Bài giảng - Thủy điện 2- chương 15 docx

Buồng điều áp dùng để bảo vệ đường dẫn nước áp lực khỏi nước va, làm giảm trị số áp c nước va trong ống turbine và cải thiện việc điều chỉnh công suất của turbine thủy mặt BĐA sẽ tạo thà

+ Giảm từ 25 % công suất đến 0 thì: β = 0,25 βmax

Chương XV: BUỒNG ĐIỀU ÁP

XV 1 CÔNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BUỒNG ĐIỀU ÁP

Như đã trình bày ở chương XIV, một trong những biện pháp giảm áp lực nước

va trong đường ống áp lực có chiều dài lớn là xây dựng buồng điều áp (BĐA) Khi có

n - BĐA - ống turbine Buồng điều áp dùng để bảo vệ đường dẫn nước áp lực khỏi nước va, làm giảm trị số áp

c nước va trong ống turbine và cải thiện việc điều chỉnh công suất của turbine thủy

mặt BĐA sẽ tạo thành hệ thống dẫn nước áp lực: đường dẫ

lự

lực

Hình 15-1 Sơ đồ bố trí BĐA và sơ đồ làm viêc của BĐA

1- cửa lấy nước; 2- BĐA thượng lưu; 3- đường dẫn áp lực; 4- vị trí đặt BĐA có lợi về nước va; 5- ống turbine; 6- nhà máy ; 7- BĐA hạ lưu; 8- đường tháo áp lực; 9- giếng thông khí

ng BĐA là hằng số quán tính của đường ống Tl xác định

Việc cần thiết phải xây dựng BĐA hay không tùy thuộc vào chiều dài đường dẫn hoặc đường tháo nước có áp (đối với TTĐ ngầm) và tốc độ dòng chảy trong ống Chỉ tiêu chung để đặt vấn đề xây dự

theo công thức: ∑

=

ng giảm được á

được đặt gần trực tiếp ở cửa ra của ống xả

Hình (15-1,b) trình bày sơ đồ nguyên lý làm việc của buồng điều áp thượng lưu BĐA sẽ làm việc khi lưu lượng của đường ống áp lực thay đổi, có liên quan đến thay đổi công suất turbine Khi phụ tải giảm, cơ cấu hướng dòng đóng bớt, lưu lượng trong ống dẫn turbine đột ngột giảm từ lưu lượng đầu (Qđ) đến lưu lượng cuối (Qc) Lúc nầy

do quán tính, nước phía đường dẫn vẫn chảy về và làm dâng mực nước trong BĐA Ở chế độ ổn định khi lưu lượng trong đường dẫn ( Qđd ) cân bằng với lưu lượng trong đường ống turbine ( Qtb ) thì mực nước trong BĐA nằm thấp hơn mực nước hồ một đoạn bằng tổng của tổn thất cột nước và cột nước lưu tốc: Zđ Từ mực nước này, sau khi giảm tải mực nước sẽ dâng lên và đạt đến mực nước cao nhất nào đó Zm1 rồi bắt đầu hạ đến mực nước Zn1 Quá trình giao động tiếp theo sẽ tắt dần và ổn định ở vị trí

Zc thấp hơn mực nước ở hồ tương ứng với chế độ ổn định mới của Qtb.Nếu đóng hoàn toàn độ mở turbine với Qtb = 0 thì mực nước cuối cùng trong BĐA sẽ ổn định bằng cao trình mực nước hồ

Khi tăng tải, lưu lượng tăng từ Qđ đến Qc > Qđ, lúc này do đường dẫn ở xa chưa kịp tăng lưu lượng cho kịp với yêu cầu do vậy ống dẫn turbine sẽ lấy nước từ BĐA, làm cho mực nước trong BĐA hạ xuống và hạ xuống đến trị số cực tiểu nào đó Zn1 rồi sau đó ổn định ở cao trình đáp ứng phụ tải mới, thấp hơn mực nước hồ một đoạn Zc

XV 2 CÁC LOẠI BUỒNG ĐIỀU ÁP

Việc hình thành các loại buồng điều áp trong thực tế phải thoả mãn ba yêu cầu căn bản sau đây: bảo đảm trạm thuỷ điện làm việc ổn định, nhanh chóng tắt giao động mực nước trong BĐA, bảo đảm khối lượng xây dựng nhỏ Những yêu cầu này có liên quan đến sự làm việc của hệ thống đường dẫn - ống turbine và các thiết bị liên quan

XV 2 1 Các loại buồng điều áp

BĐA có thể chia làm bốn loại cơ bản sau (hình 15-2) sau đây:

1

i i

i 0

max l

F

LH.g

Q

T Nếu Tl > 3÷6 s thì cần thiết xây dựng Buồng điều

áp

(trong đó Li, Fi là chiều dài, diện tích đoạn ống thứ i H0 là cột nước tỉnh của trạm)

Tuy nhiên quyết định cuối cùng của việc xây BĐA hay không phải qua tính toán

so sánh kinh tế kỹ thuật giữa BĐA và các biện pháp chống nước va khác thay thế BĐA

Vị trí BĐA càng gần turbine thì đường ống turbine càng ngắn, do vậy cà

p lực nước va trong ống Bởi vậy người ta mong muốn đặt BĐA càng gần nhà máy càng tốt (vị trí 4 trong hình 15-1,a) Tuy nhiên điều đó sẽ có thể dẫn đến làm tăng chiều cao BĐA Để giảm chiều cao BĐA, thường đặt nó ở phía trên chỗ gập của tuyến (vị trí 2) ống áp lực Trên đường tháo nước có áp quá dài của TTĐ ngầm, BĐA hạ lưu

1 Buồng điều áp viên trụ

BĐA loại trụ (sơ đồ I): có mặt cắt ngang không đổi Buồng loại này được sử dụng khi trạm thủy điện có cột nước thấp, xây lộ thiên trên mặt đất Ở cửa vào buồng hầu như cột nước lưu tốc bị tổn hao, gây nên tổn thất phụ về năng lượng BĐA viên trụ

có nhược điểm tắt sóng chậm và khối lượng lớn

2 Buồng điều áp có cản phụ

BĐA loại có cản phụ (sơ đồ II hình 15-2): khác với loại hình trụ đơn giản ở trên, người

ta đưa vào vị trí nối tiếp giữa đường dẫn áp lực và bể một kết cấu cản thủy lực có dạng mặt cắt co hẹp hoặc hình thức khác (như lưới, lỗ cản, màn cản) Ở chế độ làm việc ổn định cản phụ không làm việc do vậy cột nước lưu tốc ở cửa vào BĐA không bị mất Ở chế độ làm việc không ổn định, trên cản phụ xuất hiện sự chênh áp lực gây nên việc tắt nhanh giao động trong BĐA và giảm biên độ giao động mực nước trong bể áp lực Tuy nhiên do có cản phụ làm cho áp lực nước va trong ống turbine tăng so với không có cản phụ, thậm chí áp lực nước va còn lấn sang đường dẫn áp lực trước buồng điều áp Loại này cũng được xây dựng lộ thiên, làm bằng kim loại hoặc bêtông cốt thép và dùng cho TTĐ cột nước vừa và thấp Đây cũng là loại hay được dùng

Hình 15-2 Các loại buồng điều áp

1 - BĐA loại trụ 2- BĐA loại có cản 3- BĐA loại hai buồng 4- BĐA loại vi sai 5- BĐA hơi nén

3 Buồng điều áp buồng

hỏ nối buồng

ên và buồng dướ Buồng trên có tác dụng trữ nước khi giảm tải và buồng dưới có tác dụng bổ sung nước vào ống turbine khi tăng tải của các tổ máy Trong những điều kiện

vớnước lớ vào buồng trên và tháo qua đập tràn để giảm khối lượng xây dựng buồng điều

được sử ụng hợp lý với TTĐ cột nước cao với BĐA đặt ngầm dưới lòng đá chắc và khi

BĐA loại hai buồng (sơ đồ III ): gồm một giếng đứng tiết diện n

226

tăng áp lực không khí, còn khi tăng tải mực nư giảm và áp lực không khí giảm Loại BĐA khí nén có đặc điểm là phần trên của nó có thể đặt thấp hơn mực nước thượng lưu, điều này đôi khi là có lợi cho việc

bố trí các công trình

Loại buồng điều áp nửa khí nén (sơ đồ VI): loại này có đặt lỗ nhỏ thông khoảng không gian phía trên của buồng với khí trời Khi làm việc ở chế độ ổn định thì áp lực mặt nước thoáng trong buồng bằng lực khí trời và khi mực nước tăng thì áp lực tăng còn khi mực nước hạ thì áp lực giảm Việc thay đổi áp lực này tạo khả năng giảm kích thước của buồng điều áp Cần lưu ý rằng BĐA nửa khí nén luôn phải đặt cao hơn mực nước hồ, đó là điểm khác biệt với loại BĐA khí nén

XV 2 2 Kết cấu buồng điều áp

Các giải p

- Phải đảm bảo cho nó làm việc an toàn ở mọi chế độ làm việc không ổn định

BĐA vi sai (sơ đồ IV, hình 15-2): đây là loại kết hợp đặc tính của loại hai buồng

và loại có cản, nó gồm ống lớn bao ngoài và ống nhỏ nằm bên trong ống lớn Ống nhỏ

Ngoài bốn loại buồng điều áp cơ bản đã trình bày ở trên, đôi khi còn có thể dùng loại buồng khí nén và nửa khí nén sau đây:

Loại buồng điều áp khí nén (sơ đồ V) : Trên măt nước là khoảng không gian kín được giữ một áp lực khí tương đối cao, áp lực nước ổn định khi chế độ làm việc là ổn định Khi giảm tải, mực nước trong buồng dâng lên làm

háp kết cấu BĐA đảm bảo ba yêu cầu sau:

- Kết cấu buồng điều áp phải chọn đơn giản;

- Phải đảm bảo việc xây dựng BĐA đưa lại lợi ích cho các công trình và thiết bị khác của Trạm thuỷ điện về mặt kinh tế

Nếu có điều kiện thì cố gắng xây dựng BĐA trong đá cứng chắc để giảm vật liệu xây dựng, tuy nhiên dối với đập đất thì thường chọn BĐA loại tháp nổi trên mặt đất Sau đây chúng ta xem xét một số kết cấu BĐA đã được xây dựng trên thế giới

Trạm TĐ Aphure ở Ma rốc (hình 15-3) có N = 92MW, giao động cột nước trong

Hình 15-3 Buồng điều áp của TTĐ Aphure

khoảng 228÷235m, Q = 48m3/s , tunel áp lực đường kính 4m, dài 10,5km BĐA loai trụ

có cản, đường kính 30 m cao 26 m Buồng điều áp được nối với đường ống áp lực qua đoạn n

va không vượt quá trị số áp lực trong đường dẫn khi mực nước trong BĐA lớn nhất, b

trụ dâng lên rất chậm, và tắt sóng lâu (sau TS = 10s mà mực nước chỉ dâng được có 0,5m) Mực nước dâng tương đối nhỏ, khoảng 4,52m là nhờ đường kính buồng lớn và hệ số sức cản lớn

Trạm TĐ Inguri ở Nga (hình 15-4).Hồ lấy nươc sâu 90m, đường dẫn dài 15,3km

ối có chiều cao 7,1m đường kính 4m Chỗ tiếp giáp đường dẫn và đoạn nối bố trí màng cản có đường kính d = 1,95m Mực nước dâng cực đại trong buồng so với mực nước hồ cao nhất khi giảm tải là = 4,52m

Trong điều kiện ở đây có đường dẫn dài, chọn BĐA kiểu buồng sẽ kinh tế hơn, tuy nhiên do điều kiện địa hình nên BĐA chỉ có thể đặt lên phía trên cách nhà máy 2

km, do vậy kéo dài đường ống turbine làm tăng áp lực nước va uy hiếp công trình Ở đây thiết kế với hệ số sức cản làm cho nước va nhảy sang cả đường dẫn, tuy vậy áp lực nước

ởi vậy trị số sức cản lớn đã được bù đắp Ở đây đường kính BĐA 30m qúa lớn vượt qúa yêu cầu ổn định sóng Mực nước trong

Hình 15-4 Buồng điều áp của TTĐ Inguri

1- giếng điều áp; 2- buồng trên; 3- tunel đường dẫn; 4- cầu công tác; 5- đường hầm thi công;

6- ống turbine; 7- bêtông cốt thép; 8- màng xi măng; 9- áo thép; 10- cuối áo thép; 11- đường;

12- tường bêtông; 13- tường chắn bêtông cốt thép; 14- rãnh chắn đá núi

đường kính tunel 9,5m Với điều kiện này chọn BĐA loại buồng có tràn là hợp lý Giao động cột nước của trạm từ 445 - 325m, lưu lượng tính toán là 460m3/s khi vận tốc 6,6 m/s Theo điều kiện ổn định chọn đường kính BDA là 20m Giếng BĐA nối với đường dẫn qua đoạn ống ngắn có đường kính bằng đường kính giếng Chỗ nối tiếp này tạo nút cản có hệ số cản ξ = 2 BĐA này là loại chỉ có một buồng trên với sức chứa khi giảm tài đến độ mở không tải các turbine (ứng với lưu lượng không tải là 40 m3/s) là 60000m3

Điều này cho phép giảm thể tích buồng trên 30000m3 Do không có buồng dưới nên khi tăng tải thể tích nước trong giếng đứng sẽ đảm nhận BĐA nằm trong các lớp đá vôi chặt Buồng trên được thông với mặt đất tạo điều kiện thi công theo các phương pháp giảm giá thàễnây dựng

Trạm TĐ Pređasô ở Italia (hình 15-5), có công suất 10,4 MW, một tổ máy, cột nước tính toán 184 m, đường hầm dài10,6 km có đường kính 2,14 m, lưu lượng 12 m3/s

Hình 15-5 Buồng điều áp của TTĐ Pređsô

t A; ) Bình đô bố trí; b) Cắt qua buồng trên; c) Cắt qua buồng

ong buồng người ta bố trí thông khí 10 Khi cửa van 11 ở đầu ố

nhanh, theo giếng đứng để vào buồng trên Việc tháo nước buồng trên qua bốn lỗ tràn Từ BĐA đưa nước về nhà máy qua ống turbine có đường kính 1,9m và dài 385m

những đường ống turbine riêng dài 314m có đường kính 6m Trạm có cột nước giao động từ 22,7÷39,5m, tương ứng có lưu lượng giao động từ 157÷200m3/s Hằng số quán tính Tl = 5,7÷7,8s do vậy tuy chiều dài đường dẫn không lớn vẫn phải xây dựng

không khí sẽ theo ống 5 có đường kính 80cm đặt dọc

ở Mỹ (hình 15-6) Nước được dẫn

Hình 15-6 Buồng điều áp của TTĐ Đenicon BĐA hoặc đặt thiết bị tháo không tải Đây là loại BĐA có cản phụ được đặt trực tiếp trước nhà máy và ống áp lực hoàn toàn được bảo vệ khỏi bị nước va Vị trí BĐA bố trí như thế rất lý tưởng đối với TTĐ có cột nước thấp BĐA làm bằng thép có đường kính 17,3m mỗi tháp, cao 29m và được đặt trên móng bêtông Đoạn ống nối giữa tháp

và đường dẫn có đường kính 6m và đặt màng cản có đường kính 5,06m tạo nên nút cản

h 15-7,b) sẽ hợp lý hơn,

và trên phần trần đường hầm xả bố trí màng cản dạng đục lỗ để tắt nhanh giao động

cần thấy rằng nếu thay BĐA bằng thiết bị tháo không tải ở đây sẽ rẻ hơn nhi Trên đây là các BĐA thượng lưu nhà máy Trên các TTĐ ngầm , khi đường tháo nước từ ống xả về hạ lưu có áp và chiều dài lớn thì có thể xây dựng BĐA hạ lưu ngay sau cửa ra ống xả Diện tích mặt cắt ngang của BĐA hạ lưu được chọn dựa vào điều kiện làm việc ổn định của TTĐ, còn chiều cao của BĐA chọn xuất phát từ giao động mực nước khi giảm hoặc nhận tải với sự tính toán giao động mực nước ở hạ lưu Ví dụ như BĐA hạ lưu của Trạm TĐ Xupic ở Ghinê (hình 15-7,a) BĐA ở trạm này xây dựng

có chiều cao vừa đủ giao động mực nước hạ lưu Nếu giao động mực nước hạ lưu thấp nên chọn hình thức tăng chiều dài của buồng vài trăm mét (hìn

1-điều áp hạ lưu kiểu trụ ở đường tháo TTĐ Xupichi

ống turbine; 2- nhà máy ; 3- BĐA hạ lưu; 4- đường hầm tháo nước

- Trên TTĐ đường dẫn ngắn và cột nước không lớn, khi hằng số quán tính từ

Tl ≥ 4(s) thì loại BĐA có cản là loại kinh tế hơn cả

Tuy nhiên chọn loại BĐA nào phải qua so sánh kinh tế để chọn

XV 3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ BẢN CỦA BUỒNG ĐIỀU ÁP

b) Buồng điều áp hạ lưu: 1- BĐA; 2- màng cản (kết cấu cản); 3- giếng thông khí

XV 2 3 Lựa chọn loại buồng điều áp

Việc lựa chọn loại BĐA tính đến những yếu tố sau: chiều dài đường dẫn và chiều dài đường tháo nước, lưu lượng turbine, độ thay đổi cột nước, điều kiện địa hình địa chất ở nút trạm và độ giao động mực nước thượng lưu Chọn BĐA theo hướng sau:

- Khi đường dẫn kéo dài và chiều sâu tháo hồ lớn, cột nước tương đối lớn thì loại BĐA kinh tế nhất là loại buồng Giếng đứng của loại này có kích thước mặt cắt ngang nhỏ, gần với kích thước mặt cắt ngang của đường dẫn, lượng nước tích cơ bản chủ yếu ở buồng trên với độ cao lớn, do vậy việc tắt giao động vận tốc trong đường dẫn

sẽ nhanh

- Cùng với việc giảm cột nước thoả mãn yêu cầu ổn định làm việc của TTĐ thì diện tích mặt cắt ngang của BĐA yêu cầu tăng và kiểu BĐA cần có dạng trụ Tuy nhiên BĐA loại trụ không phải là loại công trình kinh tế (mặt dù nó hay được dùng) vì cột nước vận tốc ở chỗ tiếp giáp giữa BĐA với đường dẫn gần như mất hoàn toàn Vì vậy

để cải thiện kết cấu BĐA hình trụ người ta đưa vào nút cản thuỷ lực

- Khi điều kiện địa hình - địa chất và điều kiện địa hình ở nút trạm bất lợi cho việc dùng BĐA loại buồng trong khối đá đào (do phải kéo dài ống turbine, làm tăng nước va trong ống turbine) thì nên dùng loại BĐA có cản thay thế Để cải tiến loại BĐA

có cản, người ta làm mặt cắt ngang tăng dần theo chiều cao để duy trì áp lực nước không đổi ở cuối đường dẫn trong giai đoạn dâng mực nước

Để xác định kích thước BĐA và áp lực nước trên đường dẫn và ống turbine chúng ta cần phải xác định được giao động mực nước trong BĐA ở chế độ làm việc không ổn định của nó Trước tiên ta lập các phương trình giao động mực nước trong nó

XV 3 1 Phương trình động lực học

Cho sơ đồ ống áp lực có buồng điều áp dẫn nước đến turbine như hình (15-8,a) Giả thiết rằng nước không nén được và thành ống dẫn tuyệt đối cứng, áp lực tác động lên mặt nước thoáng của BĐA bằng áp suất khí trời, mặt cắt ngang của đường dẫn trong trường hợp tổng quát được chia ra một số đoạn như hình vẽ

Hình 15-8 Sơ đồ tính toán để lập phương trình

Phương trình Becnully đối với dòng chất lỏng không ổn định giữa hai mặt cắt trước cửa lấy nước A-A và mặt nước thoáng B-B của BĐA viết như sau:

γ+

=

α+γ

1 tt

2 B B

B B

2 A A

A A

f

dLdt

dQg

1hg

Vp

Zg

Vp

dQg

1

là cột nước quán tính trong hệ thống "đường dẫn - BĐA" Các ký hiệu còn lại thể hiện qua hình vẽ Gọi diện tích diện tích mặt cắt ngang các đoạn là f1, f2, gọi diện tích mặt cắt ngang BĐA là F, cột nước quán tính viết:

∫

∫ = L + 2 L2

1 1

F (**) Trong công thức (**): Qbda là lưu lượng qua BĐA Vì quán tính của khối nước

dLdQ

dV1dV

1dLdQ

dtdt

gdt

gfdt

1Ldt

dVg

Việc đưa vào phương trình động lực học (15-1) chiều dài và tiết diện các đoạn ường dẫn khác nhau làm phức tạp tính toán, để đơn giản người ta dùng đường dẫn đ

232

trong đường dẫn V) thay cho đường dẫn ph

"tương đương" (có chiều dài L , tiết diện f , vận tốc

ức tạp ở trên Chiều dài đường dẫn tương đương có thể xác định được khi sử dụng sự cân bằng giữa các thành phần quán tính của đường dẫn thực với các thành phần quán tính của đường dẫn tương đương, như sau:

fLdV1fLdV1LdV1LdV

1

2 1

2

2 1

dtgfdt

gfdt

gdt

f

Lf

LL

2

2 1

1

Đưa các yếu tố của đường dẫn tương đương vào phương trình (15-1) và biến đổi

ta nhận được kết quả cuối cùng của phương trình động lượng (15-2):

tdhZ(L

gdt

Nếu đường dẫn có tiết diện không đổi thì chiều dài L = Ltd

XV 3 2 Phương trình liên tục

Nghiên cứu tại nút nối tiếp giữa đường dẫn - BĐA - ống turbine (hình 15-8,b), theo định luật liên tục của dòng chảy thì lưu lượng qua turbine (QT) sẽ bằng lưu lượng nước từ đường dẫn (Qd) cộng (hoặc trừ) lưu lượng từ BĐA (Qbda) chảy ra, nghĩa là:

QT = Qd + Qbda , hay viết cụ thể sẽ là:

QT = f V + F

dt

dZ Chọn trục Z có chiều (+) như hình (15-8,a) hướng từ trên xuống và xét dấu của vận tốc dòng nước trong BĐA ( tức

dt

dZ) cuối cùng ta có phương trình liên tục sau:

F

fVQdt

dZ T −

Trong đó: F là tiết diện BĐA (m2),

f, V lần lượt là tiết diện và vận tốc dòng chảy trong đường dẫn

Dựa vào hai phương trình vi phân cơ bản (15-2) và (15-3) ở trên chúng ta sẽ tiến hành tính toán mực nước trong buồng điều áp Việc tính toán theo hai phương pháp sau: Phương pháp giải tích và Phương pháp đồ giải Sau đây sẽ lần lượt trình bày các phương pháp tính đó theo từng loại BĐA

XV 4 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC BĐA BẰNG GIẢI TÍCH

Mục đích toán thuỷ lực BĐA nhằm xác định biên độ giao động mực nước trong BĐA (mực nước cao nhất và thấp nhất) để chọn loại và kích thước của BĐA hợp lý nhất theo điều kiện kinh tế và kỹ thuật Khi tính toán giao động mực nước cần chú ý:

- Khi tính toán mực nước cao nhất trong BĐA lấy trường hợp an toàn với mực nước hồ là lớn nhất, tổn thất thuỷ lực là nhỏ nhất có thể xảy ra trong đường dẫn trong

trường hợp đó với hệ số nhám lấy nhỏ nhất, phụ tải giảm đột ngột từ lưu lượng lớn nhất đến lưu lượng bằng không;

- Khi tính mực nước thấp nhất trong BĐA lấy mực nước hồ là mực nước chết, tổn thất thuỷ lực trong đường dẫn là lớn nhất có thể xảy ra với hệ số nhám lớn nhất với các trường hợp tăng tải sau:

+ Tăng công suất tương ứng với một tổ máy, nhưng không nhỏ hơn 33% công suất toàn nhà máy đối với nhà máy có công suất nhỏ hơn 30 MW;

+ Tăng công suất tương ứng với hai tổ máy, nhưng không nhỏ hơn 50% công suất toàn nhà máy đối với nhà máy có công suất lớn hơn 30 MW;

+ Tăng từ công suất nhất định đến toàn bộ công súât nhà máy, hoặc với một giá trị công suất mà nhà máy tham gia điều chỉnh tần số của mạng điện

Mực nước thấp nhất trong BĐA, để tránh không khí lọt vào turbine tối thiểu phải lấy cao hơn mép trên của ống dẫn turbine từ 2 đến 3m

Đối với BĐA hạ lưu sau ống xả thì mọi điều kiện công suất, tổn thất phải chọn ngược lại với tính toán trên của BĐA thượng lưu

XV 4 1 Tính toán thuỷ lực BĐA hình trụ

1 Trường hợp không xét tới sức cản thuỷ lực

Ta xét một hệ thống dẫn nước áp lực lý tưởng của TTĐ là làm việc không có tổn thất thuỷ lực và thay đổi lưu lượng tức thời Với điều kiện đã nêu, ta bỏ qua tổn thất htt trong (15-2) và giảm công suất đến không (QT = 0) trong (15-3), ta có hai phương trình:

L

gZdt

dV = (15-2') và

F

fVdt

dZ=− (15-3');

Đạo hàm phương trình (15-3') theo thời gian t và cân bằng với (15-2') ta nhận được:

0ZLF

fgdt

gf là tần số giao động; β là pha đầu

Điều kiện ban đầu khi t = 0, Z = 0 và β = 0 thì:

2

Để tìm độ giao động mực nước cực đại trong BĐA, ta đạo hàm (15-6) theo t:

;ktcos.kZdt

2 0 2 2

dt

Hình 15-9 Giao động mực nước trong BĐA

a) Giao động mực nước khi không xét tổn thất thuỷ lực: 1, 2- khi giảm hoặc tăng lưu lượng tức thời;

b) Giao động mực nước khi cắt toàn bộ phụ tải có kể đến tổn thất thuỷ lực;

c) Biểu đồ để xác định mực dâng và giảm cực đại troamtron BĐA hình trụ khi đóng tức thời, toàn bộ

turbine: 1- xác định mực nước Zm; 2- xác định Zn

Biết rằng khi t = 0, Z = 0 và V0

F

fdt

Nếu lưu lượng turbine giảm tức thời từ lưu lương ban đầu (QT0 ) xuống lưu lượng cuối (QTc) tương ứng với vận tốc trong đường dẫn V0 và Vc thì mực nước dâng cực đại trong buồng điều áp sẽ là:

gF

Lf)VV(

Các công thức (15-8) và (15-9) dùng được cho cả trường hợp tăng tải khi xác định mực nước giảm trong BĐA hình trụ

2 Trường hợp xét tới sức cản thuỷ lực

a Xét trường hợp ngắt tải: giả thiết rằng lưu lượng trong ống turbine thay đổi tức thờ ừ lưu lượng ban đầu (QT0) xuống lưu lượng cuối (QTc) Ở chế độ ổn định trước

hi ngắt tải mực nước trong BĐA thấp hơn mực nước trong hồ một đoạn Zđ (hình 15-i tk

234