Máy phát điện thủy điện năng lượng thay thế 500KW, tuabin thủy điện Francis tại Uzbekistan
Định nghĩa tuabin Francis là sự kết hợp giữa tuabin xung lực và tuabin phản lực, trong đó các cánh quạt quay nhờ cả lực phản lực và lực xung lực của dòng nước chảy qua chúng, tạo ra điện năng hiệu quả hơn. Tuabin Francis được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất điện tại các nhà máy thủy điện quy mô vừa và lớn.
Các tuabin này có thể được sử dụng cho cột nước thấp tới 2 mét và cao tới 300 mét. Thêm vào đó, các tuabin này có lợi thế là chúng hoạt động tốt như nhau khi được đặt nằm ngang cũng như khi được đặt thẳng đứng. Nước chảy qua tuabin Francis bị giảm áp suất, nhưng tốc độ vẫn giữ nguyên, vì vậy nó được coi là một tuabin phản lực.
Sơ đồ cấu tạo chính của mỗi tuabin Francis được mô tả như sau.
Vỏ xoắn ốc
Ống xoắn ốc là môi chất dẫn nước vào tuabin. Nước chảy từ hồ chứa hoặc đập được dẫn qua ống này với áp suất cao. Các cánh quạt của tuabin được bố trí theo hình tròn, có nghĩa là nước tác động lên các cánh quạt phải chảy theo trục tròn để tạo hiệu quả va đập tốt nhất. Vì vậy, ống xoắn ốc được sử dụng, nhưng do chuyển động tròn của nước, áp suất của nó bị giảm đi.
Để duy trì áp suất không đổi, đường kính của vỏ được giảm dần, nhờ đó tạo ra động lượng hoặc vận tốc đồng đều tác động lên các cánh quạt.
Cánh quạt giữ
Các cánh dẫn hướng và cánh định vị hướng dòng nước đến các cánh quạt. Các cánh định vị giữ nguyên vị trí và giảm hiện tượng xoáy nước do dòng chảy xuyên tâm khi nước đi vào các cánh quạt, nhờ đó làm cho tuabin hoạt động hiệu quả hơn.
Cánh dẫn hướng
Các cánh dẫn hướng không cố định, chúng thay đổi góc độ theo yêu cầu để kiểm soát góc phun nước vào cánh tuabin nhằm tăng hiệu suất. Chúng cũng điều chỉnh lưu lượng nước vào cánh quạt, từ đó kiểm soát công suất đầu ra của tuabin theo tải trọng tác động lên tuabin.
Lưỡi dao chạy
Các cánh quạt là trái tim của bất kỳ tuabin Francis nào. Đây là nơi chất lỏng tác động và lực tiếp tuyến của va chạm làm cho trục tuabin quay, tạo ra mô-men xoắn. Cần đặc biệt chú ý đến thiết kế góc cánh quạt ở đầu vào và đầu ra, vì đây là những thông số chính ảnh hưởng đến sản lượng điện.
Cánh quạt tuabin gồm hai phần. Phần dưới được làm theo hình dạng một cái xô nhỏ để quay tuabin nhờ lực đẩy của nước. Trong khi đó, phần trên của cánh quạt sử dụng lực phản lực của nước chảy qua nó. Cánh quạt quay nhờ hai lực này.
Ống dẫn gió
Áp suất tại cửa ra của cánh quạt tuabin phản lực thường thấp hơn áp suất khí quyển. Nước ở cửa ra không thể xả trực tiếp ra kênh dẫn nước thải. Một ống hoặc đường ống có tiết diện tăng dần được sử dụng để dẫn nước từ cửa ra của tuabin ra kênh dẫn nước thải.
Ống có tiết diện tăng dần này được gọi là ống dẫn nước thải. Một đầu của ống được nối với cửa thoát nước của cánh quạt. Tuy nhiên, đầu kia được đặt chìm dưới mực nước trong kênh dẫn nước thải.
Nguyên lý hoạt động của tuabin Francis kèm sơ đồ.
Tuabin Francis được sử dụng thường xuyên trong các nhà máy thủy điện. Trong các nhà máy điện này, nước áp suất cao đi vào tuabin qua vỏ hình ốc sên (vỏ xoắn ốc). Chuyển động này làm giảm áp suất nước khi nó cuộn xoáy qua ống; tuy nhiên, tốc độ của nước vẫn không thay đổi. Sau khi đi qua vỏ xoắn ốc, nước chảy qua các cánh dẫn hướng và được hướng về phía các cánh quạt ở góc tối ưu. Vì nước đi qua các cánh quạt được uốn cong chính xác, nên nước bị lệch sang một bên. Điều này làm cho nước mất đi một phần chuyển động "xoáy" của nó. Nước cũng bị lệch theo hướng trục để thoát ra ống dẫn nước thải đến kênh xả.
Ống dẫn nước nói trên làm giảm vận tốc dòng nước đầu ra để thu được lượng năng lượng tối đa từ nước đầu vào. Quá trình nước được chuyển hướng qua các cánh quạt tạo ra một lực đẩy các cánh quạt về phía đối diện khi dòng nước bị lệch hướng. Lực phản lực đó (như ta đã biết từ định luật thứ ba của Newton) là thứ truyền năng lượng từ nước đến trục tuabin, làm cho tuabin tiếp tục quay. Vì tuabin chuyển động nhờ lực phản lực đó, nên tuabin Francis được gọi là tuabin phản lực. Quá trình thay đổi hướng dòng nước cũng làm giảm áp suất bên trong chính tuabin.
Ưu điểm của sản phẩm
1. Năng lực gia công toàn diện. Ví dụ như máy tiện đứng CNC 5M, máy khoan sàn CNC 130 & 150, lò ủ nhiệt độ không đổi, máy phay bào, trung tâm gia công CNC, v.v.
2. Tuổi thọ thiết kế hơn 40 năm.
3. Forster cung cấp dịch vụ tại chỗ miễn phí một lần nếu khách hàng mua ba thiết bị (công suất ≥100kw) trong vòng một năm hoặc tổng số lượng hơn 5 thiết bị. Dịch vụ tại chỗ bao gồm kiểm tra thiết bị, kiểm tra địa điểm mới, đào tạo lắp đặt và bảo trì, v.v.
4. Chấp nhận đặt hàng OEM.
5. Gia công CNC, kiểm tra cân bằng động và xử lý ủ đẳng nhiệt, kiểm tra không phá hủy (NDT).
6. Khả năng thiết kế và nghiên cứu phát triển: 13 kỹ sư cao cấp giàu kinh nghiệm trong thiết kế và nghiên cứu.
7. Chuyên gia tư vấn kỹ thuật từ Forster đã làm việc trong lĩnh vực tua bin thủy điện suốt 50 năm và được trao tặng khoản phụ cấp đặc biệt của Hội đồng Nhà nước Trung Quốc.
Video về máy phát điện tuabin Francis 500KW
