Trước đây đối với các loại Bánh xe công tác dạng cánh quay như Turbine kaplan trục đứng, turbine bóng đèn Bulb thường sử dụng công nghệ bầu BXCT (Hub) chứa dầu áp lực, khoang piston-xilanh không được ngăn cách hoàn toàn với cơ cấu truyền động mà chỉ ngăn làm 2 phần trên - dưới. Do đó dầu áp lực thường bị rò qua cơ cấu gioăng cao su làm kín cổ cánh Tuabin, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường nước phía hạ lưu. Đồng thời công việc sửa chữa thay thế gioăng cao su làm kín rất vất vả, thời gian kéo dài, ảnh hưởng xấu đến khả năng hoạt động của tổ máy.
Trong khoảng 1 năm trở lại đây đã xuất hiện công nghệ Bánh xe công tác không dầu (Oil free). Khoang piston- xilanh điều độ mở cánh Tuabin trong BXCT hoàn toàn được ngăn cách với bầu BXCT, không còn hiện tượng chảy dầu áp lực ra hạ lưu, rất thân thiện với môi trường.
- Công nghệ BXCT dầu áp lực cũ
Công nghệ BXCT tuabin Kaplan cánh quay có chưa dầu áp lực trong bầu BXCT(Hub) được phát triển bởi nhà phát minh người Áo Viktor Kaplan từ năm 1913. Trải qua hơn 1 thế kỷ hoạt động công nghệ này vẫn được áp dụng cho đến nay bởi tính đơn giản trong chế tạo và bền bỉ trong vận hành.
Tuabin Nhà máy thủy điện Thác Bà đưa vào hoạt động từ năm 1971 đến nay vẫn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, tuy nhiên quá trình vận hành thường phải thay thế các gioăng cổ cánh tuabin để ngăn hiện tượng rò dầu.
Hình 1: BXCT có dầu Tuabin kaplan 30MW Nhà máy thủy điện Thác Bà
Nguồn: Thủy điện Thác Bà
Cấu tạo BXCT theo công nghệ cũ đơn giản, không cần các cơ cấu làm kín, ngăn cách hoàn toàn khoang chứa dầu áp lực điều chỉnh bên trong piston-xi lanh với khoang trên và khoang dưới. Khi đó các khoang trên và dưới đều chứa dầu áp lực cao bằng áp lực dầu điều chỉnh (25kg/cm2). Với áp lực này dầu rất dễ bị rò rỉ quá gioăng làm kín tại cổ cánh tuabin, chảy ra môi trường, đồng thời làm áp lực dầu bị giảm, ảnh hưởng đến khả năng điều chỉnh độ mở cánh tuabin, hệ thống bơm dầu áp lực điều tốc sẽ phải vận hành liên tục.
- Công nghệ BXCT OilFree( không dầu)
BXCT công nghệ oil free được thiết kế khoang piston- xilanh điều chỉnh ngăn cách hoàn toàn với khoang truyền động cánh Tuabin.
BXCT oilfree có khoang truyền động sử dụng dung dịch nước + chất chống ăn mòn (thân thiện môi trường) áp lực thấp (2-3bar) thay cho dầu tuabin, nếu xảy ra sự cố tại gioăng cổ cánh tuabin thì môi chất này chảy ra ngoài không gây tác hại xấu đến môi trường. Do đó xu thế chung hiện nay yếu tố môi trường được đặt lên hàng đầu nên các chủ đầu tư thường ưu tiên sử dụng loại Tuabin này.
Do đặc tính và yêu cầu thiết kế từng loại cụ thể phân ra làm 2 loại có trục phản hồi độ mở và loại không có trục phản hồi.
- Turbine Oil Free không có trục phản hồi (hình 3).
Hình 2: cấu tạo BXCT Oil Free không có trục phản hồi
Nguồn: Andritz cung cấp
Kiểu tuabin này có cấu tạo khoang Piston- xilanh ở trên bầu BXCT. Xilanh đứng yên còn piston chuyển động. Đường ống cấp dầu kép(dầu điều chỉnh) gắn cố định với trục piston. Khi piston di chuyển lên xuống theo độ mở cánh tuabin, Ống cấp dầu cũng di chuyển theo, từ đó chỉ thị độ mở cánh tuabin trên đỉnh bộ tiếp nhận dầu.
Loại Tuabin này có ưu điểm không cần thêm trục phản hồi bên trong ống cấp dầu. Vì khoang Piston xilanh đặt bên trên nên tuabin bin loại này có khoảng cách giữa cao độ tâm cánh tuabin và cao độ mặt bích khớp nối trục tuabin lớn. Do đó loại Tuabin này chỉ thiết kế cho nhà máy mới, đối với các dự án đại tu nâng cấp, do không thay đổi cao độ tâm cánh tuabin( hạ thấp) nên không thay thế được.
- Turbine Oil Free không có trục phản hồi (hình 4).
Hình 4: cấu tạo BXCT Oil Free có trục phản hồi
Nguồn: Andritz
Loại tuabin này có khoang Piston- xilanh đặt bên dưới khoang truyền động(Hub). Cấu tạo piston đứng yên, xilanh chuyển động. Do đó có thêm trục phản hổi bên trong ống cấp dầu kép nối vào khoang xilanh.
Ưu điểm loại Tuabin này là có thể dễ dàng thiết kế thay thế cho BXCT các dự án đại tu nâng cấp, thay mới sử dụng BXCT có dầu. Do khoang Piston nằm dưới nên không ảnh hưởng đến cao độ tâm cánh tuabin.
Cấu tạo loại tuabin Oilfree có trục phản hồi này phức tạp hơn loại không có trục phản hồi nên giá thành thiết bị có thể cao hơn.
- So sánh loại BXCT công nghệ có dầu và oil Free
|
STT
|
Nội dung
|
BXCT có dầu
|
BXCT OilFree
|
Ghi chú
|
|
1
|
Giá thành chế tạo
|
Thấp
|
Cao
|
|
|
2
|
Độ bền hoạt động
|
Tốt
|
Tốt
|
|
|
3
|
Yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng
|
Thường xuyên phải kiểm tra thay gioăng cánh tuabin
|
Ít khi
|
|
|
3
|
Mức độ thân thiện môi trường
|
Thấp. Có thể xảy ra sự cố rò rỉ dầu tuabin ra nước hạ lưu
|
Cao.
Không tác động đến môi trường
|
|
|
4
|
Khả năng thay thế, cải tiến nâng cấp
|
Phức tạp
|
Tốt
|
|
Từ bảng so sánh trên, các đơn vị chủ đầu tư có thể cân nhắc khi lựa chọn các loại Tuabin BXCT phù hợp với nhà máy thủy điện của mình.
Nhà máy thủy điện Thác Bà luôn đặt yếu tố bảo vệ môi trường và đáp ứng kỹ thuật lên hàng đầu. Do đó hiện nay đang thực hiện dự án đại tu nâng cấp BXCT từ loại có dầu sang Tuabin Oil free.