CHƯƠNG 6: THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VÀ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TUABIN
6.5. Xây dựng đường đặc tính tổng hợp vận hành của tuabin đã chọn
Nội dung xây dựng đường đặc tính tổng hợp vận hành của tuabin đã chọn bao gồm:
- Tính đổi đường quan hệ hiệu suất.
- Tính đổi đường hạn chế công suất.
- Tính đổi đường đồng độ cao hút Hs.
6.5.1. Tính đổi đường quan hệ hiệu suất.
a) Mục đích: Tính đổi đường η = f(n1',Q1') thành η = f(N) và η = f(N,H) b) Nguyên tắc:
Sử dụng công thức:
H n1' = nD1
η
32 2 1 '
81 1
,
9 Q D H N =
( )5
1 1 max
max 1 1
M T M
T D
η D η = − −
max
maxx M
T η
η
η = − Δ
* Vẽ đường đặc tính công tác η = f(N) từ đường đặc tính tổng hợp chính D1, n của loại tuabin đã chọn tìm trị số hiệu chỉnh Δη.
+ Đối với tuabin ánh quay:
Mỗi góc quay ử trên đường đặc tính tổng hợp chính của tuabin cánh quay có một hiệu suất ηMmax do đó mỗi góc ϕ phải tìm được một Δηφ. Tính toán như bảng dưới đây.
φ ηMmax ΗTmax Δηφ
* Tìm trị số hiệu chỉnh số vòng quay dẫn suất Δn1'
- Nếu 1 0,03
max max − <
M T
η
η thì không cần hiệu chỉnh.
- Nếu 1 0,03
max max − >
M T
η
η thì ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −
=
Δ 1
max max '
' 1
M T
nM
n η
η và n1'T =n1'M +Δn1'
Hoặc n1'M = n1'T −Δn1'.
* Tìm các trị số n1T' tương ứng với các trị số cột nước Hmax, H , Htt, Hmin, từ đó tìm ra các trị số n1M' tương ứng.
Từ các trị số vẽ các đường nằm ngang cắt đường ηM của tuabin tâm trục và tuabin gáo, đường góc quay ϕ của turrbin cánh quay ta được các trị số , , ỗM
tương ứng.
'
n1M
'
n1M Q1M'
* Tìm ỗT của tuabin thực:
- Tuabin tâm trục ηT = ηM + Δη
- Tuabin cánh quay ηT = ηM + Δηφ. ϕ khác nhau thì đường Δηφ khác nhau.
* Tìm NT = 9,81Q1'D12H32ηT. Qua tính toán có thể lập bảng.6.2 và bảng 6.3.
Bảng 6.2: Tính toán đối với tuabin tâm trục.
Hmax = H = Htt = Hmin =
Δη =
max ' 1
) (
1 max
H nT H = nD
' 1 '
1 '
) (
1 max n n
n M H = T −Δ
ηM
(1)
'
Q1 (2)
ηT (3)
NT
(4)
Bảng 6.3: Tính toán đối với tuabin cánh quay.
Hmax = H = Htt = Hmin =
Góc quay
của cánh tuabin
Hiệu chỉnh hiệu suất
Δη =
max ' 1
) (
1 max
H nT H = nD
' 1 '
1 '
1 n n
nM = T −Δ φ
(1)
Δηφ
(2)
ηM
(3)
'
Q1
(4) ηT
(5)
NT
(6)
Căn cứ vào cột (3) và (4) ở bảng 6.2 và cột (5) và (6) ở bảng 6.3 vẽ đường đặc tính công tác η = f(N) cho một trị số H (hình 6.12).
Hình 6.12: Đường đặc tính công tác của tuabin tâm trục với nhãn hiệu PO75/702-B550, n=107,1v/ph c) Vẽ đường đặc tính vận hành trên hệ toạ độ N, H.
Cắt các đường đặc tính công tác η = f(H) bằng một số đường ngang η = const cách nhau khoảng 1%. Dời các điểm đó lên hệ tạo độ (N,H) và nối chúng lại thành đường cong trơn ta được đường đồng hiệu suất η = f(N,H).
Để xác định được vị trí điểm đỉnh của mỗi đường hiệu suất bên dưới đường đặc tính vận hành ta vẽ đường bổ trợ ηmax = f(H) (hình 6.13). Từ đường quan hệ đó có thể tìm được trị số H nhỏ nhất phù hợp với điểm đỉnh của mỗi đường η (đường H = const tiếp xúc với đường η = const).
Hình 6.13: Đường cong bổ trợ ηmax = f(H) 6.5.2. Tính đổi đường hạn chế công suất.
Đường hạn chế công suất ABC chia ĐĐTTHVH ra hai phần: phía bên trái của đường ABC là vùng làm việc, còn phía bên phaỉ - vùng không lamg việc. Đoạn thẳng đứng AB tính từ cột nước tính toán Htt đến cột nước lớn nhất Hmax (điểm A), ở đoạn này công suất của tuabin bị hạn chế bởi công suất định mức của máy phát điện đã chọn. Chẳng hạn ở hình vẽ (hình 6.14) công suất lớn nhất của tuabin tương ứng với công suất định mức của máy phát điện bằng 180000kW. Đường nghiêng BC, tính từ Htt đến Hmin, công suất bị hạn chế bởi công suất của bản thân tuabin. Cột nước tương ứng với điểm B là cột nước tính toán. Đó là cột nước nhỏ nhất để đảm bảo tuabin phát đủ công suất định mức. Khi cột nước H < Htt thì vì hiệu suất giảm đột ngột nên công suất tuabin giảm nhỏ. Khi cột nước tương đối lớn (H > Htt), tuabin có khả năng phát được công suất tương đối lớn nhưng bị hạn chế bởi công suất giới hạn của máy phát điện, hoặc xét theo quan điểm độ bền nó cũng có thể bị hạn chế bởi kích thước (không đủ) của một bộ phận nào đó của tuabin.
Hình 6.14: Đường đặc tính tổng hợp vận hành của tuabin.
Đường hạn chế công suất phụ thuộc vào hệ tuabin, cách vẽ như sau:
Đối với tuabin tâm trục:
Đoạn nghiêng BC của đường hạn chế công suất được xác định theo đường đồng độ mở tới hạn của bộ phận hướng nước aomax = const. Nói chung ở hệ tuabin tâm trục và tuabin cánh quạt, đường aomax là đường hạn chế độ mở lớn nhất cho phép của tuabin.
Khi tuabin làm việc, độ mở ao của BPHN không thể vượt quá trị số aomax này. Do đó, đường aomax = const ở các hệ tuabin nói trên sẽ trùng với đường dự trữ công suất 5% vẽ trên Đ ĐTTHC của mẫu.
Như vậy toạ độ điểm B của đường nghiêng BC đã biết B(Htt, Ntt). Công việc còn lại là tìm toạ độ điểm C. Muốn thế, ta tìm trị số công suất của tuabin ứng với H = Hmin. Tính trị số ( )
max 1 max
'
IT H
n = nD , và ( ) ( )max 'I
' IT max
'
IM n n
n = −Δ . Như vậy ta sẽ tìm được trị số Q'I(m3/s) (tại giao điểm của đường thẳng ngang ( )n max const
'
IM = với đường aomax
= const hoặc với đường dự trữ công suất 5%). Sau đó tính trị số công suất của tuabin ứng với Hmin: Nmin =9,81D12Q'IHmin Hminη(kw). Nối hai điểm có toạ độ B(Htt, Ntt) và C(Hmin, Nmin) ta được đoạn BC của đường hạn chế công suất của tuabin (hình 6.10).
Đối với tuabin cánh quay:
Cũng giống như tuabin tâm trục khi H > Htt đường hạn chế công suất là đường thẳng góc do công suất của một máy phát điện quyết định còn khi H < Htt thì đường hạn chế công suất của tuabin bị han chế bởi độ mở lớn nhất aomax và được được tiến hành theo các bước sau:
+ Trên đường đặc tính vận hành η = f(N, H) từ điểm A (giao điểm của đường công suất lớn nhất của máy phát điện và Htt) ta xác định được ηTA.
Tính
tt ' 1
IA H
n = nD và
TA 32 tt 2 1 '
IA 9,81D H
Q N
= η
+ Trên đường đặc tính tổng hợp chủ yếu ( 'I)
' I,Q n
= f η
- Vẽ điểm A’(n'IA,Q'IA) xác định được được aomaxcủa điểm A’.
- Xác định điểm B’ là giao điểm của đường 'IH
n min và aomax, xác định ϕM, Q'IMB, ηMB.
+ Xác định điểm B trên đường η = f(N, H).
- Có ϕ'B xác định được Δηϕ, ηTB = ηMB’ + Δηϕ.
TB 32 min 2 1 ' IB
B 9,81Q D H
N = η
- Dịch điểm B (Hmin, NB) trên đường η = f(N, H) + Nối A-B ta được đường hạn chế của tuabin A-B.
6.5.3. Vẽ đường đồng chiều cao hút Hs.
a) Mục đích:
Tính đổi đường đồng hệ số khí thực ( 'I)
' I,Q n
= f
σ của đường đăcj tính tổng hợp chính của mô hình thành đường đồng chiều cao hút Hs = f(N, H).
b) Nguyên tắc:
Sử dụng các công thức tương tự:
H
n'I = nD1
N =9,81Q'ID12H32η
( )H
10 900
Hs = − ∇ − σ+Δσ Các bước:
- Tính n'IM tương ứng với các H đã cho
- Từ giao điểm của các đường thẳng ngang n'IM = const trên đường đặc tính tổng hợp chính với đường η = const (đối với tuabin tâm trục) hoặc với đường ϕ = const (đối với tuabin cánh quay) ta xác định được σ và Q'I của mỗi điểm.
- Lập bảng tính toán Hs = f(N) với H là thông số:
σ (1)
'
QI
(2)
N (3)
Δσ (4)
Hs
(5)
Căn cứ vào cột (3) và cột (5) vẽ đường Hs = f(N) tương ứng với các H.
4. Đường đặc tính tổng hợp vận hành.
Đường tổng hợp vận hành hoàn chỉnh phải bao gồm 3 loại đường sau đây:
Đường đồng hiệu suất η = f(N, H), đường đồng độ cao hút Hs = f(N, H) và đường hạn chế công suất của tổ máy.