đồ án môn thủy điện công trình

Các thông số thiết kế tương ứng: + Mực nước dân trung bình(MNDTB) 267m. + Tần suất P đb =80%. + Q lũ thiết kế = 750(m 3 s). + Hàm lượng phù sa =0.150 (Kgm 3 ) . Bảng 2 Tổn thất bốc hơi vàCác thông số thiết kế tương ứng: + Mực nước dân trung bình(MNDTB) 267m. + Tần suất P đb =80%. + Q lũ thiết kế = 750(m 3 s). + Hàm lượng phù sa =0.150 (Kgm 3 ) . Bảng 2 Tổn thất bốc hơi vàCác thông số thiết kế tương ứng: + Mực nước dân trung bình(MNDTB) 267m. + Tần suất P đb =80%. + Q lũ thiết kế = 750(m 3 s). + Hàm lượng phù sa =0.150 (Kgm 3 ) . Bảng 2 Tổn thất bốc hơi và

ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN

A.Số liệu tính toán

- Các thông số thiết kế tương ứng:

+ Mực nước dân trung bình(MNDTB) 267m

+ Tần suất P đb =80%

+ Q lũ thiết kế = 750(m 3 /s).

+ Hàm lượng phù sa =0.150 (Kg/m 3 )

Bảng 2 Tổn thất bốc hơi và tổn thất thấm hồ chứa

thấm

Tháng

1

Tháng

2

Tháng 3

Tháng 4

Tháng 5

Tháng 6

Tháng 7

Tháng 8

Tháng 9

Tháng 10

Tháng 11

Tháng

12 (%Vtb)

74.2 68.1 65.4 65.9 84.5 80.6 80.9 77.7 65.8 80.2 77.4 68.5 1.05

Bảng 3: Lưu lượng thiên nhiên đến 3 năm điển hình (m3/s )

tần

Nhiều

nước 321 196 202 268 561 1308 2137 2716 1750 944 804 405 968 TB

nước 223 185 138 160 562 1018 1527 3166 1270 702 370 275 800 Ít

Bảng 4: Quan hệ giữa Z~F~V

Ztl (m) 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290

F

(km2) 0 3,20 9,80 17 45 70 100 152 204 282 353 452 544 667 822

V

(triệu

m3) 0 5,33 36,33

102,5

1 251,94 537 960

158

5 2472 3682 5266 7274 9760

1278 2

1649 8

Bảng 5 : Quan hệ Q~Zhl hạ lưu

Q

Yêu cầu:

1. - Tính toán các thông số của trạm thủy điện: MNC, Nbđ, Nlm, điện lượng năm trung bình nhiều năm (Enn), số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hldcslm)

- Tính Hmax, Hmin, Hbq, Htt

2. Lựa chọn thiết bị cho nhà máy thủy điện

3. Tính toán các kích thước cho nhà máy

B.Nội dung thực hiện

I. Xác định mực nước chết :

MNDBT MNCT

Zhlmin d1

D d2 hct

Mực nước chết được tính theo 3 điều kiện sau:

Mỗi một loại tubin chỉ làm việc được với một dao động cột nước ở phía thượng lưu nhất định.

Được tính bằng công thức: h ct = MNDBT- MNC (1)

Và phải thão mãn điều kiện làm việc:

max

3

ct

H

h <

Với H max là cột nước của trạm thủy điện cao nhất luôn luôn được tính bằng chênh lệch mực nước thượng lưu và mực nước hạ lưu thấp nhất.

Ta có: Hmax =MNDBT Z− hlmin −Hw

.

ứng với lưu lượng nước nhỏ nhất của năm kiệt Với Qmin= 97 (m3/s) ta có được

Zhlmin=220.65 (m)

H w : tổn thất cột nước trạm thủy điện, được lấy bằng :

w 5%( tl hl)

= 5%.(267-220,65) = 2,3175 m.

→ H max =267-220,65-2,3175 = 44,0325 m.

→ h ct < = 14,68 m

Từ (1) → MNC = MNDBT – h ct = 267-14,68 = 252,32 m

Được xác định: MNC= Z bc +d 1 +d 2 +D(2)

Với d 1 : là khoảng cách cao trình bùn cát đến ngưỡng cửa lấy nước lấy từ 0.5- 2 hoặc 3m

Để cho bùn cát không chui vào đường ống Chọn d 1 =2m.

- d2: là khoảng cách từ trần lấy nước đến MNC, lấy tối thiểu 0,5m để không sảy ra hiện tượng xoáy nước chọn d 2 =1m

- D: là đường kính của lấy nước, được xác định:

ln

4F c D

π

=

(m)

Với F cln : diện tích cửa lấy nước, được tính theo công thức

ln ln ln

c c c

Q F V

=

(m 2 ) Lấy V cln =0,8-1,2 m/s Chọn V cln = 1.1 m/s

max ln

td c

Q Q

Z

=

- Q tdmax : là lưu lượng thủy điện lớn nhất Được xác định theo công thức: Q tdmax = 2.Q 0

- Q 0 : là lưu lượng trung bình năm của năm trung bình nước (Đề bài cho Q 0 = 800 m 3 /s) → Q tdmax = 2.Q 0 = 2 800 = 1600 m 3 /s

- Z: số tổ máy, lựa chọn không phải số nguyên tố ngoại trừ số 2 và 3 Chọn Z=6

→ Q cln = = = 266,667 m 3 /s

→ F cln = = = 242,425 m 2

→ D = = = 17,57 m

- Z bc : được xác định từ quan hệ Z~F~V ứng với V bc

0

.W

bc

bc

k

γ

=

- Với k: Hệ số lắng đọng, lấy từ 0,2-0,8 Chọn k= 0,8

ρ: Độ đục, hàm lượng phù sa Theo đề bài có ρ

=0,150 (Kg/m 3 )

W 0 : Tổng lượng dòng chảy năm

W 0 = Q 0 365.24.3600 = 800.365.24.3600 = 2,523.10 10 m 3

γbc

: Khối lượng riêng của bùn cát Được cho γbc

=1,3 T/m 3

T: Tuổi thọ công trình tra theo quy phạm (TCVN 04-05/2012)

Do công trình thuộc cấp đặc biệt → T = 100 năm

→V bc = T= = 232,89 (triệu m 3 )

Tra quan hệ Z~F~V → Z bc = 222,185 m

Từ (2) ta có: MNC= Z bc +d 1 +d 2 +D=222,185 + 2 + 1 + 17,57=242,755 m

→h ct( bc) = MNDBT – MNC = 267- 242,755 = 24,245 m

Để xác định MNC theo điện năng ta tính toán theo bảng mẫu sau:

h ct MN

C Vc V hi V Z tl F Q thấm Q bh Q tđ Z hl H W H mk N mk E mk

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15)

(1) h ct : Giả thiết các giá trị từ 0 đến [h ct ] Với [h ct ]=min(h ct(tb) ,h ct(bc) ) =14,68m.

(2) MNC= MNDBT- h ct (m)

(3) V c tra (Z~F~V) tra theo MNC (Triệu m 3 )

(4) V hi =V MNDBT - V c (Triệu m 3 )

hi MNDBT

V

V V= −

(Triệu m3) (6) tl

Z

tra bảng 4 (Z~F~V) tra theo V (m)

(7) F tra bảng 4 (Z~F~V) tra theo V (km2)

(8) Q thấm =

6

.2,62.10

k

V T

α

; T k là số tháng kiệt của năm kiệt, T k =8 tháng

(9)

6

.2, 62.10

bh bh

k

h F Q

T

=

; h bh : Cột nước bôc hơi trung bình của năm Lấy theo đề bài

bh

h

= 73 mm= 0,073m.

(10)

d 2, 62.10 6

t

Q

=∑ +

; k

Q

∑

: tổng lưu lượng mùa kiệt

hi

V

: Thể tích hữu ích.

(11)Z hl tra bảng 5 theo quan hệ (Q~Z hl ) tra theo Z hl (m)

(12)H w = 5%.(Z tl -Z hl ) (m)

(13)H mk = tl

Z

- Z hl – H w (m) (14)N mk =k.H mk Q tđ =8,5.H mk Q tđ (kW)

(15)E mk = N mk.

t

∆ = N mk T k 730.10 -6 (Triệu kWh) ( ∆t

: số giờ mùa kiệt)

Từ đồ thị quan hệ (h ct, E mk ) ta suy ra được h ct = 14,68 m Do đó MNC = 252,32m.

II.Công suất bảo đảm :

Công suất bảo đảm được tính toán như sau:

d ( ) 8,5 ( )

Với

%

6

.2, 62.10

P

bd

Q

= ∑ +

%

P

mk

Q

∑

: tổng lưu lượng nước của tháng kiệt của năm kiệt thiết kế (Tức là năm ít nước nhất)

%

P

mk

Q

∑

= 129+113+97+145+360+182+224+174 = 1424 (m 3 /s)

T k : Số tháng kiệt.T k = 8 tháng.

Q bd = + = 324,2595 m 3 /s

(Qbd) tl hl W

H =Z −Z −H

H w = 5%.(Z tl -Z hl ) = 5%.(261,3 - 222,2)= 1,96 m

→ (Qbd) tl hl W

H =Z −Z −H

= 261,3 - 222,2-1,96 = 37,2 m.

→

d ( ) 8,5 ( )

= 8,5 324,2595 37,2 = 102438,4 kW

III Công suất lắp máy :

Theo kinh nghiệm: Nlm = ÷(2 8)Nbd

Tính toán năng lượng theo các năm từ số liệu thủy văn, lập bảng tính toán ứng với các cột:

1) Tháng: ghi từ mùa lũ đến mùa kiệt(năm thủy văn)

2) Qthiên nhiên (m3/s)

3) Qthủy điện tính mùa lũ riêng, mùa kiệt riêng (m3/s)

• Mùa lũ:

(1) lu

Q

= −

× ×

∑

So sánh Qtn vs

(1) pdml

Q

nếu:

(1)

Q < Q

thì

(1)

(1)

Q > Q

thì tính

(2) pdml

Q

(2) lu

Q

= −

× ×

∑

với:

(2) lu

T

là số tháng lũ còn lại

(2) lu

Q

∑

là tổng lưu lượng của các tháng lũ còn lại Tính đến khi nào không còn

(n)

Q < Q

=>

(n )

• Mùa kiệt:

(1) kiet

kiet kiet

Q

= +

× ×

∑

So sánh Qtn vs

(1) pdmk

Q

nếu:

(1)

Q < Q

thì

(1)

(1)

Q > Q

thì tính

(2) pdmk

Q

(2) kiet

kiet kiet

Q

= +

× ×

∑

với:

(2) kiet

T

là số tháng kiệt còn lại

(2) kiet

Q

∑

là tổng lưu lượng của các tháng kiệt còn lại

Tính đến khi nào không còn

(n)

Q < Q

=>

(n )

4) ∆ Q ( ) +

( ) −

Nếu mùa kiệt

∆ = −

5)

6

∆ = ∆ × ×

(Triệu m3)

6) Vđầu dung tích nước trong hồ chứa ở đầu tháng (Triệu m3)

Vđầu của tháng đầu tiên mùa lũ = VMNC

Vđầu của tháng tiếp theo = Vcuối của tháng trước

7) Vcuối = Vđầu

V  

+ ∆

(Triệu m3)

8)

dau cuoi tb

V

2

+

=

9) ZTL

tra quan hệ (Z ~ F ~ V) với V (m)

10) F

tra quan hệ (Z ~ F ~ V) với V (Km2)

11)hbh (mm)

12)Qth =

tham

6

.V

T 2.62 10

α

× ×

(m3/s)

13)Qbh

bh

6

h F

T 2.62 10

=

× ×

(m3/s)

14)

*

Q = Q − (Q + Q )

(m3/s)

15)ZHL tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với

* td

Q

(m)

16)Hw = 5%(ZTL −ZHL

17)

TL

(m)

18)Ntd = K Q*

19)Etd = Ntd .T.730.10-6 (Triệu KWh)

Bảng tính năng lượng thủy điện năm nhiều nước (100% P%)−

Bảng tính năng lượng thủy điện năm trung bình nước (50%)

Bảng tính năng lượng thủy điện năm ít nước(P%)

Từ kết quả tính toán của các bảng trên ta có:

ETB = = =1845,317 (Triệu KWh)

Chọn sơ bộ số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hnlm = 4000h)

→ Ntt lm = = = 461,33.103 (KW)

Chọn Nlm = 460.103 (KW)

IV Điện năng năm, trung bình nhiều năm (Enn):

Tính toán điện năng năm, trung bình nhiều nămtheo các năm từ số liệu thủy văn, lập bảng tính toán ứng với các cột:

1) Tháng: ghi từ mùa lũ đến mùa kiệt (năm thủy văn)

2) NP% :Công suất dòng chảy các tháng (KW)

3) N50% :Công suất dòng chảy các tháng (KW)

4) N100-P% :Công suất dòng chảy các tháng (KW)

5) HP% :Chiều cao cột nước các tháng (m)

6) H50% :Chiều cao cột nước các tháng (m)

7) H100-P% :Chiều cao cột nước các tháng (m)

8) EP% :Điện năng của các tháng tần suất P% (Triệu KWh)

+) EP% =730 N× P%

Nếu NP%< Nlm

+) EP% =730 N× lm

Nếu NP%> Nlm

9) E50% :Điện năng của các tháng tần suất 50% (Triệu KWh)

+) E50% =730 N× 50%

Nếu N50%< Nlm

+) E50% =730 N× lm

Nếu N50%> Nlm

(Triệu KWh) +) E100 P%− =730×N100 P%−

NếuN100 P%− < Nlm

+) E100 P%− =730×Nlm

NếuN100 P%− > Nlm

11) P% P%

N H

(KW.m) +) N HP% P% Nếu NP%<Nlm

+) N Hlm P% Nếu NP%>Nlm

12) 50% 50%

(KW.m) +) N50%.H50%Nếu N50%<Nlm

+) N Hlm 50% Nếu N50%>Nlm

13) 100 P% 100 P%

(KW.m) +) N100 P%− .H100 P%− Nếu N100 p%− < Nlm

+) N Hlm 100 P%− Nếu N100 p%− > Nlm

Enn = = =1780,81 (triệu KWh)

V Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hnlm) :

Số giờ lợi dụng công suất lắp máy là đại lượng để sơ bộ đánh giá tính hợp lý của việc lựa chọn công suất lắp máy.Với số giờ công suất lắp máy từ : 3000÷

4000 (h)

→ hnlm = = = 3871,33 (h)

VI Các cột nước đặc trưng :

1 Cột nước bình quân gia quyền(H bq )

Ta có : Hbq = = = 33,555 (m)

2 Cột nước tính toán của trạm thủy điện (H tt )

Là cột nước nhỏ nhất mà tại đó trạm thủy điện phát được công suất lắp máy

H = (0.9 0.95)H ÷

→ Htt = 0,9 33,555 = 30,200 (m)

3 Cột nước lớn nhất của trạm thủy điện ở ĐKLVBT (H max )

min

Trong đó: ZMNDBT = 267 m

min HL

Z

tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với Qmin

Qmin = 50%

max td

Q

1 tổ máy

max td

Q

= = = 1791,975 (m3/s)

Số tổ máy đã chọn: z = 6

Qmin = 50% 149,331 (m3/s)

Tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với Qmin =>

min HL

Z

= 220,996 (m)

Hw = 5%(

min

) = 5% (267-220,996)=2,30 (m)

→ Hmax = ZMNDBT - ZHLmin - Hw = 267-220,996-2,30 = 43,704 (m)

4 Cột nước nhỏ nhất của trạm thủy điện ở ĐKLVBT (H min )

Để tính Hmin ta lập bảng quan hệ (H~ZHL) ứng với các cột:

1) Giả thiết các giá trị Hx< Htt (m)

2)

max x

tt

H

H

=

(m3/s)

3) ZHL tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với Qx (m)

5) ZTL = ZHL + Hx + Hw (m)

Khi ZTL = ZMNC = 252,32 => Hx là giá trị Hmin

Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau :

Bảng quan hệ H x ~ Z TL

Vậy giá trị Hmin = 24.802 m