No products in the cart.
Bộ điều tốc tua bin thủy điện hoạt động thế nào là câu hỏi cốt lõi khi tìm hiểu về điều khiển tổ máy. Bộ điều tốc điều chỉnh lưu lượng nước vào tua bin để giữ tốc độ quay ổn định, qua đó giữ tần số điện và điều chỉnh công suất theo tải. Bài viết trình bày cấu tạo, nguyên lý, các chế độ làm việc và cách phân loại hệ thống điều tốc, làm tài liệu tham khảo cho đơn vị vận hành và bảo trì.
Bộ điều tốc tua bin thủy điện là gì?
Bộ điều tốc (governor) là hệ thống điều khiển tự động tốc độ tổ máy. Với tua bin phản kích như Francis, bộ điều tốc điều chỉnh độ mở cánh hướng. Với tua bin Pelton, bộ điều tốc điều khiển kim phun.
Tốc độ quay của máy phát đồng bộ gắn trực tiếp với tần số điện theo công thức f = n × p / 60, trong đó f là tần số (Hz), n là tốc độ quay (vòng/phút) và p là số đôi cực. Lưới điện Việt Nam dùng tần số 50 Hz, nên tổ máy phải giữ tốc độ ổn định khi tải thay đổi.
Cấu tạo hệ thống điều tốc
| Thành phần | Chức năng |
|---|---|
| Bộ điều khiển (điện tử, PLC) | Nhận tín hiệu, so sánh với giá trị đặt, tính toán lượng điều chỉnh |
| Cảm biến tốc độ, tần số | Đo tốc độ quay của tổ máy |
| Cảm biến vị trí | Phản hồi vị trí cánh hướng hoặc kim phun về bộ điều khiển |
| Cụm nguồn dầu áp lực (HPU) | Cung cấp dầu áp lực cho hệ thống thủy lực |
| Van servo, van phân phối | Điều tiết lưu lượng và hướng dầu vào cơ cấu chấp hành |
| Servomotor | Chuyển áp lực dầu thành chuyển động cơ học để đóng mở cánh hướng |
| Cơ cấu bảo vệ | Đóng khẩn cấp, bảo vệ quá tốc |
Bộ điều tốc hoạt động thế nào?
Hệ thống điều tốc hoạt động theo nguyên lý điều khiển vòng kín:
- Đo: cảm biến đo tốc độ quay hoặc tần số của tổ máy.
- So sánh: bộ điều khiển so sánh giá trị đo với giá trị đặt.
- Tính toán: bộ điều khiển tính tín hiệu điều chỉnh, thường theo thuật toán PID.
- Điều khiển: tín hiệu được gửi đến van servo để điều tiết dầu áp lực.
- Dẫn động: servomotor dịch chuyển, đóng hoặc mở cánh hướng thông qua vòng điều khiển.
- Phản hồi: lưu lượng nước thay đổi, tốc độ trở về giá trị đặt, cảm biến vị trí báo lại cho bộ điều khiển.
Khi tải tăng, tốc độ có xu hướng giảm và bộ điều tốc mở thêm cánh hướng. Khi tải giảm, bộ điều tốc đóng bớt cánh hướng. Chi tiết về bộ phận này xem thêm tại bài cánh hướng tua bin thủy điện.
Các chế độ làm việc của bộ điều tốc
| Chế độ | Mục tiêu điều khiển |
|---|---|
| Khởi động, chạy không tải | Đưa tổ máy lên tốc độ định mức và giữ ổn định để hòa đồng bộ |
| Hòa lưới | Điều chỉnh công suất theo lệnh vận hành, chia tải giữa các tổ máy |
| Vận hành cô lập | Giữ tần số ổn định khi tổ máy cấp điện cho phụ tải riêng |
| Đóng khẩn cấp | Cắt nhanh dòng nước khi có sự cố hoặc quá tốc |
Khi nhiều tổ máy hòa chung lưới, bộ điều tốc thường được cài đặt đặc tính sai lệch tĩnh (droop) để các tổ máy chia tải ổn định, không tranh nhau điều chỉnh.
Phân loại bộ điều tốc
| Loại | Đặc điểm |
|---|---|
| Điều tốc cơ khí – thủy lực | Kiểu cổ điển, cảm biến và tính toán bằng cơ cấu cơ khí, thường gặp ở nhà máy cũ |
| Điều tốc điện – thủy lực | Cảm biến và điều khiển bằng mạch điện tử, phần chấp hành vẫn là thủy lực |
| Điều tốc số (vi xử lý, PLC) | Điều khiển bằng bộ xử lý số, dễ cài đặt thông số, tích hợp hệ thống giám sát |
Việc chọn loại điều tốc do đơn vị thiết kế quyết định theo công suất tổ máy và yêu cầu điều khiển của từng nhà máy.
Vai trò của hệ thống điều tốc đối với an toàn tổ máy
Hệ thống điều tốc là một lớp phòng vệ quan trọng trước hiện tượng quay lồng. Khi sự cố điều tốc, tốc độ và công suất dao động hoặc cánh hướng phản ứng chậm. Hệ quả và cách phòng ngừa được tổng hợp trong bài Top 7 sự cố vận hành nhà máy thủy điện. Khi làm việc trên hệ thống điều tốc, đơn vị vận hành cần tuân thủ các nguyên tắc cách ly trong quy tắc an toàn trong vận hành thủy điện.
Lưu ý bảo trì hệ thống điều tốc
- Kiểm tra chất lượng, độ sạch và mức dầu thủy lực, thay dầu và lọc dầu theo khuyến nghị của nhà chế tạo.
- Hiệu chuẩn cảm biến tốc độ và cảm biến vị trí định kỳ.
- Kiểm tra thời gian đóng, mở cánh hướng và thử nghiệm đóng khẩn cấp.
- Kiểm tra servomotor, phớt làm kín và các khớp truyền động.
Liên hệ & tư vấn
Công ty TNHH Kỹ Thuật Và Thiết Bị TB Hydro Việt Nam là đơn vị chuyên nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo, lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Quý khách hàng cần tư vấn về giải pháp, sản phẩm, vận hành lĩnh vực thuỷ điện có thể liên hệ với TB Hydro Việt Nam để được hỗ trợ:
- Hotline: 0984250964
- Email: [email protected]
- Website: tbhydrovietnam.com
- Fanpage: TB Hydro Việt Nam
- Địa chỉ: Số 345A khu Park River, khu đô thị Ecopark, Xã Phụng Công, Tỉnh Hưng Yên, Việt Nam
