Bài viết Xác định các kích thước cơ bản của tháp điểu áp máng tràn đề cập một số vấn đề cần chú ý khi bố trí tháp điều áp kiểu máng tràn trên đường dẫn có áp của trạm thủy điện, như: Vị trí bố trí, xác định các kích thước chủ yếu của loại tháp điều áp này…
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THÁP ĐIỂU ÁP MÁNG TRÀN Nguyễn Đức Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: nghiand@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Tháp điều áp (TĐA) cơng trình quan trọng đường dẫn có áp trạm thủy điện (TTĐ) Cơng trình tạo mặt thống vị trí đường dẫn, áp lực nước va giải phóng nhằm giảm thiểu tác hại tượng nước va [1] Hiện nay, suất đầu tư (tỷ VNĐ/MW) xây dựng cơng trình thủy điện ngày lớn vị trí thuận lợi ngày Việc tìm giải pháp để hạ thấp suất đầu tư có ý nghĩa sống cịn việc đảm bảo tính hiệu dự án Nhiều giải pháp bố trí, kết cấu TĐA mang lại hiệu cao thực tế, ví dụ như: TĐA khí nén (TTĐ Thương Kom Tum, TĐA đường hầm phu (TTĐ Nậm Ban 2, TTĐ Thượng Sơn Tây), TĐA kiểu máng tràn (TTĐ Thượng Sơn Tây), … Sự phát triển cơng nghệ tính tốn [2] tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng loại TĐA khác thực tiễn xây dựng cơng trình thủy điện Trong nghiên cứu này, tác giả đề cập số vấn đề cần ý bố trí TĐA kiểu máng tràn đường dẫn có áp TTĐ, như: vị trí bố trí, xác định kích thước chủ yếu loại TĐA này… NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Cấu tạo TĐA máng tràn TĐA kiểu máng tràn có cấu tạo tương tự TĐA viên trụ TĐA ngăn, đỉnh TĐA hạ thấp phép nước tràn nhằm khống chế mực nước cao TĐA Nước tràn từ TĐA tập trung ngồi vị trí thích hợp (vị trí có lịng sơng, suối) dốc nước mũi phun (Hình 1) Hình Cấu tạo TĐA máng tràn: mặt (trái), mặt cắt (phải) Ưu điểm TĐA kiểu máng tràn có khả khống chế mực nước cao TĐA từ hạ chiều cao TĐA, giảm chi phí xây dựng cơng trình Tuy nhiên, TĐA máng tràn có nhược điểm trình hoạt động số trường hợp có tượng nước (tràn nước) phải bố trí cơng trình tràn nước phù hợp, đảm bảo an tồn q trình vận hành 2.2 Hệ phương trình vi phân TĐA máng tràn Hệ phương trình vi phân TĐA máng tràn bao gồm [1]: phương trình động lực học (1), 12 Tuyển tập Hội nghị Khoa học tường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 phương trình liên tục (2) phương trình lưu lượng qua tràn (3) dV g = (Z −h) dt L QT dt = f V dt + F dZ − Qtr Qtr = m.B 2.g Bảng Các chế độ không tràn nước TT Trạng thái làm việc Các tổ máy thủy điện phát điện ổn định (hoặc dừng phát điện) Ghi Mực nước cao hồ chứa MNDBT Nếu chọn MNLTK cần có luận chứng Tăng tải Chế độ chuyển tiếp tổ máy bình thường Giảm tải Chế độ chuyển tiếp tổ máy bình thường (1) (2) (3) Trong công thức trên: g - gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2; L - chiều dài đường dẫn trước TĐA; f - diện tích tiết diện ngang đường dẫn trước TĐA; F - diện tích tiết diện ngang TĐA; Z - mực nước TĐA; hw - tổn thất cột nước đường dẫn trước TĐA; QT - lưu lượng chảy vào tuabin; Qtr - lưu lượng chảy qua tràn; h - cột nước tràn, h = Z - ∇ng; ∇ng - cao độ ngưỡng tràn; B - bề rộng tràn; m - hệ số lưu lượng tràn Giải hệ phương trình (1), (2) (3) xác định dao động mực nước TĐA thơng số khác ÁP DỤNG TÍNH TỐN Cơng trình lựa chọn áp dụng tính tốn thông số tuyến lượng thể Bảng Bảng Thơng số TTĐ TT Thông số MNDBT MNC MNLTK Nlm Htt Đường hầm trước TĐA Chiều dài Đường kính Hệ số nhám Kích thước TĐA Dạng TĐA Đường kính tháp Bề rộng tràn xả thừa Đường hầm sau TĐA Chiều dài Đường kính Hệ số nhám Tuabin Đường kính D1 tuabin Mơ men đà GD2 Số tổ máy Hình Sơ đồ dao động mực nước tháp điều áp 2.3 Xác định cao trình ngưỡng tràn TĐA máng tràn Để đảm bảo điều kiện ổn định điều chỉnh tổ máy tránh nước chế độ vận hành bình thường, cao trình ngưỡng tràn phải đảm bảo nước khơng bị tràn Để xác định cao trình ngưỡng tràn cần khảo sát chế độ làm việc Bảng Cao trình ngưỡng tràn chọn cao mực nước cao tổ hợp Sau cao trình ngưỡng tràn xác định, tiến hành tính tốn cho tổ hợp lại để xác định mực nước thiết kế TĐA máng tràn Đơn vị m m m MW m Giá trị 248.00 246.00 253.64 12.00 51.00 m m - 1164.35 4.80 0.027 m m Máng tràn 7.50 26.78 m m - 663.18 4.80 0.027 m 1.26 Tm2 45 Phần mềm sử dụng tính tốn Phần mềm Transients PGS.TS Nguyễn Văn Sơn viết [2] 13 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 3.1 Xác định cao trình ngưỡng tràn Để xác định cao trình ngưỡng tràn, tiến hành tính tốn chế độ chuyển tiếp cho tổ hợp Bảng Từ kết tính toán mực nước lớn TĐA điều kiện vận hành bình thường 253.03m, ứng với trường hợp cắt tải tổ máy cuối nhà máy MNDBT Nếu chọn cao trình ngưỡng tràn cao giá trị trường hợp vận hành bình thường khơng bị tràn nước Kết tính toán xác định mực nước cao TĐA (trên tràn) 253.86m, lưu lượng lớn qua tràn 25m3/s Mực nước lớn TĐA máng tràn thấp nhiều so với mực nước TĐA viên trụ tương ứng (261.46m, hình 5) Hình thể dao động mực nước TĐA lưu lượng qua tràn theo thời gian Hình Dao động mực nước TĐA (TH1 – Bảng 4) Bảng Các tổ hợp tính tốn TH Ztl (m) Trạng thái Zmax (m) 246 Cắt tải tổ máy số 251.00 248 Cắt tải tổ máy số 251.78 248 Cắt tải tổ máy số 253.03 248 Tăng tải tổ máy số 249.82 248 Tăng tải tổ máy số 249.22 253.64 Phát công suất tối đa 252.85 Hình Lưu lượng qua tràn (TH1 – Bảng 4) Tuy nhiên, MNDBT cắt tải tổ máy cuối tổ hợp vận hành bình thường thực chất tổ hợp vận hành điều kiện khơng mong muốn Vì sau cắt phải xả thừa cơng trình đầu mối, việc cắt tải nhằm mục đích sữa chữa kiểm tra tổ máy Trong trường hợp tổng quát, cao trình ngưỡng tràn nên chọn nằm mực nước tổ hợp tổ hợp Trong toán cụ thể này, giá trị cách khơng nhiều, tác giả chọn cao trình ngưỡng tràn 253.10m để thiết kế cơng trình 3.2 Xác định mực nước lớn TĐA Mực nước lớn TĐA xuất trường hợp cắt tải toàn nhà máy mực nước hồ chứa cao Tổ hợp tính tốn thể Bảng Bảng Các tổ hợp tính tốn mực nước cao TĐA TH Ztl (m) Trạng thái Zmax (m) 248 Cắt tải tổ máy số 253.69 253.64 Cắt tải tổ máy số 253.86 Hình Do động mực nước TĐA khơng có máng tràn (TH1 – Bảng 4) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Áp dụng TĐA kiểu máng tràn điều kiện cụ thể mang lại hiệu lớn; - Cần chọn vị trí TĐA máng tràn cho thuận lợi việc xả nước thừa; - Cao trình ngưỡng tràn cần đảm bảo tránh nước ổn định điều chỉnh tổ máy trường hợp vận hành bình thường; - Sử dụng cơng cụ tính tốn số giúp xác định thông số TĐA máng tràn: đường kính tháp, cao độ ngưỡng tràn, mực nước lớn TĐA, lưu lượng lớn qua tràn Các thông số áp dụng để thiết kế cơng trình cụ thể TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Sỹ Dự nnk 2013 Cơng trình trạm thủy điện NXB Xây dựng Hà Nội [2] Nguyễn Văn Sơn nnk 2017 Bài giảng Tin học ứng dụng thủy điện Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội 14 ... ngưỡng tràn TĐA máng tràn Để đảm bảo điều kiện ổn định điều chỉnh tổ máy tránh nước chế độ vận hành bình thường, cao trình ngưỡng tràn phải đảm bảo nước không bị tràn Để xác định cao trình ngưỡng tràn. .. độ làm việc Bảng Cao trình ngưỡng tràn chọn cao mực nước cao tổ hợp Sau cao trình ngưỡng tràn xác định, tiến hành tính tốn cho tổ hợp cịn lại để xác định mực nước thiết kế TĐA máng tràn Đơn vị... bảo tránh nước ổn định điều chỉnh tổ máy trường hợp vận hành bình thường; - Sử dụng cơng cụ tính tốn số giúp xác định thông số TĐA máng tràn: đường kính tháp, cao độ ngưỡng tràn, mực nước lớn