ĐỒ án môn học THỦY điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌCTHỦY ĐIỆN Nhóm 3: Đề bài: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ A.. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: 1.. Tài liệu thủy văn: a.. Theo điều kiện bồi lắng:... Vbc1 năm: bùn c

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THỦY ĐIỆN

Nhóm 3:

Đề bài:

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ

A SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

1 Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 508 m

2 Tài liệu thủy văn:

a Lưu lượng trung bình nhiều năm: Q o = 286 m3/s

b Dòng chảy bùn cát:

- Hàm lượng bùn cát:  o = 275 g/m3

- Dung trọng bùn cát:  bc = 1363.64 kg/m3

c Lưu lượng 3 năm điển hình:

P=10

% 282.81 513.04 579.7 385.6 235.51 185.57 108.46 88.66 74.8 73.7 72.82 82.72 P=50

% 417.34 523.38 455.84 552.64 689.59 254.43 94.27 67.76 61.93 62.59 65.23 191.51 P=90

%

392.2

6

353.6 5

640.8 6

635.0 3

696.6 3

221.45 2

186.2 3

132.8 8

117.26 119.9 148.1

7

313.75 3

d Dòng chảy lũ: Q pmax = 2750 m3/s

e Lượng bố hơi nước:

h bh (mm) 12.87 14.52 17.93 24.31 22.88 20.68 13.64 12.9

8

10.89 11.55 12.9

8 11.77

f Tổn thất thấm: th = 1-3%

3 Tài liệu địa hình:

a Quan hệ lòng hồ:

Z (m) 468.82 470.45 472.73 475.00 477.27 479.55 481.82 484.09

F (km2) 0 0.743 1.325 2.431 3.706 4.698 6.118 8.107

W(106m3) 0 0.458 3.008 7.634 15.219 25.73 39.211 56.93

Z (m) 486.36 488.64 490.91 493.18 495.45 497.73 500.00 502.27

F (km2) 9.756 11.7 13.93 16.14 18.34 20.64 23.37 26.3

W(106m3) 79.231 106 137.9 175.29 218.4 267.06 322.03 384.08

Z (m) 504.55 506.82 509.09 511.36 513.64 515.91 518.18 520.45

F (km2) 28.95 32.06 35.4 39 43.23 47.54 53.29 59.19

W(106m3) 453.11 529.3 613.63 706.6 809.3 922.72 1049 1189.2

b Quan hệ hạ lưu nhà máy:

Z hl (m) 464.55 464.97 465.45 466.01 466.36 466.78 467.18 467.58

Q(m3/s) 400 450 500 550 600 650 700 750

Z hl (m) 467.97 468.37 468.73 468.79 468.85 468.91 468.97 469.03

c Quan hệ tổn thất cột nước:

h w (m) 0 0.2 0.4 0.6 0.85 1.00 1.21 1.32 Q(m3/s) 400 500 600 700 800 900 1000

h w (m) 1.45 1.55 1.65 1.7 1.8 1.9 2.0

B NỘI DUNG TÍNH TOÁN :

1 Xác định MNC

1.1 Xác định MNC giới hạn

a) Theo điều kiện tuabin

hctTB  1/3*Hmax (1) Trong đó:

+ Hmax: cột nước lớn nhất của TTĐ

Hmax = MNDBT - Zhl ( Qmin)

= 508 - 464.55 = 43.45 (m) + Qmin: lưu lượng nhỏ nhất TTĐ, lấy sơ bộ

Qmin  QPtk

Lấy Qmin = m3/s

0

100

200

300

400

500

600

700

800

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z&Q

Q(m3/s)

Tra quan hệ Zhl ~ Q, nội suy ta được cao trình hạ lưu tương ứng :

Zhl (Qmin) = 466.211m

Mực nước dâng bình thường của hồ chứa :  MNDBT = 562 m

 Hmax =  MNDBT -  Zhl (Qmin) = 508 – 466.211= 41.79 m

Thay Hmax = 41.79 m vào (1) được :

b Theo điều kiện bồi lắng:

MNCbc = Zbc + d1+d2 + D

Zbc = f (Vbc)

+ Vbc = T Vbc1 năm: bùn cát lắng đọng tại công trình

Hoặc sử dụng công thức: Vbc

Trong đó:

+ k- hệ số lắng đọng bùn cát, k =0,20,8 => chọn k = 0.8

+ 0 – hàm lượng bùn cát, 0 = 275(g/m3)

+ Qo – lưu lượng bình quân nhiều năm,Qo =286 (m3/s)

+ bc – dung trọng bùn cát, bc = 1,364(g/m3)

+ T – tuổi thọ công trình đầu mối, T = 100 (năm) lấy theo QCVN 04-05:2012

Trị số d1 = 0,51,0m => chọn d1 = 0,5m

Trị số d2 = 0,5 2,0m => chọn d2 = 0,5m

+ Wo – tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm:

= 31.54**286 = 9020 (

=> Vbc = 145,5 (m3)

Đường kính D – đường kính cửa vào CLN, (m) ( giả thiết tiết diện tròn)

+ Qmax – lưu lượng lớn nhất chảy qua CLN, tùy theo phương thức cấp nước ( độc lập, phân nhóm, liên hợp)

QTĐmax = (1,62,0)Q0

Chọn QTĐmax = 1,6Q0 = 1,6*286 = 457,6(m3/s)

+ Vcv = 0,81,2 m/s chọn Vcv = 1.2m/s

+ Qo – lưu lượng trung bình nhiều năm

+ Qmax qua CLN:

= 457,6/5 = 91,52 (m3/s)

=> D = 9,8 m

=> MNCbc = 502,17

=> MNCtb = MNDBT - hct = 508 -14,48 = 493,52 (m)

MNC giới hạn:

MNCgh = max( MNCtb, MNCbc)

=> MNC gh = MNC bc = 502,17 m

1.2 Xác định hệ số điều tiết 

Hệ số điều tiết

6

W 31,54 *10 *Q

ax

4 *

*

m cv

Q D

v





max max

TD

Q Q

z



0

W

gh hi V

1

6

2, 63*10 *

n tni

dt

Q

V Q



+ Dung tích hữu ích giới hạn

Vhigh = Vtp - Vcgh + Vtp = V508 tra quan hệ lòng hồ ta có Vtp = 573,14(

+ Vcgh = 381,347(

=> Vhigh = 573,14( - 381,347( = 191,793(

+ Wo – tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm 9020 (

=>  = 0.0212

=> Hồ điều tiết năm

1.3 Xác định MNC có lợi nhất cho TTĐ

a) Xác định MNC có lợi nhất TTĐ điều tiết năm

Theo tiêu chuẩn điện lượng mùa kiệt lớn nhất ( Emk max)

Các bước thực hiện:

+ Chọn năm tính toán là năm kiệt thiết kế

+ Từ MNDBT giả thiết các giá trị độ sâu công tác để xác định Vhi tương ứng

Lập bảng tính để vẽ quan hệ hct  Emk ( cho năm kiệt thiết kế)

Cột (1): các giá trị hct giả thiết

Cột (2): MNC = MNDBT – hct

Cột (3): Vhi = VMNDBT - VMNC

Các giá trị VMNDBT và VMNC tra biểu đồ quan hệ Z  V của hồ ứng với MNDBT và MNC

Cột (4): mực nước thượng lưu trung bình tra tương ứng với từ quan hệ ( Z  V)

hồ chứa

Cột (5):

+ Qtni : Lưu lượng các tháng trong mùa kiệt của năm kiệt tkế

+ n: số tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

+ Trị số 2,63 106 là thời gian (s) 1 tháng lấy 30,5 ngày

30,5x 24 x 3600s = 2,63 106s

Cột (6): cột nước

Zhl ( Qđt): mực nước hạ lưu ứng với Qđt đã tính ở trên ta được từ quan hệ ( Z Q) hạ lưu

Cột (7): Công suất trung bình mùa kiệt

Cột (8): Điện lượng trung bình tháng

T: số giờ trong tháng, lấy trung bình T = 730 giờ

1

2

V V  V

( )

H Z Z Q

*

mk mk

H ct MNC V hi

V (10 6 m3) Z tl (m)

Qdt (m3/s)

Zhl (m)

H (m)

N (kW)

Emk (10 6 )

2 506 74,56 469,72 505,0413 177,09215 466,21 38,8313 58452,11 298,69026

3 505 104,84 453,58 504,4996 177,09215 466,21 38,2896 57636,69 294,52351

138,2

7 435,865 503,888 177,09215 466,21 37,678 56716,06 289,81908

5 503 166,81 420,595 503,3714 177,09215 466,21 37,1614 55938,43 285,8454

6 502 197,09 404,455 502,819 177,09215 466,21 36,609 55106,92 281,59634

223,6

3 390,185 502,331 177,09216 466,21 36,121 54372,34 277,84265

8 500 250,97 375,515 501,83 177,09216 466,21 35,62 53618,19 273,98896

9 499 275,18 362,41 501,3814 177,09216 466,21 35,1714 52942,92 270,53833

299,3

9 349,305 500,9332 177,09216 466,21

34,723

2 52268,25 267,09078

11 497 323,6 336,2 500,4849 177,09216 466,21 34,2749 51593,44 263,64246

12 496 342,85 325,575 500,1216 177,09216 466,21 33,9116 51046,57 260,84796

13 495 364,19 313,905 499,6086 177,09216 466,21 33,3986 50274,36 256,90197

14 494 382,13 303,935 499,1276 177,09216 466,21 32,9176 49550,32 253,20212 14,48 493,52

391,2

4 298,38 498,8597 177,09216 466,21

32,649

7 49147,05 251,14143

0

2

4

6

8

10

12

14

16

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ HCT & EMK

H ct

Kết luận

 MNC = 493,52 m.

cuối cùng theo Emk = 251,15.106 KWh

2 Xác định công suất bảo đảm N bđ cho TTĐ điều tiết năm

Xác định theo năm kiệt thiết kế

Công thức xác định:

Nbđ = 9,81  Qđt H (MW) + Qđt : lưu lượng điều tiết bình quân mùa kiệt của TTĐ

+ n: Số tháng kiệt của năm kiệt thiết kế

+ Cột nước: H = ZTL – ZHL - hW

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z&V

W(106m3)

+ Ztl: MNTL trung bình mùa kiệt, tra quan hệ Z ~ V ứng với dung tích:

VMNC = 381,347(

Vhi = 191,793(

=> V = 477,24(

Ztl = 505,25 m

+ Zhl = 466,21 m

+ hw: tra bảng ứng vơi Qđt = 177,09 (m3/s)

=> hw = 0,74 (m)

=>H = 505,25 - 466,21 - 0,74 = 38,3 (m)

+ Lưu lượng tổn thất thấm:

1

6

2, 63*10 *

n tni

Q

V



1 2

*

th th

V Q

T







Chọn αth = 1%

=> Qth = 1,81 (m3/s)

+ Lưu lượng bố hơi:

- hbhtb = 13,5 mm = 0,0135 m

Ftb tra quan hệ lòng hồ ứng với V = 477,24(

Nội suy ta được: F = 29,93 km2

=>Qbh = 0,154 m3/s

=> Qđt = 177+10,42-1,81- 0,154 = 185,6 m3/s

=> Nbđ = 8,5*185,6 *38,3 = 60422 (KW)

3 Xác định công suất lắp máy N lm , điện lượng trung bình nhiều năm E n, lập bảng tính thủy năng

Xác định Nlm

Công suất lắp máy xác định theo công thức kinh nghiệm:

+ TTĐ điều tiết năm: Nlm = 4*Nbđ = 4*60,422 = 241,6 (MW)

=> Nlm = 245 MW

+ Bảng tính thủy năng TTĐ điều tiết năm

0,5 1%

th

*

bh

bh

Q

T





g

Q tn Q dt

V h V h c V tb

h F tb Qbh Qth QTĐ Z tl Z hl H tb N i N i H i E i

Trữ Cấp Trữ Cấp

m 3 /s m 3 /s (+) (-) (+) (-) 10 6 m 3 10 6 m 3 10 6 m 3 Km 2 10 6 m3/s 10 6 m3/s 10 6 m3/s (m) (m) (m) KW KWm MW-h

VII 417,3 417,3 0 0 298,38 298,38 298,38 22,2 0,114 1,135 416,09 504,5 503,33 1,17 4138,03 12414,09 9,1 VIII 523,4 523,4 0 0 298,38 298,38 298,38 22,2 0,114 1,135 522,13 507,87 506,61 1,26 5592,03 16776,09 12,2

IX 455,8 455,8 0 0 298,38 298,38 298,38 22,2 0,114 1,135 454,59 505,92 504,62 1,3 5023,24 15069,71 11

X 552,6 552,6 0 0 298,38 298,38 298,38 22,2 0,114 1,135 551,39 509,2 507,48 1,72 8061,34 24184,03 17,7

XI 689,6 616,7 72,9 191,8 298,38 490,17 394,28 26,69 0,137 1,499 615,03 510,45 509,13 1,32 6900,62 20701,87 15,1 XII 254,4 254,4 0 0 490,17 490,17 490,17 30,46 0,156 1,864 252,41 505,65 497,02 8,63 18515,53 55546,58 40,5

I 94,27 94,27 0 0 490,17 490,17 490,17 30,46 0,156 1,864 92,25 505,65 487,47 18,18 14255,37 42766,12 31,2

II 67,76 82,61 -14,9 -39,06 490,17 451,12 470,65 29,67 0,152 1,79 80,67 505,07 486,48 18,59 12746,78 38240,35 27,9 III 61,93 82,61 -20,7 -54,39 451,12 396,73 423,92 27,83 0,143 1,612 80,86 503,59 486,5 17,09 11745,44 35236,32 25,7

IV 62,59 82,61 -20 -52,65 396,73 344,08 370,4 25,65 0,132 1,408 81,07 501,77 486,52 15,25 10508,69 31526,08 23

V 65,23 82,61 -17,4 -45,71 344,08 298,37 321,22 23,33 0,12 1,221 81,27 499,97 486,53 13,44 9284,16 27852,47 20,3

VI 191,5 191,5 0 0 298,37 298,37 298,37 22,19 0,114 1,134 190,26 499,02 493,97 5,05 8166,98 24500,94 17,9

Xác định điện lượng E:

+ Với từng phương án Nlm xác định điện lượng

+ TTĐ điều tiết năm

n

n.i

90% 50% 10%

i 1

n

E

n

E = 908,03 103 kw.h

Xác định số giờ lợi dụng công suất lắp máy

hNlm = 908,03* 103 /245*103 = 3706 h

Thỏa mãn điều kiện nên chọn Nlm = 245 KW

Kết luận:

Nlm = 245 KW

En = 908,03 103 kw.h

hNlm = 3706 h

4 Xác định các cột nước đặc trưng

a) Xác định H max

Hmax = MNDBT – Zhl(QTĐmin) – hw(QTĐmin)

Trong đó:

+ Zhl (QTĐmin) – mực nước hạ lưu nhỏ nhất, m

+ QTĐmin – lưu lượng nhỏ nhất của tổ máy

+ hw – tổn thất cột nước

MNDBT = 508 m

Zhl(QTĐmin) = 493,52 m

hw(QTĐmin) = 0,74 m

=> H max = 13,74 m

b) Xác định H bq

Sử dụng công thức:

∑(Ei*Hi) = 2769 MWh.m

∑Ei = 271,6 MWh

=> H bq = 9,87 m

c) Xác định H tt theo Công thức kinh nghiệm:

Htt = (0,90,95)Hbq

0,90Hbq = 0,90*9,87 = 8,88 m

(3500 4500 )

n

Nlm

lm

E

N

( *i i)

bq

i

E H H

E

�

0,95Hbq = 0,95*9,87 = 9,38m

=> chọn: H tt = 9,13 m

d) Xác định H min Sử dụng công thức:

Hmin = MNC - Zhl (Qx) – hw(Qx)

MNC = 493,52 m

Zhl (Qx) =486,48 m

hw(Qmin) = 0,74 m

=> H min = 6,3 m

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TTĐ ( Kết quả tính toán thuỷ năng )

- Mực nước dâng bình thường MNDBT : 508 (m)

- Mực nước chết MNC : 493,52 (m)

- Dung tích hữu ích V hi : 191,793(

- Độ sâu công tác h CT : 13,93 (m)

- Công suất bảo đảm N bđ : 60,4 (MW)

- Công suất lắp máy N lm : 245 (MW)

- Điện lượng bình quân nhiều năm E năm : 908,03 10 3 kw.h

- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy h Nlm : 3706 (h)

- Cột nước lớn nhất H max : 13,74 (m)

- Cột nước bình quân gia quyền H bq : 9,87 (m)

- Cột nước tính toán H tt : 9,13 (m)

- Cột nước nhỏ nhất H min : 6,3 (m)