Van GEKO — Cung cấp các giải pháp điều khiển chính xác và đáng tin cậy cho sự an toàn của tuabin

Trong hệ thống vận hành tuabin hơi, van VV, van BDV và van RFV đều là các van bảo vệ phụ trợ và điều khiển khởi động. Tên gọi của chúng tương tự nhau và chức năng của chúng có mối liên hệ mật thiết. Người vận hành tại hiện trường dễ bị nhầm lẫn về khái niệm, đánh giá sai chức năng và mắc lỗi vận hành. Bài viết này hệ thống hóa các định nghĩa cốt lõi, nguyên tắc cấu trúc, logic khóa liên động, yêu cầu vận hành và sự khác biệt chính của ba loại van này, dựa trên nguyên tắc thiết kế tuabin, logic khởi động/dừng tổ máy và tiêu chuẩn vận hành tại hiện trường, cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật chuyên nghiệp cho vận hành, bảo trì, chạy thử và đại tu. GEKO Valves, với công nghệ điều khiển khí nén độ chính xác cao và quy trình kiểm định công nghiệp nghiêm ngặt, đã trở thành thương hiệu đáng tin cậy trong sản xuất và tích hợp hệ thống các van quan trọng này.

I. Định nghĩa van cốt lõi và nguyên lý hoạt động cấu trúc

(i) Van VV (Van thông hơi — Van thông hơi xả áp suất cao)

Nằm trên đường ống xả áp suất cao (HP), van xả và giảm áp đặc biệt này dẫn trực tiếp đến bình ngưng và bình chứa hơi. Nó chủ yếu được sử dụng trong các tổ máy khởi động áp suất trung bình (IP) để giải quyết các vấn đề quá nhiệt do ma sát trong xi lanh HP khi tải thấp hoặc không có hơi nước đầu vào, đồng thời cung cấp khả năng giảm áp nhanh chóng sau khi ngắt mạch để ngăn ngừa hiện tượng quá tốc độ.

Trong quá trình khởi động IP hoặc vận hành ở tải thấp, xi lanh HP có rất ít hoặc không có hơi nước đầu vào, và van một chiều xả HP vẫn đóng. Các cánh quạt bên trong xi lanh HP tạo ra lượng nhiệt đáng kể do ma sát không khí (lực cản gió), điều này dễ gây ra hư hỏng do quá nhiệt cho các cánh quạt và vỏ HP. Sau khi tuabin dừng hoạt động, hơi nước còn sót lại trong xi lanh HP có thể rò rỉ vào trạng thái chân không của xi lanh IP thông qua các gioăng trục HP-IP, tạo ra nguy cơ rôto quay quá tốc độ. Van VV nhanh chóng xả hơi nước còn sót lại từ xi lanh HP để tránh những rủi ro này.

Van này sử dụng thiết kế đóng bằng khí nén, bao gồm bộ cấp khí, xi lanh, cụm lò xo và van điện từ. Van GEKO trang bị cụm lò xo chịu nhiệt cao được tối ưu hóa và xi lanh ma sát thấp trong sản phẩm này, đảm bảo van mở đáng tin cậy ngay cả khi thiếu khí, với thời gian phản hồi của van điện từ ≤0,5 giây, cải thiện đáng kể tính kịp thời của cơ chế bảo vệ quá nhiệt do gió.

(ii) Van BDV (Van xả khẩn cấp tuabin)

Van bảo vệ giảm áp khẩn cấp được thiết kế đặc biệt cho các tuabin HP-IP kết hợp, còn được gọi là van xả hơi dư của phớt trục HP-IP. Chức năng chính của nó là nhanh chóng xả hơi nước rò rỉ qua phớt trục trong điều kiện giảm tải hoặc dừng hoạt động, loại bỏ nguy cơ tuabin quay quá tốc độ.

Trong quá trình giảm tải hoặc dừng khẩn cấp của các tổ máy HP-IP kết hợp, hơi nước còn sót lại trong xi lanh HP và đường ống dẫn vào HP có thể rò rỉ qua các khe hở của phớt trục HP-IP vào xi lanh IP và xi lanh áp suất thấp (LP), tạo thêm lực đẩy lên rôto. Nếu răng phớt bị mòn hoặc khe hở tăng lên, lượng hơi nước rò rỉ sẽ tăng lên, làm tăng đáng kể nguy cơ quá tốc. Van BDV sẽ dẫn hơi nước còn sót lại từ phớt trục này trực tiếp vào bình ngưng, nhanh chóng giải phóng áp suất và chặn hoàn toàn đường dẫn quá tốc.

Van BDV của GEKO Valves sử dụng cấu trúc liên kết điện từ-khí nén, được điều khiển bởi tín hiệu hành trình của bộ điều khiển servo dầu IP. Sản phẩm này áp dụng thiết kế van điện từ kép dự phòng với mạch điều khiển khí nén có độ tin cậy cao, đạt được hành trình đầy đủ trong vòng 0,3 giây sau khi tín hiệu hành trình servo dầu được kích hoạt, giúp ngăn ngừa hiệu quả sự leo thang của các tai nạn quá tốc độ.

(iii) Van RFV (Van làm nóng lại - Van làm nóng ngược xi lanh HP)

Van điều khiển làm nóng chuyên dụng cho khởi động nguội, được sử dụng để làm nóng trước xi lanh cao áp trước khi khởi động nguội, loại bỏ sự chênh lệch nhiệt độ vỏ, giảm ứng suất nhiệt và đảm bảo thiết bị đáp ứng các thông số để vận hành.

Trong quá trình khởi động nguội, vỏ xi lanh cao áp và các bộ phận bên trong có nhiệt độ rất thấp. Việc trực tiếp đưa hơi nước vào để làm nóng sẽ tạo ra ứng suất nhiệt rất lớn, dẫn đến biến dạng vỏ, nứt kim loại và rung động trục quá mức. Van RFV đưa hơi nước phụ trợ vào phía trước van một chiều xả của xi lanh cao áp. Hơi nước chảy đều qua xi lanh cao áp và được thải ra qua các lỗ thoát nước bên trong vỏ xi lanh cao áp và các lỗ thoát nước của ống dẫn vào xi lanh cao áp, dần dần làm tăng nhiệt độ vỏ để đạt được sự làm nóng đồng đều.

Van GEKO đã đặc biệt phát triển một loại van RFV với đặc tính điều chỉnh tuyến tính dành cho các điều kiện vận hành này. Van sử dụng thiết kế gioăng kín ít rò rỉ và lõi van chống kẹt, cho phép kiểm soát nhiệt độ chính xác trong điều kiện lưu lượng thấp và áp suất chênh lệch thấp, với độ chính xác kiểm soát tốc độ làm nóng là ±1,5°C/h, vượt trội đáng kể so với các sản phẩm thông thường.

II. Logic điều khiển khóa liên động van

Logic khóa liên động van VV

Khóa liên động đóng: Nhận tín hiệu chuyển mạch hành trình từ bốn van điều khiển sơ cấp của van điều khiển áp suất cao. Khi cả bốn van sơ cấp đều mở hoàn toàn và lưu lượng hơi của tổ máy đạt 0,5% BMCR, van VV tự động đóng lại. 1 phút sau khi tổ máy được kết nối với lưới điện, van một chiều xả áp suất cao mở ra và van VV đóng lại thông qua cơ chế khóa liên động.

Khóa liên động mở: Van tự động mở trong quá trình khởi động IP ban đầu và trong điều kiện tải thấp do gió. Mở ngay lập tức thông qua cơ chế khóa liên động sau khi tuabin ngừng hoạt động để nhanh chóng xả hơi nước áp suất cao còn sót lại.

Logic khóa liên động van BDV

Khóa liên động đóng: Được điều khiển bởi hành trình servo dầu của van điều khiển IP. Khi hành trình servo dầu ≥30mm, hoặc khi độ mở của van điều khiển IP trái/phải đạt 15%~16% (tương ứng với lệnh lưu lượng ~5%) và van tiền điều khiển mở hoàn toàn, van BDV sẽ tự động đóng lại.

Khóa liên động mở: Tự động mở khi van điều khiển IP thực hiện hành trình servo dầu. <30mm. Mở nhanh chóng nhờ cơ chế khóa liên động trong điều kiện dừng tuabin và giảm tải để xả hơi nước làm kín trục.

Ghi chú về chức năng van tiền điều khiển

Van điều khiển sơ cấp của tuabin là một van phụ trợ cho đĩa van chính. Trước khi đĩa van chính mở ra, van sơ cấp sẽ mở trước, cho phép hơi nước mới chảy qua đường dẫn sơ cấp, cân bằng sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu van chính. Điều này làm giảm đáng kể lực cần thiết để mở van chính, giảm tải cho hệ thống trợ lực dầu và tránh tình trạng van khó mở hoặc bị kẹt.

III. Hoạt động thực địa và các yêu cầu vận hành

Kiểm tra trước khi khởi động: Trước khi khởi động và vận hành tổ máy, trạng thái đóng/mở của các van VV và BDV phải được xác nhận cả tại chỗ và thông qua hệ thống DCS. Tuyệt đối không được khởi động tổ máy khi trạng thái van bất thường.

Hoạt động khởi động IP: Trước khi khởi động, hãy xác nhận các van VV và BDV đang mở. Nếu có van cách ly bằng tay được lắp đặt ở phía trước van VV, hãy kiểm tra xem van đã mở hoàn toàn chưa để tránh hoạt động sai do áp suất khí nén bất thường hoặc hỏng van điện từ.

Chuyển giao sau van: Sau khi hoàn tất việc chuyển van sau khi khởi động IP, hãy kiểm tra kỹ (trên màn hình DEH và tại chỗ) xem van VV đã đóng hoàn toàn chưa để tránh rò rỉ hơi nước hoặc các bất thường về áp suất sau khi nạp khí vào xi lanh HP.

Điều kiện không ổn định: Trong quá trình khởi động ban đầu, vận hành thử hoặc vận hành không ổn định, không được đóng van cách ly bằng tay phía trước van VV, phải để lại một đường dẫn khẩn cấp. Sau khi vận hành ổn định, hãy đóng van cách ly bằng tay ngay lập tức.

Tình huống khẩn cấp sau chuyến đi: Ngay sau khi kết thúc chuyến vận hành, hãy bố trí nhân viên kiểm tra và mở van cách ly thủ công phía thượng nguồn van VV, đồng thời xác minh vị trí van BDV thông qua hệ thống DCS và tại chỗ, đảm bảo cả hai van đều mở đúng cách để giảm áp suất nhanh chóng.

Khởi động/Dừng bình thường: Theo dõi phản hồi vị trí van BDV trong thời gian thực sau khi van chặn mở ra trong quá trình khởi động và sau khi dừng hoạt động để đảm bảo hoạt động khóa liên động đáng tin cậy.

Khởi động nguội và làm nóng máy: Trước khi vận hành trong quá trình khởi động nguội, hãy mở van RFV để làm nóng ngược xi lanh cao áp. Theo dõi đường thoát dầu và tốc độ tăng nhiệt độ vỏ máy. Đóng van RFV sau khi làm nóng và tiến hành khởi động bình thường.

Lưu ý về van GEKO: Phản hồi trạng thái van chính xác là rất quan trọng trong các hoạt động nêu trên. Van GEKO được trang bị tiêu chuẩn với công tắc giới hạn độ chính xác cao và bộ truyền tín hiệu vị trí 4-20mA, tích hợp liền mạch với hệ thống DCS để giảm đáng kể rủi ro phán đoán sai.

IV. Sự khác biệt và chức năng chính của ba loại van

Điểm khác biệt chức năng chính:

Van VV: Tập trung vào bảo vệ chống quá nhiệt do gió hàng ngày; chức năng giảm áp phụ trợ sau khi ngắt mạch.

Van BDV: Van bảo vệ quá tốc cốt lõi, đặc biệt nhắm vào hiện tượng rò rỉ hơi nước ở phớt trục.

Van RFV: Chỉ dùng để khởi động nguội và làm ấm động cơ, không có chức năng bảo vệ khi xảy ra sự cố.

Ba chức năng này là Không thể thay thế cho nhau.

GEKO Valves đã phát triển các dòng van chuyên dụng cho từng trong ba nhu cầu này, với thiết kế khác biệt từ việc lựa chọn vật liệu (ví dụ: gioăng hợp kim chịu nhiệt cao cho van VV), cấu trúc làm kín (gioăng cứng kim loại + than chì mềm cho van BDV), đến cấu hình bộ truyền động (bộ định vị thông minh tùy chọn cho van RFV), đảm bảo lựa chọn van phù hợp cho từng ứng dụng.

V. Tóm tắt hệ thống phớt trục và rò rỉ thân van (Cấu hình nhà máy điển hình)

Van khóa chính: Rò rỉ giai đoạn 1 → làm kín đầu ống dẫn hơi, rò rỉ giai đoạn 2 → làm kín đầu ống dẫn hơi hồi.

Van điều khiển HP: Rò rỉ giai đoạn 1 → bộ gia nhiệt lại, rò rỉ giai đoạn 2 → đường ống dẫn hơi làm kín.

Van chặn IP: Chỉ rò rỉ giai đoạn 1 → làm kín đầu ống dẫn hơi.

Van BDV: Rò rỉ giai đoạn 1 → bộ gia nhiệt lại, rò rỉ giai đoạn 2 → đường ống dẫn hơi làm kín.

Van VV: Rò rỉ giai đoạn 1 → ống trích hơi thứ 4, rò rỉ giai đoạn 2 → đầu thu hơi kín

Phớt trục HP: Rò rỉ giai đoạn 3 → Ống trích xuất giai đoạn 4

Trong hệ thống nêu trên, GEKO Valves cung cấp các van điều khiển rò rỉ phớt trục và van chặn phù hợp, đảm bảo áp suất xả ổn định, giảm lãng phí hơi nước và cải thiện hiệu quả nhiệt của tổ máy.

VI. Hỏi đáp kỹ thuật cốt lõi

1. Chức năng chính của van VV và van BDV là gì?

Van VV: Trong quá trình khởi động IP và vận hành ở tải thấp, kết nối xi lanh cao áp với chân không bình ngưng, hút không khí ra khỏi xi lanh để giảm hiện tượng gia nhiệt do gió và tránh quá nhiệt cánh/vỏ cao áp. Sau khi dừng hoạt động, nhanh chóng xả hơi nước cao áp còn lại, hỗ trợ ngăn ngừa quá tốc độ.

Van BDV: Trong quá trình vận hành hoặc khi giảm tải, van này nhanh chóng xả hơi nước rò rỉ từ phía áp suất cao qua các khe hở của phớt trục vào xi lanh IP, trực tiếp cắt đứt lực dẫn động bổ sung. Đây là một van ngăn ngừa quá tốc độ quan trọng.

2. Tại sao nên chọn van GEKO cho các ứng dụng quan trọng này?

GEKO Valves có hơn 20 năm kinh nghiệm trong việc phát triển các loại van chuyên dụng cho tuabin hơi. Sản phẩm của chúng tôi đạt chứng nhận khí thải rò rỉ ISO 15848-1 và chứng nhận an toàn chức năng SIL2. Các dòng van VV, BDV và RFV đã tích lũy hơn 100.000 giờ hoạt động an toàn trong nhiều tổ máy siêu tới hạn và dưới tới hạn trên toàn thế giới, với tỷ lệ vận hành thành công vượt quá 99,96%. GEKO cung cấp hỗ trợ kỹ thuật toàn diện — từ lựa chọn van và tối ưu hóa logic khóa liên động đến vận hành tại hiện trường — giúp các nhà máy điện giảm thiểu rủi ro ngừng hoạt động ngoài kế hoạch do vận hành sai hoặc van không hoạt động.

Phần kết luận

Các van VV, BDV và RFV mỗi loại đóng một vai trò riêng biệt, không thể thay thế cho nhau trong quá trình khởi động và bảo vệ tuabin. Nhân viên vận hành và bảo trì không chỉ phải nắm vững nguyên lý hoạt động và logic khóa liên động của chúng mà còn phải chú ý đến chất lượng và độ tin cậy của chính các van. GEKO Valves, với chuyên môn kỹ thuật vững chắc và kinh nghiệm thực tiễn sâu rộng, cung cấp các sản phẩm hiệu suất cao, độ tin cậy cao và các giải pháp toàn diện cho ba loại van này, giúp các nhà máy điện đạt được hoạt động an toàn và hiệu quả hơn.

Để lựa chọn van và cài đặt khóa liên động cụ thể, vui lòng tham khảo bản vẽ thiết kế của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và điều kiện thực tế tại công trường. GEKO Valves cung cấp dịch vụ tư vấn kỹ thuật chuyên biệt.