Tuabin hơi 50 MW cần những điều kiện nền móng nào

Móng cho tuabin hơi 50 MW không chỉ cần chịu được trọng lượng tĩnh của máy. Móng phải giữ cụm tuabin-máy phát ổn định về đồng tâm trong khi chống lại lực động, hạn chế truyền rung, thích ứng với chuyển vị nhiệt và vẫn đáng tin cậy khi điều kiện đất nền và vận hành thay đổi. Đối với kiểm soát chất lượng và an toàn, câu hỏi trọng tâm là liệu toàn bộ hệ thống móng-đất có hoạt động theo thiết kế hay không, chứ không phải khối bê tông chỉ đơn giản trông có vẻ vững chắc.

Bố trí cuối cùng phải tuân theo dữ liệu tải trọng, tiêu chí rung động cho phép, bố trí bu lông neo và yêu cầu lắp đặt của OEM tuabin. Bản vẽ xây dựng dân dụng không thể được xem là độc lập với gói thiết bị tuabin: động lực học rôto, vị trí ổ trục, khớp nối máy phát, kết nối bình ngưng, phản lực đường ống và các skid phụ trợ đều ảnh hưởng đến thiết kế móng và công tác nghiệm thu.

Bắt đầu từ nền đất, không phải bê tông

Khảo sát địa kỹ thuật là điều kiện đầu tiên. Khảo sát cần xác định liệu các lớp đất chịu lực có thể chịu được tổng tải trọng tĩnh, tải trọng vận hành, tải trọng quá độ và mọi tải trọng địa chấn hoặc môi trường đặc thù của địa điểm mà không gây lún hoặc lún không đều ở mức không thể chấp nhận hay không.

Sự đỡ đều thường quan trọng hơn một giá trị sức chịu tải đơn lẻ thuận lợi. Móng có thể đáp ứng về áp lực chịu tải tổng thể nhưng vẫn gây ra các vấn đề nghiêm trọng về đồng tâm nếu một bên lún nhiều hơn bên kia. Chuyển vị không đều có thể làm thay đổi cao độ ổ trục, làm biến dạng đường đỡ vỏ tuabin và tạo tải lên khớp nối giữa tuabin và máy phát. Các ảnh hưởng này có thể xuất hiện dần sau khi đưa vào vận hành, khiến chúng dễ bị quy nhầm là do lỗi cân bằng hoặc ổ trục.

Các nhóm chất lượng cần bảo đảm báo cáo nền đất đề cập đến phân lớp đất, điều kiện nước ngầm, khả năng nén lún, thay đổi độ ẩm theo mùa, khả năng hóa lỏng khi có liên quan và ảnh hưởng của các công trình hoặc hoạt động đào đất lân cận. Vật liệu đắp bên dưới nhà tuabin cần được xem xét đặc biệt kỹ lưỡng. Vật liệu đắp được thiết kế và thử nghiệm có thể phù hợp nếu được thiết kế đúng cách; vật liệu đắp không được kiểm soát không phải là nền tảng phù hợp cho móng của máy quay tốc độ cao.

Khối lượng và độ cứng của móng phải phối hợp với nhau

Tuabin hơi 50 MW thông thường được lắp đặt trên móng bê tông cốt thép hoặc hệ bệ kết cấu được thiết kế riêng cho cụm thiết bị. Khối lượng giúp giảm phản ứng đối với lực động, nhưng chỉ khối lượng thôi không giải quyết được vấn đề rung động. Kết cấu cũng cần có đủ độ cứng để ngăn uốn cục bộ, xoắn hoặc chuyển động không đều tại các bệ ổ trục, tấm đế và vị trí neo.

Thiết kế móng cần xem xét toàn bộ đường truyền động: thiết bị quay, khung bệ hoặc tấm đế, kết cấu bê tông, đất nền và đường ống kết nối. Hệ đỡ mềm có thể khuếch đại rung động ngay cả khi rôto đã được cân bằng đúng. Ngược lại, cách tiếp cận đơn giản hóa quá mức theo kiểu “càng nặng càng tốt” có thể bỏ qua hiện tượng cộng hưởng và gây ra các vấn đề về thi công, lún hoặc tiếp cận bảo trì.

Phân tích động cần đánh giá tần số riêng của móng so với các tần số kích thích vận hành và quá độ dự kiến của cụm tuabin-máy phát. Mục tiêu là tránh vận hành gần điều kiện cộng hưởng. Đánh giá này phải bao gồm cấu hình thiết bị được đỡ thực tế, vì máy phát, bộ kích từ, hộp số nếu có sử dụng và các thiết bị phụ trợ được lắp đặt sẽ thay đổi đáp ứng của hệ thống.

Kiểm soát rung động tại nguồn và tại ranh giới

Việc nghiệm thu rung động không nên chỉ bắt đầu sau khi tuabin vận hành. Móng cần có các điểm kiểm tra được xác định trước khi đổ vữa, sau khi đổ vữa, trong quá trình căn chỉnh và trong quá trình chạy thử. Khuyết tật bề mặt, rỗ tổ ong quanh hốc neo, tiếp xúc vữa kém, các chi tiết chôn không được cố định hoặc diện tích kê đỡ không đồng đều có thể trở thành đường truyền rung hoặc các điểm mềm cục bộ.

Đối với đa số móng tuabin, cách ly không phải là một lớp riêng được tùy tiện thêm bên dưới máy. Bố trí cần thiết phụ thuộc vào khái niệm lắp đặt của tuabin và kết cấu công trình. Một số hệ lắp đặt sử dụng móng chung cứng; các hệ khác yêu cầu khe tách hoặc biện pháp kiểm soát rung động được thiết kế chuyên biệt để ngăn truyền rung sang thiết bị hoặc kết cấu lân cận. Việc đưa vật liệu đàn hồi vào mà không có cơ sở thiết kế của OEM và kỹ sư xây dựng dân dụng có thể làm thay đổi đặc tính động và ảnh hưởng đến độ ổn định căn chỉnh.

Các hệ thống kết nối cũng rất quan trọng. Đường ống hơi nặng, đường ống trích hơi, cổ bình ngưng, ống dẫn, máng cáp và đường ống phụ trợ không được tạo ra lực không kiểm soát lên vỏ hoặc gối đỡ tuabin. Giá đỡ đường ống phải chịu tải đường ống theo thiết kế đồng thời cho phép chuyển động đã được thiết kế. Một móng đạt kiểm tra vẫn có thể gây rung động cao nếu tuabin bị kéo lệch vị trí do tải trọng đường ống được quản lý kém.

Bu lông neo, tấm đế và vữa là các hạng mục chính xác

Bu lông neo thường được xem là phần cứng xây dựng dân dụng thông thường, nhưng chúng là một phần của hệ thống giữ cố định thiết bị. Vật liệu, chiều sâu chôn, khoảng cách, độ nhô, ống lót, quy trình siết và khả năng tiếp cận của chúng phải phù hợp với bố trí thiết bị đã được phê duyệt. Vị trí bu lông không chính xác có thể buộc phải sửa đổi tại hiện trường, làm giảm phạm vi điều chỉnh hoặc tạo ra ứng suất ngoài ý muốn.

Trước khi đổ vữa, cần kiểm tra các nội dung sau:

• Vị trí, độ thẳng đứng, tình trạng ren và chiều dài điều chỉnh khả dụng của bu lông neo.
• Cao độ móng và độ phẳng của các bề mặt kê đỡ đã chuẩn bị.
• Vị trí tấm đế hoặc khung bệ so với đường tâm tuabin và đường tâm máy phát.
• Độ sạch của các hốc và bề mặt tiếp giáp; bê tông rời, dầu, nước và mảnh vụn làm giảm chất lượng liên kết.
• Độ kín của ván khuôn và khả năng tiếp cận để đổ vữa, nhằm bảo đảm vật liệu lấp đầy hoàn toàn diện tích tiếp xúc yêu cầu.
• Điều kiện bảo dưỡng vữa theo quy định trước khi siết cuối cùng, kiểm tra căn chỉnh hoặc chịu tải vận hành.

Vữa không chỉ mang tính thẩm mỹ. Nó truyền tải trọng từ các gối đỡ máy móc vào móng và giúp duy trì bề mặt kê đỡ ổn định, liên tục. Lỗ rỗng, co ngót, nứt hoặc tiếp xúc không hoàn toàn có thể cho phép chuyển động tại chân máy. Chuyển động đó có thể biểu hiện dưới dạng giá trị căn chỉnh thay đổi, độ lỏng hoặc rung động thay đổi theo tải trọng và nhiệt độ.

Cho phép giãn nở nhiệt mà không làm mất căn chỉnh

Tuabin hơi vận hành qua các thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến vỏ máy, rôto, gối đỡ, đường ống và giao diện móng. Việc lắp đặt phải xác định các điểm cố định và điểm trượt để máy có thể giãn nở theo hướng dự kiến. Hạn chế một điểm đáng lẽ phải trượt có thể tạo ra ứng suất vỏ máy, lệch ổ trục hoặc hành vi lực dọc trục bất thường. Cho phép chuyển động tại một điểm được thiết kế để cố định lại tạo ra một rủi ro căn chỉnh khác.

Đây là lý do căn chỉnh nguội chỉ là một giai đoạn nghiệm thu. Quy trình lắp đặt cần xác định cao độ tham chiếu, đường tâm, độ lệch khớp nối và chuyển động nhiệt dự kiến. Đánh giá vận hành cuối cùng cần so sánh rung động khi vận hành, tình trạng ổ trục và các chỉ báo liên quan đến căn chỉnh với các tiêu chí nghiệm thu đã phê duyệt, thay vì cho rằng số đo nguội đạt yêu cầu sẽ bảo đảm hiệu suất khi nóng.

Những nội dung nhóm chất lượng và an toàn cần xác minh trước khi bàn giao

Một bộ hồ sơ bàn giao hữu ích liên kết hồ sơ chất lượng xây dựng dân dụng với hồ sơ nghiệm thu máy móc. Hồ sơ này cần bao gồm kết luận địa kỹ thuật, bản vẽ móng và cốt thép đã phê duyệt, hồ sơ đổ và bảo dưỡng bê tông, kết quả kiểm tra bu lông neo, hồ sơ vữa, cao độ và đường tâm đã khảo sát, báo cáo căn chỉnh và kết quả rung động khi chạy thử. Những thay đổi tại hiện trường cần có khả năng truy xuất và được xem xét dựa trên cơ sở thiết kế thiết bị.

Cần đặc biệt lưu ý các dấu hiệu cảnh báo sau: căn chỉnh phải hiệu chỉnh nhiều lần sau khi đổ vữa, bu lông không thể siết hoặc điều chỉnh theo dự kiến, các vết nứt không rõ nguyên nhân gần các gối đỡ chịu tải, rung động móng tăng mạnh tại một tốc độ cụ thể, hư hỏng vữa tái diễn hoặc rung động thay đổi sau khi xây dựng lân cận, thay đổi thoát nước và sửa đổi đường ống. Mỗi dấu hiệu có thể cho thấy sự tương tác giữa máy, kết cấu và điều kiện địa điểm, thay vì một lỗi chỉ giới hạn ở rôto tuabin.

Yêu cầu về móng thay đổi theo bối cảnh dự án

Tuabin ngưng hơi trong một khối phát điện thông thường có thể tương tác đáng kể với bình ngưng và hệ thống đường ống hơi-nước lớn. Tuabin đối áp hoặc tuabin trích hơi có thể nhạy cảm hơn với lực đường ống công nghệ và điều kiện nhiệt thay đổi. Trong các dự án hỗ trợ lưới điện, mô hình vận hành cũng có thể làm thay đổi việc đánh giá: khởi động thường xuyên, tăng tải nhanh và các chu kỳ nhiệt lặp lại đặt yêu cầu cao hơn đối với kiểm soát giãn nở, tình trạng mối nối và độ ổn định của các điểm tham chiếu khảo sát.

Đối với các cơ sở kết hợp thiết bị phát điện quay với hệ thống lưu trữ năng lượng, các giao diện thiết bị cần được xem xét như một bố trí nhà máy hoàn chỉnh. Ví dụ,Lưu trữ năng lượng khí nén sử dụng khí nén và lưu trữ nhiệt để dịch chuyển điện năng theo thời gian; các máy nén, máy giãn nở, thiết bị nhiệt và đường ống liên quan của hệ thống này cần có các đánh giá riêng về động lực, nhiệt và kết cấu đỡ. Không nên giả định các yêu cầu đó giống với yêu cầu của móng tuabin hơi, ngay cả khi thiết bị được bố trí trong cùng một cơ sở điện lực.

SINO-QNP hỗ trợ các dự án máy động lực tuabin trên các lĩnh vực tuabin hơi, tuabin khí, máy nén, máy phát điện, triển khai EPC và cung cấp phụ tùng. Đối với việc lắp đặt tuabin, thời điểm phối hợp hiệu quả nhất là trước khi hoàn tất thi công dân dụng: tích hợp các kết quả địa kỹ thuật, dữ liệu tải trọng thiết bị, nghiên cứu động, bản vẽ chi tiết chôn sẵn, phương án giá đỡ đường ống và các điểm dừng kiểm tra thành một gói lắp đặt được kiểm soát. Đây là giai đoạn thực tế nhất để ngăn ngừa rủi ro rung động và lệch tâm liên quan đến móng.

Vì vậy, một móng tốt cho tuabin có quy mô này không được xác định bởi chiều dày bê tông chung chung hoặc bản vẽ bệ móng sao chép. Nó được xác định bởi hành vi đất nền đã được xác minh, độ cứng kết cấu đầy đủ, đáp ứng động được kiểm soát, neo và đổ vữa chính xác, cùng kế hoạch chuyển động nhiệt vẫn có hiệu lực sau khi kết nối đường ống và các thiết bị phụ trợ.