CHƯƠNG 3  

KẾT CẤU TUA BIN HƠI TÀU THỦY

3.1. Kết cấu phần tĩnh

3.1.1 Kết cấu thân tua bin

Thân tua bin thuộc phần tĩnh của động cơ có dạng hình trụ hoặc hơi côn và hình dạng ấy được quyết định bởi dạng rôto. Phía bên trong có tạo các rãnh vòng để bố trí vào đó các dãy cánh hướng (với tua bin phản kích) hoặc bánh tĩnh để chia thân tua bin ra thành từng ngăn riêng rẽ (với tua bin xung kích).

Đối với thân tua bin cơ lớn, có thể chế tạo thành từng phần riêng theo mặt cắt vuông góc với trục, điều đó làm đơn giản hóa việc đúc, gia công lắp ráp thân tua bin.

Thân của tua bin phụ thường được chế tạo thành từng nửa trên và dưới hoàn chỉnh hoặc cũng có thể chế tạo theo từng phần riêng như tua bin cỡ lớn. Mặt bích của các phần thân được rà phẳng. Để tránh rò lọt hơi người ta bôi lên lớp matic đặc biệt dày 0,2 ¸ 0,5 mm rồi hai mặt bích được ghép lại bằng các guzông và bu lông.

Nửa thân trên của tua bin thường bố trí 4 ¸ 8 bu lông chuyên dùng, để tháo nửa trên khỏi nửa dưới. Để đặc chính xác các nửa thân tua bin khi lắp ráp thì các mặt bích của các phần ghép bố trí từ 2 ¸ 8 bu lông định vị.

Thân tua bin cao áp trong hệ động lực hơi nước được minh hoạ ở hình 3.2.

Nửa thân trên 8 và dưới 20 được đúc bằng thép và ghép lại bằng các mặt bích. Mỗi nửa thân tua bin lại được chế tạo thành hai phần và ghép với nhau bằng một mặt bích lắp ráp theo phương thẳng đứng 6. Nửa dưới thân dựa lên bộ dọc trục thông qua các đế của nó. Trong hệ trên có bố trí các hốc nửa hình trụ 1 và 12 để đặt ở đỡ rôto và hốc 14 để đặt ổ chặn. ở khu vực thân trên, tại các ổ đỡ và chặn đều có các nắp tháo ra được 2 và 13, thân phía mũi 17 được liên kết với hệ 16 bằng lắp ráp có thể trượt được thành đảm bảo sự đồng tâm của thân và bệ 16. Khi có biến dạng nhiệt thân tua bin, phần sau của thân được hàn với bệ 25, bệ mũi được đặt trên trụ đỡ mềm 15, còn bệ  sau được ghép cứng với bệ dọc trục.

Phía trong thân có chế tạo các hốc hình vòng 3 và 11 để bố trí hai bộ làm kín phía ngoài, các rãnh vòng 7 để đặt các bánh tĩnh và 9 để đặt các cánh hướng của tầng điều chỉnh.

Về phía nạp hơi ở phần thân trên được hàn với hộp ống phun 19 của nhóm ống phun thứ nhất.

Phần thoát hơi của thân 4 đúc dạng xoắn ốc gắn với đoạn ống 23, qua đó hơi sẽ chuyển sang tua bin áp suất thấp. Ngoài ra còn có đoạn ống 22 để hút hơi từ tua bin cao áp đến bầu ngưng, ống 21 để trích hơi đi qua ống nhiệt, ống 18 và 21 để trích hơi tới các bộ phận làm kín phía ngoài.

Thân tua bin phải tiếp xúc với hơi có thông số cao chịu các rung động và lực truyền ra từ các ổ đỡ, ổ chặn khi tua bin làm việc. Nói chung các lực tác dụng lên thân tua bin rất khó xác định và sinh ra ứng suất thay đổi phức tạp.

- ứng suất do tác dụng của áp suất hơi có giá trị thay đổi rất lớn từ cửa nạp hơi đến tầng cuối của tua bin, ở khu vực nạp hơi, các tầng đầu, vật liệu thân chịu lực tác dụng từ phía trong thân thường ra ngoài, ở cuối phần thấp áp do áp suất bị giảm rất mạnh, lực tác dụng lại từ phía ngoài vào thân. Ngoài ra ứng suất này còn bị thay đổi ngay trong từng hốc của thân và thay đổi khi chế độ công tác của tua bin thay đổi.

- ứng suất phát sinh do các bánh tĩnh truyền lực tới, vì các bánh tĩnh chịu một lực tác dụng do chênh lệch áp suất phía trước và sau nó, ứng suất này cũng thay đổi theo suốt chiều dài thân.

Hình 3.2. Thân của một tua bin cao áp

1,12. Khoang ổ đỡ

2,13. Nắp ổ đỡ

3,11. Khoang đặt bộ làm kín

4. Khu vực hơi ra

5. Khu vực hơi vào

6. Bích lắp ghép

7. Khu vực dải phân cách(rãnh vòng)

8. Nửa thân trên

           9. Hộp cánh h­ướng tầng điều chỉnh                     

 

10. Khoang chứa hộp ống phun                                  

14. Khoang ổ chặn    

15. Bệ đặt tua bin                                                           

16. Bệ đỡ cho trư­ợt                                                       

17. Thân tua bin phía mũi                                             

18,24. Trích hơi đến bộ làm kín

20. Nửa thân d­ưới

21. Trích hơi tới bầu hâm

22. Trích hơi tới bầu ng­ưng

23. Cửa hơi ra tua bin thấp áp

 

-Ứng xuất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ theo suốt chiều dài thân, phía trong và phía ngoài thân. Đặc biệt, ứng suất nhiệt rất lớn khi cho hơi vào tua bin lúc nó còn nguội, khi công sấy và thay đổi công tác.

- Ngoài ra ứng suất phát sinh còn do trọng lượng bản thân, trọng lượng các chi tiết gắn với thân như ống mặt bích, bích chứa.v.v...

Thân tua bin hơi tàu thủy hiện đại thường được chế tạo bằng cách đúc hoặc làm các phần từ thép. Thân đúc bằng gang chỉ sử dụng cho tua bin công tác cao hơn 693oK thù dùng thép hợp kim, nhiệt độ hơi lớn hơn 7730K  thì dùng thép Crôm - Molipđen mác 20XM.

3.1.2. Kết cấu ống phun tầng đầu tiên

Ống phun là bộ phận biến đổi thế năng của chất công tác thành động năng sau đó động năng này sẽ chuyển hóa thành cơ năng trong rãnh cánh động.

Theo hình dạng ống phun người ta chia ra thành:

+ Ống phun thu hẹp: có diện tích tiết diện rãnh ống giảm dần từ lối vào đến lối ra.

+ Ống phun loe rộng: có diện tích tiết diện rãnh ống đầu tiên giảm nhỏ dần đến tiết diện bé nhất sai đó diện tích tiết diện lại tăng dần.

Ống phun thu hẹp sử dụng khi hơi công tác có tốc độ chảy ở cửa ra ống bằng hoặc nhỏ hơn tốc độ âm thanh, ống phun loe rộng được sử dụng để biến đổi tốc độ dòng hơi công tác có tốc độ lớn hơn tốc độ âm thanh ở cửa ra ống.

Lưu ý rằng tốc độ chảy lớn hơn tốc độ âm thanh có thể đạt được ở ống phun thu hẹp bằng cách sử dụng vùng cắt lệch ở ống phun.

Vì cánh động được bố trí xung quanh bánh động nên ống phun cũng phải bố trí theo chu vi phù hợp trên bánh tĩnh.

Hình 3.3. Phân đoạn ống phun đúc nguyên vẹn.

1- Vách ống phun; 2-Ống phun; 3-Bu lông; 4-Bu lông lắp ghép

Khi các ống phun được bố trí trên toàn bộ chu vi bánh tĩnh nó tạo nên một vòng ống phun khi đó sự cấp hơi được gọi là cấp hơi toàn phần, nếu số ống phun chỉ chiếm phần chu vi thì sự cấp hơi được cấp hơi từng phần hay cục bộ, xác định bởi tỷ số cấp hơi.

           

Trong đó;

m- chiều dài cung ống phun;

Dcp - đường kính trung bình vòng ống phun.

3.1.2.1. Ống phun tầng đầu tiên

Hình 3.4 Phân đoạn ống phun lắp ghép

1-Ống phun; 2.3-Thân ống phun; 4-Bu lông lắp ghép;

 5-Lỗ ghép ống phun;6-Chốt định vị; 7-Lỗ dây cân bằng

Ống phun tầng đầu tiên của bất kỳ tua bin nào trong tổ hợp tua bin cũng được gắn trực tiếp vào bên trong thân tua bin hoặc gắn vào hộp ống phun đặc biệt bố trí trong thân tua bin.

Vài dạng kết cấu ống phun tầng đầu tiên, hình 3.3 là một ví dụ về một phân đoạn ống đúc.

Phân đoạn ống phun này được đúc nguyên vẹn, hình 3.3a thành một cụm các ống phun. Phân đoạn này có 4 ống phun kiểu rãnh tiết diện tròn ở lối vào và tiết diện chữ nhật ở lối ra. Phân đoạn này gắn với thân bằng các mặt bích và các guzông 3.

Phân đoạn ống phun đúc, được chế tạo bằng gang hoặc đồng thanh, nó rất đơn giản khi chế tạo tuy nhiên thành rãnh trong ống phun rất khó làm bóng nên tổn thất dòng chảy qua đó lớn nên hiện nay ít được dùng.

Hình 3.3b là kết cấu phân đoạn ống phun có vách ống phun đúc, ở đây các vách ống phun 1 được dập bằng thép rồi chế tạo phân đoạn ống phun 2.

Để liên kết chắn chắn giữa cụm thép của các vách ống phun ở gờ cánh người ta chế tạo các gờ tròn 3.

Phân đoạn ống phun ghép với thân bằng các guzông.

Ưu điểm của kết  cấu này hơn kết cấu ở hình 3.3 vì hai bề mặt của rãnh ống phun (vách cánh) có thể được làm bóng dễ dàng làm giảm tổn thất dòng chảy.

Phân đoạn ống phun kiểu lắp ghép được minh họa ở hình 3.4.

Phân đoạn này được cấu tạo từ các cánh ống phun 1 và hai vòng kẹp phía ngoài 2 phía trong 3, mỗi cánh có 2 chốt 4 và 2 lỗ thông với 5 để liên kết với vòng kẹp nhờ đinh tán 6. Khi lắp ráp thân đoạn ống phun, các chốt 4 được đặt vào các lỗ, các lỗ này được chế tạo sẵn ở vòng kẹp trên và dưới.

 Các tấm đệm hình tròn 7 và 8, các tấm này ghép với hai vòng kẹp nhờ 2 - 3 đinh tán. Phân đoạn ống phun này được ghép với thân 9 bằng các guzông 10 và có tám ống phun.

Hình 3.5. Ống phun hoàn chỉnh từng chiếc

1-Ống phun; 2-3-Thân ống phun; 4- Thân tua bin; 5- Tấm đỡ; 6- Gu lắp ghép; 7-Dây lien kết; 8- Gờ ép kín ống phun

Tất cả các chi tiết của phân đoạn này có thể được chế tạo từ thép. Nhược điểm của kết cấu này là việc lắp ráp điều chỉnh các cánh, vách với vòng kẹp rất phức tạp và khó có thể tránh được sự rò lọt hơi qua những vị trí không khít giữa các chi tiết lắp ráp do chế tạo không chính xác và biến dạng nhiệt.

Ống phun đặt đơn lẻ từng chiếc được minh họa ở hình 3.5.

Những ống phun này được chế tạo bằng các phay từ phôi hình vòng rồi cắt thành từng mảnh chi tiết có kích thước cần thiết theo cung tròn. Hình 3.5a là ống phun đã được chế tạo hoàn chỉnh, hình 3.5b là cách ghép nó vào thân tua bin, ống phun 1 được chế tạo có cung gờ 2 và 3, gờ 2 sẽ được ghép vào rãnh vòng phù hợp trong thân tua bin 4, gờ trong 3 được tấm đỡ 5 ốp lại nhờ guzông 6 có dây liên kết 7. Gờ 8 đảm bảo ép kín các ống phun. Tùy chọn số ống phun mà trong thân tua bin có được cung ống phun hay cả vòng ống.

Ưu điểm loại ống phun này cho phép độ bền prôphin cao, bề mặt được làm bóng tốt, nhược điểm phức tạp khi chế tạo, lắp ráp, khó tránh rò lọt hơi qua khe hở các mặt lắp ráp.

3.1.2.2. ống phun bố trí tại các bánh tĩnh của các tầng trung gian

Hình 3.6. Thiết bị ống phun chế tạo cả bộ

1- Ống phun; 2- Phần lắp ghép; 3- Bánh tĩnh; 4- Dãy ống phun

Kết cấu ống phun bố trí tại các bánh tĩnh được xác định bởi kết cấu của bánh tĩnh (xem mục 3.1 và 3.2). Sau đây là dạng ống phun chế tạo cả bộ (Hình vẽ 3.6).Tuỳ thuộc vào cách ghép với bánh  tĩnh mà có thể có các kết cấu khác nhau,

Hình 3.6 là nhóm ống phun bao gồm các ống phun phay từng chiếc 1 có phần chuôi 2 được đặt vào gờ vòng của bánh tĩnh 3 và được gia công bằng các đinh tán 5. Rãnh ở trên cung 6 chế tạo phù hợp với gờ lồi phía ngoài để liên kết ống phun với cung 6.

Các ống phun có các gờ 2 và 3, cánh này được hàn vào bánh tĩnh. Các gờ ngoài 2 được hàn với vách của bánh tĩnh, các ống phun được cắt ra từ dải prophin dài làm giảm giá thành chế tạo và hiện nay đang được sử dụng rộng rãi.

3.1.3  Kết cấu bánh tĩnh, cánh hướng

Bánh tĩnh được dùng trong các tua bin xung kích nhiều tầng để phân chia hốc phía trong thân tua bin, thành các tầng áp suất riêng rẽ, đồng thời trên bánh tĩnh có bố trí dây ống phun hoặc cánh hướng.

Mỗi bánh tĩnh được chế tạo từ hai nửa: nửa phía trên bố trí ghép với nửa thân trên, nửa phía dưới ghép với nửa thân dưới, loại này đã làm giảm nhẹ việc chế tạo lắp ráp.

Bánh tĩnh được ghép vào rãnh vòng phía trong các nửa thân tua bin với các khe hở theo phương hướng kính và dọc trục lần lượt là 0,1 ¸ 0,5 mm. Vị trí của bánh tĩnh đựơc bố trí trong các cánh vòng nhờ các chất đặc biệt

Đôi khi nửa bánh tĩnh được treo trên trục đỡ như cấu kết 22.3a. Trường hợp này giữa bánh tĩnh và lỗ theo hướng kính có khe hở 1 ¸ 2 mm điều ấy làm đơn giản hóa việc đinh tâm giữa bánh tĩnh với thân tua bin và cho phép sự dãn nở nhiệt tự do của bánh tĩnh khi bị sấy nóng, ở phần giữa bánh tĩnh có tiện gờ để ghép bộ làm kín phía trong.

Hình 3.8.Bánh tĩnh

1- Đai; 2- Cánh ống phun;

3-Vành bánh tĩnh; 4-Phần gắn lên thân

Bánh tĩnh được cấu tạo thành từ phần gờ, đai phía ngoài phụ hợp với rãnh trong thân tua bin. Tổ hợp các ống phun, vách và bộ làm kín đặt ở vị trí trục rôto đi qua lỗ tâm bánh tĩnh, kết cấu bánh tĩnh được xác định bởi phương pháp ghép nhóm ống phun với phần đai ngoài và phần vách.

Các tua bin tàu thủy áp dụng các kiểu bánh tĩnh.

Kết cấu:

- Chế tạo từ thép đúc hoặc gang đúc;

- Hàn kết hợp với phay hoàn chỉnh các bộ cánh;

- Đúc kết hợp với phay hoàn chỉnh  cả bộ cánh;

- Hàn lại từ các chi tiết cán hoặc rèn.

Hình 3.8. Minh họa một nửa bánh tĩnh đúc

Toàn bộ nửa bánh tĩnh được ghép với gờ đai 1, các cánh ống phun 2 cũng có kết cấu gờ chân để ghép với gờ đai 1 và vách 3.

Người ta chỉ dùng vách bánh tĩnh và gờ đai, với các cánh chế tạo đúc, vì rằng nếu khi rót thép (để chế tạo bánh tĩnh từ thép đúc) thì hầu như không tránh khỏi cháy các gờ rìa mỏng của các cánh hướng đa số bố trí ở bên trong khuôn đúc cho tới khi khuôn điền đầy kim loại lỏng. Nên vật liệu bánh tĩnh tốt nhất là gang.

Hiện nay bánh tĩnh được chế tạo hàn, các chi tiết gờ đai, cánh ống phun và vách đều chế tạo bằng cánh cán hoặc rèn rồi hàn lại với nhau thành bánh tĩnh sau đó đem ủ để khử ứng suất dư.

Bánh tĩnh cũng chịu tác dụng của hơi có thông số cao như thân và các tác dụng rung động, biến dạng nhiệt, uốn bánh tĩnh v.v.... Bánh chịu lực uốn giảm dần từ các tầng đầu đến cuối nên vật liệu chế tạo bánh tĩnh cần đảm bảo độ bền cơ học.

Bánh tĩnh được đúc bằng gang C18 ¸ 36; C21 ¸ 40 và C22 ¸ 44 với nhiệt độ dòng hơi nhỏ hơn 2500C ¸ 3000C. Các cánh ống phun được dập  từ thép Niken hoặc Crôm Niken. ống phun chế tạo từ thép đúc và bánh tĩnh dùng phương pháp hàn và làm việc với nhiệt độ nhỏ hơn 4000C thì dùng thép các bon mác 15 - 30 hoặc 40 nếu điều kiện công tác nặng nề hơn thì dùng thép Crômmôlipđen mác 15 XM, 20XM, 15XMA.

 

 

 

3.2 Kết cấu phần động

3.2.1 Kết cấu rô to

Rôto (phần quay) của tua bin bao gồm: Các đĩa hoặc trống quay, cánh công tác, trục, gờ chặn, khớp mối liên kết. Trên Rôto của hai tua bin  phản kích còn bố trí các piston giảm tải (hay piston cân bằng).

Theo kết cấu, Rôto được chia thành Rôto dạng trống và liên hợp đĩa - trống.

Việc lựa chọn kết cấu Rôto phụ thuộc vào kiểu loại Tua bin. Trong tua bin xung kích thường dùng Rôto dạng đĩa phản kích - dạng trống.

Trong tua bin liên hợp xung - phản kích, người ta dùng Rôto liên hợp.

Theo phương pháp chế tạo, người ta chia ra Rôto rèn và hàn;

Theo số vòng quay công tác, Rôto được chia thành Rôto "cứng hoặc mềm":

Rôto "cứng" công tác ở số vòng quay thấp nhiều so với vòng quay tới hạn.

Thực tế số vòng quay công tác ở chế độ quay định mức là

           

           

Với nkp là vòng quay tới hạn. Vòng quay rô to được gọi là vòng quay tới hạn khi mà tại giá trị vòng quay đó, dao động riêng và dao động cưỡng bức trùng nhau. ở vòng quay tới hạn, rôto đạt đến vòng cộng hưởng, rung động với biên độ dao động tăng lên và dẫn tới phá hỏng rôto.

Đa số các tua bin lai chân vịt có rôto dạng "cứng", khi đó ứng suất phát sinh do sự đồng thời uốn xoắn rô to đều nằm trong giới hạn cho phép. Rôto "mềm"ứng dụng ở các tua bin lai máy phát điện, công tác với số vòng quay không đổi. Khi sử dụng rôto "mềm", đường kính trục ở các vị trí đi qua các vị trí bánh tĩnh, ổ đỡ, bộ làm kín phía ngoài nhỏ hơn nên giảm được trọng lượng rô to, làm giảm rò lọt khi đi qua bộ làm kín cũng như giảm lượng dầu bôi trơn.

3.2.1.1. Rôto dạng đĩa

Rôto dạng đĩa được chế tạo bằng rèn. Các đĩa được rèn liền với trục hoặc rèn từng chi tiết (đĩa, trục) riêng rẽ. Người ta thường chế tạo rôto này khi đường kính đĩa nhỏ hơn 1000 mm. Các sơ mi làm kín, vòng kín hơi và vòng giữ dầu bôi trơn, gờ chặn, khớp nối và các chi tiết khác thường được chế  tạo rồi ghép có độ dôi lên trục.

Rôto dạng đĩa chế tạo từng chi tiết riêng rồi ghép lại trên trục quay trơn nhẵn hoặc bậc bằng cánh ép chặt các đĩa với trục và các đĩa với nhau.

Hình 3.9: là một rôto chế tạo rèn liền của tua bin thấp áp trong một tổ hợp tua bin.

Rôto gồm các đĩa 6 của tua bin tiến và đĩa 7 của tua bin lùi ở phía ngoài gờ đã có khoan các rãnh 8 để bố trí tải trọng khi cân bằng rôto. Các lỗ 5 trên đĩa làm giảm lực dọc trục. Trên chu vi các đĩa đều tạo rãnh dạng chữ T để cấy các cánh động.

Ngõng trục 4 của rôto được đặt trong ổ đỡ. Trên trục có gờ chặn 3 để bố trí trong ổ chặn trục và một phần khớp nối 1 để truyền công suất ra hộp giảm tốc. Lỗ khoan theo đường tâm 2 để giảm trọng lượng, sản phẩm rèn.Về phía mũi của rôto có gắn trục 10 cùng với bánh xe 11 của đồng hồ đo tốc độ quay. Các rãnh 12 trên trục để làm kín hơi và không cho hơi xâm nhập vào dầu bôi trơn.

Trường hợp đường kính của đĩa tua bin lớn hơn 1000 mm thì rôto được chế tạo rời. Khi được gia nhiệt, đường kính tăng lên chút ít cho phép trượt đĩa vào trục, vì vậy nên có độ dôi. Để cho đĩa không xoay quanh trục thì phải chêm đặt đối xứng quanh trục vừa đảm bảo cân bằng rô to tốt hơn.

Hình 3.9 Kết cấu rô to kiểu rèn liền

1-Khớp nối với phụ tải; 2- Lỗ xuyên tâm; 3-Vành chặn; 4-Ngõng trục; 5-Lỗ cân bằng; 6- Bánh động hành trình tiến;

7- bánh động hành trình lùi; 8- Cơ cấu cân bằng động; 9- Vành dẫn hướng; 10- Cơ cấu lắp ghép bộ chỉ báo tốc độ;

11- Bộ chỉ báo tốc độ

 

Hình 3.10 Rô to kiểu ghép đĩa

1- Sơ mi ép; 2-Vòng định vị; 3-Bánh đĩa; 4- cánh động

Việc ghép đĩa có thể  thực hiện trực tiếp trên trục rôto hoặc dùng các sơ mi ép hình côn. Khi ghép trực tiếp thì chế tạo trục bậc, trên đó người ta ghép từ 1 đến 2 đĩa. Trước khi ghép đĩa lên trục người ta gia nhiệt đĩa lên tới 150 ¸ 2000C trong dầu nhờ các máy biến áp chuyên dùng. Các đĩa phía ngoài cũng được ép lên trục bằng các sơ mi ép chặt.

Hình 3.10 là dạng rô to kiểu đĩa và cách ghép chặt các đĩa lên trục nhờ các sơ mi hình côn, độ căng (chặt) có được nhờ ép sơ mi 1 tới một độ sâu xác định, vòng định vị 2 đảm bảo khe hở giữa hai đĩa liền nhau trong giới hạn 0,10 ¸ 0,15 mm

3.2.1.2 Rôto dạng tang trống

Rô to dạng tang trống theo kết cấu được chia làm 3 loại:

* Rèn liền và có lỗ xuyên tâm, ứng dụng cơ bản cho tua bin phản kích, vòng quay cao, đường kính trống không lớn;

* Chế tạo từng chi tiết bằng cách rèn riêng rẽ một hoặc hai ngõng trục;

* Chế tạo từng chi tiết rồi ghép lên trục hoặc hàn lại từ các đĩa chế tạo rời.

Hình 3.11 là một rô to tang trống được hàn lại từ các đĩa ngõng trục chế tạo rời.

Phần trục phía lái 1 được rèn liền với một piston giảm tải 2, còn trục phía mũi 5 được rèn liền với đĩa 4. Vành cánh điều chỉnh kiểu đĩa có vành đôi 3 được chế tạo bằng cách rèn riêng rồi hàn với tang trống.

Đối với rôto dạng tang trống tốc độ vòng cho phép nhỏ hơn 150 m/s. Loại rô to được hàn lại từ các đĩa có thể tốc độ vòng cho phép đạt tới 250 m/s.

3.2.1.2. Rôto dạng liên hợp                                             

Được sử dụng cho các tua bin công suất lớn. Phần chịu tải lớn nhất của rôto được chế tạo theo kiểu đĩa, phần chịu tải nhỏ hơn theo kiểu trống. Các rôto liên hợp thường gặp, trục về hướng áp suất cao được rèn liền với đĩa, về phía áp suất thấp là các đĩa chế tạo rời rồi ghép lên trục.

Trục tua bin được chế tạo từ thép Các bon, bằng cách rèn liền cho các tua bin phụ công tác với ứng suất không lớn lắm. Đối với trục của các tua bin lai chân vịt được chế tạo từ thép hợp kim có phụ gia Niken, Crôm, Molipđen,Vanađi.

Hình 3.11 Rô to kiểu tang trống

1-Phần trục lái; 2-Piston giảm tải; 3-Vành điều chỉnh; 4- Bánh động

5- Phần trục mũi

 ứng suất cho phép do tác dụng đồng thời của mô men uốn và xoắn đối với trục dùng thép Các bon là 350 ¸ 400 kG/cm2, thép hợp kim là 650 kG/cm2.

 Các chi tiết riêng rẽ của rôto (đĩa, khớp nối, gờ chặn v.v...) phải được tiến hành cân bằng tĩnh, còn toàn bộ rôto phải tiến hành cân bằng động.

Kết cấu bánh động

Bánh động hay còn gọi là đĩa công tác, đĩa động của các tua bin xung kích là bộ phận chính truyền mô men xoắn từ cánh công tác tới trục còn cánh được gắn chặt trên bánh động. Các bánh động chịu ứng  suất cao, lực ly tâm khi công tác, ngoài ra bánh động còn chịu tác động của hơi có thông số cao.

Đĩa công tác tạo nên từ 3 phần chính: Phần vành ngoài nơi có ghép chân cánh động, phần may ơ. ở đây đĩa được gắn vào trục và phần vách đĩa nối vành ngoài với phần may ơ. Dạng vành ngoài đĩa được xác định bởi dạng chân cánh động. Dạng may ơ và dạng phần vách đĩa phụ thuộc vào phụ tải khi công tác. Hình 3.12  minh hoạ về các dạng đĩa tua bin.

Hình 3.12. Các dạng bánh động

Hình 3.12 đưa ra các dạng cơ bản của bánh động tua bin. Theo hình dạng prophin vách đĩa chúng được chia ra thành loại có chiều dày không đổi (hình 3.12a), loại có chiều dày không đổi về vành ngoài và dạng côn ở phía còn lại (hình 3.12b) loại côn (hình 3.12c) và loại hypecbol (hình 3.12d). Cuối cùng là loại có sức chịu lực đồng đều (hình 3.12e). Bánh chịu lực đồng dạng chịu lực đồng đều, để chế tạo làm việc đạt tới tốc độ 400 ¸ 430 m/s ứng dụng rộng rãi trong các rôto chịu tải nặng nề của tua bin lai chân vịt.

Đường kính ngoài của đĩa trong khoảng 400 ¸ 1200 mm. Đường kính lỗ may ơ dao động trong giới hạn 200 ¸ 450 mm, chiều dày may ơ theo hướng trục từ 70 ¸ 250 mm, chiều dày vành ngoài theo hướng dọc trục  từ 30 ¸180 mm.

ứng suất cho phép trong đĩa công tác phụ thuộc vào thông số hơi. Nếu đĩa chế tạo bằng thép Các bon ứng suất cho phép không quá 200 MN/m2, thép hợp kim không quá 300 MN/m2.

3.1.2. Kết cấu cánh động tua bin

Cánh động gắn ở phần vành ngoài bánh động hoặc ở trên mặt rôto đối với tua bin phản kích.

 Phần công tác: Gồm hai phía, phần lồi, phần lõm, bề mặt lồi được gọi là lưng cánh, bề mặt lõm gọi là bụng cánh hay bề mặt công tác. Chiều dài công tác của cánh được xác định bởi kích thước hướng kính được làm ướt bởi hơi (phần hơi quét qua).

- Phần đầu mút: (đỉnh) cánh.

- Phần chuôi cánh - nơi ghép cánh với rô to hoặc thân tua bin.

Chiều dài cánh ở các tua bin thuỷ hiện đại dao động trong khoảng rộng: từ 10mm ở tầng đầu tiên đối với tua bin công suất nhỏ tới 500 mm ở các tầng cuối. Đối với tua bin trên bộ công suất lớn chiều dài cánh tầng cuối có thể đạt tới 1016 mm.

Đặc điểm kết cấu của cánh tua bin phụ thuộc vào chức năng của cánh và tải công tác.

Cánh là chi tiết quan trọng của tua bin. Nó quyết định đáng kể tới hiệu suất công tác của tầng tua bin và giá thành chế tạo một động cơ. Bộ cánh tua bin là một trong các chi tiết ảnh hưởng nhiều tới tính an toàn, tin cậy. Vật liệu chế tạo cánh đắt tiền, giá chế tạo cao, sự lựa chọn prôphin cánh động cánh hướng bay hay ống phun hợp lý sẽ xác định chất lượng công tác của cả động cơ hay tính kinh tế còn kết cấu của cánh động cánh hướng và ống phun quyết định tin cậy, tuổi thọ và giá thành chế tạo.

Khi làm việc cánh động, cánh hướng chịu các lực tác dụng sau:

* Lực uốn do áp suất thuỷ động của dòng hơi chảy qua rãnh cánh;

* Lực uốn do độ chênh lệch áp suất trước và sau cánh;

* Lực kéo do lực ly tâm của bản thân khối khi rô to quay.

Lực thứ nhất thì đối với tất cả các cánh động và cánh hướng đều phải chịu dù là cánh ở tầng xung kích hay phản kích.

Lực thứ hai có đối với tất cả các cánh động của tầng phản kích và cả tầng xung kích có mức độ nào đó.

Lực thứ ba chỉ tác động vào cánh động.

Phụ tải của lực ly tâm tác dụng do khối lượng bản thân của cánh lớn hơn rất nhiều so với áp suất động của dòng hơi và do hiệu số áp suất hơi tác dụng lên cánh, vì thế, trong điều kiện khai thác cánh động chịu tải lớn hơn nhiều so với cánh hướng hoặc ống phun. Phụ tải lớn nhất tác dụng vào chân cánh.

Theo công nghệ chế tạo cánh có thể chia ra các nhóm:

1.      Cánh chế tạo theo phương pháp kéo hoàn chỉnh

2. Phương pháp chế tạo bằng cách phay bán hoàn chỉnh Mặt cánh phía lõm (bụng) được chế tạo bằng cán tinh còn phía lưng và chuôi cánh được chế tạo bằng cách phay.

3. Cách chế tạo bằng cách phay hoàn chỉnh

Hình 3.13 Cánh động tua bin

1- Bánh động; 2-Chân cánh; 3-Tấm chèn; 4- Bụng cánh; 5-Đai đỉnh cánh; 6-Chuôi đỉnh cánh

Để chế tạo người ta chỉ dùng phương pháp phay. Cả hai phương pháp kể trên ứng dụng cho cánh động chịu tải lớn, ví dụ như tầng đầu của tua bin nhiều tầng. Nhưng cánh chế tạo bằng phương pháp phay hoàn chỉnh không kinh tế vì kim loại phế thải nhiều còn phương pháp phay bán hoàn chỉnh tiết kiệm hơn.

Ngày nay cánh tua bin được đúc nên rẻ tiền, tiết kiệm kim loại, (kim loại phế thải không quá 10% khi gia công). Sau khi đúc các cánh được gia công cơ khí, đánh bóng bề mặt.... Nên cánh đúc được sử dụng rộng rãi.

Cánh 3 và chuôi 4 chế tạo bằng cách kéo (chuốt) hoặc cán tinh rồi đánh bóng bề mặt. Kiểu chế tạo này chỉ dùng sản xuất cánh hướng và cánh động của một số tầng công tác nhẹ tải. Để tạo nên rãnh giữa các cánh người ta ghép chi tiết 6 vào thân 5 (đặt giữa 2 cánh).

Kết cấu phần chuôi cánh rất đa dạng, tuy nhiên dựa trên cánh ghép chân cánh vào đĩa hay rô to người ta chia làm hai kiểu sau:

* Kiểu ghép chân chìm

Ghép kiểu này chuôi (chân) cánh nằm hoàn toàn trong rãnh trên đĩa hay trên mặt rôto.

* Kiểu ghép chân nổi

Kiểu ghép này này phần chuôi cánh lộ ra phía ngoài gờ trên mặt đĩa và được gia cường cẩn thận phần chuôi với gờ đĩa.

Các kiểu 1, 2, 3 ở hình 3.14 thường dùng cho cánh hướng hoặc cánh động tầng công tác nhẹ tải có tốc độ vòng không quá 200 m/s.

Hình 3.14. Các kiểu chân cánh

Trong các tầng điều chỉnh của tổ hợp tua bin cánh phải làm việc với hơi có thông số cao, chịu tải lớn người ta gia cường cánh vào rôto bằng cách hàn

Dưới tác dụng của dòng hơi thổi ra từ ống phun cánh động tua bin có thể có các dao động sau đây:

- Dao động theo mặt quay của bánh động tức là sự rung động theo phương pháp tiếp tuyến;

- Dao động theo mặt vuông góc với phương quay của bánh động, tức rung động dọc trục;

- Dao động xoắn.

Rung động dọc trục của các cánh có liên quan tới rung động của bánh động. Dao động xoắn của các cánh được đặc trưng bằng sự dao động rất mạnh phần đỉnh cánh của nó.

Độ tin cậy công tác của cánh tua bin phụ thuộc vào độ lớn và tính chất rung động phát sinh trong cánh cũng như bánh động (bánh mà cánh công tác được ghép vào). Ngoài ra cánh là chi tiết đàn hồi (có chể uốn được) nên nó có thể rung động theo tần số riêng. Nếu tần số dao động riêng của cánh bằng với tần số dao động của các ngoại lực gây ra dao động đó thì có khả năng xuất hiện dao động cộng hưởng. Dao động cộng hưởng này sẽ tồn tại đến khi thôi tác dụng bên ngoài gây ra cộng hưởng hoặc khi thay đổi tần số của ngoại lực ấy. Dao động cộng hưởng làm phá hỏng cánh công tác và bánh động. Để tránh sự cộng hưởng, các bánh động có gắn cánh động ở các tua bin thuỷ cỡ lớn, trước lúc lắp đặt lên trục đều phải thay đổi tần số dao động riêng của chúng.

- Để chống lại sự rung động cánh, người ta có kết cấu các cụm dải dài hoặc dây kim loại

Các dây đai kim loại bố trí theo chu vi thành từng cụm dài từ 20 ¸ 400 mm giữa các cụm dây đai có khe hở nhiệt, đường kính dây đai phụ thuộc vào chiều rộng cánh và thường từ 4 ¸ 9 mm.

Để làm giảm dao động giữa các cụm cánh bố trí các dây đai người ta đặt ống dây dao động 2 một đầu dây này được liên kết với 2 ¸ 3 cánh của cụm, còn đầu kia của dây đi tự do qua một vài lỗ khoét ở cụm cánh đối diện. Lực ma sát của dây 2 phát sinh khi đi cọ sát vào các lỗ trên cánh (lúc các cụm cánh dao động) sẽ làm giảm biên độ dao động này. Nhờ có các lỗ 5 nên đặt dây 2 rất đơn giản.

Vật liệu chế tạo cánh cần có độ bền ở nhiệt độ cao, có khả năng gia công cơ khí dễ dàng, chịu ăn mòn và xói mòn. Cánh công tác ở nhiệt độ hơi dưới 125oC chế tạo bằng thép không gỉ Crôm mác 1X13 và 2X13 với hàm lượng Crôm 12,5 ¸ 14,5% ở nhiệt độ hơi cao hơn (480 ¸ 500oC) sử dụng thép không gỉ Crôm Niken có hàm lượng Niken 14%, cánh công tác ở nhiệt độ hơi 500 ¸ 5500C chế tạo từ thép Austenit
'U 123 và 'U405 có hàm lượng Niken từ 12 ¸ 14, Crôm 14 ¸ 16%. Cánh đúc chế tạo từ thép 2X13. Vật liệu cho các tấm đệm để tạo rãnh giữa hai cánh chế tạo từ thép Các bon mác 15; 25 và 35, với các dây đai, dây chống dao động, các chốt tán gia cường chân cánh v.v... dùng thép không rỉ 1X13.

Để hàn các dây đai và dây chống dao động người ta dùng que hàn bạc mác PCP45 và PCP 65. Có hàm lượng bạc lớn nhất là 15% và 65%.

3.3 Kết cấu bộ làm kín

Trong tua bin hơi các vị trí trục rôto đi qua bánh tĩnh, đầu trục lối ra khỏi thân tua bin đều có bố trí các bộ làm kín ở khu vực piston giảm lực chiều trục.

Bộ là kín ở các đầu trục tua bin gọi là các bộ làm kín phía ngoài, còn làm kín ở các vị trí trục đi qua bánh tĩnh, ở piston cân bằng gọi là bộ phận làm kín phía trong.

Bộ làm kín phía ngoài có nhiệm vụ ngăn sự rò rỉ hơi ra khỏi thân tua bin ở khu vực áp suất hơi cao hơn áp suất khí quyển và ngăn không cho xâm nhập khí trời vào bên trong thân tua bin ở khu vực áp suất nhỏ hơn áp suất khí trời (tại khu vực tầng cuối của tua bin thấp áp).

Các bộ phận làm kín phía trong ngăn không cho rò rỉ hơi từ khu vực áp suất cao sang khu vực áp suất thấp.

Theo đặc điểm kết cấu các bộ làm kín ngoài được chia làm hai nhóm.

- Làm kín kiểu khuất khúc;

Hình 3.15. Bộ làm kín kiểu khuất khúc

1-Thân tua bin; 2-Trục tua bin;

3- Gờ làm kín trên thân; 4- Gờ làm kín trên trục

- Làm kín dùng than chì (graphit).

Trong các tua bin chính ứng dụng rộng rãi các bộ làm kín khuất khúc, các bộ làm kín dùng than chì ít dùng và chỉ ứng dụng trong tua bin công suất nhỏ khi tốc độ vòng của trục dưới 30 m/s.

 

Nguyên tắc làm kín của bộ phận làm kín kiểu khuất khúc xem hình 3.17.

Ở trên trục nơi đi qua phần tua bin người ta bố trí các gờ tròn quanh trục, các gờ này được chế tạo rời và ép chặt lên trục, đồng thời ở phần thân tua bin người ta cũng bố trí các gờ như hình 3.16. Do kết cấu của các vòng gờ trên trục và trên thân như vậy tạo nên đường đi khuất khúc cho dòng hơi những khe hẹp và những buồng liên tiếp nhau.

Hơi tới bộ làm kín khi  qua khe hẹp đầu tiên hơi sụt áp suất do tiết diện qua khe, giảm sụt entanpi do đó có được tốc độ nào đó. Sau khi ra khỏi khe hở đi vào buồng tốc độ ấy mất đi, chuyển hóa thành năng lượng nhiệt, dòng hơi lại được phục hồi entanpi. Tới khe hẹp tiếp sau cũng như các buồng, quá trình diễn ra giống như trên, càng về phía các khe thì áp suất hơi và năng lượng dòng hơi giảm đi, thể tích riêng hơi tăng lên do sự dãn nở ở các khe và chuyển hóa động năng thành nhiệt năng ở các buồng. Như vậy do kết cấu của các vòng gờ gây khuất khúc, dòng hơi đã phải thực hiện quá trình chảy phức tạp như trên, kết quả là bản thân dòng hơi tạo được khả năng tự làm kín cho vị trí cần làm kín.

Để cho các bộ phận làm kín hoạt động tin cậy và hoàn hảo, đối với các bộ phận làm kín phía ngoài người ta đưa vào một dòng hơi có thông số thấp vào để làm hơi bao kín đầu trục (sẽ xét kỹ ở chương 18 hệ thống bao nút hơi).

Các dạng kết cấu làm kín ở hình 3.17 là các dạng rất đơn giản, các kết cấu vòng gờ ở phần tĩnh đều ghép chặt với thân tua bin. Đây là bộ làm kín kiểu cứng không tin cậy trong khai thác mặc dù gọn và đơn giản chế tạo.Với kết cấu trên các vòng gờ ghép chặt với thân tua bin hay thân bánh tĩnh 3, ở đây các vòng 2 được ép theo phương hướng kính bởi các lò xo 4.

Hình 3.16. Bộ làm kín kiểu mềm

1-Gờ làm kín; 2- Vành làm kín; 3- Thân bánh tĩnh; 4- Lò xo lá

Hình 3.17 là các bộ phận làm kín kiểu đuôi én.

Trên trục tua bin có ghép sơ mi này được chế tạo các gờ có độ cao khác nhau chiều dày gờ chỉ bằng 1 mm, các vòng làm kín được đặt thành 6 cụm, mỗi cụm lại được bố trí trong rãnh khoan ở trong vòng đỡ 4, các cụm đó chịu lực ép hướng tâm của các lò xo lá 3. Vòng 4 được chế tạo hai nửa và đặt trong rãnh phần tĩnh 5. Toàn bộ nửa vòng 4 lại được ép bởi lò xo là 6, lò xo  này không cho phép vòng 4 xoay được, tuy nhiên vòng 4 vẫn có thể tự do dãn nở nhiệt khi tua bin bị sấy nóng.

Hộp thiết bị làm kín có 2 buồng. Buồng hơi 7 và buồng thông với khí quyển có vách 9 (hình 3.17).

Phần hơi dư thừa rò rỉ ra buồng hơi 7 và được chuyển tới hệ thống bao và hút hơi, một lượng hơi không lớn lắm qua bộ làm kín 10 đi vào buồng 8 khi áp suất trong thân tua bin thấp hơn áp suất khí quyển, hơi sẽ từ hệ thống bao và hút hơi được cấp tới buồng hơi 7.

Hiện nay người ta sử dụng các kết cấu làm kín phía ngoài như hình 3.18.

Các vòng tạo khuất khúc chế tạo ngay trên các cụm vòng 1 các cụm này lại được ghép vào rãnh của vòng 2 và 5. Các cụm vòng kín 1 được ghép bởi lò xo lá 6. Buồng nối thông với bộ góp cân bằng của hệ làm kín. Trong bộ góp này áp suất được duy trì từ 1,04 ¸ 1,3 kG/cm2. Buồng 3 nối thông với bộ ngưng của hệ thống bao và hút hơi (hệ thống làm kín) trong bộ ngưng này độ chân không luôn được duy trì từ
20 ¸ 30 mmHg... Độ chân không trong buồng 3 tồn tại làm cho hơi không thể rò rỉ ra khỏi bộ làm kín để thoát ra ngoài. Bộ làm kín này đơn giản, tin cậy trong khai thác.

Hình 3.17. Bộ làm kín kiểu "đuôi én"

1- Sơ mi ép lên trục; 2-Vòng làm kín; 3-6-Lò xo lá; 4- Vành ép hai nửa; 5- Phần tĩnh; 7-Buồng hơi; 8-Buồng thông khí quyển; 9-Vách ngăn; 10-Bộ làm kín.

 

 

Hình 3.18. Bộ làm kín kiểu khuất khúc

1- Cụm gờ làm kín; 2-Vòng làm kín; 3-Buồng thông với bình ngưng; 4-6Lò xo lá;

5- Vòng làm kín

Vật liệu chế tạo vòng gờ làm kín dùng đồng thanh có Niken hoặc đồng thau. Các dạng làm kín kiểu cánh én thường chế tạo từ thép không rỉ có Niken hoặc Crôm. Sơ mi có tạo gờ ghép trên trục rôto để tạo kết cấu khuất khúc chế tạo từ thép Niken Crôm hoặc Crôm Molipđen. Lò xo giảm chấn trong các bộ làm kín "mềm" chế tạo từ thép Crôm không rỉ 3X13 và 4X13 còn các lò xo công tác ở nhiệt độ cao hơn 4000C chế tạo từ thép Crôm-Molipđen có hàm lượng Crôm 15% ¸ 17% và 1,6 ¸ 25% Molipđen.

 

 

3.4. Ổ đỡ, ổ chặn trục

3.4.1 Ổ đỡ trục

Ổ đỡ trục tua bin là khâu trung gian giữa phần quay (rôto) và phần tĩnh (thân tua bin). ổ trục dùng để đỡ toàn bộ rô to nên được gọi là ổ đỡ trục. ổ này còn có ý nghĩa định tâm tương đối giữa rô to và thân tua bin. Các ổ đỡ trục đỡ toàn bộ trọng lượng rô to và những lực phụ phát sinh khi nạp hơi cục bộ, khi rô to quay, khi tàu lắc. Các ổ đỡ tua bin công tác với tốc độ khá lớn 50 ¸ 60 m/s và phụ tải riêng phần tác dụng lên ổ tới 10 ¸ 12 kG/cm2, các tua bin thủy lai chân vịt thường dùng ổ đỡ trượt. Các ổ trượt này được bố trí trên bệ thuộc thân tua bin.

Hình 3.19. Sơ đồ bố trí các máng lótcủa các ổ đỡ cứng (a)  và mềm (b)

Ổ đỡ trượt gồm hai phần chính là hai máng lót (nửa trên và dưới), ngoài ra còn có bu lông, vít cấy để ghép với thân tua bin với nắp đậy, các dụng cụ đo và kiểm tra.

Theo phương pháp bố trí máng lót trong thân của ổ đỡ người ta chia thành hai loại ổ đỡ: ổ đỡ cứng và ổ đỡ tự định vị (tự chỉnh vị trí).

Ổ đỡ cứng máng lót không di chuyển được, còn ổ đỡ tự định vị các máng lót có thể xoay được trong mặt phẳng vuông góc với trục (hình 3.19).

Ổ đỡ cứng chỉ nên ứng dụng cho các rôto chiều dài ngắn, khi trục rôto bị uốn, ổ đỡ cứng sẽ dẫn đến sự tiếp xúc ngõng trục với các phần rìa của máng lót.

Mức mài mòn sẽ tăng lên có thể gây hư hỏng ổ và trục. Khi trục bị uốn nhiều, ổ đỡ tự định vị hình 3.19b giải quyết được nhược điểm trên.

Ưu điểm của ổ đỡ tự định vị đặc biệt quan trọng khi khởi động gặp tua bin từ trạng thái lạnh, khi ma nơ, lúc này trục rô to bị uốn mạnh. ổ đỡ tự định tuy có kết cấu phức tạp hơi những đã giải quyết được vấn đề trên nên tuổi thọ ổ đỡ cao hơn, tin cậy trong khai thác.

Máng lót của ổ đỡ chế tạo từ thép hoặc đồng thanh mác O8-4 hoặc AM 10-2. Để đúc lớp hợp kim chống ma sát người ta dùng ba bít B83 chất lượng cao thành phần hóa học 10 ¸ 12% Sb, 5,5 ¸ 6% Cu còn lại là Fe, As, Zn, Pb tất cả không quá 0,55%. Độ cứng bề mặt HB = 30, hệ số ma sát khi có bôi trơn là 0,005.

 

Hình 3.20. Tác tác dụng của
 ổ chặn trục kiểu 1 vành chặn.
1- Các gối chặn; 2- Ném; 3- Vành đón lực
dọc trục; 4- Vành chặn; 5- Lực dọc trục.

3.4.2 Ổ  chặn trục

Mỗi tua bin đều được bố trí ổ đỡ chặn trục. ổ này đảm bảo sự định tâm chính xác rô to với thân tua bin, đồng thời chịu tất cả các lực dọc trục không cân bằng tác dụng lên rô to.

Trên các tua bin thủy hiện đại, ứng dụng các ổ chặn kiểu một vành chặn thủy lực, áp suất riêng cho phép tới      27 kG/cm2 (hình 3.20).

Cũng giống như ổ đỡ trục, ổ chặn trục chia ra ổ cứng và ổ tự định vị.

ở các sơ đồ hình 3.20 và 3.21 chỉ ra sự hình thành nêm dầu và sự tác dụng của lực lên các gối chặn, khi rôto chưa quay, bề mặt công tác của các gối chặn 2 song song với mặt phẳng của vành chặn 1. Khi khởi động tua bin dầu nhờn vào khe hở giữa các gối chặn và vành chặn. Các gối chặn có kết cấu lệch tâm với các tấm đỡ đặt trong vòng cố định 3 (các gối chặn có thể xoay được một góc không lớn lắm xung quang điểm tựa của nó). Cùng với sự tăng số vòng quay tua in, áp suất dọc trục tăng lên (P), đồng thời phản lực (R) cũng tăng lên. Lúc này các gối chặn dưới tác dụng của cá cặp lực phát sinh trên được xoay đi một góc so với mặt phẳng vành chắn và tạo nêm dầu (hình 3.21b). Tuỳ mức độ xoay của các gối chặn, áp suất ở tiết diện ra tăng và điểm đặt lực của các lực hợp thành lực dọc trục P đặt chính diện với điểm đặt của điểm tựa, tương ứng là trạng thái cân bằng của các gối chặn (hình 3.21c). Khi thay đổi chế độ công tác của tua bin góc lệch của các gối chặn cũng bị thay đổi đi.

Nếu các gối chặn và vòng trục 3 đặt cả về hai phía của vành chặn thì khi tua bin đảo chiều quay, lực chiều trục sẽ được thu nhận bởi các gối chặn phía bên kia của ổ chặn.

Từ kết cấu một vành chặn của ổ chặn trục người ta phân chia ra thành các dạng:

- ổ chặn cứng: ở đây các vòng cố định nơi bố trí các gối chặn không được phép di động so với thân tua bin.

- ổ chặn tự định vị: ở đây ổ chặn có thiết bị tự cân bằng để làm đồng đều áp suất trên các gối chặn một cách tự động.

Các gối chặn chế tạo từ đồng thanh bằng cách rèn hoặc dùng đồng thay cũng như thép các bon mác 35 và tráng ba bít B38. Chiều dày lớp ba bít của các gối chặn phải nhỏ hơn khe hở chiều trục bé nhất trong phần chảy của ổ chặn đảm bảo khi ba bít bị chảy, tróc sẽ không bị kẹt lại trong tua bin. Các vòng đỡ lực dọc trục thuộc phần tính chế tạo từ thép các bon hoặc đồng thanh từ cách rèn. Vành chặn có thể rèn liền với trục hoặc rô to, cũng có thể chế tạo rời rồi ghép lên trục. Vành được chế tạo từ thép 35; 40 hoặc Crôm môlipđen. Bề mặt công tác của vành được thấm các bon, tôi, rà bóng.

1

2

3

P

R

Q

R

Q

a,

b,

c,

 

Hình 3.21. Sơ đồ công tác của ổ chặn trục.

 

Câu hỏi ôn tập

23.  Trình bày đặc điểm kết cấu cảa õng phun tầng đầu tiên. Đọc bản vẽ về kết cấu ống phun?

24.  Trình bày đặc điểm kết cấu cánh động. Đọc bản vẽ kết cấu cánh động ?

25.  Trình bày đặc điểm kết cấu rô to . Đọc bản vẽ kết cấu rô to ?

26.  Trình bày các yêu cầu về dầu nhờn và hệ thống dầu nhờn bôi trơn tua bin hơi. Đọc bản vẽ về hệ thống dầu nhờn bôi trơn tua bin hơi ?

27.  Trình bày các kiểu làm kín trong tua bin hơi . Đọc bản vẽ về thiết bị làm kín tua bin hơi ?

 

 

 

 

CHƯƠNG 4

CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ TUA BIN HƠI TÀU THỦY

4.1. Hệ thống dầu nhờn bôi trơn tua bin

4.1.1. Yêu cầu về dầu nhờn cho tua bin

Sự công tác tin cậy của hệ thống dầu nhờn và các chi tiết được bôi trơn chỉ có được khi sử dụng dầu nhờn có chất lượng phù hợp. Việc lựa chọn mác dầu bôi trơn phù hợp có một ý nghĩa lớn nên kiểu loại dầu tua bin ngày càng phong phú.

Chức năng cơ bản của dầu nhờn tua bin:

- Giảm ma sát cho các ổ đỡ.

- Giảm mài mòn và ngăn ngừa xước các bề mặt ma sát.

- Làm mát các vị trí bôi trơn.

- Chống ăn mòn hóa học các bề mặt ma sát.

Các chức năng trên xác định các yêu cầu cơ bản đối với dầu nhờn như sau:

* Độ nhớt của dầu nhờn: Phải có độ nhớt thích hợp và đặc tính nhớt nhiệt thoải để tạo thành lớp dầu bôi trơn đủ tin cậy, đảm bảo cho ổ trục làm việc ma sát ướt tương ứng ở chế độ tải trọng và tốc độ xác định cần phải chọn đúng độ nhớt của dầu bôi trơn. Khi đó sẽ đảm bảo được màng dầu trên các ổ đỡ ở các chế độ công tác. Tuy nhiên khó có thể tránh được ma sát nửa khô trong các ổ đỡ tua bin, vì rằng sự hình thành màng dầu ở các chế độ khởi động, dừng và đảo chiều rất khó khăn.

- Độ ổn định cao: Có khả năng chống lại được ô xi hóa trong không khí ở nhiệt độ cao. Khi hâm nóng dầu tới nhiệt độ công tác 60 ¸ 800C khi có không khí, độ a xít của dầu không được tăng quá rõ và lúc đó vẫn chưa chia tách các hạt bẩn ra khỏi dầu. Thử chất lượng này bằng thí nghiệm.

- Có khả năng khử nhũ tương cao: tức là nhanh chóng loại trừ (chia tách) nước khi nước rơi vào hệ thống dầu nhờn.

- Độ a xít và độ tro ban đầu thấp.

- Không có các tạp chất cơ khí.

Khi khia thác bình thường, việc thay dầu trong hệ thống phải phù hợp theo điều kiện khai thác thực tế và các qui tắc khai thác. Ngoài ra cần phải thay dầu nhờn khi:

- Độ a xít của dầu tới 1,0 mgKOH khi hàm lượng nước không quá 0,1% và     0,3 mgKOH khi hàm lượng nước vượt quá 0,1%.

- Trong dầu có nhiều bã cặn mà không thể lọc được bằng máy phân ly trong điều kiện tàu thủy.

- Độ nhớt dầu tăng quá 25% so với lúc ban đầu (theo GOCT 32 - 53).

- Khả năng khử nhũ tương của dầu kém hẳn đi, trong dầu chứa quá 0,5% nước ở trạng thái nhũ tương bền vững, nước này không thể chia tách được khi lọc.

Ngoài ra còn bằng loạt lý do đặc biệt mang tính chất đặc trưng của tàu thủy khác nữa bắt buộc chúng ta phải thay thế dầu bôi trơn trước thời hạn theo qui tắc thông thường.

Dầu tua bin cần được thay thế sau 2000 giờ khai thác.

4.1.2. Hệ thống dầu nhờn

Một số yêu cầu đối với hệ thống:

- Có nhiệm vụ cấp dầu nhờn liên tục tới các ổ đỡ, hộp giảm tốc của tổ hợp tới hệ thống điều chỉnh và bảo vệ tua bin;

- Các phần tử của hệ thống phải có độ tin cậy công tác cao;

- Khả năng bị lẫn bẩn, lẫn nước là nhỏ nhất;

- Khả năng làm sạch và thay thế dầu bẩn dễ dàng;

- Có khả năng ngăn ngừa được dầu khỏi biến chất trước thời hạn;

- Độ kín khít tương đối cao, không rò rỉ dầu.

Hiện nay hai loại hệ thống dầu nhờn sau được sử dụng:

- Hệ thống tuần hoàn dầu nhờn bôi trơn do các bơm dầu;

- Hệ thống tuần hoàn dầu nhờn bôi trơn do các bơm dầu và các két cột áp.

Hệ thống thứ nhất có kích thước và trọng lượng nhỏ. Hệ thống thứ hai tuy có phức tạp hơn song công tác tin cậy hơn. Vì khi bơm dầu hay hệ thống dầu có sự cố lúc này tổ hợp tua bin vẫn được bôi trơn đảm bảo nhờ dâù nhờn còn ở trên các két cột áp. Đủ thời gian để dừng tua bin, hay khởi động bơm dầu sự cố.

11

2

3

1

4

6

7

5

8

9

10

12

 

                                                    

 

Hình 4.1 Sơ đồ bôi trơn tua bin kiểu áp suất

1- Lọc dầu; 2-Bơm dầu do động cơ điện lai; 3- Bơm dầu do tua bin hơi lai; 4- Sinh hàn; 5- đường dầu tới thiết bị điều chỉnh vũng quay; 6-Van điều chỉnh áp suất; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9-Kột dầu; 10-Bộ phận sấy dầu;  11-Đường dầu đến hệ thống báo động áp suất thấp; 12-Bộ phận lọc dầu

Trên hình 4.1 là hệ thống bôi trơn cho tua bin chính bằng áp suất. Dầu nhờn từ két chứa được hút bằng bơm dầu 2 (hoặc 3), sau đó dầu được qua phin lọc 1, sinh hàn 4 rồi vào các ổ đỡ của tua bin. Nhánh 5 là dẫn dầu đến bộ điều chỉnh vũng quay. Nhánh qua van 6 dùng để điều chỉnh áp suất trong hệ thống, thường áp suất dầu trong hệ thống 4 ¸ 4,5 kG/cm2. Chênh lệch bình thường của áp suất trong phin lọc phụ thuộc vào kết cấu của nó và thường 0,15 ¸ 0,5 kG/cm2, khi tăng độ chênh lệch này từ  0,5 ¸ 1 kG/cm2 cần vệ sinh phin lọc.

Hình 4.2. là hệ thống bôi trơn của tua bin kiểu trọng lực. Dầu từ két chứa được hút bằng bơm 2 (hoặc 3) qua phin lọc (1) sinh hàn (4) rồi đỏ lên hai két (6). Để tăng tính an toàn trong điều kiên tàu thủy nên bố trí 2 két cột áp và 2 bầu sinh hàn.

Két cột áp cao hơn trục bánh răng cấp thứ hai của bộ giảm tốc từ 10 ¸ 12 mét. Với cột áp này dầu tự chảy ra khỏi két tới ổ đỡ.... rồi về két chứa. Duy trỡ cột áp của kột dầu bằng cách duy trì mức dầu nhờ đường tràn  mà trên đó có bố trí kính nhìn 7

11

2

3

1

4

7

5

8

9

10

12

6

6

 

 

 

 

 

Hình 4.2. Sơ đồ bôi trơn của tua bin kiểu trọng lực.

1- Phin lọc; 2- Bơm được lai bằng động cơ điện; 3- Bơm được lai bằng động cơ hơi nước; 4- Bầu sinh hàn dầu; 5- Đường dầu đến thiết bị điều chỉnh vòng quay; 6- Két trọng lực; 7- kính nhỡn; 8- Tua bin; 9- Kétt dầu; 10- Bộ phận hâm dầu; 11- Đường dầu đến hệ thống báo động áp suất thấp; 12- Bộ phận lọc dầu.

Khi vận hành người khai thác phải chú ý đến dòng dầu chảy qua kính này, nó bảo vệ mức dầu trên két. Lượng dầu ở trên két cột áp 6 đảm bảo sự công tác của toàn tổ hợp trong vòng 6 phút thời gian đủ để khởi động bơm dự trữ và dừng tổ hợp tua bin

4.2. Hệ thống bao và hút hơi

Ý nghĩa và nguyên tắc hoạt động của hệ thống bao và hút hơi như sau: Trong các tầng khác nhau thuộc phần chảy của tua bin, ở một phụ tải xác định sẽ tương ứng với một áp suất xác định, tương tự áp suất hơi trước các bộ làm kín phía ngoài cũng bị thay đổi và phụ thuộc vào chế độ công tác của tổ hợp tua bin. Trước mỗi bộ làm kín, ở toàn tải của tua bin sẽ có giá trị áp suất dư của hơi, khi giảm phụ tải, áp suất này thay đổi đi, thậm chí nhỏ thua áp suất khí quyển, đặc biệt ở các tầng cuối, của tua bin thấp áp. Như vậy, bộ làm kín phía ngoài của tua bin làm được hai chức năng: Đảm bảo sự rò lọt hơi qua bộ làm kín là nhỏ nhất ở các phụ tải thay đổi và đảm bảo độ kín của tua bin không cho khí trời lọt vào hệ thống ở các phụ tải nhỏ. Hơi rò rỉ nhiều qua các bộ làm kín cũng làm giảm hiệu suất có ích của tua bin, còn sự rò khí vào tua bin dẫn đến sự giảm độ chân không trong bầu ngưng chính.

Có thể chia các bộ phận làm kín phía ngoài của tua bin thành hai nhóm.

Nhóm I: Bộ làm kín kiểu chân không, tức luôn có nhu cầu tiêu thụ hơi cấp tới bộ làm kín để bao (dùng một nguồn hơi có thông số thấp cấp tới bộ làm kín để bao bộ làm kín). Trước các bộ làm kín này, áp suất bên trong thân tua bin khi công tác luôn thấp hơn áp suất khí quyển (ví dụ làm kín đầu trục phía hơi xả ra bình ngưng của tua bin thấp áp). Sự chuyển động của dòng hơi trong các khe hở làm kín đi ra khỏi buồng cao hơn chia ra thành hai hướng ngược nhau. Một dòng hướng về thân tua bin, một dòng hướng ra khí quyển hoặc tới buồng hút hơi.

Nhóm II: Các bộ làm kín dạng áp suất hơi trước nó thay đổi. Hơi đi ra khỏi bộ làm kín ở các chế độ mà áp suất trong thân tua bin cao hơn áp suất khí quyển và cần có hơi đưa tới bao bộ làm kín khi phụ tải nhỏ, lúc mà áp suất trong thân tua bin trước các bộ làm kín trở nên thấp hơn áp suất khí quyển. Khi áp suất trong thân tua bin cao hơn áp suất khí quyển, hơi đi từ thân tua bin qua các khe hở làm kín tới buồng đốt làm kín, hơi này đóng vai trò bao kín (như đã giải thích ở mục nguyên tắc làm kín hơi kiểu khuất khúc), rồi sau đấy một phần tới hệ thống bao và một phần ra khí quyển hoặc tới buồng hút hơi.

Sơ đồ hệ thống bao và hút hơi công tác tự động (hình 4.4).

Các phần tử chính của hệ thống là két cân bằng 1 bộ điều chỉnh áp suất, van phân phối bơm phun tia dòng hơi, bộ ngưng tụ  và hệ thống ống dẫn để cấp hơi bao và hút hơi.

Chế độ công tác cần thiết của các bộ làm kín đặt được bằng cách duy trì áp suất trong két, cân bằng nằm trong giá trị 1,0 ¸ 1,3 kG/cm2. Việc này được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh áp suất và van phân phối. Nếu hơi nhập tới két nhỏ hơn so với yêu cầu làm kín thì áp suất trong két sụt đi và van phân phôí sẽ nối thông kết với đường ống hơi chính có thông số thấp. Nếu sự tiêu thụ từ két tới các bộ làm kín nhỏ hơn so với sự nhập hơi tới két thì áp suất trong két tăng lên và van phân phối tự động xả hơi ra bầu ngưng tụ chính.

Bơm phun tia duy trì độ chân không trong bộ ngưng và trong các ống dẫn hút hơi. Nhờ vậy mà ngăn ngừa được khả năng hơi thoát ra khí quyển ở các bộ làm kín. Hơi được rút ra từ các bộ làm kín được đưa vào bộ ngưng và ngưng tụ.

Hơi thông số thấp

Bình cân bằng

Pa

Pn

Po

 

 

 

 

Hình 4.3. Sơ đồ bao phủ hút hơi làm kín của các bộ làm kín phía ngoài.

4.3. Hệ thống sấy nóng tua bin hơi

Nếu khởi động tua bin từ trạng thái nguội lạnh, hơi đi tới nhóm ống phun của nhóm đó và một phần thân tua bin. Những khu vực còn lại của thân tua bin về phía nạp hơi vẫn còn lạnh, do độ chênh lệch nhiệt độ, sự giãn nở nhiệt có thể dẫn tới biến dạng thân, gây kẹt trục với các bộ làm kín hoặc cánh kẹt với bánh tĩnh...

Vì vậy, trước khi khởi động tua bin cần phải sấy nóng nó đồng đều. Để giải quyết được việc này người ta bố trí một hệ thống chuyên dùng để cấp hơi bão hòa tới các điểm khác nhau trên thân tua bin. Đó là hệ thống sấy nóng tua bin (hình 4.3).

Hỡi bão hòa từ nồi hơi được cấp tới hộp van 1, từ đấy hơi được cấp tới để sấy tua bin theo những nhánh ống riêng. Về phía nạp hơi của tua bin cao áp có 4 ống 2 đưa hơi nóng tới các hộp ống phun ở cả phía  trên và phía dưới thân. Ngoài ra, ở cửa phía thân cao áp này về phía cuối còn cả hai nhành cấp hơi số 6.

Hơi sấy quét qua thân cao áp, rồi qua ống 5 tới tua bin thấp áp, ở đấy hơi sấy nóng nửa phía trên của mỗi hộp van nạp hơi, còn nửa phía dưới được sấy nóng nhờ các đường ống 4, các ống này đưa hơi đến cả hai phía tua bin thấp áp.

Để sấy phần giữa tua bin thấp áp, hơi được cấp qua ống 3 tới hộp ống phun của tua bin hành trình lùi. Hơi sau khi đi sấy nóng tua bin sẽ về bầu ngưng. Phần hơi sẽ được ngưng tụ sẽ thoát ra theo hệ thống riêng. Trong suốt thời gian sấy tại bầu ngưng được duy trì một độ chân không không cao lắm, chứng 400mm Hg. Độ tăng nhiệt độ bão hòa của hơi do sự giảm độ chân không, cho phép nâng nhiệt độ thân tua bin ở các tầng cuối thân thấp áp, xúc tiến cho việc sấy nóng đồng đều hơn. Việc sấy tua bin thường được tiến hành trong vòng 20 ¸ 60 phút tuỳ thuộc vào kết cấu của nó.

Nhiệt độ thân tua bin được kiểm tra nhờ các nhiệt kế bố trí ở vài điểm theo hình chiều dài thân. Độ đồng đều sấy tua bin được đảm bảo bằng cách điều chỉnh lượng hơi tại các van ở hộp van và cho quay (via) rô to. Không cho phép độ chênh lệch nhiệt độ ở hai điểm gần nhau trên thân quá 200C. Sự giãn nở thân được kiểm tra trong quá trình sấy nhờ các que dò chuyên dùng.

Việc sấy tua bin được xem như kết thúc khi đạt được các giá trị nhiệt độ theo các mặt bích nằm ngang như sau:

- Tua bin cao áp 80 ¸ 1000C;

- Tua bin thấp  áp 70 ¸ 900C.

Ngoài ra khi kết thúc quá trình sấy, người ta phải ghi lại sự giãn nở thân tua bin, giá trị này từ 1 ¸ 3 mm và phụ thuộc vào kết cấu tua bin, nhiệt độ sấy.

Quá trình sấy tua bin là nguyên công lâu dài vất vả, mất nhiều thời gian nhất trong giai đoạn chuẩn bị đưa tua bin vào hoạt động, là một nguyên công quan trọng, nếu mắc 1 thiếu sót, sai lầm nhỏ cũng dẫn đến những hậu quả đáng tiếc khi khởi động tua bin.

TBCA

TBTA

 

                                                                                          

 

 

 

 

 

 

Hình 4.4. Sơ đồ nguyên tắc của một hệ thống sấy nóng của tua bin hơi.

4.4. Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin hơi

4.4.1. Nguyên lý điều chỉnh công suất tua bin chính

Trong trường hợp chân vịt là định bước và điều kiện hàng hải là cố định thì muốn thay đổi vận tốc tàu phải thay đổi vận tốc quay của tua bin. Sự thay đổi này đồng nghĩa với sự thay đổi công suất của tua bin, mà công suất đó tỷ lệ với vận tốc quay.

Trong trường hợp điều kiện hàng hải thay đổi, ví dụ như trong trường hợp bão tố, sẽ có thể xuất hiện sự thay đổi vận tốc quay của tua bin trong khi đó lượng hơi và nhiệt giáng là cố định. Sự thay đổi này không đồng thời với sự thay đổi của tua bin. Mỗi tua bin với sự điều chỉnh chỉ có một điểm duy nhất của đặc tính phụ tải, mà tại đó hiệu suất của tổ hợp là lớn nhất.

Công suất có ích của tua bin được tính theo công thức:

           

Để thay đổi công suất tua bin, ta có thể:

- Thay đổi nhiệt giáng của hơi phân bổ trong tua bin (H­a);

- Thay đổi lượng tiêu thụ hơi qua tua bin (G).

Trong thực tế có thể điều chỉnh công suất tua bin hơi theo các cách:

- Thay đổi nhiệt giáng hơi bằng tiết lưu hơi;

- Thay đổi lượng hơi tiêu thụ;

- Thay đổi nhiệt giáng của hơi và đồng thời thay đổi lượng hơi tiêu thụ;

- Điều chỉnh lượng hơi bao gồm hai hoặc nhiều phương pháp trên.

4.4.1.1. Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin qua tiết lưu.

A0

A1

A3

A4

P0

P'0

P''0

P"0

A'0

A'1

A'3

A'4

Pk

Hình 4.5. Sự giảm nhiệt giáng lý thuyết trong tua bin khi có tiết lưu.

Đây là phương pháp điều chỉnh về chất lượng, là phương pháp điều chỉnh đơn giản nhất. Bằng các đóng bớt van hơi chính vào tua bin thì sẽ xuất hiện tiết lưu và giảm lượng hơi tức là thay đổi Ha và G.

Hình 4.5 là sơ đồ điều chỉnh tiết lưu. Trong trường hợp đóng bớt 1 phần van điều chỉnh khi áp suất của hơi đến tua bin sẽ là P'0 < P0, điểm dãn nở đầu tiên là A1 khi ta so sánh với A0 thì nhiệt giáng lý thuyết H'a < Ha và như vậy công suất cũng giảm theo. Nếu tiếp tục đóng bớt van điều chỉnh thì sẽ dịch chuyển sự giãn nở ban đầu đến các điểm A2, A3...

Khi điều chỉnh bằng tiết lưu cùng với sự giảm áp suất ban đầu là sự giảm lượng hơi qua tua bin, đồng thời hiệu suất có ích he cũng giảm vì hiệu suất chỉ thị hi giảm. Trong phương pháp điều chỉnh này thì công suất giảm nhanh hơn sự giảm dòng hơi, bởi vì khi đóng hơi nhỏ thì tổn thất trong các van của tua bin là lớn.

Khuyết điểm của phương pháp này là làm cho hiệu suất chung giảm. Do đó phương pháp này chỉ được ứng dụng cho các tua bin có công suất không lớn lắm.

Đối với tua bin chính thì được thực hiện tại van ma nơ chính, còn đối với các tua bin phụ đôi khi người ta lắp thêm van tiết lưu đặc biệt.

4.4.1.2. Điều chỉnh công suất tua bin theo khối lượng

Nguyên lý điều chỉnh này là dựa trên sự phân chia cụm thiết bị dãn nở của cấp thứ nhất thành vài nhóm mà mỗi một nhóm có chức năng như một van chặn riêng biệt và quá trình điều chỉnh được thực hiện qua việc đóng hoặc mở các van đó. Do đóng hoặc mở các van sẽ làm cho lượng hơi đi vào tua bin thay đổi mà không làm thay đổi nhiệt giáng.

 

 

 

Hình 4.6. Sơ đồ điều chỉnh theo khối lượng.
1- Vỏ tua bin; 2- Van hơi chính 3a, 3b, 3c- Các van điều chỉnh cho các cụm II, III, IV.

Điều chỉnh theo khối lượng như ở hình 4.6 thì cụm thiết bị dãn nở được chia thành 4 nhóm I, II, III, IV. Hơi đi vào cụm I được điều chỉnh bằng van ma nơ chính số 2, còn lại các cụm II, III, IV được điều chỉnh bằng các van đặc biệt 3a, 3b, 3c.

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là mở hết van hơi chính và các van điều chỉnh để đạt được chứng giá trị công suất theo yêu cầu, trong khi đó không hoàn toàn xuất hiện tiết lưu của dòng hơi vào tua bin.

4.4.1.3. Hệ thống điều chỉnh công suất tua bin đồng thời cả khối lượng và chất lượng

Phương pháp điều chỉnh này được thực hiện theo các bước sau: Trong tua bin người ta lắp vài nhóm thiết bị dãn nở (như hình 4.7). Khả năng thay đổi công suất của tổ hợp - Trong các trường hợp điêù chỉnh theo khối lượng- có thể được thực hiện ngắt quãng. Ở những giá trị công suất trung bình của tua bin có thể điều chỉnh bằng tiết lưu toàn bộ lượng hơi qua van ma nơ hoặc trên các van của các cụm thiết bị dãn nở. Phương pháp điều chỉnh hỗn hợp này có ưu điểm là điều chỉnh không lớn lắm.

Đồ thị ở hình 4.7 lấy được trong quá trình thực hiện điều chỉnh ở sơ đồ hình 4.6. Ở giai đoạn đầu khi các van 3a, 3b, 3c đóng hoàn toàn, lượng hơi qua cụm I đạt giá trị lớn nhất là G1. Cũng có thể cho tiét lưu bằng van ma nơ 2 và lúc này quan hệ giữa áp suất dòng hơi trước cụm I với G được biểu thị bằng đoạn GA1. Nếu như chúng ta muốn tăng lưu lượng dùng hơi thì mở hết van 3a để đưa cụm II vào làm việc. Lúc này lưu lượng dòng hơi tăng từ G1 đến G1 + G2 và điều chỉnh được thực hiện bằng tiết lưu quan van 2 - đoạn B1A2. Ở đây chúng ta cần lưu ý một điều là nếu như van 3a được mở hoàn toàn ngay từ ban đầu thì dòng hơi dùng điều chỉnh là từ O đến G1 + G2 như vậy trên đồ thị phải là đoạn OA2. Qua đó thấy rằng về mặt năng lượng được tận dụng hơn (do giảm được tổn thất) nếu điều chỉnh dọc theo đường gấp khúc OA1, B1, A2... Tiếp tục mở các van 3b và 3c thì quá trình xảy ra tương tự.

Tiết lưu không xảy ra tại các điểm say đây của đặc tính điều chỉnh A1, A2, A3, A4 có nghĩa là tất cả các van ma nơ và các van điều chỉnh 3a, 3b, 3c để mở hoàn toàn.

Ví dụ: Nếu như lượng hơi tức thời qua tua bin là Gx (kg/s) G1 + G2 < Gx < G1 + G2 + G3 + G4 thì trước cụm I, II, III sẽ có một áp suất là Px. Do kết quả đóng một phần van ma nơ nên áp suất có trong van ma nơ này sẽ giảm đi một giá trị là DPzm, độ giảm áp suất ở cấp điều chỉnh thứ I là DPr, độ giảm áp suất của các cấp còn lại của tua bin là DP.

Trong trường hợp điều chỉnh hỗn hợp với tiết lưu tại các van điều chỉnh thì cũng hoàn toàn giống như đã thu được trên hình 4.7. Qua cụm I là G1 và sự điều chỉnh của dòng hơi trong khoảng từ O đến G1 được thực hiện trong van ma nơ. Đặc tính điều chỉnh trước cụm I được thể hiện dọc theo đường gấp khúc OA1A2. Ở đây chúng ta cần lưu ý đối với khoảng O-G1 thì thực hiện trong van ma nơ. Đặc tính điều chỉnh trước cụm I được thể hiện dọc theo đường gấp khúc OA1A2. Ở đây chúng ta cần lưu ý đối với khoảng O-G1 thì đặc tính này hoàn toàn giống đặc tính trên hình 4.6 và quá trình là đoạn thẳng OA1. Nếu chúng ta cần tăng lưu lượng lớn hơn G1 thì mở van điều chỉnh 3a với điều kiện mở hoàn toàn van manơ 2. Trước cụm I vẫn chế ngự một áp suất P0, trước cụm II thì áp suất sẽ thay đổi dọc theo đường đặc tính A'1, A'2, A'4. Tương tự khi mở van 3b (thì đặc tính trước cụm III là A'2A3A4) mở van 3c (thì đặc tính trước cụm IV là đường A'3A4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 4.7. Đồ thị (lý thuyết) sự thay đổi
 áp suất của hơi nước và sau cấp
 điều chỉnh hỗn hợp.

A1

A2

A3

A4

Po

I +II+II+IV

B2

B1

P1

G1

G2

G3

G4

Gx

0

G (Kg/s)

Px

C

I

I+II

I+II+III

Áp suất hơi trước các cụm II, III, IV thay đổi dọc theo đường đặc tính A1'' A2A4, A2''A3A4, A3''A4.

Ví dụ: Lưu lượng dòng hơi tức thời qua tua bin là Gx (kg/s)

            G1 + G2 < Gx < G1 + G2 + G3 + G4

Áp suất hơi trước cụm I và cụm II là P0 và trước cụm II là Px, đến tua bin với dòng hơi không tiết lưu là
G1 + G2 (kg/s) còn tiết lưu trong van 3b là Gx - (G1 + G2), (kg/s). Sự giảm áp suất trong cấp điều chỉnh 3b là DPz'r. Sự giảm áp suất trong các cấp còn lại của tua bin với Gx là DP.

 

 

 

 

Hình 4.8. Sơ đồ điều chỉnh nối tiếp.
1- Van điều chỉnh; 2,3- Các van nối tiếp.

Quá trình tiết lưu hơi trong các van điều chỉnh được tận dụng hơn trong van ma nơ 2, bởi vì các van điều chỉnh này thực hiện bằng tay dễ dàng hơn so với van 2.

Điều chỉnh công suất bằng phương pháp chất lượng cùng với số lượng rất được ứng dụng cho các tua bin chính của tàu hàng.

4.4.1.4. Điều chỉnh công suất tua bin theo phương pháp nối tiếp

Với mục đích cần tăng công suất của tua bin thì một phần hơi mới chúng ta không dẫn vào cấp thứ nhất mà dẫn vào các cấp tiếp theo đó.

1

2

3

Khi mở van điều chỉnh 1 (hình 4.8) hơi sẽ đi đến tầng điều chỉnh sau đó đi qua toàn bộ tua bin, với mục đích cần tăng công suất tua bin thì ta mở tiếp van số 2, lượng hơi đến tua bin được tăng lên (tầng thứ 2 sau tầng kectic). Tiếp tục mở van 3 thì thêm một lượng hơi tức khắc đến tầng thứ 4. Trong trường hợp dẫn hơi mới qua các van phụ (van nối tiếp) trước tầng thứ 4 thì áp suất sẽ tăng từ giá trị P1 đến P'1 , cùng với sự tăng dòng hơi qua tầng tiếp theo ở tỷ số P'1/P1 là sự giảm nhiệt trên các tầng nhất định.

Ở tầng thứ nhất sẽ giảm một phần dòng hơi và giảm sự tổn thất nhiệt, nhưng khi có lượng hơi phụ qua van 2 hoặc van 3 thì toàn bộ công suất tăng lên.

Trên các tàu đặc biệt (tàu chiến chẳng hạn) yêu cầu tua bin làm việc với thời gian dài ở dải công suất thấp. Để đảm bảo an toàn ở vận tốc kinh tế và để chắc chắn đạt hiệu suất tốt ở dải công suất thấp thì kết cấu trong tua bin cao áp phải có các tầng đặc biệt, mà ta gọi là các tầng của dải công suất thấp.

Trong hành trình với vận tốc kinh tế hoặc trong thời gian làm việc ở chế độ toàn bộ hay một phần công suất thì hơi phải qua các tầng đặc biệt.

Phương pháp điều chỉnh này gọi là phương pháp điều chỉnh nối tiếp cùng với các tầng của công suất thấp.

Hiện nay tồn tại hai loại kết cấu khác nhau đó là điều chỉnh nối tiếp ở bên trong và điều chỉnh nối tiếp ở bên ngoài.

4.4.1.5. Điều chỉnh công suất của tua bin theo phương pháp hỗn hợp

Trong thực tế điều chỉnh công suất của tua bin thỉnh thoảng chúng ta gặp các hệ thống điều chỉnh hỗn hợp bao gồm hai hoặc nhiều các phương pháp trên.

Các phương pháp điều chỉnh phụ thuộc vào các loại tàu và mục đích sử dụng của tàu. Trong trường hợp các tàu khách, ngoài công suất khai thác để đạt được một công suất khai thác, có lúc cần công suất để ma nơ, để đạt được công suất này chúng ta có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh số lượng đồng thời với điều chỉnh chất lượng. Còn khi cần công suất cực đại thì điều chỉnh theo phương pháp nối tiếp.

Câu hỏi ôn tập

28.  Trình bày các phương pháp  điều chỉnh công suất tua bin hơi.

29.  Trình bày các cách sấy tua bin hơi.

CHƯƠNG 5

KHAI THÁC VẬN HÀNH TUA BIN HƠI

5.1. Chuẩn bị và đưa tua bin vào hoạt động

Chuẩn bị bao gồm các công việc chuẩn bị đối với tiếng phần của hệ động lực như: Buồng nồi hơi, các hệ thống phục vụ, đường dẫn ống hơi sấy v.v... và cuối cùng là khởi động tua bin. Tất cả các công việc chuẩn bị này trước hết phải tuân thủ theo yêu cầu của nhà máy chế tạo và các qui tắc ban hành, các công việc đều được sĩ quan đi ca, máy trưởng chỉ đạo kiểm tra.

5.1.1. Các bước chuẩn bị

Một số công việc kiểm tra ở giai đoạn chuẩn bị

- Sự hoàn hảo và công tác tin cậy của các thiết bị liên lạc giữa buồng lái và buồng máy, buồng máy với buồng nồi hơi.

- Chỉ số của các đồng hồ trong buồng máy và lái.

- Sự công tác của các phương tiện chiếu sáng, cứu hỏa trong buồng máy.

- Sự công tác của các thiết bị xả nước và làm khô, chuẩn bị đối với thiết bị ngưng tụ.

- Mở các van hút, đẩy của bơm tuần hoàn, đóng các van xả (về phía nước của bầu ngưng).

- Khởi động bơm tuần hoàn với năng suất nhỏ, khi có hai bơm thì thử cả hai, xả khí trong bơm đảm bảo sự tuần hoàn của nước.

- Nạp vào két góp của bầu ngưng chính bằng nước nạp tới 1/2 ống thủy. Chuẩn bị các thiết bị tự động duy trì mực nước ngưng.

- Kiểm tra và khởi động bơm nước ngưng, chắc chắn rằng hiện tại có sự tuần hoàn qua bộ làm mát của bơm phun tia.

- Chuẩn bị và cho hệ thống làm kín hoạt động, cho các bơm phun tia hút hơi vào công tác.

- Nâng độ chân không trong bầu ngưng chính tới định mức, bơm dầu nhờn chạy và tua bin đang via, điều này giúp cho sự loại không khí và hơi ẩm ra khỏi các hốc trong tua bin.

- Sau đấy giảm độ chân không xuống 1/3 so với định mức để chuẩn bị cho việc chuẩn bị sấy nóng tua bin nhằm đảm bảo tốc độ nhỏ vừa phải của luồng hơi qua các phần chảy và quá trình sấy các chi tiết không bị đột ngột (quá nhanh).

Một số công việc chuẩn bị đối với tua bin

- Quan sát toàn bộ động cơ, cất dọn các vật lạ, các dụng cụ gá lắp để lại đúng vị trí của nó.

- Kiểm tra độ hoàn hảo của bộ chỉ báo, dãn nở dọc trục và hướng kính của rô to, thân tua bin, của các ổ trượt giảm tốc bánh răng (nếu có). Kiểm tra các áp kế, nhiệt kế trên thân tua bin. Tất cả các trị số về vị trí, khe hở ở một số vị trí qui định của rô to, thân tua bin, nhiệt độ thân.... cần được ghi vào nhật ký máy.

- Nới lỏng rồi đóng lại ngay các van trên đường ống chính tới tua bin. Khi đóng chặt van xong nên nhích ra một chút để tránh kẹt do dãn nở khi sấy đường ống.

- Tháo phanh hãm trục.

- Đo khe hở trên các trục di động của tua bin (dùng que chuyên dùng, hoặc đọc chỉ số ở bộ chỉ báo).

- Kiểm tra rồi đưa hệ thống dầu bôi trơn vào công tác. Chú ý về nhiệt độ dầu nếu quá thấp cần cho hâm dầu.

- Đóng mạch máy via trục, via trục đi 1/3 vòng, ghi lại trị số dòng điện ở động cơ lai máy via vào nhật ký máy. Cho via cả hai hành trình tiến và lùi. Nếu thấy dòng điện cao quá bình thường cần dừng máy via.

- Đồng thời chuẩn bị thiết bị ngưng (đã trình bày ở trên), cho bơm phun tia hoạt động...

- Đưa hơi đã công tác từ các máy phụ về bầu ngưng chính.

- Khẳng định các van ma nơ, van đóng nhanh vẫn đóng chặt, kiểm tra thiết bị khóa liên động giữa các van này với máy via trục.

Một số công việc chuẩn bị đối với hệ đường ống dẫn hơi và hệ thống điều khiển

- Khẳng định rằng các van chặn 1 trên đường ống hơi chính đang đóng chặt, còn van xả 4 trên đường ống dẫn thì đang mở

- Tiến hành xem xét toàn bộ phía ngoài, đường ống dẫn, các van an toàn, van giảm áp,...

- Kiểm tra đóng và mở hoàn toàn của van ma nơ, van đóng nhanh và van ống phun. Nếu có khóa liên động giữa Têlêgraph của buồng máy với van ma nơ thì cần kiểm tra sự công tác cuả nó.

- Sau khi cấp dầu nhờn tới hệ thống điều chỉnh, người ta ngắt rơ le chân không, mở van đóng nhanh, kiểm tra sự công tác của van này bằng tay hoặc bằng cách giảm áp suất dầu bôi trơn trong hệ thống hoặc bằng cách tác dụng vào rơle do độ dịch dọc trục. Sau đấy đóng van đóng nhanh lại.

- Mở các van xả ở thân tua bin, của các bộ tách nước xả cặn ở các hộp van...

- Sấy đường ống dẫn hơi chính, van đóng nhanh bằng đường ống dẫn hơi riêng hoặc mở các van 2 trên đường ống nhanh. Khi không có đường ống sấy riêng, có thể mở các van chặn chính 1 từ từ và nâng chậm áp suất hơi để sấy đường ống.

- Nếu không có chỉ dẫn cụ thể, ống dẫn hơi nên sấy như sau: Đầu tiên sấy ở áp suất hơi từ 5 ¸ 10 kG/cm2 rồi tăng dần với áp suất khoảng 1 kG/cm2/ph hoặc ở mức tăng nhiệt độ theo tốc độ không quá 100C/1 phút. Thời gian sấy ống dẫn hơi từ khi nguội đối với tua bin thông số hơi công tác P = 45 kG/cm2 và T0 = 4500C từ 30 ¸ 35 phút.

- Khi xả từ các van xả nước chỉ thấy hơi thoát ra là dấu hiệu về mức hâm sấy ống đã đồng đều và quá trình sấy kết thúc.

Sau khi chuẩn bị tốt các công việc trên và đã sấy xong đường ống dẫn hơi, người ta chuẩn bị sấy nóng tua bin trước khi khởi động.

Một số qui định về sấy tua bin

- Việc sấy nóng tua bin trước khi cấp hơi khởi động nhằm đảm bảo sao cho sau khi sấy, hơi công tác nạp vào tua bin sẽ không dẫn đến ứng suất nhiệt quá giới hạn cho phép, sự biến dạng dư trong chi tiết được loại trừ, không còn khả năng làm kẹt các phần quay. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các tua bin có kích thước lớn khởi động từ trạng thái nghỉ lâu, mới lắp đặt. Việc sấy tua bin sau khi nghỉ lâu, sau sửa chữa lớn, mới dừng đều có qui định cụ thể trong sách khai thác. Tuy nhiên những qui định đưa ra ở đây cũng đảm bảo tính an toàn khai thác cơ bản nhất cho giai đoạn sấy nóng tua bin.

- Khi nạp hơi sấy tua bin cấm không để rô to đứng im. Vì khi này chỉ phần lớn các thớ kim loại phía trên của rô to và thân được sấy nóng nhanh hơn điêù ấy dẫn tới cong vênh, uốn rô to và các bánh công tác, tất cả các phần ngưng khi sấy phải được xả ra ngoài thân. Nếu còn tích luỹ phần ngưng sẽ gây nên thủy kích.

- Các van xả trên đường ống hơi tại các bộ tách nước, tại các hộp van, các hốc thân tua bin phải được mở ra và được xả nước ở các van này.

- Để kiểm tra sự dãn nở nhiệt của thân tua bin, loại tua bin có trụ đỡ trượt được bố trí bộ chỉ báo. Khi dãn nở, thân tua bin sẽ tác động vào một cái chốt, chốt này tác dụng tới một kim chỉ báo.

- Có ba phương pháp sấy nóng tua bin: Các bước sau áp dụng cho cả 3 phương pháp:

+ Cấp hơi tới các bộ làm kín, tăng độ chân không ở bình ngưng tới giá trị nhà chế tạo yêu cầu.

+ Cho bơm phun tia hút hơi từ cá bộ làm kín, thiết lậpđộ chân không cần thiết trong các buồng hút của bơm phun tia thông thường từ 20 ¸ 60mmHg.

+ Quay trục bằng máy via và theo dõi dòng điện của máy via.

1. Phương pháp sấy tua bin thứ nhất.

Hơi nóng đưa đến tua bin theo một đường ống chuyên dùng để sấy tua bin, đồng thời cho via trục. Khi sấy, độ chân không trong bầu ngưng được duy trì theo chỉ dẫn của nhà chế tạo.

Khi kết thúc quá trình sấy thì đóng van hơi sấy lại, cắt mạch máy via,tăng độ chân không trong bầu ngưng tới định mức và tiến hành quay thật chậm rô to bằng hơi công tác ở cả hành trình tiến và lùi bằng cách mở từ từ van ma nơ (nếu có) hoặc van ống phun và theo dõi áp suất hơi trước ống phun. Không cho phép tăng áp suất hơi cao hơn giá trị trong lý lịch máy.

Ngay sau khi rô to bắt đầu quay, đóng van cấp hơi thật nhanh và lắng nghe trong tua bin, trong hộp bánh răng, Trường hợp phát hiện tiếng ồn không bình thường hay tiếng gõ, âm thanh lạ do kẹt thì không được phép tiếp tục quay chậm rô to bằng hơi công tác lần thứ 2 mà phải tìm và khắc phục nguyên nhân.

Nếu rô to không quay được ở áp suất hơi đã định thì phải đóng van nạp hơi lại ngay và sau đó lại một lần nữa hé ở van nạp hơi. Nếu sau 3 lần thử quay rô to như vậy mà nó vẫn không quay được thì tìm nguyên nhân mà khắc phục.

 Phương pháp sấy này có thể áp dụng cho bất kỳ điều kiện đỗ tàu nào. Tuy nhiên việc sấy tua bin theo phương pháp này bị kéo dài, và cần phải có một hệ thống chuyên dùng riêng để sấy.

2. Phương pháp sấy tua bin thứ hai

Theo phương pháp này thì việc sấy tua bin thực hiện bằng cách dùng ngay hơi công tác để làm quay rô to. Khi này tàu vẫn đứng in. Số vòng quay rô to trong một phút phải tuân theo giá trị ghi trong lý lịch máy. Thường là vòng quay ứng với vòng quay ổn định nhỏ nhất của chân vịt (5 ¸ 10 v/phút). Việc sấy này được tiến hành bằng cách rô to bởi hơi công tác ở cả hành trình tiến và lùi.

Để phòng ngừa khả năng có thể dứt dây buộc tàu hay xích neo hay hư hỏng chân vịt thì tàu cần được buộc, neo cẩn thận, vùng chân vịt quay không có chướng ngại vật.

Ưu điểm: Thời gian sấy tua bin nhanh, đồng đều vì hơi được cấp theo ống phun.

Nhược điểm: Gây nên sự sói mòn mạnh ở ống phun, van và các chi tiết thuộc phần chảy do lúc đầu độ ẩm của hơi rất lớn.

.3. Phương pháp sấy tua bin thứ ba

Đây là phương pháp sấy hỗn hợp, đầu tiên đưa hơi theo đường ống riêng để sấy, đồng thời via trục, sau đó cắt máy via và dùng hơi công tác để sấy.

Độ chân không trong bình ngưng, áp suát hơi công tác để quay chậm rô to được chỉ ra ở trong sách hướng dẫn của hãng chế tạo.

15.1.2. Khởi động tua bin

Sau các giai đoạn chuẩn bị, kiểm tra, sấy nóng tua bin kết thúc thì tiến hành khởi động tua bin.

Trong khoảng từ 5 ¸ 10 phút trước lúc khởi động Têlêgraph trên buồng lái phải có tín hiệu "sẵn sàng" do buồng máy đưa lên. Sau đó đưa tất cả các máy phụ, các bơm nước ngưng, bơm tuần hoàn vào chế độ công tác định mức và nâng độ chân không trong bình ngưng, cho hoạt động hệ thống bôi trơn, Khi không có gì trở ngại cho việc khởi động từ buồng máy đưa tín hiệu "Stop" lên buồng lái.

Việc khởi động được tiến hành bằng cách mở từ từ van ma nơ, dần dần tăng vòng quay tua bin đến giá trị cần thiết.

Bất kỳ một trong số các van ống phun nào ở chế độcông tác bất kỳ đều phải mở hay đóng hoàn toàn. Sự điều chỉnh sẽ vòng quay tua bin được thực hiện bằng van ma nơ. Số các van ống phun được mở ra ở mỗi chế độ công tác cần tuân theo lý lịch máy.

Nếu sau khi khởi động tua bin mà tàu có lý do gì không chạy ngay cần tiếp tục quay rô to ở vòng quay nhỏ nhất 5 ¸ 10 v/ph. Trường hợp trì hoãn chạy tàu lâu hơn nữa thì giảm độ chân không tới 500 mmHg và lại bắt đầu việc sấy tua bin lần nữa.

Trong khi tăng vòng quay tua bin mà có rung động mạnh phải giảm vòng quay tới khi rung động ấy mất đi sau 5 ¸ 10 phút thì tiếp tục tăng vòng quay.

Nếu sau 2 ¸ 3 lần tăng giảm vòng quay như trên mà rung động ấy không mất đi thì phải dừng tua bin tìm nguyên nhân và khắc phục. Sau đó muốn khởi động lại phải theo chỉ dẫn nhà chế tạo.

* Trong khi tăng số vòng quay cần theo dõi:

- Sự thay đổi tiếng ồn của tua bin và hộp số;

- Sự xuất hiện rung động;

- Nhiệt độ hơi vào bầu ngưng;

- Độ dãn dài rô to và dãn nở nhiệt thân tua bin;

- Hệ thống bao và hút hơi;

- Hệ thống xả nước đọng ở thân tua bin và ống dẫn;

- Nhiệt độ các ổ đỡ ổ chặn;

- áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn và điều chỉnh khi nhiệt độ dầu nhờn ở các ổ đỡ đạt tới 38 ¸ 400C thì mở và điều chỉnh cấp nước làm mát vào sinh hàn dầu. Duy trì mức bình thường của nước ngưng nhờ một van tuần hoàn (nếu không có bộ điều chỉnh tự động).

Khi tăng số vòng quay đối với các tua bin có trục mềm, cần lưu ý khi vượt qua giá trị vòng quay tới hạn. Nguyên tắc khi vượt qua số vòng quay tới hạn là tăng nhanh số vòng không cho động cơ công tác ở số vòng quay tới hạn hay lân cận, số vòng quay tới hạn.

Khi chuyển sang chế độ công tác ổn định của tổ hợp tua bin, người ta mở số van ống phun cần thiết đối với chế độ đã định. Khi này để tránh tiết lưu hơi van ma nơ cần mở hăn.

Sau khi đạt được nhiệt độ hơi cần thiết ở hộp hơi các van ống phun ta đóng hệ thống xả của ống hơi chính của các hộp van ống phun và van đóng nhanh của các tầng công tác với hơi  bão hòa. Hệ thống xả của các tầng này luôn được xả phù hợp theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. Điều chỉnh sự công tác bình thường của các bơm phun tia, bơm nước ngưng, hệ thống bao và hút hơi...

Việc trích hơi từ tua bin được tiến hành ở chế độ xác lập của tổ hợp.

Các nguyên công chuẩn bị, sấy và khởi động tua bin rất quan trọng tỷ mỉ sao cho ứng suất nhiệt, độ dãn dài rô to, sự dãn nở tua bin, độ lớn rung động... Không vượt quá giá trị cho phép.

5.2. Vận hành tổ hợp tua bin khi tàu chạy

Khi tàu chạy, người vận hành phải đảm bảo được hành trình đã đặt ra của con tàu cũng như tính ma nơ của nó. Đảm bảo công tác tin cậy của toàn bộ tổ hợp. Đảm bảo công suất yêu cầu ở suất tiêu hao hơi nhỏ nhất. Cần biết được số ống phun đang mở ra và các thông số hơi trước ống phun.

Việc chăm sóc sự công tác của hệ động lực phải được tăng cường khi tàu chạy trong điều kiện bão tố, luồng cạn, trong bằng giá, khi thí nghiệm, khi buộc tàu tại chỗ, khi tàu chạy vòng, khi hư hỏng chân vịt, khi lai dắt tàu khác... Trong các trường hợp trên ổ đỡ chặn dễ bị quá tải và quá nóng.

Việc duy trì áp suất và nhiệt độ hơi ở giá trị định mức sẽ đảm bảo cho sự công tác tin cậy và tính kinh tế của tua bin. Thông thường độ sai lệch cho phép so với định mức ở áp suất là 5%, nhiệt độ 10 ¸ 150C. Nếu việc phục hồi các thông số hơi quá khó khăn cần phải thông qua máy trưởng.

Khi nhiệt độ hơi bị sụt đi dưới giá trị cho phép, nhanh chóng mở các van xả của ống dẫn hơi chính và của thân tua bin. Giảm vòng quay tua bin bằng cách đóng các van ma nơ để làm giảm áp suất hơi.

Trường hợp phát hiện thấy nồi hơi bị sôi trào bọt, cần nhanh chóng giảm vòng quay tua bin và mở các van xả nước của ống dẫn hơi, của thân tua bin và của bộ phận phân phối.

Luôn theo dõi hơi trong các tầng trung gian, các buồng trích hơi, hơi bao và hút trong hệ thống làm kín. áp suất trong bộ góp cân bằng của hệ thống này thường duy trì từ 0,1 ¸ 0,3 kG/cm2 và độ chân không trong buồng hút là 25 ¸ 50 mmHg. Khi điều chỉnh tự động giá trị áp suất hơi trong hệ thống phải duy trì trong giới hạn cho phép.

Kiểm tra trạng thái phần chảy của tua bin và sự đóng cặn muối ở trên nó bằng cách kiểm tra áp suất và độ chênh áp suất một cách có hệ thống ở các chế độ công tác khác nhau. Đối với mỗi tua bin phải xác định được giá trị áp suất và độ chênh áp suất ở các tầng kiểm tra, trường hợp nếu áp suất ở một tầng bị tăng lên sẽ tương ứng với phụ tải công tác trên nó bị giảm đi.

Khi khai thác bình ngưng, để duy trì độ chân không định mức người ta phải thiết lập sự công tác của bơm tuần hoàn phù hợp với nhiệt độ nước mạn tàu và phụ tải hơi của bình ngưng.

Khi độ chân không trong bình ngưng giảm đi thì tiến hành kiểm tra hệ thống làm kín tua bin. Nếu các bộ làm kín hoạt động bình thường mà độ chân không vẫn giảm thì phải nhanh chóng khởi động bơm phun tia dự phòng rồi tìm nguyên nhân, khắc phục. Lý lịch máy của nhà chế tạo đã đưa ra độ chân không mà tổ hợp tua bin phải duy trì.

Khi trực ca phải kiểm tra hàm lượng ô xi trong nước ngưng, yêu cầu trong giới hạn (0,05 ¸ 0,1 mg/1 lít nước ngưng). Nếu hàm lượng ô xy tăng chứng tỏ không khí bị hút vào hệ thống.

Ít nhất mỗi ca phải kiểm tra một lầm hàm lượng muối của nước ngưng, yêu cầu không vượt quá giá trị 5 mg/1lít nước ngưng. Nguyên nhân lẫn muối trong nước ngưng có thể do khuyết tật của ống như rạn nứt, sói mòn ở các vị trí lắp ghép, rò nước mặn đưa vào hệ thống khi thiết bị chưng cất nước công tác kém...

Hình 5.1. Sơ đồ điều khiển cấp hơi vào tua bin

Khi tàu lắc ngang, lúc bão tố, nên sử dụng van thông biển đáy để hút hơi biển, tránh sự cấp nước gián đoạn. Khi chạy trong buồng cạn, trong sông vào và ra cảng nên sử dụng van thông mạn tàu, tránh tắc kẹt bùn ở lưới lọc, bầu ngưng. Khi chạy trong băng giá nên hút nước mạn từ đáy tàu còn van mạn cho thổi hơi nóng để dự trữ nếu van đáy bị kẹt bởi các mấu băng.

Chú ý theo dõi sự hoạt động của các thiết bị trao đổi nhiệt, bộ sấy, bộ khử khí, thiết bị chưng cất nước ngọt... Việc trích hơi của tua bin chỉ tiến hành khi tổ hợp công tác ổn định.

Các bộ điều chỉnh áp suất định mức trong các đường ống chính phải đảm bảo áp suất, nhiệt độ và nước trong bộ khử khí. Các phin lọc cần làm sạch theo chu kỳ.

Khi vận hành cần chú ý lắng nghe tiếng ồn công tác của tua bin nhờ gậy nghe chuyên dùng tại các vị trí thân, truyền động bánh răng, máy phát. Nhớ rằng tất cả các âm thanh không bình thường hoặc rung động quá mạnh đều thể hiện sự công tác không bình thường của tua bin và tổ hợp.

Một trong những yêu cầu cơ bản được đặt ra đối với tua bin là công tác êm và có mức rung động nhỏ, khi mức rung động bị tăng lên, một phần năng lượng vô ích phải chi phí cho việc rung động cơ và con tàu làm giảm hiệu suất tổ họp, mặt khác, một số chi tiết sẽ bị mài mòn nhanh, trong các khớp liên kết có thể tạo vết nứt, ổ đỡ bị tạo rỗ và tróc babít.

áp suất dầu bôi trơn phải nằm trong giá trị yêu cầu, dầu phải luôn đầy ở két cột áp, nếu mức dầu thấp  đi phải khởi động bơi dầu dự trữ. Cần xả khí theo chu kỳ nhiệt độ đầu phân cấp vào ổ đỡ hệ thống dầu nhờn tới các ổ đỡ, duy trì trong giới hạn 35 ¸ 400C bằng cách điều chỉnh lượng nước tới sinh hàn dầu. Độ chênh nhiệt độ mát vào và ra sinh hàn từ 6 ¸ 100C.

Mỗi giờ trực ca đều phải kiểm tra nước làm mát để phát hiện dấu vết dầu nhờn có hay không. Các ống dẫn dầu phải kín khít, không cho phép rò rỉ dầu.

Mỗi ca đều phải bôi trơn dầu riêng cho các khớp cầu của các bộ phận điều chỉnh, của tốc kế....

Cứ nửa giờ lại kiểm tra nhiệt độ của các cụm ổ đỡ, nhiệt độ ổ đỡ không quá 700C. Khi nhiệt độ ổ đỡ ở chế độ xác lập, tăng so với bình thường từ 3 ¸ 50C đều phải nhanh chóng tìm nguyên nhân. Nếu xử lý mà nhiệt độ ổ đỡ vẫn không giảm thì phải theo cách xử lý của máy trưởng và giảm vòng quay tua bin cho đến khi nhiệt độ ổ đỡ giảm đi. Khi tàu dừng, cần kiểm tra và khắc phục hư hỏng ngay. Cần dừng nhanh chóng tua bin khi phát hiện ổ đỡ nóng quá, cấm không tưới nước mát lên các bề mặt ổ đỡ khi này.

5.3. Duy trì cho tổ hợp tua bin ở  trạng thái sẵn sàng làm việc

Duy trì cho tổ hợp tua bin ở trạng thái sẵn sàng làm việc bảo đảm trạng thái nhiệt của tua bin sao cho nó luôn có thể khởi động được trong thời gian ngắn nhất.

Phân ra trạng thái sẵn sàng của tổ hợp như: sẵn sàng trong mọi lúc, sẵn sàng nửa giờ, sẵn sàng một giờ, hai giờ v.v...

5.3.1. Công việc duy trì cho tổ hợp tua bin ở trạng thái sẵn sàng trong mọi lúc

a- Sau khi đóng van ma nơ, người ta mở các van ống phun sao cho rô to quay được.

b- Mở tất cả các van xả nước đọng ở thân tua bin, đường ống dẫn chính, ở các hộp van.

c- Giảm rồi sau đó ngừng cấp nước mát tới sinh hàn dầu nhờn không cho giảm nhiệt độ dầu nhờn ở lối ra sinh hàn dưới 35 ¸ 400C.

d- Đồng thời phối hợp cứ 5 ¸ 10 phút lại quay rô to ở cả hành trình tiến và lùi 1 ¸ 2 phút với số vòng quay chân vịt từ 10 ¸ 20 v/ph, chú ý lắng nghe tiếng động của tua bin và truyền động bánh răng.

d- Để làm tốt hơn nữa việc sấy tua bin, giảm độ chân không trong bầu ngưng đến giá trị theo nhà chế tạo yêu cầu, bằng cách thay đổi chế độ công tác của các bơm phun tia.

e- Nếu quá 15 phút mà chưa quay rô to thì đóng hơi ở van ma nơ lại và quay rô to bằng máy via, quan sát dòng điện của động cơ điện lai máy via.

f- áp suất dầu nhờn khi quay rô to tua bin phải duy trì như khi tua bin công tác bình thường.

5.3.1.1 Công việc duy trì cho tổ hợp tua bin ở trạng thái sẵn sàng sau nửa giờ

Đối với sẵn sàng nửa giờ vẫn tuân thủ theo các chỉ dẫn của mục sẵn sàng mọi lúc trừ mục "d" và "e" ngoài ra còn phải giảm nước làm mát tời bầu ngưng, đóng van dóng nhanh, cứ 1 ¸ 1,5 giờ lại cho via trục và sấy nóng tua bin.

5.3.1.2 Công việc duy trì cho tổ hợp tua bin ở trạng thái sẵn sàng lớn hơn 1 giờ

Đối với sẵn sàng 1 giờ và sẵn sàng lớn hơn người tiến hành theo qui tắc như chuẩn bị cho tua bin vào hoạt động.

Khi dừng tua bin, thân và rô to nguội không đồng đều, bản thân các thớ kim loại phía dưới của rô to cũng nguội nhanh hơn các thớ phía trên, có khả năng trục rô to sẽ uốn vồng lên trên. Thời kỳ đầu sau khi cắt hơi vào tua bin mức độ uốn rất mạnh. Việc khởi động tua bin ở trạng thái uốn nhiệt rô to lớn như vậy là không cho phép. Lúc ấy có thể phá hỏng tua bin. Do uốn nhiệt sẽ gây nên mất cân bằng động rô to, gây rung động, rung động này tăng lên cùng với sự tăng số vòng quay. Khi gặp hiện tượng này phải đưa tua bin về hành trình nhỏ nhất, để làm đồng đều nhiệt rô to, hình 19.2 là đồ thị về độ cong trục theo thời gian kể từ khi ngừng quay tua bin.

Khởi động tua bin tin cậy khi mức uốn rô to không quá 0,03 ¸ 0,04 mm. Trong vòng 2 ¸ 4 giờ đầu sau khi dừng sự cong diễn biến khá mạnh. Cấm không khởi động tua bin ở khu vực này. Trong vòng 1 ¸ 2 giờ đầu thì mức cong không lớn lắm. ở khu vưch 4 ¸ 14 giờ sau mức uốn rô to rất mạnh đạt đến giá trị lớn nhất rồi sau đó dần dần giảm đi và tua bin lại trở về trạng thái nguội lạnh.

   0     2      6    10    14    18     22    26     30      34     38     42     46     50

0,1

0,2

0,3

mm

Hình 5.2. Độ cong trục theo thời gian kể từ khi ngừng quay rô to.

Độ cong do tác dụng của hiệu số nhiệt độ phía trên và dưới trục có thể tính theo công thức:

           

Trong đó:

L- chiều dài rô to (cm);

d- đường kính trục (cm);

t1- t2- hiệu số nhiệt độ phía trên và phía dưới trục;

a = 1,1. 105- hệ số dãn nở dài.

          2       4        6       8      10     12

0,05

0,10

0,15

0,20

S(mm)

0,25

Hình 5.3. Thời gian khi rô to dừng.

Nếu trong thời gian dừng tua bin mà có hơi xì rò qua các van lọt vào thân tua bin thì độcong trục khó trở về bình thường được.

Tránh mức cong trục vượt quá trị số bình thường và để tua bin có thể khởi động bất kỳ lúc nào thì cần cho via rô to, định kỳ via nó đi 1800 sẽ là cho nhiệt độ các thớ kim loại đồng đều hơn. Hình 19.5 là đồ thị về độ cong trục trong thời gian nguội và chỉ ra các thời điểm cần thiết phải via trục đi 1800.

Đồ thị về độ cong trục trong thời gian dừng có dùng thiết bị via trục. Các điểm 1, 2 và 3 là lúc quay trở trục đi 1800.

 

5.4. Dừng tua bin

5.4.1. Qui tắc chung khi dừng tua bin hơi

Sau khi nhận được lệnh chuẩn bị dừng tua bin ta phải kiểm tra lại hệ thống dầu nhờn trước lúc ngừng cấp hơi vào tua bin.

Giảm dần công suất và vòng quay tua bin theo yêu cầu của nhà chế tạo trong trường hợp dừng bình thường.

Để ngăn không khí lọt vào hệ thống, cần từ từ giảm độ chân không ở bầu ngưng theo chỉ số vòng quay bằng cách giảm bớt hơi vào cấp thứ nhất của bơm phun tia rồi sau đó giảm bớt hơi vào cấp thứ hai. Thường việc bắt đầu giảm độ chân không ở thời điểm sau khi số vòng quay tua bin giảm xuống đến 1/2 vòng quay định mức.

Sau khi rô to ngừng quay, đóng thiết bị via trục, kiểm tra và ghi lại sự dãn nở nhiệt của thân, vị trí theo chiều trục của rô to và hộp giảm tốc. Đóng các van chặn trên đường ống hơi chính, mở các van xả nước đọng trên đường ống này giảm tới 2 ¸ 3 kG/cm2. Để tránh rô to có thể bị quay, phải thận trọng mở van ma nơ để làm khô lần cuối cùng đường ống hơi chính, qua chừng 5 phút đóng các van ống phun, van đóng nhanh và van ma nơ. Khi này toàn bộ các van xả trên thân tua bin phải mở.

Việc via trục phải theo chỉ dẫn của nhà chế tạo, tua bin vẫn được bôi trơn bằng dầu do động cơ lai bơm dầu dự trữ làm việc. Dầu bôi trơn lúc này tiếp tục bôi trơn, lấy nhiệt từ các ổ đỡ, ngăn khả năng đọng ẩm trong các vị trí trên. Giảm cấp nước tới sinh hàn dầu nhờn rồi ngừng, không cho phép giảm nhiệt độ dầu nhờn xuống dưới 350C.

Hơi đã công tác từ các máy phun được chuyển về bầu ngưng phụ. Độ chân không trong bầu ngưng chính được giảm tới giá trị nhà chế tạo qui định. Duy trì độ chân không của các bộ làm kín tua bin giảm lượng cấp nước mát tới bầu ngưng của bơm tuần hoàn.

Đối với mỗi tổ hợp tua bin, thời gian làm khô, (khử các phần hơi ẩm còn lại trong thân) đều được chỉ ra trong lý lịch máy, thường trong vòng 2 giờ. Khả năng nguội hoàn toàn rô to trong vòng 20 ¸ 40 giờ tuỳ thuộc vào kích thước, khối lượng của nó.

Sau khi làm khô tua bin người ta giảm độ chân không trong bình ngưng xuống còn 150 ¸ 200 mmHg, bằng cách thay đổi chế độ công tác của bơm phun tia sau đó ngừng cấp hơi tới các bộ làm kín. Đóng van cấp hơi công tác tới bơm phun tia, hút hơi từ bộ làm kín. Ngắt thiết bị tự động điều chỉnh mực nước ngưng của bầu ngưng. Sau khi xả toàn bộ nước ngưng về két, ngắt bơm nước ngưng và bơm tuần hoàn, đóng các van hút và đẩy của chúng xả nước khỏi sinh hàn dầu.

Khi rô to nguội, ngừng via trục, ngưng bơm dầu, kiểm tra kỹ lưỡng phần ngoài động cơ và các thiết bị, khắc phục các hư hỏng khi tua bin đang công tác.

Sau khi ngưng bơm dầu tuần hoàn, qua 1 giờ phải quay van xả nước đọng ở các ổ đỡ ổ chặn, ở các hốc sinh hàn dầu, đo hàm lượng muối trong nước ngưng phân ly dầu nhờn.

Ba giờ sau khi ngừng bơm dầu, tổ hợp tua bin lại được via một lần từ 5 ¸ 10 phút (sau khi đã cho bơm dầu công tác).

Qua 12 giờ thì lại bơm dầu và via một lần nữa qua 24 giờ sau khi dừng tua bin phải đo các khe hở hướng trục và hướng kính của rô to theo chỉ dẫn của nhà chế tạo và ghi vào nhật ký.

5.4.2. Đà quay, đường cong đà quay

Tua bin tiếp tục quay theo quán tính từ lúc ngừng cấp hơi vào tua bin cho tới lúc rô to ngừng hẳn gọi là đà quay.

Đối với từng tua bin, thời gian đà quay đều khác nhau. Thậm chí đối với một tua bin sau từng thời gian khai thác thời gian này cũng thay đổi. Đối với người khai thác, mỗi lần dừng tua bin cần kiểm tra thời gian này và ghi kết quả nhật ký máy.

Đồ thị biểu diễn sự thay đổi số vòng quay rô to theo thời gian (kể từ lúc ngừng cấp hơi vào tua bin) gọi là đồ thị đà quay hay đường cong đà quay.

Đường cong đà quay cũng là một tiêu chuẩn để phán xét về tình trạng kỹ thuật của tua bin. Có thể thành lập đồ thị này bằng cách. Khi giảm từ từ số vòng quay tua bin, ta dùng đồng hồ bấm giây ghi lại số vòng quay giảm dần của rô to theo từng phút (hoặc 1/2 phút). Dùng các số liệu đó để lập nên đồ thị đà quay trên hệ trục toạ độ (vòng quay rô to - thời gian) kể từ lúc ngừng cấp hơi vào tua bin.

Để có thể so sánh các đồ thị đà quay lấy được trong các lần khác nhau thì độ giảm chân không theo thời gian của các lần lấy đồ thị phải như nhau.

Có thể lấy đồ thị đà quay của tua bin mới lắp đặt sau khi nó công tác được
200 ¸ 300 giờ đầu làm đồ thị đà quay tiêu chuẩn. Thời  kỳ này trạng thái tua bin rất tốt. So sánh đường cong đà quay ở các thời kỳ khác với đường cong tiêu chuẩn ta có thể phán xét, đánh giá được những thiếu sót của tua bin.

Rõ ràng từ việc nghiên cứu về quá trình công tác của tua bin ta thấy rằng sau khi ngừng cấp hơi vào tua bin rô to sẽ quay chậm lại do tổn thát, chủ yếu là quạt gió và ma sát ổ đỡ. Tổn thất do quạt gió trên các cánh động rất lớn khi vòng quay rô to cao, tổn thất ma sát lớn khi vòng quay rô to thấp. Xem đồ thị sau đây ta thấy khởi đầu, đường cong 1 dốc hơn đường cong 2 chứng tỏ tua bin này bị tổn thất cho quạt gió khá lớn, tức là có thể do thiếu sót của cánh động, cũng đồ thị này đoạn cuối của đường cong 2 dốc hơn chứng tỏ có thiếu sót ở ổ chặn, ổ đỡ làm cho ma sát tăng lên.

Hình 5.4. Đồ thị về đường cong đà quay của tua bin.

Khi dừng tua bin trong điều kiện sự cố, cần phải dừng nhanh ta có thể giảm thời gian đà quay bằng cách phá độ chân không trong bình ngưng (tăng áp suất bầu ngưng).

Nếu đường cong đà quay lấy được trong quá trình khai thác càng gần dạng với đường cong tiêu chuẩn thì chứng tỏ tua bin công tác ở trạng thái tốt.

Hình 5.4 là đồ thị minh họa về đường cong đà quay  của hai tua bin. Các đường 1 và 2 đều có biểu hiện thiếu sót trong tua bin.

Khoảng 6 phút đầu ở đồ thị trên. Cả hai đường cong đều khá dốc do phụ tải hơi cắt hẳn và tổn thất do quạt gió lớn. Khoảng thời gian trung gian thường kéo dài do quán tính của các chi tiết chuyển đọng quay khá lớn. Giai đoạn cuối cùng càng thoải chứng tỏ trạng thải ổ đỡ, sự bôi trơn tốt, ma sát nhỏ.

5.5. Một số hư hỏng, sự cố của tua bin và tổ hợp

Thiếu sót khi làm việc và những sự cố của tua bin cũng rất đa dạng, nên sau đây chỉ đưa ra những thiếu sót, sự cố thường gặp và điển hình trong tổ hợp tua bin.

Các thiếu sót, sự cố xảy ra đối với các chi tiết thiết bị của tua bin có thể chung quy lại là do hai nguyên nhân tổng quát sau:

- Vận hành không đúng.

- Thiếu sót về cấu tạo, thiết kế, do vật liệu hoặc do  chất lượng chế tạo.

Phần lớn các sự cố mà con người gây ra là do:

- Sai lầm trực tiếp khi chuẩn bị khởi động, khi khởi động, khi dừng động cơ và khi thay đổi chế độ công tác của tổ hợp.

- Trình độ nghiệp vụ kém, ý thức lao động kém không xác định kịp thời hoặc chính xác những hiện tượng bất thường khi động cơ làm việc.

5.5.1. Rung động của tua bin và nguyên nhân

Mục này chỉ đề cập đến rung động của tua bin ở vòng quay bình thường chứ không phải rung động ở vòng quay cộng hưởng.

Bất kỳ động cơ tua bin nào, kể cả tua bin hoàn toàn tốt, khi làm việc đều có rung động nhỏ, nhưng bất kỳ thiếu sót nào của động cơ, cung động đều làm tăng lên và có thể dẫn đến nguy hiểm, không an toàn. Rung động quá giới hạn bình thường là một hiện tượng chứng tỏ trong tua bin có thiếu sót nào đó.

Nguyên nhân gây rung động có thể chia ra ba loại chính:

- Do cấu tạo và những thiếu sót về cấu tạo

- Do lắp ráp, thiếu sót về lắp ráp và đặt máy.

- Do vận hành, hư hỏng do vận hành gây ra.

* Rung động của các cánh động: Cánh động đàn hồi nên sinh ra dao động riêng dưới ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng có chu kỳ. Bánh động có hai dao động cơ bản là: Dao động khi bánh tua bin uốn võng tạo thành hình cái dù thắt nút hoặc không thắt nút.

Khi tồn tại dao động sẽ dẫn đến rung động tua bin. Sự tăng hoặc giảm đột ngột phụ tải động cơ thì bánh động có thể bị rung động mạnh và rơi vào vùng cộng hưởng. Sự cố thường bắt đầu bằng một đường nứt ở thân bánh do mỏi của kim loại gây ra và cuối cùng sự cố có thể gây ra (gãy, vỡ bánh) ngay ở ứng suất thấp hơn ứng suất cần để làm gãy bánh động.

Để tránh rung động mạnh, ta chế tạo bánh động với kim loại cứng hơn và khoan các lỗ cân bằng.

Khi chuẩn bị khởi động được làm ấm đồng đều thì ở giá trị nhiệt độ cao của bánh sẽ làm giảm được tần số dao động riêng của nó (nhờ sự làm thấp mô đun đàn hồi của kim loại). Nếu vành bánh nóng hơn may ơ (khi sấy không đều, khi tải tăng đột ngột) sẽ làm tăng dao động, do sức kéo của các lớp kim loại có nhiệt độ cao hơn.

* Rung động của cánh động và vành đai gia cường: rung động của nhóm này là nguyên nhân thường gây ra sự cố các cánh động, phá vành đai, gãy cánh, vì kim loại bị mỏi. Nói chung, những lực phức tạp hỗn loạn gây ra rung động thường do độ không đồng đều cấp hơi và luồng hơi chảy trong tua bin. Đường nứt của cánh động do rung động thường xuất hiện ở chân cánh động, nơi ứng suất tập trung.

* Rung động toàn bộ tua bin: Có thể do lắp ráp vận hành gây ra, các nguyên nhân về lắp ráp như:

- Không cân bằng các chi tiết quay;

- Lắp ráp không chính xác, không xét đến sự dãn nở nhiệt khi công tác;

- Các khe hở hướng tâm, hướng trục không đúng, không đối xứng;

Các nguyên nhân do vận hành có thể là:

- Việc sấy tua bin không đầy đủ, hoặc thực hiện không đúng qui trình làm cong trục;

- Các khối quay bị mất cân bằng do cánh bị mòn, gãy và đóng muối...;

- Thân tua bin bị dãn nở vĩnh viễn của gang, do sấy nóng không đều, phụ tải thay đổi đột ngột, hoặc lực kéo từ các đường ống bắt với thân tua bin;

- Dầu bôi trơn không đủ hoặc không tốt;

- Hơi có thông số cao hơn định mức.

5.5.2. Thuỷ kích

Nguyên nhân gây ra thủy kích là khi đưa hơi có lượng nước khá lớn vào tua bin và thường gây ra các sự cố rất nghiêm trọng, phần nhiều do khai thác nồi hơi và việc xả nước ở thân, các tầng công tác với hơi bão hòa không được chu đáo.

Nước từ nồi hơi lọt vào đường ống hơi theo những nguyên nhân sau:

- Nồi hơi bị quá tải đột ngột;

- Lượng nước cấp vào nồi quá lớn;

- Nước sủi bọt do chất lượng quá kém;

- Nước ngưng đọng ở bộ quá nhiệt trong nồi thời gian ngừng công tác.

Thủy kích có thể xảy ra trong thời gian khởi động tua bin, nếu đường ống hơi, các hộp van không được sấy nóng và xả nước đọng cẩn thận qua các bộ phận tách nước.

Những hiện tượng thủy kích:

- Nhiệt độ hơi đo bằng nhiệt kế ở cửa vào tua bin bị hạ thấp đột ngột. Đây là hiện tượng chính xác nhất (ví dụ: Có tua bin hoạt động bình thường với hơi quá nhiệt là 3500C, nhiệt độ ở cửa vào thân tua bin chỉ còn 1500C và kéo dài hàng chục phút).

- Các van trên đường hơi công tác và các mép bích ở khu vực áp suất cao bị rỉ nước và hơi ẩm.

- Số vòng quay tua bin hạ thấp và xuất hiện tiếng ù, rung động trong thân tua bin.

- Bị giảm độ chân không trong bầu ngưng.

- Nhiệt độ dầu ra khỏi các ổ đỡ, ổ chặn tăng lên, có thể có hơi dầu bốc lên.

Trong các hiện tượng trên, đôi khi xảy ra mà không thủy kích.

Khi thủy kích, trong tua bin đáng lẽ cánh động của các tầng đều bị phá hoại trước tiên. Nhưng thực tế thường là các tầng trung gian hoặc các tầng cuối bị hư hỏng. Nước bị cuốn hút theo buồng hơi sẽ có động năng rất lớn phá hoại bất kỳ chi tiết nào trên đường đi của nó. Tuy nhiên trước khi vào tua bin, nước bị phân tách ở các bình tách nước, bình này bị thủy kích đầu tiên sau đó luồng hơi và nước qua các van, rãnh quang co, nó bị giảm dần động năng. Như thế nếu nói rằng động năng của luồng nước là nguyên nhân chính phá hỏng các chi tiết bên trong tua bin là không chính xác.

Nghiên cứu quá trình thủy kích trong tua bin ta thấy rằng: Khi có khối lượng nước khá lớn vào tua bin hay nước đọng ở các tầng công tác mà không được xả ra ngoài thì sẽ có một phần cánh động ngập nước. Do rô to đang quay nước bị cuốn theo vành bánh tạo nên vòng nước quay. Vì có những vòng nước này, vì độ ẩm hơi khá lớn và sự làm việc của các tầng lúc này rất xa với chế độ tính toán, tổn thất trong tua bin tăng lên. Dẫn tới giảm công suất và vòng quay tua bin. áp suất tăng đột ngột tác dụng vào thân máy những lực phụ do lực ly tâm của nước tạo ra làm cho các mép bích xì hơi. Lưu lượng bị dao động, lực dọc trục tăng, làm tăng phụ tải ở các ổ đỡ và ổ chặn. Phụ tải này có thể rất lớn nếu vòng nước quay theo vành bánh được choán đầy tầng này lúc do áp lực trước tầng tăng lên còn sau tầng áp lực giảm đi. Độ chênh này làm cho lực dọc trục tăng lên đột ngột rô to bị đẩy lùi về sau gây ra va chạm giữa phần động và phần tĩnh, va chạm ở các bộ làm kín. Tất nhiên ở những phần có khe hở hướng kính bé hơn sẽ bị phá hủy trước.

Khi phát hiện dấu hiệu thủy kích, để không dẫn tới sự cố nghiêm trọng, cần lập tức đóng hơi ở cửa vào tua bin. Tiếng thủy kích ở các bộ phận tách nước, các hộp van rất lớn, khi ta nhận thấy điều đó ta phải cắt hơi vào động cơ.

Cần đo đà quay của tua bin bị sự cố vì thủy kích nếu thời gian đó nhỏ hơn bình thường cần tháo để kiểm tra các ổ đỡ, ổ chặn.

Biện pháp cơ bản ngăn ngừa thủy kích là việc vận hành phải đúng đắn. Các van xả nước trên ống và thân phải công tác tin cậy ở các chế độ sấy, khởi động. Khi khởi động phải từ từ với lượng hơi nhỏ của van ma nơ. Khi chuyển đường hơi này sang đường hơi khác cần thận trọng vì lúc đó dễ gây ra thủy kích.

5.5.3. Sự uốn võng các bánh tĩnh

Bánh tính là một vách ngăn hai bánh động kề nhau nó chịu áp lực hướng về phía áp suất thấp. Trị số của áp lực này phụ thuộc vào độ chênh áp suất ở hai phía bánh tĩnh và diện tích bị làm ướt bởi hơi. Dưới tác dụng của áp lực này bánh tĩnh sẽ bị uốn.

Khi khai thác bánh tĩnh có thể bị uốn vì lý do sau:

- Phụ tải tăng đột ngột;

- Tua bin quá tải;

- Phụ tải dao động;

- Sự dãn nở vĩnh cửu của bánh tĩnh bằng gang;

- Cong bánh tĩnh do thủy kích.

5.5.4. Sự cố do thiếu sót ổ đỡ và ổ chặn

Sự cố của nhóm này thường gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Vì gối chặn bị chảy ba bít, rô to sẽ dịch dọc trục phá hoại các chi tiết động và tĩnh.

Một số tua bin có đặt rơ le cảm ứng mức dịch dọc trục để cắt hơi vào tua bin nhưng không hoàn toàn tin cậy vì rơ le chỉ hoạt động khi có sự dịch trục.

Nguyên nhân sự cố các gối chặn là:

- Thủy kích làm tăng dọc trục đột ngột (có tính chất bước nhảy);

- Tăng lựcdọc trục do rò hơi nhiều theo dọc trục;

- Tăng lực dọc trục do các rãnh cánh bị bẩn, hình dạng rãnh bị mất chính xác;

- Chất lượng dầu nhờn kém;

- Không khí lọt vào hệ thống bôi trơn, khó hình thành màng dầu và nêm dầu;

- Lắp ráp ổ sai.

5.5.5. Cong trục

Khi rô to nóng rồi nguội hoặc sấy không đều, sẽ tồn tại độ cong nào đó (độ cong này chỉ có tính chất tạm thời và mất đi khi động cơ sấy tốt) và làm ẩm khi chạy vòng quay nhỏ. Ngoài ra, độ cong vĩnh cửu của trục có thể do:

- Sau khi động cơ bị thủy kích.

- Do va chạm trục với các phần tĩnh.

5.5.6. Thiếu sót của cánh động

Cánh động tua bin là bộ phận chủ yếu nhất của động cơ, giá thành chế tạo rất cao. Việc thay cánh rất phức tạp, tốn công, vì thế cần tìm mọi biện pháp để kép dài tuổi thọ của cánh.

Những nguyên nhân gây ra hư hỏng cánh có thể chia ra làm 4 nhóm:

- Thiếu sót do chế tạo, vật liệu, lắp ráp sai;

- Thiết sót về kết cấu;

- Ăn mòn do tác dụng hóa học đóng muộn...;

- Thủy kích và va chạm vào phần tĩnh.

Những dấu hiệu gián tiếp biểu hiện hư hỏng cánh động.

- Thay đổi trị số bình thường của áp suất hơi công tác trên các tầng kiểm tra, hoặc cường độ dòng điện của động cơ via trục bị thay đổi.

- Xem xét hóa nghiệm nước ngưng tụ: Nếu cánh bị gãy có thể các phần cứng sẽ chọc thủng ống bầu ngưng làm nước biển lẫn vào nước ngưng.

5.5.7. Thiếu sót của bầu ngưng

Trong thực tế, thiếu sót của bầu ngưng biểu thị bằng sự hạ thấp độ chân không đột ngột hoặc từ từ với trị số tương đối nhỏ. Nguyên nhân của hiện tượng đầu thường phụ thuộc vào thiếu sót của bơm phun tia hoặc của bơm tuần hoàn và dễ dàng tìm ra còn hiện tượng sau khó tìm được nguyên nhân.

Khi khai thác, các nguyên nhân hạ thấp độ, chân không có thể là:

- Nước làm mát không đủ.

- Nhiệt độ nước làm mát quá cao.

- ống ngưng tụ bị bẩn.

- Không khí lọt nhiều vào hệ thống.

Khi tổ hợp làm việc ở trạng thái bình thường, bầu ngưng tốt, ta đo nhiệt độ cảu:

- Nước làm mát ở lối ra của bầu ngưng.

- Hơi thoát ở lối ra tua bin hay lối vao bầu ngưng.

- Nước ngưng tụ.

- Hỗn hợp hơi khí rút ra từ bầu ngưng.

Những nhiệt độ này cần đo ở một số lưu lượng hơi đi vào bầu ngưng tương ứng ở một số phụ tải của tua bin hoặc ở các nhiệt độ khác nhau của nước làm mát vào bầu ngưng.

Theo trị số đo được ở bảng ta dựng các đồ thị sau:

- Độ tăng nhiệt độ nước làm mát theo lưu lượng hơi thải.

- Chênh lệch nhiệt độ hơi thải và nước làm mát ra khỏi bầu ngưng, theo lưu lượng hơi ở các nhiệt độ khác nhau của nước làm mát bầu ngưng.

- Độ quá lạnh của nước ngưng tụ theo lưu lượng hơi ở các nhiệt độ khác nhau của nước vào làm mát bầu ngưng.

Sử dụng các đồ thị lấy được trên để so sánh với đồ thị cho trong lý lịch máy ta có thể suy ra các nguyên nhân về sự thay đổi độ chân không của bầu ngưng.

Nhân xét về triệu chứng

Nguyên nhân có thể gây ra hệ thấp độ chân không

- Nhiệt độ hơi ở lối vào bầu ngưng thấp hơn nhiệt độ tương ứng với áp suất của nó.

- Không khí lọt vào tua bin quá nhiều (có thể qua các bộ làm kín phía ngoài).

- Nhọt độ nước làm mát ở lối ra bình ngưng tăng cao, còn độ chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ hơi thoát vẫn bình thường.

- Nước làm mát không đầy đủ: Do bơm sự cố, bị e, lưới lọc bị tắc.

- Chênh lệch giữa nhiệt độ của nước ngưng tụ và của nước làm mát ở lối ra bình ngưng vượt quá trị bình thường (đối với cùng một phụ tải của tua bin và nhiệt độ nước vào bầu ngưng) nhưng độ chênh nhiệt độ nước vào và ra bầu ngưng vẫn bình thường.

- Các cống của bình ngưng bị bẩn, các bơm phun tia làm việc kém, bình ngưng bị lọt khí trời.

- Chênh lệch giữa nhiệt độ không khí (hồn hợp khí hơi) rút ra từ bầu ngưng với nhiệt độ nước làm mát vào bầu ngưng tăng quá giá trị bình thường ở một chế độ xác định.

- ống bình ngưng bị bẩn.