đồ án tốt nghiệp ngành năng lượng và thủy điện tái tạo

+ MNDBT + Số giờ lợi dụng cs lắp máy hNlm + Mực nước chết MNC + Cột nước lớn nhất Hmax + Dung tích hữu ích Vhi + Cột nước bình quân Hbq + Công suất bảo đảm Nbđ + Các mực nước Zhlmax, Zh

PHẦN I TỔNG QUAN CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Vị trí địa lý

Thuỷ điện Nậm Đét dự kiến xây dựng tại xã Nậm Đét, huyện Bắc Hà, tỉnhLào Cai trên dòng Nậm Đét, tuyến đập có toạ độ 104°19’45’’ kinh đông và22°26’45” vĩ bắc

1.2 Vị trí lưu vực

Vùng dự án nằm trong địa bàn xã Nậm Đét diện tích lưu vực F=138Km2 có

độ cao biến đổi từ (180÷1400)m dốc dần theo hướng Bắc Đông Bắc- Nam TâyNam Lưu vực mở rộng ở thượng lưu và thu nhỏ dần ở hạ lưu Lũng sông hẹp, haibên sườn dốc đứng, lòng sông cắt sâu, độ dốc lòng sông khá lớn

1.3 Đặc điểm lưu vực

lưu vực Nậm Đét chủ yếu là đất bùn, đất peralit với chiều dày lớp đất khoảng(3-4) m, có khả năng thấm và giữ nước tốt hầu như toàn lưu vực đã được che phủbởi rừng rậm cây thân gỗ và rừng hỗn hợp lá rộng, lá kim, rừng tái sinh Rừng trênlưu vực có tác động lớn đến sự bào mòn lưu vực, điều hoà dòng chảy, tham giachống lũ lụt cho hạ du đặc biệt là chống lũ quét ở thượng nguồn

1.5 Sơ đồ khai thác thủy năng công trình

1.5.1 Phương thức khai thác kiểu đập

Phương pháp này có ưu điểm là tạo ra hồ chứa để tập trung và điều tiết lưulượng dòng chảy làm tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt đồng thời có thể lợi

dụng tổng hợp như cắt lũ, chống lụt, cung cấp nước cho các ngành dùng nước.Nhược điểm của phương pháp này là vốn đầu tư lớn và hồ chứa sẽ gây ngập lụt lớnphía thượng lưu, ảnh hưởng tới dân sinh, môi trường.

Phương pháp này thích hợp với vùng trung du có địa hình, địa thế thuận lợi

để làm hồ chứa có dung tích lớn, ngập lụt ít

Phương pháp này có ưu điểm là vốn đầu tư nhỏ do không phải xây đập cao

và không có hồ chứa nên không gây ngập lụt phía thượng lưu, ít ảnh hưởng tới dânsinh , môi trường

Phương pháp này có nhược điểm là không có hồ chứa để tập trung và điềutiết lưu lượng dòng chảy, làm giảm khả năng phát điện trong mùa kiệt, không cókhả năng cung cấp nước cho các ngành dùng nước khác

Phương pháp này thích hợp với vùng có độ dốc lớn, lòng sông hẹp

1.5.3 Phương thức khai thác kiểu hỗn hợp

Khi vừa có điều kiện xây dựng hồ để tạo ra một phần cột nước và điều tiếtdòng chảy lại vừa có điều kiện luì tuyến nhà máy lại phía sau đập một đoạn để tậndụng độ dốc lòng sông làm tăng cột nước thì cách tốt nhất là dùng phương pháp đậpdâng kết hợp đường dẫn Phương pháp này tận dụng được các ưu điểm và đồng thờicũng hạn chế các nhược điểm của các phương pháp trước

 Chọn phương thức khai thác cho tram thủy điện Nậm Đét.

Phương thức khai thác thủy năng tôi chọn cho thủy điện Nậm Đét là phươngthức khai thác thủy năng kiểu đập

1.6 Các tiêu chuẩn thiết kế

Theo TCXDVN 285-2002 thuỷ điện Nậm Đét thuộc công trình cấp III

 Tần suất thiết kế: P =85%

 Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

 Tần suất lũ kiểm tra:P = 0,1%

Biểu đồ nhiệt độ không khí trung bình tháng tại các trạm đại biểu thể hiện

CHƯƠNG II TÀI LIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

2.1 Tài liệu khí tượng tại tuyến công trình

Đặc trưng độ ẩm trong khu vực được thể hiện qua thống kê biến trình năm

độ ẩm tương đối của trạm khí tượng Bắc Hà

Biểu đồ độ ẩm không khí đặc trưng thể hiện trong bảng I2-1 phụ lục.

Lượng mưa trung bình năm tại trạm Bắc Hà giai đoạn năm 1961 – 2006 là

Xo= 1740 mm Lượng mưa ngày lớn nhất trạm Bắc Hà tra trong bảng I2-3 phụ lục.

2.1.5 Tài liệu bốc hơi và thấm

Bốc hơi: Tổn thất nước do bốc hơi mặt thoáng hồ (chênh lệch giữa bốc hơi

mặt nước và bốc hơi mặt đất ∆Z) Lượng bốc hơi lưu vực công trình nghiên cứu lấybằng lượng bốc hơi trạm Bắc Hà Zpiche = 572 mm số liệu thủy văn cho kết quả như

bảng I2-4, phụ lục.

Thấm: Tổn thất thấm qua đáy lòng hồ và công trình, do không có tài liệu nên

sơ bộ lấy Vthấm = 1%,Vtb tháng

2.1.6 Đặc trưng thủy văn của tuyến công trình

Lưu vực Nậm Đét hoàn toàn không có trạm đo đạc thuỷ văn, cách tuyếncông trình 16 km về phía Tây Nam có trạm thuỷ văn Vĩnh Yên trên nhánh Nghĩa

Đô với diện tích lưu vực F=138km2, quan trắc dòng chảy liên tục từ năm

1961-2006.Trong các bảng I2-5 và I2-6, phụ lục

- Quan hệ mực nước hạ lưu : Q ~ Zhl

Quan hệ lòng hồ,quan hệ mực nước hạ lưu được thể hiện tại bảng I2-9 và

bảng I2-10 tại phụ lục :

2.3 Điều kiện địa chất

Vùng nghiên cứu thuộc đới cấu trúc Sông Lô, nằm về phía Đông Bắc đứt gẫySông Chảy, gồm các thành tạo vào Paleozoi do hoạt động của vòm macma SôngChảy phân bố rộng khắp xuyên phá vỡ lớp đá phiến có tuổi Neoproteozoi – Cambrisớm

Qua nghiên cứu thuộc dạng địa hình bóc mòn liên quan chặt chẽ đến khốinâng tạo kiến tạo Sông Lô, đặc điểm cấu trúc kiến tạo và thành phần khoáng vật củađá

Nằm trong vùng Tây Bắc, có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, quá trình phong hoávật lý hoá học xảy ra mạnh mẽ, vỏ phong hoá phát triển phong phú Bề dày tầngphủ rất lớn, trên các sườn núi hầu như không thấy lộ đá gốc Các đá gốc chủ yếu lộtại lòng suối với bề dày lộ đá từ 2 – 5m

2.4 Tài liệu dân sinh – kinh tế

Thuỷ điện Nậm Đét là nguồn điện chiếm tỷ trọng không lớn trong hệ thốngđiện miền Bắc nói riêng và Quốc gia nói chung Mặc dù là một nguồn điện chiếm tỷ

25 triệu kWh đáp ứng được phần lớn nhu cầu tiêu thụ điện của địa phương chonhững năm 2015 và các năm tiếp theo Theo quyết định số 110/2007/QĐ-TTg củaThủ tướng Chính phủ khuyến khích các nhà đầu tư trong và ngoài nước tham giađầu tư các dự án nguồn điện để góp phần tăng khả năng cung cấp điện cho các nhucầu điện ngày càng tăng của phụ tải Vì vậy, công trình thuỷ điện Nậm Đét ra đời sẽ

có đóng góp đáng kể cho nhu cầu điện của tỉnh nói riêng cũng như nhu cầu điện nóichung của hệ thống điện miền Bắc và quốc gia

2.5 Đường duy trì lưu lượng trung bình ngày và đêm

Đường duy trì lưu lượng trung bình ngày và đêm tuyến đập Nậm Đét được

biểu diễn tại bảng I2-11 phụ lục :

2.6 Quan hệ lưu lượng và tổn thất (Q~ H w )

Được xây dựng từ công thức tính toan thủy lực và biểu thị trên bảng I2-12

phụ lục :

Phần II TÍNH TOÁN THỦY NĂNG CHƯƠNG I : MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN THỦY NĂNG 1.1 Mục đích tính toán thủy năng

Mục đích tính toán thuỷ năng là để tính toán chọn các thông số cơ bản của hồchứa và trạm thuỷ điện

+ MNDBT + Số giờ lợi dụng cs lắp máy (hNlm) + Mực nước chết (MNC) + Cột nước lớn nhất (Hmax) + Dung tích hữu ích (Vhi) + Cột nước bình quân (Hbq)

+ Công suất bảo đảm (Nbđ) + Các mực nước Zhlmax, Zhlmin

+ Công suất lắp máy (Nlm) + Cột nước nhỏ nhất (Hmin)

+ Điện lượng bình quân nhiều năm (Enn) + Cột nước tính toán (Htt)

1.2 Chọn mức bảo đảm thiết kế

1.2.1 Khái niệm về mức đảm bảo thiết kế

Để đánh giá mức độ chắc chắn trong việc cung cấp điện của TTĐ người tadùng khái niệm “mức bảo đảm” và nó được biểu thị bằng công thức sau:

% 100

* T

T pvh

bt

=Trong đó: Tbt - thời gian vận hành bình thường

Tvh - tổng thời gian vận hành

Ý nghĩa của biểu thức trên: trong suốt thời gian vận hành TTĐ sẽ đảm bảocung cấp điện bình thường trong p% tổng thời gian, còn (100-p)% thì không thểcung cấp đầy đủ công suất và điện lượng như chế độ bình thường được do tình hìnhthuỷ văn bất lợi

1.2.2 Chọn mức đảm bảo thiết kế cuả TTĐ Nậm Đét:

Cấp công trình TTĐ Nậm Đét theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285:2002

- Theo cấp công trình của cụm công trình đầu mối.(Chiều cao của đập).

- Theo năng lực phát điện của TTĐ (Công suất lắp máy)

Nhà máy thủy điện tuyến Nậm Đét có công suất lắp máy vào khoảng : 4-6(MW) Nên cấp công trình cho TTĐ Nậm Đét là công trình cấp III Theo tiêu chuẩnViệt Nam TCXDVN 285:2002 chọn P=85%

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THỦY NĂNG 2.1 Xác định các thông số của trạm thủy điện Nậm Đét

2.1.1 Mực nước dâng bình thường ( MNDBT) của hồ chứa :

MNDBT là mực nước cao nhất trong hồ trong điều kiện làm việc bìnhthường, là một thông số quan trọng của TTĐ, MNDBT có quan hệ mật thiết đến cấpcông trình, qui mô công trình, đến tính khả thi của công trình

Trong đồ án này tôi được giao MNDBT = 425 m

0

ll bc

+ γbc: là dung trọng của bùn cát Sơ bộ lấy bằng 1,7 T/m3

+ T : Tuổi thọ của công trình, công trình cấp III lấy T = 30 (năm)

+ Lượng nước năm trung bình Qo = 5,82 m3/s

ll

bc

V =

6 0

Với Vbc = 0,106x106(m3) tra quan hệ hồ chứa V~Z ta được Zbc = 390,15(m)

 D: là đường kính cửa lấy nước (ở đây sơ bộ ta chọn cửa lấy nước hình tròn)

CLN

Q D

F

V Z

1, 2.2= 4,85 + VCLN: Là vận tốc trước cửa lấy nước

=> MNCbl = 390,15 + 1+1+2,49 = 394,64 (m)

- Xác định loại điều tiết

Tra quan hệ Z ~ V của hồ chứa ta được:

Dung tích làm việc của hồ chứa:

Vhi =VMNDBT–VMNC BL = (4,8 - 4,45).106 = 0,35.106 (m3)Xác định hệ số điều tiết hồ β:

Công thức: β = hi

bq

VW

Wbq là lượng nước bình quân nhiều năm

0,35.10183,5.10 =0.0019 < 0.02

= > Vậy hồ điều tiết ngày đêm

b) Xác định MNC theo dung tích hữu ích tối thiểu.

• Xác định dung tích hữu ích của hồ chứa (Vhi) :

TTĐ Nậm Đét được tính toán theo điều tiết ngày đêm nên dung tích của hồchứa được xác định trên cơ sở: vào mùa kiệt dung tích của hồ chứa phải trữ đủ nướccủa giờ không phát điện hoặc của giờ phát điện thấp điểm để dùng toàn bộ dungtích đó phát điện trong giờ cao điểm trong ngày ( 5÷6) giờ Trong đồ án tôi chọn T=

=> Vhi = 0,285.106 (m3)

• Từ MNDBT = 425m ta tra được quan hệ Z-W tại bảng I2-9

Ta suy ra dung tích toàn bộ của hồ chứa (Wtb) là : VMNDBT = 4,8.106 (m3)

Vchet = VMNDBT – Vhi

= 4,8.106 - 0,285 106

=> Vchet = 4,515.106 (m3)

Ta tra quan hệ V – Z ta suy ra được MNC = 423,90 (m)

c) Xác đinh MNC theo điều kiện làm việc cua tuabin :

+ Tính sơ bộ : Hmax = MNDBT - min

Ứng với tuabin TT 45 có phạm vi cột nước : Hmin – Hmax = 30 ÷ 45(m)

Trong quá trình để tuabin làm việc theo cột nước H > 30 m => min

TB

H = 30 (m) min

2.2 Xác định công suất bảo đảm (N bđ )

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng

suất bảo đảm là một thông số cơ bản của trạm thuỷ điện bởi khả năng phủ phụ tảiđỉnh của TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là do công suất bảo đảm quyết định Nó chỉ ramức độ tham gia vào cân bằng công suất điện lượng trong hệ thống điện.

Với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động trong vòngmột ngày đên là không nhiếu, tần suất lưu lượng Q trùng với tần suất công suất.Chính vì vậy có thể tính Nbd theo công thức sau:

N bd = k Q bd H bd

Trong đó k : đối với TTĐ vừa và nhỏ k = 8 – 8,5 ( lấy k = 8,5)

Q bd : là lưu lượng bảo đảm

Công suất lắp máy là công suất tối đa mà TTĐ có thể phát được trong quátrình làm việc bình thường Nó bằng tổng công suất định mức của từng tổ máy củatrạm thủy điện ở quá trình làm việc bình thường.

Công suất lắp máy là công suất định mức của nhà máy thuỷ điện Theo quanđiểm thiết kế nó bao gồm các thành phần:

+ Ntr là công suất phát điện trùng Lắp thêm công suất này phụ thuộcvào khả năng phát điện của TTĐ thay thế cho các trạm khác

• Ta xác định Nlm theo tính toán sơ bộ

Do tài liệu thuỷ văn chỉ có đường duy trì lưu lượng bình quân ngày đêm nên

ta xác định công suất lắp máy theo đường duy trì lưu lượng

Dựa vào công thức kinh nghiệm sau đây:

+ Kinh nghiệm thiết kế: Nlm = (2-8).Nbđ

+ Kinh nghiệm vận hành: hldNlm = (3800 – 4200) h

Trong đồ án này tôi giả thiết Nlm theo kinh nghiệm thiết kế với :

Nlm=(2 - 5) Nbd = (2,00 –6,00) MWViệc lựa chọn Nlm phải tiến hành dựa trên số giờ lợi dụng công suất lắp máy

Ta chọn 1 số giá trị Nlm để tính toán:

Nlm= (2,00-6,00) MW

Sau đó xác định Nlm bằng cách lập các bảng tính thuỷ năng với Nlm là các giátrị trên bằng cách thay các giá trị N> Nlm trong bảng bằng các giá trị Nlm này rồi tính

Eo và số giờ lợi dụng công suất lắp máy

Số giờ lợi dụng khoảng (3800 – 4200)h đối với trạm điều tiết ngày đêm Giải thích bảng tính toán:

- Cột 1: Tần suất Pi (%)

- Cột 2 : Thời đoạn : ∆p (%)

∆p = p2- p1

- Cột 3: Lưu lượng thiên nhiên (Qtn) đến tương ứng với tần suất (m3/s)

- Cột 4: Lưu lượng tổn thất : Qtt = Q thấm + Q bốc hơi

Qthấm = 0,3% Qthực

bh.

bh h F Q

t

= ∆

bh

h : Lượng nước bốc hơi bình quân: (mm)

F: Diện tích mặt hồ bình quân :từ tra quan hệ Z~F~V (m2)

- Cột 6 : Lưu lượng thực tế đến TTĐ : Qthực= Qtn - Qtt (m3/s)

- Cột 7 : Lưu lượng lớn nhất qua nhà máy thủy điện:Qhcgt= Nlm/(k*H fd)

- Cột 8 : Lưu lượng xả qua nhà máy TĐ: Qxả = Qthực - Qfd

- Cột 9 : Nội suy từ cột 8 dựa vào quan hệ Q ~ hw

- Cột 10 : Cao trình mực nước thượng lưu tra quan hệ (Qfd-Ztl)

- Cột 11 : Nội suy từ cột 8 dựa vào quan hệ Q ~ Zhl

- Cột 12 : Cột nước ứng phát điện Hfđ=Ztl – Zhl – hw (m)

- Cột 13 : Công suất phát điện Nfdtn=K*Qfdtn*Hfd

- Cột 14 : Nlm

- Cột 15 : ∆t = t2 – t1

- Cột 16 : E = ∆t Nlm

- Cột 17 : ∑NH

Kết quả tính toán thủy năng tại phụ lục :

2.4 Lựa chọn công suất lắp máy

2.5 Xác định các cột nước đặc trưng của TTĐ

i i bq

Hmax) cũng phát được công suất N lm Hminđược xác định như sau:

Bảng tính toán tại bảng II2-1 phụ lục

Từ bảng II1-1 ta suy ra:

Sơ bộ ta chọn số tổ máy Z =2, Nmin = (50%)x6

2 = 1,5 MW

Giả thiết các giá trị ax

gt m

H , tính thử dần sao cho :

gt TL

gt gt hl

Z +H +h =MNDBT

Tính thử dần xác định Hmax.được tính tại bảng Bảng II2-2 phụ lục.

Từ bảng II2-2 ta suy ra:

Vậy : Hmax = 44,71 (m)

 Ta có bảng tính toán thủy năng của TTĐ Nậm Đét :

2.6 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ Nậm Đét

2.6.1 Xây dựng quan hệ Q – H với MNDBT = 425 m

H = MNDBT – Zhl(Q) – hw(Q)

Trong đó :+ H - cột nước của TTĐ ứng với lưu lượng Q

+ Q - lưu lượng qua nhà máy

+ Zhl(Q)- mực nước hạ lưu nhà máy

+ hw(Q)- tồn thất cột nước ứng với lưu lượng Q

Quan hệ Q ~ H với MNDBT tại bảng II2-3 phụ lục

2.6.2 Xây dựng quan hệ Q – H với MNC = 423,90 m

H = MNC – Zhl(Q) – hw(Q)

Trong đó : + H - cột nước của TTĐ ứng với lưu lượng Q

+ Zhl(Q)- mực nước hạ lưu nhà máy

+ hw(Q)- tồn thất cột nước ứng với lưu lượng

Quan hệ Q ~ H với MNDBT tại bảng II2-4 phụ lục

2.6.3 Xây dựng quan hệ Q – H với N lm = 6MW

lm N H

+ Q - lưu lượng qua nhà máy

Quan hệ Q ~ H tại với Nlm=6 (MW) bảng II2-5 phụ lục

2.6.4 Xây dựng quan hệ Q – H với N min

min

N H

+ Q - lưu lượng qua nhà máy

+ Nmin - công suất nhỏ nhất của TTĐ: Nmin = k×Qmin×Hmax;

+ Qmin = 3,97 m3/s là lưu lượng nhỏ nhất của TTĐ ứng với cộtnước Hmax= 44,71 m

Nmin = 8.5×3,95×44,68 = 1500 KWQuan hệ Q ~ H tại với Nlm=6 (MW) bảng II2-5 phụ lục

Từ các bảng quan hệ giữa lưu lương phát điện và cột nước làm việc ta vẽ được sơ bộ phạm vi làm việc của trạm thuỷ điện

Hình : Biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ

PHẦN III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CHO TTĐ

Từ phần tính toán thủy năng ta có các thông số :

- Công suất lắp máy Nlm= 6MW - Cột nước lớn nhất Hmax= 44,71(m)

- Cột nước tính toán Htt= 42,50(m) - Cột nước nhỏ nhất Hmin= 42,50(m)

- Cột nước bình quân Hbq= 43,50(m) - Lưu lượng Qmax= 16,61(m3/s)

CHƯƠNG I : XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TUABIN 1.1 Xác định các thông sô cơ bản của tuabin

1.1.1 Chọn nhãn hiệu tuabin.

Căn cứ vào công suất tuabin của từng phương án và với dao động cột nước

Hmax = 44,71 (m) và Hmin= 42,50 (m) Tra bảng 8.1 Trang 131 Giáo trình tuabin thủylực và biểu đồ phạm vi sử dụng các loại tuabin Ta lựa chọn được loại tuabin phù

hợp là TT45

1.1.2 Chọn số tổ máy

Số tổ máy quyết định đến quy mô, kích thước nhà máy, vốn đầu tư vào nhàmáy và thiết bị Việc lựa chọn số tổ máy phù hợp phải thông qua tính toán kinh tế.Trong thực tế phải xác định được chi phí vào thiết bị, nhà máy và các chi phí vào tổmáy khi tổ máy gặp sự cố Việc xác định xác suất sự cố tổ máy cũng như tính toánkinh tế rất khó khăn nên trong giới hạn đồ án và được sự đồng ý của giáo viênhướng dẫn tôi chọn số tổ máy: Z = 2

Nlm - công suất lắp máy

n1'tt = n'

10 + n'1 + n'1 = (2÷5) v/p ở đây ta chọn n1' =2 v/p

1.1.4 Xác định số vòng quay đồng bộ ndb (v/ph).

tt

n = 10'

/ 1

được thể hiện tại phụ lục III-1-A

Các kích thước khác của Turbin:

D0 = 1,2D1 = 1,2 (m) Da = 1,7D1 = 1,7(m)

D2 = 0,95 D1 = 0,95 (m) b0 = 0,365 D1 = 0,365 (m)

Db = 1,4 D1 = 1,4 (m) Z0 = 24

1.1.5 Xác định số vòng quay lồng của turbin n l ( v/ph)

Là số vòng quay đột biến của BXCT, nó xảy ra khi mômen lực chuyển độngcủa rôto tổ máy (Mđ) lớn hơn mômen cản chuyển động rôto máy phát (Mc) Trongquá trình vận hành TTĐ, vì một lý do nào đó cần phải đóng cánh hướng nước mà bộphận hướng nước chưa kịp đóng thì số vòng quay của tuabin tăng lên đột ngộttrongthời gian ngắn, nó sẽ đạt tới trị số cực đại nào đó gọi là số vòng quay lồng tốc

(nl)

, max

lt l

tc

n H n

1.2 Kiểm tra lại các thông số của tuabin

Số vòng quay dẫn suất tại điểm tính toán của tuabin thực: tc 1tc

tt

' ltt

n DH

n =

Với ntc = 500 v/ph; Dtc = 1 m; Htt = 42,50 m ta tính được:

' ltt

500 142,50

NQ

3160Q

1.3 Kiểm tra lại vùng làm việc của turbin

Khi cột nước làm việc của tuabin dao động từ (Hmax÷ Hmin) Từ biểu đồ phạm

max

n Dn

' min Nmin(Hmax) 2

1 T max max

NQ

+ Với H2 = 43,7 (m) ; Nmim =1896 MW; ηT=0,8 ; D1 =1,0 (m); ntc = 500v/p taxác định được:

Số vòng quay dẫn suất tuabin thực ứng với cột nước Hmax

2

2

' tc 1tc Itt(H )

n Dn

3

n Dn

4

n Dn

H

= = 76,7 (v/ph)

Lưu lượng dẫn suất của Tuabin với H4, Nmax = Ntb = 3160 Mw

Sau khi tính được các giá trị số vòng quay quy dẫn và lưu lượng quy dẫn ứngvới các cột nước H1=Hmax , H2 , H3 , H4=Hmin ta đưa lên đường đặc tính tổng hợpchính

Trong đó : Do đã có thiết bị và tuabin của từng tổ máy Z = 2 tổ

∇ : độ cao nhà máy so với mặt nước biển lấy sơ bộZ hlmin( min

H : cột nước làm việc của tuabin với Htt = 42,50 ( )m

∆σ : độ hiệu chỉnh hệ số khí thực dựa vào hình 7.4/126 với Htt = 42,50

Đây là cao trình quan trọng của nhà máy thuỷ điện vì nó là cơ sở để xác địnhcác cao trình khác

Sơ bộ xác định theo công thức:

• Về kỹ thuật:

Đảm bảo an toàn cung cấp điện, thao tác vận hành dễ dàng, công suất máy phát chọn không chênh lệch quá 5% công suất thiết kế, số vòng quay phải đồng bộ với số vòng quay của turbin Trường hợp không thể chọn được thì phải đặt hàng

+ Số đôi cực từ của máy phát : 2p = 12 (Tra GT Tuabin trang 139)Công suất biểu kiến

Smf = Nmf 3cosφ = 0.8= 3,75 (MVA)với cosϕ là hệ số công suất lấy = 0.8 + Điện áp đầu ra của máy phát : U = 6.3KV (S<20MVA)

Tra tài liệu chọn thiết bị điện ta không tìm được kiểu máy phát phù hợp nên

ta phải thiết kế máy phát cho trạm thuỷ điện

2.3 Trình tự thiết kế

• Xác định công suất tính toán:

So= k Smf = 1,08 3,75 = 4,05 (MVA) Trong đó k là hệ số phụ thuộc cosϕ, tra ở bảng 1-1 trang 225 GT CTT

• Công suất trên mỗi cực của máy phát:

0

S 4,05S

• Đường kính Rôto được xác định theo ct:

i

τ 2p 0,348 12D

nπk

60V

D ≤

Trong đó :

+ VP : là vận tốc dài quay lồng cho phép lớn nhất : VP=160m/s ( khi

Smf ≤ 175 MW )

+ kP =

' Ip ' I0

P i

nπk

+ Theo điều kiện tháo lắp turbin: với Dg đường kính giếng Tuabin, sơ bộ

có thể lấy bằng đường kính trong Db của stato tuabin, Db = 1,4 (m)

D ≥D +0.6 m = 1,4 + 0.6 = 2,00 (m)

Từ hai điều kiện trên ta lấy Di = 2,0 (m) = 200 (cm)

• Chiều cao lõi thép từ xác định theo công thức:

30 C Sl

= = =9,98 Với R; y được xác định theo bảng 1-2 trang

227 - Giáo trình Công trình TTĐ ; biết So = 4,05 (MVA) ; no = 500 (v/ph) ; Di =2,00 (m) thay số vào (*) ta có la = 0,19 m

Được sự hướng dẫn của thầy giáo Tôi chọn la = 0,3 m = 30 cm

Căn cứ vào số vòng quay nđb=500 (v/p) => chọn kiểu kết cấu máy phát là kiểu treo

2.4 Các kích thước của máy phát

2.5 Hố máy phát

• Chiều dày máy làm mát: t = (0,35 0,375) chọn t = 0,36 (m)

• Khoảng cách đi lại: : b ≥ (0,4 0,5)

3.1 Thiết bị dẫn nước (buồng xoắn).

Khái niệm:Buồng xoắn turbin là phần nối liền công trình dẫn nước của nhàmáy thuỷ điện với turbin, buồng turbin được dùng để dẫn nước từ đường dẫn(đường ống áp lực, hoặc cửa lấy nước) đến turbin và hình thành dòng chảy vòng tạicửa vào của bộ phận hướng nước

3.2 Chọn kiểu buồng xoắn turbin

Tuỳ theo cột nước, công suất của trạm thuỷ điện mà buồng turbin gồm cáckiểu: hở, chính diện và buồng xoắn Trạm thuỷ điện Bắc Vọng đang thiết kế có cộtnước H(min÷max) = (42,50 ÷ 44,71) m, cột nước tính toán là Htt= 44,50(m) côngsuất của một tổ máy là Ntm= 6 (MW), trong phạm vi ứng dụng các kiểu buồng turbin(hình 5-1 giáo trình TBTL- ĐHTL trang 84) tra được buồng xoắn kim loại

3.3 Các thông số cơ bản của buồng xoắn.

a) Góc bao ϕmax của buồng xoắn.

Phương án buồng xoắn lợi nhất được lựa chọn trên cơ sở xác định kết quả thínghiệm mô hình bánh xe công tác đã chọn với các kiểu buồng xoắn khác nhau Đốivới TTĐ Nậm Đét có cột nước dao động H(min ÷ max) =(42,50 ÷44,71) m, buồngxoắn kim loại chọn góc bao ϕmax = 3450

b) Vận tốc tại cửa vào buồng xoắn V v

Vận tốc dòng nước tại cửa vào buồng xoắn Vv chọn quá lớn thì tổn thất thuỷlực trong buồng xoắn sẽ tăng, làm giảm hiệu suất turbin Nhưng nếu Vv chọn quánhỏ sẽ làm tăng kích thước buồng xoắn Theo kinh nghiệm của Liên Xô, nên chọntheo cột nước ( tra đường quan hệ Vv ~ H) hoặc theo công thức kinh nghiệm:

Vv = kx Htt

Trong đó : kx hệ số kinh nghiệm xét đến tổn thất thuỷ lực và kích thướckinh tế của buồng xoắn, kx = 0,8 – 1,1 Htt cột nước tính toán, Htt = 42,50 m

Thay số ta được : Vv = (0,8 ÷ 1,1) H tt = ( 5,22 ÷ 7,17) (m/s)

c) Hình dạng tiết diện vào buồng xoắn

Đối với turbin dọc trục cột nước thấp và vừa thường dùng buồng xoắn có tiếtdiện chữ T (hoặc hình thanh) , còn đối với TTĐ cột nước cao ( H = 50 ÷ 80 m ) thìtiết diện là hình tròn

3 4 Các nguyên lý tính toán thuỷ lực buồng xoắn

Tính toán thuỷ lực buồng xoắn chủ yếu là xác định hình dáng đường baoquanh bên ngoài buồng xoắn, hay định được kích thước chủ yếu của các tiết diệncủa buồng xoắn

• Nguyên lý vận tốc bình quân không đổi: V u = const.

Phương pháp này giả thiết tốc độ trung bình của dòng nước tại tất cả cácđiểm trên cùng một mặt cắt hay tốc độ trên tất cả các mặt cắt khác nhau là bằngnhau phương pháp này tuy tính toán đơn giản nhưng nó chỉ phù hợp với TTĐ cộtnước thấp góc bao ϕmax≤ 1800

• Nguyên lý vận tốc bình quân giảm dần

Phương pháp này ít dùng

• Nguyên lý mômen vận tốc bằng hằng số (V u r = const)

Vận tốc Vu tại các điểm cách trung tâm trục một bán kính như nhau thì bằngnhau nhưng trên cùng một tiết diện Vu giảm dần khi r tăng Vur = k = cosnt; (trong

đó k gọi là hằng số buồng xoắn) Nghĩa là Vu tỷ lệ nghịch với bán kính r

Đối với TTĐ Nậm Đét, tôi dùng nguyên lý mô men vận tốc bằng hằng số đểtính toán kích thước buồng xoắn

3 5 Các bước xác định kích thước mặt bằng buồng xoắn

Sự phân bố vận tốc của chất lỏng trong buồng xoắn tuân theo quy luật:

Vu.R=const (R - là khoảng cách từ điểm đang xét trong buồng turbin đến trụcturbin)

+ Vận tốc tại dòng chảy cửa vào được xác định theo công thức kinh nghiệm:

Vcv = kx Htt

Trong đó :ϕmax - Góc bao lớn nhất của buồng xoắn ϕmax = 3450.

Qtt - lưu lượng lớn nhất chảy qua turbin, được tính theo công thức:

Q - là lưu lượng quy dẫn tại điểm tính toán.

D1t/ - là đường kính của tuabin

Thay vào công thức : max

cv cv

ρ

ρcv : Bán kính tiện diện cửa vào buồng xoắn:

+ Xác định kích thước tiết diện tại mặt cắt i

Kết quả tính toán buồng xoắn theo nguyên tắc mômen vận tốc bằng hằng số:

ρI =

C.r2C

i a

i + ϕϕ

Ri = ra+ 2.ρi

Trong đó:

ρi : bán kính tiết diện buồng xoắn tại mặt cắt i , ứng với góc bao ϕi

Ri : bán kính bao ngoài của buồng xoắn tại mặt cắt i

ra : bán kính ngoài của stato turbin, ra = 1,7 0,85 (m)

ra cv a a V

max

ρ +

− ρ +

thể hiện trong bảng III-3 -A phụ lục tính toán

3.6 Thiết bị thoát nước (ống hút)

• Khái niệm: Ống hút là đoạn ống có nhiệm vụ dẫn nước từ bánh xe công tácxuống hạ lưu Ống hút cho phép sử dụng phần động năng, thế năng còn lạidòng chảy sau khi ra khỏi bánh xe công tác

• Chọn ống hút: Với loại turbin đã chọn, buồng xoắn đã chọn, ta căn cứ vào Bảng6-3 và Bảng 6-5 Giáo trình Turbin thuỷ lực- ĐHTL ta chọn được ống hút loại

ống hút cong loại 4H.Kích thước ống hút và khửu thể hiện tại bảng

III-3-1,bảng III-3-2 phụ lục

CHƯƠNG IV : CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TUABIN

4.1 Nhiệm vụ cơ bản của điều chỉnh tuabin

Trong quá trình làm việc của TTĐ, phải đảm bảo sự thay đổi tần suất điệnkhông vượt quá giới hạn cho phép Với quy trình kĩ thuật vận hành điện ngày nay

cv

ρ