được mở rộng. Từ đó thấy rằng không nên cho turbine cánh quạt đảm nhận phần phụ tải thay đổi nhiều, vì với chế độ làm việc đó turbine cánh quạt làm việc với hiệu suất thấp.
Các đường đồng hệ số khí thực của turbine cánh quay có trị số lớn hơn nhiều
so với turbine tâm trục, do vậy vấn đề khí thực trong vận hành đối với turbine cánh quay là vấn đề cần đặc biệt chú ý khi chọn đường kính D1 cũng như khi vận hành..
Trong hai loại turbine tâm trục và cánh quạt có thêm đường hạn chế 5% công suất, nếu vận hành vượt quá giới hạn này hiệu suất turbine sẽ giảm thấp rất nhiều. Do vậy trong việc chọn thông số turbine này cần chú ý đảm bảo yêu cầu đó.
Đường đặc tính tổng hợp chính là đặc tính mô hình của một kiểu turbine, nó đánh giá khả năng làm việc và chất lượng của turbine mô hình. Nó là tài liệu gốc để chọn chế độ làm việc ch turbine thực
2. Đường đặc tính tổng hợp vận hành
Đường đặc tính tổng hợp vận hành là đường đặc tính của của một turbine cụ thể có đường kính D1 và vòng quay n đã biết. Đường đặc tính này được xây dựng trong hệ trục toạ độ cột nước H và công suất N, nó biểu diễn các đường sau (hình 5-7,a):
- Họ các đường đồng hiệu suất = f (N, H);
- Họ các đường đồng độ cao hút nước Hs = f (N, H);
- Họ các đường hạn chế công suất turbine và máy phát .
Trên đường đặc tính tổng hợp vận hành ta thấy: điểm A là giao của hai đường hạn chế
Hình 5-7. Đường đặc tính tổng hợp vận hành.
công suất của turbine và máy phát, điểm này tương ứng với cột nước Htk. Ta thấy rằng khi cột nước nhỏ hơn cột nước thiết kế Htk thì không thể phát ra được công suất định mức (thể hiện công suất chịu cản do thiếu cột nước), chỉ có làm việc với cột nước H Htk thì mới có thể phát được công suất định mức. Đường đặc tính tổng hợp vận hành
giúp ch người vận hành xác định các chế độ làm việc của turbine, xác định các thông số tại các chế độ làm việc, cho phép xác định khả năng phát ra công suất turbine.
Đường đặc tính tổng hợp vận hành còn biểu thị ở dạng toạ độ H ~ Q (hình 5-7,b) .
V. 2. 3. Đường đặc tính của nhóm tổ máy
Trong thực tế vận hành TTĐ không chỉ có một turbine làm việc mà có nhiều tổ máy (turbine + máy phát) cùng làm việc, do vậy phải xây dựng đường đặc tính tổng hợp vận hành cho nhiều tổ máy. Khi đó các đường đồng hiệu suất phải tổ hợp các đường hiệu suất turbine, hiệu suất máy phát để được các đường đồng hiệu suất của một tổ máy. Sau đó xây dựng đường đồng hiệu suất của nhóm tổ máy. Dưới đây là ví dụ về đường đặc tính công tác ( = f(N) của ba tổ máy (hình 5-8,a) và đường tổng hợp vận hành của trạm có 3 tổ máy (hình 5-8,b).
1. Đường đặc tính công tác của nhóm tổ máy
Đường đặc tính công tác của 1 tổ máy biểu thị quan hệ giữa hiệu suất và công suất của tổ máy 1m = f (N) (đường I). Để vẽ đường quan hệ 2m = f (N) của hai tổ máy giống nhau ta định ra các tung độ còn hoành độ N xác định bằng cách lấy hoành độ một tổ máy nhân với 2 ( đường II).Với 3 tổ máy giống nhau nhân hoành độ một máy với 3 (đường III). Với nhóm n tổ máy ta cũng vẽ theo cách trên.
Hình 5-8,a là là đường đặc tính công tác của nhóm có ba tổ máy gióng nhau:
- Khi phụ tải yêu cầu N N1 thì cho chạy một tổ máy;
- Khi phụ tải yêu cầu N1 < N N2 tổ máy 1 và 2 cùng làm việc song song là tối ưu;
- Khi phụ tải yêu cầu N > N2 thì cả ba tổ máy cùng làm việc thì tối ưu.
Vì vậy đường đặc tính công tác của nhóm tổ máy là đường bao trên 0-1-2-3-4. Từ
đường đặc tính nhóm tổ máy ta cũng nhận ra rằng để cùng đảm nhận phụ tải thay đổi như nhau, nếu chỉ lắp một tổ máy cho trạm thì tuy hiệu suất max của nó cao hơn các
max từng máy cùng nhận tải, tuy vậy vùng làm việc có hiệu suât cao của một máy hẹp
hơn, còn vùng làm việc của nhiều tổ máy sẽ cao hơn. Điều này rất có ý nghĩa đối với trạm đảm nhận phần phụ tải thay đổi nhiều.
2. Đường đặc tính tổng hợp vận hành của nhóm tổ máy
Đường đặc tính tổng hợp vận hành của nhóm tổ máy giống nhau được xây dựng trên cơ sở của đường đặc tính tổng hợp vận hành của một tổ máy bằng cách cho trước một số giá trị cột nước H sẽ có được tương ứng các giá tri hiệu suất và công suất N của một tổ máy. Nhân các giá trị , N đó với 2, 3, 4, ... tổ máy. Nối các điểm có cùng hiệu suất khi TTĐ làm viẹc với 1, 2, 3, 4, ... tổ máy riêng lại với nhau bằng các đường cong trơn, ta sẽ có đờng đặc tính tổng hợp vận hành của nhóm tổ máy (hình 5-8,b).
Đối với trạm có các turbine khác nhau thì đường đặc tính tổng hợp vận hành là tập hợp các đường đặc tính tổng hợp vận hành của riêng từng tổ máy hay của từng nhóm tổ máy giống nhau làm việc ở các khu vực khác nhau.
Hình 5-8. đường đặc tính của nhóm tổ máy.
V. 3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP VẬN HÀNH
Phần V. 2. chúng ta đã biết một số đường đặc tính của turbine. Trong đó đường đặc tính tổng hợp chính là đường gốc của một kiểu turbine, nó được vẽ ra từ thí nghiệm mô hình, do các cơ quan thiết kế và chế tạo turbine thực hiện và cung cấp. Đối với lĩnh vực lựa chọn và sử dụng turbine cần đi sâu hơn về hiệu quả của tính toán năng lượng có liên quan đến turbine được chọn, do vậy chúng ta cần biết cách xây dựng đường đặc tính tổng hợp vận hành của một turbine cụ thể. Số liệu biết trước gồm:
Cột nước làm việc từ Hmin đến Hmax, cột nước thiết kế HTK của turbine thực; Công suất định mức của turbine và của máy phát điện;
Đường kính tiêu chuẩn của turbine thực D1;
Vòng quay đồng bộ của tổ máy n của turbine thực;
Đường đặc tính tổng hợp chính của turbine mô hình có đường đính D1M.
Sau đây là nội dung và các bước tính toán và xây dựng đường đặc tính vận hành:
1. Xây dựng các đường đồng hiệu suất = f (N, H)
Đường kính turbine thực và mô hình khác nhau do vậy hiệu suất, vòng quay, lưu lượng của chúng sẽ khác nhau. Do vậy trước khi tính toán vẽ đường đặc tính tổng hợp vận hành ta phải tiến hành tính toán hiệu chỉnh các đại lượng này:
- Hiệu chỉnh hiệu suất của turbine thực theo hiệu suất turbine mô hình:
T M (5-3)
Khi chế độ làm việc của turbine thay đổi thì hiệu suất cũng thay đổi, rất khó tìm ra được độ chênh lệch hiệu suất giữa hai turbine ứng với từng chế độ làm việc. Do vậy người ta dựa vào chế độ làm việc tối ưu của hai turbine để tính ra = T max - M max và dùng chung cho mọi chế độ làm việc. Trong đó T max , M max xác định theo các công thức đã cho (4-24) hoặc (4-25) ở chương IV. Nếu < 3% thì không cần hiệu chỉnh hiệu suất.
Đối với turbine cánh quay, chỉnh hiệu suất ứng với các góc đặt cánh , cũng hiệu chỉnh theo chế độ làm việc tối ưu của hai turbine.
max
M max
- Hiệu chỉnh vòng quay quy dẫn n'1, cũng dựa vào chế độ làm việc tối ưu để hiệu
chỉnh cho mọi chế độ làm việc:
' '
n n
(
1 10M
1) và
' '
n n
1 1M
n' ; nếu
1
gia số n'1 3% thì cũng không cần hiệu chỉnh vòng quay quy dẫn.
Sau khi hiệu chỉnh ta lập bảng tính quan hệ = f (N, H) cho các loại turbine với một số cột nước: bảng tính 5-1, bảng 5-2 như sau:
Bảng 5-1. Tính cho turbine Tâm trục và Cánh quạt.
Hmin n ' (n D ): H 1 1 min n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D 2 H3/ 2 1 1 min | Htk n ' (n D ): H 1 1 tk n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D2 H3/ 2 1 1 tk | Hmax n ' (n D ): H 1 1 max n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D2 H3/ 2 1 1 max | |||||
M | | Q'1 | N | Q'1 | N | Q'1 | N |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Có thể bạn quan tâm!
-
3. Điều Kiện Xảy Ra Khí Thực Và Hệ Số Khí Thực -
Điều Kiện Tương Tự Về Động Lực Học -
Tuabin thủy lực - 7 -
Tuabin thủy lực - 9 -
Phương Pháp Tính Toán Chọn Các Thông Số Turbine -
Điều Tốc Kiểu Cơ Cấu Hướng Nước Điều Chỉnh Tay
Xem toàn bộ 317 trang tài liệu này.
Cột 1: tra trên đường đặc tính tổng hợp chính; Cột 2: Lấy cột 1 cộng với ;
Cột 3, 5, 7: kẻ đường ngang n'1M trên đường đặc tính tổng hợp chính, gặp các
đường đồng hiệu suất M tương ứng sẽ tra ra Q'1;
Cột 4, 6, 8: Tính ra theo công thức tương ứng với từng cột nước. Bảng 5-2. Tính cho turbine Cánh quay.
Hmin n ' (n D ): H 1 1 min n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D 2 H3/ 2 1 1 min | Htk n ' (n D ): H 1 1 tk n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D2 H3/ 2 1 1 tk | Hmax n ' (n D ): H 1 1 max n' n' n' 1M 1 1 N 9,81Q' D2 H3/ 2 1 1 max | |||||||||||
| | M | | Q'1 | N | M | | Q'1 | N | M | | Q'1 | N |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
Cột 1: Tra trên đường đặc tính tổng hợp chính;
Cột 2: tính như đã trình bày nhưng lấy giao điểm với các góc , mỗi góc
có hiệu chỉnh riêng;
Cột 3,7,11: kẻ đường ngang n'1M trên đường đặc tính tổng hợp chính, gặp các
đường đồng góc đặt nội suy ra hiệu suất mẫu; Cột 4, 8, 12: lấy cột M cộng với cột 2;
Cột 5, 9, 13: ứng với M dóng tìm Q'1;
Cột 6, 10, 14: Tính theo công thức ghi ở trên với cột nước tương ứng
Từ các số liệu đã tính ở các bảng trên (các cột 2 ~ 4, cột 2 ~ 6 và 2 ~ 8 của bảng 5-1 cho turbine Tâm trục và Cánh quạt; các cột 4 ~ 6, 8 ~ 10, 12 ~ 14 đối với turbine Cánh quay) vẽ ra các đường đặc tính công tác = f (N), với mỗi cột nước sẽ có một đường (hình 5-9,a).
- Lập hệ toạ độ H ~ N (hình 5-9,b) cùng tỷ lệ hoành độ N, đặt bên dưới hệ ~ N;
+Trên trục H của hệ trục H ~ N kẻ các đường nằm ngang Hmim, H tk, Hmax;
+ Trên trục định ra các giá trị và kẻ dường ngang, cắt các đường ~ N mỗi cột nước có hai điểm ví dụ 1~1' hay 2~ 2'; 3~3' dóng xuống gặp các đường cột nước tương ứng (hình 5-8,b);
+ Nối các điểm cùng hiệu suất ( có hai nhánh) lại ta được đường đồng hiệu suất. Với nhiều trị số cho trước ta sẽ vẽ ra nhiều đường đồng hiệu suất = f (N, H)
2. Xây dựng đường hạn chế công suất
Đường hạn chế công suất trong đường đặc tính tổng hợp vận hành có hai nhánh do turbine và máy phát hợp thành, chúng cắt nhau tại tung độ cột nước thiết kế Htk (điểm A) trên hình (5-9,c). Đường hạn chế công suất máy phát là đường thẳng đứng có
hoành độ là
N mp
N TB
mp
Nlm
so may
. Đường hạn chế công suất turbine có thể là cong
hoặc gần đúng là thẳng. Cách xây dựng đường hạn chế công suất turbine như sau:
Xây dựng nhánh hạn chế công suất cho turbine Tâm trục và Cánh quạt dựa vào đường hạn chế 5% công suất trên đường đặc tính tổng hợp chính của kiểu turbine mẫu (hình 5-9,d). Đã biết điểm A ( Nmp , Htk ) , cần xác định thêm điểm B ( N B , Hmin ) rồi nối hai điểm A và B lại theo đường thẳng là
được. Từ
n'
n D1
, kẻ đường thẳng nằm ngang đến gặp đường hạn chế
Hmin
1
1
công suất 5% và tra được Q' và nội suy được hiệu suất mẫu
M tương ứng,
tính ra hiệu suất turbine thực =
M + và xác định ra công suất turbine
tại điểm B theo công thức đã biết. Có NB, Hmin xác định được điểm B.
Hình 5-9. Vẽ các đường đồng hiệu suất và đường hạn chế công suất.
* Xây dựng nhánh hạn chế công suất cho turbine Cánh quay phức tạp hơn và có
hai cách tính. Ở đây trình bày cách tính của nhà máy chế tạo turbine đề nghị, cho rằng: Khi cột nước H > Htk thì công suất turbine bị hạn chế bởi góc đặt cánh max;
Khi cột nước H Htk thì công suất turbine bị hạn chế bởi độ mở a0max .
Ta biết nhánh hạn chế công suất turbine dược xây dựng từ cột nước H Htk , do vậy ta tính để vẽ nhánh hạn chế công suất turbine theo độ mở a0 như sau:
- Điểm A là giao của đường hạn chế công suất máy phát và Htk đã xác định dễ dàng trên hệ toạ độ H ~ N (hình 5-10,a). Đổi toạ độ điểm A sang toạ độ n'1 ~ Q'1 trên đường đặc tính tổng hợp chính của turbine mô hình (điểm A') bằng công thức quy dẫn:
n
'
1tk
n D1
'
Q
và
1A 9,81
NA
D2 H3/ 2
suy ra Q'
1A'
A 1 tk
Htk
Đặt điểm A' (Q'1A', n'1tk ) lên hình (9-10,b) và nội suy được a0max .
- Tính toán để xác định điểm B ứng với cột nước Hmin và NB, làm các bước sau:
+ Vẽ nội suy đường đồng độ mở a0max (hình 5-10,b), đường này cắt đường ngang n'1M ứng với cột nước Hmin tại điểm B' và nội suy ra B'M và Q'1, tính ra B
+ Tính ra N B 9,81.
.Q' . D 2. H3/ 2 . Như vậy đã xác định được điểm B;
B 1B 1 min
+ Nối điêm A với B ta được nhánh hạn chế công suất turbine phần H H
Hình 5-10. Xây dựng đường phụ trợ.
3. Xây dựng các đường đồng độ cao hút Hs
Để xây dựng đường đồng độ cao hút HS = f (N, H), ta cần vẽ các đường phụ trợ của các cột nước trên toạ độ N ~ Q1' (hình 5-10,c) dựa trên kết quả đã tính toán ở bảng 5-1 , hoặc bảng 5-2 ơ trên. Sau đó lập bảng tính (5-3) tính dưới đây:
- Lập bảng 5-3 với các cột nước cho trước (ít nhất ba cột nước Hmin, Htk, Hmaxs);
- Trên đường đặc tính tổng hợp chính (hình 5-10,d) ứng với từng cột nước ta có n'1M, kẻ đường ngang n'1M , đường này gặp các đường đồng hệ số khí thực tại các điểm, tại đó ta nội suy ra M, tính ra , đồng thời cũng tra được Q'1 tương ứng. Có Q'1 tra ra công suất N tương ứng với cột nước trên (hình 5-10,c). Ghi số liệu trên vào các cột từ 1 - 4 và tính các cột 5, 6 và HS = 10 - /900 - kH;
- Từ bảng 5-3 vẽ đường phụ trợ HS ~ N, mỗi cột nước có một đường (hình 5-10,e);
- Giả thiết các trị số độ cao hút HS và kẻ các đường ngang gặp các đường H , ta được các N tương ứng và xác định điểm có cặp toạ độ N, H. Với nhiều điểm ta sẽ vẽ được các đường đồng HS= f (N, H) trên đường đặc tính tổng hợp vận hành.
Bảng 5-3. Bảng tính để xây dựng đường đồng độ cao hút
Htk n ' (n D ): H 1 1 tk n' n' n' 1M 1 1 k = 1,05 - 1,10 | Hmax n ' (n D ): H 1 1 max n' n' n' 1M 1 1 k = 1,05 - 1,10 | ||||||
| Q'1 | | N | kH | HS | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ... | ... |
Từ kết quả của các tính toán như đã trình bày ở trên vẽ lên cùng toạ độ N ~ H ta xây dựng được đường đặc tính tổng hợp vận hành cho một turbine cụ thể (hình 5-7,a).