Bài giảng Công trình thủy điện 1

LOGO BÀI GIẢNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN Giảng viên: Hồ Sỹ Mão Email: maohs@tlu.edu.vn ĐT: 0987.255.446 1/25/2022 GIỚI THIỆU MƠN HỌC ❖ Số tín : ❖ Số tiết : tổng : 60 ; LT: 30 ; BT: 15 ❖ Đánh giá: - Điểm trình: 30% + Điểm chuyên cần + Bài tập + Kiểm tra - Điểm thi kết thúc:70% (thi viết ) TÀI LIỆU THAM KHẢO ❖ [1] Cơng trình trạm thủy điện - Trường Đại học Thủy lợi (2003) ❖ [2] Thủy - Trường Đại học Thủy lợi (1974) ❖ [3] Tuốc bin nước - Trường Đại học Thủy lợi (2008) ❖ [4] Thuỷ lực, thủy công, sức bền, kết cấu ❖ [5] Thiết kế TTĐ nhỏ, Nguyễn Duy Thiện ❖ [6] Các cơng trình thực tế thiết kế, báo khoa học,… NỘI DUNG MÔN HỌC ❖ Mơn học bao gồm: I) Cơng trình lấy nước trạm thuỷ điện II) Cơng trình dẫn nước khơng áp trạm thuỷ điện III) Cơng trình dẫn nước có áp trạm thuỷ điện IV) Nước va đường ống áp lực V) Tháp điều áp NỘI DUNG TĨM TẮT ❖ Các thành phần cơng trình thuỷ điện bố trí tổng thể ❖ Giới thiệu phương pháp lựa chọn giải pháp cơng trình, ngun tắc bố trí hạng mục cơng trình trạm thủy điện ❖ Thiết kế hạng mục cơng trình tuyến lượng trạm thủy điện ❖ Cung cấp kiến thức vận hành hạng mục cơng trình tuyến lượng NỘI DUNG MÔN HỌC ❖ Môn học tập trung giới thiệu hạng mục công trình tuyến lượng: cửa lấy nước, bể lắng cát, đường dẫn ( kênh, đường hầm), bể áp lực, bể điều tiết ngày, tháp điều áp, đường ống áp lực ❖ Tuyến lượng: tuyến cơng trình dọc theo cơng trình dẫn nước vào nhà máy thủy điện NỘI DUNG MÔN HỌC ❖ Các sơ đồ tuyến lượng - Sơ đồ TNL không áp: + CLN không áp + Bể tiêu năng, tràn xả thừa, bể lắng cát + Kênh dẫn + Bể áp lực + Đường ống áp lực + Nhà máy thủy điện NỘI DUNG MƠN HỌC - Sơ đồ TNL có áp: + CLN có áp + Đường hầm + Tháp điều áp + Đường ống áp lực + Nhà máy thủy điện - Sơ đồ kết hợp: gồm kênh hầm, kết hợp với cơng trình dẫn nước khác Chương CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 1-1 PHÂN LOẠI, YÊU CẦU ĐỐI VỚI CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TTĐ Khái niệm ❖ CNN TTĐ cơng trình lấy nước trực tiếp từ hồ chứa, sơng cơng trình dẫn nước vào NMTĐ Yêu cầu ❖ Trong trường hợp CLN phải đảm bảo cung cấp đầy đủ lưu lượng cho yêu cầu phụ tải TTĐ 10 5-2 TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP 2- Xác định chế độ ban đầu t = : Qdo, Tổn thất thuỷ lực hwo Zo áp lực đáy tháp Po In ? : Chế độ đầu cần thiết phải in, bước tính nhỏ nên đặc trưng chế độ cần in có chọn lựa, ví dụ t = 0,1 s., muốn in kết bước theo số chẵn giây ta lập thuật toán để sau 10 bước tính in lần Thay đổi bước tính t = t + t tương ứng i = i +1 469 5-2 TÍNH TỐN DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP Xác định lưu lượng qua turbin phương pháp nội suy đường qui trình đóng mở Tính tốn xác định chế độ bước thứ i : Bằng phương pháp sai phân hữu hạn xác định Qdi, Zi ( theo phương trình sai phân phương pháp lặp) Kiểm tra việc kết thúc tính tốn ? Nếu chưa kết thúc lại tiếp tục tính cho bước 470 5-2 TÍNH TỐN DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG THÁP ĐIỀU ÁP 471 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA Khái niệm ❖ Biên độ dao động mực nước TĐA phụ thuộc trị số chênh lệch lưu lượng Q0 –Qc ❖ Qc = const, trình dao động phụ thuộc ma sát nên tắt dần; Qc không phụ thuộc Z ❖ Thực tế, tổ máy làm việc với hệ thống điều chỉnh tự động đảm bảo N=const nên Qc biến đổi ứng với cột nước phụ thuộc vào Z Dẫn đến làm cho dao động tháp khơng tắt mà tăng lên 472 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Điều nguy hiểm làm cho tuốc bin không điều chỉnh mà mực nước tháp tăng lên ❖ Để khống chế không xảy tượng cần phải tính tốn tiết diện TĐA cho dao động trình điều chỉnh phải tắt dần 473 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA 474 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA Điều kiện ổn định sóng TĐA việc độc lập ❖ Thời điểm t, mực nước TĐA chênh lệch với mực nước ổn định Z gây thay đổi cột nước lưu lượng H Q ❖ Phương trình cân công suất: Qc ( H − hc − hTc ) c = (Qc  QT )( H − hc − hT  H ) ❖ Trong đó: + Ho – cột nước tĩnh 475 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA + hc, hTc: Tổn thất cột nước ứng với lưu lượng ổn định cuối Qc đường hầm trước tháp điều áp ống dẫn nước turbin sau tháp điều áp; + hT: Tổn thất cột nước ứng với lưu lượng ổn định cuối Qc ± QT ống dẫn nước turbin sau tháp điều áp; + c, : Hiệu suất turbin chế độ ổn định sau điều chỉnh, tương ứng Qc lưu lượng thời điểm tính tốn Qc ± QT 476 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Thay hT = kT ( Qc + QT )2 = hTc ( + QT / Qc )2  hTc ( + 2QT / Qc ) ❖ Giả thiết TĐA hình trụ bỏ qua vơ bé bậc cao ta được: Qc Z Q = H − hc − 3hTc 477 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Xét hệ PT dao động tháp điều áp g  dV = ( z − hw )   dt L   dz = Qt − Q  F  dt ❖ Thay: V=Vc+V; Z - hc = Z; QT = Qc + QT ; Qc = fVc hw = k (Vc + V)2  k (Vc+2VcV) = hc +2kVcV 478 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Ta được: d (V ) g = (Z − 2kVc V ) dt L V = f d (Z )  QT − F dt  ❖ Phương trình vi phân: d (Z ) d (Z ) +m + pZ = dt dt 479 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Trong đó:  gk  f m = Vc  −  F ( H − hc − 3hTc )   L  2hc gf  p= 1 −  LF  H − hc − 3hTc  ❖ Phương trình PTVP tuyến tính bậc hai với PT đặc trưng:  + m + p = 480 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ Kết luận: + Trong trường hợp với p > m > 0, dao động ln ln tắt dần, Fgh fL = 2gk (H − h c − 3h Tc ) n H0 hc + hTc  k=  i =1 i 2g + Diện tích tháp chọn: F=(1,05-1,1)Fgh 481 5-3 ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH SÓNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG TĐA ❖ VD: Tính tiết diện giới hạn TĐA Biết Q= 20 m3/s., Ho= 100m; Đường hầm dài L= 2000m, D= 4.5m, tổn thất hầm 3m, tổn thất đường ống 2m Fgh fL = 2gk (H − h c − 3h Tc ) 482 LOGO 1/25/2022 483