Giáo trình Hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy thủy điện (Trình độ Trung cấp)

ng tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiểu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 3 MỤC LỤC Lời nói đầu 1 Giáo trình mô đun 2 Bài 1: Hệ thống thông gió 6 1. Khái niệm, phân loại và ý nghĩa của việc thông gió. 6 2. Phương pháp thông gió hút. 8 3. Phương pháp thông gió đẩy. 11 4. Phương pháp thông gió hỗn hợp 14 Bài 2: Hệ thống nước kỹ thuật 16 1. Khái niệm, phân loại và ý nghĩa của hệ thống nước kỹ thuật 16 2. Kết cấu hệ thống nước kỹ thuật. 18 Bài 3: Hệ thống khí nén 23 1: Khái niệm và công dụng. 23 2: Kết cấu hệ thống khí nén. 25 Bài 4: Hệ thống trạm bơm nước 28 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy bơm nước kiểu ly tâm 28 2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy bơm nước kiểu pít tông. 29 3. Một số sơ đồ điều khiển trong trạm bơm. 32 Bài 5: Hệ thống thiết bị nhị thứ 42 1: Sơ đồ khối vị trí lắp đặt các thiết bị đo, kiểm tra thông số kỹ thuật trên tủ điều khiển 42 2: Kiểm tra cách điện trong mạng điện khi vận hành. 43 Tài liệu tham khảo 46 4 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy thủy điện được viết dựa vào chương trình mô đun hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy thủy điện của hệ đào tạo trung cấp nghề vạn hành nhà máy thủy điện. Nội dung giáo trình đã đảm bảo được đúng yêu cầu mà chương trình đặt ra gồm 3 bài: BÀI 1: Hệ thống thông gió BÀI 2: Hệ thống nước kỹ thuật BÀI 3: Hệ thống khí nén BÀI 4: Hệ thống trạm bơm nước BÀI 5: Hệ thống thiết bị nhị thứ Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho giáo viên và học sinh bậc hệ trung cấp nghề điện vận hành nhà máy thủy điện . Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn và khiếm khuyết. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của Quý đồng nghiệp và các bạn Học sinh - Sinh viên trong toàn Trường để Giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về theo địa chỉ: Văn phòng Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào cai; E-mail: Khoadiencdnlc@gmail.com Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, cảm ơn Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào cai đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi hoàn thành quyển sách này. Lào Cai, ngày 17 tháng 10 năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ Biên: Ngô Đức Hiếu 5 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Mã mô đun: MĐ 17 I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: - Mô đun hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy điện được bố trí sau khi học xong các môn lý thuyết cơ sở và một số mô đun khác trước khi thực tập chuyên môn nghề; - Mô đun hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy điện là mô đun chuyên môn nghề cung cấp cho người học các kiến thức, kỹ năng về vận hành hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy điện. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Học xong mô đun này người học có khả năng: - Mô tả được các hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy điện; - Phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc tính, thông số kỹ thuật của các thiết bị phụ trong nhà máy thuỷ điện; - Nêu lên được những quy định về vận hành hệ thống thiết bị phụ; - Kiểm tra được các thiết bị phụ trước khi đưa vào vận hành; - Vận hành được các thiết bị phụ đảm bảo hiệu quả và an toàn; - Xử lý được các sự cố bình thường trong vận hành; - Nghiêm túc trong học tập và trong công việc. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 6 Bài mở đầu Bài 1: Hệ thống thông gió 1. Khái niệm, phân loại và ý nghĩa của việc thông gió 1.1. Khái niệm Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người trong không gian điều hoà thường sinh ra các chất độc hại và nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho các thông số khí hậu trong đó thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho con người giảm, sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lâu dài về sức khoẻ. Vì vậy cần thiết phải thải không khí đã bị ô nhiễm (bởi các chất độc hại và nhiệt) ra bên ngoài, đồng thời thay thế vào đó là không khí đã được xử lý, không có các chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp và lượng ôxi đảm bảo. Quá trình như vậy gọi là thông gió. Quá trình thông gió thực chất là quá trình thay đổi không khí trong phòng đã ô nhiễm bằng không khí mới bên ngoài trời đã qua xử lý. Một hệ thống thông gió là một hệ thống giúp không khí trong lành lưu thông trong một không gian hoặc một khoảng không gian giới hạn và loại bỏ không khí bị ô nhiễm. Nó được sử dụng tại các môi trường khác nhau, bao gồm cả trong gia đình và nơi làm việc. Hệ thống này có nhiều mục đích sử dụng bao gồm việc duy trì độ ẩm và nhiệt độ ổn định, loại bỏ không khí bụi bẩn và chất gây dị ứng, cung cấp, trao đổi khí O2 và CO2. 1.2. Phân loại. a) Theo hướng chuyển động của gió Người ta chia ra các loại sau : - Thông gió kiểu thổi : Thổi không khí sạch vào phòng và không khí trong phòng thải 7 ra bên ngoài qua các khe hở của phòng nhờ chênh lệch cột áp. Phương pháp thông gió kiểu thổi có ưu điểm là có thể cấp gió đến các vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặc nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là áp suất trong phòng là dương nên gió tràn ra mọi hướng, do đó có thể tràn vào các khu vực không mong muốn. - Thông gió kiểu hút : Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài tràn vào phòng theo các khe hở hoặc cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp. Thông gió kiểu hút xả có ưu điểm là có thể hút trực tiếp không khí ô nhiễm tại nơi phát sinh, không cho phát tán ra trong phòng, lưu lượng thông gió nhờ vậy không yêu cầu quá lớn, nhưng hiệu quả cao. Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là gió tuần hoàn trong phòng rất thấp, hầu như không có sự tuần hoàn đáng kể, mặt khác không khí tràn vào phòng tương đối tự do, do đó không kiểm soát được chất lượng gió vào phòng, không khí từ những vị trí không mong muốn có thể tràn vào. - Thông gió kết hợp : Kết hợp cả hút xả lẫn thổi vào phòng, đây là phương pháp hiệu quả. Thông gió kết hợp giữa hút xả và thổi gồm hệ thống quạt hút và thổi. Vì vậy có thể chủ động hút không khí ô nhiễm tại những vị trí phát sinh chất độc và cấp vào những vị trí yêu cầu gió tươi lớn nhất. Phương pháp này có tất cả các ưu điểm của hai phương pháp nêu trên, nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu cấp gió đó. Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn. b) Theo động lực tạo ra thông gió - Thông gió tự nhiên: Là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời nhờ chênh lệch cột áp. Thường cột áp được tạo ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong, dòng gió tạo nên. - Thông gió cưỡng bức: Quá trình thông gió thực hiện bằng ngoại lực tức là sử dụng quạt. c) Theo phương pháp tổ chức - Thông gió tổng thể: Thông gió tổng thể cho toàn bộ phòng hay công trình - Thông gió cục bộ: Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn. d) Theo mục đích - Thông gió bình thường: Mục đích của thông gió nhằm loại bỏ các chất độc hại, nhiệt thừa, ẩm thừa và cung cấp ôxi cho sinh hoạt của con người. - Thông gió sự cố: Nhiều công trình có trang bị hệ thống thông gió nhằm khắc phục các sự cố xảy ra. Đề phòng các tai nạn tràn hoá chất : Khi xảy ra các sự cố hệ thống thông gió hoạt động 8 và thải khí độc đến những nơi định sẵn hoặc ra bên ngoài. Khi xảy ra hoả hoạn : Để lửa không thâm nhập các cầu thang và cửa thoát hiểm, hệ thống thông gió hoạt động và tạo áp lực dương trên nhưng đoạn này để mọi người thoát hiểm dễ dàng. Hệ thống thông gió sự cố chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố. 1.3. Ý nghĩa của việc thông gió. Thông gió có nhiều mục đích khác nhau tuỳ thuộc vào từng công trình và phạm vi nhất định. Các mục đích chính bao gồm: - Thải các chất độc hại trong phòng ra bên ngoài. Các chất độc hại bao gồm rất nhiều loại. Trong các không gian sinh hoạt chất độc hại phổ biến nhất là CO2. - Thải nhiệt thừa và ẩm thừa ra bên ngoài. Cung cấp lượng ôxi cần thiết cho sinh hoạt của con người. - Trong một số trường hợp đặc biệt mục đích thông gió là để khắc phục các sự cố như: lan toả chất độc hại hoặc hoả hoạn. 2. Phương pháp thông gió hút. 2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ thông gió kiểu hướng trục. - Với đặc tính của Quạt Hướng Trục (Truyền đai gián tiếp hoặc trực tiếp) là đạt lượng lớn, cột áp thấp, rất phù hợp cho hút hoặc thổi không khí trong đường ống với khoảng cách ngắn. - Lắp đặt cho hệ thống điều không trong nhà máy dệt, trong thiết bị hút lọc bụi sơn cho ngành chế biến gỗ. - Hệ thống thông gió trong tầng hầm của các cao ốc, hệ thống tạo không khí dương trong các buồng cầu thang của các cao ốc trong trường hợp cứu hỏa. a) Quạt hút gió kiểu hướng trục dạng ống: - Thường gắn thêm ống gió để hút được nhiều vị trí trong nhà xưởng, dùng để thông gió nhà xưởng. - Dùng làm quạt hút khói hệ thống chữa cháy tòa nhà, chụi được nhiệt độ lớn khoảng 280 oC trong 30 phút, với cột áp cao và lưu lượng gió lớn. Thường có 2 cấp tốc độ (motor 2 cực 2900 v/p và 4 cực 1450 v/p), bình thường nó là hệ thống thông gió chạy với tốc độ thấp 1450 v/p. Khi có sự cố hỏa hoạn thì ta điều khiển nó tăng tốc độ lên để hút khói ra khỏi xưởng. -- Cấu tạo gồm guồng và vỏ - Guồng: có cánh đặt nghiêng, cong về phía trước hoặc cánh thẳng để tạo áp lực lớn đẩy khí. - Vỏ: dùng để hướng luồng khí theo 2 chiều: thổi gió ra và hút gió vào phụ thuộc vào chiều cong cánh quạt. Khoảng hở giữa guồng và vỏ phải nhỏ bằng khoảng 1,5% chiều 9 dài cánh Quạt hút gió có 2 loại: có dây đai truyền và dạng trục quay. - Hướng trục có dây đai truyền: truyền động lực qua dây cua roa đến trục cánh quạt. • Đặc tính: lưu lượng gió cao, độ ồn thấp, có thể tăng hoặc giảm lưu lượng gió, tiện bảo dưỡng motor. Lưu lượng gió từ: 15.000 – 95.000 m3/giờ. • Công dụng: thông gió cho hầm mỏ, hút và trao đổi – tạo không khí đối lưu trong nhà xưởng Khuyết điểm: do dùng dây cua roa nên ta phải thường xuyên cân chỉnh, thay thế dây cua roa. Tốc độ motor quay sẻ lớn hơn loại không dùng cua roa, nên mau hư bạc đạn hơn, tuy nhiên giá thành sẻ rẻ hơn loại không dùng dây cua roa. - Hướng trục dạng trục quay: Không dùng dây cua roa, motor gắn trực tiếp vào trục quay cánh quạt. •Đặc tính: cánh quạt tạo bởi hợp kim nhôm, dễ điều chỉnh lượng gió. •Lượng gió: 3.000 – 120.000 m3/giờ. •Công dụng: xưởng dệt, điều hòa không khí nhà xưởng, đưa gió vào kho lớn, đưa gió vào hầm mỏ. b) Quạt hút gió kiểu hướng trục ốp tường: có thể kết hợp máy làm mát hơi nước 10 Evaporative Air Cooler để làm mát xưởng Lắp đặt giữa thành nhà xưởng với bên ngoài xưởng, không gắn thêm ống gió. - Đặc tính: lưu lượng gió cao, mẫu mã đẹp, an toàn khi sử dụng. - Lưu lượng gió từ: 2.500 – 80.000 m3/giờ. Quạt được gắn trên tường, số lượng quạt, công suất được tính toán phù hợp cho từng trường hợp cụ thể, có lá sách tự mở khi quạt chạy có tác dụng ngăn chặn côn trùng, mưa tạt vào. Khi bố trí nhiều quạt gắn liền nhau sẽ tránh được hiện tượng hút gió ngược từ bên ngoài vào qua các quạt khác không chạy, làm giảm khả năng thay đổi không khí.Sử dụng quạt hút cần lưu ý tới đặc điểm kiến trúc để chọn vị trí gắn quạt cho phù hợp. Quạt dạng cánh profin có thể đảo chiều từ hút sang thổi và ngược lại. Tính toán thông gió theo tiêu chuẩn 5687-2010, bằng số lần thay đổi không khí x thể tích cần thông gió. Nếu muốn làm mát cho nhân viên trong xưởng thì ta nâng số lần thay đổi không khí lên 50 lần, nếu muốn tăng hiệu quả làm mát hơn nữa ta dùng đến máy làm mát hơi nước evaporative air cooler, thường thấy nhiều nhất là trong xưởng may. Phân loại: theo nhu cầu sử dụng ta thấy gồm 5 loại phổ biến. Trong đó quạt composit cho tuổi thọ bền hơn các loại quạt còn lại, loại quạt chuyển động trực tiếp trục quay thì đắc hơn và bền hơn loại gián tiếp qua dây cua roa. 2.2. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. 11 Thích hợp cho việc thông gió trong các nhà máy, xí nghiệp, các xưởng dệt, may rộng. Quạt có đường kính cánh lớn và có thể chế tạo theo yêu cầu của khách hàng, lưu lượng lớn, độ ồn thấp, ít tiêu hao điện năng. 2.3. Sơ đồ thông gió hút 3: Phương pháp thông gió đẩy. 3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ thông gió kiểu hướng trục và ly tâm. Làm việc theo nguyên tắc của bơm ly tâm. + Cấu tạo: 12 - Guồng quạt: để tạo áp lực và chuyển khí vào trong máy. - Vỏ quạt: dùng để tập trung và chuyển hướng dòng khí, với quạt nhỏ vỏ có thể gắn với quạt; với quạt lớn vỏ phải đặt lên bệ đỡ riêng của nó. - Trục máy. - Giá máy. - Cũng phân làm 2 loại: có dây cua roa (lớn hơn 3 Kw) và không dây cua roa (nhỏ hơn 3 Kw), ưu điểm và nhược điểm giống như quạt hướng trục. + Đặc tính: - lượng gió cao, mẫu mã đẹp, áp lực cao, dễ sử dụng, dễ bảo dưỡng. - Lượng gió trung bình từ: 1.200 – 80.000 m3/giờ. - Áp lực hút: 50 – 400 mmH2O. - Công dụng: thông gió hút và thải không khí ô nhiễm, độc hại; hút bụi trong hệ thống say xát, sản xuất cao su, chất hóa học, xưởng gỗ - Quạt ly tâm loại nhỏ có thể bố trí trong nhà, loại lớn có thể đặt trong hoặc ngoài nhà, từ các vị trí này nối vào trong nhà nhờ hệ thống ống dẫn khí. Việc bố trí bên ngoài nhà có thể giảm tiếng ồn, thu nhận khí tươi dễ dàng hơn. Nhưng chú ý tính toán khoảng cách lắp đặt cần thiết để tiết kiệm công suất tiêu thụ điện. - Các loại quạt ly tâm có công suất >3 Kw ,đông cơ đặt lên giá đỡ truyền chuyển động cho quạt nhờ đai truyền, vận tốc quạt thay đổi nhờ tỷ số truyền động của hệ đai truyền và buli. Quạt ly tâm thường không làm việc độc lập mà phải có hệ thống ống dẫn gió. 13 3.2. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. + Phân loại theo nhu cầu sử dụng: - Quạt ly tâm sử dụng cho hút bụi, thông gió môi trường đặc biệt như hóa chất máy in.v.v. - Quạt ly tâm theo cánh sử dụng: cánh cong về phía trước, cánh nghiên về phía sau, cánh tỏa tròn. - Quạt ly tâm với yêu cầu lưu lượng và áp lực: Thấp áp, Trung áp, Cao áp cho lò hơi.v.v. Lưu ý khi sử dụng quạt: 1. Chọn thiết bị có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng. 2. Chọn chủng loại quạt, giá cả. 3. Chọn loại ống dẫn (vuông, tròn hoặc vật liệu ống tôn mạ kẻm, inox, nhựa.v.v.), tiết diện ống. 14 4. Lắp đặt, bố trí sao cho công suất hao hụt là ít nhất, đường ống là ngắn nhất. 3.3. Sơ đồ thông gió đẩy 4: Phương pháp thông gió hỗn hợp 4.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. 4.2. Sơ đồ thông gió hỗn hợp 15 16 Bài 2: Hệ thống nước kỹ thuật Mục tiêu của bài: - Học xong bài này người học có khả năng: - Nêu được ý nghĩa của hệ thống nước kỹ thuật; - Mô tả được kết cấu của hệ thống nước kỹ thuật; - Trình bày được công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của các thiết bị khống chế, đo lưu lượng, áp lực; - Phân tích được, cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị chưng nước cất; - Xử lý được các sự cố thông thường xảy ra khi vận hành hệ thống nước kỹ thuật. Nội dung: 1. Khái niệm, phân loại và ý nghĩa của hệ thống nước kỹ thuật. 1.1 Khái niệm; Hệ thống nước kỹ thuật cung cấp nước cho các bộ trao đổi nhiệt của tuabin và máy phát. Nguồn nước cấp được lấy từ đường ống trước van đĩa được giảm áp nhờ van giảm áp để bảo vệ hệ thống, sau đó qua các bộ lọc rồi đi tới làm mát các ổ bạc trên máy phát và ổ tuabin của các tổ máy, một phần cung cấp cho đường nước sinh hoạt và cứu hỏa. Nước sau khi làm mát cho sẽ chảy xuống hầm tiêu nước của nhà máy và thoát ra hạ lưu nhờ bơm tiêu nước. Hệ thống cấp nước là tổ hợp các công trình thu nước, vận chuyển nước, xử lý nước, điều hoà và phân phối nước tới đối tượng sử dụng nước. Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp 1. Nguồn nước: nước mặt hoặc nước ngầm 2. Công trình thu + Trạm bơm cấp 1: thu nước từ nguồn và bơm lên trạm xử lý 3. Trạm xử lý: làm sạch nước nguồn đạt yêu cầu chất lượng sử dụng 4. Bể chứa nước sạch: điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và cấp 2 5. Trạm bơm cấp 2: đưa nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch đến mạng lưới tiêu dùng 6. Đài nước: điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp 2 và mạng lưới tiêu dùng 7. Mạng lưới truyền dẫn và phân phối: gồm mạng cấp 1 truyền dẫn, mạng cấp 2 17 phân phối và mạng cấp 3 đấu nối với các ống cấp vào nhà. Các yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống cấp nước là:  Bảo đảm đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến các nơi tiêu dùng.  Bảo đảm chất lượng nước đáp ứng các yêu cầu sử dụng  Giá thành xây dựng và quản lý rẻ  Thi công và quản lý dễ dàng thuận tiện, có khả năng tự động hoá và cơ giới hoá việc khai thác, xử lý và vận chuyển nước.. 1.2. Phân loại; Phân loại hệ thống cấp nước a. Theo đối tượng phục vụ  Hệ thống cấp nước đô thị  Hệ thống cấp nước khu công nghiệp, nông nghiệp  Hệ thống cấp nước đường sắt b. Theo chức năng phục vụ  Hệ thống cấp nước sinh hoạt  Hệ thống cấp nước sản xuất  Hệ thống cấp nước chữa cháy c. Theo phương pháp sử dụng nước  Hệ thống cấp nước trực tiếp:nước dùng xong thải đi ngay (Hình 1)  Hệ thống cấp nước tuần hoàn: nước chảy tuần hoàn trong một chu trình kín. Hệ thống này tiết kiệm nước vì chỉ cần bổ sung một phần nước hao hụt trong quá trình tuần hoàn, thường dùng trong công nghiệp.(Hình2)  Hệ thống cấp nước dùng lại: nước có thể dùng lại một vài lần rồi mới thải đi, thường áp dụng trong công nghiệp. Sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn d. Theo nguồn nước  Hệ thống cấp nước ngầm 18  Hệ thống cấp nước mặt e. Theo nguyên tắc làm việc  Hệ thống cấp nước có áp: nước chảy trong ống chịu áp lực do bơm hoặc bể chứa nước trên cao tạo ra.  Hệ thống cấp nước tự chảy (không áp): nước tự chảy theo ống hoặc mương hở do chênh lệch địa hình. f. Theo phạm vi cấp nước  Hệ thống cấp nước thành phố  Hệ thống cấp nước khu dân cư, tiểu khu nhà ở  Hệ thống cấp nước nông thôn g. Theo phương pháp chữa cháy  Hệ thống chữa cháy áp lực thấp: áp lực nước ở mạng lưới đường ống cấp nước thấp nên phải dùng bơm đặt trên xe chữa cháy nhằm tạo ra áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy. Bơm có thể hút trực tiếp từ đường ống thành phố hay từ thùng chứa nước trên xe chữa cháy.  Hệ thống chữa cháy áp lực cao: áp lực nước trên mạng lưới đường ống đảm bảo đưa nước tới mọi nơi chữa cháy, do đó đội phòng cháy chữa cháy chỉ việc lắp ống vải gai vào họng chữa cháy trên mạng lưới đường ống để lấy nước chữa cháy. 1.3. Ý nghĩa của hệ thống nước kỹ thuật; 2. Kết cấu hệ thống nước kỹ thuật. Hệ thống cấp nước kỹ thuật của trạm bơm gồm có: thiết bị đo lường - kiểm tra, đường ống dẫn nước và lọc nước để cung cấp nước sạch cho ổ trục hướng của máy bơm và làm nguội máy nén khí, làm nguội máy bơm và động cơ điện lớn ... 19 Hình 10 - 10 trình bày ví dụ về một sơ đồ lấy nước và cấp nước kỹ thuật cho một tổ máy bơm hướng trục cở lớn. Theo sơ đồ này, nước lấy từ nguồn 1, dẫn qua các thiết bị lọc thô 2, sau đó qua buồng lắng 6 để làm sạch lần nữa trước khi bơm dẫn nước đến các bộ phận của tổ máy. Hệ thống cấp nước kỹ thuật còn cấp nước cho sinh hoạt của trạm. 1- nút lấy nước; 2- lưới lọc thô; 3- cái cảm biến để đo chênh lệch mực nước; 4,5,10,11- là các máy bơm của thiết bị: lọc nước, tích và xói rữa buồng lắng, cấp nước để bôi trơn ổ hướng, cấp nước để làm nguội động cơ điện; 6- buồng lắng; 7- van phao; 8- thiết bị làm nguội dầu; 9- thiết bị làm nguội không khí; 12- rơle dòng; 13-đến tổ máy bơm chính. Ở trên chúng ta được biết một hình thức lấy nước và cấp nước kỹ thuật đối với tổ máy lớn, sau đây chúng ta xét một số hình thức lấy nước khác nữa vẫn hay dùng dùng: Nếu trạm đặt ở thành phố có đường ống dẫn nước sạch đi qua, nếu nước đủ áp lực yêu cầu ( thường áp lực trong khoảng 12 ... 60 m cột nước ) và đảm bảo dộ sạch cần thiết 20 cho thiết bị thì ta có thể lấy trực tiếp đến các tổ máy để làm mát và bôi trơn tổ máy. Nếu nước không đủ sạch và không đủ áp lực ta có thể dùng đài nước lọc ( xem Hình 10 - 11,a), giếng lọc ( xem Hình 10 - 11,b ), bể lọc để cấp nước cho trạm ... Hệ thống nước kỹ thuật kiểu đài nước và kiểu giếng lọc. a - kiểu đài nước ; b - kiểu giếng lọc. Dùng đài nước lọc. Khi dùng đài nước lọc để cấp nước kỹ thuật, muốn nước sạch phải qua lưới lọc nước rồi mới dẫn đến tổ máy.Theo sơ đồ trên, cột nước mà máy bơm cấp nước kỹ thuật phải đưa lên đài là: Trong đó : với H 1 là cột nước áp lực tại cổ thân bơm ( m ), hms1 là cột nước tổn thất đường ống dẫn từ đài đến máy bơm xa nhất ( m ), Δh là cột nước dự trữ H', hms, h1 lần lượt là độ cao từ cổ thân bơm đến mực nước ở bể hút của máy bơm cấp nước kỹ thuật, cột nước tổn thất trong ống hút và ống đẩy của máy bơm cấp nước kỹ thuật, cột nước tổn thất qua tầng lưới lọc. Lưu lượng của bơm cấp nước kỹ thuật bằng tổng lưu lượng nước sạch cần thiết. Khi đã có lưu lượng và cột nước việc chọn máy bơm cấp nước kỹ thuật cũng tiến hành giống như việc chọn máy bơm chính. Dùng đài nước có ưu điểm là công việc sữa chữa và quản lý dễ vì đài ở trên mặt đất, tuy nhiên nhược điểm là nếu đài lớn và cột nước cao thì việc xây dựng sẽ khó khăn. Hệ thống cấp nước kỹ thuật dùng giếng lọc . Giếng lọc được đào sâu dưới mặt đất, ở đáy có đổ các tầng lọc để lọc nước cho sạch, sau đó dùng máy bơm để bơm trực tiếp nước sạch từ giếng và dùng đường ống có áp dẫn nước đén các tổ máy bơm chính. 21 Giếng cần có đủ độ sâu và đủ kích thước để bảo đảm lấy đủ nước, tường giếng thường được xây bằng gạch hoặc bằng bê tông. Giếng lọc nên bố trí gần nhà máy để giảm khối lượng đường ống đồng thời khi thi công có thể kết hợp việc đào móng nhà máy với đào giếng và xây giếng. Các máy bơm cấp nước kỹ thuật thường đặt trong tầng máy bơm chính sẽ tiện cho quản lý vận hành hơn. Hình thức dùng giếng lọc để cấp nước kỹ thuật có nhược điểm là sữa chữa khó , nhất là việc tiến hành thay rữa khó khăn do tác động phun lên của nước ngầm. Hệ thống cấp nước kỹ thuật dùng bể lọc. Thường bơm hoặc lấy nước bằng ống từ bể hút vào bể lọc, nước sau khi đã lọc sẽ được bơm tới tổ máy bơm chính. Bể lọc nên xây thành hầm dưới mặt đất và có cấu tạo theo nguyên lý tầng lọc ngược để kết cấu đơn giản Cấu tạo bể tương tự phần đài nước ( Hình 10 - 8,a ), nghĩa là bể nước chứa lấy từ bể hút xây có kích thước lớn, còn bể nước lọc xây bên trên có kích thước nhỏ hơn, phần tiếp liền giữa hai bể đặt tầng lọc. Do vậy nên bùn cát lẫn trong nước đã được lắng đọng xuống đáy bể ngoài trước khi chảy qua tầng lọc vào bể nhỏ. Do vậy nên ít phải thau rữa 2.1. Nguồn nước; 22 2.2. Lắng nước, lọc nước và xử lý nước; 2.3. Hệ thống ống dẫn nước; 2.4. Thiết bị khống chế (một chiều, xoay chiều); 2.5. Thiết bị đo lưu lượng và áp lực; 23 Bài 3: Hệ thống khí nén 1: Khái niệm và công dụng. 1.1 Khái niệm; Khí nén là một phần của lưu chất với không khí hoặc các loại khí khác được nén lại . Để đảm bảo hiệu quả kinh tế, đồng thời đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật trong việc vận hành các hệ thống điều tốc của các Nhà máy thủy điện thì việc lựa chọn công nghệ áp dụng cho hệ thống điều tốc của nhà máy là một vấn đề cần các chủ đầu tư cân nhắc kỹ. Hầu hết các Nhà máy thủy điện hiện nay ở Việt Nam đều sử dụng hệ thống điều tốc dùng khí nén cao áp để cấp dầu truyền lực cho động cơ sevormotor điều chỉnh cánh hướng của tuốc bin. Kết cấu chính của hệ thống điều tốc dùng khí nén cao áp gồm: nguồn khí nén cao áp, hệ thống dầu, bình tích năng dầu khí. Hệ thống dầu gồm thùng dầu, máy bơm dầu và các van, đường ống... Nguồn khí nén cao áp gồm: hệ thống máy nén khí áp lực cao, bình khí áp lực, đường ống và các van an toàn. Thông thường trong nhà máy bố trí một gian riêng để đặt các máy nén khí và bình áp lực. Các đường ống và van cấp khí được bố trí trên hoặc âm tường để cấp khí từ bình áp lực đến thiết bị bình tích năng dầu khí để tạo áp lực điều khiển. Tuy nhiên trong quá trình vận hành hệ thống điều tốc loại này đã bộc lộ ra rất nhiều nhược điểm như: - Chi phí đầu tư tăng cao: chi phí mua sắm thiết bị khí nén, bình áp lực, đường ống, các van và thiết bị dự phòng. Ngoài ra do yêu cầu hệ thống khí nén cao áp phải bố trí riêng biệt nên kết cấu nhà máy phải xây dựng một gian máy riêng để chứa các thiết bị máy nén khí, bình áp lực dẫn đến tăng chi phí xây dựng nhà máy thủy điện. - Do có thêm thiết bị máy nén khí, bình áp lực và các van an toàn nên sẽ tăng thêm chi phí cho bảo dưỡng, duy tu định kỳ và kiểm định. - Tăng khối lượng công việc và độ phức tạp cho việc bảo dưỡng các thiết bị nén khí, bình áp lực. - Tăng độ ồn lớn trong nhà máy vì thường xuyên vận hành máy nén khí. Hiện nay với trình độ khoa học phát triển, hệ thống điều tốc đã được cải tiến và áp dụng công nghệ mới để từng bước thay thế loại điều tốc sử dụng khí nén cao áp. Các thiết kế cải tiến đã tạo cho hệ thống điều tốc có thêm nhiều tính năng trong việc điều khiển và vận hành, kết cấu thiết bị gọn gàng, chắc chắn và vận hành ổn định. Các thiết bị cấu tạo của hệ thống điều tốc dễ thay thế và mua sắm trên thị trường. Thời gian gần đây, tại một số Nhà máy thủy điện như: Thủy điện Bình Điền, Thủy điện Sông Bung 4A, Thủy điện Đăkrong 2, Thủy điện Hà Nang đã sử dụng loại hệ thống điều tốc áp dụng công nghệ mới để điều khiển cho tổ máy thủy lực. Hệ thống điều tốc này sử dụng khí nitrogen áp lực cao để tạo áp lực dầu điều khiển. Khác biệt của điều tốc khí nitrogen so với khí nén thông thường là kết cấu bình tích năng dầu khí nén kiểu túi 24 khí. Để có thêm cơ sở cho các chủ đầu tư trong việc so sánh, đánh giá và lựa chọn công nghệ áp dụng cho hệ thống điều tốc các Nhà máy thủy điện, xin giới thiệu công nghệ sử dụng khí Nitrogen trong hệ thống điều tốc các Nhà máy thủy điện, như sau: Nguyên lý làm việc của thiết bị dầu áp lực kiểu túi khí dựa trên việc sử dụng bơm dầu nén vào túi khí để tạo áp lực. Cụ thể là khi mức dầu áp lực thấp hơn giá trị khởi động của bơm dầu, thiết bị cảm biến tín hiệu áp lực dầu thấp sẽ có phản ứng tác động, thông qua mạch điều khiển của bơm dầu để điều khiển khởi động bơm dầu chính. Bơm dầu chính đồng thời sẽ bơm dầu vào bình tích năng. Dầu chảy vào bình thép của bộ tích năng rồi nén túi khí, khiến áp lực trong toàn bộ bình thép tăng lên. Khi áp lực tăng lên tới giá trị cài đặt sẽ làm ngừng hoạt động bơm dầu, lúc đó cảm biến tín hiệu áp lực của dầu áp lực quá cao sẽ điều khiển mạch điều khiển khiến bơm dầu chính ngừng bơm. Kết cấu chính của thiết bị dầu áp lực kiểu túi khí gồm thùng dầu tuần hoàn, động cơ bơm dầu, bình tích năng kiểu túi khí, van tràn. Ưu điểm của hệ thống điều tốc sử dụng khí nitrogen: a. Dầu và khí riêng biệt: vì dầu và khí của thiết bị dầu áp lực kiểu túi khí được tách riêng biệt nên không phát sinh hiện tượng dầu và khí lẫn lộn dẫn đến dầu thường xuyên bị nhiễm nước. b. Việc kiểm tra duy tu dễ dàng: vì bình tích năng của thiết bị dầu cao áp kiểu túi khí có thể được tháo lắp riêng rẽ nên thuận lợi cho việc thay mới. c. Tiêu chuẩn hoá: toàn bộ các cấu kiện chính của thiết bị dầu áp lực kiểu túi khí, gồm: bình tích năng kiểu túi khí, bơm dầu bánh răng và các van... đều là kết cấu được tiêu chuẩn hoá, sửa chữa dễ dàng. d. Xác suất sự cố hệ thống thấp, khả năng tin cậy cao: kết cấu, quy trình vận hành đơn giản, đồng thời giảm bớt các thiết bị tự động hoá bên ngoài. e. Thiết bị dầu áp lực kiểu túi khí không cần có nguồn khí từ bên ngoài và là một hệ thống hoàn chỉnh, tiết kiệm được chi phí đầu tư, chi phí duy tu cho hệ thống khí nén. f. Giảm tiếng ồn cho nhà máy do không sử máy nén khí cấp khí. g. Do không phải bố trí gian đặt các thiết bị máy nén khí, bình áp lực và đường ống nên kết cấu nhà máy gọn gàng và mỹ thuật; hạn chế được việc lắp đặt các đường ống bố trí trên tường và công tác định kỳ bảo dưỡng. 1.2 Công dụng Để khai thác và sản xuất điện năng từ năng lượng của nước thì Nhà máy thủy điện phải dựa vào rất nhiều các thiết bị như: máy phát, tuốc bin, máy biến áp... các hệ thống thiết bị phụ trợ: hệ thống nước, khí nén, dầu, các hệ thống điều khiển, bảo vệ và thiết bị cơ khí thủy công. Các hệ thống thiết bị này phối hợp và hỗ trợ với nhau để điều khiển nhịp nhàng cho tổ máy phát điện. Trong đó, hệ thống điều tốc là một trong hệ thống điều khiển quan trọng trong nhà máy. Nó được ví như trái tim trực tiếp của tổ 25 máy, tham gia điều chỉnh tốc độ và điều chỉnh tải cho tổ máy nhằm khai thác hiệu quả và tận dụng tối đa nguồn năng lượng nước. Chất lượng điện năng là thông số điện áp và tần số của tổ máy phụ thuộc rất nhiều vào năng lực điều khiển của hệ thống điều tốc. Máy điều tốc có thể thực hiện khởi động và dừng tổ máy hay thiết bị bằng tự động hoặc chạy bằng điện. Khi bộ phận tự động của máy điều tốc không hoạt động thì có thể vận hành bằng tay. 2: Kết cấu hệ thống khí nén. Hệ thống điều tốc dùng công nghệ khí nitrogen áp dụng tại NM thủy điện Hà Nang 2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí; Máy nén khí kiểu pit tông một cấp - Cấu tạo cơ bản: 1- Trục quay 2- Pit tong 3- Van xả 4- Van hút 1 2 3 4 Hình 2.1. Máy nén khí kiểu pit tong một cấp 26 - Theo nguyên lý thay đổi thể tích Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy áp suất trong bình chứa sẽ tăng lên. Các loại máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích gồm: kiểu pit tông, bánh răng và cánh gạt. - Theo nguyên lý động năng Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng bánh dẫn, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất khí lớn. Máy nén khí theo nguyên lý này như: máy nén khí kiểu ly tâm. 2.2. Hệ thống ống dẫn khí nén; Hệ thống khí nén gồm có: máy nén khí, đường ống dẫn khí, các thiết bị kiểm tra - đo lường và những trang thiết bị khác nhằm đảm bảo yêu cầu khí nén cho trạm bơm. Sơ đồ hệ thống khí nén của trạm bơm trục đứng có công suất lớn hơn 40 MW được chỉ dẫn trên Hình 10 - 15. Thành phần của hệ thống gồm: các máy nén cao áp ( 40 at ) và thấp áp ( 7 at ). Mỗi máy nén của trạm nầy nối với một bình khí nén. Nối đường ống khí nén cao áp với thấp áp qua v