Trong thế giới của chúng ta, năng lượng điện được tạo ra bằng nhiều phương pháp thông thường và tái tạo khác nhau như nhiệt, mặt trời, gió, nước, sinh khối, địa nhiệt, hạt nhân… Trong đó các nhà máy thủy điện tạo ra khoảng 17% năng lượng trên thế giới. Làm thế nào để các nhà máy thủy điện tạo ra năng lượng từ thủy điện hoặc nước? Câu trả lời là Tua bin thủy lực . Và Tua bin thủy lực hoạt động như thế nào? Hãy cùng chúng tôi thảo luận về tua bin thủy lực là gì, dầu tuabin thủy lực và ứng dụng, nguyên lý hoạt động, lịch sử, cách bố trí các nhà máy thủy lực, các loại tua bin thủy lực và ưu, nhược điểm của chúng trong bài viết này.
Tuabin thủy lực là gì?
Tuabin thủy lực là thiết bị quay chuyển đổi năng lượng của dòng chất lỏng (thường là nước) thành năng lượng cơ học và năng lượng này tiếp tục chuyển hóa thành năng lượng điện bằng cách quay trục của máy phát điện.
Năng lượng của dòng chất lỏng được gọi là năng lượng thủy lực, được chuyển đổi thành năng lượng cơ học thông qua các tuabin thủy lực. Và một máy phát điện kết hợp với trục tuabin sẽ chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng điện.
Năng lượng điện được tạo ra nhờ năng lượng thủy lực được gọi là Thủy điện. Thủy điện là một phương pháp được kiểm soát để tạo ra năng lượng bằng cách sử dụng nước. Những tuabin thủy lực này chủ yếu được tìm thấy trong các đập để tạo ra năng lượng điện. Mục đích chính của việc xây dựng đập là sản xuất thủy điện và sau đó thủy lợi là mục đích phụ.
Nguyên lý hoạt động của tuabin thủy lực là gì?
Tua bin thủy lực dựa trên định luật thứ hai của Newton. Theo định luật Newton, tốc độ thay đổi động lượng của vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Vì vậy, trong tuabin, lực được tạo ra bởi sự thay đổi mômen của nước. Lực này được tác dụng lên các cánh tuabin hoặc gầu.
Sự thay đổi mômen dẫn đến lực áp suất được tạo ra, làm quay tuabin. Khi sự thay đổi động lượng cao thì lực sinh ra cũng cao, làm tăng quá trình chuyển đổi năng lượng. Để xem xét nguyên lý này, các lưỡi dao hoặc xô được thiết kế sao cho có thể chuyển hóa tối đa năng lượng của nước.
Tuabin thủy lực là thiết bị được sử dụng trong các nhà máy phát điện thủy điện để truyền năng lượng từ nước chuyển động sang trục quay để tạo ra điện . Những tuabin này quay hoặc quay tròn để phản ứng với việc nước được đưa vào cánh quạt của chúng. Những tuabin này rất cần thiết trong lĩnh vực thủy điện – quá trình tạo ra điện từ nước.
Nói chung, việc xây dựng các tuabin là như nhau. Một dãy bánh xe công tác được lắp vào một trục hoặc tấm quay nào đó. Sau đó, nước được đưa qua tuabin qua các cánh quạt, làm cho trục bên trong quay. Chuyển động quay này sau đó được chuyển đến máy phát điện để tạo ra điện . Có nhiều loại tuabin khác nhau được sử dụng tốt nhất trong các tình huống khác nhau. [2] Mỗi loại tuabin được tạo ra để cung cấp công suất tối đa cho tình huống sử dụng nó.
Loại tuabin được lựa chọn cho bất kỳ dự án thủy điện nào đều dựa trên chiều cao và tốc độ của dòng nước chảy vào – được gọi là cột áp thủy lực – và lượng nước chảy được gọi là lưu lượng thủy điện . Hiệu quả và chi phí cũng là những yếu tố cần được xem xét.
Dòng tuabin
Bố trí nhà máy thủy điện
Một nhà máy thủy điện gồm có:
- Đập chứa nước.
- Đường ống có đường kính lớn để dẫn nước có áp suất từ đập chưa nước đến tuabin. Thường được làm bằng bê tông cốt thép hoặc thép. Ống này là penstocks .
- Tuabị thủy lực.
- Một kênh dẫn nước ra khỏi tuabin sau khi di chuyển qua tuabin. Kênh này là Tail Race. Mặt nước ở kênh xả còn được gọi là rãnh xả.
- Một máy phát điện được liên kết hoặc ghép nối với trục tuabin để chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.
- Máy biến áp và nhà máy điện tăng cường, để điều khiển và truyền tải năng lượng được tạo ra.
Phân loại cơ bản của tuabin thủy lực
Việc phân loại tuabin thủy lực dựa trên loại năng lượng sẵn có ở đầu vào tua bin, cột nước ở đầu vào tua bin, hướng dòng chảy qua bánh xe công tác và tốc độ riêng của tuabin.
- Theo năng lượng sẵn có ở đầu vào của tuabin: Tuabin xung và Tuabin phản lực.
- Theo đầu ở đầu vào của tuabin: Tuabin đầu cao, Tuabin đầu trung bình và Tuabin đầu thấp.
- Theo hướng dòng chảy: Tua bin dòng tiếp tuyến, Tua bin dòng hướng tâm, Tua bin dòng hướng trục và Tua bin dòng hỗn hợp.
Tuabin xung và tuabin phản lực
Nếu tuabin được dẫn động bằng động năng sẵn có của chất lỏng ở đầu vào thì tuabin được gọi là tuabin xung lực . Trong tuabin xung lực, động năng cao thu được bằng cách sử dụng vòi phun ở đầu vào để hướng dòng nước đến các cánh của tuabin. Nếu tuabin được dẫn động bởi động năng cũng như năng lượng áp suất của chất lỏng thì tuabin được gọi là tuabin phản ứng . Hầu hết các tuabin đều dựa trên nguyên lý tuabin xung lực và phản ứng. Tuy nhiên, tuabin Pelton hoàn toàn dựa trên nguyên lý của tuabin xung lực.
Tua bin dòng tiếp tuyến và hướng tâm
Nếu nước chảy theo hướng tiếp tuyến với máy chạy thì loại tuabin này được gọi là tuabin dòng tiếp tuyến . Nếu nước chảy theo hướng xuyên tâm đến máy chạy thì tuabin là tuabin dòng xuyên tâm . Trong khi nước chảy từ ngoài vào trong hoặc vào giữa bán kính của máy chạy thì các loại tua bin này là tua bin dòng hướng tâm vào trong . Và trong một tuabin dòng hướng tâm hướng ngoại , nước này chảy hướng tâm từ trong ra ngoài.
Tua bin dòng trục
Trong tuabin dòng hướng trục , nước chảy qua bánh dẫn, dọc theo hướng song song với trục quay của bánh dẫn. Tuy nhiên, khi nước đi vào ống dẫn một cách triệt để nhưng thoát ra theo hướng song song với trục quay thì tuabin đó là tuabin dòng hỗn hợp .
Ưu điểm của tuabin thủy lực là gì?
Ưu điểm của tuabin thủy lực:
- Tuabin thủy lực được vận hành bằng năng lượng thủy lực, lấy từ dòng nước chảy. Nước chảy không bị tiêu hao cũng như không chuyển hóa thành thứ khác. Vì vậy, nước là nguồn năng lượng tái tạo.
- Không có sản phẩm nào được sản xuất từ hoạt động của tuabin thủy lực gây hại cho môi trường. Đây là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường. Giống như nhà máy nhiệt điện, diesel, điện hạt nhân,…Sản sinh ra tro và khí ảnh hưởng đến môi trường.
- Nước là món quà của thiên nhiên, nó có sẵn trên Trái Đất. Chi phí vận hành của tuabin thủy lực rẻ hơn.
- Bảo trì dễ dàng.
- Nó có hiệu quả cao.
- Con đập được xây dựng cho các nhà máy thủy điện cũng có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như thủy lợi, điều tiết lũ, du lịch, chèo thuyền, câu cá, trữ nước nông nghiệp, …
- Con đập làm tuabin thủy lực cũng giúp kiểm soát lũ lụt.
Nhược điểm của tuabin thủy lực là gì?
Nhược điểm của tuabin thủy lực:
- Bởi vì tuabin thủy lực cần có đập và kết cấu cho các bánh dẫn và cánh gạt. Vì vậy, chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Nó chỉ có thể xây dựng những khu vực hạn chế, nơi có đủ lượng nước và chiều cao cần thiết của cột nước.
- Chất lượng nước cũng là vấn đề quan trọng đối với tuabin, nước mặn có thể làm tăng chi phí bảo trì.
- Đôi khi, diện tích lưu vực đập lớn cũng có thể phá hủy môi trường tự nhiên tại khu vực.
- Đúng, nước là món quà của thiên nhiên, nhưng đôi khi, mẹ thiên nhiên đáp trả bằng cách cướp đi sinh mạng của con người và động vật bằng những trận lũ lụt lớn.
Dầu tuabin thủy lực
Dầu tuabin thủy lực thường được sử dụng để bôi trơn trong các bánh răng giảm tốc, ổ trục trượt và hệ thống điều khiển thủy lực của các bộ phận được kết nối. Chức năng chính của dầu tuabin là làm mát, điều chỉnh tốc độ và bôi trơn.
Công thức dầu tuabin tương đối đơn giản, chúng là hỗn hợp của các thành phần sau: Dầu gốc, chất ức chế ăn mòn, chất ức chế oxy hóa, chất trì hoãn và chất khử nhũ tương. Các chất phụ gia được trộn vào dầu gốc ở mức thấp để bảo vệ cả dầu và các bộ phận của tuabin.
Dầu Tuabin Thủy điện sử dụng để bôi trơn tại các vị trí:
- Ổ hướng máy phát 3
- Ổ hướng dưới (Ổ đỡ) 4
- Ổ hướng Turbin 5
- Bể dầu điều tốc 6
Công ty CP Mai An Đức khuyến nghị sử dụng sản phẩm Dầu Tuabin Thủy điện của Thương hiệu CALTEX:
Dầu tuabin Caltex Regal R&O 32 46 68
Caltex Regal R&O 32 46 68 là dầu tua bin công nghiệp chất lượng tuyệt hảo, ức chế oxy hóa, được pha chế từ dầu gốc tinh lọc và phụ gia chống rỉ, chống oxy hóa và chống tạo bọt đặc biệt tuyệt vời.
Ưu điểm:
- Chống dầu xuống cấp: Độ bền ô xy hóa cao được tạo nên bởi hệ phụ gia ức chế đa thành phần giúp chống lại sự xuống cấp của dầu khi làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao.
- Có thể giảm bảo trì và thời gian dừng máy: Dầu gốc tinh lọc và hệ phụ gia ức chế ô xy hóa đa thành phần giúp chống lại sự hình thành cặn và véc ni có hại. Phụ gia chống gỉ đặc biệt giúp bảo vệ các chi tiết máy chống ăn mòn.
- Vận hành êm: Khả năng tách nước tuyệt hảo của dầu gốc tinh lọc và hệ phụ gia đặc biệt đảm bảo cho nước ngưng tụ – một thành phần có hại, lắng động nhanh chóng. Chất ức chế chống tạo bọt không chứa si-li-côn giúp cho khí thoát nhanh nhằm giảm thiểu sự tạo bọt và bảo đảm độ tin cậy cho các thiết bị thủy lực nhậy cảm.
- Có thể giảm chi phí kho bãi: Công thức pha chế với chất chống ô xy hóa và chống gỉ chất lượng cao tạo ra khả năng đa dụng của dầu trong phạm vi ứng dụng công nghiệp rộng lớn, giảm thiểu chủng loại dầu cần tồn kho và tránh được việc sử dụng nhầm dầu.
Ứng dụng:
Phù hợp cho các ứng dụng sau khi tính năng chống gỉ và chống ô xy hóa là được chấp nhận:
- Các tuốc-bin thủy lực và hơi nước hoạt động trong mọi điều kiện
- Các tuốc-bin ga công nghiệp hoạt động ở điều kiện trung bình với nhiệt độ nhớt không quá cao hoặc hệ bánh răng yêu cầu tính năng chịu tải tốt
- Máy nén khí pít tông, trục vít và ly tâm, quạt tuốc-bô và bơm li tâm yêu cầu nhớt chống ô xy hóa và chống gỉ (không dùng cho máy nén cung cấp khí để thở)
- Hệ thống bôi trơn nhúng ngập hoặc tuần hoàn cho các loại ổ trục, các hộp số có tải nhẹ, bơm chân không, máy công cụ (gồm cả những máy điều khiển bằng vi tính), băng tải, động cơ điện và các hệ thống thủy lực áp suất từ thấp đến vừa không cần tính năng chống mài mòn.
Thông số kỹ thuật:
| REGAL® RO | ||||
| CÁC ĐẶC TÍNH CHÍNH | ||||
| Cấp độ nhớt ISO | 32 | 46 | 68 | 100 |
| Mã sản phẩm | 520010 | 520011 | 520012 | 520013 |
| Thoát khí ở 50°C, phút | 2.9 | 3.8 | 5.0 | – |
| Điểm chớp cháy cốc hở, °C | 212 | 224 | 234 | 254 |
| Ổn định ô xy hóa, | ||||
| D943, số giờ đạt chỉ số axít 2.0 | 3000 | 3000 | 2700 | 2500 |
| IP 280 (TOP), % kl | 0.24 | 0.26 | 0.27 | 0.28 |
| Điểm rót chảy, °C | -9 | -9 | -9 | -9 |
| Độ nhớt, | ||||
| mm²/s ở 40°C | 32 | 46 | 68 | 100 |
| mm²/s ở 100°C | 5.4 | 6.7 | 8.6 | 11.1 |
| Chỉ số độ nhớt | 102 | 100 | 98 | 96 |
XEM THÔNG TIN CHI TIẾT SẢN PHẨM TẠI ĐÂY
Các tiêu chuẩn hiệu năng:
Phù hợp cho các ứng dùng yêu cầu đạt các tiêu chuẩn của ngành và nhà chế tạo sau:
- Tiêu chuẩn Anh BS 489:1999
- Tiêu chuẩn Đức DIN 51515 Part 1 (2001)
- ASTM D4304-06a Type I
- ANSI/AGMA 9005-E02 cho dầu chống gỉ và chống ô xy hóa
- Cincinnati Machine P-38, P-55, P-54 (ISO 32, 46, 68 tương ứng)
- Siemens TLV 9013 04
- Siemens MAT 812101 (ISO 32) and 812102 (ISO 46)
- Solar ES 9-224W Class II
- General Electric GEK 27070, GEK 28143B, GEK 46506D
- Được chấp thuận đạt tiêu chuẩn David Brown Table M – 0M, 1M, 2M, 3M (tương ứng cấp độ nhớt từ ISO 32 đến 100)
- Phù hợp để sử dụng cho các máy hút chân không rô-to Masport dùng cho các trang trại sữa bò. Ở điều kiện nhiệt độ cực thấp, có thể cần loại Regal R&O 46.
Lưu ý khi sử dụng:
- Dầu tuốc-bin phải có khả năng bôi trơn và làm mát ổ đỡ đồng thời bảo vệ hệ thống chống ăn mòn, chống gỉ và cặn bẩn có hại. Vì tuốc-bin được dùng trong những ứng dụng then chốt, nên độ tin cậy của thiết bị rô-to và của dầu nhớt là rất quan trọng.
- Dầu Regal R&O đã chứng minh được các tính năng siêu việt trong tất cả các loại tuốc-bin thủy lực, ga và hơi nước công nghiệp.
- Thiết bị tuốc-bin cần phải có tuổi thọ làm việc lâu dài và tin cậy vì chúng có giá thành cao và hoạt động trong những ngành đặc trưng như sản xuất điện năng.
- Kiểm tra định kỳ dầu đang sử dụng là cần thiết để đảm bảo hiệu năng của tuốc-bin.
*** Lưu ý: Hai lý do chính cho việc kiểm tra dầu đang sử dụng là trước hết để xác định chất lượng của dầu đang dùng , sau đó để tìm ra các vấn đề liên quan đến môi trường hoặc vận hành của thiết bị.
Dầu cần được nhân viên vận hành kiểm tra định kỳ bằng cách quan sát trực tiếp để phát hiện sự thay đổi màu sắc và sự nhiễm bẩn.
Nếu màu sắc bình thường, thì chỉ cần lấy mẫu để phân tích nữa năm một lần là đủ. Mẫu cần phải được lấy từ phía đầu ra của bơm dầu và trong lúc hệ thống đang còn tuần hoàn.
Suốt thời gian sử dụng, dầu cần phải được lọc hữu hiệu để loại bỏ các chất nhiễm bẩn như nước và chất rắn.
Cần phải chú ý để dầu tuốc-bin không bị nhiễm lẫn với những loại dầu khác, vì như thế sẽ làm giảm hiệu năng của dầu Regal R&O.
Hỗ trợ Kỹ thuật của Công ty Cổ phần Mai An Đức:
Dầu tuabin và dầu thủy lực sử dụng trong Nhà máy Thủy điện đóng vai trò rất quan trọng đối việc vận hành an toàn các Tổ máy phát điện. Việc vận hành trong thời gian dài làm gia tăng hợp chất oxit và những hạt mòn trong dầu, điều này có thể dẫn đến điều kiện xấu như gia tăng nhiệt độ của kim loại ổ trục hay giảm khả năng bôi trơn, v.v… Để hạn chế kim loại ổ trục bị ăn mòn, việc phân tích độ nhớt của dầu, thành phần nước, mức độ oxy hóa, v.v… là vô cùng cần thiết. Chuẩn đoán trước dầu bôi trơn gồm việc phân tích những hạt mòn trong dầu, giúp phát hiện được dấu hiệu điều kiện xấu của thiết bị.
Công ty CP Mai An Đức chuyên cung cấp các giải pháp bôi trơn toàn diện và tối ưu nhất cho thiết bị máy móc của Khách hàng. Chúng tôi có đầy đủ các thiết bị chẩn đoán sự cố dầu bị nhiễm bẩn tạp chất, nhiễm nước …để đưa ra những cảnh báo và các giải pháp xử lý bằng cách sử dụng phương pháp lọc để giải quyết triệt để sự cố nêu trên:
- Tiến hành Test mẫu dầu mỡ nhờn để so sánh chất lượng với sản phẩm khách hàng đang sử dụng để đưa ra quyết định sử dụng sản phẩm phù hợp.
- Đo độ sạch dầu Tuabin: Theo tiêu chuẩn: ( Nas 1638, ISO 4406, SAE 4059), In kết quả trược tiếp bằng máy LASPAX II-P-M-W, Hãng STAUFF( Đức)
- Tiến hành lọc bằng thiết bị lọc dầu chân không với các bộ lọc thô, lọc tinh, lọc từ tính…để tách nước và loại bỏ tạp chất đạt tiêu chuẩn của NAS 3, ISO 14/12/9.
- Hỗ trợ tư vấn và training về kiến thức dầu mỡ nhờn cho cán bộ kỹ thuật và vận hành tại Nhà máy khi khách hàng có yêu cầu.
Thông tin liên hệ
- Địa chỉ: Số 6, Đường Phạm Thận Duật, Phường Thạnh Mỹ Lợi, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Hotline: 0977868803
- Zalo: 0977868803
- Email: cskh@maianduc.com
- Website: www.maianduc.vn
- Facebook: facebook.com/MaiAnDucJSC