ĐỒ án THIẾT kế THỦY điện 5

đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Phần V: nhà máy Chơng nhà máy khái niệm chung Nhà máy thuỷ điện xởng sản xuất điện năng, nơi đặt thiết bị động lực phụ để trực tiếp biến dòng chảy thành điện đầu máy phát Các thiết bị động lực gồm: turbin máy phát Các thiết bị phụ: Có nhiệm vụ đảm bảo vận hành an toàn cho thiết bị bao gồm: Máy điều tốc, tủ điều khiển, hệ thống dầu , khí nén, nớc kĩ thuật, xởng sửa chữa thiết bị thí nghiệm v.v 1.1 Yêu cầu thiết kế nhà máy Tất thiết bị bố trí nhà máy phải đảm bảo vận hành dễ dàng, an toàn tiện lợi có nhu cầu sửa chữa Các thiết bị phụ bố trí tận dụng không gian nhà máy, không làm tăng kích thớc nhà máy Nhà máy phải có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, thi công nhanh, đảm bảo ổn định điều kiện 1.2 Vị trí, kiểu nhà máy a) Vị trí nhà máy Trong phần thuỷ công , ta chọn bố trí nhà máy thuỷ điện phía bờ phải (nhìn từ thợng lu), sau đập dâng nớc b) Kiểu nhà máy Do trạm thuỷ điện Đồng Nai có cột nớc Hmãx = 65,78m > 30 ữ 45m nên ta chọn kiể nhà máy sau đập Đặc điểm nhà máy thuỷ điện sau đập không chịu áp lực nớc trực tiếp từ thợng lu Đập loại bê tông trọng lực nên cửa lấy nớc đờng ống áp lực dẫn nớc vào turbin đợc bố trí thân đập Nhà máy thuỷ đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai điện có dạng kiểu kín điều kiện khí hậu ảnh hởng mực nớc hạ lu có lũ lớn Kết cấu nhà máy kiểu kín gồm có phần chính: Phần nớc Phần dới nớc Phần gian lắp ráp sửa chữa kích thớc kết cấu phần dới nớc nhà máy thuỷ điện 2.1 Khái niệm Phần dới nớc nhà máy thuỷ điện phần đợc tính từ cao trình sàn máy phát trở xuống phần nhà máy Phần bố trí thiết bị nh: máy phát, turbin, ống hút, buồng xoắn số thiết bị phụ trợ khác Phần dới nớc nhà máy chịu tất tải trọng nh: tải trọng tĩnh, tải trọng động, trọng lợng thiết bị cấu kiện phần nớc nhà máy thuỷ điện Điều kiện địa chất có ảnh hởng trực tiếp đến kích thớc phần dới nớc nhà máy Do trạm thuỷ điện Đồng Nai nằm sau đập nên ta thiết kế khối nhà máy cửa lấy nớc không liền Nớc đợc dẫn đến turbin đờng ống áp lực, cuối đờng ống áp lực có van đóng nhanh (van đĩa) Nhà máy thuỷ điện nằm đá cứng nên chiều dày đáy 0,1D1 + 0,2m, chọn chiều dày đáy nhà máy 2m, trụ pin đặt trực tiếp đá Phần dới nớc nhà máy đợc bố trí hệ thống thiết bị phụ để đảm bảo làm việc bình thờng nhà máy hành lang để kiểm tra, vận hành sửa chữa 2.2 Kết cấu kích thớc phần dới nớc nhà máy Kết cấu phần dới nớc nhà máy thuỷ điện đợc định đờng kính bánh xe công tác, cột nớc, lu lợng qua nhà máy, độ cao hút Hs, kích thớc buồng xoắn, ống hút điều kiện địa chất a) Chiều dài đoạn tổ máy Chiều dài đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thớc lớn buồng xoắn, ống hút, BXCT turbin lu lợng qua turbin lớn cột nớc thấp phụ thuộc vào kích thớc máy phát cột nớc lớn, lu lợng bé Theo kích thớc buồng xoắn ống hút: đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Lđ = BBX + Trong đó: BBX: Chiều dài buồng xoắn lấy theo kích thớc lớn dọc nhà máy B BX = R3450 + R( 3450 180 ) = R3450 + R1650 = 7,755 + 6,085 = 13,84m : Chiều dày lớp bê tông bảo vệ buồng xoắn Lấy = 1m Lđ = 13,84 + 2.1 = 15,84m Theo kích thớc máy phát Lđ = Dh + 2. = 12,38 + = 14,38m So sánh kích thớc ta thấy chiều dài đoạn tổ máy đợc xác định dựa vào kích thớc buồng xoắn để tim tổ máy trùng với tim khối móng (tránh tạo tải trọng lệch tâm), chọn Lđ = 16m b) Chiều rộng phần dới nớc Để đảm bảo tính liên tục nhà máy theo phơng dòng chảy, ta thờng bố trí nhà máy cho phần nớc đặt phần dới nớc Do chiều rộng phần dới nớc đợc định sở kích thớc ống hút kích thớc phần nớc Sau xác định kích thớc phần nớc ta xác định chiều rộng phần dới nớc c) Bố trí khe lún Ta bố trí phần gian lắp ráp tách rời phần gian máy khe lún sau tổ máy có khe lún Nh đảm bảo điều kiện làm việc lún không nhà máy 2.3 Các cao trình phần dới nớc a) Cao trình lắp máy Cao trình lắp máy cao trình lắp turbin Đối với turbin tâm trục trục đứng, cao trình lắp máy cao trình tơng ứng trung tâm cánh hớng nớc, đợc chon lam cao trình chuẩn để xác định cao trình khác nhà máy Cao trình lắp máy đợc chọn cho turbin làm việc đảm bảo không sinh tợng khí thhực Trong phần chọn thiết bị ta chọn : lm = 225,2m b) Cao trình đáy ống hút đồ án tốt nghiệp đôh = lm - thiết kế sơ TTĐ Đồng nai b0 - hôh = 225,2 0,34 10 = 214,86m Trong đó: b0: chiều cao cánh hớng nớc chọn b0 = 0,68m c) Cao trình đáy móng ống hút m = đôh t = 214,86 = 212,86m Trong đó: t: Chiều dày đáy nhà nhà máy phụ thuộc vào điều kiện địa chất d) Cao trình mép cửa ống hút mép ôh = đôh + h5 = 214,86 + 5,24 = 220,1m Trong đó: h5: Chiều cao cửa ống hút tính trên; h5 = 5,24m Ta thấy mực nớc hạ lu Zhl = 224,22m > 220,1m Vậy đảm bảo không cho không khí bên lọt vào bên ống hút làm giảm hiệu suất turbin e) Cao trình sàn turbin Cao trình có liên quan đến lớp bê tông bảo vệ buồng xoắn Độ dày lớp bê tông bảo vệ thông qua tính toán kết cấu xác định đợc, nhng thiết kế ta sơ chọn 1m Vậy cao trình sàn turbin là: STB = lm + max + = 225,2 + 2,34 + = 228,54m Trong đó: - max: Bán kính tiết diện tròn lớn buồng xoắn max = 2,34m - 1: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ buồng xoắn = 1m f) Cao trình lắp máy phát Là cao trình đáy stato máy phát LMP = STB + hcửa + d + h2 + a Trong đó: - hcửa: Chiều cao cửa vào giếng turbin Chọn hcửa = 2,5m - d: Chiều dày lớp bê tông đỡ máy phát chọn d = 0,5m - h2: Chiều cao giá chữ thập dới tính phần h2 = 0,6m đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai - a: Khoảng cách từ mặt giá chữ thập dới đến mặt dới stato máy phát a = 0,25m LMP = 228,54 + 2,5 + 0,5 + 0,6 + 0,25 = 232,39m g) Cao trình sàn máy phát (cao trình sàn nhà máy) SMP = LMP + hst = 232,39 + 2,33 = 234,72 Trong đó: hst: Chiều cao stato máy phát tính phần hst = 2,33m kích thớc kết cấu phần nớc nhà máy 3.1 Khái niệm nhân tố liên quan Phần nớc nhà máy phần đợc tính từ cao trình sàn máy phát trở lên Tại bố trí toàn phần máy phát thiết bị nh: Cầu trục, tủ điều tốc, tủ điện, thùng dầu áp lực Kết cấu kích thớc phần nớc nhà máy có liên quan chặt chẽ đến việc bố trí thiết bị gian máy, điều kiện thi công, phơng thức cẩu lắp ráp sửa chữa thiết bị đợc thực gian máy gian sửa chữa Kết cấu chịu lực nhà máy gồm hệ thống cột dầm đỡ, vị trí đặt khớp lún phải đặt tách 3.2 Kích thớc mặt phần nớc a) Chiều rộng nhà máy Chiều rộng nhà máy phụ thuộc vào kích thớc cầu trục, phơng thức cẩu vật, việc bố trí thiết bị: Máy phát, buồng xoắn thiết bị bố trí tầng máy phát, tủ điện, tủ điều tốc, thùng dầu áp lực Chiều rộng nhà máy xác định theo kích thớc máy phát: Bk = Dh + 2. + 2d Trong đó: Dh - Đờng kính hố máy phát Dh = 12,38m - Chiều rộng hành lang lại sàn máy phát = 2,5m d Chiều dày tờng nhà máy d = 0,4m Bk = 12,38 + 2,5 + 0,4 = 18,18m Tính lại theo nhịp cầu trục đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Ta thấy rằng: nhịp cầu trục chọn [Lk] = 21m >18,18m Do ta nên cắt ngắn bớt nhịp cầu trục để giảm chiều rộng nhà máy Khi nhịp cầu trục cắt có chiều dài là: Lk = 19m Chiều rộng nhà máy lúc là: Bk = Lk + + 2d Trong đó: Lk Khoảng cách tim đờng ray cầu trục (khẩu độ cầu trục) Lk = 19m - Khoảng cách từ tim đờng ray cầu trục đến tờng nhà máy = 1m d Chiều dày tờng nhà máy d = 0,4m B = 19 + 2.1 + 0,4 = 21,8m Chọn tiết diện cột đỡ ray cầu trục nhà máy: Dài ì Rộng = 1,5 ì 1m Vậy chiều rộng lòng nhà máy là: Bl = 21,8 2.1,5 = 18,8m b) Kích thớc gian lắp giáp Gian lắp ráp đợc dùng để lắp ráp tổ máy xây dựng để sửa chữa tổ máy, thiết bị Tại đây, thiết bị đợc vận chuyển từ nơi khác đến (máy biến áp) đợc đa từ tổ máy để sửa chữa Vì nên chọn cao trình sàn lắp ráp với cao trình sàn máy phát với cao trình đờng giao thông vào nhà máy Chiều rộng gian lắp ráp chiều rộng nhà máy 21,8m Chiều dài gian lắp ráp phụ thuộc vào tất thiết bị đặt Do nhà máy có tổ máy nên theo kinh nghiệm có nhiều tổ máy cần sửa chữa Trong phạm vi gian lắp ráp thờng đặt thiết bị: BXCT, nắp turbin, ổ trục, rôtô + trục, máy kích từ, giá chữ thập + dới, máy biến áp Yêu cầu lối lại tối thiểu 1,2m Do thiết bị đặt cách tối thiểu ữ1,2m Theo kinh nghiệm chiều dài gian lắp ráp đợc tính bằng: LLR = (1,1 ữ1,3).Lđ = (1,1 ữ1,3).16 = (17,6 ữ 20,8)m Chọn LLR = 22m Sau bố trí thiết bị nh: Hố máy biến áp, nắp máy phát, máy kích từ, rôtô, BXCT thấy LLR = 22 hợp lý Việc bố trí thiết bị phải tuân theo nguyên tắc nằm phạm vi cẩu đợc cầu trục đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai c) Chiều dài nhà máy Chiều dài nhà máy đợc xác định theo công thức sau: LNM = Z.Lđ + LLR + L + 2t Trong đó: Lđ: Chiều dài đoạn tổ máy Lđ = 16m LLR: Chiều dài gian lắp ráp LLR = 22m Z: Số tổ máy Z = t: Chiều dày tờng nhà máy t = 0,5 L: Chiều dài nhà máy tăng thêm nhằm mục đích để cầu trục cẩu đợc toàn thiết bị tổ máy cuối L có khi: BC.TR > Lđ - đây: BC.TR = 14,15m < Lđ - 2. = 16 2.0,5 = 15m (Với khoảng cách an toàn) Vậy không cần xây thêm L Song để an toàn phần kết cấu chọn L = 1m LNM = 2.16 + 22 + + 2.0,5 = 56m 3.3 Các cao trình phần nớc a) Cao trình sàn nhà máy Thiết kế cao trình sàn nhà máy cao trính lắp máy phát SNM = LMP = 234,72m b) Cao trình cầu trục Cao trình cầu trục cao trình đỉnh đờng ray cầu trục, cao trình phụ thuộc vào kích thớc vật cẩu phơng thức cẩu Có phơng thức cẩu cẩu đỉnh cẩu bên Nếu cẩu đỉnh vật đợc cẩu di chuyển dọc nhà máy đỉnh máy phát, cẩu bên vật đợc cẩu di chuyển bên máy phát Vì kiểu máy phát kiểu treo, nên chiều cao giá chữ thập lớn làm cho cao trình đỉnh tổ máy tăng lên trờng hợp để giảm chiều cao nhà máy ta chọn phơng thức cẩu bên Với cầu trục chiều rộng nhà máy chọn, bị hạn chế phạm vi hoạt động nên dùng phơng thức cẩu bên cho vật cẩu giá chữ thập sàn nhà máy đợc Vì trờng hợp tác dụng giảm chiều cao nhà máy đợc lợng chiều cao chóp máy phát + chiều đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai cao ổ chặn nhng chiều ngang nhà máy không tăng lên Với lập luận nh ta có cao trình cầu trục đợc xác định nh sau: C.TR = SNM + h1 + + Lmax + hmóc + Ldây Trong đó: SNM = 234,72m h1 Chiều cao giá chữ thập trên, h1 = 1,6m - Khoảng cách an toàn từ vật cẩu đến mặt giá chữ thập = 0,5m Lmax Chiều dài lớn thiết bị cần cẩu Lmax = 7,78m hmóc chiều dài móc cầu trục hmóc = 0,775m Ld Chiều dài dây cáp Ld = 2m han toàn Khoảng cách an toàn trình cẩu vật Lấy han toàn = 1m C.TR = 234,72 + 1,6 + 0,5 + 7,78 + 0,775 + + = 248,375m Chọn C.TR = 248,6m c) Cao trình trần nhà máy TR = C.TR + HC.TR + Trong đó: C.TR = 248,6m HC.TR Chiều cao cầu trục kể xe con; HC.TR = 8m - Khoảng cách an toàn từ đỉnh xe tới đỉnh nhà máy Chọn = 1m Vậy: TR = 248,6 + + = 257,6m d) Cao trình đỉnh nhà máy đ = TR + hm = 257,6 + = 259,6m Với hm chiều cao kết cấu mái nhà máy gồm dầm đỡ, lớp bê tông panen Chọn hm = 2m đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Chơng nhà máy phụ thiết bị phụ trợ nhà máy phụ 1.1 Khái niệm Khi thiết kế nhà máy thuỷ điện, việc bố trí nhà máy ta phải bố trí nhà máy phụ cách hợp lý Nhà máy phụ nơi bố trí thiết bị phụ nh: Hệ thống dầu, hệ thống khí nén, hệ thống nớc kĩ thuật, thiết bị phân phối điện nơi để cán công nhân vận hành, làm việc điều hành hoạt động nhà máy Hệ thống phòng phụ nhà máy bao gồm: Phòng điều khiển trung tâm Phòng quản lý vận hành Phòng điện chiều Phòng ắc quy, axít Phòng khí Các phòng chức khác 1.2 Phòng điều khiển trung tâm Phòng đợc trang bị thiết bị theo dõi, quan sát theo dõi, điều khiển trình vận hành nhà máy, trung tâm đầu não nhà máy, thờng đợc bố trí cao trình với sàn nhà máy, thích hợp cho việc bao quát toàn nhà máy Trong phòng bố trí bảng phân phối điện, đồng hồ đo điện, thiết bị kiểm tra, thiết bị bảo vệ, hệ thống thông tin liên lạc xử lý tín hiệu Diện tích phòng phụ thuộc vào kích thớc loại thiết bị cách bố trí Nó có quan hệ với sơ đồ đấu điện chính, số tổ máy, công suất tổ máy khả tự động hoá nhà máy Việc bố trí phòng điều khiển trung tâm vấn đề quan trọng Đối với trạm thuỷ điện Đồng Nai 5, bố trí phòng điều khiển trung tâm phía hạ lu nhà máy, gần gian lắp ráp nhằm mục đích quan sát đợc trình vận hành tổ máy Cao trình phòng điều khiển trung tâm cao trình sàn nhà máy đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai 1.3 Phòng điện chiều, ắc quy, axít, nạp điện Để cung cấp dòng điện chiều phục vụ đo lờng chiếu sáng nhà máy bị cố, nhà máy phải có hệ thống điện chiều gồm có: Phòng ắc quy, nạp điện, axít để cung cấp điện chiều phục vụ cho phòng điều khiển trung tâm Vị trí phòng bố trí tầng dới gian phòng điều khiển trung tâm có hành lang cách ly với phòng điều khiển trung tâm 1.4 Phòng thiết bị phụ trợ máy thuỷ lực Gồm phòng nh: Phòng chứa dầu bôi trơn, dầu cách nhiệt tổ máy xử lý dầu, phòng đặt máy nén khí, phòng đặt máy bơm nớc kĩ thuật, máy bơm tiêu nớc buồng xoắn ống hút sửa chữa tổ máy Các hệ thống thiết bị phụ trợ máy móc nhà máy thuỷ điện chủ yếu đảm bảo chế độ làm việc bình thờng tổ máy, gồm hệ thống: Hệ thống dầu, hệ thống khí nén, hệ thống cung cấp nớc kĩ thuật, hệ thống tháo nớc tổ máy, hệ thống thiết bị kiểm tra đo lờng 1.5 Bố trí máy biến áp trạm phân phối điện a) bố trí máy biến áp Trạm thuỷ điện Đồng Nai có tổ máy, nhà máy kiểu sau đập, nên để tận dụng khoảng không gian nhà máy với đập ta bố trí máy biến khoảng không gian Cao trình đặt máy với cao trình gian lắp giáp để sử dụng cầu trục gian máy sửa chữa, đặt gần gian máy nhằm rút ngắn cáp dẫn, tiết kiệm chi phí, vận hành thuận tiện, giảm phát sinh cố b) Bố trí trạm phân phối điện cao Căn vào điều kiện địa hình, bố trí trạm phân phối điện cao phía bên phải (nhìn từ thợng lu) sau đập, cao trình 360 đỉnh đồi (san đồi, bạt mái) bố trí theo kiểu bậc thang để giảm bớt khối lợng đào hệ thống thiết bị phụ Trong nhà máy thuỷ điện, để đảm bảo tổ máy vận hành an toàn thiết phải bố trí hệ thống thiết bị phụ trợ Đặc biệt nhà máy có công suất vừa lớn, có vai trò quan trọng hệ thống hệ thống thiết bị phụ trợ phải có tính tự động hoá độ xác cao để tăng mức độ an toàn, thuận tiện quan trọng giảm cố 10 đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Hệ thống thiết bị phụ nhà máy gồm có: Hệ thống dầu Hệ thống cung cấp khí nén Hệ thống cung cấp nớc kĩ thuật Hệ thống thoát nớc tổ máy Hệ thống tiêu nớc 2.1 Hệ thống dầu Yêu cầu hệ thống dầu: Đảm bảo cung cấp đủ dầu chủng loại, đạt phẩm chất cho thiết bị thùng dầu Phải có hệ thống thu gom dầu, tinh lọc, tái chế dầu 11 ... hút: đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai Lđ = BBX + Trong đó: BBX: Chiều dài buồng xoắn lấy theo kích thớc lớn dọc nhà máy B BX = R3 450 + R( 3 450 180 ) = R3 450 + R1 650 = 7, 755 + 6,0 85 =... máy đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai 1.3 Phòng điện chiều, ắc quy, axít, nạp điện Để cung cấp dòng điện chiều phục vụ đo lờng chiếu sáng nhà máy bị cố, nhà máy phải có hệ thống điện. .. + + = 257 ,6m d) Cao trình đỉnh nhà máy đ = TR + hm = 257 ,6 + = 259 ,6m Với hm chiều cao kết cấu mái nhà máy gồm dầm đỡ, lớp bê tông panen Chọn hm = 2m đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ TTĐ Đồng nai