Microsoft Word 101 Ho Sy Mao doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 540 PHÂN TÍCH CƠ SỞ LỰA CHỌN MỘT SỐ LOẠI CHÂN ĐẾ TUỐC BIN GIÓ ÁP DỤNG CHO CÁC VÙNG BIỂN VIỆT NA[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 PHÂN TÍCH CƠ SỞ LỰA CHỌN MỘT SỐ LOẠI CHÂN ĐẾ TUỐC BIN GIÓ ÁP DỤNG CHO CÁC VÙNG BIỂN VIỆT NAM Hồ Sỹ Mão Trường Đại học Thủy lợi, email: maohs@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Chân đế móng tuốc bin gió phận quan trọng tuốc bin gió Nó kết cấu chịu toàn tải trọng đảm bảo khả ổn định tuốc bin gió Đối với tuốc bin gió cạn (onshore) móng tuốc bin gió kết cấu tương đối đơn giản thông thường làm BTCT với loại móng hình bát giác, chữ thập, hình trịn… Tuy nhiên tuốc bin gió biển (offshore) kết cấu móng, chân đế tuốc bin gió phức tạp nhiều Chân đế tuốc bin gió biển tính tốn thiết kế chịu lực động tĩnh từ trọng lượng tuốc bin tốc độ, hướng gió, sóng, bão, dịng chảy Ngồi phần chân đế mực nước biển phải đảm bảo chịu áp lực nước, không bị lún, nghiêng, xê dịch tác động thời tiết khơng bị ăn mịn nước biển Do khối lượng chân đế tuốc bin gió biển chiếm tỷ lệ lớn chi phí đầu tư nhiều so với tuốc bin gió cạn yếu tố làm cho chi phí đầu tư tuốc bin gió biển cao so với cạn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Cơ sở báo dựa phân tích đặc điểm loại chân đế tương ứng với độ sâu nước biển cấu tạo địa chất biển, chi phí sản xuất, vận chuyển lắp đặt loại chân đế, khả đảm bảo ổn định thời gian thi công loại chân đế biển Để lựa chọn loại kết cấu chân đế tuốc bin gió biển thơng thường vào yếu tố sau: Thứ nhất, vào độ sâu nước biển cấu tạo địa chất biển để chọn loại chân đế phù hợp Theo kinh nghiệm dự án điện gió biển độ sâu từ 0-10m chọn loại chân đế Gravity, từ 10-30m chọn loại Monopile, từ 30-50m chọn loại Tripod, Jacket Thứ hai, tính tốn kích thước loại chân đế Kích thước chân đế phụ thuộc chủ yếu vào trọng lượng phần nước tuốc bin, độ sâu cấu tạo địa chất biển Thứ ba, tính tốn khả ổn định, phân tích kết cấu chân đế phần mềm chuyên dụng Sap2000, Ansys, Midas Civil Thứ tư, tính tốn chi phí đầu tư vào loại chân đế Bởi chọn nhiều loại móng có độ sâu khoảng từ 10m đến 50m Chi phí đầu tư vào chân đế tuốc bin gió thường chiếm khoảng 20-25% chi phí đầu tư tồn tuốc bin gió bao gồm vật liệu, chế tạo, vận chuyển, thi công lắp đặt KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Các vùng biển Việt Nam thường có độ dốc thoải tầng trầm tích tương đối dày thích hợp lắp đặt loại chân đế tuốc bin gió Dự án điện gió Thăng Long nằm ngồi khơi mũi Kê Gà tỉnh Bình Thuận từ 20 đến 50km Công suất dự kiến dự án 3400MW Cơng suất tuốc bin gió khoảng 9.5MW Vị trí dự án nằm khu vực có vận tốc gió trung bình khoảng 8-9m/s chiều sâu biển từ 20 đến 50m Căn vào đặc điểm chiều sâu nước biển từ 20-50m tầng trầm tích biển chọn loại chân đế tuốc bin gió phù hợp 540 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 sau: Monopile, Tripod, Jacket Chân đế trọng lực (Gravity) khơng thích hợp cho độ sâu này, chân đế (Floating) khó áp dụng cơng nghệ chưa đảm bảo Đặc điểm số loại chân đế sau: Chân đế đơn (Monopile): chân đế đơn gồm loại ống thép đóng vào biển khoảng từ 20 đến 30m Ưu điểm loại chân đế đơn dễ sản xuất, thi công nhanh Nhược điểm loại cần có thiết bị tàu, giàn ép cọc phù hợp, dễ bị xê dịch tầng cát dày tác động sóng biển Chân đế tháp lưới (Jacket): lắp đặt vùng biển có độ sâu từ 20 đến 60m loại chân đế thiết kế thép hình liên kết với đinh ốc thơng thường có chân Bốn chân giữ cọc đóng xuống biển Ưu điểm độ ổn định cao, khối lượng nhỏ Nhược điểm thời gian thi cơng kéo dài Hình Cấu tạo chân đế tháp lưới Hình Cấu tạo chân đế đơn (Monopile) Chân đế tháp chân (Tripod): đế tháp chân lắp đặt vùng biển có độ sâu từ 20 đến 50m Đế tháp chân gồm ống thép hàn với ống thép nhỏ chịu lực đóng xuống biển Ưu điểm loại chân đế không bị xê dịch Nhược điểm khối lượng lớn Căn vào công suất, chiều cao trụ tháp, chiều sâu mực nước biển chiều sâu đáy móng tác giả tính tốn mối quan hệ cơng suất tuốc bin gió với loại chân đế dự án điện gió Thăng Long thể biểu đồ Hình Hình Biểu đồ quan hệ cơng suất với trọng lượng loại chân đế Hình Cấu tạo chân đế Tripod Cơng suất chọn cho tuốc bin gió biển dự án 9.5MW nên thống số chọn đưa Bảng 541 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Bảng Bảng tính lựa chọn loại chân đế Loại Mono Tripod Jacket Hth (m) 110 110 110 Hcđ (m) 25 25 25 Dcđ (m) 7,5 7,5 3,2 cđ (mm) 40 40 30 Hm (m) 30 30 30 Dm (m) 7,0 2,2 2,2 m (mm) 35 22 22 Trọng lượng (tấn) 208 214 203 Thông số chiều cao tháp tuốc bin gió Hth tính từ chân đế đến điểm đặt roto tuốc bin xác định theo công thức: Hth = (1,0÷1,4)Drot Drot đường kính roto tuốc bin gió xác định theo cơng thức (1): P D2 CP v (1) đó: P cơng suất tuốc bin gió (kW), trọng lượng riêng khơng khí (m3/s), Cp hệ số cơng suất, D đường kính roto cản gió (m), v vận tốc gió trung bình (m/s) Đường kính chân đế Dcđ, chiều dày chân đế cđ tính tốn theo công thức sức bền cấu kiện chịu nén lệch tâm, công thức (2) P M F W (2) đó: , ứng suất tính tốn ứng suất cho phép vật liệu làm chân đế; P (kN) lực nén chủ yếu trọng lượng thân trụ tháp roto; M(kN.m) momen uốn áp lực gió, nước biển tác dụng vào trụ tháp chân đế; F=f(D,) diện tích mặt cắt chân đế tính tốn; W=f(D,) mơđuyn chống uốn mặt cắt tính tốn Đường kính móng Dm, chiều dày ống thép làm móng m tính tốn dựa vào khả chịu tải cọc, biện pháp thi công ép cọc Từ kết phân tích lựa chọn chân đế phù hợp sau: thứ nhất, so sánh trọng lượng chân đế từ biểu đồ Hình Bảng cho thấy tương ứng với loại cơng suất chân đế tripod có trọng lượng lớn nhất, loại chân đế monopile jacket có trọng lượng chênh lệch khơng lớn nhiên loại chân đế jacket có khối lượng nhỏ phí vật liệu thấp Thứ hai, biện pháp thi công vận chuyển loại chân đế giống nhiên giá thành thi công vận chuyển có khác loại chân đế monopile tripod cần có thiết bị máy móc lớn để thi cơng ép cọc vận chuyển nên có giá thành đắt loại chân đế jacket cần loại thiết bị nhỏ dễ dàng tháo lắp vận chuyển nên có giá thành rẻ Thứ ba, độ ổn định an tồn loại jacket ổn định loại móng Do lựa chọn loại chân đế jacket cho dự án điện gió Thăng Long hiệu kinh tế KẾT LUẬN Bài báo đưa sở phân tích lựa chọn loại chân đế cho tuốc bin gió lắp đặt biển Kết cấu loại chân đế không phức tạp mà giá thành đắt nhiều so với chân đế đất liền Lựa chọn loại chân đế phù hợp phải vào chiều sâu nước biển, địa chất biển, kết cấu, vật liệu chi phí đầu tư loại chân đế Bài báo đưa sở để lựa chọn chân đế thích hợp cho dự án điện gió biển Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc, 2012, NXB Lao động: Giáo trình điện gió [2] Vu Cao Anh, 2017, Analysis and comparision of the behavior between 3legged and 4-legged Jacket structure for offshore wind turbine influenced by the scouring effect [3] Det Norske Veritas, 2002, Copenhagen: Guidelines for design of wind turbines 542 ... tồn loại jacket ổn định loại móng Do lựa chọn loại chân đế jacket cho dự án điện gió Thăng Long hiệu kinh tế KẾT LUẬN Bài báo đưa sở phân tích lựa chọn loại chân đế cho tuốc bin gió lắp đặt biển. .. thời gian thi cơng kéo dài Hình Cấu tạo chân đế tháp lưới Hình Cấu tạo chân đế đơn (Monopile) Chân đế tháp chân (Tripod): đế tháp chân lắp đặt vùng biển có độ sâu từ 20 đến 50m Đế tháp chân gồm ống... tuốc bin gió với loại chân đế dự án điện gió Thăng Long thể biểu đồ Hình Hình Biểu đồ quan hệ công suất với trọng lượng loại chân đế Hình Cấu tạo chân đế Tripod Cơng suất chọn cho tuốc bin gió biển