Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế sơ bộ trạm thủy điện

Tham khảo luận văn - đề án ''đồ án tốt nghiệp: thiết kế sơ bộ trạm thủy điện'', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ LỜI NÓI ĐẦU Thuỷ dạng lượng tiềm tàng nước Năng lượng tiềm tàng thể ba dạng: Hố năng- nhiệt - Hoá nước thể việc làm thành dung dịch muối hoà tan , loại nước sông đẻ biến thành lượng Nhiệt nước sinh chênh lệch nhiệt đọ lớp nước mặt đáy sông,biển,giữa nước mặt đất mỏ nước ngầm Hai dang lượng nước nêu có trữ lượng lớn , phân bố rời rạc khó khai thác Cơ nước thể mưa , dòng chảy sơng suối , sóng nước thuỷ triều Trong lượng dịng sơng nguồn lượng lớn khai thác thuận tiện cả.Trong sơng suối nhỏ phân bố nhiều nơi, việc xây dựng trạm thuỷ điện việc sử dụng thiết bị điện lại đơn giản so với việc sử dụng lượng khác Do đặc điểm trênviệc sử dụng thuỷ để phát điện trở thành phổ biến Kể từ năm 1934 Pháp , sau Nga , người ta chế tạo thành công turbin nước để phát điện Cho đến việc sử dụng turbin nước để phát điện ngày phát triển mạnh mẽ Tại nước ta có 1000 sơng suối với trữ tiềm tàng lớn Trong có sông Đà , sông Lô , hệ thống sông Đồng Nai có nguồn lượng lớn Những năm gần nhịp độ phát triển Việt Nam ngày tăng, đặc biệt nhà máy điện Hồ Bình Một cơng trình lớn khu vực Đông Nam Á đem lại nguồn lợi kinh tế lớn Bên cạnh nhà máy thuỷ điện Thác Bà ,Thác Mơ,Trị An,Yaly…đang đóng góp tích cực cho cơng ngiệp hố đại hố đất nước Hiện tiến hành khẩn trương việc nghiên cứu khai thác thuỷ lợi dụng tổng hợp nguồn nước sông lớn nhỏ khắp đất nước.Hệ thống sông Đồng Nai ý quan tâm hệ thống xây dựng nhiều nhà máy thuỷ điện, tiến tới hình thành hệ thống bậc thang thuỷ điện SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Với đồ án tốt ngiệp giao thiết kế sơ TTĐ sông Spêpook thuộc hệ thống sông Đồng Nai nằm tỉnh Đăc Lắc với tài liệu thiết kế cần thiết sau: Nhiệm vụ cơng trình Tài liệu địa hình Tài liệu địa chất Tài liệu khí tượng thuỷ văn SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ PHẦN I: TỔNG QUAN CHƯƠNG I: KHÁI QT VỀ CƠNG TRÌNH ⇓1.1 ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÝ * Vị trí hình thành lưu vực: - Hồ trước trạm thuỷ điện nằm sông Eakrông thuộc đoạn sông Spêpook thuộc tỉnh Đăc Lắc - Trực tuyến đập theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam ⇓1.2.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH - ĐỊA CHẤT I.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH Địa hình sơng Spêpook chảy lãnh thổ Việt Nam theo hướng Bắc Tây Bắc, qua vùng địa đa dạng phức tạp, nhiều núi non hiểm trở, xen kẽ đầm lầy rừng rậm, rừng thưa vùng đất thoai thoải phủ cỏ thấp Địa hình lưu vực sơng chia làm đoạn sau: - Đoạn I: Từ thượng lưu bn Tulanh, vùng núi cao có độ trung bình 1000m, dân cư thưa thớt, xa trục lộ giao thơng sở kinh tế khơng có - Đoạn II: Từ bn Tulanh đến bn Bray, địa hình có độ cao trung bình 450m ÷ 500m, thung lũng khu vực chủ yếu đầm lầy, có hồ chứa nước thiên nhiên to nằm dãy núi, ăn thông với sơng Phía bn Bray hợp lưu hai dịng Eakrơng Krơngkro, lưu vực nói chung cịn hoang vắng, người, giao thơng khó khăn - Đoạn III: Phần lại đến biên giới Việt Nam - Campuchia Đoạn sông chảy siết, độ dốc lớn độ uốn cong lớn, nhiều thác ghềnh, lưu vực phần lớn đồi núi thấp, thoai thoải, độ cao trung bình 280 ÷ 300m, đường quốc lộ 14 cắt ngang sơng đoạn gần tuyến cơng trình, dân cư tập trung gần đường quốc lộ ven sông II.ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÙNG XÂY DỰNG - Cơng trình xây dựng dự định thượng lưu phần lớn nằm nhánh sông Krôngkro, khu vực nằm cấu tạo Đắk lưu thuộc đới uốn nếp Đà SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ lạt Các lớp địa chất tạo thành thuộc lớp trầm tích Juza hệ tầng đơn T1-2 phun trào Bazan độ tứ cuội kết vối nhét, nằm tạo thành uốn nếp, có hướng nằm Tây - Tây- Nam Đông Nam, lưu vực có vài nếp gãy kiến tạo cắt qua theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam phía Tây Bắc Đrâylinh vùng Krongpack có khe nứt khe nứt theo hướng Đơng Bắc từ bn Bray thượng nguồn có trầm tích đội tứ gồm cuội , sỏi cuội, đá tảng đá Granit III.ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN Nhiệt độ Nhiệt độ cao thường xuất hiên tháng đạt tới 39 ÷ 40oC thấp vào tháng 12 xuống tới ÷ 4oC, nhiệt độ trung bìn năm tăng 23 ÷ 24oc ( theo tài liệu trạm khí tượng Bn Mê Thuật) Độ ẩm Lượng bình quân 82,4%, nhỏ 40,5% Tháng có độ ẩm lớn tháng 9, tháng có độ ẩm thấp tháng Khí hậu Bn Mê Thụt mang tính chất khí hậu cao nguyên trung Chế độ mưa Mùa mưa tháng đến tháng 10, bão thường xảy vào tháng 9, tháng 10, mưa lớn vào tháng 8,9,10 Trong lưu vực có số tram đo mưa: Bn Mê Thuật Krong Bruc Chư Hlam SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Tài liệu dòng chảy Trong lưu vực có số trạm đo thuỷ văn như: Draylinh Buôn Mê Thuật Krong Buk Trạm thuỷ văn Draylinh với diện tích lưu vực 8880 km2 có 12 năm tài liệu dòng chay, trạm thủy văm đáng ý nhất, dịng chảy năm bình qn số tuyến theo tần suất, lấy chế độ dịng chả tuyến cơng trình Phân phối dịng chảy tháng năm tính tốn theo mơ hình trạm Đraylinh ⇓1.3 TÌNH HÌNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG Vật liệu chỗm theo khảo sát chung vùng vật liệu phong phú, chúng phân bố rộng rãi bao gồm loại đá, cát, cuội, sỏi, đất 1.Đá Đá phân bố rộng rãi phạm vi cơng trình lân cận bao gồm loại đá granít, bazaít… Vật liệu cát, cuội sỏi… Vùng xây dựng công trình lịng sơng thoải dần nên, phía thượng lưu cơng trình có nhiều bãi bồi lớn, nơi tập trung bãi cuội, sỏi, cát có trữ lượng lớn Các loại vật liệu khác Về xi măng, sắt thép, địa phương chưa phát triển ngành nên phải mua nơi khác SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ ⇓1.4 TÌNH HÌNH GIAO THƠNG VẬN TẢI Mạng lưới giao thơng vùng chưa phát triển, có đường mịn nối khu dân cư vùng, có thuận lợi giao thông đường thuỷ ⇓1.5 YÊU CẦU VỀ SỬ DỤNG NƯỚC - Cơng trình trạm thuỷ điện xây dựng chủ yếu cho phát điện cung cấp điện cho địa phương - Vấn đề tưới giao thơng thuỷ phía thượng lưu, hạ lưu cơng trình đặt ra, phát triển kinh tế, nhu cầu có sử dụng địa phương khơng địi hỏi phải thiết có, nên hồ chứa hình thành yêu cầu đảm bảo ⇓1.6 CHỌN TUYẾN CƠNG TRÌNH Trên sở tài liệu thăm dò, khảo sát điều tra điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, vật liệu xây dựng, dân sinh kinh tế Tiến hành so sánh phương án tuyến cơng trình giai đoạn quy hoạch thuỷ lợi,đặc biệt quy hoạch thuỷ năng, định chọn tuyến BBB tuyến cơng trình coi hợp lý lý sau đây: -Địa hình thuận lợi, tuyến đập bố trí hai khe núi giảm khối lượng đào đắp -Về địa chất: Địa chất khu vực xây dựng có đá cứng, nứt nẻ Như vây đảm bảo tốt vấn đề ổn đình Cơng trình, giảm nhỏ khối lượng sử lý móng -Bố trí Cơng trình liên quan thuận lợi như: đập dâng, đập tràn đập phụ khác -Vấn đề bố trí trường thi cơng thuận tiện, vị trí xây dựng Trạm thuỷ điện địa hình phẳng, tiện cho việc bố trí xây dựng đường giao thơng Đập xây dựng gần bãi vật liệu, tiện cho việc vận chuyển, giảm giá thành xây CHƯƠNG II SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ TÀI LIỆU THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH ⇓2.1 Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN CT4 I Ý NGHĨA Qua tình hình tỉnh Đắc Lắc lưu vực sông Spêpook thấy việc xây dựng Trạm thuỷ điện CT4 có ý nghĩa lớn với vùng, có tác dụng thúc đẩy phát triển kinh tế vùng tỉnh, thúc đẩy phát triển kinh tế ngành sử dụng điện, nước đảm bảo cung cấp điện chỗ Đồng thời đóng góp cho hệ thống điện quốc gia lượng điện đáng kểm đời sống người dân nâng cao II.NHIỆM VỤ Trạm thuỷ điện CT4 có nhiệm vụ phát điện Ngồi ta cịn lợi dụng tổng hợp: phịng lũ, tưới, giao thông, dịch vụ… ⇓2.2.TÀI LIỆU THIẾT KẾ Bình đồ lưu vực: Tỷ lệ ÷ 500 Đường đặc tính lịng hồ Ztl(m) F(km ) W.10 m 340 435 436 437 438 4,8 6,8 7,6 8,1 8,2 267,9 405,8 569,12 636,0 645,0 Quan hệ: Q ~ Zh Q( m3/s) 47,4 64,0 99,1 124 210 Zhạ(m) 412,2 412,4 413,1 413,4 414,9 500 1000 1500 2000 2500 415.6 417.2 418.1 419.2 420.3 Q( m /s) Zhạ(m ) I TÀI LIỆU THUỶ VĂN 1.Tài liệu nước đến năm điểm hình Thán SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ g Qth 10% 90 74 59 49 85.5 133 Qth 50% 75 47.2 30.1 29.2 38.8 61.8 Qth 90% 38.2 25.8 17.2 17.2 42.2 47.2 10 11 12 Qth 10% 138 157 413 460 180 122 Qth 50% 182 151 298 264 144 136 Qth 90% 55,4 125 205 255 107 66,1 Thán g 2.Tài liệu mưa bốc - Bốc Tháng h(mm) 52 60 73 72 37 20 Tháng 10 11 12 h(mm) 22 21 19 20 26,5 27,5 Tháng Mưa 10 11 12 Xi(m m) 1,7 6,4 25,5 86,3 228 232 268 325 307 221 69,5 194 w% 79,8 72,8 73,7 81,8 85,4 87,1 87,8 88,7 87,3 85,5 83,3 82,1 Lưu lượng mưa năm 1790 mm II.CÁC TÀI LIỆU KHÁC Tuổi thọ Cơng trình : T=50 năm Hàm lượng bùn cát nước : ρ bc =0,081kg/m3 Hàm lượng riêng bùn cát γ bc SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 = 1,5 T/m3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Chế độ dòng chảy tuyến Cơng trình Flv (km2) Qđến ( m3/s) 3860 123 Mo ( l/skm2) Qp % (m3/s) Cv 32 Cs 2.Cv 10% 50% 90% 164 121 86 0,25 Và tài liệu khác biĨu ®å quan hƯ ztl & f Ztl (m) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 F ( km2) SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ biĨu ®å quan hƯ f & v F (km2) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 V ( 106 m3) biĨu ®å quan hƯ ztl & v 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 V ( 106 m3) SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Hình dạng nước vào Theo kinh nghiệm để đảm bảo tổn thất thuỷ lực qua cửa lấy nước nhỏ đường viền trần nghưỡng cửa, cửa lấy nước phải có dạng clíp thoả mãn phương trình sau: x2 y2 + =1 a bx (1 − ε )a bx Trong ε : Hệ số co hẹo mặt phẳng thẳng đứng ε = 0,75 + 0,43 1,1 - υ abx: Bán kính trục lớncủa clíp (1- υ ): Bán kính trục nhỏ clíp MNDBT tc’ (1-ε’)a’bx tn ∇cc a’Bx a”Bx tc” ε’a’bx ε”a”bx (1-ε”)a”bx p ∇đ Nhìn vào hình vẽ ta thấy tn = MNDBT - ∇đ = 433 – 410 = 23 (m) SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 132 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Xác định đường kính kinh tế ống theo cơng thức kinh nghiệm sau: DKT = tm 5,2.(Qmaz )3 H tt ; Q tmmaz = 72,67 m3/s Thay số có: DKT = 5,2.72,673 17,3 = 5,27 (m) Htt : Cột nước tính tốn (Htình tiết = 17,37 m) Xác định đường kính kinh tế theo vận tốc đường ống VKT = ÷ (m/s) ; chọn VKT = (m/s) Thay số có DKT = tm 4.Qmaz Π.V Ta có 4.72,67 DKT = 3,14.(3 ÷ 6) = (5,55 ÷ 3,93) m Từ hai điều kiện ta chọn DKT = 5,5 (m) p = ∇CVĐ - ∇Đ Trong đó: ∇CVĐ: Cao trình cửa vào lấy nước ∇CVĐ = ∇bùn cát + h2 Theo kết tính tốn thuỷ sơ ta lấy h2 = (m) ∇bùn cát = 420,58 (m) -> ∇CVĐ = 420,58 + = 421,58 (m) -> P = 421,58 – 410 -> p = 11,58 (m) Coi đường thẳng qua tâm ống chia đơi dịng chảy ta có SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 133 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 t "C = THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ P t n 11,58.23 = = 15,22 (m) t n - h 23 - 5,5 -> t C' = tn - t "C = 23 – 15,22 = 7,78 (m) Cao tình tuyến phân chia ∇CC = MNDBT - t C' = 433 – 7,78 = 425,22 (m) ∇méppt = ∇CVĐ + hCLN = 421,58 + = 430,58 (m) hCLN: Chiều cao cửa lấy nước -> a 'Bx = t C' - (MNDBT - ∇méppt) = 7,78 – (433 – 430,58) = 5,36 (m) -> a "Bx = t C' + ∇Đ - ∇CVĐ = 15,22 + 410 – 421,58 -> a "Bx = 3,64 (m) ' η = a Bx' 5,36 = = 0,69 ' t C 7,78 ; -> ε, = 0,57 + 0,043 = 0,675 1,1 - 0,69 -> ε,, = 0,57 + 0,043 = 0,62 1,1 - 0,24 " = η "' a Bx 3,64 = = 0,24 " t C 15,22 Vậy phương trình có dạng: Ngưỡng trên: X , 5,36 + Y , (1 - 0,675).5,36 =1 Ngưỡng X" 3,64 + Y" (1 - 0,62).3,64 SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 =1 134 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Từ phương trình ta vẽ hình dạng cửa nước vài giả thiết X -> Y ngược lại Y -> X Cao trình ngưỡng trên: ∇nt = ∇CC + a 'Bx = 424,25 + 5,36 = 429,61 (m) ∇MNC = 429,61 (m) ∇nt < ∇MNC Cao trình ngưỡng dưới: ∇nd = ∇nt - DKT = 429,61 – 5,5 = 424,11 (m) ∇BC = 420,58 (m) -> ∇nd > ∇BC -> Cửa lấy nước làm việc an toàn V ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC Tác dụng Đường ống áp lực có nhiệm vụ dẫn nước từ cửa lấy nước vào buồng xoắn Turbin Trong tuyến lượng việc bố trí đường ống áp lực quan trọng Nó ảnh hưởng tới vận hành an toàn nhà máy thuỷ điện Chọn tuyến đường ống Việc chọn tuyến đường ống vào điều kiện địa hình, địa chất mà đường ống qua mà cịn phụ thuộc vào điều kiện sau: - Tuyến đường ống ngắn - Tổn thất thuỷ lực đường ống nhỏ - Quản lý vận hành thuận tiện an toàn Với trạm thuỷ điện CT4 ta sử dụng phương thức vng góc, u cầu nhà máy phát điện, đồng thời số tổ máy không nhiều SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 135 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ tổn thất cột nước phải nhỏ thiết bị nhà máy phải bố trí thuận tiện để nâng cao hiệu suất nhà máy Phương thức cấp nước Tuỳ thuộc địa hình địa chất, điều kiện số tổ máy, chiều dài đường ống mà lựa chọn phương thức sau đây: Cấp nước liên hợp, độc lập phân nhóm Với trạm thuỷ điện CT4 số tổ máy không nhiều đồng thời để đảm bảo an toàn cung cấp điện ta sử dụng phương pháp cung cấp nước độc lập Chọn loại đường ống a) Chọn loại đường ống Với cột nước thiết kế chọn đường ống loại ống thép đặc đập bê tông trọng lực b) Tính đường kính ống (DKT) Việc xác định đường kính ống vào luận chứng kinh tế kỹ thuật Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, tài liệu chưa thật đầy đủ; đồ án xác định DKT theo công thức kinh nghiệm theo vận tốc kinh tế đường ống Như ta tính DKT = 5,5 (m) c) Tính chiều dài thành ống Sơ xác định theo công thức sau: S= γ.H D A Trong đó: Do:đường kính ống (D0 = DKT = 5,5 103 mm) γ: Trọng lượng riêng nước (γ = 1tấn/m3 = 10-6 kg/mm3) H: Cột nước có tính đến nước va (H = Hmax + ∇H) (H = 29,33 m = 29,33 103 mm) A: Cường độ tính tốn vật liệu làm ống SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 136 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ A = Rt/c C K mC M Rt/c: Sức kháng tiêu chuẩn vật liệu : Rt/c = 45 kg/mm2 C: Hệ số chuyển tiếp từ cường độ sang cường độ tính đổi C = m: Hệ số điều kiện làm việc : m = 0,6 mC: Hệ số vốn đầu tư : mC = 0,85 K: Hệ số đồng chất vật liệu K = 0,64 -> A = 45 0,64 0,85 0,6 = 14,69 kg/mm2 -> δ = 10 −6.29,33.10 6.5,5 = 35,49 (mm) 2.14,69 Mặt khác chiều dày đường ống phải đảm bảo đủ cứng, đủ khả chịu áp lực khơng bị bóp méo q trình thi cơng vận hành δ≥ D0 130 = 5500 = 42,3 (mm) 130 Vậy ta chọn chiều dày thành ống : δ = 45 mm Chiều dày đường ống áp lực Đo vẽ ta có L = 31 (m) Chiều dài đường ống áp lực Chiều dài đoạn chiều dài đoạn c huyển tiếp tính theo cơng thức sau: L = 7( Dkt – Dcv )= 7(5.5 – 3.7 ) = 12.6 m VI NƯỚC VA TRONG ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC Hiện tượng nước va ảnh hưởng với cơng tác NMTĐ a) Hiện trạng nước va Khi ta đóng hay mở cửa van, lưu lượng lưu tốc đường ống áp lực thay đổi, thay đổi dẫn đến thay đổi áp lực đường ống cách đột ngột SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 137 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Nguyên nhân vật lý tăng giảm áp lực lực quán tính khối nước chảy ống ta đóng cánh hướng nước theo định lý Đalămbe hướng lực qn tính hướng ngược chiều với gia tốc, tác động dịng chảy giảm hướng lực qn tính hướng với lưu tốc làm tăng thêm áp lực ống dẫn gọi nước va dương Ngược lại mở cánh hướng nước chuyển động dòng chảy ống trở thành chuyển động nhanh dần lực quán tính đổi thành hướng ngược chiều với dịng chảy, ống phía trước cửa van có tượng giảm áp lực (gọi nước va âm) phía sau – tăng áp lực b) Ảnh hưởng nước va trạm thuỷ điện Khi có nước va, áp lực ống dẫn nước thay đổi làm thay đổi cột nước TTĐ, gây nên khó khăn cho việc điều chỉnh Turbin, cột nước thay đổi làm thay đổi công suất, tác động quay turbin Sự dao động áp lực nước va làm tăng ứng suất ống buồng turbin, với đường ống dài trị số nước va tăng lên vài lần cột nước TTĐ, để đảm bảo an toàn phải tăng chiều dày thành ống, tăng độ dày buồng xoắn turbin… Dẫn đến bất lợi kinh tế quản lý cơng trình Nước va âm làm áp lực nước ống dẫn giảm cách đột ngột, ảnh hưởng nghiêm trọng tới việc tăng công suất kịp thời TTĐ theo u cầu phụ tải Tính tốn nước va Hiện tượng nước va gây khó khăn chi việc điều chỉnh số vịng quay turbin TS lớn tượng khơng ổn định BXCT turbin lớn thời gian đóng mở khơng lớn, phải đảm bảo thời gian không để xảy nước va trực tiếp loại nước va có trị số áp lực lớn Với trạm thuỷ điện khơng lớn TS = (3 ÷ 5) s SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 138 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Vậy tơi chọn TS = 5s để tính tốn trị số áp lực nước va tương đối cho phép [ξ] = (0,3 ÷ 0,5) s a) Tác động truyền sóng nước va Tác động truyền sóng nước va phụ thuộc vào chất lỏng, vật liệu làm ống Với đường ống thép tác động truyền sóng tính theo cơng thức C0 C= 1+ ε D E σ Trong : C0: Tác động truyền sóng âm nước, phụ thuộc vào đặc tính chất lỏng: C0 = 1435 (m/s) ε: hệ số đàn hồi nước : ε = 2,1 104 (kg/cm2) D: Đường kính ống: D = 5,5 (m) δ: Bề dày thành ống : δ = 4,5 10-2 (m) E: Môđun đàn hồi vật liệu làm ống E = 2,1 106 (kg/cm2) Thay số có: C= 1435 2,1.10 4.5,5 1+ 2,1.10 6.4,5.10 = 962,63 (m/s) b) Pha nước va Khoảng thời gian sóng áp lực nước va xuất truyền tới hồ chứa phản hồi lại cấu điều chỉnh gọi pha nước va (Tf) Tf = L C = 2.31 = 0,064 (s) 962,63 Mặt khác thời gian đóng mở phận hướng nước Turbin TS = (3 ÷ 10) s Với TTĐ CT4 tơi lấy TS = (s) Vậy TS = 5S > Tf = 0,064(s) Như đường ống xảy nước va gián tiếp SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 139 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Tính tốn nước va dương:Hiện tượng nước va dương với mục đích kiểm tra khả chịu áp lực đường ống trường hợp mực nước thượng lưu MNDBT turbin làm việc với toàn cơng suất đột ngột giảm tải hồn tồn Các đặc trưng thứ μ= C Vmax g H Trong : C: Tác động truyền sóng nước va: C = 962,63 m/s Vmax: Lưu tốc lớn đường ống Vmax = 4.Qmax Π.D ; Qmax = 72,67 (m3/s) -> Vmax = 3,06 (m/s) H: cột nước chế độ áp lực ổn định (H = Hmax = 22 m) Thay số ta có: μ = 962,63.3,06 = 6,82 2.9,81.22 Hệ số đặc trưng thứ hai: δ = μ -> δ = 6,82 .L C TS (TS = 5S) - 31 = 0,09 92,63.5 Khi cắt tải hồn tồn τđ = τC = Do μ τđ = 6,82 > Vậy ε1 < ε m Trong đó: ε1: Trị số áp lực nước va tương đối pha giới hạn Tra biểu đồ quan hệ δ = (μ, τđ) hình 117 – trang 220 (Giáo trình CTT NMTĐ) -> nước va giới hạn tính theo cơng thức sau: ξmax = δ 0,01 (δ + δ + ) = (0,01 + 0,012 + ) = 0,01 2 SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 140 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Nên ta có trị số áp lực nước va dương ∇H+ = ξmax H0 = 0,01 22 = 0,22 (m) Tính tốn nước va âm Hiện tượng va âm ứng với giảm áp mở turbin Tính tốn nước va âm để có phương pháp bố trí đường ống phù hợp, tránh tượng chàn không xảy ống Để an toàn nước va âm, ta tính tốn trường hợp mực nước thượng lưu MNC có kể đến tổn thất thủy lực Các hệ số đặc trưng đường ống Ta có: τ0= ; τC = μ= Hệ số đặc trưng: C Vmax h H 0' Trong C: Tác động truyền sóng nước va : C = 962,63 (m/s) Vmax: Lưu tốc lớn đường ống: Vmax = 3,06 (m/s) H '0 = Hmin = 12,25 (m) Thay số ta có: μ= 962,63.3,06 = 12,25 2.9,81.12,25 Trường hợp tính tốn : Ta tính với trường hợp nghuy hiểm MNTL =MNC , cột nước Ho = Hmin turbin phải tăng tải từ đến độ mở lớn , τ0 = τc=1 , μ × τ0= 0< -> ∇H- = 2μ [τ0+ μ τ1 - ( τ + μ.τ ) - ( τ 20 - τ 11 ) ] Thay số: ∇H- = 12,25 [(0 + 12,25 0,013)2 (12,25.0,013) + 0013 ] = - 3,29 (m) Tính tổn thất thuỷ lực SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 141 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Tổn thất thủy lực đường ống xác định sau: htình tiết = ∑hdđ + ∑hcb Trong đó: ∑hdđ : Tổng tổn thất dọc đường ∑hcb: Tổng tổn thất cục điểm thay đổi hình dạng ống a) Xác định tổn thất dọc đường ∑hdđ = ξd V2 2g Trong đó: ξd: Hệ số tổn thất dọc đường : lấy > = 0,01 V: Lưu tốc nhỏ thành ống: V = 3,06 (m/s) D: Đường kính ống : D = 5,5 (m) L: Chiều dài ống : L = 31 (m) Thay số ta có : ξd = 0,01 -> ∑hdđ = 0,056 31 = 0,056 5,5 3,06 = 0,027 (m) 2.9,81 b) Xác định ∑hcb Tổn thất cục bao gồm: - Tổn thất cửa vào đường ống h1 = ξ1 V2 2g Bảng tra thuỷ lực : ξ1 = 0,2 -> h1 = 0,2 3,06 = 0,095 (m) 2.9,81 S Tổn thất qua lưới chắn rác : h2 = β ⎛⎜ ⎞⎟ ⎝b⎠ 4/2 ⎛V ⎞ ⎟⎟ ⎝ 2g ⎠ sinα ⎜⎜ Trong đó: SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 142 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ S: bề dày lưới b: Khoảng cách hai lưới Với turbin cánh quay b= D1 = 20 2,5 = 0,125 (m) 20 b S Sơ lấy: S S+b = s >S= b = 0,03425 m β : Hệ số phụ thuộc hình dạng : β = 0,15 α : góc tạo mặt ngang lưới = 90 V1: Vận tốc trước lưới (sơ lấy V1 = 1,2 m/s) ⎛ 0,03125 ⎞ ⎟ ⎝ 0,125 ⎠ -> h2 = 0,15 ⎜ 4/3 sin 90 1,2 = 0,0018 m = 0,002 m 2.9,81 - Tổn thất chuyển tiếp - > h3 = ξ3 ⎛ω ⎞ V2 ; ξ = K ⎜⎜ − 1⎟⎟ 2g ⎝ω2 ⎠ K: Hệ số phụ thuộc vào góc Đ: K = 0,15 2,7 3,14 π.D 2 = 5,72 m ; ω = = 23,75 m ω1 = 4 ⎛ 5,72 ⎞ -> ξ = 0,15⎜ − 1⎟ = 0,086 ⎝ 23,75 ⎠ -> h3 = 0,086 3,06 = 0,041 m 2.9,81 SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 143 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ - Tổn thất qua khe, van, pha: h4 = ξ4 V2 3,06 = 0,12 = 0,057 m 2.9,81 2g ξ = 0,12 - Tổn thất qua đoạn khuỷ cong có đoạn cong V2 3,06 h = 2.ξ = 2,035 = 0,334 m 2g 2.9,81 Σhcb = 0,53 m - Kiểm tra chiều dày thành ống Cột nước có nước va dương lớn H = H + ΔH = 22 + 0,22 = 22,22 m -> δ ' ' = 10 −6.22,22.10 3.5,5.10 2.1,69 δ ' ' < δ : Vậy chọn δ = 45mm hợp lý SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 144 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Biểu đồ áp lực nước va: MNDBT MN (-) SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 ΔH− 145 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ KẾT LUẬN Sau 14 tuần hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Trịnh Quốc Cơng giúp đỡ thầy giáo môn khoa, với nỗ lực thân, đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: " Thiết kế sơ Trạm thuỷ điện CT4 " Trong qúa trình tính tốn thiết kế sơ Trạm thuỷ điện giúp em nắm công việc cần tiến hành thiết kế – thi công Trạm thuỷ điện cách khái quát tổng hợp Đồng thời, giúp em củng cố lại kiến thức mà em học năm học trường Tuy nhiên, kinh nghiệm thực tế chưa có trình thực khơng thể tránh thiếu sót Vì vậy, em kính mong thầy hội đồng chấm duyệt đồ án, xem xét, giúp đỡ em nhận khắc phục thiếu sót để em có đồ án tốt nghiệp hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn gửi lời chúc tốt đẹp đến thầy Hà Nội ngày 15, tháng 5, năm 2004 Sinh viên Ngơ Hồng Thanh SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 146 ...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Với đồ án tốt ngiệp giao thiết kế sơ TTĐ sông Spêpook thuộc hệ thống sông Đồng Nai nằm tỉnh Đăc Lắc với tài liệu thiết kế cần thiết sau:... THANH-LỚP 41Đ1 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ IV XÁC ĐỊNH ĐIỆN LƯỢNG BÌNH QUÂN NHIỀU NĂM ENN Điện lưọng bình quân nhiều năm Trạm thuỷ điện thông số quan trọng việc đánh giá mức... MỤC ĐÍCH SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN CT4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ Mục đích tính tốn thủy xác định thông số hồ chứa trạm thủy điện: Thông số hồ chứa: - Mực nước dâng bình