Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI/DỰ ÁN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ NĂM 2011

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA
TUA BIN TRONG CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN
300MW
Ký hiệu: 166.11.RD/HĐ-KHCN

Cơ quan chủ quản:
Cơ quan chủ trì đề tài:
Chủ nhiệm đề tài:

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
TH.S. VŨ TRUNG TUYẾN

9098
Hà Nội – Năm 2011

Hà Nội, tháng 12/2011

1

2


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

MỤC LỤC

1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3

2.1
2.2.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.2

điện đốt than đến 300MW
Khái quát
22
Các loại gối đỡ
23
34
Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin của tổ máy nhiệt điện đốt
than 300MW và sự bôi trơn các gối.
Vị trí lắp đặt các gối đỡ tua bin K300-170-1P
34
Sự bôi trơn các gối đỡ.
36
Hệ thống dầu nâng thuỷ lực rô to Tua bin – Máy phát.
37
42
Kết luận Chương 1
39
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY
ĐỘNG. ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ CÁC
YÊU CẦU KỸ THUẬT GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA TUABIN
43
Cơ sở lý thuyết bôi trơn thủy động
Quá trình phát triển ma sát học và công nghệ bôi trơn trước thế
43
kỷ 20.
Các dạng bôi trơn
44
Bôi trơn, tính toán ổ đỡ thuỷ động
45
Các ổ đỡ thuỷ động.

3.5

4.1
4.2
4.3

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Mòn cặp ma sát
Phân loại các dạng mòn của cặp ma sát
Một số hình ảnh về các dạng hư hỏng các loại gối đỡ
được phục hồi thành công tại Viện Nghiên cứu Cơ khí
Lập bản vẽ thiết kế hồi phục gối đỡ ba bít của Tua bin
(Phụ lục 1)
Kết luận Chương 3
Chương 4. LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI
GỐI ĐỠ BA BÍT CỦA TUA BIN CHO NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN ĐẾN 300MW
Lưu trình Công nghệ Tổng quan phục hồi gối đỡ ba bít
của tuabin.
Lưu trình Công nghệ gia công gối đỡ ba bít của tuabin
cho Nhà máy Nhiệt điện đốt than 300MW
Một số hình ảnh quá trình gia công, phục hồi Gối đỡ Ba
bít của Tuabin
Kết luận Chương 4
Kết luận chung
Lời cảm ơn
Tài liệu tham khảo
Báo cáo tổng kết đề tài


Trong hai năm 2001-2002 ngành điện lực Việt Nam đã đưa vào vận hành
thêm các dự án nhà máy điện làm tăng thêm 3084MW cho hệ thống điện
Quốc gia, các dự án là: Nhiệt điện Phú Mỹ I, Phú Mỹ II, Nhiệt điện Phả Lại
II, Nhiệt điện Bà Rịa đuôi hơi 306-2. Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí Mở rộng I
có công suất 300MW là một trong những dự án được xây dựng trong giai
đoạn 2002-2005, sau khi hoàn thành, hàng năm Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí
Mở rộng I sẽ cung cấp khoảng 1,8 tỷ KWh điện, tiêu thụ 876.000 tấn than,
góp phần vào mục tiêu đến năm 2020 khi nước ta cơ bản trở thành nước công
nghiệp thì phải cần đến 250 tỷ kWh điện.
Song song với sự phát triển mạnh mẽ đó, đòi hỏi nghành cơ khí chế tạo
phải hội nhập kịp thời để đáp ứng các nhu cầu cung cấp chi tiết, thiết bị phục
vụ ngành sản xuất điện năng. Cứ sau các chu kỳ làm việc, hệ thống các nhà
máy điện phải tiến hành đại tu, sửa chữa (định kỳ) để đảm bảo tuổi thọ và độ
bền tin cậy khi làm việc, đây là một khối lượng công việc không nhỏ nhưng
đòi hỏi phải có ngành Công nghệ phụ trợ phát triển để cung cấp các sản phẩm
và dịch vụ thay thế từ đơn giản đến phức tạp trong các nhà máy điện.
Hệ thống Tua bin- Máy phát là hệ thống thiết bị chính trong dây truyền sản
xuất điện năng của một tổ hợp Nhà máy điện. Thiết bị các gối đỡ, đỡ- chặn là
một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống Tua bin- máy phát. Các
thiết bị này luôn phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt: Vận tốc lớn, áp
lực cao, trong những trường hợp bị quá tải…, hơn nữa các thiết bị này rất

Hà Nội, tháng 12/2011

5


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TUABIN HƠI-KHÍ. TÌM HIỂU CÁC
LOẠI GỐI ĐỠ TUABIN CỦA CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN
ĐỐT THAN ĐẾN 300MW
1.1.

Tổng quan về tuabin hơi- khí

Hình 1.1. Tuabin khí loại 25MW
1.1.1. Lịch sử phát triển
Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX. Những người đầu tiên
chế tạo ra tuabin hơi nước là Gútav Laval (người Thuỵ Sỹ), Charles Parsons
(Anh). Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin hơi nước một tầng, năm 1884 kỹ
sư người Anh Charles Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng, mỗi tầng gồm
một dãy ống phun và một dãy cánh động. Năm 1912 tuabin hướng trục đầu
tiên do hai anh em người Thụy Điển Iustre chế tạo. Vào thế kỷ XIX nghành
chế tạo tuabin trên thế giới phát triển mạnh: Những năm 1924 đến 1928 người
ta chế tạo ra những tuabin ngưng hơi với công suất 200MW. Vào thập niên
70-80 cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử với công
suất 70MW, 225MW, 500MW, 1030 MW. Hiện nay nhu cầu năng lượng
trong sản xuất cũng như trong sinh hoạt đang ngày càng thiếu hụt trầm trọng,

Hà Nội, tháng 12/2011

7


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Đề tài Khoa học, Công nghệ

phun định hình. Dòng hơi hướng vào các rãnh nằm giữa các cánh động, lực
do dòng hơi tác dụng lên cánh động (gắn trên các đĩa) làm quay các đĩa và
mang trục tuabin quay theo.
Một bộ phận quan trọng là hệ thống van stop và van điều chỉnh nhằm cắt
giảm lưu lượng hơi đi vào tuabin khi tần số quay vượt quá tần số quay cho
phép từ 10-12%.
Cụm Roto được đặt trên hệ thống các gối đỡ trục gồm:
Gối đỡ: Có nhiệm vụ đỡ trục roto, ở vị trí phía sau,
Gối đỡ- chặn: Có nhiệm vụ vừa đỡ trục roto vừa chặn chuyển động dọc
trục do tác dụng của dòng hơi, ở vị trí phía trước.
Hệ thống bơm dầu chính: Để cung cấp dầu vào hệ thống bôi trơn các Gối
đỡ và vào hệ thống điều chỉnh để tự động duy trì tần số quay đã cho của roto
tuabin.
Gới thiệu Tuabin hơi K-300-170-1P (Nhiệt điện Uông Bí)
Tua bin K300-170-1P (do Liên bang Nga chế tạo) là tua bin ngưng hơi,
loại lắp cố định có công suất 300MW, áp suất hơi ban đầu p0= 171kG/cm2,
nhiệt độ ban đầu t0= 5380C, có một bình ngưng hơi và một bộ quá nhiệt trung
gian. Tua bin có sáu cửa trích hơi không điều chỉnh. Tua bin có cấu tạo gồm
ba xi lanh (cao áp, trung áp và hạ áp).
Hơi mới được đưa tới tua bin thông qua hệ thống hai đường ống, trên mỗi
đường ống có lắp đặt các van chặn hơi chính, trước và sau các van là các
đường ống liên thông nhằm cân bằng áp suất hơi.
Xi lanh cao áp có bố trí hơi kiểu vòi phun. Xi lanh cao áp có cấu tạo hai vỏ:
vỏ trong và vỏ ngoài và có 1 tầng điều chỉnh kiểu xung lực và 17 tầng tua bin
phản lực.
Dòng hơi vào xi lanh cao áp qua tầng điều chỉnh và 9 tầng phản lực bên
trái (theo hướng về phía bệ đỡ số 1), rồi thay đổi 1800 đi vào khoang giữa vỏ
trong và vỏ ngoài và tiếp tục qua 8 tầng phản lực bên phải (theo hướng về

Vũ Trung Tuyến

Hà Nội, tháng 12/2011

11


Đề tài Khoa học, Công nghệ

Hình 1.3. (tiếp). Mặt cắt dọc của tua bin K300-170-1P

Vũ Trung Tuyến

Hà Nội, tháng 12/2011

12


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

b) Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý đơn giản của thiết bị tuabin hơi
1- Lò hơi,

2- Bộ quá nhiệt,

3- Tuabin hơi,

động năng, còn động năng chuyển hóa thành cơ năng trên trục.
4.

Bình ngưng 4: Dùng để làm ngưng tụ hơi thoát khỏi tuabin.

5.

Bơm nước ngưng 5: Để bơm nước ngưng vào hệ thống gia nhiệt
hồi nhiệt (7&10).

6.

Bình khử khí 8: Chủ yếu để khử khí oxi trong nước cấp.

7.

Bơm nước cấp 9: Để bơm nước cấp vào lò hơi.

8.

Máy phát điện 6: Để phát điện.

Hà Nội, tháng 12/2011

13


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Hiệu suất nhiệt tương đối thấp.
2) Tuabin đối áp:
Hà Nội, tháng 12/2011

14


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Trong loại tuabin này hơi bành trướng tới áp suất dưới áp suất khí quyển,
còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho các nhu cầu sinh
hoạt, cho ngành nông nghiệp,…
Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tấng cuối cũng thường lớn hơn áp
suất khí quyển.
3) Tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh:
Loại tuabin này ngoài việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt (không điều chỉnh)
còn bố trí một hoặc hai cửa trích hơi có điều chỉnh áp suất theo nhu cầu để
dùng cho mục đích công nghệ và sưởi ấm.
Hơi trích được điều chỉnh có lưu lượng lớn hơn so với loại chỉ có trích hơi
gia nhiệt và không phụ thuộc vào phụ tải của tuabin, còn áp suất trong cửa
trích hơi thì giữ không đổi. Lưu lượng hơi còn lại sẽ đi vào phần hạ áp rồi
thoát về bình ngưng hơi. Hiệu suất tại gian máy có thể đạt tới 42 – 45 %.
Tuabin hơi có trích hơi điều chỉnh rất phù hợp với việc phối hợp sản suất điện
năng và nhiệt năng.
4) Tuabin ngưng hơi có cửa trích điều chỉnh trung gian:
Trong tuabin này hơi trích từ tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ
nhiệt, lượng hơi còn lại tiếp tục làm việc trong các tầng khác và đi vào bình
ngưng. Áp suất hơi trích được tự động duy trí ở mức không đổi.

tuabin.
Máy phát điện tuabin khí có thể có công suất tới 480 MW.
Nguyên lý hoạt động

Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý hoạt động một Tua bin khí
Hà Nội, tháng 12/2011

16


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

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.
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 tuabin. Tuabin 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.

suất cao của loại động cơ này.
1.1.4. Phân loại
Động cơ tuabin khí là động cơ có số lượng lớn và là động cơ chính của
ngành hàng không cho máy bay, ngoài ra nó còn được nghiên cứu, phát triển
để phục vụ sản xuất của con người như hệ thống tuabin máy phát điện trong
các nhà máy điện khí, hoặc cho tàu biển cao tốc, tàu hoả, thậm chí một số loại
xe tăng.
a) Động cơ hàng không.
Động cơ tuốc bin khí cho ngành hàng không vì tính năng khối lượng –
kích thước có tầm quan trọng rất lớn nên đa số là loại động cơ có máy nén
dọc trục và có hai khối cao áp, thấp áp. Đối với động cơ phản lực thì động cơ
có thêm các bộ phận cực kỳ quan trọng là phễu phụt và buồng đốt tăng lực.
b) Động cơ tuabin cánh quạt.

Hình 1.12. Sơ đồ động cơ tuốc bin cánh quạt.
1- Cánh quạt đẩy chính.

2- Hộp số giảm tốc .

3- động cơ tuốc bin

khí.
Hà Nội, tháng 12/2011

18


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ


19


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Tuabin của loại động cơ này chỉ khai thác một phần năng lượng dòng khí
nóng sau buồng đốt chỉ đủ để lai máy nén khí, còn phần năng lượng còn lại
dùng để phụt thẳng vào môi trường tạo phản lực (chính vì vậy hiệu suất của
loại động cơ này thấp)
Các loại động cơ phản lực phải có thêm một thiết bị là phễu phụt lắp phía
sau tuabin để tăng tốc độ dòng khí. Nếu là động cơ cho máy bay dưới tốc độ
âm thanh thì phễu phụt có hình hội tụ còn đối với máy bay siêu âm thì áp
dụng phễu phụt siêu âm (hội tụ – nở rộng hay còn gọi là phễu phụt De Laval
theo tên nhà kỹ thuật người Hà Lan)
Động cơ tuabin phản lực có buồng đốt tăng lực là một loại của động cơ
tuabin phản lực dùng cho các máy bay chiến đấu cao tốc nhất, là các máy bay
tiêm kích cần phát triển tốc độ chiến đấu nhất thời thật cao. Về cấu tạo động
cơ này rất giống các động cơ tuốc bin phản lực thông thường nhưng có thêm
buồng đốt thứ cấp phía sau tuabin và phía trước phễu phụt, buồng đốt này còn
gọi là buồng đốt tăng lực, tại buồng đốt này có các vòi phun nhiên liệu khi
cần tăng tốc phun thêm nhiên liệu vào buồng tăng lực để đốt thêm tạo thêm
lực đẩy phản lực. Khi tăng lực hiệu suất rất thấp và tốn rất nhiều nhiên liệu
nên máy bay chỉ tăng lực trong thời gian ngắn như khi công kích, bỏ chạy
hoặc cơ động tránh tên lửa.
1.1.5. Một số loại động cơ tuabin khác
- Động cơ tuabin hai viền khí: Đây là loại động cơ mà các cánh quạt tầng
ngoài cùng của máy nén áp thấp có cấu tạo và kích thước đặc biệt lùa không

hai viền khí trong đó cánh quạt ngoài nằm hẳn ra ngoài được bao bằng vỏ
ngoài, vỏ này ngăn hai dòng khí bên ngoài và bên trong động cơ không hòa
vào nhau. Đây là động cơ có hệ số m cao thường từ 6-10 và nghiêng về tính
chất động cơ cánh quạt. Loại động cơ này thường ở các máy bay hành khách
và vận tải dân dụng cần tốc độ và tính kinh tế hợp lý. Các máy bay hành
khách dân dụng nổi tiếng Boeing và Airbus trang bị các động cơ này.

Hà Nội, tháng 12/2011

21


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

1.1.6. Động cơ cố định
Ngoài ngành Hàng không động cơ tuốc bin khí còn được trang bị cho một
số loại mục tiêu khác ví dụ cho hệ động lực của tàu biển cao tốc, ngoài ra nó
còn được nghiên cứu, phát triển để phục vụ sản xuất của con người như hệ
thống tua bin máy phát điện trong các nhà máy điện khí.
Hiện nay để nâng cao hiệu suất người ta thường sử dụng kết hợp tuabin khí
và hơi (chu trình hỗn hợp). Nhiệt lượng thoát ra từ tuabin khí được đưa đến lò
thu nhiệt để sản xuất hơi nước chạy tuabin hơi nước . Hiệu suất của chu trình
hỗn hợp đạt 60% cao hơn hiệu suất của tuabin hơi nước chỉ khoảng 36%.

Hình 1.16. Sơ đồ kết hợp tuabin hơi- khí
1.2. Tìm hiểu các loại gối đỡ tua bin của các tổ máy nhiệt điện đốt than
đến 300MW
1.2.1. Khái quát

Paliê đỡ mang toàn bộ trọng lượng của roto (kể cả tác dụng của lực ly tâm)
và phải đảm bảo định tâm roto so với thân tua bin
Paliê đỡ- chặn ngoài việc mang toàn bộ trọng lượng roto, còn tiếp nhận lực
dọc trục.
Do tải trọng đặt lên các gối đỡ (tức lên các paliê) và số vòng quay cao, vì
vậy Paliê đỡ và Paliê đỡ- chặn cũng như hệ thống các gối đỡ là những bộ
phận rất quan trọng của tua bin, đòi hỏi chế độ giám sát cũng như chăm sóc
và bảo dưỡng đặc biệt.
a) Paliê đỡ (Gối đỡ)
Yêu cầu đối với Paliê đỡ là rất cao về độ bền và tuổi thọ, bởi vì nó tiếp
nhận tất cả các lực hướng kính xuất hiện trong quá trình làm việc cũng như
mang tải rất lớn (tĩnh và động) do roto có trọng lượng nặng và quay tốc độ
lớn.
Trong quá trình vận hành, các Paliê đỡ (gối đỡ) phải đảm bảo chắc chắn,
độ chính xác cao về lắp đặt roto với thân máy và tổn thất ma sát phải thấp
nhất.
Hà Nội, tháng 12/2011

23


Vũ Trung Tuyến

Đề tài Khoa học, Công nghệ

Nếu khi lắp ráp tâm các roto không trùng với tâm thân máy hoặc không lắp
ráp đúng, khi đó các chỉ số rung, cũng như nhiệt phát sinh vượt quá giá trị cho
phép thì không chỉ phải tạm thời phải dừng máy để sửa chữa, mà còn có thể
gây nên các sự cố nghiêm trọng.
Các Paliê đỡ mang các gối đỡ có thể là loại cứng (hình trụ) và loại tự lựa