PGS TSKH PHAN QUANG XỈNG GIAO Ï TRÇNH Û Û ÂIÃN Ú BIN NHIÃT TC PHÁN Ư QỤA TRÇNH NHIÃÛT Â NÀƠNG - 2002 -8- CHỈÅNG LËCH SỈÍ PHẠT TRIÃØN CA TÚC BIN Khi nọi vãư túc bin chụng ta thỉåìng gàûp loải túc bin: túc bin håi, túc bin khê v túc bin nỉåïc Ngy túc bin l bäü pháûn ráút quan trng cạc nh mạy nhiãût âiãûn (túc bin håi, túc bin khê) v nh mạy thy âiãûn (túc bin nỉåïc) Giạo trçnh ny ch úu trçnh by vãư túc bin håi v túc bin khê 1.1- Túc bin håi: Túc bin håi âåìi cạch âáy hån 100 nàm Trong thãú k 19 mạy håi nỉåïc pit täng l mạy nhiãût ch úu Nàm 1883 láưn âáưu tiãn túc bin håi âỉåüc âỉa vo thỉí nghiãûm v â nhanh chọng phạt triãøn hån hàón mạy håi nỉåïc nhåì nhỉỵng ỉu âiãøm sau âáy: - Cäng sút låïn hån nhiãưu ta sỉí dủng âỉåüc mäüt lỉåüng håi låïn - Håi cọ thãø gin nåí tỉì ạp sút cao xúng ạp sút ráút tháúp vç váûy náng cao âỉåüc hiãûu sút - Cọ thãø thu häưi lải nỉåïc ngỉng mäüt chu trçnh nỉåïc - håi khê nẹn, tàng cháút lỉåüng nỉåïc cáúp våïi cạc thäng säú cao - Chảûy ãm hån mạy håi nỉåïc, thûn tiãûn váûn hnh Hçnh 1.1: Så âäư màût càõt Túc bin xung lỉûc mäüt táưng 1- Trủc túc bin 2- Âéa 3- Cạch âäüng 4- Dy äúng phun 5- Thán Túc bin 6- ÄÚng -9- Hçnh 1.2: Mä hçnh túc bin håi hiãûn âải - hng Siemens Nàm 1883 Gustav de Laval (Thủy âiãøn) â chãú tảo túc bin âáưu tiãn Âáy l túc bin xung lỉûc mäüt táưng, cäng sút 3,7 kW, säú vng quay ráút låïn, lãn âãún 32.000 vng/phụt, âỉåüc näúi qua häüp gim täúc våïi mạy phạt âiãûn - håi âi qua äúng phun dy (äúng phun Laval), tàng täúc, cọ âäüng nàng låïn sau âọ âi vo cạnh quảt âäüng âỉåüc gàõn trãn âènh túc bin Tải âáy âäüng nàng biãún thnh cå nàng lm quay trủc túc bin Nàm 1884 Charles Parsons (Anh qúc) â chãú tảo túc bin phn lỉûc âáưu tiãn Túc bin cọ cäng sút kW, säú vng quay 18.000 vng/phụt, âỉåüc näúi trỉûc tiãúp våïi mạy phạt âiãûn mäüt chiãưu, ạp sút håi måïi 0,7 MPa Âáy l mäüt túc bin nhiãưu táưng (mäùi táưìng gäưm mäüt dy äúng phun v dy cạnh âäüng liãưn nhau) âỉåüc gàõn trỉûc tiãúp lãn trủc hçnh tang träúng Håi âỉåüc gin nåí liãn tủc cạc táưng, âäüng nàng táưng trỉåïc âỉåüc sỉí dủng mäüt pháưn åí táưng sau Do âọ lm gim âỉåüc täøn tháút täúc âäü ra, náng cao âỉåüc hiãûu sút ca túc bin Trong túc bin loải ny, håi khäng nhỉỵng gin nåí äúng phun m cn c cạnh quảt âäüng Nàm 1896 Charles Curtis (M) âỉa vo váûn hnh túc bin cọ táưng täúc âäü Trong táưng täúc âäü ny cạc cạnh quảt âỉåüc gàõn lãn cng mäüt âènh cọ nhiãưu dy kãư Nhåì âọ gim âỉåüc säú vng quay v âån gin truưn âäüng - 10 - Hçnh 1.3: Túc bin phn lỉûc nhiãưu táưng 1- Thán túc bin 2-3 - Cạnh âäüng 4-5 - Cạnh ténh - Thán ngoi - Håi vo - Thán túc bin - Âỉåìng håi måïi 10 - Cỉía Nàm 1900 âåìi túc bin xung lỉûc nhiãưu táưng âáưu tiãn ca k sỉ ngỉåìi Phạp Rateau våïi cäng sút 735 kW 1903 nh bạc hc ngỉåìi Thủy s Aurel Stodola láưn âáưu tiãn trçnh by vãư l thuút túc bin håi 1904 Túc bin xung lỉûc nhiãưu táưng v äúng phun cọ miãưn càõt vạt ca Heinrich Zoelly ( Thủy sé ), cäng sút 1100 kW 1907 Hng BBC ( Thủy s ) chãú tảo túc bin håi cäng sút 5000 kW âáưu tiãn våïi säú vng quay l 1000 vng/phụt, cọ táưng täúc âäü v táưng phn lỉûc 1912 Túc bin hỉåïng trủc âáưu tiãn ca hai anh em Ljungs Trons ngỉåìi Thủy âiãøn Loải túc bin hỉåïng trủc ny vãư sau êt âỉåüc phäø biãún hản chãú vãư cäng sút Hçnh 1.4: Så âäư Túc bin hỉåïng trủc 1,2 - Âéa Túc bin - ÄÚng dáùn håi måïi 4,5 - Trủc Túc bin 6,7 - Cạch quảt táưn trung gian - Thán Túc bin - 11 - 1925 Hng AEG ( Âỉïc ) v BBC ( Thủy âiãøn ) náng thäng säú ca håi lãn âãún P = 3,5 ÷ 5,5 MPa, nhiãût âäü t = 450oC 1930 Túc bin cao ạp âáưu tiãn ca thãú giåïi âåìi hng BBC chãú tảo våïi ạp sút P = 19,5 Mpa , t = 500oC , âáy l túc bin thỉí nghiãûm nãn cäng sút chè måïi âảt MW 1930 Túc bin trủc våïi cäng sút 160 MW BBC v 210 MW (GE, Westinghouse) 1931 Túc bin mäüt trủc våïi cäng sút 160 MW (GE) 1954 Nh mạy âiãûn ngun tỉí âáưu tiãn âåìi åí Dbnisk (Liãn xä c) våïi túc bin håi áøm 1956 Túc bin siãu täúc våïi thäng säú håi P = 24 MPa, t = 560oC ca hng Siemens (Âỉïc) v GE (M) 1960 Cạc túc bin cäng sút 500MW âáưu tiãn âåìi ( M, Anh, Thủy sé ) 1970 Täø håüp Túc bin mạy phạt 1000 MW âáưu tiãn v 1300 MW - Túc bin hai trủc ca hng BBC âåìi Song song våïi viãûc tàng cäng sút cạc täø mạy, thäng säú håi v hiãûu sút ca cạc túc bin ny ngy mäüt tàng Trãn hçnh 1.4 biãøu thë quạ trçnh phạt triãøn ca thäng säú håi, hiãûu sút v cäng sút ca täø håüp túc bin mạy phạt tỉì gáưn mäüt thãú k P(MW) η o TE( C) P 1000 0,5 η 800 700 PE(MW) 1200 0,6 600 40 800 0,4 TE 500 30 600 0,3 PE 400 0,2 400 20 200 0,1 300 10 200 0 1900 1925 1950 1975 2000 Hçnh 1.5: Quạ trçnh phạt triãøn thäng säú håi, hiãûu sút v Cäng sút túc bin håi N - 203 - 1- Âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin âäúi ạp Âäư thë chãú âäü ca túc bin âäúi ạp phn ạnh sỉû phủ thüc lỉu lỉåüng håi måïi Go vo cäng sút âiãûn PE v âäúi ạp pn ; (8-8) Gn = f(PE, pn) Nọ cọ thãø âỉåüc biãøu thë trãn màût phàóng tỉång ỉïng våïi cạc säú liãûu thỉûc nghiãûm hay toạn â cọ Trong ba thäng säú ca phỉång trçnh (8-8), ạp sút cúi pn, l êt cọ nh hỉåíng nháút, cho nãn âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin âäúi ạp âỉåüc thãø hiãûn dỉåïi dảng mảng âỉåìng cong Go = (PE), Pn = const 2- Âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin cọ mäüt cỉía trêch håi âiãưu chènh Trong trỉåìng håüp chung âäư thë cạc chãú âäü biãøu thë sỉû phủ thüc cäng sút âiãûn PE vo lỉu lỉåüng håi âi qua túc bin Go v qua cỉía trêch Gn, cng vo ạp sút håi cỉía trêch pn (8-9) Gn = f(PE, Gn , pn) Tỉì phỉång trçnh ny cọ thãø loải trỉì ạp sút ca håi trêch pn, thay thãú nh hỉåíng ca bàòng hãû säú âiãưu chènh (sai säú tỉång âäúi bẹ) Vç váûy sỉû phủ thüc (8-9) cọ thãø âỉåüc thãø hiãûn trãn màût phàóng dỉọi dảng mäüt loảt cạc âỉåìng cong Go = f (PE) Gn = const Ta s kho sạt vê dủ vãư cạch dỉûng âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin cọ trêch håi bàòng phỉång phạp gáưn âụng cho ràòng quan hãû phủ thüc ca lỉu lỉåüng håi Go vo cäng sút PE v Gn â âỉåüc tuún họa : Go = Gk.o + ynGn = Gk.x rk PE + ynGn (8-10) = Gk.x + dnom (1-x) PE + ynGn ; Trong âọ : Gk.o= Gk.x rk PE - Lỉu lỉåüng håi vo túc bin lm viãûc våïi chãú âäü ngỉng håi khäng cọ trêch håi ; Gk.x - Lỉu lỉåüng håi chảy khäng ti khäng cọ trêch håi ; rx = (Go - Gk.x)/ PE - Sút tàng lỉu lỉåüng håi åí chãú âäü ngỉng håi, kg/kWh yo = (in - ik)/ (io - ik) - T säú ca nhiãût giạng sỉí dủng pháưn ạp trãn nhiãût giạng sỉí dủng ton pháưn túc bin (hãû säú hủt cäng sút håi trêch ); dâm = Gâm /Pâm - Sút tiãu hao håi cọ phủ ti âënh mỉïc v chãú âäü ngỉng, kg/kWh x = G k x Hãû säú chảy khäng ti Go 3- Âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin cọ hai cỉía trêch håi âiãưu chènh - 204 - Âäư thë phn nh sỉû phủ thüc giỉỵa cäng sút ca túc bin PE,lỉu lỉåüng håi âi qua túc bin Go cạc lỉu lỉåüng håi trêch phêa trãn (cäng nghiãûp) v phêa dỉåïi (cáúp nhiãût thu häưi) Gn v GT ; (8-11) Go = f (PE, Gn, GT) nh hỉåíng ca cạc thäng säú cn lải ca phỉång trçnh (8-7) âỉåüc cạc hãû säú hiãûu chènh Khi dỉûng âäư thë cạc chãú âäü ca túc bin cọ hai cỉía trêch âiãưu chènh ngỉåìi ta quy ỉåïc thay thãú bàòng túc bin o cọ cỉía trêch håi phêa trãn Håi trêch cáúp nhiãût thu häưi âỉåüc xem bàòng khäng, cn håi dáùn vo PHA ca túc bin s sinh thãm cäng sút (8-12) ∆PT = GTHi” ηMηG = kGT Trong âọ : Hi” - Nhiãût giạng sỉí dủng ca PHA k - Hãû säú t lãû Nãúu kãø âãún (9-12) biãøu thỉïc (9-11) cọ thãø âem vãư dảng ; (8-13) PE = PEqui ỉåïc - ∆PT = f(Go,Gn) - GTHi” ηMηG Trong âọ : PEqui ỉåïc = f(Go,Gn) - Cäng sút túc bin quy ỉåïc sinh håi trêch cáúp nhiãût thu häưi bàòng khäng