Bài giảng Thủy điện nhỏ

HCT 5/2/2023 Thủy Năng Trường Đại học Thủy lợi Khoa Cơng trình Bộ mơn Thủy điện NLTT THỦY ĐIỆN NHỎ Hà Nội, tháng năm 2023 MÔN HỌC THỦY ĐIỆN NHỎ Giảng viên: TS Nguyễn Thị Nhớ TS Nguyễn Đức Nghĩa 5/2/2023 NỘI DUNG MÔN HỌC SINH VIÊN LÀ TRUNG TÂM SINH VIÊN CHỦ ĐỘNG GIẢNG VIÊN CHIA SẺ XÂY DỰNG NHÂN CÁCH RIÊNG! CĨ … CŨNG KHƠNG ĐIỂM Q TRÌNH + TÀI LIỆU HỌC TẬP Quá trình: 45 tiết học + Lý thuyết: 30T + Bài Tập + kiểm tra: 15T - Tài liệu học tập: + GT Thủy năng-ĐHTL + GT Tuabin Thủy lực – ĐHTL + GT Cơng trình trạm thủy điện – ĐHTL + GT thủy điện - 5/2/2023 QUY ĐỊNH LỚP HỌC Chương ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG DÒNG CHẢY VÀ BIỆN PHÁP KHAI THÁC THỦY NĂNG 5/2/2023 Nhà máy thuỷ điện THỦY ĐIỆN HỊA BÌNH 5/2/2023 Đa nhim 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DÒNG NƯỚC Khái niệm: Thuỷ năng lượng tiềm tàng nước, thể dạng: Hoá năng, nhiệt + Hoá năng: thể việc làm thành dung dịch muối + Nhiệt năng: thể chênh lệch lớp nước mặt sâu + Cơ năng: thể dòng chảy, sóng nước, thuỷ triều  10 5/2/2023 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DỊNG NƯỚC Mơn học Thuỷ năng: ngành khoa học nghiên cứu sử dụng, khai thác nguồn lượng nước Đánh giá trữ đoạn sông  Công suất điện lượng đoạn sông  Xét đoạn sông mặt cắt 1-1 2-2  Hiệu số lượng mặt cắt là: E1-2 = E1 – E2  11 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DÒNG NƯỚC  Sơ đồ Z (m) Z1 H Z2 L (km) 12 5/2/2023 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DÒNG NƯỚC N = 9,81.103 Q.H (W) = 9,81.Q.H (KW) E=N.T (KW.h) 13 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DỊNG NƯỚC Trữ theo lưu vực sơng  Để tính trữ lưu vực sơng, ta phải phân thành nhiều đoạn, theo sụng Các phân đoạn bắt buộc 14 5/2/2023 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DÒNG NƯỚC  Biểu đồ thể trữ sông, chưa kể sông nhánh Z, N L , Q, N N Z Q NL L (km) 15 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DỊNG NƯỚC  Cơng suất thủy điện 16 5/2/2023 TĨM TẮT BÀI HỌC SỐ ĐOẠN SƠNG N=9,81.Q.H (KW) E=N.T (KW.h) TRỮ NĂNG? Thủy điện Khu vực N=K.Q.H (KW) E=N.T (KW.h) 17 BTVN Đánh giá trữ đoạn sơng (thành lập cơng thức tính N, E; giải thích đại lượng), sơng (các bước thành lập biểu đồ trữ năng, tác dụng) Khả sử dụng trữ sơng (phân tích hạn chế) Công thức xác định N E TTĐ (nêu tên đơn vị thành phần công thức) 18 5/2/2023 1-1 ĐÁNH GIÁ TRỮ NĂNG CỦA DỊNG NƯỚC Để khai thác thuỷ phát điện, cần phải xây dựng trạm thuỷ điện bao gồm hạng mục chính: Đập, hồ chứa, tuyến lượng, NMTĐ  Công suất NMTĐ: N = 9,81 QH Trong đó: Q, H trừ phần tổn thất + : hiệu suất trạm thuỷ điện (  1)  = TB x mf x tđ + TB: hiệu suất turbin  19 1-2 CÁC SƠ ĐỒ BIỆN PHÁP KHAI THÁC THỦY NĂNG Nguyên lý chung  Từ cơng thức tính tốn thuỷ cho đoạn sông cho trạm thuỷ điện N = 9,81 QH  Nguyên lý chung việc khai thác thuỷ là: + Tập trung cột nước H + Tập trung điều tiết lưu lượng Q + Nâng cao hiệu suất nhà máy 20 10 5/2/2023 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN Khái niệm: đường cong thể mối liên hệ thông số tuabin  Tuabin cánh cố định:   N  f1 ( D1 , a0 , H , n)  Q  f ( D1 , a0 , H , n)   f ( D , a , H , n)   Tuabin cánh quay  N  f1 ( D1 , a0 , H , n,  )  Q  f ( D1 , a0 , H , n,  )   f ( D , a , H , n,  )  165 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN I Đường đặc tính tuyến tính Khái niệm: đường cong thể mối liên hệ thông số tuabin, thông số khác không đổi , N = f (H) D1, a0, n = const , N = f (Q) D1, H, n = const , N = f (n) D1, H, Q = const Đường đặc tính tuyến tính đơn giản, khơng phản ánh đầy đủ tính chất tuabin 166 83 5/2/2023 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN II Đường đặc tính tổng hợp Khái niệm: đường cong liên hệ thông số tuabin với biến số độc lập Thường gọi đường đặc tính tổng hợp: + Đường đặc tính tổng hợp (ĐĐTTHC) + Đường đặc tính tổng hợp vận hành (ĐĐTTHVH) M, aoM, M, M = f ( nI’, QI’)  ĐĐTTHC T, Hs, a0T = f(N,H); f(H,Q)  ĐĐTTHVH 167 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN Đường đặc tính tổng hợp 168 84 5/2/2023 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN 169 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN  Trục tọa độ nI’, QI’ nI,  nD1 H QI,  Q D H  = const – đường đồng mức hiệu suất tuabin  a0 = const – đường đẳng độ mở cánh hướng   = const – đường đẳng hệ số khí thực   = const – đường đẳng góc quay cánh  170 85 5/2/2023 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN Đường đặc tính tổng hợp vận hành 171 4-4 CÁC LOẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN 172 86 5/2/2023 TÓM TẮT BÀI 1/ Ý nghĩa đường đó? 2/ Áp dụng thực tế? 173 Chương TÍNH TỐN LỰA CHỌN TUỐC BIN CHO TTĐ 174 87 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Kiểm tra D1, n Loại TB? 175 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB I Chọn hệ tuabin kiểu BXCT Căn vào cột nước, công suất lưu lượng tuabin Tra bảng (8.1), (8.2) loại tuabin Nga Tra bảng tra tuabin Trung Quốc Tìm loại tuabin đường đặc tính tổng hợp 176 88 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Ví dụ: Tuabin có cơng suất Nt = 150MW làm việc với cột nước Hmax = 72m, Htt = 68m, Hmin = 65m Xác định loại tuabin  Sử dụng bảng tra (8.1) (8.2)  Tra loại Tuabin TT75/702  Cột nước Hmin – Hmax: 40-75m  Công suất tuabin: 9.7-515MW  Sử dụng đường ĐTTHC: PO75/702 trang 209 giáo trình  177 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB II Xác định thông số tuabin Chọn điểm tính tốn Điểm tối ưu (nI0’, QI0’): điểm có hiệu suất cao ĐTTHC Điểm tính tốn (nItt’, QItt’) Tuabin TT: nItt’ = nI0’ + (2-5)v/p Tuabin CQ: nItt’ = nI0’ + (10-20)v/p 178 89 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Lựa chọn đường kính D1 D1tt  Nt 9,81T QI' H tt H tt Nt – công suất tuabin tính tốn , kW Htt – cột nước tính toán, m QItt’ – lưu lượng quy dẫn lấy điểm tính tốn, m3/s T – hiệu suất làm việc tuabin, T = 0.88-0.9 179 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB  Chọn D1 tiêu chuẩn TB Nga Tuabin TT: chọn thiên bé  Tuabin CQ: chọn thiên lớn  180 90 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB  Tuabin TT chọn đường kính D1 tiêu chuẩn thiên bé phải kiểm tra lại: QI'  Nt 9,81T D H tt H tt '  QIm ax Điểm tính tốn phải nằm vùng phạm vi giới hạn công suất từ 95-100%Nt đường ĐTTHC  Tuabin CQ khơng có đường hạn chế công suất nên chọn thiên lớn  181 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Chọn số vòng quay Số vịng quay tính tốn xác định theo cơng thức: ntt  Chọn nItt, H tt số vòng quay đồng máy phát: nmf  Ưu D1 60 f 2p tiên chọn thiên lớn sau kiểm tra 182 91 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Kiểm tra vùng làm việc tuabin + Số vòng quay quy dẫn lớn nImax’  nImax '  nD1  nI' H + Số vòng quay quy dẫn lớn nImin’ nIm in '  nD1 H max  nI' + Xác định lưu lượng quy dẫn ứng với Nmax, Nmin QI'  Nt 9,81T D12 H H 183 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB 184 92 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB  Độ chênh lệch số vòng quay quy dẫn tuabin T tuabin M ' nI'  nIT'  nIM    nI'  nI'  T max  1   M max  T max   (1   M max ) D1M ; ( H  150m) D1T T max   (1   M max ) D1M D1T 20 HM ; ( H  150m) HT 185 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB Tính tốn độ cao hút Hs cao trình lắp máy Căn vào điểm phạm vi vùng hiệu suất tuabin để tính tốn Hs Tại điểm tra hệ số khí thực M Sử dụng cơng thức tính Hs H s  10    k M H 900 186 93 5/2/2023 5-1 CHỌN TUỐC BIN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TB  Trường hợp sơ nên tính cho điểm tính tốn H s  10     k M H 900 Cao trình lắp máy tuabin  lm  Z hl  H s' 187 Ví dụ 1: Tuabin có cơng suất Nt = 150MW làm việc với cột nước Hmax = 72m, Htt = 68m, Hmin = 65m Xác định loại tuabin + Sử dụng bảng tra (8.1) (8.2) + Tra loại Tuabin TT75/702 + Cột nước Hmin – Hmax: 40-75m + Công suất tuabin: 9.7-515MW + Sử dụng đường ĐTTHC: PO75/702 trang 209 giáo trình  188 94 5/2/2023 5-3 ĐAMH: LỰA CHỌN TUỐC BIN Lưu ý: Tuabin có cơng suất nhỏ, cột nước lớn tra tài liệu tuabin Trung Quốc Xác định thông số tuabin D1, n, Hs, lm  Xác định điểm tính tốn ĐTTHC  Xác định D1  D1tt  Nt 9,81T QI' H tt H tt 189 5-3 ĐAMH: LỰA CHỌN TUỐC BIN  Chọn D1 tiêu chuẩn tuabin Nga  D1 tiêu chuẩn tuabin Trung Quốc 20 25 30 35 42 50 60 65 71 84 100 110 120 140 160 180 200 210 225 250 275 300 190 95 5/2/2023 5-3 ĐAMH: LỰA CHỌN TUỐC BIN  Xác định số vòng quay đồng nItt, H tt ntt  D1 nmf  60 f 2p 191 5-3 ĐAMH: LỰA CHỌN TUỐC BIN  Kiểm tra vùng làm việc tuabin 192 96 5/2/2023 5-3 ĐAMH: LỰA CHỌN TUỐC BIN Xác định độ cao hút Hs + Xác định với điểm phạm vi làm việc tuabin  H s  10     k M H 900 Xác định cao trình lắp máy  lm  Z hl  H s' 193 97