Đồ án môn học nhà máy thủy điện trường Đại học xây dựng

Đây là đò án môn học nhà máy thủy điện của trường đại học xây dựng do sinh viên K54 làm. Đồ án trình bày chi tiết và sạch đẹp. Mong rằng tài liệu này giúp các bạn hoàn thành tốt đồ án của minh. Nếu cần thêm file excel và bản vẽ liên hệ email duongthieu.ddtgmail.com

CH ƯƠNG I NG I S LI U Đ BÀI Ố LIỆU ĐỀ BÀI ỆU ĐỀ BÀI Ề BÀI

I.1 B ng s li u ảng số liệu ố liệu ệu

(m )

s) 0 160 320 640 1600 2560 3840 5760 8000 11200 16000

 Đồ thị Zhl=f(Q)

CH ƯƠNG I NG II L A CH N THI T B C A NHÀ MÁY TH Y ĐI N ỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Ị CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ỆU ĐỀ BÀI

II.1 Ch n s t máy và ki u lo i tuabin ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ố liệu ổ máy và kiểu loại tuabin ểu loại tuabin ại tuabin

II.1.1 Ch n ọn s t máy (z) ố tổ máy (z) ổ máy (z)

 Nguyên tắc chọn số tổ máy:

+ Số tổ máy z trong NMTĐ không được nhỏ hơn 2,không chọn số tổ máy lẻ (trừ 3) vì sẽ không phù hợp cho phân đoạn và bố trí thiêt bị điện của khối tổ máy

+ Công suất lớn nhất tổ máy bị chặn bởi khả năng chế tạo của các hãng sản xuất tuabin và NMTĐ hoặc điều kiện vận chuyển cho phép

+ Các điều kiện hạn chế khác như điều kiện về môi trường, đảm bảo lưu lượngtối thiểu xuống hạ lưu…

 Công suất của tổ máy : Ntm = Nlm/z ,KW

Ch n s t máy z=2 ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ố liệu ổ máy và kiểu loại tuabin  N tm =52/2=26 (MW)

II.1.2 Ch n ọn ki u tuabin ểu tuabin

 Công suất tuabin : NTB = Ntm/tm ,KW

Trong đó:

+ tm : hiệu suất máy phát điện, sơ bộ lấy tm = 0.98 (với MPĐ loại lớn)

+ NTB= 26/0.98 = 26.53 (MW) =26530 KW

 Chọn kiểu tuabin:

+ Phạm vi cột nước làm việc: Hmax  Hmin = 38.61m  21.98 m

+ Công suất tuabin NTB = 26530 KW

D a vào ph m vi s d ng c t nạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ước và công suất lắp máy tra biểu đồc và công su t l p máy tra bi u đất lắp máy tra biểu đồ ắp máy tra biểu đồ ểu đồ ồ

ph m vi s d ng các h lo i tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và b ngạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ảngthông s đ c tr ng c a các ki u tua bin cánh quay l n (B ng 6-1; Tr.69-ặc trưng của các kiểu tua bin cánh quay lớn (Bảng 6-1; Tr.69- ư ủa các kiểu tua bin cánh quay lớn (Bảng 6-1; Tr.69- ểu đồ ớc và công suất lắp máy tra biểu đồ ảngsách [3])

 Chọn 2 kiểu tuabin để tính toán so sánh:

+ Tuabin CQ40/800-46

+ Tuabin TT45/820-46

 Đường đặc tính tổng hợp chính của 2 loại Tuabin:

II.2 Xác đ nh các thông s c b n c a tuabin ịnh các thông số cơ bản của tuabin ố liệu ơ bản của tuabin ảng số liệu ủa tuabin

+ ❑TB: Hiệu suất tuabin tại điểm tính toán sơ bộ chọn ❑TB=0.908

+ Qln ' : Lưu lượng quy dẫn tính toán lấy Qln ' =1400m3/s

3 Xác đ nh hi u su t tua bin theo t ng ph ịnh tốc độ quay đồng bộ của tuabin ện ất tua bin theo từng phương án ừng phương án ương Duy Thiệu_Lớp 54TL ng án

 Xác định độ hiệu chỉnh hiệu suất :

Thay s được chọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quânc k t qu trong b ng sau:ết quả trong bảng sau: ảng ảng

Do √❑Tmax/❑Mmax <1.03 nên b qua giá tr hi u chinh ỏ qua giá trị hiệu chinh ị hiệu chinh ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng n1' và Q1' trong tính toán

 Xác định vùng làm việc của tua bin trên đường ĐTTHC

+ Vẽ đường n’

1 ứng với Hmin trên ĐTTHC theo công thức:

n'1M= nD 1 T

√Hmin+ Vẽ đường n’

1 ứng với Hmax trên ĐTTHC theo công thức:

+ NT, D1T, n ứng với phương án tính toán

+ Kết quả tính toán trong bảng:

 Vẽ đường hạn chế công suất do tua bin (đường AC)

T A vẽ đừ A vẽ đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng a ường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang song song v i đớc và công suất lắp máy tra biểu đồ ường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang đ ng đ m cánh hồ ột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ ở cánh hướng dòng a ước và công suất lắp máy tra biểu đồng dòng a0 g n ần

nh t,ất lắp máy tra biểu đồ

c t đắp máy tra biểu đồ ường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang n’C (Hmin) t i C.ạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ

 Vẽ đường giới hạn công suất nhỏ nhất ứng với lưu lượng 0.5QTB

4 L a ch n ph ựa chọn phương án: ọn phương án: ương Duy Thiệu_Lớp 54TL ng án:

 Thể hiện 4 vùng làm việc này lên hình đường ĐTTHC của kiểu tua bin chọn

 Xác định hiệu suất bình quân của tuabin của từng phương án theo công thức:

B ng tính hi u su t bình quân:ảng ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ

B ng tính hi u su t bình quânảng ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ :

B ng tính hi u su t bình quân:ảng ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ

B ng tính hi u su t bình quân:ảng ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ

+ ❑TB: Hiệu suất tuabin tai điểm tính toán sơ bộ chọn ❑TB=0.903.

+ Qln' : Lưu lượng quy dẫn tính toán lấy Qln' =1350m3/s

3 Xác đ nh hi u su t tua bin theo t ng ph ịnh tốc độ quay đồng bộ của tuabin ện ất tua bin theo từng phương án ừng phương án ương Duy Thiệu_Lớp 54TL ng án.

 Xác định độ hiệu chỉnh hiệu suất :

 = Tmax - Mmax

 Kết quả tính toán trong bảng sau:

n' T

max

nD H

Trong đó:

+ NT, D1T, n ứng với phương án tính toán

+ Kết quả tính toán trong bảng:

 Vẽ đường hạn chế công suất do tua bin (đường AC)

+ Đường n’c cắt đường giới hạn 5% công suất tại C

 Vẽ đường giới hạn công suất nhỏ nhất ứng với lưu lượng 0.5QTB

4 L a ch n ph ựa chọn phương án: ọn phương án: ương Duy Thiệu_Lớp 54TL ng án:

 Thể hiện 4 vùng làm việc này lên hình đường ĐTTHC của kiểu tua bin chọn

 Xác định hiệu suất bình quân của tua bin của từng phương án theo công thức:

B ng tính hi u su t bình quân:ảng ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ

B ngảng

tính hi uệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng

su tất lắp máy tra biểu đồ

B ngảng

tính hi uệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng

su tất lắp máy tra biểu đồ

B ngảng

tính hi uệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng

su tất lắp máy tra biểu đồ

K T LU N ẾT LUẬN ẬN : Qua tính toán hi u su t bình quân,ch n lo i Tuabin CQ40/800-46.ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ất lắp máy tra biểu đồ ọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quân ạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ

 Các thông số:

+ Đường kính BXCT: D1 = 3.75m

+ Hiệu suất bình quân: bq = 90.7 %

II.3 Xác đ nh h s t t c ịnh các thông số cơ bản của tuabin ệu ố liệu ỷ tốc ố liệu

n s=1,167 n√N T(Kw)

H TT5/ 4 =1.167×166 7√26530

26 145 /4 =536 0(v / ph )

 Theo bảng 2.6 (trang29 [3]) suy ra tuabin thuộc nhóm tỷ tốc trung bình

II.4 Xác đ nh t c đ quay l ng và l c d c tr c ịnh các thông số cơ bản của tuabin ố liệu ộ quay lồng và lực dọc trục ồng và lực dọc trục ực dọc trục ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ục

II.4.1 T c đ quay l ng: ố tổ máy (z) ộ quay lồng: ồng:

+ Hmax, D1: cột nước lớn nhất và đường kính BXCT của Tuabin

+ N’1l : số vòng quay lồng quy dẫn được lấy từ đường đặc tính quay lồng của tua bin với tuabinCQ sơ bộ lấy bằng 2no=2 x 166.7=333.4 (vg/ph)

Suy ra nl=333 4√38 61

II.4.2 Áp l c n ực nước hạ lưu Q = f(Z ưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Zớc hạ lưu Q = f(Z c tác d ng d c tr c Tuabin ụng dọc trục Tuabin ọn ụng dọc trục Tuabin

 Lực dọc trục được xác định theo công thức:

 Zhl = f(Q) =f(0.5Qmax1TB)=f(57.2) = 380.5 m+ K=1.1  1.5 chọn K=1.1

+ : Hệ số khí thực lấy tại điểm tính toán (NT,HTT):  = 0.54

II.6 Tính toán xác đ nh bu ng tuabin ịnh các thông số cơ bản của tuabin ồng và lực dọc trục

II.6.1 Ch n k t c u các kích th ọn ết cấu các kích thước cơ bản của buồng tuabin ấu các kích thước cơ bản của buồng tuabin ưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Zớc hạ lưu Q = f(Z ơ bản của buồng tuabin ảng quan hệ lưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Z c c b n c a bu ng tuabin ủa buồng tuabin ồng:

 Buồng tua bin có nhiệm vụ đưa nước vào bánh xe công tác sau khi dẫn nước vào bộ phận hướng dòng sao cho tổn thất thuỷ lực ở buồng vào bộ phận hướng dòng bé nhất Nó phụ thuộc kích thước và kiểu tua bin và vào cột nước

 Buồng tua bin lớn thì tổn thất thuỷ lực bé nhưng giá thành xây dựng lại cao Kích thước buồng ảnh hưởng tới kích thước tổ máy

 Căn cứ vào cột nước Htt = 26.14m và loại tuabin CQ40 ta chọn buồng tuabin bằng bêtông tiết diện đa giác, trần bằng(n = 0)

 Các kích thước cơ bản:

+ Góc ôm max = 225o

+ Chiều cao bộ phận hướng dòng theo bảng 3,trang 18[4] có:

bo = 0.38D1 = 0.38 x 3.75 = 1.425 (m)

II.6.2 Tính toán th y đ ng xác đ nh kích th ủa buồng tuabin ộ quay lồng: ịnh kích thước buồng tuabin ưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Zớc hạ lưu Q = f(Z c bu ng tuabin ồng:

 Loại buồng xoắn hình thang,trần bằng

+ Lưu lượng được phân bố đều theo chu vi của BPHD

+ Lưu lượng tại các tiết diện ngang ứng với góc  của buồng xoắn là Q xác định theo công thức:

Q=QT Q/360 (m3/s)+ Tiết diện của buồng tuabin tại các vị trí ứng với góc :

F= Q/V (m2)+ Diện tích tiết diện của buồng tuabin tại tiết diện vào là:

FV= Qmax/VV=(QT max)/(360.VV) , (m2)+ VV: vận tốc trung bình tại tiết diện vào, tra bảng 4 (trang 19 [4])

VV = 4.6 m/s

 Việc tính toán thủy động xác định kích thước buồng tuabin tiến hành theo quy luật:

+ Quy luật momen vận tốc không đổi: Vu.r = constant

+ Quy luật vận tốc trung bình trong các tiết diện không đổi:

L h4

R7 h

II.7 Ch n ng hút ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ố liệu

II.7.1 Nhi m v : ệ lưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Z ụng dọc trục Tuabin

 Ống hút có nhiệm vụ dẫn nước từ tuabin xuống hạ lưu với tổn thất năng lượng nhỏ nhất

 Dựa vào hệ số tỷ tốc ns=536.0 vg/ph và loại tuabin CQ Theo bảng 3-4 trang 46 [3], ta chọn ống hút cong kiểu 4C , ta có các kích thước chính:

II.8 Ch n thi t b đi u ch nh tuabin ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ết bị điều chỉnh tuabin ịnh các thông số cơ bản của tuabin ều chỉnh tuabin ỉnh tuabin

II.8.1 Ch n thi t b d u áp l c ọn ết cấu các kích thước cơ bản của buồng tuabin ịnh kích thước buồng tuabin ầu áp lực ực nước hạ lưu Q = f(Z

Để chọn được thiết bị dầu áp lực đảm bảo được yêu cầu đề ra Ta cần xác định dung tích bình chứa dầu áp lực dựa trên dung tích xilanh của động cơ tiếp lực hệ thống điều chỉnh tuabin.

 Các bước tính toán:

+ Năng lực làm việc của động cơ tiếp lực BPHD được xác định theo công thức:

AHD = kHD..Hmax.bo.D12 (kG.m)Trong đó:

+  : dung trọng của nước,  = 1000 kG/m3

+ Hmax: cột nước làm việc lớn nhất, Hmax = 38.61 m

+ bo : chiều cao của bộ phận hướng dòng, bo = 1.425 m

+ D1 : đường kính BXCT, D1 = 3.75m

+ kHD : hệ số kinh nghiệm ( 0.045- 0.05), với tuabin cánh quay

kHD = 0,045Thay các giá tr trên vào công th c 4.28 đị hiệu chinh ức 4.28 được: ược chọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quân Ac: HD = 34.82 x 10 3 kGm.

 Năng lực làm việc của động cơ tiếp lực xác định theo công thức:

ABX= kBX  Hmax bo.(D12 – dB2) (kG.m)

Trong đó:

+ kBX : hệ số kinh nghệm với tuabin CQ kBX=0.050.06

Chọn kBX= 0.05+ dB: đường kính bầu BXCT (m).tra bảng 6.1,trang71 [3] có:

dB /D1 = 0.44 => dB = 0.44x3.75= 1.65 mThay s ta có:

ABX= 0.05x1000x 38.61x1.425x(3.752 – 1.652) = 31.2 x103 kGm

 Dung tích xi lanh động cơ tiếp lực được xác định theo công thức:

V=A/P(m3)Trong đó:

+ A: năng lực làm việc của động cơ tiếp lực, A = 31.2 x10 3 kG.m

+ P : áp suất làm việc của bình chứa dầu áp lực

Trong đó:

+ VHD : Dung tích động cơ tiếp lực của bộ phận hướng dòng

+ VBX : Dung tích động cơ của bánh xe công tác dùng động cơ tiếp lực

V bx=π ×d bx×S bx

4

dbx = ( 0.3  0.45) D1 => dbx= 0.35 x 3.75 = 1.31 (m)

Sbx = ( 0.12  0.16) dbx => Sbx = 0.12 x 1.5 = 0.18 (m)Thay s Vbx = 0.185 (m3)

Vbl = 20 x 0.078 + 4.5 x 0.185 = 2.39 (m3)

Quy chu n theo b ng 6 trang 24 [4] ẩn ta được: ảng

Ch n ki u thi t b d u áp l c MHY2,5/1-40-4-2ọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quân ểu đồ ết quả trong bảng sau: ị hiệu chinh ần

Ki u thi t bểu đồ ết quả trong bảng sau: ị hiệu chinh

II.8.2 Ch n máy đi u t c ọn ều tốc ố tổ máy (z)

 Máy điều tốc có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ quay của tua bin và điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tua bin

 Máy điều tốc loại lớn thường có một số kích thước tiêu chuẩn Các kích thước này phụ thuộc vào kích thước van điều phối chính Khi chọn cần phải xét đến lượng dầu qua van điều phối chính đến động cơ tiếp lực phải đảm bảo pittông động

cơ tiếp lực chuyển dịch với tốc độ cần phải có

 Đường kính van điều phối chính thường lấy bằng đường kính ống dẫn dầu vào van điều phối động cơ tiếp lực:

d V= do=√ 4 V H

T d π v

Trong đó:

+ VH :Tổng dung tích động cơ tiếp lực VH = 0,078(m3)

+ Td :Thời gian đóng BPHD, xác định theo điều kiện điều chỉnh đảm bảo

Td = 5(s)

Thay s ta tính được chọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quânc: dV = 0,058(m) Quy chu n đẩn ta được: ược chọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quânc dv =60 mm

II.9 Ch n máy phát đi n ọn số tổ máy và kiểu loại tuabin ệu

II.9.1 Xác đ nh các thông s c b n c a máy phát đi n ịnh kích thước buồng tuabin ố tổ máy (z) ơ bản của buồng tuabin ảng quan hệ lưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Z ủa buồng tuabin ệ lưu lượng và mực nước hạ lưu Q = f(Z

 Xác định công suất biểu kiến (công suất toàn phần) của máy phát điện:

S = N T

cos.❑mf = 0.8 x 0.9826530 = 33839 (KVA)Trong đó:

+ NT: Công suất của máy phát điện

+ mf: Hiệu suất của máy phát (mf = 98%)

+ cos = 0,8: Hệ số công suất

 Điện áp của máy phát điện được lấy theo giá trị S:

Với S =(2050) MVA thì điện áp Stato U = 10.5 (KV)

 Tần suất dòng điện f: Tần suất dòng điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha ở nước ta quy định là f = 50Hz

 Số vòng quay của máy phát điện (n) phụ thuộc vào số vòng quay của tua bin, domáy phát điện nối đồng trục với tua bin do đó số vòng quay của tuabin cũng chính

là số vòng quay của máy phát điện, có: n = 166.7 vg/ph

Công su t ất lắp máy tra biểu đồ

hi u ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng

su t ất lắp máy tra biểu đồ

D i

(trong )

D a

Toàn bột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ

 Do máy phát điện này có số vòng quay trùng với số vòng quay của tuabin

nhưng công suất không phù hợp với công suất thiết kế Do đó ta phải tiến hành

Quy chu n tr s trên ta có: lẩn ta được: ị hiệu chinh a = 1220mm.

V y máy phát đi n c n thi t k là: CB650/150-36 ậy máy phát điện cần thiết kế là: CB650/150-36 ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ần ết quả trong bảng sau: ết quả trong bảng sau:

 Đường kính ngoài của thanh thép hoạt động:

Da = Dst/(1.07  1.1) = 650/1.1 = 591.0 (cm)

 Đường kính ngoài của rôto Di:

Di = Da – (0.50.6) = 5.91-0.5 = 5.41 (m)

Quy chuẩn Di=5500mm

 Chiều cao của stato hst = la + (1.0  1.035)s

Trong đó: s = .Di/2p là kho ng cách gi a các c c t rôto, p là s đ i c cảng ữu ừ A vẽ đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng a

c a MPĐ ủa các kiểu tua bin cánh quay lớn (Bảng 6-1;

Ch n máy phát đi n ki u treo.ọn sau khi tính toán so sánh hiệu suất bình quân ệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách [3]) và bảng ểu đồ

3 Tính s b các kích th ơng Duy Thiệu_Lớp 54TL ộ quay đồng bộ của tuabin ướp 54TL c khác c a MPĐ ủy điện

Các kích thước và công suất lắp máy tra biểu đồc Công th cức 4.28 được: Đ nvị hiệu chinh ơng án Giá trị hiệu chinh

Đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang kính máy kích thích do = (0.3 - 0.4)Di m 2.00

Chi u cao máy kích thíchều cao máy kích thích ho = 0.5 la m 0.61

Đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang kính v ngoài MPĐỏ qua giá trị hiệu chinh Dv = 1.10 Dst m 7.15

Đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang kính d m sao trênần Ddt = Dst m 6.50

Đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang kính d m sao dần ước và công suất lắp máy tra biểu đồi Ddd = Dg + 0.4 m 5.50

Chi u cao d m sao trênều cao máy kích thích ần h1 = 0.25 Di m 1.375

Chi u cao d m sao dều cao máy kích thích ần ước và công suất lắp máy tra biểu đồi h2 = 0.12 Dg m 0.66

Đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng ang kính h m (gi ng)ần ết quả trong bảng sau:

4 Các đ c tính c h c c a MPĐ ặc tính cơ học của MPĐ ơng Duy Thiệu_Lớp 54TL ọn phương án: ủy điện