Chuyển đến nội dung chính

Tua bin khí (Gas Turbine) -Phần 01

Thiết bị tuabin khí là động cơ nhiệt trong đó hóa năng (năng lượng liên kết hóa học) của nhiên liệu được biến đổi thành cơ năng nhờ những bộ phận của máy quay có cánh. Quá trình chuyển đổi năng lượng trong động cơ này có thể thực hiện bằng những chu trình nhiệt động khác nhau, trong đó có hai loại chu trình cơ bản thực sự có ý nghĩa là:
-    Chu trình với quá trình cháy đẳng áp, đó là chu trình Bragton.
-    Chu trình với quá trình cháy đẳng tích, đó là chu trình Hunphrey.




http://www.energysolutionscenter.org/distgen/AppGuide/Chapters/Chap4/Images/Figure_4-5_Gas_Turbine_Flow.jpg
http://i81.photobucket.com/albums/j201/emgaihocdien/MachDien/Gasturbine001.gif
Tuabin khí 3 trục
Lịch sử phát triển thiết bị tuabin khí ở những thời kỳ đầu có liên quan đến việc tìm kiếm chu trình thích hợp và trong phạm vi giới hạn của vật liệu chế tạo cũng như mức phát triển thấp của khí động học.
Nếu như dự thảo thiết kế thiết bị tuabin khí có từ trước thế kỷ 20 thì cách thiết kế thích hợp với thực tế phải đến đầu thế kỷ 20 mới thực hiện được: năm 1902 Moss đã chế tạo tuabin khí dùng để quay quạt nạp không khí cho động cơ đốt trong kiểu piston. Trong năm 1905 Armangen và Laval đưa vào vận hành thiết bị tuabin khí với công suất 400KW có nhiệt độ vào 5600C làm việc theo chu trình đẳng áp.
Năm 1909 Holzwarth cho vận hành thiết bị tuabin khí với công suất 150KW với chu trình đẳng tích.
Những tuabin đốt đẳng áp đầu tiên có hiệu suất khoảng 3%, do hiệu suất thấp của quá trình nén và nhiệt độ thấp của sản phẩm cháy. Những thiết bị tua bin khí với quá trình cháy đẳng tích lúc đầu có hiệu suất tốt hơn nhưng không vượt 14% với điều kiện vận hành khó hơn.
Sự hoàn thiện tua bin khí về mặt vật liệu chế tạo cũng như mẫu thiết kế thích hợp càng rõ ràng sau nhiều năm vận hành và những lần thử có ý nghĩa.
Năm 1922 Pescara phát minh tổ hợp động cơ piston đốt trong không cần cơ cấu thanh truyền với tuabin khí được dùng làm nguồn công suất hữu ích.
Bằng cách bố trí này có thể đạt được hiệu suất cao hơn trong các máy phát năng lượng với nhiệt độ tương đối thấp và nguyên liệu lại rẻ hơn.
Nhà phát minh nổi tiếng Whittle năm 1930 đã thiết kế một thiết bị tua bin  khí cho động cơ máy bay. Ưu điểm nổi bật của thiết bị này khi dùng cho máy bay so với các động cơ đốt trong kiểu piston là hiệu suất nhiệt cao hơn. Năm 1973 dưới sự lãnh đạo của nhà phát minh đã đưa vào vận hành động cơ máy bay kiểu tua bin đầu tiên.
Năm 1938 hãng BBC đưa vào vận hành thiết bị tua bin khí chạy máy phát điện với công suất 4000KW, trong nhà máy điện ngầm dự trữ của Thụy Sĩ.
Nhịp điệu phát triển của tua bin khí đặc biệt tăng nhanh trong chiến tranh thế giới thứ hai, các nước tham chiến đều tìm kiếm những phương tiện đặc biệt mạnh và các loại động cơ có sức kéo trội hơn để dùng cho các máy bay chiến đấu với tốc độ cao. Điều này thúc đẩy tốc độ phát triển tua bin khí.
Sự phát triển của tua bin khí sau chiến tranh càng sâu và mạnh hơn theo những hướng chủ yếu trong chiến tranh thế giới đã tới mức chỉ trong thời gian rất ngắn, tua bin khí dùng cho máy bay đã loại động cơ piston ra khỏi lĩnh vực quốc phòng và sau đó là các máy bay dân dụng, rồi tới những máy móc nhỏ đặc biệt có công suất thấp.
Sự phát triển của tua bin máy bay đặc biệt đẩy nhanh sự phát triển khí động học phần truyền dòng khí (các dãy cánh) của máy nén và của tua bin, của thiết bị đốt và vật liệu chế tạo. Tất cả những vấn đề trên đã thúc đẩy và tập hợp nhiều ngành, khoa học kỹ thuật khác như lĩnh vực của các máy quay có cánh quạt trong công nghiệp, giao thông vận tải ngày càng phát triển và xích lại gần nhau hơn.
Sự phát triển thiết bị tua bin khí trong công nghiệp lúc đầu một mặt do ảnh hưởng của kinh nghiệm từ tua bin máy bay yêu cầu gọn, nhẹ và dễ thiết kế ( như của hãng General Electric). Hướng khác do ảnh hưởng của cấu tạo thiết bị tua bin hơi trong nhà máy nhiệt điện với cách phân chia thành từng phần tử cấu thành riêng trong từ tổ hợp. Thực tế thường phải thiết kế theo hai hướng trên do yêu cầu sử dụng trong công nghiệp những nguồn năng lượng cố định hay di chuyển được.
Ngày nay thiết bị tua bin khí được sử dụng rộng rãi. Nó đang chèn ép những động cơ kiểu piston trong phạm vi công suất cao nhất và thiết bị hơi nước trong phạm vi công suất thấp (như các trạm phát điện bù tải ngọn hoặc dự trữ).

Heat Recovery from a Gas Turbine System
Những lĩnh vực sử dụng thiết bị tua bin khí:
1.    Trong vận tải, cụ thể là ngành hàng không, đường sắt và đường thủy (hiện đang bắt đầu với động cơ ô tô).
2.    Ngành năng lượng – Các nhà máy nhiệt điện…
3.    Ngành vận chuyển dầu và khí trong khoảng cách lớn.
4.    Ngành công nghiệp hóa học và luyện kim.
5.    Các tổ hợp thiết bị phụ để bơm, truyền động hay vận chuyển…
6.    Các quạt nạp khí của các động cơ nhiệt kiểu piston.
7.    Trong các lĩnh vực mới như năng lượng hạt nhân kỹ thuật tên lửa, thiên văn và vũ trụ học.
Thiết bị tua bin khí là động cơ nhiệt chạy bằng sản phẩm cháy với tủ số đặc biệt của công nén trên công hữu ích có những đặc điểm là:
-    Ưu điểm:
1.    Bố cục gọn, sử dụng không gian và diện tích phía trước cao, yêu cầu nguyên vật liệu nhỏ.
2.    Tính cơ động vận hành cao, như mở máy nhanh khả năng thay đổi tải lớn.
3.    Động cơ với những vật thể quay (rotor).
4.    Vận hành không cần nước hoặc yêu cầu nuớc ít hơn so với thiết bị hơi.
-    Nhược điểm:
1.    Công suất giới hạn nhỏ hơn thiết bị hơi nuớc.
2.    Giá thành nhiên liệu cao.
3.    Giá thành vật liệu chi phí sản xuất cao hơn.



Thanh Sơn
SCCK.TK

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1...

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Phương pháp kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing)

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing MPT/MT hay Magnetic Particle Inspection - MPI) là một phương pháp kiểm tra không phá hủy nhằm phát hiện các khuyết tật trên bề mặt hoặc ngay bên dưới bề mặt kim loại. Đây là kỹ thuật nhanh và đáng tin cậy để phát hiện và định vị các vết nứt bề mặt. Nguyên lý MPT: Từ thông rò trên bề mặt không liên tục Nguyên lý Kiểm tra hạt từ (MT) dựa trên tính chất từ tính của vật liệu sắt từ. Khi một thành phần sắt từ bị từ hóa (được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua nó hoặc bằng cách đặt nó trong một từ trường mạnh), bất kỳ sự không liên tục hoặc khuyết tật nào có trong vật liệu sẽ gây ra rò rỉ từ thông (như vết nứt  sẽ tạo ra lực cản đáng kể đối với từ trường, tại những điểm không liên tục như vậy, từ trường thoát ra trên bề mặt của mẫu thử (từ thông rò rỉ). Xem thêm:  Kiểm tra thẩm thấu PT (Penetrant Testing) Kiểm tra siêu âm bên trong lòng ống ILI là gì? Rò rỉ từ thông...

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để ...

Slide hướng dẫn phân tích hư hỏng và nâng cao độ tin cậy của thiết bị

Slide hướng dẫn phân tích hư hỏng và nâng cao độ tin cậy của thiết bị Biên soạn: Nguyễn Thanh Sơn - admin baoduongcokhi.com Tải slide: https://drive.google.com/file/d/1u8JdcjzU7qd9PH6eudxEThAYJ7LOlIgr/view?usp=sharing Tài liệu "Hướng dẫn phân tích hư hỏng và nâng cao độ tin cậy của thiết bị"  cung cấp cái nhìn toàn diện về các phương pháp phân tích hư hỏng (Root Cause Analysis - RCA) và các chiến lược cải thiện độ tin cậy của thiết bị công nghiệp. Tài liệu trình bày chi tiết các cơ chế gây hư hỏng phổ biến như quá tải, mỏi, ăn mòn và mài mòn, đồng thời phân tích các nguyên nhân gốc rễ từ yếu tố vật lý, con người và hệ thống quản lý. Tài liệu bao gồm các ví dụ thực tiễn từ các thảm họa công nghiệp nổi tiếng và các trường hợp cụ thể trong sản xuất, giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách áp dụng phân tích hư hỏng vào thực tế. Ngoài ra, tài liệu còn đề cập đến các đặc tính của vật liệu, ứng suất và các phương pháp chẩn đoán, cùng với các kỹ thuật tiên tiến để giảm thiểu hư hỏng do mỏ...

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răn...

Kỹ thuật hàn Temper Bead

Biên soạn Nguyễn Thanh Sơn , bản quyền thuộc baoduongcokhi.com Hàn temper bead là một kỹ thuật hàn đặc biệt, trong đó nhiệt lượng (heat input) từ các lớp hàn kế tiếp sẽ làm tôi (temper) các lớp hàn trước đó. Kết quả là cấu trúc hạt mịn (fine grain structure) và độ cứng thấp được hình thành trong vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-Affected Zone – HAZ). Đây là phương pháp rất hữu ích trong việc kiểm soát luyện kim vùng HAZ mà không cần xử lý nhiệt sau hàn (Post-Weld Heat Treatment – PWHT).  Kỹ thuật này thường được áp dụng trong các tình huống mà PWHT không thể thực hiện được vì lý do kỹ thuật hoặc kinh tế — chẳng hạn như khi thực hiện sửa chữa tại chỗ trong các nhà máy đang vận hành. Trong những trường hợp như vậy, hàn temper bead cho phép đạt được các đặc tính cơ học chấp nhận được cho mối hàn và kiểm soát kích thước HAZ ở mức tối thiểu. 1. Định nghĩa và cơ sở luyện kim Temper Bead Welding (TBW) là phương pháp hàn nhiều lớp (multi-pass welding) được bố trí theo trình tự cụ thể, trong đó...

Tại sao đường kính ống hút thường lớn hơn đường kính ống xả của bơm ly tâm?

Trong hệ thống bơm ly tâm (centrifugal pump system), việc thiết kế và lựa chọn kích thước đường ống hút và đường ống xả không phải là ngẫu nhiên mà dựa trên cơ sở tính toán thủy lực nhằm đảm bảo hiệu quả vận hành, độ tin cậy và tuổi thọ thiết bị. Một điểm dễ thấy là trong nhiều hệ thống, đường kính ống hút thường lớn hơn đường kính ống xả. Điều này xuất phát từ các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến kiểm soát tổn thất áp suất, chống xâm thực (cavitation) và đảm bảo điều kiện thủy lực tối ưu cho bơm. Sau đây là phân tích chi tiết: 1. Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm Bơm ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng cơ học từ bánh công tác (impeller) thành động năng và áp năng của dòng chất lỏng. Chất lỏng được hút vào bơm qua cửa hút (suction inlet), tại đây bánh công tác gia tốc dòng chảy, sau đó chất lỏng được đẩy ra ngoài qua cửa xả (discharge outlet) với áp suất và vận tốc cao hơn. Lưu ý: Áp suất tại cửa hút luôn thấp hơn áp suấ...

Phương pháp kết nối truyền động bằng đĩa ép chặt (Shrink disc)

Kết nối then Giả sử bạn muốn lắp 1 Đĩa răng lên 1 Trục, thông thường sẽ là 1 mối lắp gép dùng then, tuy nhiên việc kết nối bằng then sẽ tạo sự tập trung ứng suất tại rãnh then, sự mài mòn cơ học theo thời gian và sự lệch tâm trục. Phương pháp kết nối bằng đĩa ép chặt (Shrink Disc) tạo sự phân bố áp lực đồng đều nên sẽ loại bỏ các nhược điểm trên. Đĩa ép chặt này còn gọi là  thiết bị kết nối không dùng then (Keyless locking device) , đây là một phương pháp hiện đại để tạo sự kết nối cơ học.  Đĩa ép chặt  (shrink disc)  có hình  dạng của 1 mặt bích trục có ghép nối ma sát. Chức năng chính của đĩa ép chặt là kết nối an toàn giữa trục bằng ma sát. Ví dụ, truyền động với trục và truyền động trục lồng trục (hollow shaft). Đĩa ép tạo ra kết nối không có khe hở bằng cách ép moay-ơ vào trục. Kết nối này chủ yếu được sử dụng để truyền mô-men xoắn. Đĩa ép chỉ cung cấp các lực cần thiết và không tự truyền lực hoặc mô men giữa trục và moay-ơ. Đĩa ép không nằm trong đường...

Tải giáo trình chuyên nghành cơ khí [pdf]

Danh mục sách chuyên nghành cơ khí do chúng tôi tìm kiếm sưu tầm trên internet, đường link google drive có sẵn (pdf).  Nếu có điều kiện các bạn nên mua sách để ủng hộ tác giả và NXB nhé! Link tải giáo trình vẫn đang tiếp tục được cập nhật hàng ngày...... Ngày cập nhật: 26/8/2025 -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 1 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng, TH.S. Phan Đăng Phong NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 734 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 2 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2004) Số trang: 601 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 3 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 653 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ ...