Thiết kế trạm thuỷ điện XỎNG CON 1

Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng về thuỷ điện là rất lớn do đó việc xây dựng các công trình thuỷ điện với công suất khác nhau phù hợp với sự phát triển của khu vực và quốc gia

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU Điện năng có vai trò quan trọng trong trong sự phát triển của nhân loại Nhu cầu

về điện năng của con người ngày càng tăng cùng với sự phát triển kinh tế và nhu cầu sinh hoạt của con người Nhu cầu sử dụng điện năng càng cao khi xã hội càng phát triển Nguồn điện năng chủ yếu là nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử và hiệntại trên thế giới đã và đang sử dụng thêm các nguồn năng lượng mới như: năng lượng gió , năng lượng mặt trời …

Cũng như trên thế giới , ở nước ta điện năng luôn đóng vai trò quan trọng trong

sự phát triển kinh tế của đất nước Đáp ứng sự phát triển của nến kinh tế thì nhu cầu

về điện năng cũng ngày càng tăng Ở nước ta hiện nay nguồn năng lượng thuỷ điện chiếm vai trò rất quan trọng Nó chiếm tỷ trọng khoảng 60% công suất của hệ thốngđiện Việt Nam Nước ta có nguồn thuỷ năng rồi rào nhưng chúng ta mới chỉ khai thác được khoảng 20% trữ lượng lý thuyết

Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng về thuỷ điện là rất lớn do đó việc xây dựng các công trình thuỷ điện với công suất khác nhau phù hợp với sự phát triển của khu vực và quốc gia là rất quan trọng Và việc xây dựng các trạm thuỷ điện rất tốn kém vì vậy đòi hỏi người kĩ sư phải nắm vững kiến thức và tầm quan trọng của công trình

Để củng cố lại kiến thức đã học và được sự đồng ý nhà trường và Hội đồng thi tốt nghiệp khoa Năng lượng, em được giao đề tài ‘Thiết kế trạm thuỷ điện XỎNG CON 1

Nội dung đồ án ‘Thiết kế trạm thuỷ điện XỎNG CON 1 của em gồm sáu phần như sau:

Phần I : Tổng quan về công trình và các tài liệu cơ bản

Phần II : Tính toán thuỷ năng

Phần III: Lựa chọn thiết bị cho nhà máy thuỷ điện

Phần IV: Công trình thuỷ công

Phần V : Tuyến năng lượng

Phần VI : Nhà máy thuỷ điện

Phân VII: Chuyên đề

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH XỎNG CON

1.1 Giới thiệu chung

Suối Chà Lạp là nhánh cấp I của Sông Lam, Lưu vực thủy điện Xoỏng Con 1

có hình nan quạt, dòng chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc, cửa ra của Suối ChàLạp hợp lưu với Sông Lam tại bản Lũng Diện tích toàn bộ lưu vực tính đến nhàmáy là 257.1Km2 Công trình Thủy điện Xoỏng Con 1 nằm tại khu vực xã TamHợp - Huyện Tương Dương - Tỉnh Nghệ An, tuyến công trình nằm cách vị trí biêngiới Việt – Lào khoảng 20.5Km về hướng đông và cách thị trấn Tương Dương 6Km

về hướng Tây Nam

Tài liệu địa hình

Tài liệu địa hình sử dụng trong tính toán này dựa trên bản đồ vùng lòng hồ

và tuyến công trình tỷ lệ 1:2000 do Công ty cổ phần MCO – Tư vấn và Xây dựng

đo đạc và xuất bản năm 2008 Đường đặc tính hồ chứa công trình thủy điện XoỏngCon được trình bày tại bảng 1 và bảng 2

BẢNG QUAN HỆ LÒNG HÔ

Bảng 1: Đường đặc tính hồ chứa tuyến 1

2.1 Tài liệu thủy văn

a Dòng chảy năm thiết kế

Tại khu vực công trình thủy điện Xoỏng Con 1 không có trạm đo thủy văn nên các đặc trưng về mưa, khí tượng thủy văn được tính chuyển từ các trạm đo Tương Dương, Cốc Nà và Con Cuông

Qua tính toán thấy rằng lượng mưa tại khu vực công trình ơhù hợp với bản

đồ đăng trị mưa của khu vực tỉnh Nghệ An Lượng mưa trung bình tạ khu vực Xoỏng Con là Xo = 1436mm

Dòng chảy tháng, năm thiết kế tại tuyến Xoỏng Con 1 được tính trong trườnghợp lưu vực không có số liệu Sử dụng các phương pháp kinh nghiệm, phương pháp

mô hinh hoá và phương pháp lưu vực tương tự để tính toán

Các đặc trưng dòng chảy năm thiết kế được trình bày trong bảng 2

Bảng 2: Lưu lượng trung bình năm ứng với tần suất thiết kế tại tuyến Xoỏng Con 1

Tuyến Đặc trưng thống kê Lưu lượng tương ứng với tần suất thiết kế P%

9,43

2 5,22

4,24 8

3,81 6

3,93 6

4,47 6

7,94 4

3,74 4

13,60 8

15% 22,95

6

46,45 2

27,57 6

15,31 2

8,78 4

4,87

2 3,96

3,55 2

3,67 2

4,17 6

7,40 4

3,49 2

12,68 4

4,59 6

3,74

4 3,36

3,46 8

3,93 6

6,99

6 3,3

11,97 6

6,56 4

3,94 8

3,58 8

3,26 4

4,06 8

6,45 6

5,67 6

3,45 6

3,57 6

2,79

6 2,46

3,45 6

4,42 8

2,92 8

3,02 4

2,36 4

2,07 6

2,92 8

3,74

4 2,82 5,892

b Đường duy trì lưu lượng tuyến đập thủy điện Xoỏng Con 1

Đường duy trì lưu lượng ngày đêm tại các tuyến công trình thuỷ điện XoỏngCon đã được xác định theo dạng đường duy trì lưu lượng của Cốc Nà sau khi hiệu

chỉnh theo tỷ lệ lưu lượng trung bình nhiều năm giữa 2 lưu vực Kết quả tính toánđược trình bày ở bảng 5.

Bảng 5: Kết quả tính toán đường duy trì lưu lượng bình quân ngày tuyến công trình

c Quan hệ Q=f(Z) tuyến nhà máy

Đường quan hệ Q=f(Z) tại tuyến nhà máy được xác định bằng công thức thủylực:

Q = V.ω =ω

1

n

R 2/3J1/2Trong đó :

- Q là lưu lượng nước (m3/s)

- n là hệ số nhám, R là bán kính thủy lực (m)

- J là độ dốc mặt nước, ω diện tích mặt cắt ngang

Độ nhám n tính theo tài liệu hướng dẫn xác định độ nhám lòng sông thiênnhiên Độ dốc J được lấy theo tài liệu đo đạc mực nước ở một số cấp mực nước.Các trị số R, ω tính theo mặt cắt thực đo

Vì vị trí nhà máy Xoỏng Con 1 chịu ảnh hưởng của mực nước thượng lưu của

d Lượng bùn cát hàng năm đến tuyến đập Xoỏng Con 1

Kết quả lượng bùn cát trung bình nhiều năm đến tuyến công trình được trìnhbày trong bảng 8

Bảng 8: Kết quả tính toán bùn cát tuyến đập 1

Tuyến

gr/m3 Q (m3/s) R(kg/s) Wll(T/n)

Wdđ

(T/n) Wbc(T/n) Vbc(m3/n)Tuyến 1

Bảng 1.5: Lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất P% tại các tuyến đập

PHẦN II:TÍNH TOÁN THỦY NĂNG

II.1.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT):

Trong đồ án này phương án của em có MNDBT = 240 m

II.1.2 Mực nước chết (MNC) :

Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong hồ chứa trong điều kiệnlàm việc bình thường của TTĐ

II.1.2.1.Xác định MNC theo điều kiện làm việc của tubin:

Đối với mỗi kiểu Turbin (TB) thì chỉ thích hợp làm việc trong một phạm vi daođộng cột nước nhất định để đảm bảo hiệu suất cao, công suất khả dụng lớn và đảmbảo điều kiện về khí thực

hctTB < Hmax/3

Trong đó :

Hmax : là cột nước lớn nhất của TTĐ

Qmin: Lưu lượng nhỏ nhất chảy qua tổ máy về hạ lưu

+ Sơ bộ chọn Qmin=Qbd=3,23(m3/s) tra bảng quan hệ Z-Q ta có:

: là dung trọng của bùn cát Sơ bộ lấy bằng 1,3 T/m3

• T : chu kỳ nạo vét lòng hồ, lấy T = 75 (năm)

• V o : Lượng nước trung bình nhiều năm

+) V o=Q0 365.24.3600=9,54.365.24.3600=300853440(m3)

Vbc = 1300

300853440

Từ Vbc tra quan hệ Z -V ta được Zbc = 213,7 (m)

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

D = ΠCLN

F.4

Với FCLN = CLN

CLN max

V

Q

→ D = CLN

CLN max

V

Q 4 π

+ VCLN: Là vận tốc trước cửa lấy nước

Z: là số cửa lấy nước Chọn phương thức cấp nước là liên hợp nên số CLN = 1

Qmax : Sơ bộ được xác định như sau: T là số giờ phủ đỉnh(4 ÷ 6h).(chọn T=5h)

Qmax = T

24

Qbd

= 5

24 23 , 3

= 15,5 (m3/s)

D =

14,3.1

5,15.4

II.1.2.3.Xác định mực nước chết tối ưu MNC 0

* Cách xác định: Ta giả thiết các h khác nhau nhận giá trị từ 0÷ hct Từ đó tínhtoán thủy năng xác định điện lượng mùa kiệt năm kiệt thiết kế c

E

ứng với mỗi h.Khi đó lập được mối quan hệ h ~

* Các bước tính toán và kết quả tính toán:

Tính toán với tài liệu thủy văn của năm kiệt thiết kế

- Gỉa thiết h từ (0 ÷ h)

- Tính MNC = MNDBT - h Từ đó tra quan hệ Z ~ V ta được V

- Tính V = V - V

- Tính = V + Từ đó tra quan hệ V~F~Z ta được và

- Tính lưu lượng thấm trung bình mùa kiệt

∑

=

6 1

+ -Q

-Q =4,396 + 6*2,62

Vhi

-Q

-Q

hct mnc Vc Vhi Vtb Ztl Ftb Qth Qbh Qtd Zhl Hmk Ntdmk Emk (m) (m) (10^6m^3) (10^6m^3) (10^6m^3) m (km^2) (10^6m^3/s) (10^6m^3/s) (10^6m^3/s) m m MW kW.h

Biểu đồ thể hiện mối quan hệ Hct ÷Ec

Nhận xét:khi hct tăng thì Ec giảm nên làm hồ chứa diều tiết năm ,mùa không có lợi

V W =300853440

4316374

= 0.014347Trong đó:

+ Vhi = 4316374 (m3): dung tích hữu ích của hồ chứa (m3/s)

+ Wbq : lượng nước trung bình nhiều năm, xác định theo công thức:

Wbq = 300853440 (m3)

Với Qo: lưu lượng trung bình nhiều năm, Qo=9,54m3/s

→ β= 0,014347 < 0,02

Như vậy hồ chứa có khả năng điều tiết ngày đêm

II.1.2.3 Kiểm tra MNC theo dung tích hữu ích tối thiểu:

W MNC = WMNDBT - Whi

Trong đó: Ứng với MNDBT = 240 m tra quan hệ W ~ Z ta được WMNDBT

Whi : là dung tích hữu ích của hồ chứa (m3)

Dung tích hữu ích của hồ chứa ( hay dung tích điều tiết ngày đêm ) được tínhtheo công thức :

Vhi = K.Qdb(24-T).3600 (m3)

+ K : là hệ số an toàn có kể đến sai sót của tài liệu ( K = 1,1÷

1,15), chọn K = 1,15+Qbd: Là lưu lượng ứng với mức bảo đảm tính toán

Tra đường duy trì lưu lượng ứng với P = 85% ta được Qbd = 3,23 (m3/s)

hồ chứa là 239,25m Chọn MNC = 239 (m)

Vậy TTĐ điều tiết ngày đêm

Chọn MNC = 239 (m)

Bảng 2-1: Kết quả tính toán hồ chứa.

thông số kích thước đơn vịMNDB

Vmndbt 46,478 10^6 m3Vmnc 4,393,728 10^6 m3Vhi 0,25407 10^6 m3

II.2 Xác định các thông số năng lượng của trạm thỷ điện (TTĐ).

II.2.1 Xác định công suất bảo đảm :

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng nướctrong ngày tương ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ Công suất bảo đảm làmột thông số cơ bản của trạm thuỷ điện bởi khả năng phủ phụ tải đỉnh của TTĐ lớnhay nhỏ chủ yếu là do công suất bảo đảm quyết định Nó chỉ ra mức độ tham giavào cân bằng công suất điện lượng trong hệ thống điện

Với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động trong vòng mộtngày đêm là không nhiều, tần suất lưu lượng Q trùng với tần suất công suất

Chính vì vậy có thể tính Nbd theo công thức sau:

• Zhl(Qbd): Mực nước hạ lưu ứng với Qdb = 3,23 (m3/s).→ Zhl(Qbd) = 151,35(m)

• hW: Tổn thất cột nước, sơ bộ ta lấy hw=0

→ H(Qbd) = Ztl – Zhl(Qbd) – hw

=( 239,5-151,35 )= 88,15 (m)

⇒

Nbd = 8.4*3,23*88,15 = 2,39 (MW)

Bảng2-2: tính công suất bảo đảm

Thông số Đơn vị Kích thước

Vậy ta xác định được công suất bảo đảm Nbđ = 2,39 (MW)

II.2.2 Xác định công suất lắp máy :

Do tài liệu thuỷ văn chỉ có đường duy trì lưu lượng bình quân ngày đêm nên taxác định công suất lắp máy theo đường duy trì lưu lượng

Ta tính toán thuỷ năng ứng với MNDBT = 240 m và MNC = 239m

+ Cột 2 : Tần suất ứng với lưu lượng ngày, Pi%

+ Cột 3 : Thời gian ứng với tần suất lưu lượng ngày T

từ quan hệ Q  P → Q t bằng cách

100% ⇔ t = 8760h → P% ⇔ t = = 87.6 x P

+ Cột 4 : Khoảng thời gian trong thời đoạn tính toán ∆T

∆t1 = t1 – t0 với t0=0

+ Cột 10 : Cao trình mực nước hạ lưu ứng với Qfd, tra quan hệ ZhlNM~ Q

+ Cột 11 : Cột nước tính chênh lệch thượng lưu và hạ lưu H= Ztl – Zhl (m)

- + Cột 14: : Công suất dòng nước Ndc= K.Qthực.Hfđ (kWh)

+ Cột 15: : Công suất của TTĐ (kWh);Nfd = min( lm

+ Cột 17: Công suất nhân với cột nước phát điện dùng để tính cột nước bình quân gia quyền: Hbq = ()/

Sau khi tính toán thủy năng ta có kết quả sau :

Với công suất lắp máy là Nlm = 10 MW thì ta có :

+ Điện lượng trung bình nhiều năm là Enn = 42,747(Tr.KWh)

+ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy là 4274,70 (giờ)

Hbq=

*

E H E

∑

∑

= 42,747

83 , 3649

= 85,4(m)

2.2.2 Cột nước nhỏ nhất H min , cột nước tính toán H tt

Cột nước tính toán Htt là cột nước nhỏ nhất mà trạm thủy điện có thể phát đượccông suất lắp máy

Hmin như sau:

Giả thiết các giá trị Hx

.H k

N lm

14,015 (m 3 /s) với k=8,4 và H min =81,7 (m)

Với Nmin = 60%.Ntm

Sơ bộ chọn số tổ máy bằng 2 , suy ra Ntm = 5MW ⇒ Nmin = 3 MW

Qmin = max max

min

.4,8

Tra quan hệ Q ~ Zha được Zhl min ⇒ Hmax = MNDBT – Zhl(Qmin)-hw(Qtdgt)

So sánh với Hgt đến khi H max = Hgt ta được H max cần tìm

Tính toán thử dần tìm được Q min = 4,05 (m 3 /s) và H max = 88,2 m

II.2.3 Xác định các thông số cột nước của trạm thủy điện:

2.3.1 Bảng các thông số thủy năng

Thông số Giá trị Đơn vị

PHẦN III – LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

CHƯƠNG I – CHỌN TỔ MÁY

+ Công suất lắp máy: Nlm = 10 MW+ Cột nước thiết kế: Htt = 85,1 m+ Cột nước lớn nhất: Hmax = 88,2 m+ Cột nước nhỏ nhất: Hmin = 81,7 m+ Cột nước bình quân: Hbq = 85,4m+ Lưu lượng lớn nhất: Qmax = 14,015 m3/s

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy

1.1.1 Về mặt kỹ thuật:

1.1.2 Về mặt năng lượng:

Với cột nước như vậy thì Turbin phù hợp với

các thông số của TTĐ Xỏong Con 1 là turbin

tâm trục Với turbin tâm trục thì có ηmax cao,

nhưng vùng có hiệu suất cao lại hẹp Cho nên

muốn hiệu suất bình quân của TTĐ cao thì nên

chọn nhiều tổ máy Hơn nữa khi chọn số tổ máy

nhiều thì phạm vi điều chỉnh công suất

(Nmin÷Nmax) sẽ rộng hơn

1.1.3 Về mặt quản lý vận hành

Khi số tổ máy ít thì việc quản lý vận hành thuận lợi hơn so với phương án số tổmáy nhiều

1.1.4 Vốn đầu tư vào thiết bị và xây dựng công trình

Nếu chọn số tổ máy nhiều thì vốn đầu tư vào thiết bị và công trình sẽ tăng

1.1.5 Về vận chuyển, lắp ráp

Nhận xét: Với công suất lắp máy như trên thì tuabin của nhà máy là loại nhỏ nên

vấn đề vận chuyển, lắp ráp và mua thiết bị cũng không phải là vấn đề lớn Vì vậyviệc lựa chọn số tổ máy phải dựa trên việc tính toán kinh tế từng phương án

1.2 Lựa chọn số tổ máy

Số tổ máy quyết định đến quy mô, kích thước nhà máy, vốn đầu tư vào nhà máy

và thiết bị Việc lựa chọn số tổ máy phù hợp phải thông qua tính toán kinh tế Trongluận chứng kinh tế số tổ máy phải xác định được chi phí vào thiết bị, nhà máy vàcác chi phí vào tổ máy khi tổ máy gặp sự cố Việc xác định xác suất sự cố tổ máy làkhó khăn nên trong giới hạn đồ án em chỉ đưa ra 2 phương án số tổ máy :

Phương án 1: Z = 2 tổ máy

Phương án 2: Z = 3 tổ máy

CHƯƠNG 2 - XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA

TURBIN VÀ MÁY PHÁT

2.1 Tính toán lựa chọn số tổ máy

Công suất định mức cho mỗi tổ máy và công suất định mức của turbin theo côngthức sau

Phương án tính toán cho 2 tổ máy:với phương án 3 tổ máy tính tương tự ta có kêtquả ghi trong bảng

Công suất định mức cho một tổ máy: Ntm = 2

10

=5Công suất định mức của turbin: Ntb = mf

=5,26Trong đó:

ηmf - hiệu suất của máy phát, với máy phát nhỏ sơ bộ chọn ηmf = 0,95

Nlm - công suất lắp máy của TTĐ Xỏong Con 1

Z- số tổ máy của TTĐ

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

Hmin = 81,7 (m) đến Hmax = 88,2 (m) tra trong tài liệu chọn turbin nhỏ của Trung tađược loại turbin HL 240 /D41.(xem ở phần phụ lục)

tb

H H Q

N

81 ,

10 26 ,

=0,83 (m)Trong đó:

+ Ntb- công suất định mức của một turbin

+ ηtt- hiệu suất của turbin thực tại điểm tính toán (Sơ bộ chọn ηtt = ηM) + QItt’- lưu lượng dẫn suất của turbin thực tại điểm tính toán.(Sơ bộ chọn

QItt’= QIM’)

+ Q’IM, ηM- lần lượt là lưu lượng dẫn suất, hiệu suất của turbin mẫu tại điểm tínhtoán, nó chính là giao điểm giữa đường n’1Mtt (số vòng quay dẫn suất của turbin mẫutại điểm tính toán)với đường hạn chế công suất 5%

+ Htt- cột nước tính toán của TTĐ, Htt = 85,1 (m)

Tìm số vòng quay dẫn suất của turbin mẫu tại điểm tính toán (n’1Mtt)

ntt = 1

bq

' I

D

H n

max T

η

η

=76.(

)189,0

913,0

−

=0,975Trong đó:

∆n’I- chênh lệch giữa số vòng quay dẫn suất của turbin thực và mẫu

ηTmax, ηMmax- hiệu suất lớn nhất của turbin thực và turbin mẫu, tra trên đườngĐTTHC của turbin mẫu ta được ηM max = 0,89%

Với cột nước tính toán Htt = 85,1 m <150 m thì ηT max được tính như sau:

5 T 1

M 1 max M max

T

D

D)

1(

0,8

0,250,89)(1

913,0

= 889,1(v/ph)

Dựa vào bảng (8-3) GTTBTL ta chọn được số vòng quay đồng bộ là

n tc = 1000 (v/ph).

Bảng 3-2

2.1.3 Kiểm tra lại các thông số của turbin

a) Xác định lại điểm tính toán

Số vòng quay dẫn suất tại điểm tính toán của turbin thực:

tt

1tc tc '

1tt

H

.D n

n =

=

1 , 85

8 , 0 1000

=86,72

Số vòng quay dẫn suất tại điểm tính toán của turbin mẫu:

'1

' tt 1

' Mtt

n = − Δ =86,72-0,975=85,74 Lưu lượng dẫn suất tại điểm tính toán của Turbin mẫu:

2 tc 1 tt

tb Mtt

1

H H D 81 , 9

N '

10.26,5

2 3

=1,149 Tương tự tính toán cho phương án 3 tổ máy

Bảng 3-3

n'1tt 86,72 75,88n'Mtt 85,74 74,95Q'1Mtt 1,149 1,042Đưa n’

1M tt =85,74 và Q’1M tt =1,149 lên đường ĐTTHC xem điểm tính toán có nằmtrong phạm vi cho phép, kết quả tính toán cho thấy, điểm tính toán trước và sau khi

chọn D1tc nằm trong vùng hiệu suất η=89% và ΔQ= A

A A

Q

Q

Q − ,

=0,045%

v/f) ( H

.D n n'

t

1tc tc

b) Kiểm tra lại vùng làm việc của turbin

Khi cột nước làm việc của turbin dao động từ (Hmax÷ Hmin) thì vùng làm việc củaturbin sẽ được giới hạn bởi hai đường nằm ngang n’1MHmin và n’1MHmax trên đườngĐTTHC.xác định 4 điểm trên đường ĐTTH

=5,26Q

/

1=

2 / 3 min

2 1

min

2.81,78,0.89,0.81,9

3000

=0,724Q

/

2=

2 / 3 max

2 1

min

2.88,28,0.89,0.81,9

2 1

max

2.88,28,0.89,0.81,9

max

2.85,18,0.89,0.81,9

2 1

max

2.81,78,0.89,0.81,9

5260

=1,162 +)

(v/f) H

.D n n'

max

1tc tc 1THmax =

⇒n'1 MH max =n'1 TH max−Δn'1

=

2,88

8,0.1000

=85,18=> n’1Mhmax=85,18-0,975=84,02

+)

v/f) ( H

.D n n'

mint

1tc tc 1THmin =

⇒ n'1 MH min=n'1 TH min−Δn'1

n’1THmin =

7,81

8,0.1000

=88,5=> n’1Mhmin=88,5-0,975=87,52

n’1THtt =

1,85

8,0.1000

=86,72=> n’1MHtt=86,72-0,975=85,74A(724;87,52) B(1149;87,52) C(1162;85,74) D(1130;84,02) E(648;84,2)

Bảng 3-4

n'1THmax 85,18 74,53n'1THmin 86,72 75,88n'1MHmax 84,02 73,6n'1MHmin 85,74 74,95Sau khi tính được n’1Mhmin, n’1Mhmax và QI’(Hmax), QI’(Hmin) ta đưa lên đường đặc tínhtổng hợp chính ta thấy turbin làm việc trong vùng hiệu suất cao

Với những kết quả kiểm tra trên cho thấy, các thông số của tuabin được chọn làhợp lý

2.1.4 Xác định chiều cao hút Hs

Độ cao hút HS là khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nước hạ lưu đến điểm có áplực nhỏ nhất Với turbin tâm trục người ta quy ước điểm có cao trình tương đươngđáy cánh hướng nước Sơ bộ có thể xác định HS theo công thức sau

Hs = 10 - 900

∇

- (σM+ ∆σ).Htt=10- 900

57 , 149

-(0,09+0,0136).85,1= 1,017Trong đó:

+ σM - Hệ số khí thực của turbin mẫu tra trên đường ĐTTHC với điểm tínhtoán

+ ∇ - Cao trình lắp máy so với mặt biển, sơ bộ lấy ∇ = Zhlmin = Zhl(Qmin) =149,57 (m)

+ ∆σ - Độ điều chỉnh hệ số khí thực do có sự sai khác giữa turbin thực vàturbin mẫu, tra trên hình (7- 4) giáo trình “Turbin thuỷ lực” ứng với Htt = 85,1 m tađược ∆σ = 0,106

=150,68 Bảng 3-6

∆lm 150,68 150,65Việc chọn cao trình lắp máy còn phải kiểm tra cao trình miệng ống hút so với mựcnước hạ lưu min ( Zhlmin

Đường kính trục cánh hướng nước D0 M 0,96 0,84

Đường kính trong Stato turbin Db M 1,12 0,98

Đường kính ngoài Stato turbin Da M 1,35 1,18

Chiều cao cánh hướng nước b0 M 0,2 0,175

mf mf

n n

N N

+ Điện áp đầu ra của máy phát:

Trong đó k = 1,08 là hệ số phụ thuộc cosϕ, tra ở bảng 1-1 trang 225 GT CTT

- Công suất trên mỗi cực của máy phát:

75 , 6

=MVA

- Chiều dài cung tròn vành bố trí cực Roto:

α

S A

τ ∗ = × ∗

=0,451.0,56

239 , 0

=0,39 Trong đó A,α được xác định theo bảng 1-2 trang 227 GT CTT với hình thức làmmát nước + không khí

Di = ∗×

= 3,14

6.2.39,0

=1,49

- Đường kính Di phải thoả mãn điều kiện sau:

+ P 0

P i

nπk

60V

500.3,1.14,3

160.60

≤

=4,7 Trong đó : + VP là vận tốc dài quay lồng cho phép lớn nhất : VP=160m/s

+ kP=

1,376

98n

n

' I0

' Ip

n

số vòng quay quy dẫn ở chế độtính toán

+ Theo điều kiện tháo lắp turbin:

m0,6D

Di ≥ g +

72,16,012,

0 A a

D n π

S C 30 l

75,6.68,9.30

2 =

với

49,954

,0

9,8S

5 ) 14 12 ( /n N 14) (12

0 mf

5 113 6 , 2 ( 6 , 2 ) /n 113N (d

d

0 mf

3 v v

- Chiều dày máy làm mát: t = 36cm

- Khoảng cách đi lại: b = 60 cm

h

h

c 0

D d

c 0

A)tính trọng lượng thiết bị và chi phí thiết bị và bê tông

h) Trọng lượng toàn bộ máy phát điện

(Ψ = (48 ÷58) với máy phát kiểu treo)

Gmf=

505,0.2.50lD

ψ× i× a = =

(T )

k) Trọng lượng của Roto: Groto=50%Gmf =0,5.50=25(T)

l) Mô men đà của rôto máy phát

GD2=2.9×D i4×l a×ϕi

=2,9.2

4

.0,5.0,75=17,4 Trong đó Di và la đơn vị tính là m

2

tt =17,4.0,8

49 , 0

.85,1

16 , 0

=31,75 T Tra phụ lục trang 198 gt tuabin TL ta có k2=17,4 , a2=0,49, b2=0,16

+ Trọng lượng trục Turbin : GTB = 0,2.Gb=6,35 T

B) So sánh chọn phương án số tổ máy:

* Phạm vi làm việc và điểm tính toán:

Nhìn vào vùng làm việc của pa 2 tổ máy và pa 3tổ máy ta thấy pa 2 tổ máy cóvùng làm việc tốt hơn

Trong hai phương án đều đưa đến kết quả là chọn loại turbin HL240/D41 vàvới loại turbin được chọn này, các phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật, tuy vẫn

có sự chênh lệch nhưng không đáng kể

- Phương án 2 tổ máy turbin làm việc bao trùm vùng hiệu suất η=92%nhiều hơn

PA 3 tổ máy

* Hệ số khí thực và cao trình lắp máy

- Phương án 3 có hệ số khí thực lớn hơn phương án 2

Hệ số khí thực lớn làm giảm hiệu suất và công suất của turbin ,khả năng qua nướccủa tuabin

Làm hư hỏng các phần qua nước của tuabin nếu hư hỏng nghiêm trọng phải dừng

máy để sửa chữa làm giảm lượng điện phát ra của TTĐ Xỏong Con 1

Máy rung và có tiếng ồn , hiện tượng rung động có thể lan truyền sang cả phầnnền móng của nhà máy

Đường kính ngoài lõi thép Da m 2,5

CHƯƠNG 3 - CHỌN THIẾT BỊ DẪN NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC

3.1 Thiết bị dẫn nước turbin ( buồng xoắn)

3.1.1 Khái niệm

Buồng xoắn turbin là phần nối liền công trình dẫn nước của nhà máy thuỷ điệnvới 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 tại cửa vào của bộphận hướng nước

Buồng turbin cần đảm bảo những yêu cầu chính sau:

Dẫn nước đều đặn lên chu vi các cánh hướng nước, để tạo lên dòng chảy đốixứng với trục turbin

Tổn thất thuỷ lực trong buồng và đặc biệt trong BPHN nhỏ nhất

Buồng có kích thước nhỏ nhất và kết cấu đơn giản

Thuận tiện cho việc bố trí turbin và các thiết bị phụ của nó trong gian máy củaTTĐ, thoả mãn các yêu cầu xây dựng của nhà máy

Phân bố đều lượng nước chảy vào các cơ cấu hướng nước để đảm bảo lực tácdụng lên cơ cấu hướng nước xung quanh BXCT của turbin là đều nhau, tức làkhông có sự tác động lệch tâm

Dễ nối tiếp với đường ống áp lực, thuận tiện cho việc bố trí turbin và các thiêt bịphụ trợ khác

3.1.2 Chọn kiểu buồng xoắn turbin

Tuỳ theo cột nước, công suất của trạm thuỷ điện mà buồng turbin gồm các kiểu:

hở, chính diện và buồng xoắn Trạm thuỷ điện Suối chăng 2 đang thiết kế có cộtnước H(min÷max) = (85 ÷ 88,2 m), cột nước tính toán là Htt= 85,1(m) công suất củamột tổ máy là Ntm= 5 (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

3.1.3 Các thông số cơ bản của buồng xoắn

a) Góc bao ϕmax của buồng xoắn

Đối với TTĐ Xỏong Con 1 có cột nước dao động H(min ÷ max) (85,1 ÷ 88,2 ) m,buồng xoắn kim loại chọn góc bao ϕmax = 3450