Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo tháp điều áp để phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi dốc cho trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài

LỜI CẢM ƠN Trong khuôn khổ luận văn: “Nghiên cứu giải pháp cấu tạo tháp điều áp để phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi dốc cho trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài”, tác giả luận văn hy vọng đóng góp phần nhỏ bé cho lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế xây dựng cơng trình thủy điện phát triển nước ta Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn Thủy điện Năng lượng tái tạo, Khoa cơng trình, Khoa sau đại học - Trường Đại học Thủy lợi đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo - PGS.TS Phan Kỳ Nam, tận tình hướng dẫn vạch định hướng khoa học để tác giả hồn thành tốt q trình làm luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành q trình học tập viết luận văn Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2012 Tác giả Đỗ Ngọc Ánh LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu giải pháp cấu tạo tháp điều áp để phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi dốc cho trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực” luận văn nghiên cứu riêng tác giả Những số liệu luận văn số liệu trung thực Luận văn hồn thành nỗ lực tìm hiểu, nghiên cứu tác giả giúp đỡ tận tình PGS.TS Phan Kỳ Nam bạn bè, đồng nghiệp Học viên Đỗ Ngọc Ánh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÁC DẠNG NĂNG Ở VIỆT NAM 1.1 KHẢ NĂNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG Ở VIỆT NAM 1.1.1 Khả khai thác than 1.1.2 Dầu khí 1.1.3 Năng lượng sóng triều 1.1.4 Năng lượng gió .8 1.1.5 Năng lượng xạ mặt trời 10 1.1.6 Năng lượng sinh khối .10 1.1.7 Thủy .11 1.2 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG THUỶ ĐIỆN Ở VIỆT NAM 11 1.2.1 Trữ lý thuyết 11 1.2.2 Trữ kỹ thuật 12 1.2.3 Trữ kinh tế (hay gọi kinh tế - Kỹ thuật) 12 1.3 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN ĐIỆN 20 1.4 MỘT SỐ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆNCÓ SỬ DỤNG THÁP ĐIỀU ÁP 22 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP VỀ HÌNH THỨC CẤU TẠO THÁP ĐIỀU ÁP 24 2.1 TÁC DỤNG, ĐIỀU KIỆN ỨNG DỤNG VÀ CÁC LOẠI THÁP ĐIỀU ÁP 24 2.1.1 Tác dụng 24 2.1.2 Điều kiện vị trí đặt tháp 27 2.1.3 Nguyên lý làm việc tháp điều áp .28 2.1.4 Các kiểu tháp điều áp 29 2.2 PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤU TẠO HỢP LÝ CHO MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CỤ THỂ 32 2.2.1 Ưu nhược điểm kiểu tháp điều áp .32 2.2.2 Đề xuất giải pháp cấu tạo tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến (dạng trụ có tiết diện mẩu vành khăn) .34 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ TÍNH TỐN THÁP ĐIỀU ÁP KIỂU VIÊN TRỤ CÓ HỌNG CẢN VÀ KIỂU VI SAI CẢI TIẾN CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG 35 3.1 TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN HUỘI QUẢNG 35 3.1.1 Vị trí cơng trình 35 3.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 35 3.1.3 Cấp cơng trình tiêu chuẩn thiết kế .35 3.2 GIẢI PHÁP VÀ QUY MƠ CƠNG TRÌNH 36 3.2.1 Sơ đồ khai thác thủy 36 3.2.2 Các thông tiêu cơng trình 37 3.2.3 Đặc điểm địa hình khu vực cơng trình 44 3.3 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CẤU TẠO THÁP ĐIỀU ÁP CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG 45 3.3.1 Phương trình vi phân tháp điều áp 45 3.3.2 Tính tốn thuỷ lực tháp điều áp giải tích .48 3.3.3 Tính tốn thuỷ lực - tháp viên trụ có họng cản (TĐA thượng lưu số 1) 55 3.3.4 Tính tốn thuỷ lực - tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến .64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tiềm khai thác dầu khí .6 Bảng 1.2: Dự báo khả khai thác dầu mỏ (2000 – 2020) Bảng 1.3: Dự báo khả khai thác khí đốt (2000-2020) Bảng 1.4 Tiềm lý thuyết sông lớn 13 Bảng 1.5 Tiềm KTKT lưu vực sơng 14 Bảng 1.7 Danh mục cơng trình thuỷ điện có tiêu KT-MT đáp ứng yêu cầu .17 Bảng 1.8 Tiềm KTKT lưu vực sơng (2005) 19 Bảng 1.9 Danh mục nhà máy điện đưa vào vận hành giai đoạn 2005-2025 21 Bảng 1.10 Tổng hợp số cơng trình TĐ xây dựng có sử dụng tháp điều áp 22 Bảng 3.1 Các thơng số tiêu cơng trình thủy TĐ Huội Quảng .37 Bảng 3.2 Tính tốn kích thước đường kính họng cản (d1) ứng với đường kính tháp D=18m, d2=7.50 (đường kính hầm dẫn) 58 Bảng 3.3 Tính tốn kích thước đường kính họng cản (d1) ứng với đường kính tháp D=20m, d2=7.5m (đường kính hầm dẫn) 60 Bảng 3.4 Tính tốn kích thước đường kính họng cản (d1) ứng với đường kính tháp D=20m, d2=7.5m (đường kính hầm dẫn) 62 Bảng 3.5 Tổng hợp thông số kỹ thuật tháp điều áp kiểu viên trụ có hỏng cản 64 Bảng 3.6 Tổng hợp thông số kỹ thuật tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến 66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2-1 Đường đo áp sẩy nước va 25 Hình 2-2 Biểu thị quan hệ TS , ξ max β max 25 Hình 2-3 Van xả khơng tải 26 Hình 2-4 Sơ đồ đặt tháp điều áp 27 Hình 2-5 Sơ đồ dao động mực nước tháp điều áp 28 Hình 2-6a Tháp điều áp kiểu viên trụ 29 Hình 2-6b Tháp điều áp kiểu viên trụ có màng cản 29 Hình 2-6c Tháp điều áp kiểu hai ngăn (có ngăn ngăn dưới) 30 Hình 2-6d Tháp điều áp kiểu có máng tràn 30 Hình 2-6e Tháp điều áp kiểu vi sai (cịn gọi kiểu có lõi trong) 30 Hình 2-6g Tháp điều áp kiểu khí nén 31 Hình 2-7 Các kiểu đặt tháp cấp nước TĐA 31 Hình 2-8 Tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến… ………………………………34 Hình 3-1 Sơ đồ tuyến lượng, mặt cơng trình 36 Hình 3-2 Sự ảnh hưởng sức cản ξth đến Zmax áp lực nước Hc đường dẫn 54 Hình 3-3 Đường quan hệ diện tích họng cản với chiều cao Zmax tháp điều áp (ứng với đường kính tháp D=18m, d2=7.5m) 59 Hình 3-4 Đường quan hệ diện tích họng cản với chiều cao Zmax tháp điều áp (ứng với đường kính tháp D=19m, d2=7.5m) 61 Hình 3-5 Đường quan hệ diện tích họng cản với chiều cao Zmax tháp điều áp (ứng với đường kính tháp D=20m, d2=7.5m) 63 MỞ ĐẦU Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Thế giới năm 70, kỷ XX - khủng hoảng lượng khiến cho nhân loại lo lắng thiếu hụt nguồn nhiên liệu Đó nguyên nhân dẫn đến chạy đua quốc gia lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng nguồn lượng tái tạo Mặc dù nhận thức rõ tầm quan trọng vấn đề này, từ tới nay, dường chưa đạt hiệu mong muốn phạm vi toàn cầu Theo dự báo, nhu cầu tiêu thụ lượng vòng 50 năm tới so với năm 1995 tăng 50% (nếu tăng trưởng kinh tế thấp) tăng 250% (nếu tăng trưởng kinh tế cao) Trong đó, nguồn lượng truyền thống (hố thạch, thuỷ năng…) vốn coi nguồn lượng chủ yếu tại, sử dụng khoảng - thập kỷ cạn dần trở nên đắt đỏ Các nhà kinh tế lượng giới cảnh báo: Hành tinh tiếp tục lâm vào khủng hoảng lượng có tính tàn phá thời điểm 2050 - 2060, không tiết kiệm sử dụng hiệu nguồn lượng truyền thống có, khơng phát triển sử dụng dạng lượng tái tạo Mặt khác năm gần việc biến đổi khí hậu, dâng cao mực nước biển, tình trạng bùng nổ dân số phát triển kinh tế làm cho vấn đề lượng ngày trở nên cấp bách Hiện nước ta hệ thống thủy điện vừa nhỏ phát triển, công suất trạm thủy điện không lớn chiếm tỷ lệ nhỏ hệ thống lại có ý nghĩa quan trọng để phát triển lượng vùng sâu, vùng xa, vùng phát triển Hầu hết công trình thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài chiếm tỷ trọng không nhỏ tổng số trạm thủy điện Do việc nghiên cứu tìm giải pháp cơng trình hợp lý để nâng cao hiệu qủa khai thác nguồn lượng trạm thủy điện đường dẫn áp lực dài có sử dụng tháp điều áp cho hợp lý kinh tế cần thiết Tuy nhiên việc nghiên cứu có xây dựng tháp điều áp hay vào hiệu kinh tế tìm giải pháp khoa học kỹ thuật để có sở cách hiệu nhằm mục đích khai thác hợp lý nguồn tiềm to lớn lượng thủy điện để phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo trị an ninh Quốc phịng nhiệm vụ cấp thiết cần phải thực Tiềm thuỷ điện vừa nhỏ nước ta lớn, khai thác đáp ứng nhu cầu phụ tải vùng xa điện lưới quốc gia phù hợp với khả tài doanh nghiệp Khai thác thủy điện vừa nhỏ với mục đích khai thác thuỷ điện chỗ, phục vụ yêu cầu điện khí hố nơng thơn khu vực xa lưới điện quốc gia chi phí đầu tư cho lưới điện quốc gia cao so với đầu tư cho thuỷ điện Hiện nước ta, điện lưới phủ khoảng 80% diện tích lãnh thổ, 20% cịn lại vùng sâu, vùng xa hải đảo Thế việc phủ kín lưới điện đến nơi ước tính cần phải khoảng 10 năm với chi phí tốn kém, kèm theo tổn thất điện đáng kể truyền tải điện Trong đó, tốc độ tăng trưởng kinh tế cao kéo theo nhu cầu sử dụng điện nước tăng nhanh Theo số liệu Ban soạn thảo quy hoạch phát triển điện lực giai đoạn 2006-2015, nhu cầu phát triển phụ tải giai đoạn 2006-2010 vào khoảng 17,1% năm nhu cầu điện sản xuất 16,9% năm Trong năm 20012015, tốc độ tăng trưởng phụ tải vào khoảng 11% năm khoảng 9% năm giai đoạn đến 2020 Theo cân đối nhu cầu lượng cho thấy, từ sau năm 2001 (nếu khơng có đột biến lớn khả khai thác) khả cung cấp lượng từ nguồn nguyên liệu truyền thống nước đáp ứng nhu cầu Dự tính đến năm 2015 thiếu hụt nhiên liệu tương ứng tỷ kWh điện Tương tự năm 2020 thiếu hụt khoảng 35-64 tỷ kWh Dài hạn hơn, đến năm 2030 khả thiếu hụt tăng lên từ 59 đến 192 tỷ kWh Thậm chí năm sau khả thiếu hụt trầm trọng Để tránh nguy thiếu hụt lượng, chiến lược phát triển lượng dài hạn, khai thác hiệu nguồn nguyên liệu sẵn có, kết hợp yếu tố mơi trường bền vững trở nên cấp thiết Các cơng trình thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài, để giảm áp lực nước va người ta bố trí tháp điều áp cuối đường hầm có áp đầu đường ống dẫn nước áp lực Ở vị trí thường địa hình đồi núi dốc phức tạp, dùng tháp điều áp kiểu viên trụ hay phần viên trụ có đường kính lớn Trong thực tế xây có số trạm thủy điện có đường kính lớn hàng chục mét, có khối lượng đào đắp lớn hiệu chưa tốt Mặt khác tháp điều áp hạng mục quan trọng trạm thủy điện có đường dẫn áp lực dài Việc nghiên cứu giải pháp cấu tạo phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật cơng trình cần thiết Do tác giả muốn sâu nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lý tháp điều áp để nâng cao hiệu sử dụng tháp điều áp cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn khoa học MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cách tiếp cận Thu thập nghiên cứu tài liệu cơng trình thủy điện kiểu đường dẫn đã, xây dựng Việt Nam Thu thập nghiên cứu hồ sơ Thiết kế cơng trình thủy điện kiểu đường dẫn đã, xây dựng Việt Nam Nghiên cứu tài liệu, quy phạm hướng dẫn thiết kế tháp điều áp trạm thủy điện tài liệu liên quan khác 2.2 Phương pháp nghiên cứu Thu thập tài liệu, sử dụng phương pháp tính tốn Thủy lực, so sánh đối chứng với số cơng trình thuỷ điện có đường dẫn áp lực dài thiết kế xây dựng Từ giải pháp kỹ thuật cơng trình: lựa chọn hình thức cấu tạo, kích thước tháp điều áp tìm giải pháp có tính khả thi kinh tế kỹ thuật PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN 3.1 Phạm vi nghiên cứu Có nhiều kiểu dạng tháp điều áp nhiên với cơng trình điều kiện thi cơng, điều kiện kinh tế cần thiết phải tính tốn tìm cấu tạo phù hợp cho cơng trình cụ thể Trong phạm vi luận văn tác giả tìm giải pháp cấu tạo hợp lý tháp điều áp so sánh kiểu viên trụ có màng cản với kiểu vi sai cải tiến điều kiện địa hình đồi núi dốc cho cơng trình thực tế 3.2 Nội dung luận văn MỞ ĐẦU Ý nghĩa thực tiễn khoa học đề tài Mục đích Phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu nội dung luận văn CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG Ở VIỆT NAM 1.1 Khả cung cấp lượng Việt Nam 1.2 Đánh giá tiềm thủy điện Việt Nam 1.3 Quy hoạch phát triển điện 1.4 Một số nhà máy thủy điện có sử dụng tháp điều áp CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP VỀ HÌNH THỨC CẤU TẠO THÁP ĐIỀU ÁP 2.1 Tác dụng, điều kiện ứng dụng loại tháp điều áp 2.2 Phân tích ưu nhược điểm đề xuất giải pháp cấu tạo hợp lý cho số cơng trình cụ thể CHƯƠNG III : ÁP DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ TÍNH TỐN THÁP ĐIỀU ÁP KIỂU VIÊN TRỤ CÓ HỌNG CẢN VÀ KIỂU VI SAI CẢI TIẾN CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG (LAI CHÂU - SƠN LA) 3.l Tổng quang cơng trình thủy điện Huội Quảng 3.2 Giải pháp quy mô công trình 3.3 Tính tốn lựa chọn, cấu tạo tháp điều áp cho cơng trình thủy điện Huội Quảng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 64 Bảng 3.5 Tổng hợp thông số kỹ thuật tháp điều áp kiểu viên trụ có hỏng cản Thơng số Đơn vị P.Án đường P.Án đường P.Án đường kính tháp kính tháp kính tháp D=18m D=19m D=20m Độ cao Zmax m 34.09 32.19 30.48 Cao trình mực nước Zmax m 404.09 402.19 400.48 Diện tích tháp F m2 254.47 283.53 314.16 Đường kính họng cản m 7.35 7.85 8.40 Diện tích họng cản m2 42.43 48.40 55.42 Cao trình đáy họng cản m 311.00 311.00 311.00 Cao trình đỉnh họng cản m 320.00 320.00 320.00 Cao trình đáy tháp m 320.00 320.00 320.00 Cao trình đỉnh tháp m 405.09 403.19 401.48 Chiều cao tháp m 85.09 83.19 81.48 Dung tích tháp m3 21.652,85 23.586,86 25.597,76 3.3.4 Tính tốn thuỷ lực - tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến Chọn diện tích phân giới tháp điều áp Tính tương tự (mục 3.3.3) cho trường hợp tháp viên trụ có họng cản Tính tốn thơng số kỹ thuật tháp vi sai cải tiến Khi nước chảy vào tháp coi nước chảy qua đập tràn thành mỏng Q = m.B 2.g htr3 / (tràn hai bên) Trong đó: Q: lưu lượng chảy vào tháp Q = Qmax= 191.55m3/s m: hệ số lưu lượng máng tràn m = 0.42 g: gia tốc trọng trường g = 9.81m/s B: bề rộng tràn B = D × χ (D đường kính họng cản, χ chu vi ướt) htr: bề dầy cực đại lớp nước tràn qua đỉnh 65  Qmax ⇒ htr =   m.B 2.g      Chọn diện tích lỗ vi sai F =9.00m2 Xác định dung tích W cần thiết ngăng ngồi, tính với trường hợp đóng tua bin hồn tồn: Theo cơng thức (3-60) Thiết bị thủy điện tập ) L f V xmax − 0.15( xmax − xtr ) W = × S g Z − 0.3 + xmax × 0.2 + 2.xmax + xmax 1− − xmax o ln(1 + Trong đó: L: Chiều dài đường hầm L= 4000.06m f: Tiết diện đường hầm f=44.18m2 V0: vận tốc chảy vào tháp V0= 4.34m/s x max = − xtr = − Z max (độ dâng nước tương đối bể; Z0 Z tr ; Z0 Z tr = Z max − htr Ztr : Chiều cao đỉnh tràn giếng đứng so với mực nước tĩnh hồ S= Fgđ Fgđ + F ng ; Tiết diện giếng đứng Fgđ =44.18m2 Tiết diện giếng Fng chọn Fng = 9x29 = 261m3 đại lượng Zmax ; Z0 tính tương tự (bảng 3.1) Chiều cao cột nước bể noài hbe = W Fng Cao trình đỉnh bể cao trình MNLTK 371.77m Cao trình đáy bể = 311.00m (tại nơi giao lõi tháp với đường hầm dẫn nước) Cao trình mực nước Zmax = Zmax + MNDBT; (MNDBT = 370.00m) Cao trình đỉnh bể ngồi = Cao trình mực nước Zmax + a 66 (a độ cao an tồn chọn a =1m) Cao trình bể ngồi = Cao trình đỉnh bể ngồi - hbe - htr Bảng 3.6 Tổng hợp thông số kỹ thuật tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến P.Án đường P.Án đường P.Án đường kính lõi kính lõi kính lõi D=7.35m D=7.85m D=8.40m m 34.09 32.19 30.48 Cao trình mực nước Zmax m 404.09 402.19 400.48 Cột nước tràn htr m 2.71 2.59 2.48 Diện tích giếng Fgđ m2 42.43 48.4 55.42 Diện tích giếng ngồi Fgđ m2 9x29 9x29 9x29 Dung tích bể ngồi m3 19.421,87 18.192,85 16.978,57 Độ sâu lớp nước bể m 74.41 69.70 65.05 Cao trình đỉnh bể m 371.77 371.77 371.77 Cao trình đáy bể m 311.00 311.00 311.00 Cao trình đỉnh bể ngồi m 406.09 404.19 402.48 Cao trình đáy bể ngồi m 329.68 332.49 335.43 Diện tích lỗ vi sai Flo m2 9.00 9.00 9.00 Thơng số Zmax (tính theo P.P tháp viên trụ có họng cản) Đơn vị Kết luận: Dựa điều kiện địa hình thực tế cao trình mặt đất tự nhiên vị trí đặt tháp ta nên bố trí chọn loại tháp kiểu vi sai cải tiến dạng trụ có tiết diện mẩu vành khăn, có chiều dài cạnh ngồi (viền ngoài) cạnh (đường viền trong) song song theo đường đồng mức để hạn chế tối đa khối lượng đào đắp Qua tính tốn kích thước phương án tháp điều áp kiểu viên trụ có họng cản với cấp đường kính tháp, đường kính họng cản khác Ta nhận thấy phương án cấp đường kính D=18m (tiết diện tháp Ft=245,47m2) có khối lượng đào đắp có khối lượng bê so với phương án D=19, 20m nên giá thành rẻ 67 So sánh kết tính tốn tháp điều áp viên trụ có họng cản với tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến tiết diện mẩu vành khăn chiều cao tháp điều áp kiểu vi sai thấp 10m so với tháp viên trụ có họng cản lý bể ngồi khơng phụ thuộc vào hình dạng bể, phụ thuộc vào dung tích bể nên theo tính tốn phân tích đề tài tác giả bố trí bể có tiết diện mẩu vành khăn, chiều dài bể song song (bám theo) với đường đồng mức góp phần làm giảm khối lượng đào đất, đá bể 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Việt Nam có tiềm thủy điện phong phú, trình phát triển khai thác nguồn thủy xây dựng nhiều cơng trình thủy điện trạm thủy điện có đường dẫn áp lực dài chiếm tỷ lệ tương đối lớn Mà nhà máy đường ống dẫn nước vào tua bin ngồi phải chịu áp lực nước thơng thường, cịn phải chịu thêm áp lực nước va đóng mở tua bin Do ta cần phải có phương pháp làm giảm áp lực nước va biện pháp phải bố trí tháp điều áp Trong trình nghiên cứu loại tháp điều áp thường dùng áp dụng Việt Nam cịn có số tồn chưa phù hợp với điều kiện đồi núi dốc nơi bố trí tháp điều áp Trong luận văn tác giả nghiên cứu đề xuất tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến nên áp dụng cho trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài (mà vị trí xây tháp có địa hình đồi núi dốc) có nhiều ưu điểm so với kiểu tháp khác Trong chương luận văn tác giả thống kê đánh giá tiềm năng, khai thác sử dụng dạng lượng Việt Nam như: Tiềm thủy điện, Quy hoạch phất triển điện số cơng trình thủy điện có sử dụng tháp điều áp Trong chương tác giả giới thiệu tác dụng tháp điều áp cơng trình thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài, điều kiện ứng dụng kiểu tháp điều áp, phân tích ưu nhược điểm đề xuất cấu tạo tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến áp dụng cho số cơng trình cụ thể Trong chương tác giả áp dụng lý thuyết để tính tốn tháp điều áp kiểu viên trụ có họng cản kiểu vi sai cải tiến cho cơng trình thủy điện Huội Quảng Qua nghiên cứu tổng hợp tính tốn đối chứng loại tháp điều áp dùng Việt Nam nhận thấy rằng: Tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến có nhiều ưu điểm so với kiểu vi sai thông thường so với kiểu viên trụ có họng cản Khi tháp điều áp có chiều cao lớn việc thi cơng phức tạp tốn 69 việc nghiên cứu đề xuất giải pháp tháp kiểu vi sai cải tiến giúp giảm chiều cao tháp giảm giá thành xây dựng tăng hiệu kinh tế cho dự án Tồn kiến nghị Do thời gian khả có hạn nên tác giả chưa sâu nghiên cứu ảnh hưởng lỗ vi sai đến nước va tuyến lượng chưa tính tốn áp dụng cho nhiều cơng trình Trong luận văn tác giả khơng có điều kiện thực thí nghiệm mơ hình thủy lực để xác định thông số tháp điều áp kiểu vi sai cải tiến để kết luận thuyết phục TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hoàng Tư An (2005), Thủy lực Cơng trình, Nhà xuất nơng nghiệp, Hà Nội Bộ Thủy Lợi (1977 ), Quy phạm thiết kế kênh dẫn Trạm Thủy điện QP – TL – C – – 76 Bộ Thủy Lợi (1986 ), Sổ tay kỹ thuật thủy lợi tập V– Nhà xuất Nông Nghiệp Báo cáo Dự án đầu tư xây dựng cơng trình thuỷ điện Huội Quảng Công ty Tư vấn xây dựng Điện lập năm 2005 Hồ Sỹ Dự, Phan Kỳ Nam, Nguyễn Duy Hạnh, Huỳnh Tấn Lượng (2005)- Giáo trình Cơng trình Trạm Thủy điện, Trường Đại học Thủy Lợi Lưu Cơng Đào, Nguyễn Tài (1974), Sổ tay tính tốn Thủy lực (bản dịch ), nhà xuất “ Mir” Maxcơva Vũ Văn Tảo, Nguyễn Cảnh Cầm (1978), Thủy lực tập I, II, III – Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Viện Năng Lượng -Tháng 6/2006 - Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 – 2015 có xét triển vọng 2025 Tiếng Nga I.I Gromốp I.A Flexer (1956), Nhà máy thủy điện nhỏ, NXB Nông Nghiệp, Moscow PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: TÍNH TỔN THẤT CỬA LẤY NƯỚC 1.Tổn thất cục qua cửa lấy nước: Bao gồm tổn thất cửa vào, tổn thất qua lưới chắn rác, khe van, khe phai, tổn thất qua đoạn mở rộng v i2 h c = ∑ ξi 2g Trong đó: ξi: Hệ số tổn thất cục vi: Vận tốc trung bình dịng chảy sau chỗ có sức cản cục bộ, v i = Qi ωi Qi: Lưu lượng qua đường dẫn, Q = 191.55 m3/s ωi: Tiết diện vị trí tính tốn g: Gia tốc trọng trường 1.1 Tổn thất cửa vào h cv = ξ × V2 = 0.038 m 2×g ξi: Hệ số tổn thất lấy theo Sổ tay tính tốn thủy lực trang 42, ξi = 0.2 (mép vào lượn thuận) V: vận tốc trung bình qua cửa lấy nước V=1.94 m/s (Tiết diện cửa lấy nước BxH=7.9x12.5=98.75m2) 1.2 Tổn thất qua lưới chắn rác Xác định theo công thức Vâyxbac s hl = β ×   b 4/3 V2 × sin α × = 0,129m 2× g (Tiết diện lưới chắn rác BxH=8.44x4.25=35.87m2 ) V: Vận tốc trung bình qua lưới chắn rác V=5.34 m/s s: Chiều dầy lưới s=0.01 m b: Khoảng trống hai lưới b = 0.15m β: Hệ số phụ thuộc hình dạng lưới lấy theo bảng 4-31 trang 49 Sổ tay tính tốn thủy lực, β=0.76 α: Góc tạo thành mặt phẳng nằm ngang lới chắn rác , α=900 1.3 Tổn thất qua khe van, khe phai h4 = xξ V2 = 0.021 m 2g (Tiết diện lưới chắn rác BxH=8.5x22=178m2 ) V: Vận tốc qua khe van khe phai V=1.02 m/s bn: Chiều rộng khe van bn = 0.5 m b: Chiều rộng cửa lấy nước phần bố trí cửa van ξ4: Hệ số sức kháng khe van phẳng phụ thuộc vào độ rộng tương đối khe van tra theo 61 Q.P.T.L C-1-75 (trang 54) ξ4=0.2 Vậy tổng tổn thất qua cửa lấy nước: hCLN = 0,038+0,129+ 0,021=0.19m PHỤ LỤC 2: TÍNH TỔN THẤT TRƯỚC THÁP ĐIỀU ÁP 2.1 Tổn thất cột nước dọc đường tuyến hầm hd Tổn thất dọc đường hầm xác định theo công thức Đacxi - Vâyxbac Trong đó: l V2 hd = λ × × D 2.g V: Vận tốc đường hầm V = Q ω = 191.55 = 4.34m / s 44.18 D: Đường kính đường hầm D=7.5 m L: Chiều dài đường hầm L=4000.06 m λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm C: Hệ số Sêzi λ= 8× g = 0.016 C2 C = × R1 = 69.403 n hầm (Tra bảng 7-1 Sổ tay tính tốn thuỷ lực) n=0.016 n: Độ nhám đường Thay số vào ta có: hd = 0.016 × 4000.06 4.34 × = 8.33m 7.5 × 9.81 Vậy tổn thất dọc đường qua tuyến hầm: hd=8.33 m 2.2 Tổn thất cục tuyến hầm hcb vi2 hcb = ∑ ξ i = hc ln + hth + hng 2g Trong đó: hcln : tổn thất qua cửa lấy nước hcln =0.19m v2 hth: tổn thất thu hẹp (từ đường kính D1 =7.5m đến D2 = m); h th = ξ th 2g th: hệ số tổn thất cục vị trÝ thu hÑp 1  − 1 ε  ξ th = k th ×  kth: HƯ sè chuyển tiếp thu hẹp dần Tra bảng 4-13 Sổ tay tÝnh to¸n thủ lùc trang 42, k th=0.25 ε: HƯ sè thu hĐp phơ thc tû sè n = ω = 19.635 = 0.444 ω1 44.178 (ε=0.637 Tra bảng 4-10 Sổ tay tính tốn thủy lực trang 41) 2   1  ξ th = k th ×  − 1 = 0.25 ×  − 1 = 0.08   0.637  ε 9.756 v2 = 0.08 = 0.39m (v: vận tốc đoạn thu hẹp D=5m) hth = ξ th 2g × 9.81 Tỉn thÊt gãc ngt hng h ng = ξ ng v2 2g ξg: HƯ sè tỉn thÊt t¹i chỗ uốn cong g = 90o.a 90D: Giá trị hệ số sức cản ống ngoặt dần với góc R=20 ξ90D =0.2633 lÊy theo b¶ng( 4-17) Sỉ tay tÝnh toán thủy lực a: Hệ số phụ thuộc góc tâm cđa èng ngỈt α =200 + Khi a < 900 Xác định theo cơng thức (4-57) Sổ tay tính tốn thủy lực a = sinα =0.342 + Khi a > 900 Xác định theo cơng thức (4-58) Sổ tay tính tốn thủy lực a = 0.7 + 0.35 × hng = ξ ng α 90 v2 4.336 = 0.2633 × 0.342 = 0.26m 2g × 9.81 Tổn tất cục tuyến hầm hcb = 0.19+0.39+0.26=0.84m Vậy tổng tổn thất trước tháp điều áp là: htt = 0.84 + 8.33 = 9.17m PHỤ LỤC 3: TÍNH TỔN THẤT SAU THÁP ĐIỀU ÁP 3.1 Tổn thất dọc đường hd Tổn thất dọc đường hầm xác định theo công thức Đacxi - Vâyxbac l v2 hd = λ × × D 2.g Trong đó: v: Vận tốc đường hầm v = Q ω D: Đường kính đường hầm L: Chiều dài đường hầm λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm λ = 8× g C2 C: Hệ số Sêzi C = × R n n: Độ nhám đường hầm (Tra bảng 7-1 Sổ tay tính tốn thuỷ lực) n=0.016 Bảng tính tổn thất dọc đường từ tháp đến tổ máy TT D L ϖ V R C λ hd 7.5 53.0 44.18 4.34 1.875 69.4 0.0163 0.11 32.75 2.54 6.78 1.50 66.87 0.0176 0.22 95.7 2.54 6.78 1.50 66.87 0.0176 0.65 32.72 2.54 6.78 1.50 66.87 0.0176 0.22 45.73 2.54 6.78 1.50 66.87 0.0176 0.31 Tổng 259.9 1.53 Vậy tổn thất dọc đường từ tháp điều áp đến tổ máy: hd=1.53 m 3.2 Tổn thất cục tuyến hầm hcb hcb = ∑ ξ i vi2 = hth + ∑ h ng 2g Trong đó: v2 + hth: tổn thất thu hẹp (từ đường kính D1 =7.5m đến D2 = m); h th = ξ th 2g ξth: hƯ sè tỉn thÊt cục vị trí thu hẹp th = k th ×  − 1 ε  kth: HƯ sè chun tiÕp thu hĐp dÇn Tra bảng (4-13) Sổ tay tính toán thuỷ lực trang 42, kth=0.20; ε: HƯ sè thu hĐp phơ thc tû sè n= ω 28.27 = = 0.640 ω1 44.18 ε=0.672 Tra bảng (4-10) Sổ tay tính tốn thủy lực trang 41 1    ξ th = k th ×  − 1 = 0.2 ×  − 1 = 0.048   0.672  ε 6.775 v2 = 0.046 = 0.11m (v: vận tốc đoạn thu hẹp D=6m) hth = ξ th 2g ì 9.81 + Tổn thất góc ngoặt hng1 (Đoạn nghiêng ngoặt dốc xuống từ cao độ tim cuối đường hầm 312m) hng = ξ ng1 v2 2g g: Hệ số tổn thất chỗ uốn cong g = 90o.a 90D: Giá trị hệ số sức cản ống ngoặt dần với góc R=25 90D =0.226 (lấy theo bảng 4-17 Sổ tay tính toán thủy lực) a: Hệ số phụ thuộc góc tâm ống ngặt =150 Khi a < 900 Xác định theo công thức 4-57 Sổ tay tính tốn thủy lực a = sinα=0.259 Khi a > 900 Xác định theo công thức 4-58 Sổ tay tính tốn thủy lực a = 0.7 + 0.35 × hng1 = ξ ng1 α 90 v2 6.775 = 0.226 × 0.259 = 0.14m 2g × 9.81 + Tỉn thÊt gãc ngt hng2 (Đoạn nghiêng đường dẫn tua bin) hng = ξ ng Trong ú: g: Hệ số tổn thất chỗ uốn cong g = 90o.a 90D: Giá trị hệ số sức cản ống ngoặt dần với góc R=25 90D =0.19 (lấy theo bảng 4-17 Sổ tay tính toán thủy lùc) v2 2g a: HƯ sè phơ thc gãc t©m cđa èng ngỈt α =750; a = sinα=0.966 hng = ξ ng 6.775 v2 = 0.226 × 0.966 = 0.51m × 9.81 2g Tổn tất cục sau tháp điều áp hcb = 0.11+0.14+0.51= 0.76m Vậy tổng tổn thất sau tháp điều áp là: ht = 1.53 +0.76 = 2.29m ... xin cam đoan: Luận văn ? ?Nghiên cứu giải pháp cấu tạo tháp điều áp để phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi dốc cho trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực? ?? luận văn nghiên cứu riêng tác giả Những... nghiên cứu giải pháp cấu tạo tháp điều áp để phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi dốc tro trạm thủy điện có đường dẫn nước áp lực dài cần thiết 24 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC... hầm dẫn nước; b- Tháp điều áp; c- Đường ống dẫn nước vào tua bin Với trạm thuỷ điện có đường dẫn dài, áp lực nước va lớn, phải làm tháp điều áp để tạo mặt thống đường dẫn, giải phóng áp lực nước