Đồ án Thủy Điện

Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn Nguyễn Thị Nhớ 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO  ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THỦY NĂNG, LỰA CHỌN TUABIN VÀ THIẾT KẾ TTĐ Họ tê.

Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH BỘ MƠN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO  ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THỦY NĂNG, LỰA CHỌN TUABIN VÀ THIẾT KẾ TTĐ Họ tên sinh viên : Hoàng Thị Thúy Mã số sinh viên : 1851141768 Lớp : 60C1 Mã đề : 33 Thông tin ảnh thẻ sinh viên TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 175 Tây Sơn – Đống Đa - Hà Nội Hà Nội Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ Mã đề :33 ➢ A.SỐ LIỆU CHO: Mực nước dâng bình thường: MNDBT= 515 m Tài liệu thủy văn : Bảng lưu lượng bình quân tháng năm điển hình Tháng P= 10% P=50% P=90 % VI 295 247 221 VII 650 362 247 VII 564 471 359 IX 865 689 478 X 517 449 265 XI 318 231 176 XII 198 173 119 I 139 132 89 II 117 116 71 III 107 93 56 IV 195 99 62 V 140 184 91 + Mức bảo đảm tính tốn Ptk =90% + Hệ số thấm: = 0.5 % + Cột nước bốc hơi: hbh = 42 mm + Hàm lượng bùn cát:  = 500 g/m3 + Khối lượng riêng bùn cát:  = 1.2 T/m3 + Tuổi thọ cơng trình T= 100 năm Tài liệu địa hình: *Thượng lưu: Bảng quan hệ (Z~F~W): Z(m) F(km2) V(106m3) 460 1.565 2.61 465 2.554 12.49 470 5.658 32.21 475 8.033 66.26 480 11.42 114.64 485 14.41 179.07 490 17.233 258.07 500 24.796 461.47 510 40.85 775.96 515 66.49 1037.1 520 98.92 1442.6 Khơng tìm thấy mục nhập bảng hình minh họa *Hạ lưu: Bảng quan hệ (Q~Z): Q(m /s) Z(m) 41.5 452.88 67.3 453.9 101 454.6 135 455.1 200 455.8 250 456.1 300 456.5 410 457.1 560 458.1 B YÊU CẦU: * Xác định thông số: hct, Nbđ, NLM, Enn, hNlm, Hmax, Hmin, Hbq, Htt * Chọn thiết bị xác định kích thước chủ yếu Thiết bị * Xác định kích thước cao trình chủ yếu nhà máy Thuỷ Điện * Bản vẽ mặt cắt nhà máy (cắt dọc, cắt ngang, mặt bằng) A Tính tốn thủy I Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) mực nước chết (MNC) 1.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) a) Khái niệm 1100 460 Đồ án Thủy điện - Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ MNDBT mực nước cao hồ chứa điều kiện làm việc bình thường Dung tích hồ ứng với MNDBT gọi dung tích tồn phần, ký hiệu Vtp b) Các yếu tố ảnh hưởng tới việc chọn MNDBT: - Việc lựa chọn MNDBT vào lợi ích chi phí, MNDBT lớn ngập lụt TL lớn, chi phí cho đền bù, giải phóng mặt bằng, tái định cư tăng - Về mặt cơng trình: Cơng tác xây dựng, khối lượng đập tăng việc sử lý móng tăng lên - Về mặt thiết bị: Khi MNDBT tăng dung tích hồ tăng lên, cơng suất tăng đồng thời chi phí thiết bị tăng - Về mặt lượng: Khi MNDBT tăng, công suất tăng nên điện bình quân năm tăng theo Vì vậy cần vào chi phí lợi ích để lựa chọn MNDBT c)Xác định giới hạn giới hạn MNDBT ❖ Gới hạn – Theo yêu cầu lợi dụng tổng hợp, đảm bảo giao thông thủy, nhu cầu tưới – Theo yêu cầu phát điện tối thiểu, phụ thuộc vào điều kiện bồi lắng lòng hồ ❖ Giới hạn – Phụ thuộc địa hình, địa chất – Điều kiện thủy văn – Điều kiện ngập lụt cho phép – Tuyến đường giao thông – Điều kiện dân sinh khu dân cư thượng lưu d)Nguyên tắc xác định MNDBT Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ − Ta chia khoảng MNDBT từ giới hạn đến giới hạn Mỗi giá trị cách khoảng ∆ℎ, tính tốn thủy – phân tích kinh tế ứng với phương án đó, từ đưa giá trị MNDBT tối ưu − Phương án thiết kế chọn (đề cho): MNDBT = 515 (m) 1.2 Mực nước chết (MNC) Mực nước chết (MNC) mực nước thấp hồ chứa điều kiện làm việc bình thường TTĐ Để xác định MNC hồ chứa xác định dựa giá trị MNC theo điều kiện khác Hình Tổng quan thông số mực nước ,dung tích hồ chứa a) Xác định MNC theo điều kiện làm việc tuabin − Để đảm bảo cho tuabin làm việc vùng có hiệu suất cao, cơng suất khả dụng lớn đảm bảo điều kiện khí thực địi hỏi độ sâu cơng tác TTĐ phải nằm khoảng từ cột nước thấp đến cột nước cao TTĐ Chính việc lựa chọn MNC cần xét đến điều kiện quan trọng − Đối với loại tuabin thích ứng với mức độ dao động mực nước định (Hmax- Hmin), tuabin làm việc ngồi phạm vi hiệu suất tuabin giảm không ổn định Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ ❖ Theo điều kiện làm việc tuabin : hcttb ≤ • MNC tb = MNDBT - hcttb • H max = MNDBT - Z hl (Qmin ) - hW (Qmin ) H max PTK PTK Qmin = Qmk Sơ bộ: Qmin = Qmk PTK + Qmk : Lưu lượng thiên nhiên trung bình mùa kiệt năm kiệt thiết kế ( Ptk =90%) = 90% + Q Ptbmk = 110,625 m3/s P ) = 454,7 (m) Tra quan hệ (Q~Z) ta có : Z hl (Q mk TK hW (Qmin ) = (m)  Hmax = MNDBT - Z hl (Qmin ) - hW (Qmin ) = 515 – 454,7= 60,3 (m) Do khơng có u cầu lợi dụng tổng hợp nhà máy nên H = (m)  hcttb ≤ H max 60,3 = = 20,1 (m) 3  MNCtb = MNDBT − hcttb = 515 − 20,1 = 495 (m) b) Xác định MNC theo điều kiện bồi lắng bùn cát Hình Các thơng số tính tốn điều kiện bồi lắng bùn cát Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ ❖ Theo điều kiện bồi lắng bùn cát ( MNC bc ) MNC bc = Zbc + h1 + h2 + D Trong đó: + Zbc : Là cao trình bùn cát lắng đọng hồ chưa tương ứng với tuổi thọ cơng trình + h1: Là khoảng cách từ trần cửa lấy nước đến mực nước chết để đảm bảo khơng khí khơng chui vào CLN; h1 = (0,51)m, chọn H1 = 0,5 (m) + h2: Là khoảng cách từ ngưỡng cửa lấy nước đến cao trình bùn cát để đảm bảo khơng cho bùn cát chui vào CLN; h2 = (0,51)m, chọn H2 = 0,5 (m) + D : Là chiều cao cửa lấy nước c) Tính cao trình bùn cát Zbc (Vbc ) ; - Xác định theo dung tích bùn cát: Vbc = k  w o  T + Hệ số lắng đọng: k = 0,6 + Thời gian bùn cát lắng đọng, xác định theo tuổi thọ cơng trình Theo QCVN 04-05/2012, T= 100 năm + ρ: Hàm lượng bùn cát : ρ = 500 g/m3 +  : Trọng lượng riêng bùn:  =1,2 T/m3 + Wo : Tổng lượng dịng chảy trung bình nhiều năm Wo = Q0  t (m3) Qo : Lưu lượng trung bình nhiều năm 36 Qo  Q i =1 25 i = 266, 25 m3/s  t : Số giây năm (  t = 31,5 106 (s)  Wo = 31,54.106 266,25 =8397,525.106 (m3)  Vbc = 0, 6.500.8397.525.106 100 = 209,94 106 m3 1, 2.10 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ − Tra đường qua hệ V~Z lòng hồ ta tìm cao trình bùn cát lắng đọng: Zbc = 487 m d) Tính đường kính cửa vào cửa lấy nước ( giả thiết tiết diện tròn ) D= - 4Qmax  Vcv Trong đó: + Qmax – lưu lượng lớn chảy qua cửa lấy nước Qmax = QTDmax Z CLN + ZCLN : Số cửa lấy nước ( Z = 2÷4 ) Chọn ZCLN = + Sơ lấy QTD max = (1, − 2, 0)Q0 Chọn QTD max = 1,64.Q0 = 1,6.266, 25 = 436,65m / s  Qmax = 436, 65 =109,16 m3 / s + Vcv = 0,81,2 m/s – lưu tốc mặt cắt cửa vào cửa lấy nước Chọn Vcv = 1,2 m/s  D= 4.109,16 =10, 76 m Chọn D = 11 m 3,14.1, ➔Vậy MNCbc = Zbc + h1 + h2 + D = 487 + 0,5 + 0,5 +11 = 499 (m)  ❖ hctbc = MNDBT - MNCbc = 515 – 499 = 16 (m) Mực nước chết giới hạn hồ chứa: mực nước lớn xác định từ điều kiện Tuabin điều kiện lắng đọng bùn cát  𝑡𝑏 𝑏𝑐 } hctcp = min{ℎ𝑐𝑡 ; ℎ𝑐𝑡 = min{20,1 ; 16} = 16 m − MNCctcp = MNDBT - hctcf = 515 – 16 = 499 (m) − Chọn MNCctcp = 499 m Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ c) Xác định hình thức điều tiết Tra quan hệ hồ chứa Z = f(F,V), ta có : + MNDBT = 515 m => VMNDBT = 1037,1.106 m3 + MNCcp= 499 m => VMNC = 441,13.106 m3 Vhicp (1037,1 − 441,13).106 = = = 0,07 W0 8397,525.106 • Nếu ➢ β > 0,3 : hồ điều tiết nhiều năm ➢ 0,02 ≤ β ≤0,3 : hồ điều tiết năm ➢ β < 0,02: hồ điều tiết ngày đêm  Hồ chứa điều tiết năm Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ 1.3 Xác định chiều sâu cơng tác có lợi hct0 hct 16 15 14 13 12 11 10 MNC VMNC 499 441.13 500 461.47 501 492.92 502 524.37 503 555.82 504 587.27 505 618.72 506 650.16 507 681.61 508 713.06 509 744.51 510 775.96 511 828.19 512 880.42 513 932.64 514 984.87 515 1037.10 Vhi Vtb 595.97 739.12 575.63 749.29 544.18 765.01 512.73 780.73 481.28 796.46 449.83 812.18 418.39 827.91 386.94 843.63 355.49 859.36 324.04 875.08 292.59 890.81 261.14 906.53 208.91 932.64 156.68 958.76 104.46 984.87 52.23 1010.99 0.00 1037.10 Ztl(Tb) 508.83 509.15 509.65 510.09 510.39 510.69 510.99 511.30 511.60 511.90 512.20 512.50 513.00 513.50 514.00 514.50 515.00 Qđt 138.95 137.98 136.49 134.99 133.50 132.00 130.51 129.02 127.52 126.03 124.53 123.04 120.55 118.07 115.59 113.11 110.63 Zhl 455.14 455.13 455.12 455.10 455.08 455.06 455.03 455.01 454.99 454.97 454.95 454.92 454.89 454.85 454.81 454.78 454.74 H 10 53.69 54.02 54.54 54.99 55.31 55.64 55.96 56.28 56.61 56.93 57.25 57.58 58.11 58.65 59.19 59.72 60.26 N(MW) 11 63.41 63.36 63.27 63.10 62.77 62.43 62.08 61.72 61.36 60.98 60.60 60.21 59.55 58.86 58.15 57.42 56.66 Emk(10^6KW.h) 12 370.30 370.01 369.50 368.50 366.57 364.58 362.54 360.46 358.33 356.15 353.92 351.65 347.76 343.75 339.60 335.32 330.90 Trong đó: – Cột (1): giá trị hct giả thiết (có thể giả thiết từ đến hct giới hạn) – Cột (2): MNC = MNDBT – hct – Cột (3): Vc dung tích ứng với MNC, tra quan hệ Z  V hồ ứng với MNC – Cột (4): Dung tích hữu ích Vhi = VMNDBT – Vc; VMNDBT dung tích ứng với MNDBT, tra quan hệ (Z  V) hồ ứng với MNDBT – Cột (5): Vtb dung tích hồ trung bình mùa kiệt, Vtb = VMNC + 0,5.Vhi – Cột (6): Ztl mực nước thượng lưu trung bình mùa kiệt, Ztl tra tương ứng với V từ quan hệ Z  V hồ chứa n – Cột (7): Qdt = Q i =1 n tni + Vhi 2,36.106.n Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ + Qtni: lưu lượng đến tháng thứ i mùa kiệt năm kiệt thiết kế; + n: số tháng mùa kiệt năm kiệt thiết kế Trị số 2,63.106 thời gian (s) 01 tháng (lấy 30,5 ngày) ( Do cần xét mối quan hệ hct Emk nên bỏ qua tổn thất lưu lượng thấm bốc hơi.) – Cột (8): Mực nược hah lưu: Zhl (Qđt): mực nước hạ lưu ứng với Qđt tính ta từ quan hệ (Z  Q) hạ lưu – Cột (9): Cột nước: H = Ztl – Zhl – Cột (10): Cơng suất trung bình mùa kiệt, K hệ số cơng suất, lấy K= 8,0–8,5 Nmk = K.Qđt.H – Cột (11): Điện lượng mùa kiệt Emk = Nmk h.n h: số tháng, lấy trung bình h = 730 – Từ biểu ta có, Emkmax ứng với hct = 16 m – Vậy ta chọn hct0 = 16 m chiều sâu công tác có lợi 10 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ Ở ta chọn phương pháp cẩu đỉnh, tính theo cơng thức sau: ZCT = Zmax + a + Lmax + ld + lm + ldd Trong đó: Zmax =max( Z DMF , Z SLR ): cao trình max vật cố định nơi vật cẩu : Z SLR = Z SMF =464,67(m) ZDMF = ZSMF + ho + h1 = 464,67 + 0,5 + 1,32 = 466,5 (m) → Z max = 466,5(m) + ho = 0,5 m: chiều cao chóp máy phát + h1 = 1,32(m): chiều cao giá chữ thập + a: khoảng cách an toàn từ vật cẩu đến cao trình đỉnh máy phát Chọn a= 0,45 m + Lmax chiều dài vật cẩu (máy phát trục tuabin trục) tính sau: Chiều dài máy phát trục: Ltmf = ho + h1 + hst + h2 + C = 0,5+ 1,32 + 1,3 + + 0,9 = 8,02 (m) Với: + ho chiều cao chóp máy phát: ho = 0,5 (m) + h1 chiều cao giá chữ thập trên: h1 = 1,32 (m) + hst chiều cao máy phát: hst = 1,3(m) + h2 chiều cao giá chữ thập dưới: h2 = (m) + C khoảng cách trục, C = 0,9 (m) (tra bảng 5.7) Chiều dài tuabin trục tính sau: Lttb =ZMF – (h2 + C) – (Zlm - b0 )= 463,37 – (4 + 0,9) – ( 457,9– 0,93) = 1,5(m)  Lmax = max (Ltmf, Lttb) = max (8,02 ; 1,5) = 8,02 (m) + ld : chiều dày dây buộc, ta chọn ld = m + ldd: chiều dài dãn dây, chọn sơ ldd = 0,5 m 42 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ + lm : chiều dày móc cẩu, chọn sơ lm = 0,5 m Cao trình cầu trục là: ZCT = Zmax + a + Lmax + ld + lm + ldd = 466,5 + 0,45 + 8,02 + + 0,5 + 0,5 = 477,97 (m) Cao trình trần nhà máy ( ZTNM ) - Cao trình trần nhà máy tính theo cơng thức sau: ZTNM = ZCT + hCT + b6 Trong đó: + hct chiều cao cần trục, chọn hct = 16 (m) + 6 khoảng cách an toàn cầu trục di chuyển nhà máy b6 = (0,3  0,5) m Chọn b6 = 0,5 m Vậy ZTNM = 477,97 + 16 + 0,5 = 494,47 (m) Cao trình đỉnh nhà máy Sơ chọn hmái = m Cao trình đỉnh nhà máy tính theo cơng thức sau: ĐNM = TNM + hmái = 494.47 + = 496.47 (m) Kích thước nhà máy theo mặt a Chiều dài đoạn tổ máy ( Ld ) - Chiều dài đoạn tổ máy khoảng cách hai tâm tổ máy Chiều dài đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thước buồng xoắn, hình dạng tuabin, đường kính BXCT khoảng cách lại vận hành Đồng thời chiều dài đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thước máy phát - Tính chiều dài đoạn tổ máy theo điều kiện buồng xoắn Lđ = max( R max , Dh D D D )+max ( R max −180o , h )+2  = max( R345o , h )+max( R165o , h )+  2 2 Trong đó: + R165 = 9, 22(m) o + R345 = 11, 69( m) o +  - chiều dày lớp bê tông bảo vệ, chọn  = 2.1=2 (m) 43 Đồ án Thủy điện + Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ Dh 1, = = 8,5(m) 2 → Lđ =11,69 + 9,22 + 2= 22,91 (m) b Chiều dài nhà máy - Chiều dài nhà máy tổng chiều dài khối máy, chiều dài sàn lắp ráp, đoạn tăng thêm tổ máy cuối Chiều dài nhà máy tính theo cơng thức sau: L = z.Lđ + LLR + L Trong đó: + z số tổ máy  z = + LLR chiều dài gian lắp ráp Chiều dài sàn lắp ráp phải đủ rộng để bố trí thiết bị tổ máy gian lắp ráp máy phát, roto máy phát, BXCT, máy kích từ, giá chữ thập, tủ điều tốc, máy biến áp + Z=2