Bài giảng Tin học ứng dụng trong thuỷ điện - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢ1 BỢ MÒN THỦY ĐIẸN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO BÀI GIẢNG TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG THỦY ĐIỆN NHÀ XUÁT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỌI Chu hiên PGS TS NGUYÊN VÂN SƠN Các rác giá tham gia hiên soạn TS[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢ1

BỢ MÒN THỦY ĐIẸN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Chu hiên:

PGS TS NGUYÊN VÂN SƠN

Các rác giá tham gia hiên soạn:

TS NGUYÊN THỊ NHỚ

ThS IIỎ SỲMÃO

Biên mục trên xuất bán phâin cùa Thư viện Quốc gia Việt Nam

Nguyen Văn Son

Bãi giáng tin học ửng dụng trong thuý điện ì B.S.: Nguyen Vản Son (ch.b.), Nguyền Thị Nhớ, Hồ Sỹ Mão - II, : Bách khoa Hà Nội,

LỜI NỚI ĐÀU

Trong hệ thổng điện ở nước ta thúy điện chiếm ty lộ tương đổi lớn khoáng 35% Giá thành sán suat diện năng thúy diện ràt rc so với nhiệt diện

do sư dụng nguồn năng lượng tái sinh và ít ãnh hường xấu tới mói trường Chinh vì vậy mà ngành Thuy diện rất phát triền Công suất lớn nhất cua tổ máy thúy điện ở nước ta lã Nhn 400 MW và hiệu suất tổ mảy đạt 92 - 96%.Hiện nay chúng ta mới chi khai thác được khoáng 40% trừ núng thúy điện dổi dào này Sau ngày miên Nam giái phóng, với chu trương dãy mạnh khai thác nguôn thúy diện nhâm dám báo cho việc cân bâng hệ thông diộn

cả nước đáp ứng nhu cầu phát niên nền kinh tế quốc dân một loạt nhà máy thúy điện cỏ còng suất trung binh và lớn đà vả dang được xây dựng nhu:

1 lòa Binh 1.920 MW Sơn La 2400 MW đặc biệt cỏ rắt nhiều trạm thúy điện khai thác dạng đường dẫn như Yaly 720 MW Thác Mơ 150 MW, DaMi -175 MW Hãm Thuận - 300 MW Vĩnh Sơn - 66 MW Sòng Hình -

70 MW, Đại Ninh - 300 MW và một sổ trạm khác Dự kiến trong tương lai chúng la cần phái xây dựng them nhiều nhà máy nữa mới có thể đáp ứng dược nhu cầu cũa nén kinh tế quốc dân đặc biệt lủ các trạm thủy điện vừa

và nhó khai thác dạng dưỡng dẫn Tuy nhiên, các trạm thúy điện khai thác kiêu đường dan có áp ngày một xuất hiện nhiều, do đó việc tính toán nước

va và tháp diêu áp là râl cân thict Trong thực tê thiét kê các trạm Thủy diện, việc tính toán nước va vã tinh toán dao động mục nước cùa tháp diêu áp cân phái dược tính toán chính xác hỏa một cách nhanh chóng đế dáp ứng được yêu cầu cùa thực tiễn sân xuất hiện nay giúp nhà thiết kẽ nhanh chỏng xác đinh được phương ãn khai thác, quy mỏ kích thước và các giái pháp kết câu còng trinh họp lý

Nội dung cuốn sách này sê giới thiệu nhùng kiên thức càn bán và các phương pháp truycn thòng tính toán nước va và tính toán thúy lục tháp diêu

áp ờ chương I Chương 2 và chương 3 giới thiệu phân mcm các phương pháp, thuật toán càn ban lập trinh tinh toán nước va, thuy lực tháp điều áp

và mô phóng các mô hĩnh điêu khiên tô mây thúy điện cùng như cãc yêu cầu điều chinh cần hướng lởi Chương 4 và chương 5 giới thiệu các bưởc hướng dẫn sứ dụng và một só bài tập vi dụ về sư dụng phàn mèm Transients trong tinh toán áp lực nước va tính toán thúy lực tháp dicti áp và tính toán đàm báo điêu chính tô máy thủy điện

Cuốn bãi giáng nãy do PGS TS Nguyễn Vàn Son chú hiên cũng vởi TS Nguyễn Thị Nhớ vã ThS liỗ Sỳ Mão biên soạn Chúng tỏi xin chân thành cam ơn ý kiến đỏng góp quý báu cua PGS TS Hồ Sĩ Dự

TS Trịnh Ọuòc Công TS Phan Trần Hỏng Long củng loàn thê các thây cỏ trong bộ môn cũng như các nhà khoa học trong và ngoài tnrờng Ngoài ra, cuốn sách nãy không thè được xuất bàn nếu không có sự úng hộ về linh thần

vả vật chất cùa Trường Dại học Thúy lợi cùng nhu Ban Giảm hiệu nhã trường

Mặc dù đủ cố găng nhưng không tránh khoi những khiêm khuyết, chúng tôi rắt mong nhận dược những ý kiên đỏng góp cua quý bạn dọc dê cuồn sách được hoàn thiện hơn trong những lân xuàt ban ticp theo

Xin chân thành câm ơn!

Tập thê tác giá

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐÀU 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 9

Chirơng 1 KHÁI NIỆM CHUNG VÈ TÍNH TOÁN NT Óc VA VÀ THÁP DIÊU ẤP 13

1.1 Khái quát chung về nước va 13

1.2 Tính toán bào đam hạn chế vượt tốc tô máy và các biện pháp giám áp lực nước va khi cất tải 14

1.3 Tháp điều áp 16

Chinmg 2 GIỚI THIỆU PHÂN MÈM TRANSIENTS IX 2.1 Giới thiệu về phẩn mềm Transients 18

2.1.1 Sự can thict xảy dựng phàn mem tinh toán nưởc va thúy lục tháp diet! áp 18

2.1.2 Các úng dụng tinh toán 1*> 2.2 Các SO’ đổ tuyến nâng lưựng cùa trạm thúy diện có the úng dụng 2(1 2.3 Các tổ hựp tính toán và tồng hựp kết quà 21

2.3.1 Các tồ hợp ca bản 22

2.3.2 Tồ hợp đặc hiệt vả các tô họp cộng tác dụng 23

2.3.3 Thời gian đóng mờ tuốc bin 24

2.3.4 Tồng hợp kết quá từ cảc tố họp tinh toán 24

Chương 3.TH VẶT TOÁN LẶP TRÌNH TÍNH TOÁN ÁP LỤC NƯỚC VA

VÀ TÍNH TOÁN THỦY Lực THẤP DIÈL’ ẤP CỦA

TRẠM THÚY DIẸN 25

3.1 Giái hệ phương trinh lưới độc trung cùa sóng nước va 25

3.2 Hệ phương trinh vi phân của tháp điều áp 27

3.3 Các điều kiện biên đơn giãn 27

3.3.1 Cứa lấy nước 28

3.3.2 Cứa thoát nước 28

3.3.3 Các vị tri có tiết diện thay dôi 29

3.3.4 Vi tri rê nhánh (1 + n) 29

3.3.5 Vị tri hợp lưu (n + I) 30

3.4 Điểu kiện tháp diêu áp, tháp van 31

3.4.1 Tháp điều áp 31

3.4.2 Tháp van 33

3.5 Diều kiện biên tổ máy thúy điện 34

3.5.1 Phương trinh cư bán về lưu lượng và chuyển động quay cùa tô máy 35

3.5.2 Dặc tinh cùa tuốc bin thủy lục 36

3.5.3 Tinh vận lốc quay cũa tô máy thúy điện 37

3.5.4 Lập bãi toán biên tố máy thúy điện 38

3.6 Mó phóng nguyên lý hoạt động cua máy điều tốc tổ máy thủy điện 41

3.6.1 Mõ hĩnh toán máy điêu tốc 41

3.6.2 Mỏ phóng điều khiên tụ động tô máy thủy điện 43

3.6.3 Mỏ phóng tô mây thúy diộn làm việc song song trong hệ thông diện lực 45

3.6.4 Ví dụ ửng dụng tinh toàn cho còng trinh thục tê 47

Chuông 4 HƯỞNG DÁN sù DỤNG PHẢN MÉM TRANSIENTS 49

4.1 Cài đặt phần mềm 49

4.1.1 Cài đật vả gở phần mềm 49

4.1.2 Khởi động kết thúc chương trinh vã các ứng dụng xứ lý flic số liệu 49

4.1.3 Demo 50

4.1.4 Một số ihuặt ngừ 50

4.2 Thục hiện lập sơ dô tính toán tuyến nãng hrọiig 50

4.2.1 Vỗ so dồ bò tri hộ thong đường dan nước 50

4.2.2 Bô tri các hạng mục còng trinh trên so đô tinh toán 51

4.3 Nhập so liệu tính toán của các hạng mục công trình 52

4.3.1 Nhập sổ liệu các đoạn dường dần nước có áp (Pipeline) 52

4.3.2 Nhập số liệu các tháp điều áp (Tank) 54

4.3.3 Nhập sò liệu các tô máy thúy điện (Hydropower unit) 55

4.3.4 Nhập số liệu các chế độ chuyên tiếp (Transitive regime) 56

4.3.5 Nhập số liệu loại tuốc bin 57

4.3.6 Nhập số liệu các van nước (Valve) 59

4.3.7 Nhập số liệu các tháp van (Gate) 60

4.4 Thực hiện tính toán nước va vã dao động mực nước trong tháp diều áp 62

4.4.1 Đạt các yêu cầu tinh toán 62

4.4.2 Thực hiện tinh toán 63

4.5 Khai thác két quá tinh toán 64

4.5.1 Xem kẻt quá dạng bang so 64

4.5.2 Xem kẻt quá dạng đô thi 65

4.5.3 Lưu flic ket quá 66

Chương 5 ỦNG DỤNG PHÀN MÈM TRANSIENTS G1Á1 CÁC

BÀI TOÁN NƯỚC VA ĐIÈL' CHỈNH TÓ MÁY 67

5.1 Bài toán 1 67

5.1.1 Số liệu tính toán 67

5.1.2 Vẽ so đồ tinh toán 68

5.1.3 Hướng dần nhập dữ liệu 70

5.1.4 Chạy chương trinh 77

5.1.5 Khai thác kết quà 78

5.2 Bài toán 2 (công trình thục tế) 83

5.2.1 Giởi thiệu về công trinh 83

5.2.2 Sơ đồ hóa đường tuyến năng lượng 87

5.2.3 Nhập số liệu 87

5.2.4 Kết quá tinh toán tổ hợp 1 chế độ cát tái 94

5.2.5 Kết quà tinh toán lồ họp 2 chế độ túng tài 100

5.2.6 Kết quá lố họp tinh toán VỚI mực nước lớn nhất trong hồ ở chế độ cắt tái 102

5.3 Một so bài tập áp dụng 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

DANH MỤC HÌNH VẼ

1 linh 1.1 Sự ánh hường cùa Ts đến ặrru, vã plin, 16

Hình 1.2 Sơ đồ đật tháp điều áp 16

Ilình 3.1 So dò lưới đặc trưng 26

Hình 3.2 Mỏ hĩnh toán mảy điều tốc PID 42

Hình 3.3 Mỏ hĩnh toán đtcu khiên hộ thống của tố máy lảm việc độc lập 43

Hình 3.4 Mỏ hĩnh toán các tố máy thúy điện 46

Hình 3.5 Sơ đồ khai thác 48

Hình 3.6 Kct quá tinh toán quá trinh biến dồi vận tốc quay cua tố mãy thúy diện theo thời gian 48

I lình 4.1 Cứa sò chinh dê nhập sơ dồ tính toán 51

Hình 4.2 Cửa sổ nhập liệu kết cảu đoan đường dản nước có áp 53

Hình 4.3 Cửa sỡ nhập liệu kết câu tuyến đường dẫn nước có áp nhiều lóp 54

Hình 4.4 Cưa sỏ nhập liêu cua tháp diều áp 54

Hình 4.5 Cứa sỏ nhập liệu cùa tố máy thúy điện 56

Hình 4.6 Cứa sô nhập liệu ché độ chuyển tiếp 56

Hình 4.7 Cửa sơ nhập liêu loại tuốc bin 57

Hình 4.8 Đường dộc tính tống họp cùa tuồc bin 58

Hình 4.9 Cửa sỏ nhập liệu cùa van 59

Hình 4.10 Cứa sô nháp liệu cùa van (van đang trong quá trình đóng hoặc mở) 60

Hình 4.11 Cứa so nhập liệu cua tháp van 60

Hình 4.12 Cứa sổ nháp liệu trang thái cùa tháp van 61

Hình 4.13 Cữa số Options 62

Hĩnh 4.14 Cửa sỗ Options 63

1 lình 4.15 Thục hiện tinh (oản 64

Hình 4.16 Kết quà lính toán 64

Hình 4.17 Bicu đỏ dao dộng mực nước trong tháp diều áp 66

Hĩnh 5.1 So đồ tinh toán 67

Hình 5.2 Giao diện chinh cùa phản mèm 68

Hình 5.3 So đồ các đoạn ống 69

I linh 5.4 So dồ tuyến nâng lượng khi chưa nhập sô liệu 70

Hình 5.5 Nhập mục nước 71

Hình 5.6 Nhập thông số đường ồng 1 71

Hình 5.7 Nhập thông số đoạn ống 2 72

Hình 5.8 Nhâp thông số doựn ống 3 72

Hình 5.9 Thục hiện lệnh copy dù liệu từ ống 3 sang 4 73

Hình 5.10 Sơ dô tuyền nãng lượng khi nhập xong dữ liêu 73

Hình 5.11 Nháp thõng số tháp điều áp 74

I linh 5.12 Nhập thõng số van 75

I lình 5.13 Nhập thông số chuyền tiếp 76

Hình 5.14 Nhập thõng số van 76

Hình 5.15 Cứa sổ options 77

Hình 5.16 Cùa số options diet! chinh trạng thái tính toán 77

Hĩnh 5.17 Thực hiện tinh toàn 78

Hình 5.18 Phán bổ áp lực nước trôn đoụn dường ống 1 79

Hình 5.19 Dien biển II ọ cuối đoạn ống 1 79

Hình 5.20 Phán bố ãp lực nước trèn đoạn dưóng ống 2 80

Hình 5.21 Diễn biển II ọ dầu đoan ống 2 80

Hĩnh 5.22 Dien biến H, Q cuối đoạn ống 2 81

I lình 5.23 Phán bổ áp lực nưóv đoạn ống 3.4 81

Hình 5.24 Dicn biền H ọ đầu đoan ống 3 82

Hình 5.25 Diẻn biến H, Q cuối đoạn ống 3 82

Hình 5.26 Dao dộng mực nưõc trong TDA S3 Hình 5.27 Sơ đồ hóa tuyến năng lượng cõng trinh thúy điện 87

Hình 5.28 Nhập số liệu doạn hẳm 87

Hình 5.29 Nhập kết cầu đường hẳm 88

Hình 5.30 Nhập thõng số tháp diêu áp 88

Hình 5.31 Nhập thõng số doạn dường õng áp lực 89

Hình 5.32 Nháp thõng sỗ đoạn ống nhánh 89

Hình 5.33 Đường đặc tinh lỏng hợp chinh tuốc bin tâm trục 111.200 90

I linh 5.34 Dường đác tinh tồng họp chinh tuốc bin lãm true HL200 được số háa 90

Hình 5.35 Cữa số nhập thõng sổ tuốc bin 91

Hình 5.36 Cưa sô nhập thõng số đương dặc tính tỏng họp chinh 91

Hĩnh 5.37 Thông số đường đặc tinh tống họp chính tuốc bin HL200 được số hóa 92

Hình 5.38 Nhập thõng số tuốc bin, máy phát điện 92

Hình 5.39 Nhập chề đỏ chuyển tiếp tố máy 93

Hình 5.40 Nhập thõng sổ đoạn kênh xá hạ lưu nhả mảy 93

Hình 5.41 Phán bố ãp lục nước toán tuyền năng lượng 94

Hình 5.42 Dao dộng mực nước lưu lượng trong tháp điểu áp 94

Hĩnh 5.43 Diễn biền H, Q đằu đoạn ống 2 95

Hình 5.44 Dien biển H ọ cuối đoan ống 2 95

Hình 5.45 Diễn biến II ọ đầu đoạn 3 5 96

Hình 5.46 Diễn biển H Q cuải đoạn 3.5 96

Hình 5.47 Diễn biển II ọ tại luốc bin 97

Hĩnh 5.48 Quan hệ độ mó a1(' t 97

Hình 5.49 Quan hệq-t 98

Hình 5.50 Sỏ vỏng quay vưọt (ốc (uy<-( đối 98

Hình 5.51 SỐ võng quay vưọt tổc wrong đối 99

Hình 5.52 Diễn biền công suất tổ máy 99

Hình 5.53 Sơ đó tuyền nâng tượng tố hợp tâng tái 100

Hình 5.54 Phân bố áp lục nưóc va (oản tuyến 100

Hình 5.55 Dao đỏng mực nước trong TDA 101

Hình 5.56 Diễn biển H, ọ đàu đoạn ống 2 101

Hình 5.57 Dicn bicn H Q cuải đoạn 102

Hĩnh 5.58 sổ tuyên nâng lượng tỏ bợp cát tái ỡ mực nước lù kiếm tra hồ chứa 102

Hình 5.59 Phản bo áp lực nưóc va loàn tuyền 103

Hình 5.60 Dao động mực nước trong TDA 103

Ilình 5.61 Các thõng số của các hạng mục cõng trinh như sau 104

Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VÈ TÍNH TOÁN NƯỚC VA VÀ

THÁP DIÈU ÁP

1.1 Khái quát chung vè nước va

Chế độ không ổn định cùa trạm thúy điện xày ra khi có sự biến đối theo thời gian cùa các đại lượng như công suât cột nước, lưu lượng, sò vòng quay Che độ này xuất hiện khi cỏ sự thay đói phụ tái dẫn đen phai điều chinh lưu lượng qua tuốc bin Khi đỏ, tổ máy thủy điện sê chuyển đôi từ trạng thái làm việc ôn dinh này sang trạng thãi làm việc òn định khác, quá trinh đó chinh là che độ chuyên tiếp cũa trạm thủy điện Trong cảc quá trình chuyên ticp nãy các bộ phận gôm cánh hường nước, cứa van, lưu lượng và lưu tốc trong ổng dẫn nước có ãp sê thay đổi Sự thay đối lưu tốc trong ống dan nước gây nén sụ thay đòi ảp lục trong ông Sụ thay đòi áp lực lúc tãng, lúc giám, xảy ra liên tục và nó tác dụng lẻn thành ong gãy nên sự rung động thân ống, hiện tượng nãy gọi là hiện lượng nước va phần áp lục gia tâng ho$c giám di so với áp lực ban đàu gọi là trị sô áp lực nước va

Cư sở lý thuyết đe tính toán nước và là từ phương trình biền dối động lượng Dalambcr cua khỏi nưởc tính chât cộng tác dụng cua sóng áp lực nước va ta sẽ xây dụng được hệ phương trinh truyền sỏng nước va dạng tương dôi như phương trinh (I I) như sau:

( - ỉ,= 2^(ự.</.i

-.1 = -2/i.fe.,., - *•«/.< ,-I?.,.,I (LI)

r A// , xí

C = —— = ———- - Ap lục nước va tương dõi:

fi = ‘ = ^ - Dặc trưng thứ nhất cúa đường ống;2gn„ 2gr n a tf

IL - Cột nước tĩnh lớn nhất trước khi xây ra nước va;

11 (mét) - Cột nước tại các mặt căt;

q = —^— Lưu lượng tương đối;

Ỡintt

QomM - Lượng lón nhất qua tuôc bin tương ứng cột nước 1L ớ chc dộ

ôn định với độ mờ kín nhât cùa cửa van hoặc cánh hướng nước tuôc bin;

Ọ (mJ/s) chi lưu lượng nước tại các mật cất; chi sổ j, j + I chi vị tri các mặt củi liên tiếp; ký hiệu 0 chi thời gian cân thiết để sóng nước va lan truyền giừa hai mặt cải nghiên cứu; kỹ hiệu n lã số tự nhiên, thế hiện tính tồng quát cua hộ phương trinh; nO, (n + 1)0 chi các thời diem lien tiếp nhau; F (nr) là tiết diện thông thúy cua dưỡng dan có áp giữa hai mặt cảt nghiên cửu;

c (m/s) lã vận tõc truyền sóng nưởc va trong đường dan có áp giữa hai mặt cãt nghiên cứu; g = 9,x I (in's2) là gia tỏc trọng trường; f là hộ số ma sát

Sừ dụng hệ phương trinh này kêt hợp với các điêu kiện ban đâu và các điểu kiện biên ta có the xác các đặc trưng II ọ của chế độ không ồn định ờ tiết diện bất kỳ vã thin diêm bất kỹ Có nhiều phương pháp dẻ lính toán, nhưng phó biến nhắt lả cảc phương pháp giái tích vã sư dụng phần mềm đê tinh toán Tính toán nước va băng phương pháp giái tích được trình bày chi tiết trong tài liêu "Giáo trình còng trinh tram thúy điện” Phương pháp này

có tinh học thuật cao rõ ràng nhưng cỏ nhược diem là khói lượng tính toán ràt lớn, nên phai đưa vào nhiều gia thiết gàn dũng, dan den kèt qua tinh toán tương đôi dơn giàn và hạn chè Phương pháp lập trinh hoặc sù dụng các phần mềm chuyên dụng có sần sê khác phục được các vấn dề nêu trên được trinh bây ở Chương 4 và Chương 5

1.2 Tính toán bào đảm hạn chế vượt tốc tồ máy và các biện pháp giảm áp lực nước va khi cắt tái

Nước va cỏ ánh hướng xau den kha năng chịu lực cua các bỏ phận còng trinh và thièt bi thúy diện cùng như vận hành chúng Nước va làm gia lãng áp lục nước lên đường õng vã nhiêu bộ phận thiêt bị thuy diện, làm cân trớ, gây khó khản trong quá trình điều chinh còng suất và tảng them nguy hiểm trong câc trưởng họp dóng luốc bin vi sự cố làm giâm mức độ bâo đám diều chinh tô mảy Một trong cảc chẽ độ chuyên tiếp nguy hièm nhát cùa các tỏ máy thúy điện là quá trinh căt tái Khi dó tỏ máy bị căt rời khôi

hệ thông điện, số vỏng quay tõ máy tảng lên đỏng thời sồ làm tăng cột nước

do nước va khi đóng cánh hướng nước Đê hạn chê những tác hại nãy ngoài các biện pháp công trình như thay đôi kich thước dường ông hoặc xây tháp điều áp nhẩm thay dổi Tw và lí thì việc điểu chinh thời gian đỏng, mớ tuốc bin

T, mang lại hiệu quá cao Tuy nhiên, neu tàng T$ SỄ giam áp lực nước va nhưng lại có ánh hương ngược lại với độ chênh lệch tạm thời pm.i = niI JV'n<> (chỉ số về dam bao điều chinh tồ máy) Khi chi số 0™, vượt quã tri số cho phép, với tỏc độ quay lớn tỏ máy có thê b| phá hong các bộ phận phân quay

do tác dộng cùa lực ly tàm Tri sỏ nãy dạt dược khi căt tai toàn bộ từ phụ tai lớn nhât |X = 1 VỚI (hởi gian dóng kín tuốc bin từ dộ mớ lớn nhât Ts và có thô xác định theo công thức (1.2):

T, \i GD-»; (1.2)

Phương trinh (1.2) cho thấy pn < đồng biến với tỳ số TsZT» có nghĩa là muốn giám ệnux cản phai hoặc giám Ts hoẠc tăng Ta Nêu tăng Ta với cõng suất và sồ vỏng quay tồ máy đà xác đinh cần phai túng mỏmen đã GD’ cùa

nỏ nêu không dóng tuốc bin Ts = co pnu sẽ tăng dên vò han Nhưng như chúng ta dã bict tôc độ quay cua tuòc bin không thê vượt quá tôc độ quay lòng, lý do ớ đây là cõng thức (1.2) dược thành lập không xct tới dặc tinh luốc bin vả các ánh hương khác trong quá trinh chuyên tiếp Sai số cùa còng thức (1.2) có thế đạt lới 20 + 30%, cho nên nỏ chi được ứng dụng trong cảc bước thiết kế so bộ Thông thường, trong điểu kiện ché tạo pmix < 1.50 í 1.65 trong trưởng hợp độc biệt vói tồ mây công suất không lớn neu trạm thúy điện làm việc độc lập thi lây pm» < 1.35 -ỉ- 1.40 Nhưng nêu giám Ti thì lại làm tăng áp lực nước va do vậy thởi gian đóng mơ

Ts phái được chọn trên co sờ vừa dam bao điêu kiện ỏn đinh điêu chinh tỏ mây sao cho 0mix không vượt quá tri sò cho phép, dông thời van hạn chc dược nước va trong một khoáng giới han cho phép

Dé làm được vậy, ta giã thiêt nhiêu giã trị Ts khác nhau, sau đó xác định [5m,x và ệmn, xây dựng các quan hệ pm»x - Ts và Ẹ,tn*x ~ Ts ứng với các chế độ chuyến tiếp Từ pmx cho phép trẽn biểu đồ hĩnh 1.1 xác định Ts vàNẻu trị số nước va vượt quá trị sô cho phép thi phái nghiên cữu biện pháp công trinh đe giám nó Mặt khác cần lưu ý ràng lựa chọn thời gian

đóng mơ tuốc bin Ts có lien quan đen thiết bị diều tổc, Ts càng nhỏ thi nâng lực cua máy ticp lực phai câng lớn vã ngược lại.

1 Tháp điểu áp phia thưọng lưu; 2 Tháp diều áp phía ha lưu 3 Nhà mảy thùy d>ẻn;

4 Đtỉởng hẳm dắn nưừc: 5 Đướng ổng áp lực dần nước vào tuổc bin.

Theo hình dang cẳu tạo thưởng gẠp các kicu tháp sau: tháp điều áp kiêu viên trụ; viên trụ có mãng càn; kiêu hai ngàn (có ngăn trên và ngãn dưới); kiểu có mảng tràn; kiểu cỏ lỏi trong (còn gọi là kiểu kép hay kiểu sai phàn); kiêu nen khí hoặc kiêu nứa nén khi Tháp diêu áp kiêu viên trụ thưởng áp dụng cho trạm thúy điện có cột nước thấp; Tháp điểu ảp kiêu viên tr\i có màng cán thường áp dụng cho trant thúy diộn nhó có cột nước trung binh; Tháp diêu áp kiêu viên trụ két hạp ngàn trên thưởng áp dụng cho trạm thủy diện vừa có cột nước trung binh và cột nước lớn Tháp đicu áp hai ngán

áp dụng cho trạm thủy điện lớn, cột nước tương đối cao, vói địa chất là đá thì ngăn trên bổ tri trong khối đào hơ trên mặt đắt Với tháp điều áp cua trạm thúy điện vữa và lớn, cột nước trung bình, tháp điêu ãp đê hớ hoàn toàn trên mặt đắt thi thưởng sứ dụng loại cỏ lõi trong vả lãm bủng

bé tòng côt thép Tháp diêu ãp kicu khí nen thường áp dụng cho trạm thủy diện vừa và lởn có cột nước cao

Khi thiết kè thường phai so sánh kinh te neu thây chi phi đê xây tháp nhó lum chi phí giám bớt do dường hầm dần nưởc không phái chịu áp lục nước va hoặc nhò hon chi phi bâng các gtái pháp giam áp lực nước va khác, thì xây dựng tháp điểu áp là hợp lý Trưởng họp ngược lại thi không nên xây dựng tháp điêu áp Có thê dựa vào tiêu chuãn gân đúng cân thiẽt phải xây dụng tháp điêu áp như sau:

Chuông 2 GIỚI THIỆU PHẤN MÈM TRANSIENTS

2.1 Giới thiệu vẻ phần mèm Transients

2.1.1 Sự cẳn thiết xây dựng phẳn mểm tính toán nườc va, thủy lực tháp diều áp

Thúy điện lã nguồn năng lượng tái tạo rat quan trọng trong đời sóng kinh tê - xả hội Việc phát triền thủy điện cân phái được đày mạnh và khai thác triệt để Trong thực tế thiết kế các trạm thúy điện, việc tinh toán nưởc

va vả tinh toán dao động mực nước cùa tháp điêu ãp cán phái được chinh xác hóa một cách nhanh chõng đè đảp ứng được yèu câu của thực lien sán xuât hiện nay, giúp nhà thiêt kê nhanh chông xác đĩnh dược phương ãn khai thảc quy mò kích thước vả các giãi pháp kết cầu còng trình họp lý

Việc tinh toán nói trên hiện nay ở nước ta cỏn một so tòn tại sau:

- Nhiều đơn vị còn tính toán áp lực nước va và tinh toán dao động mục nước cùa tháp điẻu áp một cách riêng rẽ không xét được ánh hương qua lại giữa các hạng mục, kêt quà kém chinh xác

- Dựa vảo cãc cóng thức kinh nghiệm đe tinh toán, đưa vào nhiều giá thief đe giam bờ bỡt các nhãn tò ánh hướng dan den ket qua tinh toán kém chinh xãc

- Tính toán thú công, tôn nhiều thời gian, công sức dặc biệt là khi linh cho nhiều phương ủn không trực quan, dễ nhầm lân

- Không tinh toán dược các tô hợp vặn hành phức tọp cỏ thê xây ra trong thục tế (Tảng tai tố máy cuối cúng sau đỏ gặp sự cố phai cắt tài đột ngột Tổ hợp nãy rất nguy hiềm và cũng dễ xây ra vì các sự cổ hầu hết xây ra trong quá trinh điêu khiên) Hiện nay, các lò hợp này đã được ãp dụng đề tinh toán ỡ cãc nước phương Tây vã ở Tiling Quốc

- Đặc biệt là khi tính toán dõi với các hệ thông phức tạp như có nhiêu

lõ máy thúy điện trên cũng một hệ thông dường hãm cãp nước, có tháp điều

áp thượng lưu tháp điêu áp hạ lưu (như thúy điện lluội Quáng ), các phương pháp tinh toán cù khó áp dụng, két quà tinh toán rât kém chinh xác,

có thế dẫn đến không an toán cho việc vận hành công trinh sau nãy

Xuàt phát từ tình hình thục tè nói trên, chúng tòi đã nghicn cứu, ứng dụng phương pháp đường đặc trưng hệ phương trình truyền sóng nước va

mỏ hình hoá sơ dỏ, phân tư hoá, lập chương trinh trẽn máy tính đê giãi quyết đỏng thời các tồn tại nêu trên Chương trinh lập bang ngôn ngù Visual Basic Chương trinh ngày càng dưọc cai tiên, nâng cầp với giao diện dô họa thân thiện, trực quan, sinh động, lính toán nhanh, giúp các nhà tư vân tiết kiệm thời gian, công sức và nàng cao độ tin cậy

Kct quá tinh toán cùa chương trinh làm cản cứ cho nhà thiết kế lụa chọn giói pháp còng trinh, lựa chọn thòi gian dõng mơ họp lý, bố tri cao trinh tim kich thước vả kết cấu đoạn các đường dần nước có áp thict ke kích thước và kết câu tháp điều ãp

Chương trình dược bõ sung tinh toán vi chinh lại hệ sô nhám cùa đương ham khi có so liệu đo đạc tôn thất từ hiện trường trạm thủy diện

- Chương trinh cho phép vỗ dường phàn bò áp lực trên toàn tuyên (tất

cá các tuyến được nối tiếp vơi nhau) hoặc trẽn từng tuyến riêng biệt

- Có chương trinh riêng hồ trợ việc sỏ hóa đương đâc tinh tông hợp chú yêu cùa tuôc bin từ hình ánh quét thu được lừ máy quét

Cỏ the tinh toán giúp các kỳ sư chọn các tỏ họp mômen đã (GDD) vận tóc quay lông, thời gian dỏng mờ và quy trinh dõng mơ hợp lý

Đối với trạm thủy điện có tháp điều áp chương trinh cỏ thê tinh toán cho các tố hợp cộng tác dụng: Như sau khi tồ máy thủy điện tàng tài được

một khoáng thòi gian (khi mực nước trong tháp điều áp vần chưa ổn đinh trở lại) thì gặp sự cố phái ngát tái đột ngột Khi đó sê xảy ra cộng tác dụng cùa hai việc điều khiển, tồ họp này rất nguy hiem.

- Chê dó cua tháp van dược the hiện hãng hĩnh anh dộng rât trực quan, tránh cho người sư dụng lựa chọn nhầm làn

Vê cao trinh tim đường dẫn và dường đo áp lớn nhắt và nhỏ nhât trên cùng biếu đỗ, giúp người sừ dụng de dăng thấy được sự phân bố áp lực

và các vị trí xuât hiện áp suat chân không

- Đường đặc tinh cứa tuóc bin được biêu diễn trong nhiều hộ toạ độ khác nhau, như trong hệ toạ độ không gian 3 chiều Đuửng đặc tinh tồng họp cùa tuốc bin được chương trình tụ động mờ rộng số liệu sang những vùng thiêu hụt sô liệu

2.2 Các sơ đồ tuyến nấng lượng cúa trạm thúy điện cỏ thể ứng dụng

1 Các loại sơ dồ có thề áp dụng:

- Sơ đô tuycn nãng lượng một tuyên

- Sơ đồ rỗ nhánh nhiều tổ máy

Sơ đồ tuyến náng lượng có tháp điều áp thượng lưu hoặc tháp điều

áp hạ lưu

- Sơ dồ tuyến nâng lượng cõ cá tháp diều áp thượng hiu và thãp diều áp

hạ lưu

So dô tuyên nàng lượng cung cap nước cho nhiêu vị tri kliãc nhau

2 Các loại dưỡng dẫn áp lực cỏ thê áp dụng

- Đường óng thép lộ thiên có hoặc không cỏ khớp co giãn nhiệt

- Đường hãm không áo

Đường hầm cỏ một hoặc nhiều lớp ão (ví dụ như dưỡng hầm bọc thép vã bọc bê tòng phía ngoài)

- Các loại tiết diện bât kỳ khác, (người sứ dụng tụ tinh tiẽt diện, chu vi ướt vận tốc sóng nước va cùa dường dần sau đó nhập số liệu vào phan mềm)

3 Các loại tháp đicu áp cỏ the áp dụng:

Tháp diêu áp kiêu viên tn.1 có hoặc không có màng càn

Tháp diều ãp kiểu hai ngãn cỏ hoặc không có màng cán

- Tháp diêu áp kiêu cõ ngãn trên

Tháp điều ảp kiều tiết diện thay đôi theo cao trinh

4 Các loại tuốc bin có thè áp dụng:

- Các loại gáo

- Các loai tuốc bin tâm trục

- Các loại tuốc bin cánh cố định

Các loại tuốc bin cánh quạt

Các loại tuôc bin cánh quay làm việc trong trường hợp không mât đồng bộ (<p = f(a»))

5 Tinh toán ánh hưởng cùa cãc trạng thái vận hành cùa van đìa, van cầu tháp van:

Van đỉa van câu tháp van ờ trạng thái mơ

- Van đỉa van cầu tháp van ở trạng thài dõng

- Đang vận hãnh dỏng hoặc mờ van dĩa van câu tháp van

6 Các chế độ chuyền tiếp:

Chế độ mở máy

Chế độ tãng tãi hoặc giảm tài

Chế độ cát tái đột ngột tố máy bị tách khói lưới điện

- Tó hợp các che dộ khác nhau giữa các tô máy

Các tỏ hợp chẽ độ phửc tạp khác (như tô hợp cộng tãc dụng )

2.3 Các tố hợp tinh toán vã tống họp kểt quả

Củc tô hợp tinh toán ở dưỏi dãy dưa ra với so đo khai thác cỏ một đường hãm chính cấp nước cho một nhỏm (n) tô máy

Với các sư đổ khai thác khác, người sử dụng có the đưa ra các tổ hụp tinh toán trên cơ sớ lý luận các trường hợp đó có thê xây ra và có tinh chất nguy hiêm den các hạng mục còng trinh trèn sư đô khai thác đó

2.3.1 Cãc tó họp cơ bàn

íi) Các tò hợp táng tai

Mục đích xác định kha nàng xuât hiện mực nước tháp nhàt trong tháp điều ãp (TĐA) vã khả năng xuất hiện các đường phân bố áp lực nhó nhắt trong các tuyến dường dần mrớc có áp

Kịch bán: (n - l) tô máy đang làm việc vói khả nàng phát điện tỏi đa thi tiến hành tàng tài tỏ máy cuỏi cùng den kha năng phát diện tỏi da cua nó ứng với các mực nước thượng, hạ lưu như sau:

Mưc nước thượng lưu (Ztl) là MNC, mực nước hạ lưu (Zhl) lay thiên

nhò lưu lượng một tố máy QM= —— (Tổ hụp l Al) Tô hợp

này có mục nước thượng lưu thấp nhât nhưng lưu lượng lại không lớn lấm

b) Các tò hợp cát lài toàn hộ

Mục đích xác dinh khá náng xuất hiện mực nưỏc cao nhất (ờ 1’4 chu

kỳ dao động cùa tháp) và mực nước tháp nhất (ớ 3/4 chu kỳ dao động cua tháp) trong TĐA vã khá nàng xuàt hiện các đưòng phàn bó áp lục kin nhât trong các tuyến đường dẫn nước có áp

Kịch ban: (n) tô máy đang lãm việc với khá nâng phát diện tôi da thì gộp sự cố phải cảt tài đột ngột, ứng vời các mục nước thượng, hạ lưu như sau:

- Mực nước thượng lưu (Ztl) là MND mực nước hạ lưu (Zhl) lấy

thiên lởn lưu luựng một tổ mây ợ_= ———■—ọ, (Tồ họp IB1) Tố

Ztl - 7.hl - hw

hựp nảy cỏ mực nước thượng lưu cao nhát nhưng lưu lượng lại nhó hon Qu

- Mục nước thượng lưu (Ztl) là MNC mực nước hạ lưu (Zhl) lây thiên nhó, lưu lượng một tồ máy Qn= Ị1 hw (Tồ họp 1B4)

V //.Y

TÒ hợp này có mực nước thượng lưu tháp nhât

Mực nước cao nhãt trong TĐA vã đường phân bõ áp lực lớn nhát trong các tuyền dưỡng dan nước có áp có the xuàt hiện ơ tô hợp IBI

Mực nước thẳp nhắt trong TĐA vã đường phản bổ áp lực nho nhắt trong các tuyên đường dan nước có áp có thê xuàt hiện ờ tô họp IB4.

2.3.2 TÓ họp đặc biệt và cãc tổ họp cộng tác dụng

u) Cức tò hợp cat lái toàn bộ khi mục nước dâng, gia cường

Mục đích xác dinh kha năng xuât hiện mực nước cao nhát trong TĐA

và khá nàng xuầt hiện câc đường phân bõ ảp lục lỏn nhất trong các luyến dưỡng dần nước có áp

Kịch bán: (n) tố máy đang lủm việc với khá nâng phát điện tối da, thì gặp sự cố phai càt tái đột ngột Mưc nước thượng lưu (Ztl) lã MNL, mực nước hạ lưu (Zhl) lấy thiên lớn lưu lượng một tồ máy ()_= - -(À

” Ztl-ZM-h\v

(Tổ họp 2AI)

Mực nước cao nhàt trong TDA và đường phân bò áp lực lớn nhàt trong các tuyến đường dẫn nước có áp ở tồ hợp nãy cỏ the nguy hiem hơn kct qua tinh toán ờ các tô họp cơ bán

b) Các tò hợp cộng tàc dụng

Mục dich xác định khá nàng xuãt hiện mực nước cao nhất (ờ 3/4 chu

kỳ dao động cùa tháp), mục nuức tháp nhất (ớ 1/4 chu kỳ dao động thứ 2 cua tháp) trong TĐA và kha năng xuãt hiện các đường phân bõ áp lực lớn nhát, nhó nhất trong các tuyên đường dan nước có áp

Kích bán: (n I) tỏ máy đang làm việc VÓI khá năng phát điện tỏi đa

ta tiên hành tâng tái tô mây cuối cùng đền hết kha nâng làm việc cùa nó, sau 1/2 chu kỹ dao động cua tháp điêu áp thi gặp sự cỏ phái cát tãi đột ngột

- Mực nước thượng lưu và mực nước hạ lưu lây theo tó hợp nguy hiểm hơn trong hai tỏ họp IBI và 2AI (Tố hợp 2BI) Tô hợp nãy có thế xuãt hiện mực nước lớn nhất trong TĐA và phân bô áp lực lớn nhât trong các tuyến đường dẫn cỏ áp

- Mục nước thượng lưu và mực nước hạ lưu lẩy theo tó hợp IB4 ('rồ hụp 2B2) TÓ hợp này có thế xuất hiện mực nước thấp nhắt trong TĐA và phân bố áp lực nhó nhắt trong cãc tuyến đường dẫn có áp

2.3.3 Thòi gian đóng mờ tuốc bin

Thòi gian đóng mơ tuốc bin Ts được xác định sao cho đám bao hạn chế được áp lực nước va và đâm bao vận tồc quay lồng nàm Irong phạm vi cho phép Quá (linh đóng tuốc bin cỏ the là đóng theo đương thẳng hoặc đương gãy khúc Thơi gian dóng thực tê cưa từng tơ hợp tinh toán phụ thuộc vâo đọ mơ ban đau cũa tuốc bin Ví dự nếu đóng luốc bin theo đường thảng thi T" = T ra ra - Độ mơ tương đôi ban dâu

- Cốc biện pháp công trinh, thiết kế kết câu, yêu cầu kỹ thuật đồi vởi thiết b| tỏ máy chê độ vặn hành trạm thủy điện hợp lý dê tránh các tỏ họp nguy hiểm

Mực nước cao nhắt và thấp nhát trong tháp điẽu áp lả mực nước cao nhãt và thàp nhãt trong tài cà các tô hợp tính toán mà trong thực tê vận hành cóng trinh sau nãy có thê xảy ra

- Cao trình dãy tháp diêu áp và dinh tháp diêu áp được tinh tir các mực nước cao nhất vả tháp nhất cộng vơi hoặc trữ di dộ cao an toàn Đọ cao

an toàn lây theo quy phạm và nó phụ thuộc vào mực nước cao nhât vã mực nước thấp nhất nêu trên xuất hiện ở tồ họp nào

- Đương phân bố áp lực lơn nhắt và nho nhất trong cãc tuyển đương dản áp lực phài là đương bao của tất cà các kết quả tinh toán đương phân

bo áp lực cua tất cá các tô hợp tinh toán mà có thê xây ra trong thực lẻ vận hành còng trinh sau này Căn cứ vào kêt quà đó nhã thièt kè de dàng kiêm (ra có xuất hiện áp suất chân không hay không cùng như kiềm tra áp lực lơn nhât tại các vị trí trên tuyên nâng lượng dê có thiết kẽ kẽt câu chiu lực phủ họp

Chuông 3 THUẬT TOÁN LẬP TRÌNH TÍNH TOÁN ÁP LỤC NƯỚC VA VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỤC THÁP ĐIÊU ẤP CỨA TRẠM THỦY ĐIỆN

Từ hộ phương trình (l.l) có the viet dưới dạng hộ phương trinh vi phân như sau:

d' g dt g A 8g/f 1 1 01)

dx dl~a

c -J dt g dt g A SgA 1

</.vưr=_fl

Trong đó:

a - Vận tôc sóng nước va;

A - Tiếl diện ướt;

s - Chu vi ướt;

X - Đạo hàm riêng theo chiêu dài;

ơ-Góc nghiêng cùa tim dường dan nước có áp;

/ Hệ so ma sát

Hinh 3.1 Sơ đồ lười đỳc trưng.

Tích phân phương trinh lưới dặc trưng trên, két quá như sau:

• S(/1,+/Í f) 7 A,

cư = Hp-c'.c, 1 +c,lc5 ' +c llc1'c’ +c l l c,lc6 'ẹl

BK =clc; 1-Ct'Cị' *c;cìct' G'C/C-

c 1 =—■ r>-_L • r'=0* r' :A' ~A* 2g ’ 2 Ap ' i Ag 4 Ap + A

c/ =^sinớ-Aí;

6 8U,-M,)’ ’ Af

Từ phương trinh (33) và (3.4) ta giâi được lưu lượng và cột nước tại các mật căt tning gian:

z< - Mực nước trong tháp điêu áp;

Fth«r Tiết diện tháp điều áp Tiết diện thảp điều ảp thay đối theo chiều cao hĩnh thành các loại tháp điều áp khác nhau;

Qv - Lưu lượng cháy đến trong dưỡng hầm trước tháp điều áp;

Qr - Lưu lượng cháy vào trong dưỡng dần sau tháp diều áp:

Fdh - Tiét diện đường hâm dẩn nước trước tháp diêu áp;

L> - Chieu dài dưỡng hầm dẫn nước trước tháp điều áp;

hit - Tôn that thúy lực (hit= hd + hc>;

hd Tôn thất dọc đường trong dường liằtn trước tháp diêu ãp:

h, - Tỏn thât cục bõ khi nước chay vào tháp diêu áp

F - Hệ số cán cúa mãng cán tháp điều ãp;

- Mực nirớc hô chứa ơ cứa vào dưỡng hâm dan nước

3.3 Các điều kiện biôn đơn giản

0 phân này chu yêu giới thiệu dê người sứ dụng năm dược công thức cảc thảnh phân tôn thất cục bộ trong chương trình dỏ nhập so liệu cho chinh xác Đố đám bao không làm phức tap hoá ván de nen ơ phần này không đi sâu vào giới thiệu phương pháp giái các hệ phương trinh biên

3.3.1 Cừa lay nước

Phương trinh sóng nghịch:

(3.8)

Tổn thắt cục hộ:

= //»-~7T“i“77^ <3-9)2^,2 2gA„2

Các hệ số Cm và B« phụ thuộc vào kết cấu đường hẳm Giãi hệ phương trinh trên sê được cãc kết quá lưu hrọng vả áp lực

3.3.2 Cửa thoát nước

Các hộ sỏ Cp và B1 phụ thuộc vào két câu đường hâm Giai hộ phương trinh trùn sê được các kết quá lưu lượng và áp lực

3.3.3 Cãc vị tri có tiét diện thay dổi

Zp Mực nước trong tháp:

ơ- Hệ số sức kháng a = ■ ;

2gFr

Hị Năng lượng đơn vị cứa vị tri chân tháp;

Qn. Lưu lượng cháy vào tháp

Phương trình liên tục cua IDA:

z<> p _ Qjp + Prụ

At 2Trong đó:

Zộ Mục nước TDA ơ thời điểm trước:

ọ/a I ưu lượng chay vào TDA ờ thời điểm tnrớc;

F- Tiết diện TĐA;

.At - Bước thời gian

Đật H' = , kết hợp (3.26) và (3.27) dược:

/^-Zo-ivgroW*«N

Phương trình liên tực tại vị tri chân tháp:

J-I J—1Các phương trinh sóng:

3.4.2 Tháp van

Tổn thất thủy lục chảy vào tháp van:

ZF=Wn-aL)n.|í?rF| (3.33)

Trong dó:

7., Mục nước trong tháp van tại thời diêm tinh toán;

Hn - Cột nước toàn phần tại điểm Pl

ọư - Lim lượng cháy vào tháp van;

ơ - Hộ sò sức kháng cháy vào tháp van: a - £n

Phuoĩig trình liên tục:

F Qw + Qn

Trong dó:

Z-,- Mực nước trong tháp van tại thời diêm trước;

- Lưu lượng chây vào trong tháp van tại thôi điẽrn trước;

Tiết diện ngang cùa tháp van

Dật IV = —, kết họp (3.33) và (3,34) dược:

Trong dó Cột nước toàn phần tại diem P2.

lon thất thúy lực chay qua cánh van:

(3.39)

Trong dó:

Av - Tiêt diện mơ cánh van;

- 1 lệ số tôn that cháy qua cánh van (tương ứng với độ mở cánh van).Giải hệ các phương trinh trên ta dược:

Cr I +ZD*wQn Ị Cụ t B

(3.40)

Ạ, + H-+fl|ôn| + ^

Thay Hi-I vào các phương trinh trên sỗ tìm dược các dọi lượng còn lại

3.5 Dièu kiện biên to máy thủy điện

Trong quá trinh vận hành trạm thúy điện, hâu het các sự cỏ cua tỏ máy thúy diện xáy ra trong các quá trinh chuycn tiếp như mớ máy, tảng tái, giàm lãi, dũng mảy Trong các trạng thải này áp lực trong dường ống thượng lưu và đường dẫn hạ lưu đèu thay đỏi theo xu hướng bat lợi cho quá trinh diêu khicn, áp lục tăng cao hoặc hụ xuông thàp gây nguy hiem cho đường dần và cảc công trinh trẽn tuyến Trong một sỏ trường hợp đạc biệt như sự

cố VC điện trẽn hệ thống điộn sự cỏ điện cua chinh máy phát điện , tò máy

buộc phai tách ra khói lưới điện, đe tránh xảy ra vận tốc quay cùa tồ máy tảng quá cao, vượt trị sò cho phép phai đóng tuốc bin với vận tốc đóng lớn, điều nãy làm cho áp lục trong dưỏng ống tảng rất cao áp lục trong dường dần hạ lưu lại hạ xuồng có thế lãm xuất hiện áp suất chân không Đe giai quyết mâu thuần trèn một cách thoà đáng, trong khi thièl kế công trinh thúy điện, can phải tinh toán một cách chinh xãc đẽ có giãi pháp công trinh họp

lý nhăm bao dám vận hành an toàn và giám nhó chi phi xây dựng cõng trinh Việc tinh toán chính xác các đặc trưng cùa quâ trình chuyển tiếp là rất cần thiết Tuy nhiên, do tinh phức tạp cùa bãi toán, có nhiều nhãn tố ánh hướng, do dó phái lững bước nghiên cữu dưa các nhân tô anh hương vào tinh toán đe có kết quá chinh xác nhất, phục vụ cho thiết ke còng trinh cùng như vận hành cõng trinh

3.5.1 Phương trình cơ bàn vẻ lưu lượng và chuyến động quay cùa tó máy

Tại các biên đường õng dưỡng dẫn nói tiẻp tuóc bin và máy phát điện

có các đặc tinh thủy lực đặc tính nâng lượng the hiện trên dường dặc tinh lông họp (các số liệu nãy dược so hóa) cứa tuốc bin phương trinh dộng lục

tỏ máy và các công thức liên quan khác

'ọ = Ọ\D^H

\ dt 1

(3.41)

Ọ I ưu lượng cháy qua tuốc bin (m’/s);

Q|' Lưu lượng quy dan (m’/s);

Di - Dường kinh tiêu chuãn cua tuốc bin (m);

11 - Cột nước làm việc cùa tuốc bin (m);

.1 Mỏmcn quăn linh cùa luốc bin và máy phát;

Md - Môincn dộng lực;

Me - Mômcn càn;

co - Vận tôc góc cùa tô máy (rad's)

3.5.2 Đặc tính của tuốc bin thủy lực

Mồi loại tuốc bin đều cỏ hai đặc tinh cơ ban sau:

- Dặc tính lưu lượng thỏ hiện dưới dạng lưu lượng quy dản Qi’(l/s)

ỌT được tính chuyên đôi từ tuỏc bin thục bang công thức:

1000xg

L D.’Vw

Trong dó: Q Lưu lượng cùa móc bin thực (ITU'S);

D| - Dưỡng kính tiêu chuân cùa tuốc bin thực (in);

H Cột nước làn» việc cua tuổc bin thực (m)

- Dặc tính nàng lượng thỏ hiện dưới dụng hiệu suât (%), cõng suàt quy dẫn Ni’(kW) vả inônicn quy dần M|’ (kN.m) Chi cần nhập số liệu một trong cãc đại lượng trên (hai đại lượng cỏn lại cỏ thể tính chuyển đồi sang), các đại lượng trên được tính chuyến đói từ tuốc bin thực bang công thức n-ìlT

N, IQOOx.'V

d;*hJh

Trong đó: Tịt - Hiệu suất của tuốc bin thực (%);

N Còng suất của tuốc bin thực (MW):

M - Mômcn động lực cùa tuòc bin thực (kN.m)

Số liệu các đặc linh trẽn cũa tuỏc bin được nhập vào dưới dạng băng

sỏ (dụng ma trận) ữong hệ toạ độ m■- Qi

, «a

n, - —2-

v7/

Trong đó: ni’ - Vận tốc quay quy dẫn (vòng/phút);

n Vận tổc quay cùa tuốc bin thực (vồng/phủt)

3.5.3 Tinh vặn tóc quay cùa tó mảy thủy điộn

Trong chẽ độ chuyên tiẽp vận tỏc quay cùa tỏ máy biẽn đôi theo thời gian, do dó vận tòc quay cùa tô máy dược tinh theo tiên (rinh thời gian Co

sở (inh toán lã đinh luật bão toàn năng lượng

,_60

"*1 HDD

Trong dó:

n - Vận tốc quay tại thời diem tính toán (vòng/phút);

GDD Mõmen đã cua tố máy (10 kN.nv' lấy gần đủng bâng T.nr):

J - Mômcn quán tính (T.nr)

£ = £ + A'.Ar -A/c.íq,.Af

Trong dó: E - Động năng cùa tỏ máy tại thởi diem tinh toán (Kj);

ủ/ Thởi đoạn tinh toán (s)

GDD.n-y-30-'.8Trong đó: En - Động năng cùa tô máy tại thởi diem trước

;V = gJJ.Q.H

Trong dó: N - Cóng suat tuốc bin tại thởi diem trước (kW)

1000v=Ạ(ao-ní)

Ơ = /Jan.n;)

Trong dó: au Độ mơ cánh hướng nước tại thòi diem tính toán,

<//

Mc =O,5.6O.(1-/7W).1OOO^

Trong đó:

Mc - Mômcn càn cùa máy phát (kN.m);

(Uo (rad/s), nữ (vòng.phút) - Vận tòc quay cùa tô máy tại thời diêm

tnrớc (đà biết);

'],! Hiệu suâl lởn nhát cùa máy phát;

Ndm - Công suất định mức cua lô máy (MW);

ndh - Vận tóc quay đông bộ cùa tò máy (vòng/phút);

7 Số pi lấy gần dũng (fl = 3.14)

Mòmcn cán cùa máy phát bao gôm lực can do ma sát lực cán do dòng phucô trong sãt từ tôn hao trong dãy dan diện, lực cán cùa phụ tái Trong chế dộ sự cỗ, không có phụ lãi nên tốn hao trong dây dản điện và lực cán cua phụ lãi không cỏn, chi còn lại các thành phần tổn ihất năng lượng do dòng phucô vả lực ma sát Trong chương trinh tạm lây các thánh phân tôn thắt nảy bủng 50% tốn thất cùa mảy phát khi làm việc vởi cõng suất định mức: Nc = 0.5.(1 - ).A',W (kW) Khi tính toán có the diều chinh N< chophũ hợp thông qua việc điêu chinh số liệu giá trị hiệu suât lớn nhát cua máy phút ()

Các hàm số ự = /(aộ.ní) tì, = X(a0.nJ)là các hàm nội suy tra trên dưỡng dậc tinh lóng họp của tuỏc bin thực, trong trướng hợp không có đường đặc tinh tỏng họp cùa tuóc bin thực thi dũng dưỡng đậc tinh tông hợp cua luốc bin mẫu rói tinh hiệu chính, sau đó mới nhập sỏ liệu hoặc nhập trực tiếp số liệu cùa tuốc bin mầu đe tinh gần đúng

3.5.4 Lập bãi toán biên tó máy thủy điện

Tại biên lô mây có 01 phương trinh truyền sõng thuận trong đuờng ống áp lực phía thượng lưu tồ mây 01 phương trinh truyền sõng nghịch trong đường hầm dẫn nước có áp phía hạ lưu tố mây và các phương trinh điều kiện bièn tỏ máy như đã nêu trên

3.5.4.1 Phương trình sóng thuận trong dường ống úp lực

""i.« J (FUÝ 1(3.42)

3.5.4.2 Phương trinh sóng nghịch trong đường thoát nước hạ lưu

3.5.4.3 Các phương trình diều kiện biên tố máy

Đặc tính thúy lực và nâng lượng cùa tuòc bin và máy phát diện rắt phức tạp chúng dược thê hiện thông qua cảc phương trinh và thê hiện trên đường đặc tính tỏng hợp cua tuốc bin

Lưu lượng qua tuổc bin:

D| - Dường kinh liêu chuản cùa luòc bin (m);

GDD Mômcn dà cùa tô máy;

Mg Mỏinen can