Giáo trình Nhiệt điện - Chương 8: Cấu trúc, thiết bị phụ và điều chỉnh tuốc bin

 đặc biệt th−ờng áp dụng cho các tuốc bin phản lực. 
Van tiết l−u chính đ−a hơi vào toàn bộ ống phun của tầng đầu (e =1). Khi van 
tiết l−u chính mở hoàn toàn thì tuốc bin đạt công suất kinh tế, khi đó áp suất hơi tr−ớc 
ống phun của tầng đầu đạt tới trị số giới hạn. 
Việc tăng công suất tuốc bin tới giá trị định mức đ−ợc thực hiện bằng cách đ−a 
hơi mới vào các tầng trung gian qua các buồng A gọi là các buồng quá tải. Khi đ−a 
hơi mới vào buồng A thì áp suất ở đó tăng lên do đó l−u l−ợng hơi qua các tầng sau sẽ 
tăng lên bởi vì tiết diện truyền hơi của tầng quá tải (tầng ở ngay sau buồng A) lớn 
hơn so với tầng đầu, khi đó công suất của tuốc bin tăng lên, mặc dù l−u l−ợng hơi qua 
các tầng ở phía tr−ớc buồng quá tải có giảm đi chút ít. Nếu tuốc bin chỉ có một van đi 
tắt 2 thì khi nó mở hoàn toàn, áp suất ở buồng A sẽ đạt giá trị giới hạn và công suất 
của tuốc bin đạt tới định mức. 
Nếu trên tuốc bin đặt 2 van tắt thì việc tăng công suất đến định mức sẽ đ−ợc 
thực hiện bằng cách đ−a hơi vào buồng quá tải thứ hai A1. L−u l−ợng hơi qua tất cả 
các tầng ở sau buồng A1 sẽ tăng lên, còn qua các tầng ở tr−ớc buồng A1 giảm. Tuy 
nhiên sự tăng công suất ở các tầng sau buồng A1 xảy ra nhanh hơn là sự giảm công 
suất ở các tầng tr−ớc buồng A1, do đó vẫn bảo đảm tăng công suất của tuốc bin tới 
định mức 
ở công suất định mức, áp suất hơi trong buồng A phải nhỏ hơn áp suất ở tr−ớc 
ống phun của tầng đầu, còn áp suất ở buồng A1 thì phải nhỏ hơn ở buồng A. Có nh− 
vậy mới đảm bảo có đ−ợc một l−ợng hơi vừa đủ l−u thông qua những tầng đầu để làm 
mát những tầng này khi chúng làm việc không tải. Khi điều chỉnh tắt thì hiệu suất cao 
nhất của tuốc bin đạt đ−ợc ở chế độ phụ tải kinh tế, bởi vì khi đó hơi không bị tiết 
l−u. 
ở những tuốc bin hiện đại, điều chỉnh bằng tiết l−u th−ờng chỉ có một tầng quá 
tải, ít khi ng−ời ta làm 2 và 3 tầng quá tải. 
 99
8.4. Các sơ đồ điều chỉnh tuốc bin hơi 
8.4.1. Sơ đồ điều chỉnh trực tiếp 
Nh− đã phân tích ở trên, bất kỳ một sự thay đổi nào của phụ tải điện đều kèm 
theo sự thay đổi số vòng quay của tổ tuốc bin-máy phát do sự mất cân bằng giữa mô 
men quay của rô to và mô men cản của máy phát. Để hồi phục lại sự cân bằng giữa 
lực cản và mô men quay cuat tuốc bin, thì cần có bộ điều chỉnh tốc độ để điều chỉnh 
số vòng quay của tổ tuốc bin-máy phát. Bộ điều chỉnh tốc độ đ−ợc nối liên động với 
cơ cấu điều chỉnh tự động phân phối hơi vào tuốc bin. Hiện nay bộ điều chỉnh tốc độ 
kiểu li tâm đ−ợc dùng nhiều trong điều chỉnh tuốc bin hơi. ở đây lực li tâm của bộ 
điều chỉnh tốc độ sẽ tác động lên cơ cấu phân phối hơi (van điều chỉnh l−u l−ợng hơi) 
để thay đổi l−u l−ợng hơi vào tuốc bin nhằm thay đổi công suất của tuốc bin và do đó 
thay đổi số vòng quay. 
Sơ đồ nguyên lý của bộ điều chỉnh trực tiếp vẽ ở hình 8.11 
Ta thấy khớp tr−ợt C của bộ điều tốc ly tâm có tay đòn liên hệ trực tiếp với van 
điều chỉnh 1. Khi phụ tải điện của máy phát tăng lên, sự cân bằng giữa phụ tải và 
công suất bị phá vỡ do đó số vòng quay giảm đi. Trục tuốc bin liên hệ với bộ điều tốc 
ly tâm bằng bánh răng truyền động, khi số vòng quay tuốc bin giảm thì tốc độ quay 
của trục bộ điều tốc cũng giảm, các quả tạ của bộ điều tốc ly tâm cụp xuống, đẩy 
khớp tr−ợt C di chuyển xuống d−ới làm cho điểm A dịch chuyển lên phía trên. Khi ấy 
van điều chỉnh 1 sẽ đ−ợc mở, l−u l−ợng hơi vào tuốc bin tăng lên, công suất của tuốc 
bin tăng lên, đồng thời tuốc bin sẽ làm việc với số vòng quay mới cao hơn. Khi phụ 
tải giảm thì các tác động xẩy ra ng−ợc lại, số vòng quay tăng lên van điều chỉnh sẽ 
đóng bớt lại làm giảm l−u l−ợng hơi vào tuốc bin. 
Sơ đồ này có −u điểm là đơn giản nh−ng lực di chuyển của bộ điều tốc ly tâm 
nhỏ nên lực đóng mở van điều chỉnh l−u l−ợng hơi 1 nhỏ, do đó chỉ áp dụng đối với 
tuốc bin công suất nhỏ (50-60 KW), có van điều chỉnh nhỏ, nhẹ, không đòi hỏi lực di 
Hình 8.11. Sơ đồ nguyên 
lý điều chỉnh trực tiếp 
 1. van hơi 
 2. quả văng 
 3. cánh tay đòn 
 4. bộ truyền động 
 5. trục tuốc bin 
 100
chuyển lớn. Đối với tuốc bin công suất trung bình và lớn thì đòi hỏi lực di chuyển 
phải đủ lớn để nâng van do đó phải sử dụng sơ đồ điều chỉnh gián tiếp. 
8.4.2. Sơ đồ điều chỉnh gián tiếp 
Hình 8.12. trình bày nguyên lý sơ đồ điều chỉnh gián tiếp có xecvômôtơ kiểu 
piston. 
Khi tuốc bin làm việc ở một chế độ ổn định, piston 7 của ngăn kéo phân phối 
dầu 4 và xecvômôtơ 3 ở vị trí trung bình, đồng thời đóng kín các đ−ờng dẫn dầu nối 
giữa thân ngăn kéo phân phối dầu 4 với xecvômotơ 3. Van điều chỉnh 1 khi ấy ở một 
vị trí xác định. 
Sự di chuyển của khớp tr−ợt sẽ gây nên sự chuyển dời của piston 7. Tuỳ theo 
h−ớng di chuyển của piston 7 mà dầu d−ới áp lực của bơm dầu 5 sẽ theo đ−ờng phía 
trên (K1) hoặc đ−ờng phía d−ới (K2) đi vào xecvômôtơ 3. 
Nếu phụ tải điện giảm, tốc độ tuốc bin tăng, các quả tạ văng ra xa hơn, kéo 
điểm tr−ợt C dịch lên trên làm cho điểm B chuyển động lên phía trên, dầu đi theo 
đ−ờng K1 vào phía trên piston 2 của xecvomotơ 3 đẩy piston đi xuống, đóng bớt van 1 
lại, giảm l−u l−ợng hơi vào tuốc bin làm giảm công suất tuốc bin, đồng thời dầu từ 
xecvômôtơ 3 theo đ−ờng K2 sẽ chảy qua thân ngăn kéo phân phối dầu 4 xả đi. 
Nếu dầu đi theo h−ớng K2 vào xecvômôtơ 3 thì van 1 sẽ mở ra đồng thời dầu từ 
xecvômtơ 3 lại theo đ−ờng K1 chảy qua thân ngăn kéo phân phối dầu 4 xả đi. ở sơ đồ 
này chỉ cần 1 lực không lớn lắm để di chuyển piston 7, bởi vì ngoài lực di chuyển của 
bộ điều tốc nh− ở sơ đồ điều chỉnh trực tiếp, còn có thêm lực do áp suất dầu tạo nên. 
Lực tác động để mở van 1 chỉ phụ thuộc vào kích th−ớc của pistons 2 và áp lực dầu 
tạo bởi bơm 5. áp lực dầu trong hệ thống điều chỉnh th−ờng từ 3 đến 7 bar. Trong các 
tuốc bin hiện đại, ng−ời ta dùng áp lực cao hơn, vào khoảng 12 - 20 bar. 
Hình 8.124. Sơ đồ 
điều chỉnh gián tiếp. 
 1- Van điều chỉnh. 
 2-Piston 
 3- Xecvômotơ 
 4- Ngăn kéo phân 
 phối dầu 
 5- Bơm dầu. 
 6- Đ−ờng dầu. 
 7- Piston của ngăn kéo 
 8- Thanh truyền. 
 9- Bộ điều chỉnh ly tâm 
 101
8.5. Hệ THôNG DầU tuốc BIN HơI 
Việc điều khiển các cơ cấu điều chỉnh công suất tuốc bin nh− đã trình bày 
đ−ợc thực hiện bằng áp lực dầu, khi đó hệ thống điều chỉnh đ−ợc nối với hệ thống bôi 
trơn. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp dầu cho tuốc bin đ−ợc trình bày trên 
hình 8.13. 
Hình 8.13. Sơ đồ nguyên lý cung cấp dầu cho tuốc bin. 
1-Bơm dầu chính; 2-bơm dầu phụ; 3-bơm điện; 4-van một chiều; 
 5-Van giảm áp; 6-dầu đến cơ cấu điều chỉnh; 7-dầu từ cơ cấu điều chỉnh về 
8-các ổ đỡ; 9-bể dầu; 10-vVan an toàn ; 11-bình làm mát dầu. 
Trục tuốc bin truyền động cho bộ điều chỉnh ly tâm qua bộ truyền động trục 
vít. Bơm dầu chính hút dầu từ bể dầu rồi bơm vào hệ thống dầu với áp lực 10-20 bar. 
Dầu đi vào ngăn kéo phân phối dầu 4 và xecvômôtơ 3 của hệ thống điều chỉnh, đồng 
thời qua van giảm áp để giảm áp suất dầu xuống 1,4 - 1,8 bar cung cấp cho hệ thống 
bôi trơn các ổ trục. Để đề phòng tr−ờng hợp dầu đi bôi trơn có áp lực quá lớn, ng−ời 
ta đặt van an toàn, khi áp suất dầu v−ợt quá trị số qui định, van an toàn mở để xả dầu 
về lại bể chứa. Tr−ớc khi đi bôi trơn các ổ trục, dầu đ−ợc qua bình làm mát dầu và 
đ−ợc làm mát bằng n−ớc tuần hoàn đến nhiệt độ không v−ợt quá 400C. L−ợng dầu đi 
bôi trơn cho mỗi ổ trục phụ thuộc vào đ−ờng kính của các vòng chắn phân phối. Sau 
khi bôi trơn các ổ trục, dầu lại chảy vào bể chứa. 
Bơm dầu chính đ−ợc gắn trực tiếp trên trục tuốc bin nên chỉ đảm bảo đ−ợc áp 
suất và sản l−ợng dầu cần thiết khi số vòng quay của tuốc bin không nhỏ hơn một nửa 
số vòng quay định mức. Vì vậy khi khởi động hoặc ngừng tuốc bin, tốc độ quay còn 
thấp, ch−a đảm bảo đ−ợc áp lực dầu thì bơm dầu phụ sẽ hoạt động để cung cấp dầu 
cho toàn hệ thống, bơm này đ−ợc dẫn động bằng một tuốc bin phụ và đ−ợc đặt trên 
bể dầu. Sau khi tuốc bin đạt đ−ợc số vòng quay đủ để bơm dầu chính đảm bảo cung 
cấp dầu cho toàn hệ thống theo thông số định mức, d−ới tác dụng của áp suất do bơm 
dầu chính tạo ra, van một chiều của bơm dầu phụ sẽ tự động đóng lại, đồng thời tuốc 
bin phụ cũng tự động cắt ra, bơm dầu phụ ngừng làm việc. Khi ngừng tuốc bin, tốc độ 
4 
1 
4 
2 3 
5 6 7 
8 
4 
11 
9 
10 
 102
giảm xuống d−ới 50% tốc độ định mức thì bơm dầu phục tự động khởi động làm việc 
lại, trừ tr−ờng hợp nếu bơm dầu phụ bị sự cố thì bơm dầu dự phòng chạy bằng điện sẽ 
khởi động và làm việc để cung cấp dầu cho hệ thống bôi trơn. 
Ngoài các van điều chỉnh để điều chỉnh l−u l−ợng hơi vào tuốc bin của hệ thống 
phân phối hơi, ng−ời ta còn đặt một van tự động trên đ−ờng dẫn hơi vào tuốc bin gọi 
là van stop. Nhiệm vụ của van stop là cắt hơi khi tuốc bin sự cố, nghĩa là dừng hoàn 
toàn việc đ−a hơi vào tuốc bin. Van stop chịu tác động trực tiếp của các cơ cấu trong 
hệ thống bảo vệ tuốc bin. Hệ thống bảo vệ tuốc bin gồm có : 
 - Bảo vệ v−ợt tốc: Bộ bảo vệ v−ợt tốc có nhiệm vụ bảo vệ tuốc bin khi tốc độ 
tuốc bin v−ợt quá 11-12% tốc độ định mức. Khi tốc độ tuốc bin tăng lên thì lực li tâm 
cũng tăng lên, d−ới tác dụng của lực li tâm, các chi tiết của roto có thể bị rung hoặc 
gãy, khi đó cần thiết phải cắt hơi vào để ngừngtuốc bin. Bộ bảo vệ v−ợt tốc sẽ tác 
động lên cơ cấu bảo vệ để đóng van stop, cắt hơi vào tuốc bin. 
 - Bảo vệ áp lực dầu: Bộ bảo vệ áp lực dầu có nhiệm vụ bảo vệ tuốc bin khi áp 
lực dầu trong hệ thống điều chỉnh giảm xuống còn 5 bar. Khi áp lực dầu trong hệ 
thống điều chỉnh giảm xuống còn 5 bar thì cơ cấu điều chỉnh sẽ không hoạt động do 
đó không thể điều chỉnh đ−ợc công suất tuốc bin cho phù hợp với phụ tải điện, do đó 
bộ bảo vệ áp lực dầu sẽ tác động lên cơ cấu bảo vệ để đóng van stop, cắt hơi vào tuốc 
bin. 
- Bảo vệ di trục: Bộ bảo vệ v−ợt tốc có nhiệm vụ bảo vệ tuốc bin khi độ di trục 
của tuốc bin v−ợt quá trị số cho phép. Khi roto của tuốc bin dịch chuyển dọc trục quá 
trị số cho phép có thể làm cho rôto và stato cọ sát với nhau gây sự cố. Khi đó bộ bảo 
vệ sẽ tác động lên cơ cấu bảo vệ để đóng van stop, cắt hơi vào tuốc bin.