Giới thiệu về Governor Tua bin khí

**cô Nhóc** · 07-11-2008, 23:56

Đây là một hệ thống điều tốc cho một máy phát điện kéo bằng Tua bin khí của ABB.
Tài liệu này Nhóc chôm được khi đi tham quan - thực tập.
Cái này cũng khá xưa rồi, nhưng nghe nói lúc này vẫn còn hoạt động rất tốt.

Nhóc gởi cái sơ đồ khối lên trước, và sẽ dần dần viết các bài giải thích sau.

Sơ đồ chi tiết của từng khối, Nhóc chưa vẽ kịp.
Khi nào vẽ được cái nào, sẽ gởi cái đó sau.

(Bài này Nhóc đã viết ở nơi khác).

--------------------------------------------------------------------------------
Xem bài viết cùng chuyên mục:

**cô Nhóc** · 08-11-2008, 09:54

Trước khi tìm hiểu về governor, Nhóc xin dành 1 bài để giới thiệu về Tua bin khí.
Có thể có vài anh chị có nghe nói về nó, nhưng chưa có thời gian tìm hiểu thêm.

Tua bine khí là môt động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.

Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén.
Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy.
Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí.
Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện...

Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc.

Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục thứ ba nối turbine lục với trục máy phát điện.

Như vậy, năng lượng cơ của turbine hạ áp chỉ quay máy nén hạ áp, và turbine cao áp chỉ quay máy nén cao áp. năng lượng nhiệt dư sẽ đưa vào turbine chính (turbine lực) để quay máy phát điện.

**nhockid** · 08-11-2008, 14:40

bổ sung : chi tiết hơn về tua bin khí

Động cơ tuốc bin khí hay động cơ tua bin khí là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trong đó chất giãn nở sinh công là không khí. Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí (tiếng Anh: compressor) dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở; và khối tuốc bin khí rotor. Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén.

So với một loại động cơ nhiệt khác rất thông dụng là động cơ piston điển hình là động cơ Diesel thì động cơ tuốc bin khí có nhiều điểm yếu hơn: công nghệ chế tạo rất cao nên rất đắt (chỉ một vài nước có công nghệ tiên tiến chế tạo được động cơ này), có hiệu suất nhiệt động lực học thấp hơn (khoảng 2/3 so với động cơ Diesel) dẫn đến tính kinh tế kém hơn, hiệu suất giảm sút nhanh khi chạy ở chế độ thấp tải. Nhưng ưu điểm nổi bật của động cơ tuốc bin khí là cho công suất cực mạnh với một khối lượng và kích thước nhỏ gọn: chỉ số công suất riêng (mã lực/kg) của loại động cơ này lớn gấp hàng chục lần động cơ diesel.

Nguyên tắc hoạt động

Máy nén khí quay làm không khí từ cửa hút của máy nén được nén lại để tăng áp suất, trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng (ngoài ý muốn). Đây là quá trình tăng nội năng không khí trong máy nén. Sau đó không khí chảy qua buồng đốt tại đây nhiên liệu (dầu) được đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quá trình cháy là quá trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và thể tích mà không tăng áp suất. Thể tích không khí được tăng lên rất nhiều và có nhiệt độ cao được thổi về phía tuốc bin với vận tốc rất cao. Tuốc bin là khối sinh công tại đây không khí tiến hành giãn nở sinh công: Nội năng biến thành cơ năng: áp suất, nhiệt độ và vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô men tạo chuyển động quay cho trục tuốc bin. Tuốc bin quay sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ tiếp tục làm việc. Phần năng lượng còn lại của dòng khí nóng chuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế của từng dạng động cơ: phụt thẳng ra tạo phản lực nếu là động cơ phản lực của máy bay; hoặc quay tuốc bin tự do (không nối với máy nén khí) để sinh công năng hữu dụng đối với các loại động cơ tuốc bin khí khác.

Chu trình Brayton: chu trình nguyên tắc hoạt động của động cơ Tuốc bin khí:
P - Áp suất;
v - thể tích;
- nhiệt lượng;
T - Nhiệt độ K°;
s - Entropy
1-2: Nén đẳng Entropy tại máy nén;
2-3: Gia nhiệt đẳng áp tại buồng đốt;
3-4: Giãn nở sinh công đẳng entropy tại tuốc bin;
4-1: khép kín chu trình đẳng áp bên ngoài môi trường

Các đặc điểm của động cơ tuốc bin khí:

* Động cơ rotor: trong động cơ này các khối công năng chính là máy nén và tuốc bin chỉ có chuyển động quay một chiều, khác với động cơ piston có khối công năng chính là piston của xi lanh chuyển động tịnh tiến.

* Động cơ loại hở (tuyến khí hở): không khí từ lối vào của máy nén qua buồng đốt và ra khỏi tuốc bin đều chảy qua khoảng không gian hở không có vùng không gian bị đóng kín (ví dụ như ở động cơ piston: không khí sinh công trong xi lanh là vùng không gian kín ngăn cách với bên ngoài bằng các van xu páp). Vì tính chất hở như vậy đảm bảo cho quá trình cháy trong buồng đốt là quá trình cháy đẳng áp (áp suất giữ nguyên) nếu cháy trong không gian kín quá trình cháy sẽ làm tăng áp suất không khí làm áp suất trong buồng đốt cao hơn áp suất tại máy nén, không khí bị gia nhiệt có thể thổi ngược lại máy nén.

* Động cơ quá trình liên tục: chu trình nhiệt động lực học của động cơ tuốc bin khí là chu trình Brayton. Về cơ bản, nó giống với chu trình của động cơ piston cũng có các chu trình hút – nén – gia nhiệt (đốt) – giãn nở. Nhưng ở động cơ piston tất cả các giai đoạn đó diễn ra tại cùng một bộ phận (tại xi lanh động cơ) nhưng ở các thời điểm khác nhau, luân phiên theo quá trình hút, nén, nổ, xả, quá trình như vậy là quá trình gián đoạn. Còn tại động cơ tuốc bin khí các quá trình này diễn ra liên tục nhưng tại các bộ phận khác nhau: tại máy nén quá trình nén liên tục, tại buồng đốt liên tục quá trình gia nhiệt, và tại tuốc bin liên tục quá trình giãn nở sinh công, chính yếu tố này quyết định tính công suất cao của loại động cơ này.

Khối nén khí

Khối nén khí là một trong các khối công năng chính của động cơ tuốc bin khí có chức năng làm tăng nội năng (áp suất) không khí tạo áp suất cho đỉnh trên (đỉnh 3 hình đồ thị P-v của chu trình Brayton) cho quá trình giãn nở sinh công (giai đoạn 3-4 trong đồ thị P-v Brayton) áp suất sau máy nén càng cao thì hiệu suất nhiệt động lực học càng lớn, do đó máy nén khí quyết định hiệu suất của động cơ. Tại các động cơ tuốc bin khí hiện đại đòi hỏi tỷ số nén (Áp suất sau máy nén/áp suất trước máy nén) phải từ 10-20. Tất cả các loại máy nén khí trong động cơ tuốc bin khí đều theo nguyên tắc dùng rãnh diffuser (thiết diện rãnh khí nở ra) để biến động năng (vận tốc) của dòng không khí thành nội năng (áp suất).

Khối nén khí của động cơ tuốc bin khí có thể gồm các loại như:

* Ly tâm: không khí từ cửa hút gần trục, dưới tác dụng của lực ly tâm chạy theo rãnh của cánh ly tâm chạy ra bán kính lớn hơn. Đĩa cánh quạt quay tạo cho không khí có vận tốc tuyệt đối ngày càng cao. Và khi chuyển động ly tâm theo chiều bán kính, rãnh đĩa ly tâm có hình dạng thiết diện nở ra (diffuser) sẽ làm giảm vận tốc chuyển động tương đối của không khí đối với rãnh đĩa ly tâm và làm tăng áp suất một cách tương ứng (động năng giảm, nội năng tăng – định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng). Loại máy nén này có hiệu suất cao và một loạt ưu điểm khác. Tuy nhiên, với động cơ công suất lớn thì sẽ có kích thước theo bán kính lớn nên không thích hợp cho máy bay; nó chỉ để lắp đặt cho các động cơ cố định loại lớn hoặc lắp hạn chế cho một số loại trực thăng.

* Loại máy nén khí thông dụng nhất trong các động cơ tuốc bin khí hàng không là loại máy nén dọc trục (tiếng Anh: axial-flow compressor) về mặt khối lượng, hiệu suất loại dọc trục đều kém hơn máy nén khí ly tâm nhưng có hình dạng thon dài hình xì gà rất thích hợp cho động cơ máy bay. Trong loại máy nén này không khí bị các đĩa cánh quạt gia tăng vận tốc tuyệt đối và lùa không khí chảy dọc trục trong các rãnh khí giữa các cánh quạt. Các rãnh khí này có hình dạng thiết diện nở ra (diffuser) và làm giảm vận tốc tương đối của không khí đồng thời làm tăng áp suất. Vì hiệu suất nén của loại cánh quạt dọc trục không cao nên máy nén phải có nhiều tầng cánh quạt: không khí bị nén tại một tầng được dẫn hướng và nén tiếp trong tầng kế tiếp. Động cơ tuốc bin khí hiện đại thường có từ 10-20 tầng nén khí, giữa các tầng cánh quạt nén là các tầng cánh dẫn hướng trung gian được gắn cố định vào stator.

* Máy nén ly tâm dọc trục: kết hợp tính chất của hai loại máy nén cơ bản trên.

Các tầng rotor của máy nén khí dọc trục (các tầng cánh quạt quay), ở đây phần Stator bị dỡ ra nên không nhìn thấy các cánh dẫn hướng trung gian giữa các tầng là các cánh cố định gắn vào stator

Buồng đốt

Buồng đốt của động cơ tuốc bin khí là loại ống lửa hở thường là khoảng 7-10 ống được bố trí thành vòng tròn xung quanh trục động cơ phía sau khối nén và phía trước tuốc bin. Mỗi ống lửa có một vòi phun nhiên liệu đặt ở mặt phía trước.

Ống lửa thường là các đốt thép hình côn (giống như các đốt con nhộng) được đặt so le gối đầu và được hàn với nhau, tại các đường hàn đó có rất nhiều các lỗ nhỏ (đường kính lỗ 0,5-1mm): không khí của dòng thứ cấp chảy từ bên ngoài chảy qua các lỗ này sẽ tạo thành các lớp khí làm mát sát mặt ống lửa bên trong để bảo vệ ống lửa. Ngoài ra trên các đốt của ống lửa còn có các lỗ to để dòng không khí thứ cấp từ bên ngoài đi vào để làm chất giãn nở sinh công và để làm nguội dòng lửa nóng trước khi đi vào tuốc bin.

Không khí từ máy nén gặp các ống lửa sẽ bị chia thành hai dòng khí dòng khí sơ cấp – để đốt cháy nhiên liệu dòng khí này khoảng 30% khối lượng khí và dòng khí thứ cấp khoảng 70% để làm mát bảo vệ ống lửa và làm chất giãn nở sinh công và để hòa vào dòng lửa phụt để làm giảm nhiệt độ dòng lửa phụt khi đi vào tuốc bin.

Dòng khí sơ cấp đi thẳng vào ống lửa qua các khe xoáy tại mặt trước ống lửa sẽ tạo thành dòng xoáy trộn với sương nhiên liệu được phun ra từ vòi phun nhiên liệu và được đốt mồi bằng bugi (nến điện) lúc khởi động sau đó quá trình cháy là liên tục không cần nến điện nữa.

Dòng khí thứ cấp chảy bao bọc bên ngoài ống lửa, một phần dòng khí này đi vào các lỗ nhỏ trên mối hàn tiếp giáp các đốt ống để đi vào bên trong ống lửa tạo thành lớp khí làm mát trên mặt trong của ống lửa để bảo vệ ống lửa. Phần còn lại đi vào các lỗ lớn trên các đốt ống để hòa vào dòng lửa phụt phần khí này để làm chất giãn nở sinh công và để giảm bớt nhiệt độ của dòng lửa phụt trước khi đi vào tuốc bin. Tại trung tâm dòng lửa phụt nhiệt độ khoảng 1500-1600°C nhưng khi đi vào tuốc bin nhiệt độ chỉ còn khoảng từ 800-1000°C

Mặt sau của ống lửa để hở hướng thẳng vuông góc vào đĩa cánh tuốc bin. Cơ cấu buồng đốt hở cho phép quá trình cháy, gia nhiệt trong buồng đốt là quá trình đẳng áp: không khí tăng nhiệt độ lên rất cao, sinh thể tích rất lớn, sinh vận tốc phụt rất cao nhưng áp suất tại điểm vào và ra khỏi buồng đốt là như nhau (điểm 2 và điểm 3 trên đồ thị P-v của chu trình Brayton) quá trình cháy đẳng áp cho phép luồng khí nóng trong buồng đốt chỉ phụt mạnh về phía tuốc bin mà không bị thổi ngược về phía khối nén khí.

Các ống lửa của buồng đốt

Tuốc bin

Tuốc bin là khối sinh công có ích hoạt động theo nguyên tắc biến nội năng và động năng của dòng khí nóng áp suất và vận tốc cao thành cơ năng có ích dưới dạng mô men quay cánh tuốc bin: tại cánh tuốc bin dòng khí nóng giãn nở sinh công. Các cánh tuốc bin khác với cánh máy nén ở hình dạng thiết diện rãnh khí tại tuốc bin là thiết diện hội tụ (converge): vận tốc tương đối trong rãnh khí tăng lên làm giảm áp suất, nhiệt độ không khí.

Để làm mát cho cánh tuốc bin cánh tuốc bin sẽ được làm rỗng và bên trong được dẫn khí làm mát. Cánh tuốc bin là bộ phận chịu ứng suất cao nhất và là bộ phận nhiều rủi ro nhất: vừa chịu nhiệt độ rất cao vừa quay với vận tốc rất lớn nên công nghệ chế tạo tuốc bin là tổng hợp của các thành tựu của nhiều ngành khoa học như luyện kim, vật liệu, chế tạo máy...

Tuốc bin được nối với máy nén khí để quay máy nén khí và còn được nối với các phụ tải khác. Trong các động cơ máy bay thường chỉ có các tuốc bin nối với máy nén khí mà không có tuốc bin tự do (không nối với máy nén), còn tại các động cơ với những công năng khác thường bố trí tuốc bin tự do để nâng cao hiệu suất động cơ nâng cao tính năng vận hành của động cơ.

các tầng cánh tuốc bin

Hệ thống thấp áp – cao áp

Về mặt hiệu suất sẽ là tốt nhất nếu mỗi tầng máy nén – tuốc bin quay theo các vận tốc quay khác nhau (tầng nén phía ngoài quay chậm hơn, tầng phía trong quay nhanh hơn) nhưng như vậy sẽ rất phức tạp về chế tạo do đó để đảm bảo hợp lý về chế tạo và hiệu suất người ta chia máy nén thành hai khối: máy nén thấp áp (các tầng phía trước) và máy nén cao áp (các tầng phía sau). Tuốc bin cũng được chia thành hai khối: tuốc bin cao áp (các tầng phía trước) và tuốc bin thấp áp (các tầng phía sau) tuốc bin thấp áp lai máy nén thấp áp, tuốc bin cao áp lai máy nén cao áp. Như vậy hai khối máy nén – tuốc bin này quay theo các vận tốc góc khác nhau, chúng là hai hệ trục đồng trục: trục cao áp bên ngoài và trục thấp áp bên trong.

nguồn : wikipedia

**cô Nhóc** · 13-11-2008, 23:26

Mục tiêu của bộ governor là điều chỉnh lưu lượng dầu trong các giai đoạn từ khởi động - tăng tốc đến định mức, và sau khi vận hành giảm tốc xuống đến lúc ngừng, với một phương pháp nào đó sao cho các thông số liên quan không bị vượt qua giá trị tối đa cho phép.

Bộ gov. này là một tổ hợp các board mạch điện tử. Mỗi board đảm nhiệm một chức năng độc lập. Các board này được cắm vào một board mạch chính.

Trong hệ thống có các bộ cảm biến, các bộ biến đổi tín hiệu, các bộ xử lý tín hiệu, bộ phận tác động đầu ra servo...

Tín hiệu đo được từ các bộ cảm biến sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu điện theo tiêu chuẩn dì từ -10V đến +10V. Các khối điều khiển sẽ so sánh các giá trị này với các tín hiệu tham chiếu, tìm sự sai biệt, khuếch đại các sai biệt đó lên. Các kênh điều khiển khác nhau sẽ được chọn lọc tùy theo điều kiện và tình huống bên ngoài bằng các bộ lựa chọn tín hiệu lớn nhất (max) hoặc nhỏ nhất (min) và đưa đến điều khiển servo đầu ra.

Bộ servo là một bộ phận biến đổi điện từ - thủy lực, để đóng mở một van điều khiển dầu đốt hoặc khí đốt đưa vào buồng đốt của Turbine. Bộ phận này được xem như một khâu tích phân, chỉ di chuyển khi có tín hiệu ≠ 0.

Khi hệ thống đang ổn định, thường vị trí của bộ servo này di chuyển rất chậm chạp, và thường đứng yên một chỗ. Lúc đó ứng với tín hiệu ra của mạch điều khiển sẽ xấp xỉ gần =0. Điều này tương ứng vớisai số đầu vào rất nhỏ, do đó hệ thống gọi là hệ thống điều khiển vô sai.

**cô Nhóc** · 13-11-2008, 23:31

Bây giờ, Nhóc mời các anh chị cùng phân tích từng khối trong nhóm thứ nhất, nhóm 4 card phía trên, bên tay trái, có đầu ra nối với bộ lựa chọn MIN1.

1/. Card STCL: (Starting control - liquid).

Card này dùng để điều khiển vị trí của servo dầu đốt trong thời gian khởi động máy, từ lúc bắt đầu đánh lửa cho đến khi bộ máy phát khí đạt tốc độ chạy cầm chừng không tải. Tốc độ không tải ở đây được hiểu là ứng với một giá trị xác định áp lực của buồng đốt, ứng với turbine lực đạt tốc độ định mức và máy phát không mang tải.

Mạch này sẽ điều khiển vị trí của servo theo một hàm của tốc độ trục cao áp. Hàm này được tính toán sao cho tốc độ tăng tốc của các trục không vượt qua ngưỡng an toàn, nhưng vẫn bảo đảm tự giữ được tốc độ và không mất lửa. Nó sẽ so sánh vị trí của servo (XL) với một hàm số của tốc độ trục cao áp f(N2). Sai số của bộ so này sẽ được khuếch đại lên, và đưa đến mạch chọn lóc trị số tối thiểu MIN1.

Các tín hiệu nhiệt độ môi trường T0 và nhiệt độ dầu TW được nối với mạch để hiệu chỉnh lại hàm truyền này cho phù hợp. Khi nhiệt độ môi trường tăng sẽ làm giảm vị trí servo và khi nhiệt độ dầu tăng, nó sẽ làm tăng vị trí servo. Sự tăng giảm này là tịnh tiến toàn bộ đường cong của hàm truyền.

2/. Card PAC: (Power turbine aceleration control).

Card này hạn chế gia tốc của Turbine lực. Khi máy phát khí đạt đến một tốc độ nào, thì khó có thể điều khiển nó theo quan hệ Xl = f(N2) của card STCL nữa. Khi đó cần khải không chế gia tốc của Turbine lực. Tốc độ N3 được lấy vi phân, và đưa về điều khiển sao cho nó sẽ bị không chế bỏi 1 hàm theo thời gian. Ban đầu cho phép tăng tốc nhanh để vượt qua tốc độ cộng hưởng, sau đó sẽ không chế giảm gia tốc xuống, sao cho lúc gần đạt tốc độ định mức, gia tốc còn rất thấp. N3 sẽ ttừ từ đi vào tốc độ định mức.

**cô Nhóc** · 13-11-2008, 23:32

3/. Card FRC: (Frequency control).

Card này điều khiển vị trí của servo khi khởi động, khi máy phát hòa điện vào lưới và khi máy phát mang tải bình thường.

Mạch này sẽ so sánh tốc độ của turbine lực (N3) với 1 tốc độ tiêu chuẩn khi khởi động. Khi đạt tốc tiêu chuẩn, nó sẽ tự động so sánh tần số máy phát (fG) với tần số lưới (fS. Sai số giữa 2 tần số này được khuếch đại lên để điều chỉnh servo.

Sau khi máy phát hòa điện vào lưới, card sẽ so sánh tần số máy (fG) với Trị số đặt của tải (LS) tải thực tế - ở đây có quan hệ với áp suất buồng đốt (PS4).

Đặc tính này sẽ điều khiển sao cho tải của máy phát sẽ bám theo độ chênh lệch tần số và chênh lệch tải, tùy theo độ dốc mong muốn của bộ điều tốc (DS, lấy từ biến trở điều chỉnh độ dốc droop setting). (Nhóc sẽ bàn nhiều hơn về vấn đề này trong một bài viết khác).

4/. Card MPCL: (Manual position control - liquid fuel).

Card này sẽ tạo ra giới hạn trên cho giới hạn vị trí của servo, nhằm không chế lượng dầu đưa vào buồng đốt, nếu trường hợp 1 trong số các card điều khiển trên bị hoạt động sai lệch. Card này thường được dùng để hạn chế công suất khi mang tải.

**cô Nhóc** · 13-11-2008, 23:34

4 card trên được chia nhau điều khiển hệ thống theo trình tự như sau:

Ban đầu, servo bị kềm giữ ở vị trí thấp nhất, ứng với không có dầu vào buồng đốt.

Khi máy bắt đầu khởi động, một hệ thống khởi động bằng khí nén sẽ kéo máy nén quay. Tốc độ N1 và N2 sẽ được tăng lên. Khi đến 1 tốc độ xác định (khoảng 20% tốc độ không tải, servo val bắt đầu được nhả ra khỏi vị trí thấp nhất. Đồng thời hệ thống đánh lửa được khởi động, cấp điện vào bu gi. Hệ thống này chỉ ngưng đánh lửa khi đã phát hiện lửa cháy trong buồng đốt. Hệ thống này được điều khiển bằng máy tính, ta không bàn ở đây.

Khi đó, ta thấy:

1/. N2 còn thấp. N3 =0, nên card FRC ra lệnh cho mở van dầu tối đa, điện áp ra của FRC gần bằng điện áp nguồn dương: FRC cao.
2/. Card PAC chưa nhìn thấy gia tốc của Turbine lực, nên cũng ra lệnh mở van dầu tối đa. Điện áp ra của PAC cũng bằng điện áp nguồn dương: PAC cao.
3/. Vị trí XL của servo còn rất thấp, nên card MPCL cũng ra lệnh tăng dầu tối đa, Điện áp ra của MPCL cũng gần bằng nguồn dương: MPCL cao.
4/. XL còn thấp, chưa đến giới hạn của đặc tuyến XL = f(N2), nên STCL cũng cho phép tăng dầu tối đa. STCL cao.

Cả 4 tín hiệu đều yêu cầu tăng dầu, nên nếu các phần phía sau không tham gi vào thì servo sẽ di chuyển khá nhan lên, để đưa thêm dầu vào buồng đốt, và đốt cháy, sinh công

Tuy nhiên, XL không thể tăng mãi, vì khi gần chạm vào đặc tuyến của STCL thì đầu ra của card này sẽ giảm xuống dần (STCL giảm), qua bộ lựa chọn MIN1 sẽ giành quyền điều khiển servo. Khi XL ổn định ở đúng đặc tuyến của STCL, điện áp ra của STCL sẽ xấp xỉ =0 (STCL -->0, thấp nhất), card này hoàn toàn giành quyền điều khiển servo.

Khi N2 tăng dần, lượng dầu cũng tăng theo, và tốc độ của cả 3 trục cũng tăng khá nhanh. Đến lúc nào đó, gia tốc của trục N3 gần chạm đến đặc tuyến của card PAC, đầu ra của card PAC sẽ giảm xuống. Lúc này sẽ có tình trạng 2 card PAC và STCL tranh giành nhau quyền điều khiển servo, nếu giới hạn của card nào vi phạm nhiều hơn. Và thường là có sự thay đổi luân phiên qua lại một vài lần giữa 2 card.

Khi N3 tăng đến gần N3 định mức (3000 vòng/phút), thì đầu ra của FRC sẽ giảm xuống từ từ, làm giảm dầu xuống không cho tiếp tục tăng tốc turbine (FRC giảm). Lúc đó STCL và PAC đều không cảm thấy bị vi phạm gì, nên ra lệnh tăng servo tối đa. Như vậy vào thời điểm này, FRC có giá trị thấp nhất sẽ giành quyền khống chế servo qua cổng chọn lọc MIN1.

Trên mỗi card đều có 1 đèn LED, để phát hiện khi nào đầu ra của nó gần =0, để báo cho các anh chị vận hành viên hoặc các anh chị sửa chữa theo dõi, biết được lúc nào card nào giành được quyền điều khiển.

Nhóc sẽ viết tiếp về các nhóm còn lại sau.

**cô Nhóc** · 06-12-2008, 23:28

Nhóc xin tiếp tục chủ đề này.

Ngay thời điểm tốc độ N3 tăng đến định mức = 3000 v/p, trong lúc card PAC và STCL vẫn còn cho phép tăng tốc thì card FRC lại giảm dầu xuống. Tuy nhiên do quán tính nhiệt, tốc độ của N3 vẫn khong dừng lại ngay ở 300, mà còn tiếp tục tăng thêm một ít nữa. Do tốc độ máy bây giờ > định mức, nên FRC sẽ tìm cách giảm xuống nhanh chóng, bằng cách giảm bớt dầu rất nhiều. Điều này dẫn đến lượng dầu giảm thấp hơn mức an toàn, có thể gây mất lửa. Để tránh trường hợp trên, người ta dùng mạch so sánh MAX1.

Mạch so sánh này sẽ so sánh tín hiệu ra của mạch MIN1 với tín hiệu của card GDCL (Gas generator deceleraion control - liquid fuel). Card này sẽ đưa ra mức dầu an toàn tối thiểu, và tránh không cho các card khác điều khiển thấp hơn trị số của card này.

Mức dầu an toàn tối thiểu được tính toán theo tỷ số nhiên liệu / không khí. Nếu tỷ số này thấp quá sẽ không duy trì được ngọn lửa. Tỷ số này được mô phỏng dựa trên quan hệ giữa vị trí servo XL (nhiên liệu) và tốc độ trục cao áp N2 (lưu lượng không khí). Các tín hiệu nhiệt độ dầu và nhiệt độ không khí được đưa vào để tinh chỉnh lại đặc tuyến quan hệ.

**cô Nhóc** · 06-12-2008, 23:29

Như vậy, khi đạt đến tốc độ định mức, tốc độ n3 sẽ vượt lên cao hơn định mức một chút rồi giảm trở về. Nếu điều chỉnh chính xác các card, độ tăng N3 sẽ dao động tắt dần trong 1 chu kỳ đến 1,5 chu kỳ. Nếu điều chỉnh không chính xác, thời gian dao động sẽ kéo dài hơn.

Khi tốc độ đã ổn định, bên máy tính trung tâm sẽ ra lệnh cho phép hòa đồng bộ. Card FRC sẽ so sánh tần số máy và tần số lưới để tính toán thay đổi mức dầu cần thiết. Đồng thời bên phía bộ điều thế AVR cũng thực hiện động tác thay đổi điện áp thep U lưới. Khi các điều kiện về U và f đầy đủ, rơ le hòa điện sẽ ra lệnh đóng máy cắt, hòa điện vào lưới.

Khi máy phát hòa điện vào lưới, bộ điều tốc sẽ cân nhắc giữa các trị số: tần số máy phát, tải của máy phát, trị số đặt tải của Vận hành viên và tải của hệ thống nhiệt (PS4) mà điều chỉnh lượng dầu cho vừa phải.

Nếu máy phát hoạt động độc lập, card FRC chỉ quan tâm chủ yếu đến tần số mà bỏ qua trị số tải. Đặc tuyến tải vs tần số là một đường dốc đứng.

Nếu máy phát nối vào lưới, người ta sẽ thiết lập một độ dốc sao cho sự thay đổi tải theo tần số tương đối thấp hơn, gọi là thiết lập độ droop cho máy.

Thí dụ như nếu ta đặt độ dốc 4%, thì khi tần số dao động trong phạm vi 4%, công suất máy sẽ thay đổi trong phạm vi 100%. Việc đặt trị số này ≠ 0 để bảo đảm các máy phát trên lưới sẽ cùng thay đổi công suất tương ứng khi tần số dao động. Nếu đặt cao quá, máy sẽ ì, ít đáp ứng theo tần số. Nếu đặt thấp quá, máy sẽ đáp ứng quá nhanh, nhạy có thể gây mất ổn định.

Thí dụ như nếu tần số giảm quá thấp, một số máy quá nhạy sẽ tăng công suất quá nhiều, trong khi các máy quá ì sẽ không tăng gì cả, hoặc tăng rất ít.

**combui_viahe** · 14-07-2009, 14:59

Gửi bởi cô Nhóc

Tua bine khí là môt động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.

Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén.
Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy.
Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí.
Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện...
Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc.
Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục thứ ba nối turbine lục với trục máy phát điện.

Như vậy cô nhóc cho mình hỏi tí. điều kiện để cho trục máy phát điện quay được đến tốc độ định mức và phát điện được thì áp suất khí sẽ là bao nhiêu? lưu lượng khí là bao nhiêu trên 1 MW điện?

Webdien.com - Cầu nối dân điện

Chủ đề: Giới thiệu về Governor Tua bin khí

Công cụ

Hiển thị