Đồ án nhà máy thủy điện kết cấu của NHÀ máy THUỶ điện

Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 MỤC LỤC CHƯƠNG SỐ LIỆU ĐỀ BÀI 1.1 Bảng số liệu .2 1.2 Bảng quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu Q = f(Zhl) CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 2.1 Lựa chọn thiết bị nhà máy thủy điện 2.1.1 Chọn số tổ máy (z) 2.1.2 Chọn kiểu tuabin 2.1.3 Vẽ đường đặc tính tổng hợp tuabin .4 2.1.4 Xác định thông số tuabin .5 2.1.5 Xác định hệ số tỷ tốc ns .26 2.1.6 Xác định tốc độ quay lồng lực dọc trục 26 2.1.7 Chọn cao trình đặt BXCT tuabin 27 2.2 Tính tốn xác định buồng tuabin 28 2.2.1 Chọn kết cấu kích thước buồng tuabin 28 2.2.2 Tính tốn thủy động xác định kích thước buồng tuabin .28 2.3 Chọn ống hút 31 2.4 Chọn thiết bị điều chỉnh tuabin 33 2.4.1 Chọn thiết bị dầu áp lực .33 2.4.2 Chọn máy điều tốc .34 2.5 Chọn máy phát điện 35 2.5.1 Xác định thông số máy phát điện 35 2.5.2 Xác định kích thước MPĐ 35 2.6 Chọn máy làm nguội 37 2.7 Chọn máy biến áp 37 2.8 Chọn thiết bị nâng 38 CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 40 3.1 Chọn loại kết cấu NMTĐ 40 3.2 Nhà máy thủy điện 40 3.2.1 Phần nước NMTĐ .40 3.2.2 Phần khô NMTĐ 40 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 3.2.3 Hệ thống cột, cửa sổ, cửa vào cầu thang 41 3.2.4 Hệ thống thơng gió, chiếu sáng 42 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 CHƯƠNG SỐ LIỆU ĐỀ BÀI 1.1 Bảng số liệu MNDBT Pđb Qlũtk MNC (m) (%) (m3/s) 407 80 2075 Vtb Vc (m) (tr.m ) (tr.m ) 217 2791 1152 QTĐmax Nlm (m3/s) (mW ) 569 176 Hmax Hmin Htt Hbq (m) (m) (m) (m) 28.4 31.3 44.44 23.13 Bảng 1- 1:Số liệu đầu vào 1.2 Bảng quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu Q = f(Zhl) Zhl(m) 380 Q(m3/s) 382 400 384 800 386 1600 388 4000 390 6400 392 9600 394 396 1440 20000 Bảng 1- 2:Quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu Quan hệ Q=f(Zhl) 405 400 395 390 385 380 375 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 Hình 1- 1:Đồ thị quan hệ Q=f(Zhl) 398 2800 400 40000 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 2.1 Lựa chọn thiết bị nhà máy thủy điện 2.1.1 Chọn số tổ máy (z) Theo đề Nlm = 606 (MW) Chọn phương án tổ máy Công suất tổ máy: 2.1.2 Chọn kiểu tuabin  Công suất tuabin : NTB = Ntm/tm (KW) tm : hiệu suất máy phát điện, sơ lấy tm = 0.98 (kW)  Chọn kiểu tuabin: Phạm vi cột nước làm việc: Hmax  Hmin = 44.4423.13(m) Dựa vào phạm vi sử dụng cột nước công suất tuabin tra biểu đồ phạm vi sử dụng hệ loại tua bin ta chọn loại  Tuabin CQ50/642-46  Tuabin TT45/820-46 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 2.1.3 Vẽ đường đặc tính tổng hợp tuabin  Đường đặc tính tổng hợp Tuabin CQ50/642-46: n'I (vg/ph)  150                  140  130    120    a 0= 44       110 a 0= 40  100 a 0= 36 90 a 0= 32 80 a = 16mm 300 400 500 a 0= 20 a 0= 24 600 800 700 a 0= 28 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Q'I (l/s ) Đ ờng đặ c tÝ nh tỉng hỵ p chÝ nh cđa tuabin CQ50/642-46 Hình 2- 1:Đường đặc tính tổng hợp Tuabin CQ50/642-46  Đường đặc tính tổng hợp Tuabin TT45/820-46: n'I (vg/ph) 95%N max  110      105  100       95    90   85    80  75 a o =50 70 a o =14mm 500 600 a o =18 700 a o=22 800 900 1000 a o=26 1100 a o =30 1200 1300 a o=34 a o =38 a o =42 1400 1500 1600 a o=46 1700 1800 Q'I (l/s ) § ờng đặc tính tổng hợ p tuabin TT45/820-46 Hình 2- 2: Đường đặc tính tổng hợp Tuabin TT45/820-46 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 2.1.4 Xác định thông số tuabin Tuabin CQ50/642-46 (phương án tổ máy)  Cơng thức xác định đường kính tuabin: √ D1 = N TB (m) 9.81.❑TB Q ln H TT √ H TT ' Giả thiết điểm làm việc tuabin A’ (1250l/s; 110);     ❑TB: Hiệu suất tuabin tai điểm tính tốn ❑TB =0.893 ' ' Q ln : Lưu lượng quy dẫn tính tốn lấy Qln =1250 ¿ /s) HTT: Cột nước tính tốn HTT = 28.46m NTM: Cơng suất tuabin NTM = 44000kW => Dựa vào bảng 6-4 (tr.70 [3]), ta được: { D1 a=5.00 m D1 b=5.30 m  Xác định tốc độ quay đồng tuabin  Công thức xác định tốc độ quay đồng bộ: n= Trong đó: n'1 ln √ H bq D1  n’1Mln : tốc độ quay quy dẫn lợi 110 vg/phút  Hbq: cột nước bình quân TTĐ, Hbq = 31.3m Thay số ta có kết quả: Số vịng quay tính tốn ntt (vg/ph) D1 D1a na 123.08 D1b 5.3 nb 116.12 Số vòng quay quy chuẩn nqc (vg/ph) n1a 115.4 n2a 125 n1b 115.4 n2b 125 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 Vậy có phương án: PA D1(m) 5 5.3 5.3 n(vg/ph) 115.4 125 115.4 125  Xác định hiệu suất tua bin theo phương án  Xác định độ hiệu chỉnh hiệu suất :  = Tmax - Mmax Trong đó: √ √ D1 M 10 H M × HT  Tmax = 1-( 1-Mmax) D1T √ 10  HTT dbx = 0.4 x = 2(m) Sbx = ( 0.12  0.16) dbx = > Sbx = 0.14 x = 0.28(m) Thay số Vbx = 0.88(m3) Vbl = 18 x 0.237 + x 0.88 = 7.8(m3) Quy chuẩn theo bảng trang 24 [3] chọn kiểu thiết bị dầu áp lực MHY10/1-40-12.5-2 Kiểu thiết bị dầu áp lực MHY10/1-4012.5-2 Các kích thước (cm) trọng lượng G(T) Bình dầu áp lực Thùng dầu D H1 h1 G H L B A 206.4 385 73 168 302 302 180 G 15.0 Bảng 2- 11:Thông số thiết bị dầu áp lực 2.4.2 Chọn máy điều tốc Máy điều tốc có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ quay tua bin điều khiển, khống chế chế độ làm việc tua bin Máy điều tốc loại lớn thường có số kích thước tiêu chuẩn Các kích thước phụ thuộc vào kích thước van điều phối Khi chọn cần phải xét đến lượng dầu qua van điều phối đến động tiếp lực phải đảm bảo pittông động tiếp lực chuyển dịch với tốc độ cần phải có Đường kính van điều phối thường lấy đường kính ống dẫn dầu vào van điều phối động tiếp lực: d V = d o= Trong đó: √ V H Td π v  VHD : Tổng dung tích động tiếp lực VHD = 0.237(m3)  Td :Thời gian đóng BPHD, xác định theo điều kiện điều chỉnh đảm bảo Td = 5(s)  v : Vận tốc dầu chảy ống, lấy v = 48(m/s) Chọn v = 8m/s 28 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 Thay số ta tính được: dV = 0,087(m) Quy chuẩn dv = 100mm Vậy ta chọn máy điều tốc điều chỉnh kép PK–100 có đường kính van điều phối = 100 (mm) 2.5 Chọn máy phát điện 2.5.1 Xác định thông số máy phát điện  Xác định công suất biểu kiến (cơng suất tồn phần) máy phát điện: (KVA) Trong đó:  NT: Cơng suất máy phát điện  mf: Hiệu suất máy phát (mf = 98%)  cos = 0,8: Hệ số công suất  Điện áp máy phát điện lấy theo giá trị S: Với S = 56.122 (50150)MVA điện áp Stato U = 13.8(KV)  Tần suất dòng điện f: Tần suất dòng điện máy phát điện xoay chiều pha nước ta quy định f = 50Hz  Số vòng quay máy phát điện ( n ) phụ thuộc vào số vòng quay tua bin, máy phát điện nối đồng trục với tua bin số vịng quay tua bin số vịng quay máy phát điện, có: n = 115.4vg/ph  Số cặp cực MPĐ p = 60f/n = 60x50/ 115.4= 26cặp 2.5.2 Xác định kích thước MPĐ Căn vào số vịng quay n = 115.4(vg/ph) cơng suất biểu kiến S = 56122.45(KVA) Trong bảng tra loại máy phát điện chế tạo sẵn khơng có kiểu máy phát điện có cơng suất phù hợp với u cầu Do ta chọn máy phát điện gần với u cầu nhất, máy phát điện CB900/135-48 có thơng số kỹ thuật sau: Công suất Mã hiệu Tần số quay, n vg/ph Số cực 2p CB900/ 135-48 125 29 hiệu suất nmf môme n đà GD2 (Tm2) Biểu kiến S, MVA Hữu công P,MW 48 62.5 50 97.1 Đường kính Stato Trọng lượng T D (trong ) D (ngồi ) Rơ to Toàn 10 11 1300 845 1030 300 640 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 Bảng 2- 12:Thông số máy phát điện Do máy phát điện có thơng số khơng khớp với thơng số thiết kế Do ta phải tiến hành thiết kế máy phát điện xuất phát từ máy phát điện kiểu CB900/135-48 có thơng số sau:  Chiều dài thép hoạt động: (cm) =1313mm Quy chuẩn trị số ta có: la = 1350mm  Đường kính ngồi thép hoạt động Da = Dst/(1.07  1.1) = 900/(1.07  1.1) = 820(cm)  Đường kính ngồi rơto Di Di = Da – (0.50.6) = 8.2– (0.50.6) = 7.6 7.7(m) Quy chuẩn Di = 7.5m  Chiều cao stato hst = la + (1.0 – 1.035)s Trong : s = .Di/ 2p khoảng cách cực từ rôto, p số đối cực MPĐ Thay số tính tốn, chọn (m) Chọn kiểu máy phát điện Ta có La Di = > 0.15 Sơ chọn máy phát điện kiểu treo Tính sơ kích thước khác MPĐ Đường kính máy kích thích = (0.3 - 0.4)Di Đơn vị m Chiều cao máy kích thích Đường kính vỏ máy ngồi MPĐ Đưịng kính dầm ho = 0.5la m 0.675 Dv = 1.10Dst m 9.9 Ddt = Dst m Đường kính dầm Ddd = Dg + 0.4 m 8.6 Chiều cao dầm h1 = 0.25 Di m 1.875 Chiều cao dầm Đường kính hầm (giếng) tuabin h2 = 0.12Dg m 0.96 Dtr < Dg < Dng m 8.2 Các kích thước 30 Cơng thức Giá trị 2.6 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 Các đặc tính học MPĐ  Mômen đà: (T.m2) 2.6 Chọn máy làm nguội  Máy phát điện có cơng suất S > 4000(KVA) nên ta sử dụng hệ thống làm nguội tuần hồn khơng khí  Lượng nhiệt máy phát điện toả Q = (1- mf).Nmf 860 (Kcal.h) Trong đó:  Nmf : công suất máy phát điện, Nmf =  mf = 0,98 - Hiệu suất máy phát điện  860: Dung lượng nhiệt KWh Thay giá trị vào công thức ta được: Q = 756800(Kcal.h)  Lưu lượng khơng khí cần có để làm nguội máy phát điện: Trong đó:  = hệ số giãn nở nhiệt khơng khí; o o  t1 : Nhiệt độ cao cho phép máy phát điện, lấy t1 = 65o; o o  t : Nhiệt độ khơng khí lạnh đưa vào máy, lấy t = 25o;  0,306: Lượng nhiệt cần để đốt nóng 1m3 khơng khí 0oC lên 1oC, áp suất at ;  3600: Số giây quy đổi từ  Lưu lượng khơng khí cần có để làm nguội là: QL = 19.66(m3/s) Ta chọn kiểu máy làm nguội CB1340-150/96 có thơng số bảng Kích thước Sâu (mm) Rộng (mm) 440 1100 31 Diện tích Lưu Lưu Số Đường Trọng khơng lượng lượng ống kính lượng khí khơng nước làm ống Cao qua khí lạnh dẫn (mm) (kg) (mm2) (m3/s) (m3/s) (mm) 2224 2000x900 1.6 25 90 80 782 Bảng 2- 13:Thông số máy làm nguội Số lượng máy 20 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 2.7 Chọn máy biến áp Nhiệm vụ MBA làm tăng điện áp MPĐ lên điện áp cao đường dây tải điện Cấp điện áp đường dây phụ thuộc vào công suất khoảng cách truyền tải điện áp hệ thống nơi chúng đấu nối Chọn MBA phụ thuộc vào sơ đồ nối điện Chọn sơ đồ khối, nghĩa máy phát nối với máy biến áp Với tổ máy ta chọn MBA Dựa vào công suất S = 56.12(MVA) cấp điện áp U = 13.8 (KV) ta chọn MBA mã hiệu ТДЦ có thơng số sau: mã hiệu Dung lượng MVA  ТДЦ 125 Điện áp cuộn dây, Kích thước lớn nhất, KV m Cao Hạ áp L B H áp 10.5;13 120 4.7 Bảng 2- 14:Thông số máy biến áp Trọng lượng T Dầu Toàn 23 133 2.8 Chọn thiết bị nâng Thiết bị nâng chọn cầu trục nhà máy phục vụ cho việc lắp ráp sửa chữa tổ máy Để chọn cầu trục cần dựa vào trọng lượng thiết bi tháo dời nặng nhất, kết cấu tháo dời thiết bị Trong nhà máy thuỷ điện thường phận Rôto máy phát điện trục Roto MPĐ có trọng lượng 300 Chọn cầu trục có sức nâng 450(T) tính toán tải trọng lấy tăng lên 10% có thêm dầm liên kết cầu trục Các kích thước lấy catalog cầu trục Nhịp 21m Để cầu trục di chuyển tải trọng làm giảm chiều cao nhà máy, ta bố trí trục tổ máy lệch bên 32 Đồ án Nhà máy thủy điện Tải trọng nâng,T móc 450 Đề số: 72 Vận tốc m/ph Chiều cao nâng,m móc phụ 100 móc 33 Nâng móc phụ 55 móc móc phụ 4.9 Kích thước mm H B1 F Lt T 800 150 25 750 275 33 l Chuyển Xe tời Cần trục 40 Áp lực bánh xe ,T P1 P2 82.5 74 Trọng lượng, T Xe tời 186 Cần trục 397 Kích thước xác định vị trí móc trục mm B h h1 L1 L2 L3 L4 l 707 1415 77 45 430 5 0 Bảng 2- 15:Thông số cầu trục 240 420 230 110 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 21 2.3 4.3 4.2 2.4 Hình 2- 15:Chi tiết cầu trục 34 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 3.1 Chọn loại kết cấu NMTĐ Với cột nước Hmax = 44.44 (m), ta chọn kiểu nhà máy sau đập với số ưu điểm như:  Phía trước nhà máy có đập dâng,áp lực nước thượng lưu đập chịu ,nhà máy hồn tồn khơng chịu áp lực nước từ thượng lưu.Do yêu cầu chống thấm kết cấu đơn giản  Khoảng cách đập nhà máy thường tận dụng bố trí máy nâng áp,các phịng điện áp máy phát phòng phục vụ  Nhà máy tách khỏi đập dâng khe lún để tránh lún khơng hai cơng trình 3.2 Nhà máy thủy điện 3.2.1 Phần nước NMTĐ Cửa lấy nước  Kích thước cửa lấy nước cần chọn để đảm bảo v = ( 12)m/s Dạng trần CLN có dạng chảy bao elip phải nằm MNC 1m ( lớn 3v2/2g) để tránh khơng khí lọt vào đường dẫn  Kích thước phần nước nhà máy  Phần nước NMTĐ có kích thước phụ thuộc vào buồng tua bin, ống hút, đường ống dẫn vào Tuabin  Ngoài phải đủ diện tích để bố trí thiết bị cho vận hành bão dưỡng thiết bị khác NMTĐ  Cao trình đặt tua bin : TB = 379.2 (m), lấy mặt phẳng qua trục ngang cánh quay  Cao trình MNHLmin HLmin =381.7 (m) ;  Cao trình MNHLmax tra đồ thị quan hệ Zhl = f(Q) HLmax = f(Qlũ) = 382.075(m)  Chiều dày đáy đá lấy = 0.5 2(m).chọn 2m  Chiều rộng B khối tổ máy khoảng cách tổ máy theo thiết kế chọn B1 = 17 (m)  Chiều dày L phụ thuộc vào chiều dài ống hút khoảng cách từ van trước tuabin đến trục tổ máy Chiều dày tối thiểu buồng tuabin kế cận phải đảm bảo điều kiện bền áp lực nước gây buồng tuabin khơng có nước, không nhỏ 2m 35 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 3.2.2 Phần khô NMTĐ Sàn gian máy  Sàn gian máy nơi bố trí máy phát điện, tủ điều khiển hệ thống nồi dầu áp lực phục vụ vận hành NMTĐ  Cao trình sàn gian máy phụ thuộc vào cao trình đặt TB, chiều cao khối tổ máy MNHLmax Chọn cao trình sàn gian máy cao MNHLmax Vậy cao trình sàn gian máy 385(m)  Chiều dài sàn gian máy xác định nhờ việc chọn tổ hợp chiều dài khoang tổ máy phần nước chiều dài khoang tổ máy phần khô  Chiều rộng gian máy phụ thuộc nhịp cần trục cầu, L = 21(m), đủ bố trí thiết bị tổ máy Sàn lắp máy  Chiều rộng sàn lắp máy phụ thuộc nhịp cần trục cầu, L = 21(m), đủ bố trí thiết bị tổ máy  Là nơi dùng để lắp ráp sửa chữa thiết bị nhà máy thuỷ điện Bố trí sàn lắp máy đầu hồi NmTĐ nơi có đường giao thơng vào  Cao trình sàn lắp máy cao trình sàn gian máy Để lợi dụng cầu trục gian máy, lấy chiều rộng sàn lắp máy chiều rộng gian máy Chiều dài sàn lắp máy LSLm = (11,2)LSGm = 21(m) Các phòng phục vụ  Các phòng phục vụ nhà máy thuỷ điện bố trí ngồi nhà máy cao trình khác nhau, chia làm nhóm chính:  Nhóm 1: Gồm phòng sản xuất, đảm bảo trực tiếp làm việc bình thường nhà máy: phịng khí nén, phịng cấp nước kỹ thuật, phịng ắc qui, phịng cung cấp điện tự dùng, phịng thí ngiệm điện cao áp  Nhóm 2: gồm phịng thao tác phục vụ: phòng điều khiển, phòng thiết bị phân phối điện năng, phòng phân phối điện tự dùng, phòng thơng tin liên lạc  Nhóm 3: gồm phịng liên quan đến hoạt động trực tiếp nhà máy, phịng quản lý hành  Diện tích phịng lấy theo u cầu sử dụng theo quy định qui phạm 3.2.3 Hệ thống cột, cửa sổ, cửa vào cầu thang  Bước cột lấy chiều dài gian máy, sàn lắp máy gian máy có khe lún, bố trí cột đơi nằm hai bên khe lún Cột làm bê tông cốt thép, kích thước 1.5x1.5(m) 36 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72  Hệ thống cửa sổ bố trí thành hai dãy phần tường bên lẫn bên dầm cầu trục  Giữa phịng tầng thơng với cửa vào cầu thang  Tường nhà máy xây gạch dày 22(cm), chủ yếu để bao che khơng có tác dụng chịu lực 3.2.4 Hệ thống thơng gió, chiếu sáng  Ngồi phần thơng gió, chiếu sáng tự nhiên hệ thống cửa sổ nhà máy thuỷ điện, ta cần phải bố trí hệ thống thơng gió, chiếu sáng nhân tạo để đảm bảo hoạt động bình thường an tồn cho nhà máy thuỷ điện  Phần thơng gió, chiếu sáng nhân tạo cần tính tốn theo quy định quy phạm Trong phạm vi đồ án khơng trình bày 37 ... 230 110 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 21 2.3 4.3 4.2 2.4 Hình 2- 15:Chi tiết cầu trục 34 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 3.1 Chọn loại kết cấu NMTĐ... 1- 1 :Đồ thị quan hệ Q=f(Zhl) 398 2800 400 40000 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 2.1 Lựa chọn thiết bị nhà máy thủy điện 2.1.1 Chọn số tổ máy (z)... 640 Đồ án Nhà máy thủy điện Đề số: 72 Bảng 2- 12:Thông số máy phát điện Do máy phát điện có thơng số khơng khớp với thơng số thiết kế Do ta phải tiến hành thiết kế máy phát điện xuất phát từ máy