Bài giảng - Thủy điện 2- chương 14 ppsx

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC VA VÀ CÁC CHẾ ĐỘ CHUYỂN TIẾP CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN hoặc mở cửa van hoặc cơ cấu hướng dòng để điều chỉnh lưu lượng của turbine người ta nhận thấy áp lực nước trong

Chương XIV NƯỚC VA VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG

ỔN ĐỊNH CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

XIV 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC VA VÀ CÁC CHẾ ĐỘ

CHUYỂN TIẾP CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

hoặc mở cửa van hoặc cơ cấu hướng dòng để điều chỉnh lưu lượng của turbine người ta nhận thấy áp lực nước trong ống tăng giảm đột ngột, đường ống rung

động và phát ra tiếng động dữ dội Hiện tượng này gọi là hiện tượng nước va thuỷ lực

Nguyên nhân vật lý của sự tăng hay giảm áp lực do nước va trong đường ống là

do quán tính của khối nước đang chảy trong đường ống Trong môn học Thuỷ lực, hiện tượng này đã được trình bày Chương này chỉ đi sâu tính toán nước va trong đường ống turbine nhằm mục đích tính toán độ bền và ổn định đường ống cũng như các bộ phận qua nước của turbine, tính toán điều chỉnh turbine ở các chế độ chuyển tiếp trong vận hành tổ máy thuỷ lực

Áp lực thuỷ động trong ống được xác định bởi vị trí đường đo áp Ở chế độ làm việc ổn định, lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào vị trí mực nước thượng lưu, vào vận tốc dòng chảy V và tổn thất cột nước htt trên đoạn từ cửa vào ống áp lực đến mặt cắt cần tính toán Vị trí giới hạn của đường đo áp ở chế độ ổn định được chỉ ra ở hình (14-1,a):

vị trí cao nhất ứng với MNDBT khi lưu lượng phát điện bằng 0, còn vị trí thấp nhất ứng với mực nước MNC và lưu lượng qua turbine là cực đại

XIV 1 1 Hiện tượng nước va trong đường ống áp lực của Trạm thuỷ điện

Khi đóng

Hình 14-1 Nước va thuỷ lực trong đường ống áp lực

Trị số áp lực bên trong pC tại mặt cắt bất kỳ (C-C) của ống được biểu thị qua chiều cao áp lực

đo áp có thể thay đổi đáng kể so với vị trí dòng ổn định Trong điều kiện này lực

uán tính tạo nên tăng hoặc giảm áp lực - đó là áp lực nước va

không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt ống Khi biết HCvà hình dạng của ống , theo (14-1) dễ dàng tìm ra áp lực thuỷ động bên trong pC

Ở chế độ không ổn định, khi thay đổi lưu lượng qua ống, vị trí tức thời của đường

∆ H

ị vị trí giới hạn của đường đo áp ở các chế độ dòng không ổn định: đường trên là ường hợp đóng turbine khi giảm lưu lượng; còn đường dưới là trường hợp mở turbine

ng lưu lượng Khi đóng turbine, gây ra nước va tăng áp trong đường ống, cần tính toán

độ bền đường ống; còn khi mở turbine trong ống sẽ sinh nước va giảm áp, trong một số điều kiện có thể kéo theo chân không sâu trên một số đoạn riêng biệt Ngoài ra nước va thuỷ lực làm thay đổi cột nước tác dụng lên turbine khiến công suất phát ra giao động trong quá trình quá độ điều chỉnh tổ máy thuỷ lực Điều này cho thấy việc xác định trị

số áp lực nước va là giai đoạn rất quan trọng đối với việc thiết kế mọi đường ống áp lực

Để làm rõ những yếu tố chính của áp lực nước va người ta nghiên cứu dạng đơn

giản với quy ước là nước và thành ống không bị biến dạng (tuyệt đối cứng) Xét một

đường ống có chiều dài L, đường kính D, mặt cắt đầu là A-A nằm trước turbine hoặc trước cửa van; mặt cắt cuối B-B ở cửa lấy nước (hình 14-1,δ) Rõ ràng là ở mặt cắt cuối B-B là ẽ được xác định chỉ ở cao trình mực nước thượng lưu, do vậy Để xác định

ới thàn

ng 0) N

bao gồm hình chiếu của áp lực thuỷ động trong mặt cắt A-A và B-B và lực ma sát v h ống (áp lực nước trong ống thẳng góc với thành ống nên chiếu lên trục x bằ ếu bỏ qua lực ma sát vì trong ống năng lượng nó có giá trị nhỏ, thì: ∑ =X γ(HB−HA)F= −γ∆HA F, thay vào (14-2) và rút ngắn sẽ được:

∆ = , ( TSlà thời gian đóng turbine) (14-4)

2) khi dQ/dt thay đổi thì áp lực nước va cực đậi sẽ lớn hơn trường hợp 1), ước tính sơ bộ có thể nhận: ∆ maxA ( , , ) ∆

s

gF

QT

gF

dQdt

∆ = − ; từ (14-5) cũng thấy rằng khi đường ống có mặt cắt không đổi thì áp lực nước va ∆H thay đổi tuyến tính dọc chiều dài ống, như hình (14-1,δ)

Thường đường ống có tiết diện thay đổi nhỏ dần từ trên xuống (hình 14-1,c) ta

áp dụng xác định áp lực nước va tại mặt cắt thứ i nào đó, ta tính nước va từng đoạn rồi cộng dồn từ trên xuống Ví dụ áp lực nước va tại mặt cắt 2-2 như sau (hình 14-1,c):

( )2 3 2 ( 3 )

3

2 2

g F

LgF

dQdt

XIV 1 2 Các chế độ chuyển tiếp khi điều chỉnh tổ máy thuỷ lực

Khi thiết đường ống áp lực cần phải tính đến tất cả các dạng chuyển tiếp nảy

nh khi tổ máy làm việc Các quá trình đó như sau:

1 Khởi động tổ máy: Đây là quá trình chuyển tiếp của tổ máy đang ở chế độ ghỉ chuyển sang chế độ bắt đầu nhận tải Turbine mở CCHD từ độ mở không tải aX lên

ộ mở khởi động am lớn hơn aX một ít (hình 14-2,a) đủ để mômen động lưc M của dòng ước th rong các ổ trục Tổ máy bắt đầu quay nhanh dần và

va ở dạng

ây là quá trình dừng máy bình thường Để dừng

X

1 Nghiên cứu thực nghiệm thấy rằng quan niệm thành ống và nước không biến dạng chỉ dùng tính gần đúng cho TTĐ có cột nước không cao, chiều dài đường ống tương đối ngắn và thời gian đóng mở turbine tương đối dài Ở điều kiện thực tế tính

toán nước va người ta sử dụng quan niệm nước va trong ống đàn hồi sẽ phù hợp thực t

nước va âm (xem hình 14-2,a, quan hệ H ~ t)

2 Dừng máy: (hình 14-2,b) Đ

máy, CCHD bắt đầu đóng dần độ mở, (lúc này lưu lượng giảm dần và trong đường ống xuất hiện nước va dương ∆H, cột nước tăng làm chậm quá trình giảm mômen, tổ máy vẫn đang quay với vòng quay định mức), đến khi giảm đến độ mở không tải a thì máy

phát được cắt khỏi lưới và tiếp theo độ mở CCHD đóng hoàn toàn, lưu lượng giảm đến không, mômen M lúc này có giá tri âm Vòng quay BXCT sẽ giảm dần do sức cản của nước, cho đến khi còn lại 35 - 40% vòng quay định mức thì hệ thống hãm máy phát sẽ tác động và nhanh chóng dừng tổ máy

Hình 14-2 Các quá trình chuyển tiếp của tổ máy thuỷ lực

aX và tổ máy không cắt khỏi lưới điện

4 Cắt tải: Đây là ng hợp tổ máy xảy ra sự cố, các máy cắt lập tức tự động cắt tổ máy khỏi lưới điện Lúc này mômen trên trục turbine lớn hơn mômen cản nhiều

và vòng quay tổ máy tăng nhanh (hình 14-2,d) Máy điều tốc lập tức đóng CCHD, lưu lượng turbine giảm gây nước va dương làm tăng cột nước và làm chậm quá trình giảm

M Quá trình đóng bớt độ mở CCHD vẫn tiếp tục và vòng quay tổ máy vẫn tiếp tục tăng cho đến khi đạt cực đại, cho đến khi M trên trục turbine giảm tới 0 ở độ mở am > aX và sau đó đổi dấu âm do sức cản của nước thì số vòng quay giảm dần Quá trình đóng vẫn tiếp tục và số vòng quay giảm cho tới khi độ mở CCHD dóng hoàn toàn (a0 = 0) nhưng vòng quay vẫn lớn hơn vòng quay định mức n0 Cho đến khi vòng quay xấp xỉ vòng quay định mức thì máy điều tốc sẽ mở CCHD về độ mở không tải và duy trì độ mở này

để chờ quá trình đóng lại tổ máy vào lưới sau này Điều quan trọng của quá trình cắt tải

là nước va lớn nhất và số vòng quay lớn nhất không được vượt giá trị cho phép

3 Điều chỉnh công suất: Khi tổ máy làm việc theo yêu cầu thay đổi phụ tải sẽ tăng hoặc giảm công suất từ Nmax dến Nmin xảy ra đủ chậm và vòng quay tổ máy luôn duy trì ở vòng quay định mức n0 Vùng thay đổi công suất của của turbine tâm trục thường từ (100 - 50)%, còn turbine cánh quay từ (100 - 25)% công suất định mức Hình (14-2,c) biểu thị quá trình tăng công suất Việc tăng công suất tương ứng với độ mở ban đầu khi phụ tải bằng 0, độ mở a0 = aX đến độ mở cuối cùng ac khi t = TS, lúc này lưu lượng tăng nên gây nước va âm làm giảm cột nuớc, làm chậm quá trình tăng công suất (tương ứng M), do vậy phải đến tP turbine mới đạt công suất yêu cầu Quá trình giảm tải tương tự như quá trình dừng máy (hình 14-2,b), chỉ khác là quá trình giảm tải thì độ mở CCHD là a0 giảm xuống độ mở

trườ

XIV 2 TÍNH TOÁN NƯỚC VA TRONG ĐƯỜNG ỐNG ĐÀN HỒI

Có hai khái niệm về nước va được đưa ra trong tính toán là: nước va trong

đường ống tuyệt đối cứng (như đã trình bày ở trên) và nước va trong ống đàn hồiđàn

XIV 2 1 Cơ sở lý thuyết của nước va trong ống đàn hồi

Tính trị số áp lực nước va theo quan niệm thành ống và nước trong ống không biến dạng theo phương trình (14-4) và (14-5) thì áp lực nước va phụ thuộc vào thời gian đóng mở turbine TS, nếu thời gian TS giảm đến vô cùng bé thì ∆H tiến đến vô cùng lớn Trong thực tế điều này không xảy ra, chúng chỉ đạt đến một trị số giới hạn nhất định, có nghĩa là sự biến dạng đàn hồi của vật liệu làm ống và nước trong ống có tác dụng làm giảm trị số của áp lực nước va

Chúng ta nghiên cứu hiện tượng nước diễn biến thế nào trong ống có biến dạng đàn hồi với sơ đồ đơn giản nhất (hình 14-3) Giả sử lúc đầu vận tốc dòng chảy trong ống

là V0, đóng đột ngột turbine, tốc độ dòng nước giảm một lượng ∆V, gây nên lực quán

Hình 14-3 Ảnh hưởng đàn hồi đối với nước va

tính tăng áp với áp lực nước va dương ∆H Tuy nhiên khi áp lực tăng do có tính biến dạng đàn hồi nên chất lỏng bị nén lại, còn thành ống thì bị giản ra tạo ra một thể tích phụ để chứa chất lỏng phía trước chảy đến Lượng nước này chảy vào đoạn ống bị giản

nở thì vận tốc giảm nhỏ và áp lực của nó tăng lên và làm cho đoạn ống tiếp giáp nó cũng giản ra Như vậy sự thay đổi vận tốc và áp lực ở các tiết diện kế tiếp tiết diện A chỉ

có thể xuất hiện sau một thời gian nhất định, tạo nên sự lan truyền sóng áp lực từ A-A ngược lên thượng lưu với vận tốc truyền sóng c hưũ hạn Như vậy khác với ống và nước không biến dạng (ống tuyệt đối cứng) , ở ống đàn hồi khi vận tốc cuối ống thay đổi thì vận tốc và áp lực nước trong toàn bộ đường ống không đồng thời thay đổi tức thì

mà có sự biến đổi dây chuyền, dưới dạng truyền sóng dọc ống

1 Phương trình cơ bản của nước va trong ống đàn hồi

Xác định trị số áp lực nước va trong ống đàn hồi khi thay đổi tức thời vận tốc dòng chảy trong ống một lượng ∆Vtt, hai mặt cắt B-B và C-C cách nhau một đoạn dx (hình 14-3) Đầu thời đoạn sóng nước va ∆H ở B-B, qua thời gian dt giây truyền đến mặt cắt C-C với quảng đường dx = c.dt, khối chất lỏng m = (γ/g)Fdx, hình chiếu của ngoại lực trên trục x là ΣX = γ∆H F Dùng phương trình động lượng (14-2) ta có:

Phương trình (14-7) là phương trình cơ bản tính toán nước va cho ống đàn hồi khi thay đổi vận tốc tức thời, cho trị số có khả năng và giới hạn của áp lực nước va, do nhà bác học Nga N.E Jucôpski tìm ra, còn gọi là phương nước va trực tiếp Trong đó không có mặt chiều dài ống Tốc độ truyền sóng đàn hồi của nước va c có vai trò lớn và được xác định theo công thức lý thuyết sau:

c

EK

nuoc F

=

+

14251

(14-8)

Ở đây: 1245 là tốc độ truyền âm trong nước, m/s;

Enuoc là mô duyn đàn hồi của nước, bằng 2.104 kG/cm2;

KF là hệ số biến dạng của diện tích mặt cắt ống khi áp lực bên trong p thay đổi, kG/cm2 → Đối với ống thép đường kinh D, dày δ thì : F t

D

= δ(1+9 5, β2

) (môdyun đàn hồi của bêtông lấy trung bình Ebt

thép c = 900 - 1100 m

ận tốc trong ống áp lực thay đổi từ từ

điều chỉnh turbine không thể thay đổi vận t

ong thời gian nhất định, thời gian đóng mở hoàn toàn ký hiệu là TS.Ta hãy xét

Hình 14-4 Sơ đồ truyền sóng nước va khi đóng từ từ turbine

- Đóng turbine thay đổi vận tốc một lượng ∆V1 tương ứng tăng áp lực nước ∆H1

theo công thức (14-7): ∆H c V∆

g

1 = 1 ; trong khoảng thời gian t1sóng ∆H1 sẽ truyền ngược lên phía hồ, (sơ đồ áp lực nước va biểu thị giai đoạn t1bằng vòng tròn có ghi ký hiệu 1) Cuối thời đoạn sóng ∆H1 đi được quảng đường t1 ∆x1= c.t1;

- Đóng tiếp để thay đổi vận tốc ở đầu thời đoạn t2 một lượng ∆V2, tương ứng phát sinh sóng ∆H c V∆

x = c.(t2- ), còn sóng ∆H1 đi được quãng đường c.t1 t2 (trên sơ đồ hình 14-4, ta

ểu thị giai đoạn ằng vòng tròn ghi ký hiệu 2 bên trong);

- Cuố (tức đầu thời đoạn

∆

2

t bbi

it2 t3) lại đóng tiếp lượng ∆V3, tương ứng ph sinh nước va ∆H c V∆

ta biểu th ằng vòng tròn ghi ký hiệu 3 bên trong);

Và quá trình truyền sóng (từ A về B) và phản sóng (từ B về A) cứ tiếp diễn cho đến khi turbine đóng hoàn toàn tại thời điểm hợp TS Tại thời điểm này tại các mặt cắt

có áp lực nước va như sau:

Trường hợp 1 ( thời gian đóng mở ngắn hơn một pha: TS ≤ 2L

So sánh (*) với (14-7) ta thấy : mặc dù vận tốc tại A-A không thay đổi tức thì từ vận tốc ban đầu bằng V0max đến vận tốc cuối bằng 0, nhưng nếu thời gian đóng mở TS nhỏ hơn hoặc bằng thời gian một pha nước va thì trị số áp lực nước va tại đó sẽ giống như trường

ợp thay đổi vận tốc tức thời (tính theo 14-7), tức là nước va trực tiếp

Trường hợp này là turbine đã đóng hoàn toàn nhưng đã có ít nhất một sóng phản

xạ đầu tiên về đến A-A và xoá bớt áp lực nước va ở đó, lúc nầy tại A-A có:

có nghĩa là áp lực nước va lớn nhất nhỏ hơn áp lực nước va trực tiếp, trị số của nó không chỉ phụ thuộc tốc độ truyền sóng c , vận tốc ban đầu (khi t =0), vận tốc cuối (khi t

= TS) mà còn phụ thuộc vào thời gian và quy luật đóng mở turbine Đó là nước va gián

tiếp Nước va gián tiếp rất phức tạp, tuy nhiên trị số áp lực nước va nhỏ hơn nước va trực tiếp, do vậy trong thực tế chỉ cho phép xảy ra nước va gián tiếp , mà ta sẽ nghiên cứu sau đây

3 Phương trình sóng nước va gián tiếp (phương trình mắc xích)

a Phương trình sóng nước va gián tiếp, trị số tuyệt đối

Ta đã biết sóng nước va gián tiếp là kết quả trác dọng tổng cộng của sóng di chuyển từ điểm gây sóng dọc theo trục x (sóng thuận) và sóng di chuyển ngược chiều trục x về lại điểm gây sóng (sóng nghịch) Do vậy ta xét hai trường hợp sóng này

* Xét trường hợp sóng nghịch từ B đến A (hình 14-5,a):

Hình 14-5 Sơ đồ thành lập phương trình dây chuyền sóng nước va

Mặt cắt A-A nằm về phía turbine, mặt cắt B-B nằm về phía hồ, cách nhau một đoạn l Áp lực nước va đầu thời đoạn là đường (1) cao hơn áp lực nước va cuối thời đoạn - đường (2) vì đây là trường hợp sóng nghịch, trị số áp lực nước va giảm đi Đầu thời đoạn vận tốc và trị số áp lực nước va tại A-A là tA

t A

V , ∆H , tại B-B có tB

t B

V , ∆H uối th

C ời đoạn vận tốc và áp lực nước va tại A-A là t l cA

t l c A

+ / − = − ( − + / ) (**) Trong hai công thức trên đầu vế phải có dấu trừ ví đây là sóng nghịch Nếu bỏ qua tổn thất ma sát thì nước va truyền đi không bị biến dạng nên: tB

t l c A

∆ =∆ + / và t

Phương trình (14-9) là phương trình truyền sóng nghịch từ B-B v

Hình (14-5,b) là sơ đồ để xác định phương trình dây chuyền só

uận

th Trên sơ đồ này đường (1) nằm thấp hơn dường (2) vì đây là sóng thuận tăng áp Các ký hiệu và diễn giải để thành lập công thức tương tự trường hợp sóng nghịch, chỉ khác ngược chiều Cũng có sự thay đổi áp lực nước va tại mỗi mặt cắt A và B như sau:

t l c + / − t = t − t l c + / (*') Tại B-B: ∆H ∆H

t l c + / − t = ( tB− t l cB+ / ) (**') Trong hai công thức trên đầu vế phải có dấu cộng ví đây là sóng thuận Cũng bỏ qua tổn thất ma sát thì nước va truyền đi không bị biến dạng nên: t

c

A

t l c B

∆ =∆ + / và

Biến đổi và cộng hai công thức (*') và (**') với nhau và sắp lại ta có

ền sóng thuận (14-10) từ A-A về B-B như sau:

t l cA

b Phương trình sóng nước va gián tiếp, trị số tương đối

Để tiện tính toán người ta đưa trị số nước va tuyệt đối (14-9) và (14-10) về trị số nước va tương đối (không thứ nguyên) bằng cách sau đây:

− + / = −2 ( − + / ) (14-12)

Áp dụng tổng quát cho quá trình truyền sóng dây chuyền trên đường ống, ký hiệu nửa pha nước va là = l/c Vậy ta có hệ phương trình truyền sóng dây chuyền nước va gián tiếp, sau đ ết cho t = n

− ( +1) = 2 ( − ( +1) ) (14-13) : B

XIV 2 2 Tính toán nước va bằng phương pháp giải tích

Có thể dùng phương trình truyền sóng nước va tuyệt đối hoặc tương đối kết hợp với các điều kiện biên hoặc điều kiện ban đầu để tính áp lực nước va Ở đây trình bày cách sử dụng các hệ phương trình truyền sóng tương đối (14-13) và (14-14) để tính với

hai phương pháp: giải tích và đồ giải Tiết này ta dùng phương pháp giải tích để giải

ết ta xác định các điều kiện biên và điều kiện ban đầu ở hai mặt cắt A-A và B-B của đường ống

- Tại mặt cắt B-B , nơi tiếp xúc với bể áp lực hoặc hồ chứa có kích thước lớn tại đây giao động mặt nước gần như không đổi do vậy coi như không có áp lực nước va nghĩa là: ;

1 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Để giải bài toán nước va bằng phương pháp giải tích trước h

ξnBθ = 0

- Tại mặt cắt A-A ở trước turbine: muốn tìm chính xác điều kiện biên tại đây cần nghiên cứu chế độ đóng mở cơ cấu hướng dòng hay van kim theo thời gian:

* Đối với turbine xung kích, quy luật đóng mở theo quan hệ

QA = ϕω 2 Hg A , vậy vận tốc tương đối tại A-A ở cuối pha thứ nhất sẽ là:

Trong đó: vnA - vận tốc tương đối tại A-A ở cuối pha thứ n;

ξnA - áp lực nước va tương đối tại A-A ở cuối pha thứ n

τn- độ mở tương đối của van kim cuối pha thứ n

* Đối với turbine phản kích: quy luật đóng mở ở cuối pha n sẽ là:

2n

1 12 0 θ

Lêvi đưa ra giả thiết rằng: sự thay đổi lưu lượng quy dẫn Q1' tỷ lệ với độ mở cánh

hướng dòng ao, nghĩa là: 12nθ 0 2nθ τ2n τ

'QQ

do vậy có thể coi như 0A 0B

t B

v =v =v

2 Phương pháp giải tích cho đường ống đơn giản

Đường ống đơn giản là đường ống có đường kính, bề dày và vật liệu làm ống hông

điều kiện biên (14-15) để giải lần

t A-A cuối đường ống ở cuối các pha:

k đổi suốt chiều dài đường ống và không rẽ nhánh Ta dùng các hệ phương trình mắc xích (14-3) và (14-4) và các điều kiện ban đầu và

lượt xác định áp lực nước va tương đối tại mặt cắ

Hình 14-6 Chế độ đóng mở tương đối cánh hướng nước

a Xác định áp lực nước va tương đối cuối pha thứ nhất (n = 1)ξ1=ξA2θ : Viết phương trình truyền sóng thuận từ A đến B (phương trình 14-3):

pha rút ra phương trình xác định nghiệm áp lực nước va tương đối cuối pha thứ nhất:

b Xác định áp lực nước va tương đối cuối pha thứ n

áp lực nước va cuối pha thứ hai (n = 2) ξ2=ξA4θ: ta viết phương trình sóng thuận từ A đến B ta có: ξ3B θ ξ4A θ 2µ 3Bθ A4θ

c Nước va pha thứ nhất và pha giới hạn

Trong tính toán và lắp đặt đường ống áp lực vấn đề người ta quan tâm là xác định được trị số áp lực nước va dương lớn nhất để tính toán độ bền đường ống và trị số

−

áp lực nước va âm nhỏ nhất để kiểm tra vị trí đặt ống tránh xuất hiện chân không trong ống.Vì vậy ở đây chúng ta xem xét vấn đề thiết thực này

Qua thực tế tính toán và vận hành đường ống áp lực của TTĐ người ta thấy áp

ờng hợp: rơi vào cuối pha thứ nhất, tức là ặc rơi vào pha cuối cùng, gọi là pha giới hạn, tức

(hình 14-7,b) Sau đây chúng ta đi xác định các trị số nước va hai pha này

Nước va pha thứ nhất

Khi đóng mở van hay cánh hướng dòng, áp lực nước va đạt trị số lớn nhất ngay cuối pha thứ nhất, các pha tiếp theo có trị số nhỏ hơn Do vậy ta chỉ cần tính toán trị số nước va cuối pha này Từ phương trình nghiệm cuối pha thứ nhất (14-16) bình phương

Nước va pha thứ nhất thường xảy ra ở TTĐ có cột nước cao (thường H ≥ 150 - 250 m)

Hình 14-7 Sơ đồ nước va pha thứ nhất và pha giới hạn

Nước va pha giới hạn

Trong quá trình đóng mở turbine , áp lực nước va tăng dần và đạt gía trị lớn nhất vào pha cuối (hình 14-7,b), tức là , gọi là nước va pha giới hạn Để thành lập công thức tính áp lực nước va pha giới hạn ta dùng nghiệm (14-18) viết cho pha thứ (m -1) và pha m như sau:

2

1

µ µ ξ (*)

ộ chênh độ mở tương đối

m Coi quá trình đóng mở theo quy

luật tuyến tính thì đ ∆ τ τ= m− −τm= f =

tT

L

c T1

á ta có thể thành lập công thức gần đúng cho hai pha trên rồi so sánh chúng để tìm ra tiêu chuẩn phán đoán nước va rơi vào pha nào rồi dùng công thức thích hợp để tính

Trong công th

ư ường xảy ra ở TTĐ có cột nuớc thấp

a nước va oán ph

c định áp lực nước va lớn nhất ta dùng hai công thức (14-19

ấy trị số lớn hơn trong hai công thức Tuy nhiên để giảm khtí

2

1

21

- Điều kiện xảy ra nước va là pha thứ nhất khi: > hay ;

- Điều kiện xảy ra nước va là pha giới hạn khi: < hay

1

ξ ξm µ τ0<1

1

ξ ξm µ τ0>1 Như vậy để xác định áp lực nước va lớn nhất, trước tiên ta dùng các công thức trên để phán đoán pha, nếu rơi vào pha thứ nhất thì dùng công thức (14-19) để tính còn nếu rơi vào pha giới hạn thì dùng công thức (14-20) để tính

Chú ý rằng: các công thức tính ở trên phù hợp với turbine xung kích, tuy nhiên đối với turbine phản kích, quy luật đóng mở phức tạp giữa độ mở và lưu lượng không theo quy luật tuyến tính Do vậy tính toán trên chỉ là gần đúng, để tính đúng xin xem phần tính theo phương pháp đồ giải Trong phương pháp giải tích, nhà khoa học người

đề cập đến quy luật đóng mở của turbine phản kích như sau:

Nga G.I Kriptrenko đưa thêm à c thức (14-21) và (14-22) hệ hi

Trong đó, hệ số hiệu chỉnh b lấy như sau:

.Trường hơp đóng turbine: b = 0,7 - ( nS/1000);

và cuối đường ống lại phân nhánh vào các tổ máy với mục đích về kinh tế Đường ống phức tạp là ống có các đặc trưng nước va và kích thước thay đổi theo từng đoạn ống Trong thực tế thường có hai dạng ống phức tạp hay gặp sau:

- Đường ống có đường kính giảm dần từ trên xuống, không rẽ nhánh;

- Đường ống có đường kính giảm dần từ trên xuống và córẽ nhánh

Việc tính toán chính xác loại đường ống này rất phức tạp, phương pháp giải tích thường ta đưa về đường ống đơn giản tương đương có các đặc trưng trung bình

c V, , ,µ σ, và vẫn dựa vào các công thức ống đơn để tính gần đúng

Hình 14-8 Sơ đồ tính nước va ống phức tạp và vẽ biểu đồ áp lực nước va dọc ống

* Trường hợp 1: đường ống có chiều dày δ, đường kính D và vật liệu làm ống thay đổi theo chiều dài ống, không rẽ nhánh (hình 14-8,a) có n đoạn ống như hình Ta đưa về ống đơn giản tương đương có các đặc trưng sau: