Đồ án Thiết kế sơ bộ trạm thủy điện - Đại học thủy lợi

à phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC. * Xác định mùa lũ, mùa kiệt trong năm thiết kế ứng với P=90% : Căn cứ vào tài liệu thủy văn dòng chảy 3 năm điển hình ứng với tần suất thiết kế trạm thủy điện P=90%, ta xác định mùa lũ và mùa kiệt như sau : (Q m3/s) * Các biểu đồ quan hệ : Từ các tài liệu về đặc trưng lòng hồ và quan hệ đặc tính hạ lưu Zhl ~ Q, ta thiết lập được các biểu đồ quan hệ sau : 1/. Xác định độ sâu công tác : a). Xác định độ sâu công tác theo điều kiện làm việc của tur bin : Trong trường hợp hct càng sâu điện lượng E mùa kiệt càng lớn, để tur bin làm việc cho hiệu quả cao nhất, ta lấy : (1) . Hmax là cột nước lớn nhất trạm thủy điện. Hmax = Ñ MNDBT - Ñ Zhl (Qmin) Lấy Qmin = m3/s Tra quan hệ Zhl ~ Q, ta được cao trình hạ lưu tương ứng : Zhl (Qmin) = 69.94m. Mực nước dâng bình thường của hồ chứa : Ñ MNDBT = 142 m. Þ Hmax = Ñ MNDBT - Ñ Zhl (Qmin) = 142 – 69.94 = 72.06 m. Thay Hmax = 72.06 m vào (1) được : m b). Xác định độ sâu công tác theo điều kiện bồi lắng bùn cát : - Xác định dung tích hồ bồi lắng Vbl tr.m³ - Tra quan hệ Ztl ~ W, ta được cao trình bồi lắng : Zbl = 98.39 m. - h1 là khoảng cách từ mực nước chết đến mép trên cửa lấy nước, h1 = 1 ÷ 2m để không cho không khí lọt vào đường cống. Chọn h1 = 1,00m. - h2 là khoảng cách từ đáy cửa lấy nước đến cao trình bồi lắng, h2 = 1 ÷ 1,5m để đảm bào bùn cát không chui vào đường cống. Chọn h2 = 1,00m. - hcln là chiều cao cửa lấy nước, ở đây chọn cửa lấy nước có tiết diện hình chữ nhật có kích thước (bcln x hcln)m, với bcln = 2hcln: Þ , mà , nên (2) trong đó : F : diện tích cửa lấy nước. Vcr : vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác, chọn Vcr = 1,5 m/s : Lưu lượng chảy qua 1 tổ máy. mà theo kinh nghiệm = (2 ÷ 5). Chọn = 2 Z : số tổ máy. Z = 4 tổ máy Tính lưu lượng bình quân mùa kiệt của năm ứng với tần suất P=90% m3/s Thay các số liệu trên vào (2) được : m. Þ = Ñ MNDBT - (Ñ Zbl + h2 + D + h1) = 142,00 – (98.39 + 1,00 + 4.04 + 1,00) = 27.57 m b). Theo tiêu chuẩn điện lượng Emax mùa kiệt : Căn cứ vào điều kiện bồi lắng và điều kiện làm việc của tur bin đã tính ở trên : hct.mac = . Giả thiết hct tăng từ 2m đến 27m, với Dh = 2m. Bảng 1 Thuyết minh bảng tính 1 : - Cột 1 : Giả thiết hct tăng từ 2m đến 27m, với Dh = 2m. - Cột 2 : Tương ứng với ÑMNCi = ÑMNDBT – hct = ÑMNDBT – (cột 1), tra quan hệ Ztl~W, ta được dung tích chết của mực nước chết thứ i : VCi. (triệu m3) cần tìm. - Cột 3 : Dung tích có ích thứ i : Vci.i = Vhồ - VCi = Vhồ - (cột 2). (triệu m3) - Cột 4 : Dung tích có ích bình quân thứ i : = Vci.i + VCi/2 = (cột 3) - (cột 2)/2. (triệu m3) - Cột 5 : Từ (cột 4) tra quan hệ Ztl~W ta được cao trình mực nước thượng lưu tương ứng thứ i : (m). - Cột 6 : Lưu lượng điếu tiết mùa kiệt thứ i : Qđtimk - Cột 7 : Từ Qđtimk (cột 6) tra quan hệ Zhl~Q : ta được cao trình mực nước hạ lưu tương ứng thứ i : (m). - Cột 8 : Cột nước làm việc của nhà máy thủy điện : (m) = (cột 5) – ( cột 6). - Cột 9 : Công suất mùa kiệt của trạm thủy điện : Nmk (kw) Nmk=9,81h Qđtimk = 0,85*(cột 6)*(cột 8). với 0,91h = k = 0,85 - Cột 10 : Điện lượng mùa kiệt : Emk (kw.h) Emk = Nmk.Tkiệt = (cột 9)*720. với Tkiệt = 720h Nhận xét bảng tính 1 và biểu đồ quan hệ Zct~Emk : Giai đoạn đầu khi độ sâu công tác hct tăng thì điện năng mùa kiệt Emk cũng tăng, nhưng tiếp tục tăng hct đến một trị số nào đó, ta sẽ có trị số Emk lớn nhất. Sau đó, nếu tiếp tục tăng hct thì trị số Emk sẽ giảm. Kết luận : Chọn hct.max = 27,00 m. 5/. Xác định cao trình mực nước chết MNC : Ñ MNC = Ñ MNDBT - hct.max = 142,0 – 27,0 = 115,0 m. Vậy : Ñ MNC = 115,0 m. 6/. Xác định dung tích có ích của hồ chứa Vci : Tra quan hệ Ztl ~ W, ta được : WMNDBT=142 = 975.106 m3. WMNC=115 = 292.106 m3. Vci = WMNDBT=142 - WMNC=115 = 975.106 – 292.106 = 683.106 m3. Vậy : Vci = 683.106 m3. II. Tính toán xác định công suất bảo đảm Nbđ theo đường tần suất công suất bình quân tháng cho 3 năm điển hình : * Để xác định công suất bảo đảm cần xác định hình thức điều tiết của hồ, đặc trưng của khả năng điều tiết của hồ là hệ số điều tiết b. trong đó : Wbq : Tổng lượng chảy bình quân nhiều năm Wbq = .Tnăm.s. : Lưu lượng dòng chảy bình quân của năm ứng với tần suất P=90% Tnăm.s = 31,536.106 là thời gian 1 năm tính bằng giây Þ Vậy hồ điều tiết nhiều năm. * Xác định mùa lũ và mùa kiệt từng năm thiết kế điển hình : nếu Qtn.i > (lưu lượng trung bình năm) đó là các tháng mùa lũ, còn ngược lại là các tháng mùa kiệt. * Ta tính công suất cho từng tháng của ba năm điển hình, nội dung tính toán được thực hiện trên máy tính, kết quả ghi ở các bảng sau : - Bảng 2 : Bảng tính điều tiết cho năm kiệt nước với tần suất P=90%. - Bảng 3 : Bảng tính điều tiết cho năm trung bình nước với tần suất P=50%. - Bảng 4 : Bảng tính điều tiết cho năm nhiều nước với tần suất P=10%. BẢNG TÍNH ĐIỀU TIẾT CHO NĂM KIỆT NƯỚC VỚI TẦN SUẤT P=90% ÑMNDBT = 142 m Vci = 683 .106 m3 VMNDBT = 975 .106 m3 Số tháng lũ : 4 ( tháng 6,7,8,9 ) hct = 27.00 m VMNC = 292 .106 m3 Số tháng kiệt: 8 ( tháng 10,11,12,1,2,3,4,5) Bảng 1 Tháng Qtn(m3/s) Qđt(m3/s) DQ (m3/s) DW (106 m3) Wđ(106m3) Wc(106m3) Wtb(106m3) F(km2) Thấm Bốc hơi Tổng tổn thất QPĐ(m3/s) Ztl(m) Zhl(m) Hi(m) Ni(kw) E(103kw.h) NiHi(kwm) Trử Cấp Trử Cấp 1% Wt(106m3) DZ(mm) Wbh(106m3) Wtt(106m3) Qtt( m3/s) + - + - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 6 90.0 90.0 - - - - 292.00 292.00 292.00 16.34 1% 2.92 75.0 1.23 4.15 1.58 88.4 114.00 69.6 44.40 33,367 24,024.5 1,481,344 7 95.0 95.0 - - - - 292.00 292.00 292.00 16.34 1% 2.92 75.0 1.23 4.15 1.58 93.4 114.00 69.77 44.23 35,119 25,285.8 1,553,145 8 214.0 107.7 106.3 - 275.7 - 292.00 567.65 429.83 21.31 1% 4.30 61.0 1.30 5.60 2.13 105.5 122.47 70.18 52.29 46,902 33,769.1 2,452,480 9 261.0 107.7 153.3 - 397.5 - 567.65 965.13 766.39 29.81 1% 7.66 60.0 1.79 9.45 3.59 104.1 134.87 70.13 64.74 57,262 41,228.7 3,707,146 10 103.4 103.4 - - - - 965.13 965.13 965.13 34.7 1% 9.65 60.0 2.08 11.73 4.46 98.9 141.76 69.94 71.82 60,399 43,487.3 4,337,862 11 78.7 99.5 - 20.8 - 54.0 965.13 911.17 938.15 34.12 1% 9.38 53.0 1.81 11.19 4.25 95.3 141.13 69.82 71.31 57,743 41,575.1 4,117,662 12 38.5 99.5 - 61.0 - 158.2 911.17 753.01 832.09 31.46 1% 8.32 52.0 1.64 9.96 3.79 95.7 137.30 69.84 67.46 54,894 39,524.0 3,703,179 1 41.8 99.5 - 57.7 - 149.6 753.01 603.40 678.20 27.58 1% 6.78 48.0 1.32 8.11 3.08 96.4 131.62 69.86 61.76 50,626 36,450.4 3,126,638 2 44.7 99.5 - 54.8 - 142.1 603.40 461.31 532.35 23.89 1% 5.32 49.0 1.17 6.49 2.47 97.0 126.24 69.89 56.35 46,484 33,468.8 2,619,400 3 34.2 99.5 - 65.3 - 169.3 461.31 292.00 376.65 19.76 1% 3.77 55.0 1.09 4.85 1.85 97.7 120.51 69.91 50.60 42,009 30,246.8 2,125,681 4 39.9 99.5 - 59.6 - 154.5 292.00 137.47 214.73 16.34 1% 2.15 66.0 1.08 3.23 1.23 98.3 114.00 69.93 44.07 36,816 26,507.3 1,622,286 5 46.4 46.4 - - - - 137.47 137.47 137.47 16.34 1% 1.37 91.0 1.49 2.86 1.09 45.3 114.00 68.27 45.73 17,611 12,680.0 805,265 Cộng 259.7 319.3 673.1 827.7 539,233 388,248 31,652,088 BẢNG TÍNH ĐIỀU TIẾT CHO NĂM KIỆT NƯỚC VỚI TẦN SUẤT P=50% ÑMNDBT = 142 m Vci = 683 .106 m3 VMNDBT = 975 .106 m3 Số tháng lũ : 4 ( tháng 6,7,8,9 ) hct = 27.00 m VMNC = 292 .106 m3 Số tháng kiệt: 8 ( tháng 10,11,12,1,2,3,4,5) Tháng Qtn(m3/s) Qđt(m3/s) DQ (m3/s) DW (106 m3) Wđ(106m3) Wc(106m3) Wtb(106m3) F(km2) Thấm Bốc hơi Tổng tổn thất QPĐ(m3/s) Ztl(m) Zhl(m) Hi(m) Ni(kw) E(103kw.h) NiHi(kwm) Trử Cấp Trử Cấp 1% Wt(106m3) DZ(mm) Wbh(106m3) Wtt(106m3) Qtt( m3/s) + - + - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 6 176.0 176.0 - - - - 292.00 292.00 292.00 16.34 1% 2.92 75.0 1.23 4.15 1.58 174.4 114.00 73.45 40.55 60,112 43,280.7 2,437,245 7 81.9 81.9 - - - - 292.00 292.00 292.00 16.34 1% 2.92 75.0 1.23 4.15 1.58 80.3 114.00 69.31 44.69 30,509 21,966.3 1,363,285 8 349.0 218.4 130.6 - 338.4 - 292.00 630.43 461.21 22.1 1% 4.61 61.0 1.35 5.96 2.27 216.2 123.63 75.77 47.86 87,940 63,316.4 4,208,784 9 307.0 218.4 88.6 - 229.6 - 630.43 859.99 745.21 29.27 1% 7.45 60.0 1.76 9.21 3.50 214.9 134.10 75.77 58.33 106,565 76,726.9 6,215,942 10 259.0 218.4 40.6 - 105.1 - 859.99 965.13 912.56 33.5 1% 9.13 60.0 2.01 11.14 4.23 214.2 140.26 75.76 64.50 117,436 84,553.6 7,574,591 11 113.5 113.5 - - - - 965.13 965.13 965.13 34.7 1% 9.65 53.0 1.84 11.49 4.37 109.1 141.76 70.34 71.42 66,250 47,700.1 4,731,587 12 56.6 93.8 - 37.2 - 96.3 965.13 868.80 916.96 33.6 1% 9.17 52.0 1.75 10.92 4.15 89.6 140.43 69.63 70.80 53,930 38,829.9 3,818,269 1 53.8 93.8 - 40.0 - 103.6 868.80 765.21 817.00 31.08 1% 8.17 48.0 1.49 9.66 3.67 90.1 136.74 69.65 67.09 51,376 36,991.1 3,446,847 2 48.8 93.8 - 45.0 - 116.6 765.21 648.65 706.93 28.3 1% 7.07 49.0 1.39 8.46 3.22 90.6 132.68 69.67 63.01 48,498 34,918.3 3,055,836 3 42.9 93.8 - 50.9 - 131.8 648.65 516.81 582.73 25.17 1% 5.83 55.0 1.38 7.21 2.74 91.0 128.11 69.7 58.41 45,192 32,538.2 2,639,665 4 40.7 93.8 - 53.1 - 137.5 516.81 379.26 448.04 21.77 1% 4.48 66.0 1.44 5.92 2.25 91.5 123.04 69.71 53.33 41,485 29,869.0 2,212,379 5 60.1 93.8 - 33.7 - 87.3 379.26 292.00 335.63 18.1 1% 3.36 91.0 1.65 5.00 1.90 91.9 117.11 69.72 47.39 37,004 26,642.9 1,753,620 Cộng 259.7 259.7 673.1 673.1 746,296 537,333 43,458,049 BẢNG TÍNH ĐIỀU TIẾT CHO NĂM NHIỀU NƯỚC VỚI TẦN SUẤT P=10% ÑMNDBT = 142 m Vci = 683 .106 m3 VMNDBT = 975 .106 m3 Số tháng lũ : 4 ( tháng 6,7,8,9 ) hct = 27.00 m VMNC = 292 .106 m3 Số tháng kiệt: 8 ( tháng 10,11,12,1,2,3,4,5) Tháng Qtn(m3/s) Qđt(m3/s) DQ (m3/s) DW (106 m3) Wđ(106m3) Wc(106m3) Wtb(106m3) F(km2) Thấm Bốc hơi Tổng tổn thất QPĐ(m3/s) Ztl(m) Zhl(m) Hi(m) Ni(kw) E(103kw.h) NiHi(kwm) Trử Cấp Trử Cấp 1% Wt(106m3) DZ(mm) Wbh(106m3) Wtt(106m3) Qtt( m3/s) + - + - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 7 431.0 327.0 104.0 - 269.6 - 292.00 561.56 426.78 21.23 1% 4.27 75.0 1.59 5.86 2.23 324.8 122.36 81.23 41.13 113,542 81,750.5 4,669,997 8 404.3 327.0 77.3 - 200.4 - 561.56 761.92 661.74 27.16 1% 6.62 61.0 1.66 8.27 3.15 323.9 131.02 81.22 49.80 137,088 98,703.3 6,826,980 9 405.4 327.0 78.4 - 203.2 - 761.92 965.13 863.53 32.26 1% 8.64 60.0 1.94 10.57 4.02 323.0 138.46 81.22 57.24 157,144 113,143.5 8,994,905 6 186.2 186.2 - - - - 965.13 965.13 965.13 34.7 1% 9.65 75.0 2.60 12.25 4.66 181.5 141.76 73.84 67.92 104,807 75,461.1 7,118,499 10 279.4 279.4 - - - - 965.13 965.13 965.13 34.7 1% 9.65 60.0 2.08 11.73 4.46 274.9 141.76 78.72 63.04 147,323 106,072.7 9,287,250 11 197.5 197.5 - - - - 965.13 965.13 965.13 34.7 1% 9.65 53.0 1.84 11.49 4.37 193.1 141.76 74.55 67.21 110,333 79,439.7 7,415,471 12 95.6 98.4 - 2.8 - 7.3 965.13 957.88 961.50 34.62 1% 9.62 52.0 1.80 11.42 4.34 94.1 141.68 69.78 71.90 57,484 41,388.5 4,133,100 1 73.2 117.5 - 44.3 - 114.9 957.88 843.00 900.44 33.19 1% 9.00 48.0 1.59 10.60 4.03 113.5 139.82 70.52 69.30 66,851 48,132.8 4,632,782 2 58.5 108.0 - 49.5 - 128.3 843.00 714.66 778.83 30.12 1% 7.79 49.0 1.48 9.26 3.52 104.5 135.33 70.17 65.16 57,875 41,669.8 3,771,119 3 48.5 108.0 - 59.5 - 154.3 714.66 560.39 637.52 26.55 1% 6.38 55.0 1.46 7.84 2.98 105.0 130.13 70.2 59.93 53,506 38,524.5 3,206,628 4 52.1 108.0 - 55.9 - 144.9 560.39 415.46 487.92 22.77 1% 4.88 66.0 1.50 6.38 2.43 105.6 124.61 70.22 54.39 48,816 35,147.2 2,655,077 5 60.5 108.0 - 47.6 - 123.4 415.46 292.08 353.77 18.84 1% 3.54 91.0 1.71 5.25 2.00 106.0 119.66 70.23 49.43 44,544 32,072.0 2,201,830 Cộng 259.7 259.7 673.1 673.1 1,099,313 791,505 64,913,637 Thuyết minh bảng tính 2 : - Cột 1 : Tháng của năm thiết kế - Cột 2 : Lưu lượng thiên nhiên đến của từng tháng Qtn. (m3/s) - Cột 3 : Lưu lượng điều tiết của trạm thủy điện chưa kể đến tổn thất Qđt (m3/s). Lưu lượng điều tiết này chia ra làm 2 mùa, mùa lũ : , mùa kiệt : . + Lưu lượng điều tiết mùa lũ : (m3/s) Trong đó : là tổng lưu lượng thiên nhiên của các tháng lũ. là số tháng mùa lũ (từng năm điển hình khác nhau) Vci = 841.106 m3 là dung tích có ích của hồ Rồi so sánh Qtn với : nếu Qtn thì tháng đó lưu lượng điều tiết là . + Lưu lượng điều tiết mùa kiệt : (m3/s) Trong đó : là tổng lưu lượng thiên nhiên của các tháng kiệt. là số tháng mùa kiệt (từng năm điển hình khác nhau) Rồi so sánh Qtn với : nếu Qtn > thì lưu lượng điều tiết của trạm thủy điện tháng đó là lưu lượng Qtn. Lúc đó tính lại ứng với các tháng còn lại. Cứ như vậy cho đến khi Qtn < thì tháng đó lưu lượng điều tiết là . - Cột 4 : Lưu lượng trử lại trong hồ : DQtrử (m3/s) DQtrử = Qtn – Qđt = (cột 2) – (cột 3) >0. - Cột 5 : Lưu lượng cấp bù nước thiếu : DQcấp (m3/s) DQcấp = Qtn – Qđt = (cột 2) – (cột 3) <0. - Cột 6 : Đổi lưu lượng trử ra m3 trữ : DWtrử (106 m3/s) DWtrử = DQtrử.(số giây trong tháng) = ( cột 4)*30*24*3600 - Cột 7 : Đổi lưu lượng cấp ra m3 cấp : DWcấp (106 m3/s) DWcấp = DQcấp.(số giây trong tháng) = ( cột 5)*30*24*3600 - Cột 8 : Dung tích đầu thời đoạn : Wđ (106 m3) + Tháng đầu tiên ( tháng 6) : Wđ = VMNC = 292,00 + Các tháng tiếp theo : Wđ = dung tích cuối thời đoạn của tháng kế trước. - Cột 9 : Dung tích cuối thời đoạn : Wc (106 m3) Wc = Wđ + DWtrử - DWcấp = (cột 8) + (cột 6) – (cột 7) - Cột 10 : Dung tích trung bình của tháng : Vtb (106 m3) Wtb = (Wđ + Wc)/2 = [(cột 8) + (cột 9)]/2 - Cột 11 : Diện tích mặt nước tương ướng với dung tích trung bình : F (km2) tra quan hệ W~F : ta được diện tích mặt nước F cần tìm - Cột 12 : hệ số thấm bằng 1%. - Cột 13 : Dung tích nước tổn thất do thấm : Wt (106 m3). Wt = Wtb.1% = (cột 10).1% - Cột 14 : Lượng bốc hơi : DZ (mm). Theo tài liệu bốc hơi đã biết. - Cột 15 : Dung tích nước tổn thất do bốc hơi : Wbh (106 m3). Wbh = F. DZ.10-3 = (cột 11)*(cột 14)*10-3 - Cột 16 : Tổng dung tích nước tổn thất : Wtt (106 m3). Wtt = Wt + Wbh = (cột 13) + (cột 15) - Cột 17 : Tổng lưu lượng nước tổn thất : Qtt (m3/s). Qtt = Wtt/2,63 = (cột 16)/2,63 - Cột 18 : Lưu lượng phát điện : QPĐ (m3/s). QPĐ = Qđt – Qtt = (cột 3) - (cột 17) - Cột 19 : Cao trình mực nước thượng lưu (m) ứng với = VC + ½.(Wđ–Wc) = 503,00 + ½.[(cột 8) – (cột 9)] tra quan hệ Ztl ~ W, ta được cao trình thượng lưu cần tìm. - Cột 20 : Cao trình mực nước thượng lưu Zhl (m) ứng với QPĐ (cột 18) tra quan hệ Zhl ~ Q, ta được cao trình hạ lưu Zhl cần tìm. - Cột 21 : Cột nước bình quân tháng của tháng tính toán : (m) = - Zhl = (cột 19) – (cột 20) - Cột 22 : Công suất tương ứng của từng tháng của trạm phát điện : Ni (kw) Ni = 8,5.QPĐ. = 8,5*(cột 18)*(cột 21) - Cột 23 : Điện lượng từng tháng của trạm phát điện : E (103 kw.h). E = 720.N.10-3 = 720*(cột 22)*10-3 - Cột 24 : NiHi (kwm), nhằm để tính cột nước bình quân năm điển hình : Hbq NiHi = .Ni = (cột 21)*(cột 22) (m) * Xây dựng đường tần suất công suất N = f(P%) Từ các bảng tính điều tiết cho năm (bảng 1, 2 và 3) của 3 năm tính toán P = 90%, P = 50%, P = 10%, ta sắp xếp thứ tự công suất N từ lớn đến nhỏ theo (bảng 5). Với P = trong đó : n = 36 tháng. m : là số thứ tự từ lớn đến bé. Từ bảng tính tần suất (bảng 5) và đường tần suất N = f(P%). Ta xác định được công suất bảo đảm Nđb ứng với tần suất P=90% là : Nbđ = 34,370 kw. III. Tính toán xác định công suất lắp máy Nlm và điện lượng năm bình quân nhiếu năm : 1/. Xác định công suất lắp máy Nlm của trạm thủy điện : Công suất lắp máy Nlm là công suất tối đa mà trạm thu3t điện có thể phát được trong quá trình làm việc bình thường. Trong phạm vi đố án do thiếu phụ tải, nên chọn Nlm theo công thức kinh nghiệm : Nlm = ( 3 ÷ 5 ).Nbđ 3Nbđ = 3*34,370 = 103110 kw. 5Nbđ = 5*34,370 = 171850 kw. Chọn : Nlm = 140.000 kw. 2/. Xác định điện lượng năm bình quân nhiều năm : Điện lượng năm bình quân nhiều năm là điện lược của tất cả các năm thủy văn cộng lại rồi chia cho số năm n. Từ các bảng tính điều tiết cho năm (bảng 1, 2 và 3) của 3 năm tính toán P = 90%, P = 50%, P = 10%, ta tìm được các ở (cột 23). Þ kw.h Vậy : = 572.362103 kw.h 3/. Tính số giờ lợi dụng công suất hld: h. 3.00 h < 4.09 h < 5.000 h. Vậy : hld = 4.09 h. IV. Xác định các cột nước đặc trưng Hmax, Hmin, Hbq, Htt của trạm thủy điện : 1/. Xác định cột nước lớn nhất Hmax : Cột nước lớn nhất Hmax là cột nước lớn nhất xảy ra trong quá trình làm việc của trạm thủy điện, tương ứng với mực nước thượng lưu là mực nước dâng bình thường ÑMNDBT và mực nước hạ lưu là mực nước thấp nhất ÑZhl.min . Hmax = Ñ MNDBT - Ñ Zhl.min + Từ các bảng tính điều tiết cho năm (bảng 1, 2 và 3) của 3 năm tính toán P = 90%, P = 50%, P = 10%, ta tìm được mực nước hạ lưu thấp nhất ở (cột 20) của tháng 5 năm nước kiệt (P=90%). ÑZhl.min = 68.27m + Mực nước dâng bình thường của hồ chứa : Ñ MNDBT = 142,00 m. Þ Hmax = Ñ MNDBT - Ñ Zhl.min = 142,00 – 68.27 = 73.73 m. Vậy : Hmax = 73.73 m. 2/. Xác định cột nước nhỏ nhất Hmin : Cột nước nhỏ nhất Hmin là cột nước nhỏ nhất xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của trạm thủy điện, tương ứng với mực nước thượng lưu là mực nước chết ÑMNC và mực nước hạ lưu là mực nước lớn nhất ÑZhl.max . Hmin = Ñ MNC - Ñ Zhl.max + Từ các bảng tính điều tiết cho năm (bảng 1, 2 và 3) của 3 năm tính toán P = 90%, P = 50%, P = 10%, ta tìm được mực nước hạ lưu lớn nhất ở (cột 20) của tháng 7 năm nhiều nước (P=10%). ÑZhl.max = 81.23m + Mực nước chết của hồ chứa : Ñ MNC = 115,00 m. Þ Hmin = Ñ MNC - Ñ Zhl.max = 115,00 –81.23 = 33.77 m. Vậy : Hmin = 33.77 m. 3/. Xác định cột nước bình quân Hbq : Cột nước bình quân Hbq là cột nước bình quân trong suốt quá trình vận hành bình thường của trạm thủy điện. + Từ các bảng tính điều tiết cho năm (bảng 1, 2 và 3) của 3 năm tính toán P = 90%, P = 50%, P = 10%, ta tìm được các và . Þ m. Vậy : Hbq = 58.71 m. 4/. Xác định cột nước tính toán Htt : Cột nước tính toán Htt là cột nước nhỏ nhất tương ứng với nó trạm thủy điện phát ra công suất máy. Theo kinh nghiệm : Htt = (0,90 ÷ 0,95).Hbq. 0,90Hbq = 0,90*58.71 = 52.84 m. 0,95Hbq = 0,95*58.71 = 55.78m. Vậy chọn : Htt = 54.31 m. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TTĐ ( Kết quả tính toán thuỷ năng ) - Mực nước dâng bình thường MNDBT : 142 (m) - Mực nước chết MNC : 115 (m) - Dung tích hữu ích Vhi : 683.106 (m3) - Độ sâu công tác hCT : 27 (m) - Công suất bảo đảm Nbđ : 34 (MW) - Công suất lắp máy Nlm : 140 (MW) - Điện lượng bình quân nhiều năm Enăm : 572.106 (kw.h) - Số giờ lợi dụng công suất lắp máy h Nlm : 4088.3 (h) - Cột nước lớn nhất Hmax : 73.73 (m) - Cột nước bình quân gia quyền Hbq : 58.71 (m) - Cột nước tính toán Htt : 54.31 (m) - Cột nước nhỏ nhất Hmin : 33.77 (m) --------------&---------------- PHAÀN III: LÖÏA CHOÏN THIEÁT BÒ CHO TTÑ I/ CHOÏN NHAÕN HIEÄU VAØ XAÙC ÑÒNH CAÙC KÍCH THÖÔÙC CÔ BAÛN CUÛA TUA BIN 1-1. Choïn nhaõn hieäu tua bin: Vôùi caùc thoâng soá veà coät nöôùc tính toaùn Hmax = 73.73 (m), Hmin = 33.77 (m). Tra ôû bảng (8-1), baûng (8-2), ta ñöôïc nhaõn hieäu tua bin nhö sau: TT75/702. Cho phương aùn 1-2. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn cuûa tua bin: 1/ Xaùc ñònh ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa baùnh xe coâng taùc (BXCT): Ñöôøng kính BXCT ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Trong ñoù: - : Coâng suaát ñònh möùc cuûa tua bin; (KW) Nlm: coâng suaát laép maùy; Nlm = 140 (MW) : hieäu suaát cuûa maùy phaùt; sô boä choïn = 0,96 Soá toå maùy Z = 2 - : Hieäu suaát cuûa tua bin; sô boä choïn = 0,9 - Htt: Coät nöôùc tính toaùn; Htt = 54.31 (m) - Q’1: Löu löôïng quy daãn cuûa tua bin, laáy treân ñöôøng döï tröõ coâng suaát 5% hoaëc trò soá QImax cho ôû baûng (8-2) giaùo trình “Turbin thuyû löïc” cuûa tröôøng Ñaïi hoïc Thuyû lôïi. Vôùi kieåu turbin CQ50/642 tra baûng ta coù: Q’1 = QImax = 1150 (l/s) = 1,15 (m3/s). Sau khi tính ñöôïc giaù trò cuûa ñöôøng kính BXCT D1 ta neân choïn ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa turbin nhö sau: - Vôùi kieåu turbin caùnh quay choïn ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa turbin laø D1tc³D1 - Vôùi kieåu turbin taâm truïc choïn ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa turbin laø Tuy nhieân trong khi choïn vaãn phaûi öu tieân caùc giaù trò gaàn saùt vôùi D1 nhaát; ñöôïc choïn theo (baûng 5-5) treân cô sôû tính toaùn D1 theo coâng thöùc treân; keát quaû tính toaùn vôùi caùc phöông aùn veà soá toå maùy theå hieän ôû baûng sau: Soá toå maùy (z) NñmTB (KW) Htt (m) hTB Q'1 (m3/s) D1 (m) D1tc (m) 2 72916,7 54,31 0,9 1,15 4,24 3,6 2/ Xaùc ñònh soá voøng quay ñoàng boä n (v/phuùt): Soá voøng quay ñoàng boä cuûa turbin ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Trong ñoù: Hbq- coät nöôùc bình quaân; Hbq = 58.71 m nI' - Soá voøng quay quy daãn cuûa tua bin, trò soá n1' coù theå laáy treân ñöôøng ÑTTHC ñi qua ñieåm lôùn hôn 1 ¸ 2 v/ph so vôí ñieåm coù hieäu suaát cao nhaát ( ñoái vôùi turbin caùnh quay) hoaëc cao hôn 2 ¸ 5 v/p (ñoái vôùi turbin taâm truïc). Khi bieán ñoåi n1' töø maãu sang thöïc thì soá voøng quay quy daãn cuûa turbin n1' lôùn hôn maãu laø Dn1' vôùi Dn1' = (3¸5) v/p. Suy ra n1t' = 70 + 3 = 73v/p Trong đó:nItt’ – là số vòng quay quy dẫn tính toán của turbin thực rn1’:Độ hiệu chỉnh số vòng quay quy dẫn turbin thực và turbin mẫu n’1tư :Số vòng quay quy dẫn tối ưu của turbin mẫu n’1tư = 73v/p hTmax,hMmax:Hiệu suất lớn nhất của turbin thực và turbin mẫu,tra trên đường ĐTTHC ta được hMmax = 0,9 (Htt < 150m ) D1M , D1T:Là đường kính bánh xe công tác của turbin mẫu và turbin thực D1M = 4.24 m; D1T = 3,5m; Thay số = 0,98 è = 2.41 v/p n’1 = 73+2.41= 75.41 (v/p) Vậy số vòng quay đồng bộ là: = 165.09(v/p) Chọn số vòng quay đồng bộ theo bảng (8-3) /139 GTTBTL.được n = 75(v/p) Keát quaû tính toaùn cho caû ba phöông aùn toå maùy ñöôïc theå hieän ôû baûng sau: Soá toå maùy (z) Hbq (m) n'I (v/ph) D1tc (m) nñb  (v/ph) n (v/ph) 2 58,71 75,41 3,6 160,50 75,0 3/ Kieåm tra laïi baûng tính toaùn: - Tính laïi soá voøng quay quy daãn: - Tính löu löôïng quy daãn taïi ñieåm tính toaùn: Keát quaû tính Q1' vaø n1tt' ñöôïc theå hieän ôû baûng sau: Soá toå maùy (z) NTB (KW) Hmin (m) Hmax (m) Htt (m) hTB D1tc (m) nñb (v/ph) Q'1 (m3/s) n'Imax (v/ph) n'Imin (v/ph) 2 72916,7 33,8 73,73 54,3 0,9 3,6 160,50 1,5922 99,43 67,29 Töø caùc giaù trò n1tt' (v/p) vaø Q1' (m3/s) ôû baûng treân tra ñöôøng ÑTTHC cuûa turbin giaùo trình ta thaáy chuùng naèm troïn trong vuøng coù hieäu suaát cao. Ñieàu naøy chöùng toû ñöôøng kính BXCT vaø soá voøng quay cuûa turbin choïn ôû treân laø hôïp lyù. 4/ Kieåm tra vuøng laøm vieäc cuûa turbin: Ñeå kieåm tra vieäc choïn caùc trò soá D1 vaø n coù chính xaùc hay khoâng ta tính caùc trò soá quy daãn n1T max' vaø n1T min' theo coâng thöùc: Tính soá voøng quay thöïc lôùn nhaát (v/p) Tính soá voøng quay thöïc nhoû nhaát (v/p) Neáu vuøng laøm vieäc naøy bao laáy vuøng hieäu suaát cao cuûa ñöôøng ÑTTHC thì chöùng toû D1 vaø n laø chính xaùc. Ngöôïc laïi, neáu vuøng laøm vieäc noùi treân caùch xa vuøng hieäu suaát cao cuûa ÑÑTTHC thì phaûi choïn laïi D1 vaø n hoaëc thay ñoåi caû hai trò soá ñoù, ñoâi khi phaûi choïn laïi ñöôøng kính BXCT trong heä turbin khaùc. Keát quaû tính n1T max' vaø n1T min' ñöôïc ghi ôû baûng 4 treân. Töø keát quaû cuûa baûng 4 ta tra leân ñöôøng ÑTTHC cuûa turbin TT75/702 ta thaáy chuùng naèm trong vuøng coù hieäu suaát cao. Ñieàu naøy chöùng toû caùc thoâng soá treân laø hôïp lyù. 5/ Xaùc ñònh chieàu cao huùt Hs: - ÑN: chieàu cao huùt Hs laø khoaûng caùch thaúng ñöùng tính töø maët nöôùc haï löu ñeán ñieåm coù aùp löïc nhoû nhaát. Chieàu cao huùt Hs ñöôïc tính theo coâng thöùc: Trong ñoù: Ñ - cao trình möïc nöôùc haï löu so vôùi maët bieån, phuï thuoäc vaøo chieàu cao Hs vaø möïc nöôùc haï löu nhoû nhaát , sô boä laáy Þ Ñ = ZHLmin = 68.27m H – coät nöôùc tính toaùn cuûa TTÑ Htt = 54.31m sM - heä soá khí thöïc cuûa tubin maãu treân ÑÑTTHC taïi ñieåm tính toaùn (n’1tt, Q’1tt ) ta ñöôïc sM = 0.133 Baûng 6 Soá toå maùy (z) Zhl(Qmin) (m) Htt (m) sM Ds Hs (m) D1tc (m) bo = 0,3D1tc Cao trình laép maùy 2 68,27 54,31 0,133 0,018 1,72 3,60 1,08 70,53 6/ Xaùc ñònh cao trình laép maùy: Cao trình laép maùy cuûa TTÑ laø cao trình chuaån, töø ñoù laøm cao trình xaùc ñònh caùc cao trình khaùc vaø khoái löôïng ñaøo ñaép cuûa coâng trình. Ñoàng thôøi cao trình laép maùy ñöôïc quy öôùt laø cao trình ñi qua trung taâm caùnh höôùng nöôùc . Cao trình laép maùy cuûa TTÑ CT5 ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: ÞÑlm = Zhl(Qmin) + H’s Trong ñoù: Zhl(Qmin) – cao trình möïc nöôùc haï löu thaáp nhaát = Zhl min = 68.27m Hs - ñoä cao huùt = 1.72 m b0 = btb0 *D1 btb0 laø tyû soá chieàu cao boä phaän höôùng doøng, tra baûng (8-2) giaùo trình turbin thuûy löïc ñöôïc btb0 = 0,3è b0 = 0,3*3,5 = 1.05 m H’s = 1.72 +1.05/2 = 2,245m Keát quaû tính cao trình laép maùy ñöôïc tính ôû baûng 6 treân Troïng löôïng baùnh xe coâng taùc,troïng löôïng truïc turbin + Troïng löôïng baùnh xe coâng taùc (Gb):Tra treân hình (8 -11a)GTTBTL öùng vôùi ñöôøng kính baùnh xe coâng taùc D1 = 3,5m è Gb = 50 taán. + Trọng lượng trục turbin: (Gt):Gt = 0,8 x GB = 40 (tấn) III/ CHOÏN VAØ XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC BUOÀNG TUA BIN, OÁNG HUÙT 2-1 Choïn vaø xaùc ñònh kích thöôùc buoàng tua bin: 1/ Khaùi nieäm: buoàng tua bin laø boä phaän noái lieàn coâng trình daãn nöôùc cuûa NMTÑ vôùi tua bin, coù taùc duïng daãn nöôùc ñeàu ñaën xung quanh caùnh höôùng nöôùc ñeå taïo neân doøng chaûy ñoái xöùng vôùi truïc tua bin. - Buoàng tua bin caàn ñaûm baûo caùc yeâu caàu sau: + Daãn nöôùc vaøo ñeàu ñaën leân chu vi caùc caùnh höôùng nöôùc ñeå taïo neân doøng chaûy ñoái xöùng vôùi truïc tua bin. + Toån thaát thuûy löïc trong buoàng xoaén, ñaëc bieät laø toån thaát taïi boä phaän höôùng doøng laø nhoû nhaát. + Buoàng coù kích thöôùc nhoû nhaát vaø keát caáu ñôn giaûn. + Deã noái tieápvôùi ñöôøng daãn cuûa TTÑ + Thuaän tieän cho vieäc boá trí tua bin vaø caùc thieát bò phuï. Noùi chung buoàng tua bin coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán naêng löôïng, hieäu suaát vaø giaù thaønh xaây döïng cuûa TTÑ. 2/ Choïn kieåu buoàng: kieåu buoàng tua bin ñöôïc choïn döïa vaøo coät nöôùc vaø coâng suaát cuûa TTÑ. Treân cô sôû tính toaùn thuûy naêng ôû treân tra hình (5-1) giaùo trình Thuûy Ñieän , ta choïn ñöôïc kieåu buoàng tua bin laø Buoàng xoaén beâ toâng coù tieát dieän ngang hình troøn. 3/ Phöông phaùp tính toaùn buoàng tua bin: Doøng chaûy trong buoàng tua bin raát phöùc taïp vì vaäy trong tính toaùn thöôøng söû duïng moät soá nguyeân lyù tính gaàn ñuùng nhö sau: - Nguyeân lyù moâ men toác ñoä baèng haèng soá (töùc giaû thieát Vu.r = const) - Nguyeân lyù toác ñoä trung bình baèng haèng soá (töùc giaû thieát Vu = const) Trong phaïm vi ñoà aùn choïn phöông phaùp tính toaùn buoàng tua bin theo "Nguyeân lyù moâ men toác ñoä baèng haèng soá (töùc giaû thieát Vu.r = const)". 4/ Tính toaùn xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn cuûa buoàng xoaén: Caùc thoâng soá buoàng xoaén goàm: goùc bao jmax, vaän toác bình quaân cuûa doøng nöôùc taïi cöûa vaøo buoàng xoaén Vcv, vaø hình daïng buoàng xoaén. * Goùc bao jmax: vôùi kieåu buoàng xoaén ñaõ choïn laø buoàng xoaén kim loaïi, theo thöïc nghieäm thöôøng coù goùc bao jmax = 345o ÖÙng vôùi caùc thoâng soá cuûa tua bin ñaõ tính ñöôïc ôû treân vaø kieåu buoàng xoaén ñaõ choïn, tra baûng (5-5) Giaùo trình Thuûy Ñieän - trang 92 ta ñöôïc caùc kích thöôùc cô baûn cuûa tua bin; soá löôïng caùnh höôùng doøng vaø caùc kích thöôùc cô baûn cuûa xtato nhö baûng sau: TUA BIN TT75/702 BUOÀNG XOAÉN KIM LOAÏI D1 (m) D0 (m) Z0 Db (m) Da (m) D4 (m) R (m) h (m) 3,6 4,20 24 4,8 5,55 5,90 0,35 0,35 * Tính toaùn thuûy löïc buoàng xoaén: Theo "Nguyeân lyù moâ men toác ñoä baèng haèng soá (töùc giaû thieát Vu.r = const)". + Vaän toác cöûa vaøo buoàng xoaén Vcv ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm: ; trong ñoù: Htt laø coät nöôùc tính toaùn cuûa TTÑ Htt = 54.31 (m) Kx laø heä soá kinh nghieäm coù xeùt ñeán toån thaát thuûy löïc vaø kích thöôùc kinh teá cuûa buoàng xoaén Kx = (0,8 - 1,1); choïn Kx = 0.85 Vaäy: + Löu löôïng qua tieát dieän cöûa vaøo cuûa buoàng xoaén Qcv: ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc ; trong ñoù: jmax = 345o QTB : löu löôïng tính toaùn cuûa tua bin Vaäy + Dieän tích vaø baùn kính cöûa vaøo: ñöôïc xaùc ñònh nhö sau . Dieän tích cöûa vaøo: (m2) . Baùn kính buoàng xoaén taïi cöûa vaøo: (m) + Baùn kính tieát dieän troøn cuûa buoàng xoaén öùng vôùi goùc j1 baát kyø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Töø ñoù ta xaùc ñònh ñöôïc baùn kính ri taïi tieát dieän thöù i theo quan heä ri = ra+2rj Trong ñoù: . ji : goùc bao cuûa buoàng xoaén tai tieát dieän thöù i . ra: baùn kính meùp vaøo coät stato cuûa tua bin, tra baûng (5-5) D1 =7,5 (m). Da = 7800(mm) = 7,8 (m) ra = 0,5Da = 0,5.5.55 = 2.775(m) . c: heä soá; ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Keát quaû tính toaùn baùn kính buoàng xoaén theo baûng sau TUA BIN TT75/702 BUOÀNG XOAÉN KIM LOAÏI D1 (m) D0 (m) Z0 Db (m) Da (m) D4 (m) R (m) h (m) 3,6 4,20 24 4,8 5,55 5,90 0,35 0,35 c= TT ji ji/c 2ra(ji/c) (2ra(ji/c))^0.5 ri (m) 2ri (m) ri (m) 1 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 2,78 2 15 0,033 0,185 0,430 0,463 0,926 3,70 3 30 0,067 0,370 0,608 0,675 1,349 4,12 4 45 0,100 0,554 0,745 0,844 1,689 4,46 5 60 0,133 0,739 0,860 0,993 1,986 4,76 6 75 0,166 0,924 0,961 1,128 2,255 5,03 7 90 0,200 1,109 1,053 1,253 2,505 5,28 8 105 0,233 1,293 1,137 1,370 2,741 5,52 9 120 0,266 1,478 1,216 1,482 2,964 5,74 10 135 0,300 1,663 1,290 1,589 3,178 5,95 11 150 0,333 1,848 1,359 1,692 3,385 6,16 12 165 0,366 2,033 1,426 1,792 3,584 6,36 13 180 0,400 2,217 1,489 1,889 3,777 6,55 14 195 0,433 2,402 1,550 1,983 3,965 6,74 15 210 0,466 2,587 1,608 2,075 4,149 6,92 16 225 0,499 2,772 1,665 2,164 4,329 7,10 17 240 0,533 2,957 1,719 2,252 4,504 7,28 18 255 0,566 3,141 1,772 2,338 4,677 7,45 19 270 0,599 3,326 1,824 2,423 4,846 7,62 20 285 0,633 3,511 1,874 2,506 5,013 7,79 21 300 0,666 3,696 1,922 2,588 5,177 7,95 22 315 0,699 3,880 1,970 2,669 5,338 8,11 23 330 0,732 4,065 2,016 2,749 5,497 8,27 2-2 Choïn vaø xaùc ñònh kích thöôùc oáng huùt (oáng xaû): 1/ Coâng duïng: - Daãn nöôùc sau khi ra khoûi BXCT veà haï löu - Thu hoài coät nöôùc tính töø cöûa ra cuûa BXCT veà haï löu - Thu hoài moät phaàn ñoäng löôïng ôû cöûa ra cuûa BXCT 2/ Choïn kieåu oáng huùt: Theo hình daïng cuûa oáng, oáng huùt ñöôïc chia laøm 2 loaïi: oáng huùt thaúng vaø oáng huùt cong. - OÁng huùt thaúng: Theo hình daïng ñöôøng sinh taïo neân maët ngoaøi oáng ñöôïc chia laøm 2 kieåu:oáng huùt choùp vaø oáng huùt loe. - OÁng huùt cong: goàm ñoaïn khuyûu cong 900 vaø ñoaïn oáng hình choùp cuït. Xeùt veà ñieàu kieän thuûy löïc, caùc thoâng soá cô baûn cuûa TTÑ, ñieàu kieän cheá taïo vaø hieäu quaû söû duïng cuûa moät soá TTÑ töông töï. Trong phaïm vi ñoà aùn choïn kieåu oáng huùt laø OÁng huùt cong. 3/ Caùc thoâng soá cô baûn cuûa oáng huùt: Vôùi tua bin taâm truïc TT75/702, ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa BXCT D1 = 3,5 (m) ñöôïc thieát keá ôû treân, tra caùc baûng (6-3; 6-5) - trang 117 Giaùo trình Tuabin thuûy löïc ta ñöôïc kieåu khuyûu, kieåu oáng huùt vaø caùc kích thöôùc cô baûn cuûa khuyûu, oáng huùt theo caùc baûng sau: Kích thöôùc cô baûn cuûa khuyûu soá 4 (ñôn vò m) Kieåu khuyûu D4 h4 B4 Lk h6 a R6 a1 R7 a2 R8 4E 4,4 4,43 9,0 5,72 2,22 1,606 3,82 4,86 2,68 0,349 2,56 - Goùc loe cuûa ñoaïn choùp cuït (thöïc nghieäm): q >= 16 - 180 ; choïn q = 180 - Ñoaïn noái tieáp coù tyû soá h3 = (0.3- 0.5).D3 = 0,4.D3 - Goùc môû cuûa ñoaïn môû roäng naèm ngang: a = 10 - 130; choïn a = 120 Treân ñaây laø nhöõng kích thöôùc cô baûn theo thöïc nghieäm; trong quaù trình thieát keá chi tieát seõ coù nhöõng thay ñoåi nhoû cho phuø hôïp vôùi yeâu caàu cheá taïo vaø thuaän tieän cho vaän haønh. Chọn động cơ tiếp lực Đối với turbin tâm trục đã chọn TT75/702. Căn cứ vào đường kính ta chọn động cơ tiếp lực chuyển đông thẳng ,tác dụng hai bên ,mỗi turbin có hai động cơ,động cơ đặt trong hầm turbin. Xác định đường kính động cơ tiếp lực dH Trong đó: bo – chiều cao tương đối cúa cánh hướng nước ,đối với turbin TT75/702 tra bảng 8-2 GTTBTL được bo = 0,3 l – hệ số phụ thuộc vào số cánh hướng nước ,với số cánh hướng nước Z = 24 theo giáo trình TBTL tra được l = 0,03 Hmax :Cột nước lớn nhất của trạm thủy điên Hmax = 73.73 (m) = 0,494 (m) Với dH = 0,494(m) = 494 mm chon theo đường kính tiêu chuẩn dH =494 mm Xác định độ dời lớn nhất của động cơ tiếp lực Độ dời lớn nhất của động cơ tiếp lực xác định theo công thức: SHmax = (1,4 ÷ 1,6)aomax Với aomax – độ mở lớn nhất của cánh hướng nước Trong đó: aoM – độ mở cánh hướng nước của turbin mẫu tra trên đường ĐTTHC ứng với điểm tính toán Q1’ = 1,59 m3/s ;và số vòng quay n1’ = 73 (v /p) được:aoM = 29 (mm) Zo,Z0M – số cánh của turbin thực và turbin mẫu Zo = Z0M = 24 Do;D0M – đường kính vòng tròn đi qua tâm các cánh hướng nước của turbin thực và mẫu Do = 3,5 (mm) D0M = 1,15 x D1M = 1,15 x 3,5 = 4.025 m Thay số ta được: aomax = 0,25(m) SHmax = 1,5.0,25 = 0,375 (m) Thể tích của động cơ tiếp lực: Trong đó : ZH – Số lượng động cơ tiếp lực yH – Hệ số co hẹp của xilanh do có cần pitong nằm trong xi lanh yH = 0,7 ÷ 1 lấy yH = 0,8 è VH = 0,55 (m3) Lực tác dụng lớn nhất của một ĐCTL: Trong đó: Po – áp lực lớn nhất của dầu có áp (Po = 40at = 40.104 Kg/m2) ZH = 2 Khả năng công tác của một động cơ tiếp lực AH = P0 x VH = 40.104.0,55 = 2200.102 (KNm) VIII. CHỌN MÁY ĐIỀU TỐC Máy điều tốc xác định theo kích thước đường kính van trượt chính của máy điều tốc.Đường kính máy này thường lấy bằng đường kính dẫn dầu từ van trượt đến động cơ tiếp lực của bộ phân hướng dòng và chọn theo đường kính cấp tiêu chuẩn Lưu lượng dầu có áp đi vào van trượt chính của máy điều tốc tính theo công thức Trong đó: VH – thể tích toàn bộ các động cơ tiếp lực,một động cơ tiếp lực có VH = 0,55 (m3) do mỗi turbin có 2 động cơ tiếp lực nên VH = 1,1 (m3) Ts – Thời gian đóng ĐCTL chọn Ts = 8 (s) è QVT = 0,1375 (m3 /s) Có QVT ta tính được đường kính ống dẫn dầu từ van trượt đến ĐCTL Trong đó: Vd : là vận tốc dầu có áp trong ống dẫn dầu (Vd = 4÷ 6 m/s) Chọn Vd = 5(m/s) do = dVT = 0,5641 (m) = 564mm. Chọn theo đường kính tiêu chuẩn do = dVT = 560 (mm) Từ đó chọn máy điều tốc dùng cho turbin PO -115 là P560 LỰA CHỌN THIẾT BỊ DẦU ÁP LỰC Kích thước của thiết bị dầu áp lực (TBDAL) phụ thuộc vào thể tích nồi hơi,dung tích của nó phải đủ để đóng bộ phận hướng nước trong điều kiện bất lợi khi áp suất nồi hơi thấp hơn áp suất định mức (25at),đồng thời phải đủ để bổ sung lượng dầu rò rỉ, TBDAL được tính theo dung tích cần thiết của nồi hơi (V). Với turbin tâm trục:V = (18 ÷ 20 )VH, chọn V= 19VH Trong đó: VH – Tổng dung tích của ĐCTL của bộ phận hướng nước V = 19*0,55 = 10,45 m3 Tra bảng (9 – 1) GTTBTL ta chọn thiết bị dầu áp lực có các thông số sau: Các thông số cơ bản của TBDAL Kiểu TBDAL Nồi hơi Kiểu kết cấu Thể tích Kích thước (mm) Trọng lượng (tấn) Toàn bộ Một nồi hơi H D h1 TBDAL 10 Một nồi hơi 10 10 3790 2064 650 7 Kiểu TBDAL Thùng dầu Thể tích (m3) Kích thước (mm) Trọng lượng(tấn) H L B A TBDAL 10 12.5 1600 2800 2800 1800 8,2 Kiểu TBDAL Máy bơm dầu Lưu lượng (l/s) Công suất (kw) Số vòng quay (v / p) Đường kính ống TBDAL 10 13,5 75 1480 80 II/ CHOÏN VAØ XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC MAÙY PHAÙT ÑIEÄN Maùy phaùt thuûy ñieän laø moät trong caùc thieát bò ñoäng löïc chính duøng ñeå bieán cô naêng treân truïc tua bin thaønh ñieän naêng ôû ñaàu ra cuûa maùy phaùt. Vì vaäy vieäc choïn maùy phaùt ñieän cho TTÑ caàn phaûi ñöôïc tính toaùn vaø caân nhaéc ñeå ñaûm baûo caû veà maët kinh teá vaø kyõ thuaät. - Veà maët kinh teá: neân löïa choïn loaïi maùy phaùt theo maãu cuûa nhaø saûn xuaát ñöôïc söû duïng roäng raõi, thuaän tieän cho vieäc söûa chöõa vaø thay theá thieát bò seõ giaûm ñöôïc giaù thaønh. - Veà maët kyõ thuaät: caàn ñaûm baûo an toaøn cung caáp ñieän, ñoàng boä vôùi tua bin vaø thuaän tieän cho vieäc thaùo laép vaän haønh. - Caùc thoâng soá cô baûn thieát keá maùy phaùt ñieän: * Coâng suaát ñònh möùc cuûa maùy phaùt: ñöôïc xaùc ñònh nhö sau Nmf = NTB.hmf; vôùi hmf = 0,96 - 0,98 laø hieäu suaát cuûa maùy phaùt; sô boä choïn hmf = 0,96; NTB = 72.92 (MW) laø coâng suaát ñònh möùc cuûa tua bin ñaõ tính toaùn ôû treân. Nmf = 72.92 .0,96 = 70.0 (MW) * Coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy phaùt: ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc ; trong ñoù: cosj = 0,8 - 0,9 laø heä soá coâng suaát; choïn cosj = 0,8 (MW) Soá voøng quay ñoàng boä cuûa maùy phaùt ñieän: nñb = 160.5 (v/ph) Dựa vào công suất định mức,công suất biểu kiến của một máy phát và số vòng quay đồng bộ tra bảng (10-2) trang 194 Giáo trình turbin thủy lực chọn thiết bị ta chọn được loại máy phát CB650/122-30 Bảng thông số của loại máy phát cho các phương án Ph.án (Z) Loại máy phát n (v/p) N (Mw) S (MVA) h (%) Di (m) Gr (tấn) Gp (tấn) cosj 2 CB650/122-30 107,1 75,52 90,62 96.9 5,95 320 170 0.8 Qua keát quaû tính toaùn treân ta thaáy choïn phöông aùn 2 toå maùy cho TTÑ laø hoaøn toaøn phuø hôïp, ñaûm baûo cung caáp ñieän naêng cao, tua bin laøm vieäc vôùi hieäu suaát cao ñoàng thôøi kích thöôùc nhaø maùy vöøa phaûi. Vôùi phöông aùn 2 toå maùy ta coù caùc thoâng soá cô baûn cuûa tua bin nhö sau: - Nhaõn hieäu tua bin: CB650/122-30 - Ñöôøng kính tieâu chuaån cuûa BXCT D1tc = 3,5 (m) - Soá voøng quay ñoàng boä nñb = 160.5 (v/ph) - Löu löôïng quy daãn Q'1 = 1.59 (m3/s) - Coâng suaát ñònh möùc cuûa tua bin NñmTB = 72.92.103 (KW) - Chieàu cao huùt HS = 1.72 (m) - Cao trình laép maùy = 70.53 (m) III. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CỦA MÁY PHÁT Xác định kiểu máy phát Máy phát trục đứng có hai kiểu:kiểu ô và kiểu treo.Dựa vào số vòng quay định mức và tỷ số chiều cao lõi thép từ với đường kính trong Stato Di ta xác định được kiểu máy phát. Với máy phát CB650/122-30 có: Số vòng quay định mức n = 150 (v /p) Tỷ số: = 0,18 >0,15 è chọn máy phát kiểu treo Xác định các kích thước cơ bản của máy phát Đường kính trục máy phát = (92 ÷ 101) (cm) Chọn d = 96 (cm) Đường kính giếng turbin Đường kính giếng turbin được quyết định bởi cấu tạo máy phát và turbin Dg ≤ Di – (1,5 ÷ 0,6) = 5,95 – (1,5 ÷ 0,6) =(4,45 ÷ 5,35) (m) Di – Đường kính trong của Stato Di = 5,95 (m) Đường kính giếng turbin phải thỏa mãn yêu cầu tháo lắp turbin Dg ³ (1,3 ÷ 1,5)D1 = (7,74 ÷ 8,93) (m) Từ hai điều kiện trên ta chọn Dg = 6,5 (m) Đường kính ngoài lõi thép Stato Da = Di + (0,5÷ 0,9) = (6,35÷ 6,85) Chọn Da = 6.5 (m) Stato máy phát Đường kính ngoài stato Dst = (1,07 ÷ 1,1)Da = (6,95 ÷ 7,15) (m) Chọn Dst = 7,05 (m) Chiều cao máy phát hst = La + 0,8 = 1,22 + 0,8 = 2,02 (m) La – chiều cao lõi thép từ hữu hiệu. Giá chữ thập trên Đường kính :Dctt = Dst = 7,05 (m) Chiều cao hctt = (0,2 ÷ 0,25).Di = (1,19 ÷ 1,487) Chọn hctt = 1,34 (m) Giá chữ thập dưới Đường kính: Dctd = Dg + (0,5 ÷ 1) = (7,0 ÷ 7,5) (m) Chiều cao : hctt = (0,1 ÷ 0,12) Dg = (0,65 ÷ 0,78) (m) Chọn Dctd = 7,0 m ; hctd = 0,7 (m) Ổ trục chính Đường kính Do = (0,4 ÷ 0,5)Di = (2,38 ÷ 2,98) (m) Chiều cao ho = (0,1 ÷ 0,15)Di = (0,65 ÷ 0,89 ) (m) Chọn Do = 2.7 (m) ; ho = 0,77 (m) Máy kích từ Đường kính Dkt = (0,3 ÷ 0,4)Di = (1,79 ÷ 2,38) (m) Chiều cao: hkt = (0,25 ÷ 1,2) La = (0,3 ÷ 1,46) (m) Chọn Hkt =1,0 (m) Độ dài của trục máy phát Khoảng cách tính từ mặt bích đến đáy giá chữ thập dưới C = (1,2 ÷ 1,5) (m) Chọn C = 1,5 (m) Khoảng cách từ vành gối tựa stato đến giá chữ thập dưới của máy phát a = hctd + 0,3 = 0,7+ 0,3 = 1 (m) .Đường kính ngoài của bộ phận làm mát Dlm = Dst + 2t = 7,05 + 2x0,5 = 8,05 (m) Đường kính hố máy phát Dhố = (1,5 ÷ 1,85) Di = (8,93 ÷ 11) (m) Chọn Dhố = 10 (m) Chóp máy phát Chiều cao chop hc = 0,6 (m) Dường kính chóp Dc = (0,2 ÷ 0,25) Di = (1,2 ÷ 1,5) (m) Chọn Dc = 1 (m) Chiều cao máy phát tính từ mặt bích trục đến đỉnh máy kích từ Ho = C + hctd +a + hst + hctt + h0 + hkt = 10,33 (m) Đường kính lắp đậy turbin Dntb = (1,2 ÷ 1,3)D1 = (7,14÷ 7,74) (m) Chọn Dntb = 7,5 (m) Đường kính lắp đậy máy phát Dmf = Dst = 7,05 (m) PHẦN III NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Nhà máy thủy điện (NMTĐ) là một bộ phận của công trình thủy điện (CTT Đ) tại đó lắp đặt các thiết bị cơ điện biến năng lượng của dòng nước thành điện năng truyền tải đến nơi tiêu dùng. NMT Đ gồm: Nhà máy chính (chứa turbin máy phát và các thiết bị phục vụ phát điện).Nhà máy phụ ,trạm phân phối điện. Yêu cầu đối với nhà máy các thiết bị bố trí trong nhà máy phải đảm bảo cho vận hành dễ dàng an toàn và tiện lợi khi có nhu cầu thay thế sửa chữa . Các thiết bị phụ bố trí tận dụng không gian nhà máy ,không gian làm tăng kích thước nhà máy. Nhà máy phải có kết cấu đơn giản ,giá thành rẻ ,thi công dễ ổn định trong mọi điều kiện . Kiểu nhà máy Dựa vào cột nước và công suất của trạm thủy điện ta có thể chọn kiểu nhà máy ,nhà máy có thể là ngang đập,nhà máy có thể sau đập,nhà máy kết hợp xả lũ Trong phần tính toán thủy năng đã tính được phương thức khai thác thủy năng là tập trung cột nước ,nhà máy đặt sau đập có cột nước dao động trong khoảng (40 ÷ 103.78)m. Theo công thức kinh nghiệm của Acgunốp (liên xô)trong sổ tay kỹ thuật thủy lợi : Dùng nhà máy kiểu ngang đập : Dùng nhà máy kiểu sau đập Với TT Đ có: Hmax = 103.78 (m) Ntm = 27,05.Mw:Công suất của một tổ máy = 20.52 èChọn nhà máy kiểu sau đập Nhà máy sau đập có đặc điểm là không chịu trực tiếp áp lực nước từ phía thượng lưu nhưng lại có nhược điểm là chi phí vào đường ống dẫn nước tốn kém hơn nhà máy thủy điện kiểu ngang đập Nhà máy có thể là nhà máy lộ thiên ,nhà máy bán lộ thiên ,nhà máy kín thủy tho điều kiện khí hậu mà ta chọn.Với khí hậu Nước ta thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa nên chhon nhà máy kiểu kín. Cấu tạo nhà máy Nhà máy chia làm hai thành phần chính Phần trên nước tính tính từ sàn máy phát điện đến đỉnh nhà máy Phần dưới nước tính từ sàn máy phát trở xuống đến đáy móng. KÍCH THƯỚC PHẦN DƯỚI MÓNG III.1. Xác định chiều dài đoạn tổ máy Chiều dài đoạn tổ máy (Ld) là khoảng cách giữa hai tim đoạn tổ máy kế tiếp nhau. Chiều dài đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thước buồng xoắn đối với TT Đ có cột nước thấp .Đối với TT Đ có cột nước cao thì chiều dài đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thước máy phát. Xác định Ld theo kích thước buồng xoắn Ld = Lbx + 2a Trong đó: Lbx:Chiều dài buồng xoắn láy theo kích thước lớn nhất theo chiều dọc nhà máy = 10,65 (m) 2a :Chiều dày lớp bê tông bảo vệ giữa hai buồng xoắn chọn 2a = 3(m) Vậy :Ld = 13,5 (m) Xác định Ld theo kích thước máy phát Ld = Dho +2.d Trong đó: Dho = 10(m) là đường kính của hố máy phát d :Bề rộng đi lại lấy bằng 2m Ld = 10 +2x2 = 14(m) Từ hai kết quả trên ta lấy Ld = 14(m) II. Xác định cao trình phần dưới nước Cao trình lắp máy (Ñlm) Cao trình lắp máy là cao trình mà ở đó turbin làm việc không sinh ra khí thực,đó là cao trình chuẩn để xác định các cao trình khác của nhà máy ,ở phần turbin đã xác định được ÑLM = Zhlmin + Hs’ = 58,2+ (-4,1) = 54,1 (m) Cao trình sàn turbin (Ñstb) Ñstb = Ñlm + rmax + h1 Trong đó: rmax – Bán kính tiết diện lớn nhất ứng với góc bao jmax ; rmax ==3,25 (m) h1 – Chiều dày lớp bê tông phủ trên buồng xoắn lấy h1 = 1m; Thay số được: Ñstb = 58,35 (m) Cao trình lắp máy phát ( Ñlmf) Ñlmf = Ñstb + h2 + h3 Trong đó: h2 chiều cao cần thiết để người đi lại và lắp đặt các thiết bị trên sàn turbin lấy h2 = 3 (m) h3 chiều dày bê tông đỡ máy phát h3 = 1,5 (m) è Ñlmf = 62,85(m) Cao trình đáy ống hút (Ñdoh) Ñdoh = Ñlm- Trong đó: Chiều cao ống hút h = 11,5 (m) è Ñdoh = 50,735(m) Cao trình miệng ống hút (Ñmoh) Ñmoh= Ñdoh + h5 = 56,735 (m) Chiều cao ống hút h5 = 6 (m) Cao trình đáy móng nhà máy Ñđm = Ñdoh – t = 49,235 (m) Trong đó : t là chiều dày bê tông móng lấy t = 1,5 (m) KÍCH THƯỚC PHẦN TRÊN NƯỚC Cao trình phần trên nước 1. Cao trình sàn máy phát (Ñsmf ) Ñsmf = Ñlmf + hst = 54,1 + 2,02 = 56,12 (m) Trong đó: Chiều cao của máy phát hst = 2,02 (m) 2. Cao trình đỉnh máy phát (Ñdmf ) Ñdmf = Ñsmf + ho + hctt + hkt + hc Trong đó: Ho chiều cao ổ trục chính ho = 0,77 (m) Hctt:Chiều cao giá chữ thập trên hctt = 1,34(m) hkt:Chiều cao của máy kích từ hkt = 1 m hc :Chiều cao của chop máy phát hc = 0,6 (m) èÑdmf = 59,83 (m) Cao trình cầu trục (Ñct) Cao trình cầu trục là cao trình ứng với đường ray cầu trục ,Ở cao trình này cầu trục phải nâng vật dài nhất lên khỏi vật cố định ít nhất là 0,5m.Độ cao của cao trình cầu trục được quyết định bởi phương tức cẩu vật ,chiều dài vật cẩu,mà có thể cẩu bên hay cẩu giữa. + Nếu dùng hình thức cẩu bên thì bề rộng của nhà máy tăng nhưng giảm được chiều cao nhà máy. + Nếu dùng hình thức cẩu đỉnh thì giảm được bề rộng nhà máy nhưng lại tăng chiều cao của nhà máy. Việc chọn hình thức cẩu sao cho hợp lý và kinh tế.Với máy phát đã chọn như ở trên chọn hình thức cẩu bên . Với hình thức cẩu bên xác định cao trình cầu trục như sau: Ñct = Ñvt + Ho + hat + a + hctt + ho +hkt Ñvt = Ñmf = 54,1 (m) ho =10,33m hat chiều cao an toàn đề phòng dây dãn lấy hat = 0,5 m hm chiêu cao của móc hm = 1,2 (m) hd:Chiều cao của dây buộc hd = 2 (m) d : chiều cao tính từ vật đứng cố định đến vật di chuyển d = 0,6m Thay số ta được : Ñct = 69,54 (m) Cao trình đỉnh khung nhà máy (Ñđk) Ñđk = Ñct +Hct +dat Trong đó : Hct: chiều cao cầu trục cộng xe con phần cầu trục Hct = 7,65 (m) dat :Chiều cao an toàn để cầu trục làm việc không chạm vào mái nhà lấy dat = 0,5 (m) Thay số được : Ñđk = 77,69 (m) Cao trình đỉnh nhà máy ( Ñđnm) Ñđnm= Ñđk + hmái = 79,69 (m) Chiều cao mái lấy hmái = 2(m) Kích thước mặt bằng của nhà máy Chiều rộng của nhà máy Chiều rộng của nhà máy (B) phụ thuộc vào kích thước máy phát ,buồng xoắn và cách bố trí thiết bị ở tầng máy phát như tủ điện ,thùng dầu áp lực. Chiều rộng nhà máy bố trí sao cho không quá rộng dẫn đến không kinh tế nhưng cũng không quá hẹp phải đủ khoảng cách giữa các máy khi chúng cùng làm việc ngoài ra cần có đường đi lại để kiểm tra và vận hành . Chiều rộng của nhà máy còn phụ thuộc vào nhịp của cầu trục LK với cầu trục chọn có Lk = 7,950(m)thì B= Lk + 2t + 2d Trong đó : .t – là khoảng cách từ bánh xe cầu trục đến tường nhà máy t = 0,6 (m) .d – chiều rộng phần tường xây nhà máy d = 0,4 (m) B= 9,95 (m) Chiều dài của nhà máy Lnm = z.Lđ + Llr + rL Trong đó: Z – số tổ máy :Z = 2 tổ Lđ – chiều dài đoạn tổ máy Lđ = 22,5 (m) Llr- Chiều dài gian lắp ráp Llr = (1,1÷ 1,5)Lđ = (24,75 ÷ 33,75) Chọn chiều dài gian lắp ráp Llr = 29 (m) Sàn lắp ráp là phần diện tích để bố trí các thiết bị của một tổ máy trong thời kỳ xây dựng cũng như trong thời kỳ sửa chữa,các thiết bị đó là :Nắp máy phát,roto máy phát ,bánh xe công tác ,máy kích từ ,giá chữ thập ,tủ điều tốc ,máy biến thế và diện tích đi lại.Do máy biến áp khi lắp ráp hoặc sửa chữa phải tháo nắp vỏ nên ở sàn lắp ráp có hố máy biến áp. Chiều rộng của gian lắp ráp lấy bằng chiều rộng của nhà máy Blr = B = 9,95 (m) với mục đích để cho cầu trục chạy thông suốt trong toàn bộ chiều dài nhà máy. Diện tích sàn lắp ráp :Flr = Llr.B = 26x24 = 288.55 (m2) Để vận chuyển được thiết bị có kích thước lớn nhất vào nhà máy ta bố trí cửa rộng 12,8(m) có hai đường ray chạy vào dùng để vận chuyển máy biến áp vào gian lắp ráp sửa chữa. rL – Chiều dài tăng thêm của tổ máy đầu hồi đối diện với sàn lắp ráp để bảo đảm tất cả các thiết bị đều nằm trong phạm vi hoạt động của cầu trục. Căn cứ vào kích thước cầu trục có chiều rộng bằng 7,950 (m) và chiều dài của tổ máy là 22,5m nên chọn rL = 2m. Lnm = 22,5x2 + 29 + 2 = 76 (m) Chiều dài tường đầu hồi lấy bằng 0,4(m) Chiều dài máy kể cả tường là Lnm = 76 (m) . Phan rang,tháng 8, năm 2009. Sinh viên thực hiện Hàng Trừu Thức