Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Thiết bị turbine hơi

Thiết bị turbine hơi

Tải bản đầy đủ - 0trang

11



Hình 6.1: Cấu tạo turbine hơi

Phía hơi vào (hình 6.1) bao giờ cũng có thêm bộ phận an tồn ghép nối trên trục

của rotor nhằm mục đích cắt hơi đi vào turbine khi số vòng quay thực tế vượt quá số

vòng quay định mức 10 ÷ 12%. Các đoạn trục ghép được làm mát và bôi trơn bằng

bơm dầu. Rotor của turbine được nối với rotor của máy phát bằng khớp nối trục nữa

mềm.

Stato bao gồn có thân turbine, các hộp ống phun, hộp supap, vành chèn đầu

cuối, vành bánh tĩnh, bánh tĩnh và các bộ chèn bánh tĩnh. Thân turbine có hai mặt

bích ngang và hai mặt bích đứng nhằm chia turbine thành hai phần, phần trước,

phần giữa và ống thốt. Ngồi ra còn có ổ đỡ trước, sau dùng cho rotor và máy phát.

3.1.1.Thân tuarbine

Thân (đơi khi còn gọi là xilanh) của tuabin hơi thường có hình dáng phức tạp,

kích thước lớn dần theo hướng chuyển động của dòng hơi và có các chỗ lồi lên, các

buồng để đưa hơi vào, trích hơi ra, ống thốt cũng có hình dáng đặc biệt.

Thân của tuabin dọc trục thường có mặt bích ngang (ở chỗ cắt rời) và 1 hoặc 2 mặt

bích đứng để khi đúc, khi gia cơng cơ khí và khi lắp rắp được dễ dàng. Tuabin

hướng trục thường chỉ có mặt bích đứng.



12



Hình 2.2 - Thân (xilanh) tuabin trung áp (NMNĐ Hải Phòng I)

Thân tuabin được chế tạo bằng thép đúc, gang đúc hoặc thép hàn.

Gang đúc dùng cho những thân và những chi tiết làm việc ở áp lực 12 - 16 bar và

nhiệt độ tới 250 °C. Khi dùng loại gang pectit thì có thể làm việc ở nhiệt độ tới 350

°C. Thân làm bằng thép cácbon dùng cho những thông số hơi 35 - 40 bar, 400 - 425

°C.

Đối với áp lực và nhiệt độ hơi rất cao thì thân được chế tạo bằng các loại thép hợp

kim đặt biệt có cấu trúc ơtstenit pha thêm crôm, niken, môlipden, vanađi và

vonfram.

Để giảm nhẹ điều kiện làm việc cho vật liệu của thân, người ta cố gắng hạn chế kích

thước bề mặt của thân khi chịu tác dụng của nhiệt độ cao (cao hơn 425 - 450 °C).

Khi nhiệt độ hơi lớn hơn 550 - 575 °C người ta làm thành hai lớp hoặc gọi là thân

kép, ở giữa thân trong và thân ngồi có chứa hơi với thơng số trung bình được lấy

từ 1 tầng trung gian nào đó đưa vào. Vì vậy, các bề dầy của tường thân và các mặt

bích nối của thân trong cũng ngư thân ngồi có kích thước nhỏ hơn nhiều so với

thân đơn (1 lớp). Do những điều kiện làm việc nhẹ nhàng của ngồi cho nên có thể

cho phép chế tạo bằng thép cacbon.

Thân turbine là một trong nhừng bộ phận chính có hình dạng rất phírc tạp.

Trong thân có lắp ống phun, cánh hướng, bánh tĩnh, vành bánh tĩnh... Thân



13



turbine có thổ là một hoặc nhiều tuỳ theo công suất của turbine. Ngày nay

hầu hết các turbine có cơng suất lớn tiều có bốn thân máy hoặc năm thân

máy



Hình : Sơ đồ dòng hơi trong tuabin hơi

Trong turbine một thân máy thì rotor của turbine thường được

nối với rotor của máy phát đặt ở phía hơi thốt. Trong turbine một trục và

có nhiều thân máy thì thân máy được bố trí theo chiều dòng hơi lần lượt là

turbine cao áp HP, rồi đến turbine trung áp IP, rồi đến một vài turbinc thấp

áp LP và cuối cùng là máy phát điện. Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp

turbine cao áp HP được đặt ở vị trí chính giữa còn các cặp turbine thấp áp

LP được đặt đối xứng ở hai phía của turbine cao áp.



14



Hướng di chuyến của dòng hơi trong turbine nhiều thân máy có

thể rất khác nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giảm lực dọc trục tác

dụng lên ố đỡ, giám khe hở dọc trục, giảm độ dịch chuyên tương đối giữa

trục và thân máy, sự phân bố của các đường ống dẫn hơi vào và ra khỏi thân

máy, giảm độ biến dạng nhiệt của thân máy, bố trí của các bộ phận phân

phối hơi...

Thân máy của turbine cao áp có thế được chế tạo theo một dòng,

trong đó hơi được dẫn vào từ đầu thân máy (sơ đồ thuận dòng) hoặc vào

giữa thân máy (sơ đồ vòng) như minh hoạ trong hình 4.2. Trong sơ đồ vòng

của turbine cao áp HP, dòng hơi sau tầng đầu tiên sẽ đơi hướng chuyến

động 180° để làm mát phía ngồi của vỏ trong thân máy rồi đi tiếp vào tầng

thứ hai... Với sơ đồ vòng của turbine cao áp HP thì tổn thất áp suất do trở

lực trong khoảng trống giữa hai vỏ thân máy tăng lên, nhưng đồng thời

cũng giảm được nhiều tốn thất trong các bộ chèn. Loại cấu trúc này có ưu

điểm là làm giảm bớt độ chênh lệch nhiệt độ và ứng suất bên trong thân

máy, nhất là khi thay đổi chế độ làm việc.

Trong turbine có lưu lượng thể tích hơi lớn người ta thường dùng

cấu trúc hai dòng hơi với lưu lượng hơi và kích thước hình học của bộ phận

dẫn hơi là như nhau, cấu trúc này cho phép giảm chiều dài cánh động của

tầng cuối LSB và tự khử được lực dọc trục trong thân máy một cách triệt

đề.

Trong turbine có nhiều thân máy người ta có thể hướng dòng hơi

di chun trong các thân máy sao cho ngược chiều nhau đô tự cân băng lực

dọc trục.

Để thuận tiện trong việc iháo lắp turbine nơn thân máy thường

được chế tạo thành hai nửa có mặt tháo ngang ghép bằng mặt bích. Vì các

mặt bích khá dày nên dể giảm bớt thời gian sấy, giảm bớt ứng suất phát sinh

cũng như giãn nở dọc trục tương đối giữa rotor và thân máy người ta đã

thiết kế thêm đường hơi dùng dể sấy mặt bích. Phần lớn Ihân turbine cao áp

HP có mặt lắp ghép nằm ngang, khơng có mặt lắp ghép đứng, vì với thơng

số áp suất cao sẽ rất khó đảm bảo độ kín ở vùng giao nhau giữa mặt lắp

ghép nằm ngang và mặt lắp ghép đứng. Mặt lắp ghép giúp cho công nghệ

chế tạo được đơn giản hơn, giảm bớt kích thước các bộ phận riêng biệt của

tưrbine cũng như giảm bớt khó khăn trong cơng tác vận chun turbine đến

nơi lắp đặt

Thân máy của turbine cao áp I IP và trung áp IP được chế tạo

bàng thép hợp kim. Thân máy của lurbine thấp áp LH được chế tạo bằng

thép carbon dạng tấm. vấn đề giãn nở của thân máy cũng cần được quan tâm

khi chế tạo và lắp đặt turbine sao cho thân máy có thê giãn nở theo nhiều

phương mà vẫn đảm bảo khe hở trong bộ phận cấp hơi.



15



Hình : Mặt cắt tuabin một thân máy cơng suất 100 MW



Cánh tuabin:

Các cánh phản lực được lắp trực tiếp trên trục, chiều cao của cánh tăng dần từ “đầu”

đến “cuối” tuabin. Cánh ở những tầng đầu được lắp trên trục bằng mộng chữ T.

Trên mỗi cánh này có các vấu để lắp đai. 3 tầng cánh cuối của hạ áp không được lắp

đai.

Các tầng cánh cuối tuabin dạng cánh "xoắn", chân cánh được lắp mộng “cây thông

ngược”. Trên mép vào của các cánh được tôi cứng giúp cho cánh chịu được sự va

đập của những hạt hơi ẩm. Lớp tơi cứng này có chiều dài xấp xỉ 1/3 chiều cao cánh

và chiều rộng xấp xỉ 25mm. Những hạt ẩm nếu khơng được tách ra nó sẽ mài mòn

cánh động và làm giảm hiệu suất tuabin do đó làm giảm hiệu suất của Nhà máy. Để

tách những hạt ẩm, trên cánh tĩnh có xẻ những rãnh so le nhau dọc theo chiều cao

cánh, và làm những vấu trên vỏ trong của xi lanh. Màng ẩm dần dần dịch chuyển ra

xa tâm rơto và gom lại trên các rãnh sau đó chảy về các cửa trích hoặc bình ngưng.

Do khe hướng trục giữa các cánh động và cánh tĩnh lớn, nên q trình vận hành sẽ

khơng bị ảnh hưởng bởi độ chênh giãn nở kể cả khi khởi động và ngừng tuabin.



16



Các cánh tĩnh có chân dạng chữ T ngược hoặc chữ L và lớp bao ngoài được chế tạo

cùng loại vật liệu với các cánh động.

Các cánh động cuối cùng đứng tự do hồn tồn, khơng có dây đai hay vành bao. Vì

khơng có cụm cánh liên kết bằng dây đai, nên sẽ không tạo ra độ rung do kết nối

cụm, mà chỉ tạo thành độ rung đơn và nhỏ. Các hàng cánh tĩnh của tầng cuối cùng

vỏ hạ áp được chế tạo bằng thép tấm



a) Cánh động tuabin hạ áp đã lắp trên rơto (NMNĐ Hải Phòng I)



b) Cánh tĩnh lắp vào vỏ tuabi



17



Hình 2.4 - a) Cánh tĩnh, b) cánh động tuabin hơi



Vỏ tuabin:

Tuabin cao áp

Tuabin cao áp gồm vỏ ngồi loại thùng, vỏ trong có bích đứng và cụm răng

chèn. Vỏ ngồi phân bố dòng hơi chính đối xứng ở hai bên. Đặc biệt vỏ ngồi có

khả năng đỡ cho vỏ trong dịch chuyển và quay tự do khi ứng suất nhiệt vượt quá

giá trị cho phép, do đó có thể linh hoạt trong vận hành, cho phép khởi động nhanh

và thay đổi tải nhanh.

Vỏ trong, nằm trong vùng áp suất cao, có rãnh trượt theo chiều thẳng đứng và có

thể xoay đối xứng.

Trên vỏ của tuabin cao áp có lắp 4 van điều chỉnh để đưa hơi từ hai van Stop vào

tuabin.

Tuabin trung áp

Tuabin trung áp có kết cấu vỏ kép và dòng đơn. Tuabin trung áp có lắp 2 tổ hợp

van điều chỉnh, mỗi tổ hợp gồm: 1 van chặn và 1 van điều chỉnh để điều khiển dòng

hơi từ bộ quá nhiệt trung gian vào tuabin trung áp.

Vỏ trung áp có kết cấu 2 nửa nằm ngang bao gồm vỏ ngoài và vỏ trong. Vỏ trong

và vỏ ngoài được lắp với nhau bằng động lực.

Tuabin hạ áp

Tuabin hạ áp có kết cấu 3 vỏ. Cụ thể tuabin hạ áp gồm vỏ ngoài, vỏ trong 1 và vỏ

trong Kết cấu 3 vỏ này để tránh biến dạng nhiệt do độ chênh nhiệt độ lớn.

Gối đỡ:

Ví dụ với tuabin của Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng (300 MW) có 4 gối trục, gối

số 1, 3 và 4 là gối đỡ đơn; gối số 2 là gối đỡ chặn. Gối đỡ chặn có tác dụng đỡ và

chặn rơto khơng dịch chuyển do lực phản lực của dòng hơi. Khi tuabin khởi động và

ngừng, dầu từ bể dầu bôi trơn được bơm để nâng trục tuabin nhờ bơm nâng trục

(JOP). Trong quá trình vận hành bình thường, dầu bơi trơn được cấp vào gối trục



18



nhờ bơm dầu chính (MOP) hoặc bơm dầu khẩn cấp (EOP) trong trường hợp hai

bơm dầu chính khơng làm việc được.

Tuabin sử dụng ổ trượt, bề mặt trong của ổ có một lớp ba-bít. Trên ổ trục có các

đường dầu cấp của JOP (từ phía dưới ổ trục) và đường dầu bơi trơn lúc vận hành

bình thường.



Hình 2.5 - Gối đỡ sau tuabin trung áp và vành chèn

Bộ quay trục tuabin:

Bộ quay trục tuabin - máy phát có tác dụng quay rơto tuabin với tốc độ từ 50 đến

100 vòng/phút khi tuabin khởi động và ngừng tránh cho rôto bị cong do giãn nở

nhiệt không đều. Bộ quay trục được đặt ở phần đầu tuabin, nó gồm một động cơ

quay trục và bộ ly hợp kiểu thuỷ lực.

Khi tuabin ngừng, tốc độ giảm xuống 400 v/ph quay trục tự động vào làm việc; khi

tuabin khởi động bộ quay trục tự động tách ra khi tốc độ tuabin đạt 500 v/ph.

Bộ quay trục được làm bằng vật liệu 42CrMo4, nó có độ cứng ≥ 650 N/mm 2, ứng

suất uốn 900 ÷ 1100 N/mm2.

Bộ chèn hơi tuabin:

Các bộ chèn được bố trí ở đầu trục các phần của tuabin, đỉnh ống phun và đỉnh cánh

động. Nhiệm vụ của bộ chèn phần cao áp và trung áp là ngăn chặn hơi rò ra ngồi

và bộ chèn phần hạ áp ngăn chặn khơng khí từ mơi trường lọt vào tuabin hạ áp. Các



19



bộ chèn phần trung gian cũng có nhiệm vụ ngăn hơi lọt qua đỉnh cánh động hoặc

đỉnh ống phun.

Lượng hơi sau khi chèn được đưa về bình ngưng hơi chèn nhờ quạt hút hơi chèn.

Khi tuabin mới khởi động dùng nguồn hơi tự dùng để chèn trục tuabin, sau khi

tuabin hoạt động ổn định nguồn hơi tự dùng làm việc ở chế độ dự phòng, nguồn hơi

chính để chèn là hơi rò từ các bộ chèn phần cao áp, trung áp. Các bộ chèn ở đỉnh

cánh của các phần cao và hạ áp có cấu tạo khác nhau.

3.2. Phân loại:



Tuỳ thuộc vào tính chất của quá trình nhiệt có thể phân biệt các loại tua bin hơi

nước chủ yếu như sau:

- Theo tầng số công tác:

Tuabin một tầng ( Single- stage turbines) .Công suất đạt nhỏ .Thường dùng để cho

máy nén ly tâm, bơm , quạt…… b) .Tuabin nhiều tầng ( Multistage turbines ) .Có

nhiều tầng công tác ( xung lực hay phản lực ) nối tiếp nhau , công suất lớn .

- Theo hướng chuyển động của dòng hơi

+ Tuabin dọc trục (Axial turbines ) .Dòng hơi chuyển gần như

song song với trục.

+ Tuabin hướng kính (Radial turbines) . Dòng có hướng vng góc với trục , có thể

là ly tâm hay hướng tâm .

- Theo nguyên lý tác dụng của dòng hơi

+ Tuabin xung lực ( Impulse turbines ). Hơi nước chỉ giản nở để tăng tốc trong ống

phun hay trong rãnh cánh tĩnh , nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của

dòng .trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ năng. Ngày

nay người ta chế tạo tầng xing lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của

nó.

+ Tuabin phản lực ( Reaction turbines ) .Sự giản nở của hơi nước xảy ra trong rảnh

cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau

- Theo đặc điểm của quá trình nhiệt

+ Tuabin ngưng hơi: Trong đó tồn bộ lưu lượng hơi mới, lưu lượng hơi trích gia

nhiệt, đều đi qua phần chuyền hơi, bành trướng đến áp suất bé hơn áp suất khí

quyển, rồi vào bình ngưng.Trong đố nhiệt của hơi thốt ra truyền cho nước làm mát

và mất đi một cách vô ích. Dùng để kéo máy phát điện và sản xuất điện năng. Hiệu

suất nhiệt tương đối thấp.

+ Tuabin đối áp: Trong loại tua bin này hơi bành trướng tới áp suất dưới áp suất khí

quyển, còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho các nhu cầu sinh

hoạt, cho ngành nông nghiệp,…

Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tấng cuối

cũng thường lớn hơn áp suất khí quyển.

+ Tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh:



20



Loại tuabin này ngồi việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt (khơng điều chỉnh) còn bố trí

một hoặc hai cửa trích hơi có điều chỉnh áp suất theo nhu cầu để dùng cho mục đích

cơng nghệ và sưởi ấm. Hơi trích được điều chỉnh có lưu lượng lớn hơn so với loại

chỉ có trích hơi gia nhiệt và khơng phụ thuộc vào phụ tải của tuabin, còn áp suất

trong cửa trích hơi thì giữ khơng đổi.Lưu lượng hơi còn lại sẽ đi vào phần hạ áp rồi

thốt về bình ngưng hơi. Hiệu suất tại gian máy có thể đạt tới 42 – 45 %.Tuabin hơi

có trích hơi điều chỉnh rất phù hợp với việc phối hợp sản suất điện năng và nhiệt

năng.

+ Tuabin ngưng hơi có cữa trích điều chỉnh trung gian: Trong tuabin này hơi trích từ

tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ nhiệt, lượng hơi còn lại tiếp tục làm việc

trong các tầng khác và đi vào bình ngưng. Áp suất hơi trích được tự động duy trí ở

mức khơng đổi

+ Tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp: Để phục vụ các hộ tiêu thụ nhiệt có

nhu cầu với áp suất khác nhau, có thể dùng tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và

đối áp, trong đó một phần hơi với áp suất khơng đổi được trích từ tầng trung gian.

Phần hơi còn lại, sau khi đi qua các tầng tiếp theo sẽ dẫn về hộ tiêu thụ nhiệt với áp

suất thấp hơn. Tùy thuộc vào áp suất của hơi dẫn vào tuabin mà chia ra:

• tuabin thấp áp, với áp suất hơi mới từ 1,2 đến 2 bar .

• tuabin trung áp, với ap suất hơi mới khơng q 40 bar

• tuabin cao áp với áp suất hơi mới từ 60 đến 140 bar.

• Tuabin trên cao áp, vói áp suất trên 140 bar.

4. Lựa chọn số cấp quá nhiệt trung gian



Một nội dung khá quan trọng trong việc lựa chọn tuabin là số cấp quá nhiệt trung

gian. Việc quá nhiệt trung gian thực chất là làm tăng thêm nhiệt độ cho hơi để tăng

khả năng sinh cơng của nó. Sự hạn chế của việc nâng cao nhiệt độ đầu (bởi nhiều lý

do), được bù lại một phần là nhờ việc quá nhiệt trung gian. Quá nhiệt trung gian đối

với các tuabin ngưng hơi còn làm giảm được độ ẩm của hơi ở các tầng cuối của

tuabin (nhất là các tuabin có áp suất ban đầu cao), làm tăng độ tin cậy và độ kinh tế

của tuabin. Thông thường người ta thực hiện quá nhiệt trung gian một lần nhưng

riêng những khối lớn và sử dụng loại nhiên liệu đắt tiền thì có thể thực hiện quá

nhiệt trung gian hai lần. Khi thực hiện quá nhiệt trung gian có thể giảm tiêu hao

nhiên liệu 4-6%.

Cấp quá nhiệt trung gian thứ hai làm tăng thêm hiệu suất do đó cũng tiết kiệm thêm

được một lượng nhiệt vào khoảng 1,5-2,5%. Đương nhiên, khi có quá nhiệt trung

gian sẽ làm tăng thêm tiêu hao kim loại của thép hợp kim cao cấp và tương ứng là

tuabin sẽ đắt thêm 10-12%. Cho nên đối với các khối công suất lớn, sử dụng loại

nhiên liệu đắt tiền thì có thể bù lại phần giá thành thiết bị phải tăng thêm do có bộ

q nhiệt trung gian cấp II. Thơng thường chỉ áp dụng tuabin có hai cấp quá nhiệt



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Thiết bị turbine hơi

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×