Hướng dẫn đồ án Thuỷ điện - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Chủ hiên TS Trịnh Quốc Công Các tác giả tham gia biên soạn TS Hoàng Công Tuấn TS[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Chủ hiên: TS Trịnh Quốc Công Các tác giả tham gia biên soạn: TS Hồng Cơng Tuấn TS Phan Trần Hồng Long TS Lê Ngọc Sơn TS Nguyễn Đức Nghĩa Biên mục xuất phẩm Thư viện Quốc gia Việt Nam Trịnh Quốc Cồng Hướng dẫn đồ án thuỷ điện / Trịnh Quốc Công ch.b - H : Bách khoa Hà Nội, 2019 - 188tr : hình vẽ, bảng ; 27cm ĐTTS ghi: Trường Đại học Thuỷ lợi Bộ môn Thuỷ điện Năng lượng tái tạo Thư mục: tr 109 Cơng trình thuỷ điện Đồ án Thiết kế 621.312134 - dc23 BKM0121P-CIP LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách “Hưởng dẫn đồ án thủy điện” xuất nhằm phục vụ cho việc học tập sinh viên chun ngành Thủy điện cơng trình lượng hệ quy, đồng thời tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành khác thuộc ngành kỹ thuật cơng trình thủy Cuốn sách biên soạn sở tài liệu hướng dẫn, giáo trình chun mơn dùng nội trước đây, đồng thời có tham khảo tài liệu liên quan nước từ thực tế thiết kế, giảng dạy hướng dẫn đồ án cho môn học liên quan đến chuyên ngành kỹ thuật cơng trình thủy điện Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập môn đồ án thuộc chun ngành Thủy điện cơng trình lượng, nội dung sách chia làm bốn chương: - Chương 1: Thủy - Chương 2: Lựa chọn thiết bị thủy điện - Chương 3: Thiết kế cồng trình tuyến lượng - Chương 4: Thiết kế nhà máy thủy điện Cuốn sách thầy giáo: TS Trịnh Quốc Cơng, TS Hồng Cơng Tuấn, TS Phan Trần Hồng Long, TS Lê Ngọc Sơn, TS Nguyễn Đức Nghĩa biên soạn thảo luận thông qua Bộ môn Thủy điện Năng lượng tái tạo, Trường Đại học Thủy lợi Trong trình biên soạn, tác giả nhận ủng hộ, góp ý thiết thực quý báu PGS TS Hồ Sĩ Dự đồng nghiệp Bộ môn Thủy điện Năng lượng tái tạo Mặc dù tác giả có nhiều cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót Tập thể tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, nhận xét đồng nghiệp, sinh viên bạn đọc quan tâm để sách hoàn thiện lần xuất sau Chúng xin chân thành cảm ơn! Các tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Chương THỦY NĂNG 15 1.1 Tài liệu tính tốn 15 1.2 u cầu tính tốn 16 1.3 Nội dung tính tốn 16 1.3.1 Lựa chọn tuyến cơng trình sơ đồ khai thác thủy 16 1.3.2 Lựa chọn mực nước dâng bình thường cấp thiết kế 16 1.3.3 Lựa chọn mực nước chết hình thức điều tiết 17 1.3.4 Xác định thông số lượng trạm thủy điện 23 1.3.5 Xây dựng biêu đồ phạm vi làm việc trạm thủy điện, xác định cột nước đặc trưng 33 Chương LựA CHỌN THIẾT BỊ THỦY ĐIỆN 40 2.1 u cầu tính tốn 40 2.2 Các tài liệu phục vụ thiết kế 40 2.3 Nội dung tính tốn, lựa chọn 40 2.3.1 Chọn số tổ máy cho trạm thủy điện 40 2.3.2 Lựa chọn loại tuabin 40 2.3.3 Xác định thông số tuabin phản kích 41 2.3.4 Xác định thông số tuabin xung kích gáo 48 2.3.5 Tính tốn xác định kích thước buồng xoắn 50 2.3.6 Lựa chọn thiết bị thoát nước (ống hút) 56 2.3.7 Lựa chọn thiết bị điều chỉnh 56 2.3.8 Lựa chọn máy phát điện 59 2.3.9 Tính tốn lựa chọn sơ đồ đấu điện máy biến áp 63 2.3.10 Lựa chọn thiết bị nâng chuyển 65 Chưong THIẾT KÉ CÁC CƠNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NÀNG LƯỢNG 67 3.1 Tài liệu thiết kế 67 3.2 Yêu cầu 67 3.2.1 Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình cho sơ đồ tuyến cơng trình sử dụng kênh dẫn, bể áp lực, đường ống áp lực 67 3.2.2 Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình cho sơ đồ tuyến cơng trình sử dụng hầm có áp, tháp điều áp, đường ống áp lực 68 3.3 Hướng dẫn tính toán 68 3.3.1 Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình cho sơ đồ tuyến cơng trình sử dụng kênh dẫn, bế áp lực, đường ống áp lực 68 3.3.2 Tính tốn thiết kế hạng mục cơng trình cho sơ đồ tuyến cơng trình sử dụng hầm có áp, tháp điều áp, đường ống áp lực 77 3.3.3 Tính tốn vẽ biểu đồ phân bố áp lực nước va 86 Chương THIẾT KÉ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 93 4.1 Tài liệu 93 4.2 Yêu cầu 93 4.2.1 Thuyết minh tính tốn 93 4.2.2 Bản vẽ 93 4.3 Hướng dẫn 93 4.3.1 Tính tốn xác định kích thước mặt cao trình chủ yếu phần nước nhà máy thủy điện 93 4.3.2 Tính tốn xác định kích thước mặt cao trình chủ yếu phần nước nhà máy thủy điện 98 4.3.3 Tính tốn kiểm tra ổn định nhà máy 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC 110 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mức đảm bảo phục vụ cơng trình thủy điện 17 Bảng 1.2 Bảng tính tốn xác định hct có lợi 20 Bảng 1.3 Bảng tính thủy xác định Nbđ 23 Bảng 1.4 Bảng tính tốn xác định cơng suất bảo đảm 25 Bảng 1.5 Bảng tính thủy cho năm thủy văn 27 Bảng 1.6 Bảng tính thủy theo đường trì lưu lượng 30 Bảng 1.7 Bảng tính xây dựng biếu đồ phạm vi làm việc TTĐ Ztl = MNDBT vàZTL = MNC 33 Bảng 1.8 Bảng tính xây dựng biếu đồ phạm vi làm việc TTĐ N = Nmin 34 Bảng 1.9 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc TTĐ N = Nmax 34 Bảng 1.10 Bảng tính xây dựng biếu đồ phạm vi làm việc TTĐ theo điều kiện hạn chế tuabin 35 Bảng 2.1 Góc bao Omax kiểu tuabin 50 Bảng 2.2 Góc bao Omax tỷ số Bo/Di 51 Bảng 2.3 Bảng quan hệ diện tích tiết diện buồng xoắn bê tông với r 53 Bảng 2.4 Bảng tính buồng xoắn kim loại 56 Bảng 2.5 Bảng tra hệ số điều chỉnh công suất 60 Bảng 2.6 Bảng tra hệ số tính kích thước máy phát 62 Bảng 3.1 Bảng tính tống chi phí tính tốn năm phần xây dựng biết độ dốc kênh I 69 Bảng 3.2 Xác định lực tác dụng 75 Bảng 3.3 Bảng tính tổn thất lượng (với phương án D) 81 Bảng 3.4 Tính tốn đường kính kinh tế hầm 82 Bảng 3.6 Mồđun đàn hồi loại vật liệu chất lỏng 88 Bảng 4.1 Các tải trọng tổ hợp tải trọng 101 Bảng 4.2 Hệ số phân bố lực theo độ sâu .106 Bảng 4.3 Tính tốn ổn định ứng suất 108 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình minh họa mực nước hồ chứa 18 Hình 1.2 Đồ thị quan hệ HCT ~ E 21 Hình 1.3 Biểu đồ phạm vi làm việc trạm thủy điện (khi chưa kể đến tổn thất) 36 Hình 1.4 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước liên hợp 37 Hình 1.5 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước độc lập 37 Hình 1.6 Biếu đồ phạm vi làm việc trạm thủy điện xét đến tốn thất cột nước với phương thức cấp nước độc lập 38 Hình 2.1 Phạm vi làm việc tuabin cánh quay 45 Hình 2.2 Phạm vi làm việc tuabin tâm trục 46 Hình 2.3 Phạm vi làm việc tuabin gáo K600/461 49 Hình 2.4 Phạm vi ứng dụng loại buồng tuabin 51 Hình 2.5 Quan hệ cột nước tính tốn lưu tốc 52 Hình 2.6 Tính tốn buồng xoắn bê tơng 53 Hình 2.7 Mặt buồng xoắn bê tông 54 Hình 2.8 Các sơ đồ đấu điện 63 Hình 3.1 Mặt cắt dọc mặt bể áp lực 70 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên mo cố định 77 Hình 3.3 Mặt cắt mật cửa lấy nước có áp 78 Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn ngưỡng cửa lấy nước 79 Hình 3.5 Sơ đồ dao động mực nước tháp điều áp 84 Hình 3.6 Biếu đồ phạm vi làm việc trạm thủy điện 86 Hình 3.7 Biểu đồ phân bố áp lực nước va trực tiếp 90 Hình 3.8 Biểu đồ phân bố áp lực nước va gián tiếp 90 Hình 3.9 Sơ đồ tính tốn nước va đường ống phức tạp 91 Hình 4.1 Mặt bàng nhà máy 94 Hình 4.2 Mặt cắt ngang nhà máy thủy điện 95 Hình 4.3 Sơ đồ mặt trượt tính toán 100 Hình 4.4 Sơ đồ tính tốn on định nhà máy thủy điện 101 Hình 4.5 Sơ đồ tính tốn áp lực sóng 104 Hình 4.6 Sơ đồ phân bố áp lực nước tăng thêm có động đất 106 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIÉT TẮT B m Chiều rộng đáy móng nhà máy BĐĐP Biểu đồ điều phối BPHN Bộ phận hướng nước BXCT Bánh xe công tác c VND Chi phí D m Đường kính Da m Đường kính ngồi vành bệ Db m Đường kính vành bệ Dcln m Đường kính cửa lấy nước Dhầm m Đường kính đường hầm Do m Đường kính vịng trịn qua trục cánh hướng nước Di m Đường kính tiêu chuân bánh xe cơng tác Dim m Đường kính tiêu chuấn bánh xe cơng tác mẫu Dit m Đường kính tiêu chuẩn bánh xe cơng tác thực D2 m Đường kính lớn cửa cánh bánh xe công tác Dong m Đường kính đường ống Động co tiếp lực ĐCTL E kG.cnr2 Môđun đàn hồi Emk triệu KWh Điện lượng mùa kiệt Eml triệu KWh Điện lượng mùa lũ Eo triệu KWh Điện lượng năm trung bình nhiều năm Etháng triệu KWh Điện lượng tháng Ebđ triệu KWh Điện bảo đảm F m Diện tích mặt trượt Ftb km2 Diện tích trung bình mặt thống hồ chứa thủy điện Fcln nr Diện tích cửa lấy nước Gbxct tan Trọng lượng bánh xe cồng tác Gmf tan Trọng lượng máy phát Gtb tan Trọng lượng tuabin Gmba tan Trọng lượng máy biến áp Gmax tan Trọng lượng vật cấu lớn Grôto tan Trọng lượng rôto Hbq m Cột nước bình quân gia quyền Hmax m Cột nước phát điện lớn Hmin m Cột nước phát điện nhỏ Htt m Cột nước tính tốn Ho m Cột nước toàn phần Hs m Độ sâu hút HTĐ Hệ thống điện K Hệ số công suất L m Chiều dài Lđ m Chiều dài đoạn tổ máy Lmax m Chiều dài vật cẩu dài Lnm m Chiều dài nhà máy Lslr m Chiều dài gian lắp ráp sửa chữa M T.m Mồmen MNDBT m Mực nước dâng bình thường MNDGC m Mực nước dâng gia cường 10 Đường đặc tính tổng hợp tuabin TT500/3508-80 Các đường đặc tính kích thước tuabin mơ hình: Đường đặc tính tống họp tuabin CQ10/592 Đường đặc tính tống hợp tuabin CQ20/661 Đường đặc tính tồng hợp tuabin CQ20/510 Đường đặc tính tổng họp tuabin CQ30/587 Đường đặc tính tống hợp tuabin CỌ60/15A Đường đặc tính tồng hợp tuabin CQ60/642 Đường đặc tính tơng họp tuabin CQ80/642 Đường đặc tính tồng hợp tuabin TT45/123 Đường đặc tính tống họp tuabin TT75/702 10 Đường đặc tính tồng họp tuabin TT115/697 11 Đường đặc tính tơng họp tuabin TT170/638 12 Đường đặc tính tống họp tuabin TT170/741 Đường đặc tính tổng hợp tuabin CQ10/592 Đường đặc tính tổng hợp tuabinCQ20/661 oo Đường đặc tính tồng hợp tuabin CQ20/510 Đường đặc tính tổng hợp tuabin CQ30/587 sõ 1058=2.3D oo o Đường đặc tính tổng họp tuabin CQ60/15A 1058=2,30 400 600 800 1000 1200 Đường đặc tính tổng hợp tuabin CQ60/642 1400 1600 1800 QpZ/s 1058=2,3D oo bJ Đường đặc tính tổng hợp tuabin CQ80/642 Đường đặc tính tổng hợp tuabin TT45/123 oo 12-=2,6D oo Đường đặc tính tổng hợp tuabin TT75/702 Q jjz/s Đường đặc tính tổng họp tuabin TT115/697 X oo Đường đặc tính tổng họp tuabin TT170/638 rip vg/ph 100 1201=2,61D 90 80 70 60 50 Đường đặc tính tổng họp tuabin TT170/741 QO HƯỚNG DẪN ĐÒ ÁN THỦY ĐIÊN NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Ngõ 17 Tạ Quang Bửu - Hai Bà Trưng - Hà Nội ĐT: 024 38684569; Fax: 024 38684570 http://nxbbk.hust.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc - Tổng biên tập: TS BÙI ĐỨC HÙNG Biên tập: ĐỎ THANH THÙY Sửa in: vũ THỊ HẰNG Trình bày bìa: DƯƠNG HỒNG ANH In 210 khổ (19 X 27) cm Cơng ty TNHH Bao bì Sao Phương Bắc, số 59 Phố Mới, thị trấn Như Quỳnh, huyện Văn Lâm, Hung Yên Số xuất bản: 107 - 2020/CXBIPH/32 - 02/BKHN; ISBN: 978-604-9902-08-6 Số QĐXB: 92/QĐ - ĐHBK - BKHN ngày 13/5/2020 In xong nộp lưu chiếu quý II năm 2020