Nhà máy thủy điện Baihetan tại Trung Quốc sử dụng công nghệ phớt SKF

Toàn cảnh công trình thủy điện Baihetan.

Dẫn dòng sức mạnh

Ngày 20 tháng 12 năm 2022, sau 13 năm xây dựng, Nhà máy thủy điện Baihetan đã chính thức kết nối hoàn toàn vào lưới điện quốc gia Trung Quốc. Với công suất lắp đặt 16.000 megawatt, đây là mắt xích cuối cùng trong “hành lang năng lượng sạch” của Trung Quốc – chuỗi sáu đập thủy điện khổng lồ trên sông Dương Tử và các nhánh của nó, đóng góp lớn cho phát triển năng lượng sạch tại quốc gia này. Nhà máy mới sẽ sản xuất trung bình 62,443 tỷ kilowatt giờ điện sạch mỗi năm.

Được xây dựng trên hạ lưu sông Kim Sa, Baihetan là nhà máy thủy điện lớn thứ hai thế giới, chỉ sau đập Tam Hiệp (22.500 MW) cách đó 1.300 km về phía hạ lưu. Tuy nhiên, Baihetan lại lập nhiều kỷ lục khác: thay vì dùng 32 tổ máy 700 MW như Tam Hiệp, Baihetan chỉ sử dụng 16 tổ máy 1.000 MW – những tổ máy thủy điện lớn nhất từng được chế tạo.

Lắp đặt tua-bin thủy điện tại công trường.

Cơ cấu dẫn nước tại Baihetan.

Tua-bin “khổng lồ”

Trong sản xuất điện thủy điện quy mô lớn, kích thước tua-bin đóng vai trò quan trọng. Sử dụng ít tua-bin lớn giúp giảm chi phí lắp đặt, bảo trì, vận hành và tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Theo Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc, với hiệu suất cực đại 96,97%, các tua-bin tại Baihetan hiện là hiệu quả nhất thế giới.

Việc thiết kế, chế tạo tua-bin lớn chưa từng có là thách thức kỹ thuật lớn, trong đó SKF đã đóng vai trò then chốt ở nhiều hạng mục, bắt đầu từ sâu bên trong các tổ máy tua-bin cao 50 mét, nặng 8.000 tấn. Mỗi tổ máy đều có cơ cấu hướng dòng điều khiển lưu lượng và hướng nước trước khi vào rotor 2.000 tấn – bộ phận quyết định sự ổn định, an toàn, tin cậy và hiệu quả làm việc của tổ máy.

Lắp ráp van điều hướng trong tua-bin thủy điện.

Kiểm tra khe hở trục van điều hướng.

Một chỉ số then chốt trong thiết kế cơ cấu dẫn hướng là lượng rò rỉ quanh các bộ phận chuyển động. Nhà sản xuất tua-bin đã sử dụng công nghệ phớt SKF để giảm rò rỉ nước qua mặt van điều hướng xuống chỉ còn 1/10 so với thông thường và tổng lượng rò rỉ giảm một nửa.

Cơ cấu dẫn nước hình trụ này nằm ở vòng ghế xoắn nơi nước vào tua-bin. Phớt vòng lót trục van điều hướng giúp ngăn nước áp lực rò rỉ và ngăn cặn lọt vào trục. Nếu vòng lót mòn, các trục trên, giữa, dưới có thể lệch tâm, làm tăng khe hở dọc trục van, tăng rò rỉ, từ đó giảm hiệu quả chuyển đổi năng lượng nước.

Phớt van điều hướng SKF.

Ghép nối phớt cỡ lớn tại hiện trường.

Với dự án Baihetan, vật liệu phớt SKF H-ECOPUR đã được lựa chọn – đây là loại polyurethane nhiệt dẻo chống thủy phân, chịu mài mòn, biến dạng nén thấp, độ bền kéo cao. SKF cũng cung cấp phớt vòng nổi đường kính 3,4 mét bằng vật liệu đặc biệt G-ECOPUR, phù hợp tuyệt đối cho việc hàn nối tại hiện trường các vòng phớt lớn, đảm bảo hiệu suất như phớt liền khối.

An toàn nhờ sức mạnh

Nước cung cấp cho tua-bin Baihetan được giữ lại bởi đập vòm đôi bằng bê tông cao 289 mét, rộng 7 mét – tương đương tòa nhà 100 tầng, giữ hơn 20 tỷ mét khối nước, chịu áp lực thủy lực 16,5 triệu tấn.

Sử dụng ít tua-bin lớn giúp giảm chi phí lắp đặt, bảo trì, vận hành và tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

Đập được thiết kế để đảm bảo an toàn trong các điều kiện khắc nghiệt như lũ lụt ngàn năm có một. Hệ thống xả lũ gồm 6 cửa tràn, 7 cửa đáy và ba hầm xả ở bờ trái. Nước vào nhà máy qua tháp bờ với ba cửa: cửa lấy nước phân tầng, cửa bảo trì và cửa khẩn cấp có thể đóng hoàn toàn lưu lượng trong vòng 4 phút dù đang có nước động.

Xả lũ thử nghiệm từ Baihetan.

Cửa đóng nhanh này vận hành bằng hệ thống kích thủy lực lớn nhất thế giới. Xi lanh ngoài đường kính 1,19 mét, trong 0,95 mét, piston phủ gốm đường kính 0,45 mét, lực nâng tối đa tới 12.500 kN – tương đương 800 xe du lịch.

Bên trong xi lanh, chuyển động và ổn định được đảm bảo bởi thế hệ bạc đạn chốt cầu đặc biệt mới từ SKF, gồm vòng ngoài hợp kim đồng có chất bôi trơn khô và vòng trong thép không gỉ – nổi bật với tải trọng lớn, ma sát thấp, chống ăn mòn, tuổi thọ cực dài và thiết kế nhỏ gọn.

Bạc đạn chốt cầu SKF thế hệ mới cho ứng dụng thủy điện.

Giải pháp phớt SKF cho kích thủy lực tải nặng.

Phớt S-ECOPUR S SFW cho thanh piston phủ gốm.

Công nghệ SKF cũng được sử dụng để làm kín hệ thống kích, ngăn dầu thủy lực rò rỉ dưới áp suất cao và bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi ăn mòn, mài mòn trong điều kiện ẩm ướt quanh đập. Vật liệu SKF ECOPUR S SFW được phát triển riêng cho lớp phủ gốm trên thanh piston, có tính năng chống ma sát, chống trượt, rò rỉ cực thấp và thích nghi với độ nhám bề mặt cao hơn vật liệu thông thường. SKF cũng cung cấp giải pháp kín tổng thể cho xi lanh thủy lực, gồm phớt hình chữ V, phớt gạt bụi và vòng dẫn hướng.

Năng lượng thủy điện an toàn, kinh tế, tái tạo, sạch đang đóng vai trò quan trọng trong phát triển năng lượng của Trung Quốc. Mỗi tổ máy trong số 16 tổ máy tại Baihetan có hơn 1 triệu chi tiết, riêng cơ cấu dẫn nước đã gồm 7.300 bộ phận, trong đó phớt SKF chỉ là một phần nhỏ nhưng lại giữ vai trò quyết định hiệu suất tổ máy. Hệ thống phớt và bạc đạn chốt cầu SKF là thành phần then chốt trong kích nâng cửa đập Baihetan, đảm bảo sức mạnh khổng lồ của nhà máy thủy điện lớn thứ hai thế giới luôn được kiểm soát an toàn.