Top 5 nguyên nhân hư hỏng tua bin thủy điện và cách phòng ngừa

Nguyên nhân hư hỏng tua bin thủy điện thường tập trung vào năm nhóm: xâm thực, mài mòn do bùn cát, nứt mỏi, rung động mất cân bằng và hư hỏng hệ thống ổ trục, bôi trơn. Bài viết trình bày từng nguyên nhân, bộ phận bị ảnh hưởng, dấu hiệu nhận biết và hướng phòng ngừa, làm tài liệu tham khảo cho đơn vị vận hành và bảo trì.

I. Vì sao cần nắm rõ nguyên nhân hư hỏng tua bin thủy điện?

Tua bin làm việc liên tục dưới tác động của dòng nước áp lực cao, tải điện thay đổi và các chi tiết quay tốc độ lớn. Hư hỏng không được phát hiện sớm có thể dẫn đến dừng máy ngoài kế hoạch và lan sang các bộ phận khác. Các sự cố ở cấp nhà máy được tổng hợp thêm trong bài Top 7 sự cố vận hành nhà máy thủy điện.

II. Top 5 nguyên nhân hư hỏng tua bin thủy điện

1. Xâm thực (cavitation)

Khi áp suất cục bộ trong dòng nước giảm thấp, các bọt khí hình thành rồi vỡ ngay trên bề mặt kim loại, tạo ra các vết rỗ và làm bề mặt mòn dần. Xâm thực thường xuất hiện ở bánh xe công tác, cánh hướng và ống hút của tua bin phản kích. Biện pháp phòng ngừa gồm chọn vật liệu chống xâm thực như thép không gỉ, hạn chế vận hành kéo dài ở vùng làm việc bất lợi và kiểm tra bề mặt trong các kỳ đại tu. Chi tiết xem thêm tại bài bánh xe công tác tua bin thủy điện.

2. Mài mòn do bùn cát

Các hạt rắn trong nước va đập và cắt mài liên tục lên bề mặt chi tiết, làm mỏng cánh và tăng khe hở. Mài mòn ảnh hưởng đến bánh xe công tác, cánh hướng và các gioăng làm kín. Với tua bin Pelton, gàu và kim phun chịu va đập trực tiếp của tia nước nên mòn nhanh hơn khi nước nhiều cát. Hướng phòng ngừa là dùng vật liệu hoặc lớp phủ chịu mài mòn, giảm lượng cát đi vào đường dẫn nước và kiểm tra, phục hồi định kỳ. Thông tin về bộ phận điều chỉnh dòng nước có tại bài cánh hướng tua bin thủy điện.

3. Nứt mỏi

Ứng suất thay đổi tuần hoàn trong nhiều năm vận hành có thể làm xuất hiện vết nứt tại các vị trí tập trung ứng suất, như chân cánh hoặc mối hàn. Vết nứt nhỏ ban đầu khó thấy bằng mắt thường nhưng có thể phát triển đến mức gãy cánh. Trong các kỳ đại tu, đơn vị vận hành thường kiểm tra không phá hủy tại các vị trí này, và xử lý sớm khi phát hiện vết nứt nhỏ.

4. Rung động và mất cân bằng

Rung động tăng có thể do mất cân bằng bánh xe công tác, lệch tâm trục, khe hở không đều, xâm thực, hoặc dòng chảy không ổn định khi tổ máy vận hành ở tải một phần. Rung kéo dài làm hư hỏng ổ trục, gioăng làm kín và các mối nối. Hướng phòng ngừa là giám sát rung liên tục, cân bằng và căn chỉnh trục theo kế hoạch, hạn chế vận hành lâu ở vùng làm việc gây rung mạnh.

5. Hư hỏng ổ trục và hệ thống bôi trơn

Bạc dẫn hướng và ổ chặn giữ trục tổ máy quay đúng tâm. Dầu bẩn hoặc xuống cấp, thiếu dầu, bộ làm mát bị tắc hoặc bạc mòn sẽ làm nhiệt độ bạc tăng và có thể gây cháy lớp hợp kim bề mặt. Cần kiểm soát chất lượng dầu, duy trì hệ thống làm mát và thay bạc theo kế hoạch. Xem thêm danh mục bạc dẫn hướng.

III. Bảng tổng hợp 5 nguyên nhân hư hỏng tua bin

Nguyên nhân	Bộ phận bị ảnh hưởng	Dấu hiệu nhận biết	Hướng phòng ngừa
Xâm thực	Bánh xe công tác, cánh hướng, ống hút	Rỗ bề mặt, tiếng ồn, rung, giảm hiệu suất	Vật liệu chống xâm thực, tránh vùng làm việc bất lợi, kiểm tra và sửa chữa kịp thời
Mài mòn do bùn cát	Bánh xe công tác, cánh hướng, gioăng; gàu và kim phun (Pelton)	Mòn mỏng cánh, rò rỉ qua khe hở, giảm hiệu suất	Vật liệu, lớp phủ chịu mài mòn, giảm cát vào đường dẫn, kiểm tra định kỳ
Nứt mỏi	Chân cánh, mối hàn, vị trí tập trung ứng suất	Vết nứt phát hiện khi kiểm tra, rung bất thường	Kiểm tra không phá hủy khi đại tu, xử lý sớm vết nứt nhỏ
Rung động, mất cân bằng	Bánh xe công tác, trục, ổ đỡ	Rung và tiếng ồn tăng, ổ nóng	Giám sát rung, cân bằng, căn chỉnh trục, tránh vận hành lâu ở vùng tải bất lợi
Hư hỏng ổ trục, bôi trơn	Bạc dẫn hướng, ổ chặn	Nhiệt độ bạc tăng, dầu bẩn, rò dầu	Kiểm soát chất lượng dầu, làm mát, thay bạc theo kế hoạch

IV. Kiểm tra và bảo trì để phát hiện sớm hư hỏng

• Kiểm tra bề mặt bánh xe công tác, cánh hướng trong các kỳ đại tu.
• Theo dõi liên tục rung, nhiệt độ ổ trục và lưu lượng dầu làm mát.
• Kiểm tra chất lượng dầu và thay dầu theo khuyến nghị của nhà chế tạo.
• Ghi chép xu hướng các thông số để phát hiện thay đổi dần theo thời gian.
• Khi làm việc trên tổ máy, tuân thủ nguyên tắc cách ly trong quy tắc an toàn trong vận hành thủy điện.

V. Thiết bị và dịch vụ liên quan tại TB Hydro Việt Nam

TB Hydro Việt Nam chế tạo, cung cấp và thay thế bánh xe công tác Pelton, Francis bằng thép không gỉ cho các công trình thủy điện trong và ngoài nước, đồng thời chú trọng công nghệ sửa chữa bánh xe công tác. Công ty cũng cung cấp cánh hướng tua bin Francis và thiết kế, cung cấp, lắp đặt động cơ servomotor cho hệ thống điều tốc. Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn hoặc báo giá, vui lòng liên hệ TB Hydro Việt Nam để được hỗ trợ.