THIẾT kế TRAM

II- Nội dung yêu cầu:A- Tính toán thuỷ năng: I - Xác định các đặc trng cơ bản của hồ chứa: MNDBT, MNC, Vi, hct.. II - Tính toán điều tiết xác định công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện..

thiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû ®iÖnI- Tµi liÖu thiÕt kÕ:

1- Tµi liÖu dßng ch¶y 3 n¨m ®iÓn h×nh: Q (m3/s)

4- Tµi liÖu bèc h¬i:

II- Nội dung yêu cầu:

A- Tính toán thuỷ năng:

I - Xác định các đặc trng cơ bản của hồ chứa: MNDBT, MNC, Vi, hct

II - Tính toán điều tiết xác định công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện

III - Xác định công suất lắp máy và điện lợng trung bình năm

IV - Xác định các cột nớc đặc trng Hmax, Hmin, Htb, Htt

B- Lựa chọn thiết bị cho trạm thuỷ điện:

I - Chọn nhãn hiệu và xác định kích thớc cơ bản của tua bin

II - Xác định các cao trình và các kích thớc cơ bản của nhà máy

III - Thiết kế sơ bộ nhà máy thuỷ điện (3 mặt cắt tỷ lệ 1:100 hoặc 1:50)

Thuyết minh chi tiếtA- Tính toán thuỷ năng:

I- Xác định các đặc trng cơ bản của hồ chứa:

1 Chọn năm tính toán và tần suất thiết kế:

a- Tần suất thiết kế của trạm thuỷ điện:

Trạm thuỷ điện làm việc phụ thuộc vào tình hình nguồn nớc, trong điều kiện thuận lợi TTĐ làm việc bình thờng Gặp mùa rất kiệt, lu lợng nhỏ dẫn đến công suất của trạm sẽ giảm Nếu lũ lớn tới, trạm kiểu cột nớc thấp cũng có thể giảm công suất do chênh lệch mực nớc thợng hạ lu bị giảm đáng kể

Khi TTĐ làm việc không bình thờng, thì việc cung cấp điện cho các hộ dùng điện sẽ không đảm bảo Khi đó phải hạn chế việc cung cấp điện cho các cở sản xuất và các khu dân c, gây thiệt hại cho các hộ dùng điện

Nếu TTĐ có hồ điều tiết lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy trong sông t

-ơng đối điều hoà thì vẫn có thể chọn tần suất thiết kế cao mà vẫn lợi dụng đợc phần lớn ợng nớc thiên nhiên Trong trờng hợp không có hồ điều tiết dài hạn muốn lợi dụng dòng nớc nhiều không nên chọn mức bảo đảm cao

l-Theo cấp công trình: Cấp 2 → tần suất thiết kế P = 90 %

Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT) là một thông số chủ chốt của công trình thuỷ

điện Đây là mực nớc cao nhất trong hồ chứa ứng với các điều kiện thuỷ văn và chế độ làm việc bình thờng

MNDBT có ảnh hởng quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nớc, lu lợng, công suất

đảm bảo và điện lợng hàng năm của trạm thuỷ điện Về mặt công trình nó quyết định chiều cao của đập, kích thớc các công trình xả lũ Về mặt dân sinh kinh tế: do ngập lụt lòng hồ nó ảnh hởng trực tiếp đến đời sống kinh tế, văn hoá, xã hội, lịch sử của khu vực lòng hồ Vì vậy việc chọn MNDBT phải đợc tiến hành thận trọng, so sánh, lựa chọn các phơng án có lợi nhất

Phơng án thiết kế đã chọn (đề cho): MNDBT = 230 (m)

3 Xác định độ sâu công tác của hồ chứa h CT :

Độ sâu công tác của hồ chứa trạm thuỷ điện là khoảng cách giữa MNDBT và MNC của hồ

hCT = MNDBT - MNC

Trong tính toán trạm thuỷ điện ngời ta thờng tính toán độ sâu công tác có lợi theo các tiêu chuẩn sau:

- Điều kiện bồi lắng bùn cát

- Theo chế độ làm việc của tuabin

- Theo điện lợng mùa kiệt lớn nhất

a- Xác định h CT theo điều kiện bồi lắng bùn cát:

Trong suốt quá trình làm việc của TTĐ lợng bùn cát lắng đọng không gây ảnh hởng đến quá trình làm việc của TTĐ :

MNC = Zbc + d1+ d2 + D

Với :

d1 : khoảng cách chống không khí cuốn theo dòng chảy d1= 1m

d2 : khoảng cách chống bùn cát cuốn theo dòng chảy d2 = 1m

D : đờng kính cửa vào đờng ống áp lực

Tra quan hệ W~Z ta có cao trình bùn cát sau 100 năm là: Zbc = 167 m

Xác định đờng kính cửa vào đờng ống áp lực :

Chọn số tổ máy : Z = 6

Đờng kính mỗi tổ máy : D =

π

F.4 =

V.Z

Q

4 maxπTrong đó:

F : diện tích của cửa vào đờng ống áp lực

V : vận tốc tại cửa vào đờng ống áp lực trớc cửa chắn rác V = 1,2 m/s.

Qmax = (Qbqmk)90% = 426,1 m3/s

2,1.6.14,3

1,426.4

Với : Hmax = MNDBT - Zhl(Qmin)

V

∆Với : ∆T = 2,62.106 (s) = 720 (h)

TK = 7 (Tháng)Cột 6 Qbhơi =

T

F

∆Cột 8 Qtt = Qbh + Qthấm

Cột 9 ZTl = f(Vc +

2

Vhi)Cột 10 hhl = f(Qfd) = f(Qbqmk - Qtt)

2 Bảng tính toán điều tiết :

- Tính toán điều tiết cho cả 3 năm điển hình tơng ứng với tần suất 10%,50%,90%

- Thời đoạn tính toán ∆t =1 tháng

Lập bảng tính toán điều tiết cho từng năm : Bảng 2, Bảng 3, Bảng 4

Cột 2 : Lu lợng tự nhiên - Số liệu đề bài

Tn T.T

VQ

∆

lu

hi Lu

Tn T.T

VQ

∆

−Cột 8 : Dung tích công tác đầu thời đoạn tính toán : Vđầu = (Vcuối) Thời đoạn trớc

Đầu mùa tích nớc : Vđầu = Vc

Cột 9 : Dung tích công tác cuối thời đoạn tính toán : Vcuối = Vđầu + ∆V

Cột10 : Dung tích trung bình của hồ trong thời đoạn tính toán : V =

2

Vc

Vd+Cột11 : Mực nớc thợng lu : Từ V tra đồ thị quan hệ Z ~ W đợc ZTL

Cột12 : Diện tích bề mặt trung bình : Từ V tra đồ thị quan hệ W ~ F đợc F

Cột13 : Tổn thất bốc hơi : hbh - Tài liệu đề bài

WCột18 : Lu lợng phát điện : Qpđ = Qdt - Qtt

mP

Với : NCtMax: Công suất công tác của hệ thống mà trạm thuỷ điện đảm nhận ở mức cao nhất.

Nd : Công suất dự trữ mà hệ thông giao cho TTĐ đảm nhận

NTrùng : Phần công suất lắp thêm vào trạm thuỷ điện để sử dụng lợng nớc thừa mùa lũ

E90%+ 50% + 10%

= 8.771.390 (MWh)

→ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy :

390.771.8

i i

36 1

i i i

N

HN

=

44,547.36

32,605.320.3

= 90,86 (m)

3 Cột nớc tính toán của trạm thuỷ điện Htt :

- Là cột nớc min mà trạm thuỷ điện vẫn phát đợc công suất lắp máy

- Theo kinh nghiệm : Htt = 90% - 95 %.Hbq

H

HQ

MNC

max

Q = àω 2gHmin

Lấy Hmin từ HTT, giảm dần và thử

B- Lựa chọn thiết bị cho trạm thủy điện

1 Chọn nhãn hiệu và xác định các kích thớc cơ bản của turbin

Công suất của một turbin: NT =

mf

lm Z

Nη trong đó: Nlm - công suất lắp máy, Nlm = 1020 000(kW)

Z - số tổ máy, chọn Z = 4

ηmf - hiệu suất máy phát, chọn ηmf = 0,9

283333 ( kW)

9 0 4

' tt I

T 1

H H Q

9,81

N D

Số vòng quay tại thời điểm tính toán:

Với tua bin PO246 ,

Trong đó : ∆ n’ = 2 vòng/phút (với tua bin tâm trục)

n’M : số vòng quay quy dẫn tính toán ,tra bảng 8_2:

n’M = 60vòng/phútTra đờng hạn chế trong đờng ĐTTHC, QI’tt=191,7 l/s

* Xác định số vòng quay đồng bộ của turbin (n)

1

bq tt

I

D

H n'

n =

Hbq : Cột nớc bình quân Hbq= 210,26 m

n’1tt : số vòng quay quy dẫn tính toán của tua bin thực

v/ph) ( 38 , 112 8

26 , 210 62 D

H n'

n

1

bq tt

' '

1

'IT n M n I

) / ( 62 2 60

Chiều cao hút nớc cho phép phụ thuộc vào công suất và cột nớc làm việc của

tuabin.Muốn chọn Hs hợp lý, tua bin làm việc không có khí thực trong mọi trờng hợp phải lấy cao độ thấp nhất của mực nớc hạ lu để đặt BXCT

tt tt

min

900

HL 10

trong đó: Hs : Chiều cao hút nớc của tua bin

Cao trình mực nớc hạ lu min khi lu lợng xả qua trạm thuỷ điện là nhỏ nhất Lấy cao trình nớc hạ lu khi lu lợng ở hạ lu bằng 70% lu lợng một tổ máy của trạm thuỷ điện

Qmin= 70% 168,152= 117,71 (m3/s)

Tra đờng Q ~Zhạ , lấy Zhlmin=304,8

Htt : Cột nớc ứng với trạng thái làm việc của tuabin Htt=199,7 m ∆σ :Độ hiệu chỉnh hệ số khí thực ( tra ở đồ thị hình 7-4 trang 114 GT Turbin thuỷ lực ) ∆σ = 0,015

σ tt = 0,042

HS = ( 0 , 042 0 , 015 ) 199 , 7

900

8 , 304

S min

∇

= 304,8 - 1,72 + 0,64 = 303,72(m)

Chọn ∇ LM= 303,7(m)

2 Lựa chọn và xác định kích th ớc buồng xoắn

a Lựa chọn buồng xoắn

Đây là turbin tâm trục nên ta chọn buồng xoắn bằng kim loại,tiết diện tròn

b Tính toán thuỷ lực xác định kích thớc của buồng xoắn

* Phơng pháp tính :

Để xác định kích thớc buồng xoắn ta dùng phơng pháp tính toán buồng xoắn theo nguyên tắc mô men vận tốc là hằng số

vu.r = k = const

* Sơ đồ tính

* Cách xác định

Tiết diện tròn có bán kính ρ(ι)

R(i) : khoảng cách từ trục đối xứng đến mặt cắt đang xét

Lu lợng chảy qua vi phân tiết diện:

π

ϕ = . + ) − ( + ) −

C R 2 C

i a

max

ρ ρ

ϕ

+

− +

Các thông số buồng xoắn :

Tua bin tâm trục Hbq = 210,26 m , Chọn o

max = 345 ϕ

vcv = k Htt

k : hệ số kinh nghiệm xét đến tổn thất thuỷ lực và kích thớc kinh tế của buồng xoắn, chọn

k = 0,9

(m/s) 72 , 12 7 , 199

489 , 170 v

cv max = =

(m) 37 , 7 3,14

a cv

a

× +

− +

= +

C Nhµ m¸y thñy ®iÖn

I.Chän m¸y ph¸t ®iÖn

Cosϕ = 0,8

TÝnh to¸n m¸y ph¸t theo kinh nghiÖm :

4 , 115

318750

20

20

76 , 0

24 , 0 76

, 0

24 , 0

318750

54 , 0

54

,

89 , 0 2

1 , 1

89 , 0

=

=

i

D n

S

(m)

0 , 16

33 , 11

80 , 1

la/Di > 0,15 ; n < 150 (v/ph) => Chän m¸y ph¸t kiÓu ¤

2 C¸c kÝch th íc chñ yÕu cña m¸y ph¸t :

ChiÒu cao : h1 = (0,1~0,2)Di = 0,2 Di = 0,2 11,33 = 2,27 (m) §êng kÝnh : D1 = Dngoµi lâi thÐp

§êng kÝnh trôc :

4 , 115

318750

13 , 0

13 ,

ChiÒu dµy m¸y lµm m¸t : t = 0,35(m)

Kho¶ng c¸ch ®i l¹i : b = 1(m)

10 6 ,

10 9 , 249

Tuabin cỡ lớn, chọn động cơ tiếp lực chuyển động thẳng tác dụng hai bên, mỗi tuabin có 2 động cơ

*/ Độ dời lớn nhất của động cơ tiếp lực

Chiều cao tơng đối cánh hớng nớc

Hmax : Cột nớc lớn nhất Hmax=224,13 (m)

Làm tròn đến đờng kính tiêu chuẩn, chọn dH = 700 mm

Ψ H : Hệ số co hẹp do cần pittông chiếm chỗ Ψ H=0,8

ZH : Số xi lanh của động cơ tiếp lực ZH = 4

*/ Lực tác dụng lớn nhất lên động cơ tiếp lực :

0

0 0

0

max 0 max

0

Z

Z D

D a

1 b H D

04 , 0 04 , 0

) ( 86 , 288 24

18 990

9300 41

max

) ( 5 , 0 4 10 4 , 404 8 , 0 7 , 0 4

3 3

) ( 719 , 0 13 , 224 04 , 0 8 03 ,

) (

719 mm

d H =

Theo bảng (9-1) Trang 62 , chọn thiết bị dầu TB 10 Có các thông số cơ bản sau

Nồi hơi Thể tích (m3) Kích thớc mm Trọng luợng

Qvt : Lu lợng dầu đi vào động cơ tiếp lực

Ts : Thời gian đóng mở cánh hớng nớc ( Lấy theo tính toán đảm bảo điều chỉnh tổ máy)

Ts= 8(s)

H H H

⋅

⋅

= π 4

Theo cấp đờng kính van truọt chính tiêu chuẩn chọn d0=150 (mm).Chọn máy điều chỉnh kép ,nhãn hiệu 3ΓPK150 với loại máy này thì đờng kính van trợt chính của bộ phận hớng nớc và buồng xoắn công tác đều bằng nhau Kích thớc ngoài của máy :Cao x dài x rộng

=1,9 x 0,8 x0,8 (m)

4 Chọn cẩu trục :

Căn cứ vào trọng lợng lớn nhất của vật cần cẩu để ta chọn cầu trục

G=max(G BXCT , Grotomf , G MBA)

Groto = 0,5 Gmf = 0,5 1471,5= 735,5 (Tấn)

+/Trọng lợng máy biến áp

G BA =195 ( T)

Chọn trọng lợng cầu trục phải cẩu G= Groto =735,5 (T)

Chọn cầu trục 630 (Tấn) có 2 móc nâng

* Các thông số chủ yếu của mỗi cầu trục

III Xác định kích th ớc chủ yếu và thiết kế nhà máy

a Các cao trình chủ yếu của nhà máy :

) / ( 0625 , 0 8

5 ,

s m T

0625 , 0 4

mm m

, 115

318750

S min

h2 : chiều cao cửa xuống giếng turbin, chọn h2 = 2(m)

h3 : khoảng cách từ giá chữ thập duói đến đáy Xtato đợc xác định từ kích thớc máy phát , h3 = 3,0(m)

+/ Cao trình cầu trục

Với máy phát kiểu ô dùng phơng thức cẩu đỉnh

Lmax : chiều dài lớn nhất của vật cẩu

Lmax = max ( Rôto máy phát +trục ; Bxct +trục)

Rôto máy phát +trục = h1 + hst + a + c

+/ KÝch thíc cña khèi tæ m¸y

- ChiÒu dµi ®o¹n tæ m¸y (l®) còng chÝnh lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc tæ m¸y

VËy chän chiÒu réng nhµ m¸y : B NM = L K = 22 (m)

c Bè trÝ c¸c thiÕt bÞ phô trong nhµ m¸y

* HÖ thèng dÇu.

* HÖ thèng khÝ nÐn

* HÖ thèng cÊp níc kü thuËt.

* HÖ thèng tho¸t níc nhµ m¸y.

IV Kết luận :

Trong đồ án này em đã xác định đợc các kích thớc cơ bản của trạm thuỷ điện cũng

nh lựa chọn các thiết bị cho trạm thuỷ điện Qua đồ án này em đã sơ bộ hiểu đợc các bớc thiết kế một nhà máy Thuỷ điện

Nhng do thiếu tài liệu tra cứu thiết bị và trình độ thiết kế còn có hạn nên số liệu trong

đồ án không đợc chính xác nh mong muốn Vậy em mong thầy giáo chỉ bảo thêm cho