Máy thủy lực tua bin nước và máy bơm hoàng đình dũng, hoàng văn tần và những người khác

G ĐẠI HỌC XÂY DỰNG H DŨNG - HOÀNG VĂN TẦN I - NGUYỄN THƯỢNG BANG Tua bin nước máy bơm 3000003868 NHA XUÂT BAN XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI HOÀNG ĐÌNH DŨNG - HOÀNG VĂN TẦN VŨ HỮU HẢI - NGUYỄN THƯỢNG BANG Náy thnỷlực TUA BIN NƯỚC VÀ MÁY BƠM NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2001 LỜI NÓI ĐẦU Máy thuỷ lực môn học quan trọng sinh viên ngành thuỷ lợi Ví) lượng, nhằm trưng hi kiến thức cần thiết vê thiết hi d ế sử dụng thiết k ế vù vụn hành nhủ máy thirị diện,trạm bơm Ví) thi công công trình tlìiíỷ (hạ mực nước ngầm, hút nước h ố móng ) Về nội dưng giáo trình hao gồm hai phần: tuưhin nước máy bơm, trình bày nguyên lý lủm việc, kết díu thiết bị, đặc tính thiết bị, cách lựa chọn sử dụng, lắj) đặt, vận hành thiết bị Đê thuận tiện cho sinh viên, giáo trình có ví dụ tính toán, có câu hỏi Ví) tập cuối chương Giáo trình dược biên soạn co' sở tài liệu giảng dạy nhiêu nủm trường Đại học Xây dựng Hà nôi Những người tham gia biên soạn giáo trình gồm : TS Hoàng Văn Tần (chương phần tuabin), TS Vũ Hữu Hải (chương phần máy bom phụ lục máy bơm), Thạc sĩ Nguyễn Thượng Bằng (chương phần máy bơm), PGS, TS Hoìmg ĐỉnÌ! Dũng (chủ biên, viết chương lụi Ví ) phụ lục tuabin) GS, TSKH Trịnh Trọng Hàn dã đọc kỹ toàn thào dóng góp nhiều V kiến quan trọng Nhóm tác giả chân thành cảm ơn giúp dỡ Ví) góp ý TS Huỳnh Bí) K ỹ Thuật (Trưởng hộ môn XDCTTL), GS, TSKH Trịnh Trọng Hùn, K ỹ sư cao cấp Trcí/I Xuân Tuý (Công ty Tư vấn Xúy dựng Điện ì) dồng nghiệp Tin liệu nhằm phục vụ cho việc học tập cùa sinh viên, song có th ể dùng làm tài liệu tham khảo cho cán kỹ thuật ngành thuỷ lợi, thuỷ diện Đây lừ lần xuất đàu tiên giáo trình ‘M áy thuỷ 'íực"nên không thê tránh khỏi sai sót, mong nhận góp ỷ chân thành bạn dọc đê’lần tái bàn tốt Các tác giả Phần I T U A B IN N Ư Ớ C Chương KHÁI NIỆM CHƯNG 1.1 MÁY THỦY LỤC Máy thuỷ lực danh từ chung chí thiết bị dùng đê chuyển hoá lượng chất lỏng thành cấu làm việc cúa máy (bánh xe công tác, pittông ) hay ngược lại Tuabiìì nước loại máy thuỷ lực, biến lượng chất lỏng (ở nước) thành trục quay tuabin để quay máy phát điện hay máy công cụ khác Máy bơm loại máy thuỷ lực, chuyển hoá trục quay thành chất lỏng (ở dạng năng, động ) dể di chuyển chất lỏng từ chỗ thấp lên chỗ cao hay từ nơi đến nơi khác Nguyên tắc làm việc tuabin nước máy bơm hoàn toàn trái ngược (hình 1-1) Tuabin nước lắp đặt nhà máy thủy điện để chuyển hoá lượng nước thành chuyển hoá thành điện nhờ máy phát điện, nước từ thượng lưu chảy theo đường dẫn tới tuabin, chảy hạ lưu Máy bơm lắp đặt trạm bơm Ở trạm bơm điện, động điện lấy điện từ lưới điện để quay máy bơm đưa nước từ bể hút qua máy bơm lên ống đẩy Hệ thống điện Hình 1-1: Sơ đồ lìiỊỉivèn lý ( lia tiiabin nước máy bơm Máy thủy lực thuận m>hịclì loại máy thuỷ lực vừa làm nhiệm vụ tuabin nước vừa làm nhiệm vụ máy bơm nước Máy thủy lực thuận nghịch lắp đặt nhà máy thuỷ điện tích Thiết hị truyền động thuỷ lực thiết bị lấy chất lỏng làm môi giới để truyền từ phận sang phận khác, xilanh thuỷ lực máy nâng thuỷ lực, khớp nối trục thuỷ lực Chán vịt tàu thuỷ, ca nô biến mô men quay trục chân vịt thành lực tác dụng lên nước, tạo phản lực nước tác dụng ngược lại lên chân vịt làm cho tàu thuỷ, ca nô chuyển động Trong phạm vi giáo trình sâu vào hai loại máy thuỷ lực sử dụng nhà máy thuỷ điện trạm bơm, tuabin nước máy bơm 1.2 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA TU AB IN NƯỚC Các thông số tuabin nước lưu lượng nước qua tuabin, cột nước làm việc, công suất hiệu suất tuabin ỉ C ột nước làm việc tuahin Hình 1-2 sơ đồ lắp đặt tuabin nhà máy thuỷ điện (NMTĐ) Đ ộ chênh mực nước thượng lưu hạ lưu gọi cột nước tình trạm thuỷ điện (TTĐ), ký hiệu H r C ột nước làm việc tuahin H hiệu lượng đơn vị dòng nước qua tuabin mặt cắt vào (E,) mặt cắt (E t) tuabin: H = E,-E t = (Z i + ^ + ^ ỉ ) - ( Z + ^ + ^ ỉ ) Y 2g y 2g = (Z + B r + ^ i ) - ( z H l +, i^ i + ^ i - A h 2) Y 2g Y 2g H , - h 11+^ - a^ + Ah2 2g ( 1- 1) Với : hIt - tổn thất cột nước đường dẫn; Àh2 - chênh lệch áp suất mặt cắt tuabin với hạ lưu; Ht - cột nước tĩnh TTĐ, độ chênh mực nước thượng hạ lưu Do V, Ä v nên H « Ht - h„ (1-2) V í dụ: Ht =18m, v0= 0,2 m/s, V, = 1,6 m/s,v2= 2,8 m/s, htl = 0,6 m, Ah2 = 0,16 m, a , * a ~ 1> tính gần theo (1-2) ta H « 18m - 0,6m = 17,4m, tính toán xác theo (1-1) ta H = 18 - 0,6 + 0,22/19,6 - 2,82/19,6 + 0,16 = 17,16m Như sai số (17,4-17,16)/17,16 « 1,5% Lưu lượng tuahin lưu lượng dòng chảy qua tuabin , kỷhiệu ọ , đơn vị mVs Nếu gọi N ilr lù công suất dòng nước, tính ỵ ỌH, N r công suất N trục tuabin, tý sô —— goi hiên suất tuahin, ký hiên riT N dc Như vậy, H lấy đơn vị m, Q lấy đơn vị m 3/s, g = 9,81 m /s2, p = 1000kg/m3, NT lấy đơn vị kW , ta có cồng thức tính công suất làm việc tuabin: Nt=9,81QH77t (1-3) Tuabin nước thường nối với máy phát điện Máy phát điện nối với tuabin nước gọi máy phút điện tỉmỷ lực, khối máy bao gồm tuabin nước ghép với máy phát điện gọi tổ mây thuỷ lực, thường gọi tắt tổ máy Hình 1-3 kết cấu tổ máy thuỷ điện lớn đặt đứng Hình 1-2: Sơ dồ tnahin lấp dặt ỏ NMTĐ Hình 1-3: Kết cấu tô rná\ dặt dứng với tuabin cánh CỊÌIUV 1.Chóp nhận dầu; Ong dầu; Máy phát điện; Ô đỡ; Palăng; ố.Động secvô; Vành điều chinh BPHD; 8.Thanh quay; 9.Vành trên; 10.Nắp TB; 1l.Stato TB; 12.Vành dưới; 13.Buồng BXCT 14.Cánh BXCT 15.Đầu trục; 16.thanh quay; n.Thanh kéo; 18.BXCT; 19.Pittông; 20.Côn ống hút; 21.v ỏ BXCT’ 22.Chông rò; 23.Thanh kéo; 24 Ô hướng TB; 25.Cánh hướng; 26.Vòng lót; 27.Thanh quay; 28.Nắp dậy 29.Hầm TB; 30.Trục; 31.Giá đỡ 1.3 CÁC LOẠI TUABÍN NƯỚC HIỆN ĐẠI 1.3.1 Các dạng tác động dòng nước Theo định luật Becnuly lượng đơn vị chất lỏng tiết diện xác định theo phương trình: É = z + —+ — Y 2g (1 -4 ) Từ phương trình ta thấy lượng đơn vị chất lỏng gồm có ba thành phần khác nhau: vi z , áp —và đông — , vi áp hai dang Y 2g Do đó, lượng dòng nước gồm có hai dạng: động Tuỳ thuộc vào dạng lượng dòng chảy tác động vào bánh xe công tác (BXCT) tuabin chủ yếu mà chia tác động dòng nước thành hai dạng: - Tác động phản kích (do thành phần tác động chủ yếu); - Tác động xung kích (do thành phần động tác động chủ yếu); Năng lượng E|„, dòng chảy trao cho tuabin xác định hiệu lượng đơn vị dòng chảy trước vào BXCT (điểm hình 1-2) sau khỏi BXCT (điểm hình 1-2) : E,_, = (Z , + ^ - + Ì ) - ( Z + ^ + ^ Ì ) Y 2g Y 2g E ,2 = {(Z i + P Ị ) - ( Z + ^ ) } Y Y + (1 -5 ) 2g = Phần nàng lượng phản kích + Phần lượng xung kích Hiệu số (Z , + — ) - ( Z + — ) lớn thỉ phần lượng phản tích (phần năng) Y Y tác động lên BXCT nhiều Trường hợp BXCT chuyên hoá phần động năng, tức z , + - L = z + — , loại tuabin loại xung kích hoàn toàn; chí sử dung Y Y ~> phần năng, tức ~ 2g 2g tuabin loai phản kích hoàn toàn 1.3.2 Phân ỉoại tuabin phạm vi sử dụng Vì điều kiện thiên nhiên (địa hình, địa chất thuỷ văn) TTĐ khác nhau, cột nước TTĐ lưu lượng nước qua tuabin khác Phạm vi biến đổi cột nước lớn từ vài mét đên hàng nghìn mét Phạm vi biến đổi lưu lượng nước lớn từ vài 1/s thuỷ điện nhỏ kiểu gia đình đến hàng trăm nrd/s TTĐ lớn Vì vậy, tuabin phải có nhiều kiểu, nhiều cỡ khác đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng nước Tuỳ theo kiểu tác động dòng nước BXCT mà chia tuabin thành hai loại chính: tuabin phản kích tuabin xung kích Loại tuabin lại chia làm nhiều hệ khác Trong hệ lại chia làm nhiều kiểu tuabin theo mẫu BXCT cỡ (kích thước) khác a) Loại tuabiii phản kích có hệ: - Tuabin chong chóng (còn gọi tuahin Propeller) dùng TTĐ cột nước thấp H = 2-r 70m - Tuabin cánh quay (còn gọi tuabin Kaplan) thường gặp TTO vừa lớn với cột nước thấp trung bình Mẫu tuabin kỹ sư Vikto Kaplan người Tiệp Khắc để xuất (1913) Cột nước làm việc tuabin H = -4-90m Đường kính BXCT lớn 10,5m TTĐ Djerda-Cửa sắt sông Đanuyp lắp tuabin cánh quay có đường kính BXCT tuabin Di = 9,5m, công suất tổ máy NT= 178Mw, H = 17,5-f35,5m Liên bang Nga chế tạo Tuabin cánh quay lắp đặt TTĐ Gezhouba sông Trường giang (do hãng Harbin Trung quốc chế tạo) có D, = 10,2m, công suất tổ máy Nx= 127,9Mw, H = 10,6-^27m Hai hệ tuabin nói có dòng chảy qua BXCT song song với trục quay nên gọi tuabin hướng trục - Tuabin tâm trục (còn gọi tuabin Francis) thường gặp TTĐ có cột nước trung bình tương đối cao Đề xuất mẫu tuabin kỹ sư Francis người Mỹ (1855) Tuabin tâm trục sử dụng cột nước H = 40^-700m với tua bin lớn hay H = 2-f-200m với tua bin nhỏ Đường kính BXCT lớn TTĐ Grend Culi (Mỹ) có D, = 9,5m, công suất tố máy Nt = 700Mw, h = 87m - Tuabin chéo trục loại tuabin xuất thời gian gần đây, đặc điểm cánh BXCT đặt nghiêng với trục quay góc 45°H-60° Phạm vi cột nước H = 40^-200m Đường kính BXCT lớn TTĐ Zeya (Nga) lắp tuabin chéo trục Dị = 6m, công suất tổ máv Nt = 215 Mw, H tt= 78.5m b) Loại tuabin xung kích có hệ: - Tuabin gáo (còn gọi tuabin Pel ton) kỹ sư người Mỹ Pelton để xuất (1870) Tuabin gáo thường dừng TTĐ cột nước cao, với H = 300 -f 2000m thuỷ điện lớn 40 -f- 250m thuỷ điện nhỏ Cột nước cao TTĐ-S Fiorano công suất tổ máy NT= 140 MW, H„ - 1404m - Tuabin xung kích hai lần (còn gọi tuabin Banki) kỹ sư người Hungari đề xuất Tuabin Banki thường gặp thuỷ điện nhỏ Cột nước sử dụng H = -r 150m - Tuabin tia nghiêng (còn gọi tuabin Turgo), gặp thuỷ điện nhỏ với H = 30^-400m Ngoài ra, có số hệ tuabin phản kích khác tuabin dòng chảy thẳng vả nửa thẳng (tuabin Cap.xun), thường gặp nhà máy điện thủy triều, hay tuabin- bơm (máy thuỷ lực thuận nghịch) nhà máy thuỷ điện tích 1.4 KẾT CẤU MỘT SỐ HỆ LOẠI TUA BIN NƯỚC THƯỜNG GẶP 1.4.1 Tuabin chong chóng (hình 1-4) Tuabin chong chóng có kết cấu đơn giản loại tuabin phản kích Kết cấu thay đổi tuỳ thuộc vào cột nước công suất tác dụng cách lắp đặt (đặt đứng đặt nằm) Trên hình 1-4 kết cấu tuabin chong chóng đặt đứng Tuabin chong chóng gồm phận: • Bánh xe công túc tuabin (BXCT) gồm có bầu cánh BXCT gắn cố định bầu Số lượng cánh BXCT từ đến 9, thông thường từ đến cánh M ặt cánh cong không gian, prôphin cánh (còn gọi biên dạng cánh) có hình dáng thay đổi từ (hình 1-4) Cánh BXCT chế tạo với bầu thành khối chế tạo riêng gắn chặt vào bầu bulông BXCT phận chuyển hoá lượng nước Khi nước chảy m ặt cong cánh, nước phải đổi hướng nên tạo m ột áp lực tác dụng lên bề mặt cánh BXCT, gây nên mômen quay làm quay BXCT tuabin • Buồm* BXCT chỗ lắp đặt BXCT Buồng BXCT có dạng hình trụ Khe hở buồng cánh BXCT nằm phạm vi (0,0005-n,001)D ,, D, đường kính BXCT Hình 1-4: Tưahin chong chóng trục đứng công suất ¡ớn Buồng xoắn; Stato; Cánh hướng dòng; Vành BPHD; Nắp tuabin; Vành điểu chinh; Động secvô; Trục tuabin; Ô hướng; 10 Bẩu BXCT; 11 Cánh BXCT; 12 Buồng BXCT; 13 Ông hút • Buồng tuabin phận dẫn nước vào BXCT Có nhiều loại buồng tuabin Ở TTĐ lớn, buồng tuabin thường có dạng xoắn ốc, gọi buồng xoắn Kích thước, kết cấu buồng tuabin có ảnh hưởng định đến kích thước nhà máy thuỷ điện, giới thiệu kỹ chương • Ông hút phận dẫn nước từ BXCT xuống hạ lưu Nhờ có ống hút mà phần cột nước từ BXCT tới hạ lưu (khi BXCT nằm mực nước hạ lưu) sử dụng phần lớn động lại sau khỏi BXCT phục hồi làm cho hiệu suất tuabin tăng cao Kết cấu ống hút đa dạng có liên quan nhiều đến kích thước, kết cấu nhà máy thuỷ điện, trình bày kỹ chương • Stato tuabin có nhiệm vụ truyền tải trọng nằm phía xuống móng nhà máy thuỷ điện Các tải trọng gồm: trọng lượng thân phần quay không quay tố máy, áp lực thuỷ động dọc trục tác dụng lên BXCT, tải trọng sàn bệ đỡ máy phát điện 10 TTĐ vừa lớn lắp đặt tuabin trục đứng thường gặp stato kiêu trụ (hình 1-5) Stato kiểu trụ có hai vành (trên dưới) kim loại, hai vành cột stato (hình 1-5 b,c), có stato chế tạo thành cột riêng biệt hai đầu cột có hai bệ chôn bê tông (hình 1-5 a) Nếu tải trọng tác dụng lên stato lực nén chế tạo gang, lực nén kéo (thường gặp TTĐ cột nước trung bình cao) làm thép Các cột stato kiểu trụ nằm mặt trụ đồng thời với trục tuabin Để giảm bớt tổn thất thuỷ lực đến mức thấp phải chọn hình dáng tiết diện ngang bố trí cột cho thuận dòng Số cột stato thường lấy nửa số cánh hướng dòng phân bố đểu theo vòng tròn Răng buồng xoắn làm nhiệm vụ trụ stato Ngoài stato kiểu trụ, gặp stato kiểu hướng tâm dùng tuabin dòng chảy thẳng nửa thẳng (hình 1-6) hay stato kiểu chóp dùng tuabin chéo trục (hình 1-7) Hình 1-5: Stato tưahin kiểu trụ a) Cột riênq biệt chôn troìVị bê tôníị; b) Cột stato hàn vảo vành; c) Cột riêniỊ biệt lắp vào vành Hình 1-6: Tổ máy ìắp đặt tuabin cáp xun (Bulb turbine) BXCT; Cánh hướng dòng; Stato TB; Cáp xun; Lối vào; Trụ đỡ; Nhận dầu; Rồto MPĐ; Thanh kéo; 10 Vành điều chỉnh BPHD; 11 ô đỡ; 12 Ổ hướng; 13 vỏ BXCT 11 220 Đường đặc tính tổng hợp tuabin TT500I3508-80 Phụ lục 2a CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN LỚN (CÔNG SUẤT l ắ p l n h ỏ n 1000MW) TRÊN THÊ GIỚI Tên nhà máy Tên sông Itaipu sông Panama Sanxìa (Tam Hiệp) sông Trường Giang Grand-Coullee sông Columbia Sayano - Shushaisk sông Enisei Kratsnoyar sông Enisei Churchill - Falls sông Churchill Brat sông Angara Ustm-Ilim sòng Angara Illia-Solleira sông Panama Bogoutchany sòng Angara John Day sông Columbia Gezhouba sông Trường Giang Nurek sông Vahs Mica sông Columbia Nhà may thuỷ điện Tên nước Brazil Trung quốc USA Công suất láp(MW) I 12800 II 7400 18200 USSR I 3900 II 4200 6400 USSR 6000 Canada 5225 USSR 4500 USSR 4320 Brazil USSR I 3200 II 900 4000 USA Cột nước Tổ máy Kiểu tuabin Tuabin D|(m) Tuabin n„ 700 740 700 Sô tổ máy 18 10 26 TT TT TT 8,1 90,9 - - 6 10 TT TT TT - - sau đập 650 700 640 9,5 6,77 142,8 1978 sau đập 500 12 TT 7,5 93,8 1967 dườngdãn, ngầm sau đập 475 11 TT - - 1975 250 18 TT 5,5 125 1961 sau đâp 240 18 TT 5,5 125 1976 sau đập 16 12 TT TT TT 7,5 (m) 120 Kiểu nhà máy sau đập 103 sau đập 111 sau đàp 194 (220) 93 (101) 312-350 96 (106) 85,9 (90) 35-48 Năm bắt dđu vận hành Côngsuất (MW) 1978 - sau đâp 3300 65,5 (71) 28-34 200 225 333 lòng sông 135 20 CQ - - 1972 Trung quốc USSR 2715 20 sòng sông 10,2 62,5 1983 sau đâp TT 4,7 200 1972 Canada 2610 223 (275) 183 19 CQ 2700 170 125 300 435 TT - - 1978 sau đâp, ngầm - - 1975 xdl987 tọ NJ Phụ lục2a (tiếp) to Tên nhà máy Tên sông Volga sòng Volga Atachiurk sông Evữat Triksasen sông Grihaliva Kuibyshev sông Volga Asuan (Sađd-el-Aali) sông Nil Itumbiara sông Panama Iron gate sông Danube Cabora-Bassa sông Zambezi Hoà Bình sòng Đà Treboksar sông Volga Saratov sông Volga Zeva sông Zeya Kama hạ sông Kama Toktogu! sông Naryn Tên nước USSR Thổ Nhĩ Kỳ Nhà máy thuỷ điện Công suất Cột nước Kiểu (m) lắp(MW) nhà máy 2530 19 lòng sông, kết hợp (27) 2400 154 sau đập Tổ máy Kiểu tuabin Tuabin D|(m) CQ 9,3 Tuabin n„ 68,2 Năm bắt đầu vận hành Côngsuất (MW) 115 Sô' tổ máy 22 300 TT - - xdl987 300 TT - - 1980 115 20 CQ 9,3 68,2 1955 175 12 TT 1958 Mexico 2400 189 USSR 2300 APE 2100 19 (30) 77 sau đập, ngầm lòng sông, kết hợp sau đập Brazil 2100 84 sau đâp 350 TT - - 1979 Rumani Nam Tư Mozambique 2088 17,5-35.5 lòng sông 174 12 CQ 9,5 125 1976 2000 100 sau đập 400 TT - - 1979 Việt Nam 1920 65-105 240 TT 5,672 125 1991 USSR 1400 78 18 CQ 10.0 57,7 1980 USSR 1350 21 CQ Capxun CT 50 1968 1290 60 45 215 10,3 USSR 6,0 136,4 1976 USSR 1248 16 CQ 10,0 57,7 1980 1200 lòng sông, kết hợp sau đập, dãy máy 78 USSR 12,4 (18,6) 9,7 (14,7) 78,5 (97,3) 12,4 (18,5) 140 (183) sau đập, ngầm lòng sông, kết hợp lòng sông, kết hợp sau đập 300 TT 5,35 166,7 1976 1970 P h ụ lục 2b THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA T ổ MÁY CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN VỪA VÀ LỚN Ở VIỆT NAM Nhà máy Cõng suấl (Mw) H1M1 Hmin Đà 192» 109 Sê san 720 Đồns Nai Hàm Thuận Đa Mi Tên nhà máy Tên sông Cột nước (m) Máy phát điện Tuabin H„ Kiểu nhà máy SỐ tổ Kiểu tuabin (Mw) Qt (m7s) D, (m) n(> (v/p) (v/p) Kiểu máy N„„, (Mw) (Kv) 60 88 ngầm TT 245 300 5,67 125 240 đứng, ô 240 15,75 0,9 208,5 170,5 190 đườngđẫn, ngầm TT 183,3 104 3,6 250 500 đứng, treo 180 15,75 0,85 400 61 44 52 đường dẫn TT 104 220 5,1 107 235 đứng, ô 100 13,8 0,85 La Nuà 200 270 239 ^9 đường dẫn TT 154 68 3,2 300 550 đứng, treo 150 13,8 0,85 La Naà 172 148 142 143 đường dẫn TT 89,2 68,5 2,6 273 508 đứng, treo 86 13,8 0,85 Thác Mư Bé 150 106 83 90 sau đập TT 77,5 93 3.25 200 400 dứng 75 13,8 0,85 Đa Nhim Đa Nhirn 160 741 717 720 đường dẫn G 42 6,6 2,04 500 920 ngang 40 13,8 0,89 Thác Bà Chảy 108 36 20,7 30 lòng sòng CQ 41 140 4,5 136 285 đứng treo 36 10,5 0,85 Hoà Bình lalv Trị An Y m iu n i (120) ro õ C O S (p Bé 72 38,5 22,78 32 lòng sông CQ 39,6 133,9 4,25 166 350 đứng, ô 36 10,5 0,85 Sông Hinh Hinh 70 153 130 141 đường dẫn TT 35.7 27,6 1,58 500 940 đứng, treo 35 10,5 0,85 Vĩnh Sơn Côn 66 615 575 5X8 đường dẫn G 33,75 6,5 1,63 600 1100 đứng 33 13,8 0,85 Cần Đơn Lõ U , Im Phụ lục M ỘT SỐ SẢN PHẨM MÁY BƠM CỦA CÔNG TY CHẾ TẠO BƠM HẢI DƯƠNG Bơm ly tâm bơm hôn lưu cấp trục ngang Thông số kỹ thuật kích thước Q H [H J n N Dh Dx (m h) (m) (m) (v/p) (kw) (mm) (mm) 26-50 11,5-4 4-6 2900 34HP 50 50 LT 270-12 190-270 15-8,5 4,3-6 1450 15(14) 200 150 LT 450-16 300-500 19-15 3,2-4,4 1450 33 200 200 nông nghiệp, LT 470-16 380-530 19-14 5,4-6 ,8 980 33 250 200 thuỷ lợi HL 190-5,5 150-240 ,5-4,2 4,7-6 1450 4,5 200 200 HL 290-6 240-320 7-5 4,1-5,4 1450 7,5 200 200 HL 600-5 520-660 6-4,5 4,4-5 ,8 980 15 300 300 HL 700-7 550-800 8,4-6 5,4-6,2 980 22 300 300 HL 980-9 850-1100 10-7,8 4,5-5,5 980 33 350 350 HL 1000-12 800-1200 15-7,8 2,8-4 ,6 1450 55 300 300 HL 1100-12 1000-1500 12,7-9,5 4-5 980 55 350 350 HL 1120-6,5 1000-1300 7,5-5,5 4-5 980 33 350 350 HL 1400-5 1250-1500 5,7-3 2,5-4,5 980 33 350 350 HL 1200-3 950-1200 4-3 3-3,5 980 22 400 350 Kiểu LT 46-7 Chú thích: - HL 980-9 ìù bơm hổn ỉưu Q=980m '/h, H = 9m ; - LT 270-12 bơm ly tâm Q = 270m 1/h, H =12m ; - Q, H ký liiệu điểm hiệu suất lớn nhất; - Dh, Dx đường kính lỗ miệng hút, miệng xả; - [HCJ líi chân không hút clio phép 224 Công dụng Tưới tiêu nước Bơm hướng trục đứng nghiêng Kiểu HTD 700-2,5 HTD 1200-3 HTD 1500-3,5 HTD 1950-4,5 HTD 2100-6 (HTD 440) HTD 2400-3,5 HTD 2300-7 HTD 2500-4,5 HTD 3750-5 (HTD 560) HTD 4000-5 (HTD 560-C3) HTD 4000-6 (HTD 560-C5) HTD 6000-7 (HTD 800) HTD 8000-5,6 HTD 8400-5,2 HTD 8000-9 HTD 1200 HTD 1300 HTD 1600 HTN 800-2,5* HTN 800-7* HTN 1800-2,3* Thông số kỹ thuật kích thước băn H N Dh Q (kw) (m3/h) (m) (mm) (V/P) 650-750 3-1,7 1450 11 370 3,5-2,4 1450 22 1150-1250 442 1300-1700 4,3-2 970 33 610 1800-2100 5,4-3,4 970 37 630 6,5-3,5 980 55 1950-2450 630 Dx (mm) 300 360 450 500 450 2300-2500 1900-2500 2250-2700 3600-4350 4,1-3 8-6 5,6-3,2 5,6-2,5 970 730 970 735 37 75 55 75 630 824 630 824 500 580 500 580 3500-4300 6-3,8 735 90 824 580 3550-4800 7-4 735 110 824 580 5800-7400 8,5-5,5 585 200 1150 900 7800-8600 7600-9000 8000-10000 15600-19500 20000-26500 29000-36000 800 800 1800 6,8-4 65-4 9-6 7,9-5 9,4-5 8,7-5,5 2,5 2,3 580 580 580 365 365 20 1960 970 970 200 200 320 450 700 900 20 33 33 1150 1150 1240 1315 1950 2400 300 350 400 900 900 1000 1100 1800 2000 300 400 400 Công dụng tưới tiêu nước nông nghiệp, thuỷ lợi *Thường dùng di động, nơi có mực nước dao động lớn Chú thích: - HTD 560 kì bơm hướng trục đặt đứng Dhí~560mm; - HTD 8000-9 lù bơni hướng trục đặt dứng Q=8000nr/h, H-9m; - HTD 800-7* hơni hướng trục đặt nghiêng Q-800rnlh, H=7m, thường dùng di động, nơi có mực nước dao động lớn; - Dh, Dx đường kính lổ miệng hút, miệng xả 225 Bơm ly tâm hút hai phía Thông số kỹ thuật kích thước Kiểu Công dung N Dh Dx (v/p) (kw) (mm) (mm) 5,8 1450 33 250 200 18 5,5 985 75 300 250 500 25 5,8 1450 55 250 200 LT2 520-29 520 29 5,8 1450 75 250 200 LT2 485-38 485 38 5,0 1450 75 250 200 LT2 500-50 500 50 5,8 1450 110 250 150 LT2 280-60 280 60 3,5 2900 75 200 150 LT2 280-70 280 70 3,5 2900 100 200 150 Q (m3/h) H [H J (m) (m) LT2 500-12 500 12 LT2 900-18 900 LT2 500-25 cấp nước nhà máy nước, thoát nước khai thác mỏ Chú thích: LT2280-70 hơm ly tâm hút hai phía Q-280nr/h, H-70m Bơm giếng trục ngang Thông số kỹ thuật kích thước Kiểu Q Hh H (m3/h) (m) (m) (v/p) (kw) Công dụng LTG 10-10/40 10 10 40 2900 4,5 LTG5-15/45 15 45 2900 4,5 Bơm nước giếng LT G 7-25/75 25 75 2900 11 LTG 20-15/55 20 15 55 2900 11 LTG 20-15/75 20 15 75 2900 15 N Chú thích: LTG ¡0-10140 lc) bơm giếng trạc ngang Q -lO nỉlh, H=40m, Hh=10m Bơm pittông đứng lắc tay Kiểu PDL 1,2 PDL 2,1-7 Thông sô' kỹ thuật kích thước H Hh Q (HT/P) (m) (m7h) (m) 1,2 40 12 35 2,1 PDL 2,1-7A, 2,1 7 35 PDL 1,2-20 1,2 20 20 35 PDL 2,1-20 2,1 20 25 35 Chú thích: PDL 2,1-7 bơm pittông đứng lắc tay Q=2,]m< !h, H=7m 226 Công dụng Bơm nước giếng Phụ lục BẢNG KÊ CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮVIÊT TẮT TRONG GIÁO TRÌNH Độ mở cánh hướng tuabin C Iq a a , Bx BPHD BXCT b0 Góc vận tốc tuyệt vận tốc quay tam giác vận tốc cx V Hệ sô Côriôỉic thành phần côt nước vân tốc - 2g Bề rộng buồng xoắn tuabin Bộ phận hướng dòng Bánh xe công tác Chiều cao cánh hướng dòng tuabin Góc vận tốc tương đối vận tốc quay tam giác vân tốc Hệ số Sêdi Tuabin chong chóng Tuabin cánh quay Tuabin chéo trục Đường kính Đường kính BXCT tuabin p c cc CQ CT D D, D, Do Đường kính BXCT tiết diện Đường kính BPHD tuabin Da Đường kính vành stato tuabin d bx A A H, h„,hw A/; Đường kính bầu BXCT tuabin hướng trục An,' Đường kính vòi phun Gia số Tổn thất cột nước Độ hiệu chỉnh hiệu suất Độ hiệu chỉnh tốc độ quay quy dẫn AQ, Độ hiệu chỉnh lưu lượng quy dẫn E-, F Fr Năng lượng đơn vị mặt cắt mặt cắt Diện tích Diện tích tiết diện vào buồng xoắn Diện tích tiết diện mặt cắt f max G g Y H ọ Tần số Góc ôm buồng tuabin Góc đặt cánh Tuabin gáo Gia tốc trọng trường Trọng lượng riêng Ỵ = pg Cột nước, cột áp tính theo mH20 227 H max Cột nước lớn Cột nước nhỏ H„ Cột nước tính toán H t , H dn H s ,NPSH a Cột nước tĩnh , cột nước địa hình [h s], n p s h r HL K Chiều cao hút cho phép h K, Chiều cao hút Hạ lưu Hệ số Hệ số quay lồng Hệ số dự trữ khí thực L,1 M m MB MF MTL N N lm Nt Chiều dài Mỏmen quay Khối lượng Máy bơm Máy phát điện Máy thuỷ lực Công suất Công suất lắp TTĐ Cône suất tuabin Côn j; suất máy phát N mf n n0 Tốc độ quay Tốc Jộ quay đồng nl Tốc độ quay lồng nl Tốc độ quay quy dẫn n ll Tốc độ quay lồng qụydẫn ns Hệ số tỷ tốc h Hiệu suất Hiệu suất thuỷ lực ■n.1 îI t Hiệu suất tuabin Pmf Hiệu suất máy phát ^1max Hiệu suất lớn ^ ñ Hiệu suất bình quân ^imax M Hiệu suất lớn tuabin mô hình ^1maxT p Hiệu suất lớn tuabin thực p, p Pa Pbh’ Pv Q Lực tác dụng Lực dọc trục tuabin áp suất áp suất khí trời, p u = yHu áp suất hoá nước, áp suất nước bão hoà pv Lưu lượng Qt Lưu lượng tuabin Ql Lưu lượng quy dẫn tuabin ö,,„ R Lưu lượng quy dẫn lợi R,r P S ườl thiết kếtuabin nước Kôvalev N.N chủ biên NXB Cơ khí Lêningrat 1971 Quy phạm thiết k ế kỹ thuật nhà máy thuỷ diện vù niu) máy thuỷ diện tích Matxcơva 1986 Thiết kê trạm bơm kiểm nghiêm máy bơm Trebaevski V.F.,Visnhevcki K.P., Naklađov N.N NXB ’’Kolox” Matxcơva 2000 Tiếng Anh Technical Manual for Designing the Electric/M echanical Equipment used in Hydro­ electric Power Station (For Feasibility study) Masashi YASUDA-JICA Expert Ankara January 1992 Pumping Station Design Robert Sanks George Tehobanoglous, Bayard E Bosserman, Donald Newton, Garr M Jones Butterworth Publishers-United States 1989 Pumping Station Enginering Handbook Japan Association of Agricultural Enterprises Tokyo 1991 Tiếng Trung Số tay thiết k ể côn ^ trình cấp thoát nước Nghiêm HúcThế chủ biên NXB Xây dựng-Công nghiệp Trung quốc 1996 Danh mục thiết bi thuỷ diện vừa nhỏ TruníỊ quốc 1992 230 Tiếng Việt Tuốc bin nước Lê Phu Tủ sách ĐHXD Hà Nội 1971 Má y bơm trạm bơm Trịnh Trọng Hàn Tủ sách ĐHXD Hà Nội 1975 Sổ tay tính toán tlniỷ lực Kixelev P.G chủ biên Lưu Công Đào, Nguyễn Tài dịch NXB Nông nghiệp Hà Nội 1984 Bơm quạt máy nén khí Nguyễn Văn May NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1997 Máy bơm vù trạm bơm nông nghiệp Nguyễn Văn Bảy NXB Nông nghiệp Hà Nội 2000 M Ụ C LỤ C TramỊ Lòi nói đầu Phần I TUABIN NƯỚC C hương : Khái niệm chung 1.1 1.2 1.3 1.4 Máy thủy lực Các thông số tuabin nước Các loại tuabin nước đại Kết cấu m ột số hệ loại tua bin nước thường gặp C hương : Co sở lý thuyết trình làm việc tuabin 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Quá trình làm việc tuabin Phương trình lượng tuabin Kiểu tuabin luật tương tự Đại lượng quy dẫn Hệ số tỷ tốc C hương : Bộ phận dẫn nước vào tuabin 5 18 18 23 24 26 27 30 3.1 Buồng tuabin 30 3.2 Ống hút 39 Chương : Hiện tượng khí thực chiều cao hút cho phép tuabin 48 4.1 Hiện tượng khí thực tuabin 4.2 Hệ số khí thực chiều cao hút cho phép tuabin 48 50 Chương : Đặc tính tuabin nước 5.1 Khái niệm chung đặc tính tuabin 5.2 Đưòng đặc tính tuyến tuabin 5.3 Đường đặc tính tổng hợp tuabin 5.4 Đường đặc tính tổ máy trạm thuý điện 5.5 Đặc tính quay lồng tuabin 5.6 Xây dựng đường đặc tính tuabin từ thí nghiệm mô hình 54 54 54 56 57 58 60 Chương : Chọn tuabin thiết kế nhà máy thuỷ điện 64 6.1 Những vấn để chung tiến hành lựa chọn tuabin 6.2 Bảng hệ loại tuabin tài liệu liên quan đến việc chọn tuabin, chọn kiểu tuabin 6.3 Chọn thông số tuabin phản kích 6.4 Chọn cao trình đặt tuabin 6.5 Xác định tốc độ quay lồng lực dọc trục tuabin 6.6 Chọn tuabin gáo 232 64 65 71 81 82 82 C h ơn g : Tự động điều chỉnh tuabin, láp đặt, vận hành tuabin 7.1 Tự động điều chỉnh tuabin 7.2 Lắp đặt tổ máy 7.3 Một sổ vấn đề vận hành tổ máy 85 85 91 93 Phần II MÁY BƠM C h ơn g : Những khái niệm chung 97 1.1 Định nghĩa, phân loại 1.2 Thông số máy bơm 97 99 C h ơn g : Bơm cánh 2.1 Khái niệm bơm cánh 2.2 Bơm ly tâm 2.3 Bơm hướng trục 2.4 Bơm đối góc 2.5 Định luật đồng dạng hệ số tỷ tốc 2.6 Hiện tượng khí thực chiều cao hút bơm ly tâm C h ơn g : Sử dụng bơm ly tâm bơm hướng trục 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Đặc tính thủy lực mạng lưới dẫn nước Điểm làm việc điều chỉnh điểm làm việc củà máy bơm Nối ghép máy bơm Chọn máy bơm Những lưu ý sử dụng bơm ly tâm bơm hướng trục C h ơn g : Các loại bơm khác 4.1 Bơm pittông 4.2 Bơm bánh 4.3 Bơm chân không vòng nước 4.4 Bơm tia 4.5 Thiết bị bơm nước dùng khí 4.6 Bơm dòng xoáy 4.7 Bơm nước va 4.8 Bơm giếng sâu 4.9 Thí dụ sử dụng máy bơm để hút nước ngầm nước mạch Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Tài liệu tham khảo 103 103 103 119 124 125 128 135 135 143 147 154 166 179 179 182 183 184 187 188 189 190 192 197 222 225 228 231 233 MẢY THỦY Lực (TUABIN NƯỚC VÀ MÁY BƠM) Chịu trách nhiệm xuất : BÙI HŨƯ HẠNH Biên tập : LƯƠNG XUÂN HỘI C h ế : LÊ THỊ HƯƠNG Sửa in : LƯƠNG XUÂN H Ộ I, HOÀNG ĐÌNH DŨNG Bìa : NG U Y ỄN HŨƯ TÙNG In 1000 khổ 19 X 27cm, Xưởng in Nhà xuất Xây dựng Giấy chấp nhận đăng ký kế hoạch xuất số 97/XB-QLXB-17, ngày 17-01-2001 In xong nộp lưu chiểu tháng 10 năm 2001 [...]... tập 1 Các máy nào thuộc vế máy thuỷ lực? Tuabin nước và máy bơm làm việc trên nguyên lý nào? 2 Các thông số chính của tuabin? 3 Phân loại tuabin: loại , hệ, kiểu, cỡ tuabin? Phạm vi cột nước sử dụng? 4 Cấu tạo một số hệ loại tuabin thường gặp: tuabin chong chóng, tuabin cánh quay, tuabin tâm trục, tuabin gáo? 5 Bài tập Biết MNTL=215m; MNHL= 150m; vận tốc trước cửa lấy nước là 0,2m/s; vận tốc nước ở hạ... PHẬN DẪN NƯỚC VÀO VÀ RA CỦA TUABIN 3.1 BUỒNG TUABIN 3.1.1 Nhiệm vụ của buồng tuabin Buồng tuabin có nhiệm vụ đưa nước vào bánh xe công tác sau khi đưa nước qua bộ phận hướng dòng Yêu cầu đối với buồng tuabin là: 1 Đảm bảo cung cấp nước vào bộ phận hướng dòng đều khắp chu vi của cánh hướng dòng 2 Tổn thất thuỷ lực trong buồng tuabin, tại trục stato và tại cánh hướng dòng là nhỏ nhất 3 Hình dạng và kích... thường hiệu suất của tuabin thực cao hơn mô hình, độ hiệu chính hiệu suất phụ thuộc vào sự sai khác về đường kính tuabin và cột nước làm việc của tuabin thực và mô hình Mối quan ỉìệ giữa cức thông s ố của hai tuabin tương tự Bài toán đặt ra là có hai tuabin cùng kiểu có đường kính tuabin là D la và D lb, cột nước là Ha và Hb, góc đặt cánh hướng dòng ơ 0a = a 0b, góc đặt cánh tuabin (pa = ọ b; Hỏi phải... hướng 90° và ra khỏi BXCT theo hướng dọc trục Vì thế, được gọi là tuabin tâm trục, v ề kết cấu, các bộ phận của tuabintâm trục như : buồng tuabin, ống hút, BPHD, trục, ổ trục không có khác biệt mấy tuabin chong chóng và tuabin cánh quay, trừ bánh xe công tác Hình 1-10 là kết cấu tổ máy lắp tuabin tâm trục Bánh xe công tác tuabin tâm trục (hình 1-11) gồm có vành trên 1, vành dưới 2 Giữa hai vành là các... ì n h 1-1 la), còn với cột nước cao thì < 1 (hình 1-1 lb) D,_ D2 a) máy lắp tua bin tám trục b) Hình 1-11: BXCT tuabin tâm trục l.Vành trôn; 2.Vành dưới; 3 Cánh BXCT 14 1.4.4 Tuabin gáo (hình 1-12) Tuabin gáo thuộc loại tua bin xung kích, có nguyên lý làm việc khác với tuabin phản kích, nên về cấu tạo cũng khác hắn Các hệ loại tuabin xung kích: gáo, xung kích hai lần, tia nghiêng đều có các bộ phận... buồng tuabin phải phù hợp với điểu kiện lắp đặt khối tổ máy trong nhà máy thuỷ điện 3.1.2 Phân loại buồng tuabin Các kiểu buồng tuabin thường gặp ở nhà máy thuỷ điện là: 1 Kiểu buồng xoắn: Buồng tuabin có dạng xoắn ốc, làm bằng thép hoặc bêtông, dòng chảy trong buồng tuabin là có áp Đây là buồng tuabin thường gặp nhất ở nhà máy thuý điện (hình 1-10, hình 3-5) 2 Kiểu dòng chảy thẳng: Là loại buồng tuabin... SỎ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA TUABIN 2.1 QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA TUABIN Như đã nói ở trên, dòng nước tác động vào cánh tuabin có hai cách khác nhan về nguyên tắc: tác động xung kích và tạc động phản kích Tác động xung kích của tuabin xung kích là khi tia nước bắn vào bản chắn (cánh BXCT), bản chắn ngăn tia nước lại, động năng tia nước truyền cho bản chắn, xung lực này làm cho BXCT quay, ở đây không... gáo vào chung quanh đĩa, thường có từ 14 dến 60 gáo tuỳ theo cột nước Tia nước khi bắn vào gáo tạo xung lực làm BXCT quay Khi vào gáo, tia nước bị “dao” của gáo rẽ làm đôi, nước lướt trên mặt gáo rồi bắn ra ngoài rơi thẳng xuống buồng thoát Cột nước lợi dụng ở tuabin gáo được tính từ mực nước thượng lưu đến điểm tia nước bắn vào gáo - Vỏ tuahin có nhiệm vụ không cho nước từ BXCT bắn ra ngoài gian máy. .. hàn của tnahin do ơ le tìm ra năm 1754 Nó cho thấy mối quan hệ giữa các thông số năng lượng và thông số động học trong tuabin 2.3 KIỂU TUABIN VÀ LUẬT TUƠNG T ự 2.3.1 Kiêu tuabin Kiểu tuabin được xác định bằng hình dạng hình học của phần dẫn dòng (các bộ phận tuabin tiếp xúc với nước) Nói cách khác tất cả tuabin cùng một kiểu thì có hình dạng phần dẫn dòng đồng dạng Điều đó có nghĩa các kích thước hình... ob và các góc tương ứng cũng phải bằng nhau: ô|„ = ô lb;S2a = ô 2b;S ia = Sib (2 - 20) (Các ký hiệu a, b biểu thị kích thước đó thuộc tuabin a hay tuabin b) Trong tuabin cùng kiểu các phần sau đây phải đồng dạng: buồng tuabin, stato, BPHD, BXCT, buồng BXCT, ống hút Điều kiện nói trên còn gọi là điều kiện tương tự hình học 2 3.2.Tương tự động học và tương tự động lực học Tuabin nước là loại máy thuỷ lực