Tìm kiếm
 
 

Display results as :
 


Rechercher Advanced Search

Liên kết
DuyMinh Software
Minh Hoang HiTech
Music
Keywords

Thanh  


Thu hẹp khe hở đầu cánh Tuabin

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Go down

Thu hẹp khe hở đầu cánh Tuabin

Bài gửi  duyminh on Fri Nov 14, 2008 12:28 pm

[You must be registered and logged in to see this link.]
[You must be registered and logged in to see this link.]

[You must be registered and logged in to see this link.]

Trong tình hình thị trường hiện nay, nâng hiệu suất tuabin khí, dù chỉ được chưa đầy một phần trăm, cũng là rất có giá trị. Đây là động lực thúc đẩy các nhà chế tạo tuabin áp dụng giải pháp chủ động điều chỉnh khe hở giữa cánh và vỏ máy các tuabin cấp F, G và H.



Các nhà chế tạo tuabin khí hàng đầu đang nhận thấy rằng hơn bao giờ hết, cần kiên trì theo đuổi thực hiện cả những cải tiến nhỏ trong thiết kế kỹ thuật có khả năng nâng hiệu suất nhiệt lên mức cao nhất có thể, nhất là trong điều kiện quan hệ chi phí - lợi ích gần đây đang thay đổi theo hướng chi phí đầu tư cao hơn do giá nhiên liệu tăng cao. Trong số những cải tiến có ý nghĩa nhất, phải kể đến việc thu hẹp khe hở đầu cánh tuabin bằng cách giảm khoảng dự phòng dành cho dãn nở trong quá trình máy nóng lên. Việc chủ động điều chỉnh khe hở (active clearance control - ACC) đã được công ty MHI (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.) áp dụng cho các tuabin M701G1 và G2 và công ty GE áp dụng cho các tuabin H System của họ, tất cả đều dựa trên kỹ thuật nhiệt. Tuy nhiên phương án mới đây nhất là sử dụng giải pháp cơ khí, do Siemens đề ra trong quá trình thử nghiệm một tổ máy tại nhà máy Kraftwerke Mainz-Wiesbaden (KMW). Tổ máy này vận hành như một tuabin khí chu trình hỗn hợp (combined cycle gas turbine - CCGT) chuẩn nhưng cũng được Siemens sử dụng cho mục tiêu chế tạo thử. Giải pháp này mang tên tối ưu hóa khe hở bằng thủy lực (hydraulic clearance optimization - HCO), giờ đây đã sẵn sàng để ứng dụng cho các phương án nâng cấp và chắc chắn rồi đây sẽ được áp dụng cho các tuabin tiêu chuẩn loại H mà công ty sẽ chào bán.

Nâng cấp các tuabin V94.3A

Trong vòng hơn 4 năm nay tại Mainz-Wiesbaden, Siemens không ngừng cải tiến chiếc tuabin khí lớn nhất của họ, chiếc SGT54000F cấp F (trước đây mang tên V94.3A). Các cải tiến này bao gồm việc thiết kế lại cánh và cánh hướng dòng tầng 1 và 2 của máy nén khí, bố trí lại cánh tầng 4 để giảm tổn thất khí động tại mức lưu khối (mass flow) tăng cao, thay đổi các thông số vận hành để giữ ở chế độ trộn sơ bộ (cho phép hạn chế phát thải) dưới 50% phụ tải và cải tiến vật liệu gốm chắn nhiệt. Kết quả là đã cải thiện được khí động học máy nén khí và tuabin, tăng công suất tuabin khí, góp phần xác lập kỷ lục thế giới thời đó: hiệu suất nhiệt chu trình hỗn hợp đạt 58,4%. Trong quá trình tiếp tục triển khai này, các kỹ sư cũng đã tạo ra hệ thống thủy lực cho phép giảm khe hở hướng kính, tức là khoảng hở giữa cánh tuabin và vỏ máy.

Dự án này thực hiện trên tuabin khí V94.3A chạy bằng khí tự nhiên có đốt kèm dầu, quay máy phát điện làm mát bằng hyđro, công suất 330 MVA. Như chúng ta đã biết, tuabin V94.3A cấp F chính là tiền thân của tuabin SF58000H và tuabin này chắc chắn sẽ được nâng cấp nhờ các công trình triển khai thực hiện tại nhà máy KMW. Thiết bị bao gồm một tuabin hơi ba xilanh ngưng hơi trích hơi, mã hiệu SST5-6000, công suất 140 MW, trong cấu hình nhiều trục 1 + 1, kéo một máy phát làm mát bằng không khí, công suất 200 MVA. Lò sinh hơi thu hồi nhiệt (heat recovery steam generator - HRSG) là loại tuần hoàn tự nhiên, gia nhiệt lại, ba áp suất, năng suất 278 tấn hơi/giờ, thông số hơi là 110 bar, 550/560oC nhiệt độ khói thải là 90oC. Nhà máy đi vào vận hành thương mại hoàn toàn vào năm 2001.

Siemens tiếp tục sử dụng nhà máy để thử nghiệm hàng loạt các cải tiến kỹ thuật. Sau khi hoàn thành và thử nghiệm trực tuyến trong điều kiện vận hành thực tế trong thời gian trên 2 năm, từ năm 2002 đến năm 2004, các bộ phận hợp thành đã được cải tiến và các hệ thống mới hiện đang được lắp đặt ở dạng tiêu chuẩn cho tất cả các tuabin khí SGT5-4000F chế tạo mới.

Lắp đặt lần đầu tiên hệ thống HCO (tối ưu hóa khe hở bằng thủy lực) đã giúp nâng cao công suất và hiệu suất tổng đạt mức 58,5%. Khe hở hướng kính sít sao tại các phần máy nén khí và tuabin là yếu tố chính góp phần nâng cao hiệu suất, tuy nhiên trong mọi điều kiện vận hành đều phải duy trì khe hở hướng kính tối thiểu, tránh để phần quay va chạm với phần tĩnh. Theo quan điểm của Siemens, giải pháp chính là ở chỗ đạt được sự cân bằng cần thiết giữa đặc tính khi nóng lên và khi nguội đi của vỏ và các bộ phận hợp thành của rôto. Nói chung rôto phản ứng với nhiệt chậm hơn, nhưng có thể được làm nóng lên và nguội đi đủ nhanh nhờ các dòng không khí thứ cấp bên trong.



Vỏ tuabin của hãng Siemens có tuyến dòng hình côn nên thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ điều khiển khe hở bằng cách phối hợp gia tăng hướng trục và hướng kính. Có thể dễ dàng chủ động điều khiển khe hở bằng cách dịch chuyển rôto ngược với hướng dòng khí, và do đó giảm được khe hở hướng kính bên trên đầu cánh tuabin.

Ngay cả máy có cân bằng nhiệt tốt như tuabin SGT5-4000F với khe hở rất sít sao, thì cũng phải có khoảng chừa lớn không cần thiết khi chạy ở phụ tải nền lúc máy đã nóng lên hoàn toàn bởi vì khe hở được thiết kế cho các điều kiện khởi động lại nóng là chế độ vận hành khó khăn nhất. Hơn nữa, khe hở cần phải đủ lớn để tính đến hiện tượng méo vỏ máy trong quá trình nâng nhiệt độ.

Hai hiệu ứng này, tức là khả năng khởi động lại nóng và méo vỏ máy, cho thấy có thể giảm khe hở tuabin sau khi máy đã nóng lên hoàn toàn. Hệ thống HCO sử dụng tiềm năng này bằng cách di chuyển rôto về phía máy nén không khí sau khi máy đã nóng lên hoàn toàn, nhờ đó giảm khe hở hướng kính được khoảng 1 mm. Có thể chứng minh rằng lợi ích về tăng hiệu suất tuabin (khoảng 0,35%) luôn lớn hơn tổn thất (khoảng 0,15%) do khe hở tăng lên ở phần máy nén khí.

Thiết kế hệ thống HCO chỉ cho phép giữ ở hai vị trí: đóng và mở, được đảm bảo nhờ các van chặn cơ khí trong các xilanh thủy lực. Không cần phải có mạch phản hồi, cơ cấu đo vị trí. Chỉ cần đặt áp lực dầu là rôto tự động dịch chuyển tới đúng vị trí. Bởi vì lực hướng trục của tuabin khí hướng về phía tuabin nên hệ thống này an toàn, không có sự cố. Trường hợp mất áp lực dầu, lực hướng trục tự nó sẽ đẩy rôto trở lại vị trí “an toàn”.

Tính năng

Khi thử nghiệm, công suất tuabin khí tăng được 8 MW, hiệu suất tăng 0,3%, tuy nhiên cái lợi này lại kéo theo cái thiệt khác, đó là nhiệt độ khói thải giảm xuống khoảng 4-5 oC. Tùy thuộc vào thiết kế lò hơi mà lợi ích của toàn bộ chu trình hỗn hợp dao động trong khoảng 0,1 đến 0,2%. Hệ thống HCO, cùng với các biện pháp khác thực hiện tại nhà máy KMW, giờ đây đã trở thành công nghệ đã qua thử thách tại hiện trường và được các công ty bảo hiểm thừa nhận. Nhờ tăng lưu khối, người ta đã nâng được công suất của tổ máy chu trình hỗn hợp lên tổng cộng được khoảng 11-12 MW.

_________________
Website: ([You must be registered and logged in to see this link.]
Forum: (http://forum.phamduyminh.com)
(http://diendan.phamduyminh.com)

Let's share to be shared.
Hãy chia sẻ để được sẻ chia.

PostReply to see hidden links.
avatar
duyminh

Tổng số bài gửi : 2887
Points : 5567
Reputation : 83
Join date : 12/09/2008
Age : 36
Đến từ : http://diendan.phamduyminh.com

Xem lý lịch thành viên http://www.phamduyminh.com

Về Đầu Trang Go down

Re: Thu hẹp khe hở đầu cánh Tuabin

Bài gửi  duyminh on Fri Nov 14, 2008 12:29 pm

Thử nghiệm

Trong giai đoạn thử nghiệm, người ta đặc biệt chú ý đến việc nghiệm thu hệ thống HCO, bởi vì đây là lần đầu tiên hệ thống được ứng dụng cho một máy vận hành thương mại sau khi đã chạy thành công trên bàn thử tại Berlin hồi năm 2001.

Trong quá trình vận hành bàn giao được thực hiện sau khi hoàn thành lắp đặt vào mùa hè năm 2003, người ta đã tiến hành tối ưu hóa các tham số vận hành và điều khiển. Việc nghiệm thu hệ thống HCO thực hiện khá dễ dàng bởi vì nó có thể chuyển từ trạng thái đóng sang mở đang khi vận hành, ngay cả khi chạy nền đầy tải, do vậy có thể đo được trực tiếp lợi ích của nó. Trong một lần chạy thử nghiệm, lưu khối nhiên liệu và lưu khối đầu vào máy nén khí được giữ không đổi. Sau đó, người ta đóng hệ thống HCO và có thể quan sát trực tiếp thấy công suất tăng mặc dầu lưu khối nhiên liệu giữ nguyên không đổi. Công suất tuabin khí tăng lên khoảng 1,5 MW trong khi mức tiêu thụ nhiên liệu vẫn giữ nguyên không đổi. Điều này chứng tỏ hiệu suất tuabin khí tăng khoảng 0,3 %. Bởi vì công suất gia tăng này lấy từ năng lượng khói thải nên tác động thực tế lên tính năng chu trình hỗn hợp sẽ thấp hơn chút ít, nhưng công suất vẫn tăng được gần 1 MW và hiệu suất nâng lên được khoảng từ 0,1 tới 0,2%, tùy thuộc vào đặc tính của lò hơi.

Phép đo trực tuyến khe hở cho phép theo dõi sự di chuyển của rôto và giúp xác định tiềm năng thu hẹp khe hở khi tiến hành khởi động lại nóng (hot restart). Khi đóng hệ thống HCO (tối ưu hóa khe hở bằng thủy lực), khe hở không nhỏ hơn so với khi khởi động lại nóng. Trong những năm qua, người ta đã tiến hành khởi động lại nóng nhiều lần, nhưng trong số các tuabin khí đang vận hành trong hệ thống chưa bao giờ gặp hiện tượng cọ sát cánh tuabin.

Trong khoảng thời gian 1 năm thử nghiệm, HCO luôn vận hành tốt, không xảy ra trường hợp vì hệ thống HCO mà phải dừng khẩn cấp tuabin khí. Sau vài tuần vận hành, người ta nhận thấy máy bơm thủy lực tạo áp lực thủy tĩnh bắt đầu tác động thường xuyên hơn để giữ áp lực trong bình tích áp lực, điều này chứng tỏ có hiện tượng chảy dầu ở mức rất thấp. Tuy nhiên hệ thống HCO vẫn duy trì hoạt động tốt trong suốt thời gian 1 năm, bởi vì bơm được thiết kế để vận hành liên tục. Nguyên nhân được xác định là do nhiệt độ của pittông thủy lực cao hơn chút ít so với qui định, và do yêu cầu kỹ thuật của dầu tuabin. Sau một năm vận hành thử nghiệm, Siemens đã kết hợp với hãng sản xuất chèn dầu tiến hành chọn vật liệu và chế tạo chèn dầu mới. Kể từ đó không còn xảy ra hiện tượng rò rỉ dầu. Ngược lại, các chèn dầu lại kín đến nỗi người ta đã phải sửa đổi lại qui trình đóng cắt để tránh hiện tượng cảnh báo quá áp lực dầu trong quá trình nạp dầu các xilanh từ phía ổ đỡ chặn trong khi dầu được xả ra từ các xilanh phía bên kia. Siemens dự kiến sẽ tiếp tục cải tiến hệ thống HCO dựa trên kinh nghiệm vận hành.

Một dự án nguồn điện mới (điều kiện tương tự như ở Mainz, Đức) với hiệu suất trên 58,5% ở chế độ chu trình hỗn hợp sẽ được thực hiện, dựa trên rất nhiều cải tiến đã được ứng dụng tại nhà máy KMW.

Thông tin thêm về công nghệ ACC đã thực hiện

Ứng dụng của GE về chủ động điều chỉnh khe hở (ACC) tuabin phát điện là công nghệ lấy từ ngành hàng không. GE đã nghiên cứu điều chỉnh khe hở không khí trong động cơ máy bay từ trên chục năm nay, kể từ khi họ bắt đầu ứng dụng ACC cho dẫy máy CF34, và sau đó là GE90 và CFM56-7. Những nỗ lực ban đầu tập trung vào thiết bị đo cần thiết để lấy thông tin về khe hở giữa cánh tuabin cao áp và vỏ máy. Rò khí gây tổn thất năng lượng tuabin cao áp. Ý đồ đặt ra là “động cơ thông minh” có thể thông tin cho hệ thống điều khiển là khe hở cánh tuabin đang rộng ra, để từ đó hệ thống chủ động điều chỉnh khe hở có thể thu hẹp nó lại. Hệ thống điều khiển đơn giản về mặt cơ khí, bao gồm việc phun thêm không khí xung quanh vỏ máy để vỏ máy tự động co lại. Không cần cơ cấu cơ khí phức tạp. Cải tiến động cơ máy bay GE90 hồi năm 2002 bao gồm việc chủ động điều chỉnh khe hở trong tuabin cao áp và giảm khe hở trong tuabin hạ áp.

Công ty GE nói rằng họ có kinh nghiệm lâu năm trong chế tạo động cơ máy bay nên rất có ưu thế trong việc chuyển giao công nghệ thích hợp sang các tổ máy tuabin tĩnh tại của họ, trong khi các hãng chế tạo khác buộc phải đi vào công nghệ còn lạ lẫm. Tuy nhiên cũng còn phải xem liệu có thể phát huy được ưu thế này thực sự hay không.

Ý đồ thực hiện ACC trên các tuabin khí phát điện được GE đưa ra năm 2001, trong một chương trình nghiên cứu phát triển, đồng thời với việc nghiên cứu vật liệu mới cho phép mài lớp phủ đầu cánh tuabin (để giảm khe hở), khí động học bên trong và nhiều yếu tố khác.

_________________
Website: ([You must be registered and logged in to see this link.]
Forum: (http://forum.phamduyminh.com)
(http://diendan.phamduyminh.com)

Let's share to be shared.
Hãy chia sẻ để được sẻ chia.

PostReply to see hidden links.
avatar
duyminh

Tổng số bài gửi : 2887
Points : 5567
Reputation : 83
Join date : 12/09/2008
Age : 36
Đến từ : http://diendan.phamduyminh.com

Xem lý lịch thành viên http://www.phamduyminh.com

Về Đầu Trang Go down

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Về Đầu Trang


 
Permissions in this forum:
Bạn không có quyền trả lời bài viết