nh b hi chn tua bin, cc b lm mt nht tua bin, cc b lm mt my pht bng hydrogen) v cc b gia nhit nc cp. Nhng b trao i nhit v b gia nhit nc cp s hm nng nc gn n nhit si khi nc vo l hi. Hm nng nc ngng trc khi vo l s lm cho chu trnh hiu qu hn v trnh c vic nc lnh vo l s gy sc nhit v rn nt.Nh cp trn, chu trnh ca nh my nhit in v nh my in ht nhn rt ging nhau, tuy nhin c mt s im rt khc. iu khc bit quan trng nht l hu ht cc l phn ng ht nhn to hi p sut v nhit thp hn ng k so vi cc nh my nhit in, in hnh l khong 960 psig v 285 0C.Trn thc t p sut v nhit cn thp hn, nhit hi ch bng hoc cao hn im si cht t i vi p sut m l phn ng hot ng. iu ny c ngha l hi trong tua bin ca nh my in ht nhn c ngng t ngay khi vo tua bin. i vi tua bin ca cc nh my nhit in, hi kh hin hu trong hu ht khp mi ng ngch tua bin v nhit cao hn nhiu. iu ny s gy ra s c c bit cho tua bin ca nh my in ht nhn v nc git s gy mt hiu qu v n mn tua bin.

Tua bin ca nh my in ht nhn c nhng c tnh c bit l loi m khi n hnh thnh, tuy nhin ch nhng c tnh ny th khng . Trong chu trnh nh my in ht nhn cn phi c nhng thit b c bit gi l nhng b tch m (moisture separator) loi s ngng t. Cc b tch m ny c lp t trn ng ng gia phn cao p v h p ca tua bin. Lu rng do khng c tua bin trung p, nn hi khng tr v l phn ng v c gia nhit nh cc l hi nh my nhit in thun tu. Mt s nh my in ht nhn c b gia nhit, tuy nhin n hon ton khc so vi ca nhit in thun tu.Hi t l phn ng hoc hi trch t tua bin c s dng trong b trao i nhit loi v (shell) hoc loi ng. Thng thng, xu hng thit k hin nay l cc ng ca b gia nhit (reheater) c lp trong b tch m tit kim khng gian. Trong nhng trng hp ny, bn cha (vessel) c gi l b tch m hoc l b gia nhit.

Tt c cc b phn khc nhau trong mt nh my in c hot ng lin kt vi nhau. V d, nu c s c gy gim p sut ti l hi th cc van ca tua bin s ng li gi khi gim p sut . iu ny s lm cho cng sut my pht gim. Cng nh c nhiu nh hng khc nh thay i p sut trong bnh ngng, thay i nhit nc sp ho hi vo l, v.v V vy, khi ni v vic vn hnh tua bin - my pht th phi hiu rng vn hnh ton b nh my in. iu quan trng i vi vn hnh vin l phi hiu bit v s tng tc ln nhau gia cc b phn khc nhau cng nh tua bin - my pht

I.3 L thuyt c bn v tua bin.

Nhng trnh by trn l s m t mt cch n gin v mt qu trnh thc s xy ra trong mt nh my in. Khi hi vo tua bin c mt nhit nng ln do c nhit v p sut cao. S chuyn i nng lng trong tua bin thc s xy ra hai bc.Bc mt, nhit nng chuyn sang ng nng ca tia hi bi cc nozzles (ng phun). Cc tia hi ny s thi vo cc cnh trn rotor. Lc ca cc tia hi ny s p vo cc cnh tua bin to ra c nng quay rotor. S hiu bit c bn ny s b ch v gip cho vn hnh vin hiu v s vn hnh ca tua bin - my pht.

Hnh 1-3b :Thit k c bn ca mt tua bin hi.

a) Nozzles (ng phun)Nozzle l mt b phn chuyn i nhit nng ca lu cht (kh hoc cht lng) sang ng nng do gin n ca lu cht . Loi nozzle hi t in hnh (xem hnh 1-4a).Gi s hi nhit T1 v p sut P1 i vo nozzle hi t. i vi hi th p sut v nhit cng cao th nhit nng cng cao. Hi chuyn ng vi tc V1 trc khi vo nozzle. Hi ra khi nozzle vi nhit T2 v p sut P2 thp hn nhng vi tc V2 ln hn v mt s nhit nng chuyn thnh ng nng. ng nng t l vi bnh phng tc , v vy khi tc tng th ng nng cng tng theo.Hnh 1.4a: Vi phun hi t

T l gia p sut u vo v u ra ca nozzle l mt gii hn sao cho vic vn hnh nozzle hiu qa. Gii hn ny thit k cho vn hnh vi mt t l p sut l mt hng s cho vic chuyn i nng lng c hiu qu nht. Nu cc iu kin ca tua bin lm thay i t s p sut th s gim hiu qu. S c thng xy ra trong vn hnh i vi nozzle l s n mn do cn b trong hi.

Hnh 1-4b : S chuyn i nng lng (P-V) trong vi phun.

b) Cc loi tua bin c bn.ng nng ca hi th khng hu ch v t nozzle khng th chuyn nng lng t hi sang c nng hu ch c. C 2 loi tua bin c bn l tua bin xung lc v tua bin phn lc. C hai u s dng nozzle v cnh rotor (rotor buckets) theo cc cch khc nhau.c) Tua bin xung lc (impulse tuabine).(Hnh 1-5a) m t nguyn l vn hnh ca tuabin xung lc. Hi i vo tuabin xung lc i qua mt nozzle tnh (stationary nozzle) sau gin n v to ra tia hi, tia hi ny p vo cc cnh rotor. Trong mt tua bin xung lc l tng, hi gin n khi qua nozzle tnh, v cc cnh ch lm thay i tc hi. Sau ny chng ta s thy cc tua bin xung lc thun ty, l tng thnh thong c ng dng trong thc tin.

Hnh 1-5a : Tua bin xung lc c bn n gin.

Hnh 1-5b :S chuyn i nng lng trong tua bin xung lc (lu lng khng thay i trong khi bnh xe cng tc chuyn ng).

Hnh 1-6: Chiu ca dng hi trong cnh xung lc.Hnh 1-7: Tng cnh ca mt tua bin xung lc l tng.

(Hnh 1-7) tng cnh ca mt tua bin xung lc l tng. Tng b nozzles v cnh rotor gi l mt tng cnh (stage). S trong hnh 1-7 cho thy tt c p sut ri trong mt tng cnh xy ra ti nozzles, tc v th tch hi tng ln cng ti nozzles.Hi gin n ra s p vo cc cnh lm cho cnh rotor quay ng thi tc hi b gim. Lc ca hi trn cc cnh s to ra c nng cn thit quay my pht. Nng lng ny c t hi, m trong c mt s nhit nng b mt i do p sut, nhit v tc b gim.Trong nhng nh my in hin i c cng sut ln, hi c nhit nng ln cung cp vo tua bin. S khng thc t v gim hiu sut nu nh thit k tua bin vi mt nozzle cng vi rotor ln chuyn ton b nng lng hi sang nng lng hu dng. V vy, cc loi tua bin hin i c cng sut ln thng thit k nhiu tng cnh, mi tng cnh chuyn i mt phn nhit nng ca hi sang c nng. Trong mt tua bin nhiu tng cnh c bn, hi i vo tng cnh rotor th nht, sau vo tng th hai. Sau mt s nhit nng cn li s chuyn sang ng nng. Lung hi khi thot khi nozzle tng hai s y cnh tng hai quay.

Cc loi tua bin xung lc c th thit k nhiu tng cnh theo hai loi : - Loi th nht l tng cnh Curtis (hoc gi l tc kp) trong hnh (1-8). Loi ny c mt b nozzles cng vi hai hng cnh ng tr ln. C nhng cnh tnh gia nhng hng cnh ng. Mt b nozzles v cc cnh cu to nn mt tng, khi hi t nozzle i qua mt b cnh, tc hi s gim do tc ng vo cc cnh. Sau hi s qua mt hng cnh tnh v thay i chiu m khng i p sut v tc . Chiu mi ca hi ny gn nh song song vi chiu ban u khi ra khi nozzles.Sau hi s y vo hng cnh th hai (ng trc vi hng th nht). Qu trnh ny c th lp li qua nhiu hng cng nh qua bn hng cnh ng ca mt tng cnh. Tuy nhin, hu ht cc loi tng cnh Curtis gii hn n hai hng cnh ng.(Hnh 1-8): Trnh by tng cnh tc kp, ton b p sut hi xy ra khi qua nozzle, v p sut cn li khng i khi qua cc cnh (buckets). y l c tnh ca tua bin xung lc. Mt khc, tc gim dn khi qua cc cnh ng.

Hnh 1-8 : Loi tuabin tng cnh Curtis n gin

- Loi th hai l cc tng cnh tua bin xung lc: c th b tr theo cch tng cnh Rateau (hoc gi l p sut kp). Mt tua bin Rateau c mt lot nozzles v buckets. Mi b nozzles v buckets l mt tng. (Hnh 1-9) l loi 3 tng cnh, p sut kp, tua bin xung lc. Lu rng p sut gim dn qua tng b nozzles.Nhiu loi tua bin xung lc a tng cng sut ln bao gm c hai loi tng cnh Rateau (p sut kp) v Curtis (tc kp). Thng thng tng mt l tng cnh tc kp c hai hng cnh ng (Hnh 1-10).

Hnh 1-9 : Tng cnh tuabin loi Rateau n ginHnh 1-10 : Tng cnh tuabin loi Rateau v Curtis n gin.

d)Tua bin phn lc (reaction turbine).(Hnh 1-11) trnh by nguyn l vn hnh c bn ca mt tua bin phn lc l tng. Lc lm cho rotor quay l phn lc ca hi thot khi nozzle.i vi mt tua bin phn lc l tng, cc cnh ng ch l cc nozzles. V vy, tt c vic hi gin n xy ra ti cc cnh ng. iu ny khng th p dng c i vi cc tua bin ln v kh nhn hi vo cc nozzles ng. Cho nn cc tua bin ln phi s dng nozzles c nh nhn hi vo cc nozzles ng. Do , cc tua bin phn lc c cng sut ln phi kt hp c hai nguyn l xung lc v phn lc.

Hnh 1-11: Tuabin phn lc c bn n gin.Hnh 1-12a : Chiu ca dng hi trong cnh tua bin phn lc.

Hnh 1-12b : S chuyn i nng lng trong tua bin phn lc

(Hnh 1-13) Cc tng cnh ca tua bin phn lc. Mi tng bao gm mt b nozzles tnh v mt b nozzles ng. p sut ri xy ra c cc nozzles tnh v ng. Tua bin phn lc c thit k a tng cnh do xen k gia cc nozzles tnh v ng v trn c s p sut kp vi phn lc. Mi cp nozzles tnh v nozzles ng thit lp nn mt tng cnh. - Trong mt thi gian rt di, cc loi tua bin phn lc c mt tng cnh xung lc Curtis v coi nh l tng th nht ca tua bin.- V tng cnh Curtis c hiu qu cao hn trong vic s dng nng lng cao ca hi vo. Hnh 1-13 : Tng cnh ca tua bin phn lc n gin.

Hnh 1-14 : Tua bin phn lc n gin vi tng cnh Curtis

- (Hnh 1-14) B tr in hnh ca tua bin phn lc vi tng cnh Curtis. Tua bin phn lc c th phn loi ph thuc vo phn trm ca vic chuyn i nng lng xy ra trong cc nozzles ng.- Cc tua bin phn lc in hnh l khong 50% phn lc v 50% xung lc. Hu ht cc tua bin ca hng GE (General Electric) l loi xung lc. Tuy nhin, mt s nguyn l phn lc c ng dng ring cho cc tua bin c p sut thp.

M T NGUYN L LM VIC CA TURBINE HI QUA CC GIAI ON

1. Sc nng l mt dng nng lng nhit, nng lng nhit c th chuyn i thnh nng lng c hc. Mt tua bin hi nc l phng tin tin hnh s chuyn i ny 2. Khi nc si, n chuyn ho thnh hi nc. Hi nc mang nhiu nng lng hn nc lng. Gia nhit cho nc trong mt bnh kn s lm tng p sut hi ca n. 3. p sut hi tng ln l do nhit c cung cp vo nc 4. p sut hnh thnh trong bnh cha cao hn p sut kh quyn, do vy hi nc c xu hng gin n v thot ra ngoi qua vi phun. 5. Hi nc c phun ra ngoi c vn tc cao. 6. Lung hi nc p vo cnh cong ca bnh ng s lm n di chuyn. 7. S di chuyn ca cnh cong s th hin s chuyn ho nng lng ca hi nc t dng tim n p sut v dng c hc. 8. Khi hi nc gin n qua vi phun, p sut ca n gim i. 9. p sut gim i s lm vn tc ca lng hi nc tng ln, chc nng ca vi phun l chuyn i p sut ca lung hi thnh vn tc ca n. 10. Dng hi nc c vn tc cao p vo cnh cong, lm quay roto v do vy sinh ra cng c hc. 11. Rotor bao gm cc cnh cong c gn trn mt trc.

12. Vi phun dn hng dng hi v pha cc cnh ng. 13. p sut hi nc ti rotor nh hn trong ni hi. Dng hi khng th hnh thnh nu nh khng c s chnh lch p sut . chnh lch p sut cng ln, dng hi cng i mnh v lng hi i cng nhiu. 14. Khi lung hi thot khi vi phun, nhit v p sut ca n gim i 15. V vn tc ca n tng ln. 16. Sc nng (nng lng nhit) sn sinh ra p sut hi, v p sut hi c vi phun chuyn i thnh vn tc hi. Khi dng hi p vo cnh ng, tc ca n gim i mt phn. 17. Cnh ng cng vi rotor di chuyn, sn sinh ra cng c hc, hi nc s mt dn nng lng ca n. 18. cng mt p sut v nhit , mt lng hi ln hn s sinh ra nhiu cng hn 19. Nu c nhiu vi phun hn, hoc l kch c vi phun to hn th s c nhiu hi nc hn c a n cc cnh cong. 20. tng lng hi ta cn gi nguyn p sut chnh lch v tng m ca vi phun. 21. Chc nng ca vi phun: dn hng dng hi v pha cnh ng v chuyn i p sut ca n thnh vn tc. 22. Bnh ng cng vi cc cnh cong ca n c gn trn mt gung quay hn l gn trc tip trn trc.

23. Ba b phn c bn ca mt h thng sinh cng nh hi nc. 1. Rotor 2. Vi phun 3. Ngun hi 24. Vi phun, hoc mt dy vi phun, c b tr trn vch ca bu hi. 25. Dng hi i vo bu hi c iu khin bi van tit lu (van iu khin). 26. Bng cch iu chnh lng hi i vo bu hi, van tit lu s iu chnh lng cng sinh ra. 27. Rotor c gn bn trong mt v kim loi. 28. p sut hi bn trong v phi nh hn p sut bn trong bu hi lung hi c th i c vo bn trong v. 29. Nu khng c chnh lch p sut th khng c cng sinh ra v cng khng c nng lng c hc c to thnh. 30. Dng hi nc vn tc cao hng v pha cnh ng to ra mt xung lc lm quay rotor. V tua bin loi ny s dng xung lc ca hi nc tc dng ln cnh cong nn n c gi l tuabin xung kch.

I.4 Chu trnh nhit ng lc hc ca tua bin hi.