Do an thuy dien 2

ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO ĐỒ ÁN MƠN HỌC: THUỶ ĐIỆN CHƢƠNG I – NHIỆM VỤ TÍNH TỐN I NHIỆM VỤ TÍNH TỐN II SỐ LIỆU TÍNH TỐN CHƢƠNG II – CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN I TỔNG QUAN VỀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN II CHỌN TUABIN THUỶ LỰC Chọn số tổ máy Chọn nhãn hiệu tuabin Xác định thơng số tuabin Kết luận chọn tuabin 3 3 10 III TÍNH TỐN THỦY LỰC BUỒNG XOẮN Chọn loại buồng xoắn Tính tốn thủy lực xác định kích thước buồng xoắn Vẽ mặt cắt ngang buồng xoắn 10 10 10 13 IV CHỌN ỐNG HÚT 13 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 14 VI CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHÍNH 15 VII CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC 16 VIII CHỌN CẦU TRỤC TRONG NHÀ MÁY 16 CHƢƠNG III – THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 18 V I II XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH LẮP MÁY Xác định độ cao hút nước cho phép Xác định cao trình lắp máy 18 18 19 XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH SÀN MÁY PHÁT 19 III XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH SÀN LẮP MÁY 20 IV XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH CẦU TRỤC 20 V XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC NHÀ MÁY SVTH: – STT: 16 20 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO CHƢƠNG I – NHIỆM VỤ TÍNH TỐN NHIỆM VỤ TÍNH TỐN Sinh viên vận dụng kiến thức học để thiết kế nhà máy thủy điện, gồm: - Bố trí tổng thể mặt nhà máy thủy điện - Tính tốn thiết bị cho nhà máy thủy điện - Tính tốn, thiết kế nhà máy thủy điện theo đề giao I II SỐ LIỆU TÍNH TỐN - Tài liệu cho trước thơng số lượng trạm thủy điện, bao gồm:  Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 151 (m)  Mực nước chết : MNC = 136,55 (m)  Mực nước bùn cát : MNBC = 119 (m)  Cột nước tính tốn : Htt = 32,00 (m)  Cột nước nhỏ : Hmin= 26,50 (m)  Cột nước lớn : Hmax= 40,95 (m)  Cơng suất lắp máy : Nlm= 4000 (kW)  Lưu lượng trạm : Qtrạm= 15,63 (m3/s)  Bình đồ : Số - Tài liệu quan hệ mực nước lưu nhà máy Q = f(Zhl): đồ thị số Đồ thị Q (m3/s) Zhl (m) 10 15 20 25 30 108 110.1 111.1 111.7 112.1 112.4 112.9 113.4 113.8 114.4 Quan hệ Q = f(Zhl) 115 114 Zhl (m) 113 112 111 110 109 108 107 SVTH: – STT: 16 10 20 Q (m3/s) 30 40 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO CHƢƠNG II – CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN I TỔNG QUAN VỀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN - Chọn thiết bị cho nhà máy thuỷ điện bao gồm: o Phân tích chọn số tổ máy trạm thuỷ điện o Chọn xác định kích thước thiết bị nhà máy (tuabin, ống hút, máy phát điện, máy biến áp, máy điều tốc, cầu trục) - Số tổ máy trạm thuỷ điện thơng số tuabin cơng suất, đường kính bánh xe cơng tác, vòng quay có liên quan chặt chẽ với Khi số tổ máy z nhiều hiệu suất trung bình trạm cao, an tồn cấp điệnhơn so với tổ máy Nhưng số tổ máy lớn vốn đầu tư thiết bị, cho cơng trình nhiều, chi phí vận hành lớn so với tổ máy - Phải thơng qua tính tốn kinh tế kỹ thuật để chọn phương án tối ưu Tính tốn với phương án 2, 3, tổ máy tính tốn lựa chọn cho vừng nằm vùng hiệu suất cao - Việc chọn số tổ máy trạm định đến cơng suất định mức tổ máy thơng số kích thước nhà máy Số tổ máy phải chọn thơng qua tính tốn kinh tế lượng tính khả thi phương án số tổ máy CHỌN TUABIN THUỶ LỰC Chọn số tổ máy Trạm thủy điện vừa nhỏ chọn số tổ máy Z = 2, 3, tổ máy Chọn nhãn hiệu tuabin Nhãn hiệu tuabin ký hiệu bở số chữ viết chữ số, xếp theo thứ tự định Nhãn hiệu tuabin thể ba nội dung cách nhua dấu “-“: kiểu tuabin – phương thức bố trí – kích thước đặc trưng tuabin - Để chọn nhãn hiệu tuabin có cách: o Dùng bảng tổng hợp hệ loại tuabin o Dùng biểu đồ sản phẩm hệ loại tuabin - Dựa vào cột nước cơng suất tuabin, tra bảng biểu đồ hệ loại để chọn hệ, kiểu tuabin phù hợp Xác định thơng số tuabin 3.1 Phương án tổ máy a) Chọn tuabin thủy lực Cơng suất TuaBin NTB theo cơng thức: N NTB  lm (kW) Z mf II - Trong : Z = – số tổ máy; Nlm = 4000kW – cơng suất lắp máy tuabin; mf : hiệu suất máy phát ; mf = 0,900,95; Chọn mf = 0,95 SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO 4000  2105,3  kW   0,95 Tra hình PL2.3 – trang 34: ứng với cột nước HTK = 32,00m NTB = 2105,3(kW) tra Hình PL2.3 – Tr.34 ta tuabine nằm vùng số hiệu 32/300 Từ ta chọn loại tuabin PO123-BM140 Trong đó: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại D1(cm) = 140 – đường kính tiêu chuẩn BXCT n – vòng quay tuabine, n = 300v/ph b) Kiểm tra vùng làm việc tuabin Sau chọn tuabine ta có đường kính tiêu chuẩn D1 , vòng quay đồng n cơng suất tuabine NTB ta tính dại lượng quy dẫn n1 ' , Q1 ’ ứng với  NTB  dao động cột nước từ Hmin ÷ Hmax đem chúng đặt lên đường đặc tính tổng hợp để kiểm tra; với TB = 0,88 0,9, chọn TB = 0,9  Điểm A : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax: nD1 300 1, 40 n '1H max    65,63 (v/ph) H max 40,95 Q1Hmax  NTB 2105,3   0, 464(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( H max ) 9,81 0,9 1,  40,95  Điểm B : ứng với HTK giao điểm n’1Htk với Q’1Htk: nD1 300 1, n '1HTK    74, 25 (v/ph) HTK 32 Q1H  TK NTB 2105,3   0,672(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( HTK ) 9,81 0,9 1,  32  Điểm C : ứng với Hmin: nD1 300 1, n '1H    81,59 (v/ph) H 26,5 Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123: ta thấy vùng làm việc khơng nằm vùng hiệu suất cao 3.2 Phương án tổ máy a) Chọn tuabine thủy lực Cơng suất Tuabin NTB theo cơng thức: N NTB  lm (kW) Z mf Trong : Z = – số tổ máy; SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Nlm = 4000kW – cơng suất lắp máy tuabin; mf : hiệu suất máy phát ; mf = 0,900,95; Chọn mf = 0,95 4000  NTB   1403,5  kW   0,95 Tra hình PL2.3 – trang 34: ứng với cột nước HTK = 32m NTB = 1403,5(kW) tra Hình PL2.3 – Tr.34 tuabine nằm vùng số hiệu 30/428 Từ ta chọn loại tuabin PO123-BM100 Trong đó: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại 100 = D1(cm) – đường kính tiêu chuẩn BXCT 428– vòng quay tuabine, n = 428v/ph b) Kiểm tra vùng làm việc tuabin Sau chọn tuabine ta có đường kính tiêu chuẩn D1 , vòng quay đồng n cơng suất tuabine NTB ta tính dại lượng quy dẫn n1 ' , Q1 ’ ứng với dao động cột nước từ Hmin ÷ Hmax đem chúng đặt lên đường đặctính tổng hợp để kiểm tra; với TB = 0,88  0,9, chọn TB = 0,9  Điểm A : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax: nD1 428 1,0 n '1H max    66,88 (v/ph) H max 40,95 Q1Hmax  NTB 1403,5   0,607(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( H max ) 9,81 0,9 1,0  40,95  Điểm B : ứng với HTK giao điểm n’1Htk với Q’1Htk: nD1 428 1,0 n '1HTK    75,66 (v/ph) HTK 32 Q1H  TK NTB 1403,5   0,878(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( HTK ) 9,81 0,9 1,0  32  Điểm C : ứng với Hmin có: nD1 428 1,0 n '1H    83,14 (v/ph) H 26,5 Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123: SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Phương án loại vùng làm việc Tuabin nằm vùng hiệu suất thấp 3.3 Phương án tổ máy a) Chọn turbine thủy lực Cơng suất Tuabin NTB theo cơng thức: N NTB  lm (kW) Z mf Trong : Z = – số tổ máy; Nlm = 4000kW – cơng suất lắp máy tuabin; mf : hiệu suất máy phát ; mf = 0,900,95; Chọn mf = 0,95 4000 NTB   1052,6  kW    0,95 Tra hình PL2.3 – trang 34: ứng với cột nước HTK = 32m NTB = 1052,6(kW) tra tuabine nằm vùng số hiệu 29/500 Từ ta chọn loại tuabin PO123-BM84 Trong đó: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại 84 = D1(cm) – đường kính tiêu chuẩn BXCT 500 - vòng quay tuabine, n = 500 v/ph SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO b) Kiểm tra vùng làm việc tuabin Sau chọn tuabine ta có đường kính tiêu chuẩn D1 , vòng quay đồng n cơng suất tuabine NTB ta tính dại lượng quy dẫn n1 ' , Q1 ’ ứng với dao động cột nước từ Hmin ÷ Hmax đem chúng đặt lên đường đặc tính tổng hợp để kiểm tra  Điểm A : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax: nD1 500  0,84 n '1H max    65,63 (v/ph) H max 40,95 Q1Hmax  NTB 1052,6   0,645(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( H max ) 9,81 0,9  0,84  40,95  Điểm B : ứng với HTK giao điểm n’1Htk với đường hạn chế cơng suất: nD1 500  0,84 n '1HTK    74, 25 (v/ph) HTK 32 Q1H  TK NTB 1052,6   0,933 (m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( HTK ) 9,81 0,9  0,84  32  Điểm A : ứng với Hmin có: nD1 500  0,84 n '1H    81,59 (v/ph) H 26,5 Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123 SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO 3.4 Chọn hiệu chỉnh tuabin - Từ việc kiểm tra vùng làm việc Tuabin, ta chọn phương án tổ máy tiến hành hiệu chỉnh - Phương án tổ máy: tuabin PO123-BM140, số hiệu 32/300 có: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại D1(cm) = 140 – đường kính tiêu chuẩn BXCT n – vòng quay tuabine, n = 300v/ph NTB = 2105,3(kW) a) Tiến hành hiệu chỉnh: - Chọn lại loại Turbine: PO123-BM100, số hiệu 30/428 có: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại D1(cm) = 100 – đường kính tiêu chuẩn BXCT n – vòng quay tuabine, n = 428v/ph NTB = 2105,3(kW) b) Kiểm tra vùng làm việc tuabin Sau chọn tuabine ta có đường kính tiêu chuẩn D1 , vòng quay đồng n cơng suất tuabine NTB ta tính dại lượng quy dẫn n1 ' , Q1 ’ ứng với dao động cột nước từ Hmin ÷ Hmax đem chúng đặt lên đường đặc tính tổng hợp để kiểm tra  Điểm A : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax: nD1 428 1,0 n '1H max    66,88 (v/ph) H max 40,95 Q1Hmax  NTB 2105,3   0,91(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( H max ) 9,81 0,9 1,0  40,95  Điểm B : ứng với HTK giao điểm n’1Htk với Q’1Htk: nD1 428 1,0 n '1HTK    75,66 (v/ph) HTK 32 Q1H  TK NTB 2105,3   1,317(m3 / s) 3/2 3/2 9,81..D1 ( HTK ) 9,81 0,9 1,0  32  Điểm C : ứng với Hmin: nD1 428 1,0 n '1H    83,14 (v/ph) H 26,5 Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123: SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO c) Hiệu chỉnh hiệu suất Hiệu suất TuaBin thiết kế :  = m +  Trong :  : hiệu suất TuaBin thiết kế m : hiệu suất TuaBin mẫu  : số gia hiệu suất, tính  = max - mmax max : hiệu suất lớn TuaBin cần thiết kế Khi H  150m: max   1  m max 5 D1m D1 Trong đó: mmax : hiệu suất TuaBin mơ hình lấy trạng thái tối ưu đường đặc tính tổng hợp chủ yếu mmax = 0,88 (ứng với đường đồng mức hiệu suất ) D1m = 460 (mm)  max = - ( - 0,88 ) 0,46  0,897   = |0,897 - 0,90| = 0,003 < 3%max=0,027 nên khơng phải hiệu chỉnh Vậy: TB = 0,90 = 90% SVTH: – STT: 16 Trang ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Kết luận chọn tuabin Trong phạm vi đồ án mơn học, khơng đủ điều kiện xét đến điều kiện kinh tế phương án số tổ máy nên chọn số tổ máy theo điều kiện kỹ thuật Dựa vào vùng làm việc hiệu suất cao ta nhận thấy với phương án tổ máy tuabine làm việc với hiệu suất cao Chọn phương án tổ máy phương án tính tốn - Turbine: PO123-BM100, số hiệu 30/428 có: PO – tuabine tâm trục 123 – số hiệu BXCT BM – tổ máy trục đứng buồng xoắn kim loại D1(cm) = 100 – đường kính tiêu chuẩn BXCT n – vòng quay tuabine, n = 428v/ph NTB = 2105,3(kW) Tra Bảng PL2.19 Kích thƣớc tuabin tâm trục, trục đứng, buồng xoắn kim loại PO82 (123) – BM – Trang 96, ta có: Đơn vị: cm Kích thước (cm) Kiểu tuabin l r1 r2 PO123-BM100 330 200 200 III TÍNH TỐN THỦY LỰC BUỒNG XOẮN Chọn loại buồng xoắn Theo kết tra tuabine ta có buồng tuabine buồng xoắn kim loại, chọn tiết diện tròn Tính tốn thiết kế buồng xoắn khí thủy lợi thiết kế, tính tốn kích thước buồng xoắn dựa tuabine chọn Tính tốn thủy lực xác định kích thƣớc buồng xoắn Trong phạm vi đồ án mơn học, sử dụng phương pháp tốc độ vòng số (Vu = const) để tính tốn thủy lực xác định kích thước buồng xoắn Khi coi vận tốc dòng chảy mặt cắt buồng xoắn nhau: v = const v  kv H tt (m/s) Trong đó: kv – hệ số tốc độ, lấy theo kinh nghiệm sau: Khi Htt = 2m, lấy kv = 1,14 Khi Htt = 500m, lấy kv = 0,8 Với Htt = 32m; nội suy ta kv = 1,12 Suy ra: - v  1,12  32  6,34  m / s  Chọn buồng xoắn mặt cắt ngang hình tròn Chọn góc bao lớn max = 3450 Tính sơ số kích thước sau:  Chiều cao cánh lấy nước: b0 = (0,35÷0,45)D1 = (0,35÷0,45).1,0 = 0,35÷0,45 (m)  chọn b0 = 0,4(m) SVTH: – STT: 16 Trang 10 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO  Đường kính vòng bệ:  n Db  1  0,03 s  D1  Với: ns – hệ số tỷ tốc ; ns  1,167   308,1    1  0,03   1,53 (m)     n NTB 428 2000  1,167   308,1 (v/ph) 5/ H tt 30,785 / Chọn: Db = 1,55(m)  Đường kính ngồi vòng bệ: Da = (1,4÷1,6) D1 = (1,4÷1,6)1 = 1,4 ÷ 1,6(m); Chọn Da = 1,7(m)  Tính lưu lượng thiết kế: lưu lượng ứng với cột nước tính tốn (Htt) phát cơng suất định mức NTB= 2105,3(kW) NTB 2105,3 Qtt    7, 45 (m3 / s) 9,81  H tt 9,81 0,9  32 Tiến hành lập bảng tính tốn đây, sau dựa vào kết bảng tính để xác định kích thước buồng xoắn:  Cột (1): tên mặt cắt: từ cửa vào đến cửa  Cột (2): góc  tương ứng với tên mặt cắt  Cột (3): bán kính cong buồng xoắn: max  i  Qtt max 360. V (m) Qtkmaxi i   max 360 vmax max (m)  Cột (4): khoảng cách từ trục đến tâm mặt cắt thứ i: = i + Với = Da/2 = 1,7/2 = 0,85m  Cột (5): bán kính Ri: Ri = + 2i = + i SVTH: – STT: 16 Trang 11 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Bảng tính tốn kích thước buồng xoắn tiết diện tròn Tên mặt cắt i i Ri (1) (2) (3) (4) (5) cửa 0 0.85 0.85 15 0.125 0.975 1.1 30 0.177 1.027 1.204 45 0.216 1.066 1.282 60 0.25 1.1 1.35 75 0.279 1.129 1.408 90 0.306 1.156 1.462 105 0.33 1.18 1.51 120 0.353 1.203 1.556 135 0.375 1.225 1.6 10 150 0.395 1.245 1.64 11 165 0.414 1.264 1.678 12 180 0.433 1.283 1.716 13 195 0.45 1.3 1.75 14 210 0.467 1.317 1.784 15 225 0.484 1.334 1.818 16 240 0.5 1.35 1.85 17 255 0.515 1.365 1.88 18 270 0.53 1.38 1.91 19 285 0.544 1.394 1.938 20 300 0.559 1.409 1.968 21 315 0.572 1.422 1.994 22 330 0.586 1.436 2.022 cửa vào 345 0.599 1.449 2.048 SVTH: – STT: 16 Trang 12 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Vẽ mặt cắt ngang buồng xoắn i Ri ûa mc cư mc cửa vào rb o 55 b0 = 0.400 Db = 1.500 Da = 1.700 Hình 3.3 Đường bao buồng xoắn mặt cắt ngang buồng xoắn IV CHỌN ỐNG HÚT Nước sau làm bánh xe cơng tác Tuabin quay dồn phía hạ lưu qua ống xả, ống xả ngồi việc dẫn nước hạ lưu với tổn thất lượng nhỏ nhất, có tác dụng sau : + Sử dụng thêm phần lớn động lại dòng chảy sau khỏi BXCT + Tận dụng thêm cột nước tĩnh Hs (gọi độ chân khơng tĩnh) tính từ mặt cắt cửa BXCT đến mực nước hạ lưu hầm xả nước Sau xem xét so sánh loại ống xả, định chọn loại ống hút hình cong cho tuabin tâm trục trục đứng tính tốn PO123-BM100 Tra PL2.5 Bảng tra chọn ống hút – trang 116 , ta có: (Đơn vị: m) số hiệu ống hút h:D 4H 2.5 SVTH: – STT: 16 D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 1.000 2.500 4.500 2.740 1.352 1.352 0.670 1.570 1.310 Trang 13 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO V CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Máy phát điện thiết bị biến tuabin thành điện cung cấp cho hệ thống điện, loại máy phát đồng ba pha Các phận máy phát gồm: phần quay rotor, phần tĩnh stator, hệ thống kích từ, hệ thống làm nguội máy phát, hệ thống chống cháy Khi chọn máy phát điện nhà máy thủy điện, cần lưu ý thơng số sau: cơng suất lắp máy (Nlm), số vòng quay đồng tuabin (n) hình thức lắp máy (trục đứng hay trục ngang) Số vòng quay đồng bộ: nmf = ntb = 428 v/ph Cơng suất định mức máy phát điện (Nmf) tính theo cơng thức sau: N 4000 N mf  lm   2000  kW  z Trong đó: Nlm = 4000kW – cơng suất lắp máy TTĐ z = – số tổ máy TTĐ Do máy phát nối đồng trục trực tiếp với tuabin nên cơng suất máy phát thấp cơng suất tuabin, Ban đầu ta giả thiết  mf  0,95 với cơng suất tuabin NTB = 2105,3 (kW) ta tính cơng suất máy phát là: Nmf = 2105,3×0,95 = 2000 (kW) Tra PL2.2 – bảng PL2.20 thơng số kỹ thuật máy phát thủy lực – trang 97, ta chọn loại máy phát điện loại BГC260/44-14 có thơng số kỹ thuật sau: Cơng suất Khi phụ tải định mức STT Kiểu máy phát n (v/p) U (kV) kVA kW I (A) (%) 62 BГC260/44-14 Kiểm tra: 428,6 2750 2200 6300 262 95 n  2200  2000 100  10% 2000  Máy phát chọn hợp lí Tra PL2.22 kích thƣớc máy phát BГC – trang 103, ta có thơng số: Máy phát D0 h0 l l1 d0 m n s h Smf  133 304 110 150 320 280 50 20 BГC () 260 310 Tra Bảng PL2.21 Thơng số máy kích từ tƣơng ứng trọng lƣợng máy phát thủy lực – trang 100, ta có trọng lượng máy phát Momen Máy kích từ Trọng lượng Trọng lượng STT đà lắp ráp (tấn) Kiểu U (V) N (kW) máy phát (tấn) (Tm2) 62 BBC-74/11-6 100/25 50/3,5 41,0 25,0 20 SVTH: – STT: 16 Trang 14 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHÍNH Việc truyền tải điện xa tiến hành với điện áp cao nhằm giảm tổn thất dây tải giảm tiết diện dây tải, khoảng cách tải xa cơng suất tải lớn điện áp phải cao Để chọn máy biến áp, cần dựa vào thơng số sau: Cơng suất cần tải: N  N hg  Ntd S  lm ( KVA) (1.13) z.kt cos  VI Trong đó: Nlm= 4000 (kW) Nhg – cơng suất hộ gần sử dụng điện áp máy phát Nhg = 120 kW Ntd= (23)%.Nlm= (80 120) (kW), chọn Ntd = 100 (kW) cos  =0,8 (hệ số cơng suất) kt – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ; lấy kt = 0,75 Chọn z= : số tổ máy biến áp 4000  120  100 S  3150 (kVA)  0,75  0,8 Usơ cấp mf =Umf = 6,3 (KV) Dựa vào cơng suất định mức máy biến áp, ta tra Bảng PL2.25 Bảng tra máy biến áp – Trang 109, chọn MBA loại TM-3200/10 STT Kiểu MBA S (kVA) 37 TM-3200/10 3200 Điện áp (kV) Cao áp Hạ áp 10 6.3 Chênh lệch cơng suất định mức cơng suất thiết kế : 3200  3150 S   100  1,59% 3150 Vậy máy biến áp chọn hợp lý Tra Bảng PL2.26 Trọng lƣợng kích thƣớc máy biến áp cuộn dây – trang 113, ta chọn thơng số MBA TM- 3200/10 Trọng lượng (kg) Kích thước (mm) Chiều cao Kiểu MBA Tồn Dầu Phần nâng Vỏ khung Xuất xưởng Điểm cao A TM-3200/10 13130 5070 5200 2860 11700 4000 SVTH: – STT: 16 Nắp Ƃ Chiều dài B Khoảng cách (B1) Bề rộng  khoảng cách ray Д 2830 4150 1790 2600 1594 Trang 15 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO VII CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC Để chọn thiết bị điều tốc phù hợp ta dựa vào yếu tố sau: - Loại điều tốc: lựa chọn loại điều tốc đơn điều tốc kép Điều tốc đơn dùng cho tuabin tâm trục, tuabin cánh quạt, tuabin gáo loại nhỏ Điều tốc kép dùng cho tuabin cánh quay, tuabin gáo - Quy mơ máy điều tốc: Khái niệm “năng lực cơng tác MĐT” ký hiệu A: kNTB A (kGm) H tk k – hệ số an tồn, lấy k =  NTB = 2105,3 kW – cơng suất tuabin Htk = 32m (3  4)  2105,3  A  1116,5  1488,7 (kGm) 32 Dựa vào lực cơng tác MĐT ta chia hai loại điều tốc sau: - Máy điều tốc nhỏ: có A  3000 kGm - Máy điều tốc lớn: có A > 3000 kGm Như A  3000 kGm nên ta chọn máy điều tốc loại nhỏ Tra PL2.3 Bảng tra chọn thiết bị điều tốc – trang 107, ta chọn máy điều tốc K1000 Trong đó: VIII CHỌN CẦU TRỤC TRONG NHÀ MÁY Trong nhà máy thủy điện, để phục vụ cho việc lắp ráp sửa chữa tổ máy cần phải có cầu trục Chọn cầu trục nhà máy vào trọng lượng kích thước vật nâng lớn (rotor máy phát + trục, BXCT tuabin + trục, máy biến áp ) kích thước đủ bố trí thiết bị lại theo bề rộng gian máy, có kết hợp với nhịp cầu trục Lk có sẵn Gmax = max(GrotorMF , GBXCT + Trục , GMBA) Trong đó:  GrotorMF: Trọng lượng Rơto+trục máy phát (trọng lượng lắp ráp lớn nhất) GrotorMF = 20 Tấn  GBXCT + Trục = 24,2tấn – tra Bảng PL2.13 Trọng lƣợng tuabin tâm trục – trang 91  GMBA :Trọng lượng máy biến áp GMBA = 13,13 Vậy trọng lượng lớn cầu trục cần nâng là: Gmax = GrotorMF = 24,2 Tấn Từ đó, tra Bảng PL2.27 Cầu trục điện sức nâng từ 20  50 tấn, ta chọn được: SVTH: – STT: 16 Trang 16 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO trọng tải nâng Móc Móc phụ (tấn) 30 Độ cao nâng Chiều dài nhịp Lk Móc (m) Móc phụ (m) 7.5 12 14 Kích thước M K A (mm) 6300 5100 2750 B (mm) 300 F Lm 150 (mm) 2500 Vị trí móc cầu trục C1 400 SVTH: – STT: 16 C2 300 D1 1600 D2 (mm) 1910 D3 D4 2560 950 Trang 17 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO CHƢƠNG III – THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN I XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH LẮP MÁY Xác định độ cao hút nƣớc cho phép Khi xác định cao trình lắp tuabin (cao trình lắp máy) cần lưu ý đến điều kiện phát sinh khí thực khối lượng đào hố móng nhà máy Điều kiện để khơng phát sinh khí thực mc x-x bất kỳ: px    pa   H s   H  p hh H S  H a  H hh   H   H S  Từ điều kiện chuẩn nhiệt độ bình thường (15o- 30o) thì:  Áp suất hóa khoảng (0,18- 0,43m cột nước), lấy phh=0,33m cột nước  H hh  phh   0,33m  Áp suất khí trời pa  10,33 m cột nước (tại mặt biển)  Ha  pa   10,33m Mực nước  = thay vào cơng thức ta có điều kiện để độ cao hút nước Hs khơng sinh khí thực là: H s  10,33  0,33   H  10   H   H s  Áp dụng cho thực tế, cao trình đặt tuabin   độ giảm áp suất  , mặt khác để tăng tính an tồn ta nhân thêm vào H 900 lượng (   ) H , ta có: tương ứng   (   ) H 900  H s  H s   10   k. H 900 H s  H s   10  Hoặc: Với:  - tra theo biểu đồ hình 3-2 trang 39 giáo trình thủy điện Hệ số an tồn k lấy k = 1,05  1,1 ; chọn k = 1,1  Ta xác định độ cao hút nước cho phép [Hs] theo cơng thức : H s   10    kH 900 Trong :  k- hệ số an tồn, lấy k = 1,1  - hệ số khí thực tuabin Tra đường ĐTTHC turbin PO123: Với trị số Q’1TK = 1,317 (m3/s), n’1TK = 75,66 (v/ph) ta  = 0,21  H: chiều cao cột nước tính tốn Htt = 32m SVTH: – STT: 16 Trang 18 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO  : cao trình đặt tuabin, thực chất ta chưa biết, tỷ số /900 q bé, sai số khơng đáng kể lấy chừng cao trình dự định đặt tuabin (thường lấy cao trình mực nước hạ lưu Zhl) Ta có: với NTB = 2105,3 kW; Htt = 32m ; TB = 0,9 NTB 2105,3 Qtt    7, 45 (m3 / s) 9,81TB  H tt 9,81 0,9  32  Tra quan hệ Q = f(Zhl) ta Zhl = 112 (m)   = Zhl =112 (m)   H s   10   112  k H  10   1,1 0, 21 32  2, 48(m) 900 900 Chọn HS = 1,0(m) < [HS] = 2,48(m) Xác định cao trình lắp máy - Cao trình lắp máy lm : đặt sâu an tồn khí thực, nhiên khối lượng phần nước nhà máy lớn Vì chọn lm cho vừa an tồn khí thực vừa đảm bảo khối lượng cơng trình Tuabin PO123-BM100 tuabin tâm trục trục đứng nên lm tính sau: b 0, lm  Z hl  H S   112,1    113,3(m) 2 Với: Zhl = 112,0m ; HS = 1m ; b0 = 0,4m - Xác định mực nƣớc hạ lƣu lớn nhỏ Q 15,63 Qmin  trạm   7,815 (m3/s) n Với: n = số tổ máy Qmax= Qtrạm = 15,63 (m3/s) Tra đường quan hệ (Q~Zhl) ta có mực nước cần tìm: min HL  112,1 (m) max HL  113,0 (m) Cao trình đáy ống hút đoh = lm – b0/2 - h = 113,3 – 0,4/2 – 2,5 = 110,6 (m) Trong đó: h = 2,5m – chiều cao ống hút b0 = 0,4m – chiều cao cánh hướng nước - II XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH SÀN MÁY PHÁT Cao trình sàn máy phát cao trình mặt sàn gian máy phát Cao trình có liên quan với chiều cao phần tầng turbine phần stator máy phát Khơng gian bên phải đủ chiều cao đặt thiết bị để nhân viên vận hành lại an tồn, thường lấy từ 2,7 - m Cao trình sàn phải đảm bảo cao mực nước hạ lưu lớn nhất, che chắn khơng để nước tràn vào trường hợp SVTH: – STT: 16 Trang 19 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO smf = lm + l + l1 + h0 = 113,3 + 3,3 +1,1 + 1,33 = 119,03 (m) Trong đó: l – tra Bảng PL2.19 Kích thƣớc tuabin tâm trục, trục đứng, buồng xoắn kim loại PO82 (123) – BM – trang 96 Tuabin PO123-BM100 có: l = 330cm = 3,3m l1 – tra Bảng PL2.22 Kích thƣớc máy phát BГC () – trang 103: Máy phát BГC () 260 có: l1 = 110cm = 1,1m III IV XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH SÀN LẮP MÁY  Là nơi lắp ráp, sửa chữa thiết bị nhà máy  Là nơi tiếp nhận thiết bị ngun vật liệu chở đến nhà máy  Bố trí phải thuận tiện với đường giao thong vào  Chọn: slm = smf = 119,03m XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH CẦU TRỤC - Cao trình cầu trục: cao trình mặt đường ray bánh xe lăn cầu trục Điều kiện để xác định cao trình thỏa mãn rút vật cao nặng tổ máy vận chuyển chúng khơng gian máy mà khơng va quệt vật khác ct = slm + a + hcc + hvai (m) Trong đó: slm = 119,03m a – khoảng cách an tồn với sàn, lấy d = 1,5m hcc – chiều cao lớn vật cần cẩu hcc = 2.Rmax = 2×1,75 = 3,50(m) hvai – chiều cao vai cột, hvai = 1,2m Từ đó: ct = 119,03 + 1,5 + 3,5 + 1,2 = 125,23(m) - Cao trình trần nhà máy: tnm = dct + Hct + a = 125,23 + 2,75 + 0,25 = 128,23 (m) Trong đó: ct = 125,23(m) Hdct = 2,40(m) a – khoảng cách an tồn cầu trục di chuyển an tồn nhà máy, chọn a = 0,25(m) - Cao trình đỉnh mái đm = tnm + 1,5 = 128,73 + 1,5 = 130,23(m) V XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC NHÀ MÁY Chiều dài đoạn tổ máy La Kích thước bao ngồi tổ máy Sau xác định kích thước thiết bị bố trí chúng, ta xác định chiều dài đoạn tổ máy: La = 7,2m Chiều dài gian lắp ráp Chọn Llr theo nhu cầu bố trí thiết bị tổ hợp lắp ráp,sửa chữa SVTH: – STT: 16 Trang 20 ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THANH HẢO Chọn Llr = 10,0m Chiều dài nhà máy Lnm = Llr + nLa + L = 10,0 + 2×7,2 + 3,0 = 27,4 (m) Trong đó: n – số tổ máy, n = L – chiều dài tăng thêm nhà máy, L = 3,0m Chiều rộng nhà máy Chiều rộng nhà máy phụ thuộc vào: cách bố trí máy phát, thiết bị điều chỉnh, bảng điện bên máy, thiết bị khác khoảng lại Khi xác định chiều ngang nhà máy nên xem xét kết hợp với nhịp cầu trục Vậy chọn B = 9,0 m Xác định đƣờng kính kinh tế đƣờng ống dẫn nƣớc vào tuabin - Xác định đƣờng kính ống Xác định theo cơng thức kinh nghiệm Bundsu (Đức): DKT  0,052.Qmax  0,052  7,8153  1,582  m   DKT = 1,60 (m) Trong đó: Qmax – lưu lượng lớn qua đường ống, Qmax  - Qtrạm 15, 63   7,815  m3 / s  n tổ máy H – cột nước tác dụng (có kể đến áp lực nước va dương) H = MNDBT - lm = 151 – 113,3 = 37,7 (m) Xác định kích thƣớc phận cửa vào Phương trình tính cho tường ngực: x2 y2  1 (kD)  kD 2     Trong đó: y  0,31D  0,311,6  0,70  m  k = k > cho k.D số ngun chẵn D – đường kính hầm dẫn nước ; D = 1,6m Từ đó, tính được: x = 2,14m SVTH: – STT: 16 Trang 21 ... (kV) kVA kW I (A) (%) 62 BГC260/44-14 Kiểm tra: 428 ,6 27 50 22 00 6300 26 2 95 n  22 00  20 00 100  10% 20 00  Máy phát chọn hợp lí Tra PL2 .22 kích thƣớc máy phát BГC – trang 103, ta có thơng số:... 1.365 1.88 18 27 0 0.53 1.38 1.91 19 28 5 0.544 1.394 1.938 20 300 0.559 1.409 1.968 21 315 0.5 72 1. 422 1.994 22 330 0.586 1.436 2. 022 cửa vào 345 0.599 1.449 2. 048 SVTH: – STT: 16 Trang 12 ĐỒ ÁN THỦY... (1) (2) (3) (4) (5) cửa 0 0.85 0.85 15 0. 125 0.975 1.1 30 0.177 1. 027 1 .20 4 45 0 .21 6 1.066 1 .28 2 60 0 .25 1.1 1.35 75 0 .27 9 1. 129 1.408 90 0.306 1.156 1.4 62 105 0.33 1.18 1.51 120 0.353 1 .20 3 1.556