Thiết kế trạm thuỷ điện ‘’ mường hóa’

Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo ThS.Lê Thi Minh Giang người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế trạm thủy điện Mường Hóa ” Đồ án kết tổng hợp vận dụng toàn kiến thức 4,5 năm học tập nghiêm túc rèn luyện liên tục trường Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thủy Lợi, thầy cô môn Kỹ thuật thủy điện Năng lượng tái tạo, khoa Năng lượng trang bị cho em kiến thức chuyên sâu tạo điều kiện để em hoàn thiện đồ án tốt nghiệp Cuối em xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè cổ vũ, động viên trợ giúp em thời gian thực đồ án tốt nghiệp Trong thời gian thực đồ án, kiến thức thời gian hạn chế, chưa có kinh nghiệm thực tế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy cô giáo, bạn để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2017 Sinh viên thực Trần Văn Tùng Sinh viên: Trần Văn Tùng Lớp: 54Đ1 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng điện có vai trò vơ to lớn phát triển văn hoá đời sống nhân loại Nhu cầu điện giới tăng trưởng ngày mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng kinh tế chung, nói tiêu chuẩn để đánh giá phát triển quốc gia nhu cầu sử dụng điện Nguồn điện chủ yếu nhiệt điện than, nhiệt điện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử số nguồn lượng khác lượng gió, lượng mặt trời Hiện Việt Nam, thủy điện chiếm tỷ trọng lớn cấu sản xuất điện, đóng vai trò quan trọng cho an ninh lượng quốc gia Ngoài mục tiêu phát điện, nhà máy thủy điện có nhiệm vụ cắt chống lũ cho hạ du mùa mưa bão, đồng thời cung cấp nước phục vụ sản xuất nhu cầu dân sinh mùa khơ Nó chiếm tỷ trọng khoảng 60% công suất hệ thống điện Việt Nam Tuy nguồn thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn khai thác khoảng 20% trữ lý thuyết sông Việt Nam Mặt khác nhu cầu sử dụng điện hộ dùng điện thay đổi để đáp ứng thay đổi hệ thống điện khơng thể thiếu trạm thuỷ điện có khả thay đổi cơng suất thời gian ngắn Chính tầm quan trọng tiềm thuỷ điện lớn, đòi hỏi người thiết kế thi công trạm thuỷ điện phải nắm vững kiến thức thuỷ điện Để củng cố hệ thống lại kiến thức thuỷ điện, đồng ý Nhà trường khoa Năng lượng, em giao đề tài: Thiết kế trạm thuỷ điện Mường Hóa Cấu trúc đồ án: Thiết kế trạm thuỷ điện ‘’ Mường Hóa’’ gồm phần: Phần I: Tổng quan tài liệu cơng trình Phần II: Tính tốn thuỷ Phần III: Chọn thiết bị cho nhà máy thuỷ điện Phần IV: Cơng trình thuỷ cơng Phần V: Nhà máy thuỷ điện Sinh viên: Trần Văn Tùng Lớp: 54Đ1 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Phần VI : Chuyên đề MỤC LỤC Sinh viên: Trần Văn Tùng Lớp: 54Đ1 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện PHẦN I: TỔNG QUAN VÀ TÀI LIỆU VỀ CƠNG TRÌNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH 1.1 Giới thiệu cơng trình Mục tiêu nhiệm vụ dự án thuỷ điện Mường Hoá - PA2 sản xuất điện cung cấp cho ngành điện theo hợp đồng kinh doanh bán điện cho EVN, phục vụ nhu cầu điện sản xuất sinh hoạt trực tiếp cho tỉnh Sơn La với công suất lắp máy khoảng 8-10MW Lượng điện thuỷ điện Mường Hố hồ mạng vào lưới Quốc gia với lượng điện trung bình năm khoảng 30.10 6kWh Ðây trạm thuỷ điện điều tiết ngày đến tuần nên điều kiện phủ đỉnh cơng trình thuỷ điện Mường Hố phát hết cơng suất vào lưới điện Quốc gia Ðồng thời, cơng trình thuỷ điện Mường Hố nguồn dự phòng cho hệ thống điện tỉnh với điện lượng sơ cấp cao Ngoài ra, dự án thi công xây dựng, việc sử dụng nhân công địa phương tạo công ăn việc làm cho người dân khu vực dự án, cải thiện thu nhập, nâng cao đời sống kinh tế người dân lân cận khu vực dự án Khi vận hành, với diện tích mặt hồ tạo điều kiện cải thiện môi trường, phát triển nuôi trồng thuỷ sản bước đầu làm sở phát triển du lịch vùng 1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.1 Vị trí địa lý Cơng trình thuỷ điện Nường Hố - PA2 suối Mường Hoá , nhánh thượng nguồn sơng Mã, có toạ độ địa lý khoảng: 21o20’05” Vĩ độ Bắc 103o24’01” Kinh độ Ðông Thuộc địa bàn xã Mường Bám, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La 1.2.2 Đặc điểm chung lưu vực Lưu vực sông Mã hai hệ thống sơng chảy qua địa bàn tỉnh Sơn La Lưu vực sông Mã nằm hai quốc gia: Cộng Hoà Dân Chủ Nhân Dân Lào (phần thượng nguồn) Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Lưu vực sông Mã thuộc tỉnh: Suối Mường Hố nhánh thượng nguồn sơng Mã, diện tích lưu vực suối thuộc địa bàn 14 xã huyện Tuần Giáo xã huyện Ðiện Biên Ðông, tỉnh Ðiện Biên, 02 xã huyện Thuận Châu tỉnh Sơn La Diện tích lưu vực suối tính đến cửa sông Mã 1520km2 cao độ khoảng 385m Phần đầu nguồn suối Mường Hoá Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện hợp phần hai nhánh Mường E Mường Hóa Phần suối chảy địa bàn Thuận Châu nhánh suối Mường Hố Dòng chảy khu vực tuyến cơng trình chảy theo hướng Tây Bắc - Ðơng Nam, tuyến cơng trình có diện tích lưu vực khoảng 1345,5,0km2 thuộc địa bàn xã Mường Bám, tỉnh Sơn La Phần lưu vực suối dự kiến xây dựng cơng trình có độ dốc trung bình khoảng 0.32% với cao độ thay đổi từ khoảng 385m đến 470m Suối Mường Hoá (Nậm Khoai) nhánh suối tương đối lớn, với tổng lượng dòng chảy năm khoảng 1054,5.106m3, dòng chảy trung bình năm khoảng 33,44m3/s cho thấy nhánh suối có lưu lượng tương đối lớn cần khai thác 1.3 Điều kiện khí hậu khu vực Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 1.4.1 Dòng chảy năm 1.4.1.1 Chuỗi dòng chảy năm Bảng P1-8 Ðặc trưng dòng chảy năm tuyến cơng trình T T Tuyến FLV (km2) Qo (m3/s) Yo (mm) Mo (l/s.km2) Nậm Hoá PA2 1345,5 29,6 693,8 22,0 1.4.2.3 Đường trì lưu lượng bình quân ngày Bảng P1-10 Đường trì lưu lượng tuyến theo K P trạm Nậm Công (m /s) P% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00% 11.00% 12.00% 13.00% 14.00% 15.00% 16.00% 17.00% 18.00% 19.00% 20.00% 21.00% 22.00% 23.00% 24.00% 25.00% 26.00% 27.00% 28.00% 29.00% Nậm Hoá - PA2 172.08 149.22 118.35 104.22 95.31 85.86 76.86 71.1 65.43 59.94 58.05 53.1 51.75 50.94 50.49 49.14 48.78 47.61 45.27 41.58 41.22 41.13 39.6 37.08 35.505 33.939 31.707 29.844 29.313 P% 51.00% 52.00% 53.00% 54.00% 55.00% 56.00% 57.00% 58.00% 59.00% 60.00% 61.00% 62.00% 63.00% 64.00% 65.00% 66.00% 67.00% 68.00% 69.00% 70.00% 71.00% 72.00% 73.00% 74.00% 75.00% 76.00% 77.00% 78.00% 79.00% Nậm Hoá - PA2 16.2 15.597 15.264 15.237 15.156 14.994 14.598 14.22 13.941 13.752 13.41 13.302 12.897 12.87 12.492 12.447 12.159 11.907 11.439 11.385 11.07 10.935 10.89 10.566 10.26 10.197 10.044 9.837 9.828 Đồ án tốt nghiệp NLTT 30.00% 31.00% 32.00% 33.00% 34.00% 35.00% 36.00% 37.00% 38.00% 39.00% 40.00% 41.00% 42.00% 43.00% 44.00% 45.00% 46.00% 47.00% 48.00% 49.00% 50.00% Ngành KT Thủy điện 27.486 26.649 25.641 25.452 25.011 24.687 23.355 22.851 22.185 21.051 21.042 20.754 20.124 19.98 19.431 18.783 18.126 17.829 17.361 17.271 16.902 80.00% 81.00% 82.00% 83.00% 84.00% 85.00% 86.00% 87.00% 88.00% 89.00% 90.00% 91.00% 92.00% 93.00% 94.00% 95.00% 96.00% 97.00% 98.00% 99.00% 100.00% 9.693 9.342 9.216 8.964 8.919 8.739 8.514 8.217 8.046 7.929 7.569 7.506 7.461 7.191 6.921 6.669 6.363 5.895 5.706 5.031 3.006 Hình 1.11 Đường trì lưu lượng tuyến theo K P trạm Nậm Công(m3/s) Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 1.4.3 Dòng chảy lũ 1.4.3.1 Lưu lượng đỉnh lũ P1-11 Lưu lượng đỉnh lũ tuyến cơng trình (Ðơn vị:m3/s) P% Nậm Hố - PA2 0,2% 2882,0 1,0% 1951,0 1.4.1.2 Tổng lượng lũ đường trình lũ Tổng lượng lũ thiết kế tính từ quan hệ Q max ~ hi trạm thủy văn Nậm Công Quan hệ lưu lượng đỉnh lũ với lớp dòng chảy lũ thời đoạn h 1ngày, h3ngày khái quát phương trình: h1 = 0,0486.Qmax + 1,2758 h3 = 1,5778.h1 + 9,0675 Từ tính toán tổng lượng lũ ứng với P% tuyến đập +Ðặc trưng dòng chảy lũ tuyến Nậm Hố - PA2 Bảng P1-12 Ðặc trưng dòng chảy lũ tuyến Mường Hoá - PA2 P% 0,2% 1,0% Qmax 2804 1898 W1(106m3) 197.2 134 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 1.4.2 Bốc hồ chứa Bảng P1-15 Phân phối tổn thất bốc hồ chứa (mm) Tháng K% 10 11 12 Năm 100 7.40 9.01 11.74 11.52 10.80 7.92 7.44 6.64 6.88 7.34 6.82 6.48 ∆Z(mm) 32.77 39.87 51.97 50.99 47.79 35.07 32.94 29.40 30.46 32.49 30.20 28.69 442,7 1.4.3 Các quan hệ 1.4.3.1 Quan hệ mực nước-lưu lượng hạ lưu nhà máy Bảng P1-16 Quan hệ lưu lượng - mực nước tuyến Mường Hoá - PA2 Q(m3/s) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 ZHL(m) 422.7 423 423.2 423.4 423.6 423.9 424.1 424.2 424.3 424.4 Q(m /s) 200 240 280 381 437 1000 2000 3000 4000 ZHL(m) 424.5 320 425.0 424.7 424.92 425.25 425.4 426.11 426.5 426.89 427.28 1.4.3 Quan hệ mực nước-dung tích lòng hồ Bảng P1-17 Đường quan hệ F, W=f(Z) tuyến Mường Hoá - PA2 Z(m) 421.8 428 430 436 442 448 454 460 F(ha) 0.009 0.012 0.375 0.817 1.416 1.976 2.515 V(106m3) 0.028 0.049 0.211 0.631 1.332 2.548 5.021 10 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện b, Nhược điểm : +Đường ống cấu tạo phức tạp, tổn thất thuỷ lực lớn +Khi đường ống bị cố nhà máy phải ngừng làm việc +Khi thay đổi chế độ làm việc tổ máy ảnh hưởng đến chế độ làm việc nhà máy c, Ứng dụng : thường áp dụng cho nhà máy thuỷ điện có tuyến đường ống dài, chủ yếu cho nhà máy thuỷ điện nhỏ 3.1.3 Chọn tuyến lượng v phương thức cấp nước cho TTĐ Mường Hóa Đối với cơng trình TTĐ Mường Hóa cơng trình tuyến lượng bao gồm: cửa lấy nước, đường ống áp lực, nhà máy thủy điện kênh dẫn nước hạ lưu nhà máy Do TTĐ Mường Hóa TTĐ sau đập nên chọn phương thức cấp nước cho nhà máy thuỷ điện cấp nước độc lập, đường ống cấp nước cho tổ máy 3.2 Thiết kế cửa lấy nước: 3.2.1 Khái niệm: Cửa lấy nước (CLN) cơng trình hệ thống cơng trình dẫn nước vào nhà máy thủy điện, lấy nước trực tiếp từ hồ chứa,từ dòng sơng vào cơng trình dẫn nước vào nhà máy thủy điện 3.2.2 Yêu cầu cửa lấy nước: + Cung cấp đủ lưu lượng chế độ làm việc TTĐ nhu cầu dùng nước khác + CLN phải có khả ngừng cung cấp hồn tồn lưu lượng có cố sửa chữa + CLN phải ngăn ngừa vật nổi, rác bẩn trôi vào ống dẫn nước tuabin + Miệng CLN phải có hình dạng vị trí cho nước chảy vào thuận dòng, tổn thất thủy lực nhỏ khơng gây nên phễu xốy trước cửa lấy nước + CLN phải đảm bảo điều kiện bền điều kiện ổn định vận hành tiện lợi với chi phí vận hành 3.2.3 Chọn hình thức cửa lấy nước: 3.2.3.1 Theo chế độ dòng chảy cửa lấy nước ta có hai hình thức: 70 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện + CLN có áp: Dòng chảy khơng có mặt thống, phạm vi ứng dụng khơng hạn chế, đặc biệt ứng dụng trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi nhiều + CLN không áp: Được ứng dụng trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi Dòng chảy chúng khơng áp 3.2.3.2 Theo cấu tạo cửa lấy nước có áp ta chia làm loại: + CLN kiểu bên bờ + CLN kiểu đập + CLN kiểu tháp Với phân tích trên, em chọn hình thức CLN cho TTĐ Mường Hóa CLN có áp, lấy nước kiểu đập 3.2.4 Các thiết bị bố trí cửa lấy nước: 3.2.4.1 Lưới chắn rác (LCR) Tác dụng lưới chắn rác tránh không cho vật nổi, rác bẩn trôi vào nhà máy thuỷ điện LCR có cấu tạo dạng hệ khung kim loại có lưới bố trí dọc Để giảm bớt cản trở lưới tới dòng chảy ta chọn lưới có mặt cắt ngang dạng hình lưu tuyến Khoảng cách lưới phụ thuộc loại tuabin sử dụng nhà máy thủy điện, với trạm thủy điện Nậm Sơn sử dụng tuabin cánh quay nên khoảng cách hai lưới xác định sau: a= D1 20 cm Với a = (5 ÷ 20) cm Chọn a = 10 cm 3.2.4.2 Thiết bị vớt rác lưới Việc dọn rác bẩn lưới chắn rác nhờ thiết bị chuyên dụng, thiết bị bố trí cầu trục sử dụng chung cho toàn cửa lấy nước 3.2.4.3 Cửa van Cửa lấy nước TTĐ Mường Hóa bố trí hai cửa van: Van cơng tác (sự cố - sửa chữa) van sửa chữa + Van sửa chữa dùng trường hợp sửa chữa,kiểm tra định kì thiết bị thủy điện(đường ống,tổ máy thủy điện van cơng tác),nó đặt trước van cơng tác Cấu tạo: Là van phẳng vật liệu làm van thép 71 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện + Van cơng tác dùng để đóng không cho nước chảy vào đường ống trường hợp có yêu cầu sửa chữa hay bị cố đường ống tổ máy Trong trình vận hành nhà máy thuỷ điện, van cơng tác tư sẵn sàng làm việc Cấu tạo: Là van phẳng vật liệu làm thép 3.2.4.4 Thiết bị nâng chuyển: Để phục vụ cho việc đóng mở, thao tác tháo lắp van lưới chắn rác việc vớt rác bẩn lưới chắn rác ta bố trí cần trục chân dê để phục vụ chung cho toàn cửa lấy nước TTĐ Mường Hóa 3.2.4.5 Ống thơng khí Ống thơng khí có nhiệm vụ làm giảm bớt áp lực chân khơng đường ống đóng van cơng tác tháo cạn nước đường ống áp lực Cao trình miệng ống phải bố trí cho khơng bị ngập phải bố trí lưới nắp đậy để tránh đất đá rơi vào ống Tiết diện đường ống thơng khí xác định theo cơng thức sau: FK = Qk Vk đó: Qk - lưu lượng ống thơng khí, phụ thuộc vào cách đặt đường ống áp lực,lưu lượng thơng khí lấy lưu lượng nước Với đường ống đường ống áp lực đặt đập bê tơng lấy lưu lượng lớn qua tổ máy nhà máy(phương thức cấp nước độc lập) Qk = Qmax/2 = 55,64/2 = 27,82 (m3/s) Vk – lưu tốc khí ống thơng khí, Vk = (30÷ 50)m/s, Chọn, Vk = 30m/s Suy ra: (m2) Chọn tiết diện ống thơng khí : h × b= (95×95 ) cm 3.2.4.6 Ống cân áp lực Ống cân áp lực có nhiệm vụ tạo nên cân áp lực nước trước sau van công tác, để giảm nhẹ lực nâng tránh chấn động mở, cách dẫn nước từ thượng lưu vào đầy đường ống áp lực trước mở cửa van Ống cân áp lực bố trí thân trụ pin 3.2.4.7 Tường ngực 72 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Tường ngực chịu toàn áp lực nước tác dụng vào CLN truyền vào đất đá sau CLN Cấu tạo: Là khối bê tông cốt thép có chiều dày lớn 3.2.4.8 Tường chắn vật Tác dụng: Ngăn không cho vật trôi vào đường dẫn lưới chắn rác Làm giảm kích thước lưới chắn rác đồng thời tạo nên kết cấu giằng làm tăng độ cứng toàn CLN Cấu tạo: Là bê tơng cốt thép có chiều dày đủ chịu áp lực nước va đập vật Kích thước kết cấu phận CLN thể vẽ 3.2.5 Tính tốn cửa lấy nước 3.2.5.1 Xác định vận tốc dòng chảy trước cửa lấy nước Vận tốc trước lưới chắn rác phụ thuộc vào độ ngập sâu CLN so với MNDBT, độ bẩn dòng chảy phương thức vớt rác LCR + Nếu độ ngập sâu ≤ 25 m thường xuyên vớt rác trình vận hành thì: v= (1÷1,2) m/s + Nếu độ ngập sâu >25(m), tiến hành vớt rác thường xuyên trình vận hành thì: v = (0,6÷0,8) m/s + Nếu độ ngập sâu lớn, tiến hành vớt rác thường xun thì: v = (0,3÷0,5) m/s Với TTĐ Mường Hóa có MNDBT - MNC = 445 - 442 = m,độ ngập sâu ≤ 25 m tiến hành vớt rác thường xuyên v= (1÷1,2) m/s Chọn v= m/s 3.2.5.2 Xác định kích thước cửa vào CLN Diện tích cửa vào CLN có dạng hình chữ nhật xác định: F= Qnm 23, 31 = = 23,31 v (m2) Chọn chiều dày trụ pin khoang 2.0m Chọn kích thước cửa vào CLN là: bxh = (5,6 ×4,3)(m2) khoang cửa lấy nước cấp nước cho đường ống áp lực 3.2.5.3 Xác định cao trình trần ngưỡng CLN 73 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Cao trình trần CLN ( ∇ CLN T ) xác định theo công thức sau: ∇ CLN = MNC− h1 T Trong : h1 : Khoảng cách từ MNC tới trần CLN để tránh tạo nước xốy khơng khí lọt vào đường ống: h1= (0.5÷2) (m); chọn h1 = 1(m) ∇ TCLN = Cao trình ngưỡng CLN ( 442 -1 = 441 m ∇ CLN N ): ∇ CLN = ∇ TCLN − h N Trong : h chiều cao cửa vào CLN: ∇ CLN = N 441 – 2,89 = 438,11 (m) - Kiểm tra cao trình ngưỡng CLN theo điều kiện bùn cát ta có: ta có: ( ∇ N CLN − Z bc )=(438,11 – 437,11 ) = (m) Zbc: lấy phần tính tốn thủy Vậy bùn cát không lọt vào cửa lấy nước 3.2.6 Hình dạng cửa lấy nước 3.2.6.1 Xác định hình dạng cửa vào CLN Khi chọn hình dạng ngưỡng trần cửa lấy nước yêu cầu dòng chảy phải thuận dòng tổn thất thủy lực nhỏ nhất.Theo kết nghiên cứu mơ hình cho thấy trần ngưỡng có dạng elip tốt mặt thủy lực Chọn cao trình tâm đầu đường ống ∇tdo =439,48 (m) D Chiều cao ngưỡng tràn CLN P p = Cao trình mặt cắt phân giới c-c: tc" = ptn tn − h tc' tn − tc" = → ∇c−c = MNDBT − tc' 74 h ∇tdo − ∇bc - tn ∇ MNDBT − ∇ bc = ==3,5 m =7,89-3,5= 4,39 m =445-4,39=440,61m =439,48 - =2 m =445 - 436,11=8,89 m Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện a ' = ∇T − ∇ C −C a" = hc ln − a ' Cao trình ngưỡng tràn CLN: =441 -440,61 =0,39 m = 4,3-0,39=3,91 m ∇ ntCLN = ∇bc + P ε "a" = ∇C −C − ∇ ntCLN ε 'a ' = d h − ε ''a '' =436,11+2=438,11 m =440,61-438,11=2,5 =2,81-2,5=0,31 ε- hệ số co hẹp dòng chảy theo phương đứng: Phương trình mép cửa lấy nước x2 y2 + =1 a '2 (1 − ε ' ) a '2 ⇔ Phương trình mép cửa lấy nước x2 y2 + =1 a"2 (1 − ε " ) a ''2 ⇔ Việc lựa chọn chiều dài CLN(L CLN) phải dựa vào việc so sánh kinh tế kỹ thuật phương án để lựa chọn sơ chọn LCLN= m 3.2.6.2 Tổn thất qua lưới chắn rác: Δh1= V2  S ξl = β  2g l 4/ sinα V2 2g Trong đó: V : Vận tốc dòng chảy trước lưới lấy V = m/s β: Hệ số phụ thuộc hình dạng lưới.Chọn hình dạng lưới lượn cong hai đầu nên có β= 1,67 (tra bảng (1-1) sổ tay kĩ thuật ) S: chiều dày lưới sơ lấy S = cm α : góc nghiêng đặt lưới so với mặt nằm ngang Chọn α = 900 l: Khoảng cách hai lưới l = 10 cm 75 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 4/3  2 12 1, 67  ÷ (sin 90) = 0.00995m × 9,81  10  Δh1= 3.2.6.3 Tổn thất qua cửa van ξv Δhv= V2 2g đó: V : vận tốc mặt cắt cửa van V=1 m/s ξv : hệ số tổn thất với van phẳng lấy ξ v = 0.25 (tra sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi) Δhv= 12 0.25 = 0.0127( m) × 9,81 d) Tổn thất qua khe đặt cửa van lk V V2 ξk = 0.027 2g ek g Δhk= Trong đó: lk : Chiều rộng khe cửa van, chọn l k = 0,4 ek : Chiều sâu khe cửa van ek = 0,5 V: vận tốc dòng chảy mặt cắt trước khe van Lấy vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác ,V =1 (m/s) ξk Δhk= V2 0, 12 = 0.027 = 0, 00138( m) 2g 0,5 2.9,81 e) Tổn thất thủy lực qua tường ngực: ξt ∆ht= v2 g Trong đó: + ξt = 0.09 Hệ số tổn thất qua tường ngực + V: Vận tốc mặt cắt tường ngực Lấy vận tốc trước qua lưới chắn rác: V= (m/s) → ∆ht = 0,00459 (m) Vậy tổng tổn thất qua cửa lấy nước: Δh= Δh1+Δhv + Δhk+ Δht=0,00995+8 0,0127 +8.0,00138 + 0,00459=0,1272m 76 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện PHẦN VI: CHUYÊN ĐỀ I Giới thiệu chuyên đề Đề tài: Tính tốn bố trí cốt thép dầm cầu trục Trạm Thuỷ điện Mường Hóa 1.1 Số liệu: - Trọng lượng xe tải cầu trục: 18 Trọng lượng cần trục: 47 Áp lực bánh xe: P = 36,5 1.2 Trường hợp tính tốn: - Cầu trục cẩu vật có trọng lượng nặng nhất: G = 37,3 Móc cầu trục vị trí cầu trục (Phương thức cẩu đỉnh) Cầu trục vị trí đỉnh cột Tải trọng tác dụng: Tập trung: Tải trọng thân: vật cẩu, xe con, cầu trục, tải trọng dầm, lực hãm xe 1.3 Các số liệu cầu trục: Xe tới Cần Nhịp Kích thước cầu trục Áp lực bánh Trọng lượng (T) trục cầu (mm) (T) trục Lk xe lên ray (T) Pcmax Pcmin (T) Xe Toàn 80 (m) 10 40 B 6650 Hct 3150 Bl 300 18,25 18,25 c.tr 18 47 Các thông số cầu trục Trong đó: Lk – nhịp cầu trục tính từ khoảng cách hai trục ray; B – bề rộng cầu trục; Hct – chiều cao cầu trục, khoảng cách tính từ đỉnh ray đến mặt xe B1– Khoảng cách từ tim đường ray đến tường nhà máy` Pcmax – áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe chạy sát phía ray đó; Pcmin – áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe đứng sát ray bên kia; G- trọng lượng xe 1.4 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm cầu trục 77 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 1.4.1 Trọng lượng thân Trọng lượng thân dầm cầu trục lấy theo mác bê tông M350 lấy 2,4tấn/m với mặt cắt chọn có kích thước ta tính trọng lượng thân dầm sau q=0,96 tấn/m 1.4.2 Áp lực thẳng đứng bánh xe Số bánh xe hướng áp lực thẳng đứng lên bánh xe tính theo cơng thức: P= l − l1 l − l1  1 + G3n3  G1n1 + G2 n2 ÷ m2 l l  Trong : G1 ; n1 : Trọng lượng cầu trục 470 KN hệ số vượt tải n1 =1,1 G2 ; n2 : Trọng lượng xe 180 hệ số vượt tải n2 =1,1 G3 ; n3 : Trọng lượng vật cẩu 373 hệ số vượt tải n3 =1,3 l l1 : Khẩu độ cầu trục lk = 10 m : Khoảng cách giới hạn từ móc cẩu đến dầm cầu trục 1,8 m G3 : Tải trọng vật nâng vào trọng lượng thiết bị nâng nặng (máy biến áp) 373 KN Khi tính tốn cần phải nhân thêm hệ số động lực η tức P = η × P0 với móc η η nhỏ loại nhẹ vừa = 1,2 ; với móc nặng = 1,3 P= 10 − 1,8 10 − 1,8  1 + 373 × 1,3 ×  × 470 × 1,1 + 180 × 1,1ì ữ 10 10 = 818,48(KN ) 1.4.3 Lực tác dụng ngang Khi loại xe di động ngang nhà máy hãm sinh lực tác dụng ngang tác dụng vng góc với dầm cầu trục làm cho dầm cầu trục bị uốn cong Lực hướng ngang tính theo cơng thức sau : T0 = Đối với móc nhỏ : G2 + G3 ×1,3 10m Trong : G2 ; G3 : Trọng lượng xe trọng lượng vật nâng 78 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện m : Số bánh xe bên 1,3 hệ số vượt tải Do xét với trường hợp tổ hợp tải trọng nguy hiểm nên ta tính tốn lực tác dụng ngang trường hợp móc lớn T0 = 180 + 373 ×1,3 10 × =35,94 ( KN ) 1.4.4 Tính tốn sơ mặt cắt dầm cầu trục Mặt cắt dầm cầu trục tính cho trạng thái giới hạn + Mặt cắt có dạng tiết diện chữ T + Chiều cao dầm h = 1 ữ ữì ln 10 + Chiều rộng dầm b = ’ = 1 ữ ữì 10 10 1 1 ữ ữì h ữ ữì 2 4 2 4 + Chiều dày cánh hc = = 1 ữ ữì h 10  = = = ( ÷ 1, 43) ( 0, 25 ÷ 0,5) 1   ÷ ÷×1  10  = m, chọn h = m m, chọn b = 0,4 m ( 0,14 ÷ 0,16 ) m ,để cánh khơng mảnh ta chọn hc = 0,15 m + Chiều rộng cánh ta chọn b’ = b + 2.0.2 = 0,8 m Do hc > 0,1h nên c < 6hc chọn c = 0,2 II Xét trường hợp tính tốn Nhận thấy nhà máy thủy điện Mường Hóa có khe lún nên khung trụ nhà máy đoạn tổ máy gian lắp ráp có khoảng cách khác nhau, nên ta chọn khoảng cách dầm lớn để xét trường hợp bất lợi để tính tốn dầm cầu trục Và ta chọn dầm cầu trục đơn nhịp lớn gian lắp ráp trường hợp 2.1 Trường hợp tính tốn - Tính cho dầm đơn có độ dầm: l =5,93 (m) Chịu áp lực hai bánh xe, trị số áp lực bánh là: P = 204,62 (KN) - Do vị trí hai bánh xe thay đổi có ảnh hưởng tới nội lực Ở ta xét trường hợp lực tương ứng với vị trí đặt tải trọng tập trung lên dầm gây mơmen lớn - Khoảng cách hai bánh xe lấy Bct/2 = 6,65/2 = 3,325 (m) 2.2 Tính tốn nội lực 79 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính tốn, ta thu kết tính nội lực sau 2.2.1 Trường hợp Hình 3-1: Sơ đồ lực tác dụng Hình 3-2: Biểu đồ mơmen 2.2.2 Trường hợp Hình 3-3: Sơ đồ lực tác dụng 80 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện Hình 3-4: Biểu đồ mơmen 2.2.3 Trường hợp Hình 3-5: Sơ đồ lực tác dụng Hình 3-6: Biểu đồ mơmen 81 Đồ án tốt nghiệp NLTT Ngành KT Thủy điện 2.3 Tính cốt thép - Bài tốn: Cấu kiện chịu uốn, dầm thuộc cơng trình cấp III, tiết diện chữ T cánh nằm miền nén, kích thước tiết diện hình 3-7 Bê tơng M350, cốt thép AII Mơ men tổ hợp M = 391,26 KNm Tính cốt thép Theo phụ lục giáo trình “ Kết cấu bê tơng cốt thép” ta có: kn = 1,15; nc = 1; Rn = 155 kG/cm2; mb = 1; Ra = 2700 kG/cm2; ma = 1,1; α0 = 0,5; A0 = 0,375 Chọn a = cm, h0 = 100 – = 96 cm Kiểm tra vị trí trục trung hòa: ,Mc = mbRnbc’hc’(h0 – hc’/2) = 1.155.80.15 (96 – 7,5) = 16461000(kGcm) knncM = 1,15.1.3,9126.106 = 4499490 kGcm < Mc = 16461000 kGcm Vậy trung hòa qua cánh (x hc’), nghĩa Mgh tiết diện cần nhỏ Mc đủ Việc tính tốn tương tự việc tính tốn tiết diện chữ nhật có bề rộng bề rộng cánh bc’, chiều cao chiều cao tiết diện h Từ công thức (3-8) Trang 37 giáo trình “Kết cấu bê tơng cốt thép” ta có: A= kn nc M 1,15.1.391, 26.10000 = = 0, 0393 mb Rn bh0 1.155.80.96 Ta có: A < A0 (có nghĩa A = (1 – 0,5) ⇒ α ≤ α , x ≤ α h0 ) Rút giá trị từ công thức: = 0,0398 Diện tích cốt thép Fa tính theo cơng thức: Fa = mb Rnbh0α 1.155.80.96.0, 0398 = = 15,95(cm ) ma Ra 1,1.2700 Kiểm tra điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu: µ= Fa 15,95 = = 0, 207 bh0 80.96 Chọn bố trí thép: 3φ 28 Kiểm tra cường độ: 82 %> µmin = 0,15 % Thỏa mãn điều kiện (Fa = 18,47 cm2) Đồ án tốt nghiệp NLTT α= Ngành KT Thủy điện ma Ra Fa 1,1.2700.18, 47 = = 0, 042; mb Rnbh0 1.155.80.96 A = α (1 − 0,5α ) = 0, 042(1 − 0,5.0, 042) = 0, 041 M gh = mb Rnbh02 A = 1.155.80.96 2.0, 041 = 4685414, 4kGcm So sánh: knncM = 4499490 kGcm < Mgh = 5214132 kGcm Đảm bảo điều kiện cường độ 2.4 Bố trí cốt thép - Cốt dọc chịu lực: bố trí - Cốt cấu tạo: bố trí - Cốt đai: 3φ14 3φ18 (Fa = 18,47 cm2) (F = 4,62 cm2) φ Bố trí cốt thép thể hình 3-8 Hình 3-7: Mặt cắt tiết diện Hình 3-8: Bố trí cốt thép 83 Đồ án tốt nghiệp NLTT 84 Ngành KT Thủy điện ... đề tài: Thiết kế trạm thuỷ điện Mường Hóa Cấu trúc đồ án: Thiết kế trạm thuỷ điện ‘’ Mường Hóa’ gồm phần: Phần I: Tổng quan tài liệu cơng trình Phần II: Tính tốn thuỷ Phần III: Chọn thiết bị... ngắn Chính tầm quan trọng tiềm thuỷ điện lớn, đòi hỏi người thiết kế thi cơng trạm thuỷ điện phải nắm vững kiến thức thuỷ điện Để củng cố hệ thống lại kiến thức thuỷ điện, đồng ý Nhà trường khoa... điện Nguồn điện chủ yếu nhiệt điện than, nhiệt điện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử số nguồn lượng khác lượng gió, lượng mặt trời Hiện Việt Nam, thủy điện chiếm tỷ trọng lớn cấu sản xuất điện,