CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TUABIN THỦY LỰC
1.4 Các bộ phận phụ của tuabin
Để đảm sự làm việc bình thường của tuabin, phải có các bộ phận phụ bố trí cạnh tổ máy, đó là: van phá chân không, van xả tải, van trước tuabin, thiết bị tháo nước rò rỉ trên nắp tuabin, thiết bị dầu bôi trơn v.v…
1.4.1. Van phá chân không
Khi đóng nhanh cơ cấu hướng nước của tuabin phản kích thì trong buồng BXCT áp suất bị giảm xuống. Đối với những TTĐ có ống xả dài và đường ống áp lực tương đối ngắn thì hiện tượng giảm áp suất này càng lớn, nước từ ống xả chảy ngược vào BXCT với tốc độ khá lơn (sóng ngược) có thể gây nên sự va đập vào rôto tổ máy có thể làm hư hại tuabin và máy phát. Có thể ngăn ngừa hiện tượng nói trên bằng cách đặt ở trên nắp tuabin một hay hai van phá chân không, van này có lỗ thông với phía dưới BXCT tuabin. Khi đóng nhanh cơ cấu hướng nước van này sẽ tự động mở và cho không khí vào buồng BXCT.
Hình (1.27) là kết cấu van phá chân không ứng với vị trí đóng van. Vỏ van (1) được gắn trên nắp tuabin, bên trong vỏ có xilanh (2), và được giữ chặt ở vị trí đóng nhờ lò xo (3). đầu dưới của xilanh này được nối với cần (14) của đĩa van (5), phía trong xi lanh có pittông (6) và cần (7) xuyên qua nắp van (8). Đầu trên cần (7) có lắp ròng rọc (9) tỳ vào nêm (10) (nêm nối với vòng điều chỉnh của BPHN). Pittông (6) lẫn ròng rọc (9) bị nâng lên trên, nhờ lò so (11). Ở đáy píttông có van tiết lưu (12) và van 1 chiều (13), van1 chiều này bị ép chặt vào đáy Pittông nhờ lò so (4). Ngăn trên của xilanh luôn luôn thông với khí trời qua van tiết lưu (16), còn ngăn dưới của nó cũng vậy qua lỗ (17). Không khí đi và BXCT qua cửa sổ (18). Khi cắt tải đột ngột, bộ phận hướng nước sẽ xê dịch nêm (10) sang trái, làm cho ròng rọc, cần pittông và pittông (6) bị ấn xuống dưới, lúc đó vì
dầu trong xilanh Hình 1.27: Van phá chân không
chưa kịp qua van tiết lưu để chảy lên ngăn trên nên dầu ở phía dưới xilanh bị nén lại nên đẩy cả xilanh (2) lẫn cần và đĩa van (5) xuống dưới nhờ đó không khí có thể từ nắp trên tuabin qua lưới chắn rác xuống phía dưới BXCT. Sau đó do có một ít dầu chảy qua van tiết lưu đi lên ngăn trên của pittông, nên áp lực trong đó giảm xuống, lò xo (4) giãn ra và đẩy xilanh (2) và đĩa van (18) đóng lại.
Cần chú ý là khi cần mở to BPHN thì van phá chân không vẫn nằm ở vị trí đóng (vị trí cho ở hình vẽ) và không khí không thể chui qua van này xuống phía dưới BXCT.
Thật vậy, từ hình (1.27) ta thấy, khi BPHN chuyển động về phía mở thì nêm (10) dịch từ trái sang phải, nên ròng rọc (9) không chịu nén nữa và lò xo (8) sẽ giãn ra kéo cần (7) và pittông (5) lên trên.
Lúc này nhờ van một chiều (13) (van này chỉ cho phép dầu chảy một chiều từ trên xuống dưới) nên dầu ở ngăn trên của xilanh (2) dễ dàng xuống ngăn dưới của nó bảo đảm cho xilanh (2) vẫn ở vị trí ban đầu.
1.4.2. Van xả không tải (van xả bỏ)
Van xả bỏ được sử dụng ở các tuabin cột nước cao. Hình (1.28) là sơ đồ van xả bỏ lắp phía dưới buồng xoắn kim loại. Khi đóng nhanh BPHN do cắt phụ tải đột ngột, thì
ngoài hiện tượng giảm áp như đã nói ở trên xảy ra ở phía sau BPHN, còn có hiện tượng nước va ở trong hệ thống dẫn nước của tuabin. Trị số lưu lượng trong tuabin càng thay đổi đột ngột (
dt
dQ lớn) thì áp lực nước va càng lớn.Van xả bỏ có tác dụng giảm áp lực nước va kể trên. Khi tuabin đang làm việc bình thường thì van xả bỏ đóng.
Trong trường hợp hệ thống điện có sự cố, máy phát điện bị tách khỏi lưới điện, lúc đó BPHN đóng và van xả bỏ mở để xả bớt một phần lưu lượng qua van này xuống hạ lưu TTĐ. Như vậy có thể giảm bớt áp lực nước va trong đường ống áp lực của TTĐ bằng cách giữ cho lưu lượng trong đường ống thay đổi chậm hơn so với độ mở của BPHN.
Khi BPHN đóng lại, van xả bỏ sẽ từ từ trở về vị trí ban đầu, và sau thời gian nhất định, van này sẽ đóng oàn toàn. Từ hình (1.28) ta nhận thấy nhờ van xả bỏ mà sự thay đổi lưu lượng trong đường ống theo thời gian (đường 1) sẽ chậm hơn nhiều so với trường hợp không có van xả bỏ (đường 2).
Hình 1.28: Sự thay đổi lưu lượng tuabin khi có van xả bỏ
Sơ đồ nguyên lý chuyển vận của van xả bỏ, xem hình (1.28). Ngoài hai loại van xả bỏ và van phá chân không còn có van bổ sung không khí lắp ở phía trên trục máy phát hay dưới trục tuabin, van này có tác dụng bảo đảm cho tuabin làm việc ổn định khi làm việc với cột nước thấp.
1.4.3. Van tuabin
Van tuabin được bố trí giữa đường ống áp lực và tuabin, ở các TTĐ sử dụng ống rẽ nhánh hoặc TTĐ cột nước cao H > 200 ÷ 300m. Đối với các tuabin cỡ lớn thường dùng ba loại van: đĩa, cầu và van kim dùng ở các TTĐ có cột nước rất cao.
Van đĩa (hình 1.29) hoặc van bướm có cấu tạo đơn giản gồm vỏ (1) và đĩa van (2) quay quanh trục của nó nhờ động cơ tiếp lực dầu cao áp. Trước khi mở van ta phải mở van cạnh (3) để cân bằng áp lực nước hai bên đĩa van.
Van đĩa sử dụng ở các
TTĐ có cột nước H , 150m với đường kính ống áp lực bằng 7 ÷ 8m.
Hình 1.29: Sơ đồ các kiểu van tuabin
Khi cột nước H > 150m thì phải sử dụng van cầu.
Van cầu hình (1.29b) gồm có vỏ (1) và rôto hình cầu (2), đường kính trong của rôto bằng đường kính của đường ống áp lực. Rôto có thể quay được góc 900 nhờ động cơ tiếp lực dầu cao áp. Van cầu có cấu tạo phức tạp hơn van đĩa. Người ta đã snả xuất van cầu có đường kính đạt tới 3m và dùng cột nước cao. Van cầu và van đĩa chỉ làm việc bình thường ở độ mở hoàn toàn, còn các độ mở khác thì trạng thái thủy lực sẽ kém đi.
Van kim (hình 1.29c) gồm có vỏ (1), chóp thoát nước (2) (nối với vỏ nhờ các trụ) và pittông kiểu hình trụ (3). Pittông này xê dịch được nhờ áp lực nước ở trong buồng A và B. Van kim có đặc tính thủy lực tốt, kín, dễ thao tác và có thể làm việc ở độ mở bộ phận, tuy nhiên khuyết điểm của nó là có cấu tạo phức tạp, kích thước lớn và giá thành cao.