Đồ án môn học thủy điện 12

ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh CHƯƠNG 1:NHIỆM VỤ VÀ SỐ LIỆU TÍNH TỐN 1.1 Nhiệm vụ tính tốn: -Vận dụng kiến thức học học phần Thủy năng, Tuabin thủy lực,công trình trạm thủy điện, thủy cơng để thiết kế nhà máy thủy điện - Dựa vào tài liệu tiến hành chọn loại tuốc bin, máy phát, máy điều tốc, máy biến áp - Chọn kiểu nhà máy thuỷ điện, bố trí thiết bị nhà máy, xác định kích thước hính nhà máy, chọn cần tuốc bin nhà máy - Sơ chọn loại đập dâng, cơng trình tháo lũ, kích thước để phục vụ cho việc bố trí tổng thể cơng trình đầu mối 1.2 Tài liệu tính tốn 1.2.1 Tài liệu hồ chứa -Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 174.9 (m) -Mực nước chết : MNC = 158.75 (m) -Mức nước bùn cát : MNBC = 133.8 (m) 1.2.2 Tài liệu lưu lượng Quan hệ mực nước hạ lưu nhà máy : Zhl ~ f(Q) (đồ thị số 3) Đồ Q 10 15 20 25 thị (M3/s) Zhl(m 123 125 126 126 127 127 127 128 128 ) 1 9 1.2.3 Tài liệu cột nước -Cột nước tính tốn -Cột nước nhỏ -Cột nước lớn -Công suất lắp máy -Lưu lượng trạm 30 129 : Htt = 40 (m) : Hmin= 33.7 (m) : Hmax= 49.85 (m) : Nlm= 6600 (KW) : Qtrạm= 20.63 (m3/s) CHƯƠNG CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 2.1 Tổng quan chọn thiết bị cho nhà máy thủy điện Nội dung phần chọn thiết bị cho nhà máy thủy điện bao gờm phân tích chọn số tổ máy trạm thủy điện, chọn xác định kích thước thiết bị nhà máy ( tuabin, máy phát, trạm biến áp, ống hút, cần trục…) Số tổ máy trạm thủy điện thông số tuabin cơng suất, đường kính bánh xe cơng tác, vịng quay có liên quan chặt chẽ với SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Trong thực tế tính tốn thiết kế chọn tuabin cho trạm thủy điện nay, người ta thường thơng qua tính tốn kinh tế , lượng, có xem xé hiệu suất tuabin củng vấn đề xảy khí thực 2.2 Chọn tuabin thủy lực 2.2.1 Chọn số tổ máy Z -Khi Z nhiều hiệu suất trung bình trạm cao phạm vi làm việc rộng song hiệu suất lớn tổ máy lại không cao chọn tổ máy -Khi Z khối lượng xây dựng vốn đầu tư cho công trình so với chọn phương án số tổ máy nhiều -Khi Z lớn xét q trình vận hành sản xuất có cố tăng -Khi Z lớn mặt phân phối điện cấp điện lại an toàn hơn, bảo đảm hiệu ích Với ưu nhược điểm số lượng tổ máy cần định trên, ta nên chọn số tổ máy thật hợp lý để cấp điện đảm bảo hiệu quả, an toàn giá thành nhỏ Do vậy, với đồ án qui mô việc thiết kế ta thiết kế với loại trạm thủy điện loại vừa nhỏ, ta cần sử dụng từ đến tổ máy đảm bảo cấp điện cách có hiệu Như ta tiến hành tính tốn với phương án số tổ máy, thông qua so sánh kĩ thuật để chọn phương án số tổ máy hợp lí nhất,vừa đảm bảo kĩ thuật 2.2.2 Chọn nhãn hiệu tuabin Đối với phương án trước hết cần xác định công suất tuabin N TB theo cơng thức : N TB  Trong : N lm z. mp (kw) mf : hiệu suất máy phát (ban đầu gt  mp 0,93 0,95 ) Sau có cơng suất tuabin, kết hợp với cột nước thiết kế H tk rồi tra biểu đồ sản phẩm tuabin loại nhỏ ta chọn loại tuabin phù hợp với phương án Ứng với phương án, chọn loại tuabin cụ thể, tuabin loại nhỏ nên ta có n D1, tiến hành kiểm tra lại vùng làm việc tuabin có rơi vào vùng hiệu suất cao tuabin làm việc từ cột nước H min-Hmax khơng Nếu có nhiều phương án thỏa mãn tiêu chí ta tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật phương án chọn phương án tối ưu.Ta chọn sơ hiệu suất máy phát =94,5% * Tính cụ thể cho phương án : SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh a-Với phương án 1: Số tổ máy: Z = NT  B 6600 3492 (KW) 0,945 -Từ cột nước tính tốn Htt = 40 (m) cơng suất Turbine N TB = 3492 (kw) tra biểu đồ sản phẩm tuabin loại nhỏ chọn loại Turbine ký hiệu là Turbine : PO123-BM140 Theo hiệu Turbine: +PO: turbine tâm trục +123: số hiệu BXCT +B:trục đứng +M: Buồng xoắn kim loại +140: Đường kính BXCT 140 (cm) b-Với phương án 2: Số tổ máy: Z = N TB  6600  2328 �0.945 (kw) Từ cột nước tính tốn H tt = 40 (m) công suất Turbine N TB = 2328 (kw) tra biểu đồ sản phẩm tuabin loại nhỏ chọn loại Turbine ký hiệu Đó Turbine : PO123-BM100 Theo hiệu Turbine chọn ta biết: Turbine thuộc loại tâm trục(PO), trục đứng (B), buồng xoắn kim loại (M) c-Phương án 3: Số tổ máy: Z = Từ công suất lắp máy trạm thủy điện, ta xác định công suất định mức Turbine theo công thức sau: SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo N TB  GVHD:Ths Nguyễn Thanh 6600  1746 �0.945 ( kw) Từ cột nước thiết kế HTK = 40 (m) công suất Turbine N TB = 1746 (kw) Ta 29 đem tra lên biểu đồ sản phẩm chọn loại Turbine ký hiệu 500 Đó Turbine: PO123-BM84 Theo hiệu Turbine chọn ta biết: Turbine thuộc loại tâm trục, trục đứng, buồng xoắn kim loại 2.2.3 Xác định thông số tuabin -Các thơng số turbine PO123-BM140 Số vịng quay Turbine: n = 300 (vịng/phút) Đường kính bánh xe công tác: D1 = 140 (cm) -Các thông số turbine PO123-BM100 Số vòng quay Turbine: n = 428 (vịng/phút) Đường kính bánh xe cơng tác: D1 = 100 (cm) -Các thơng số turbine PO123-BM84: Số vịng quay Turbine: n = 500 (vịng/phút) Đường kính bánh xe công tác: D1 = 84(cm) 2.2.4 Kiểm tra vùng làm việc tuabin 2.2.4.1 Kiểm tra vùng làm việc Turbine PO123- BM140 chọn: Theo hiêu suất tuabin tâm trục:  0,88 0,92 Ta tiến hành tính số vòng quay dẫn suất lưu lượng dẫn suất Turbine rời đem tra lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123-BM140 ứng với cột nước xem có bao vùng hiệu suất cao hay khơng SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Với cách vẽ: tìm điểm A, B, C tương ứng với đại lượng xác định vị trí vùng làm việc sau : +Điểm A : ứng với Hmin giao điểm n’1Hmin với Q’1Hmin nD1 300 �1.4   72.35 H 33.7 ' n1H  (v/ph) +Điểm B : ứng với Htt giao điểm n’1Htt với Q’1Htt ' n1Htt  ' Q1H  tt nD1 300 �1.4   66.41 H tt 40 N TB 9.81 D  Htt  3/2  (v/ph) 3492.10  788.89 9.81�0.91�1.4 �403/2 () +Điểm C : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax ' n1HmaX % ' Q1H max  nD1 300 �1.4   59.49 H max 49.85 N TB 9.81 D12  H max  3/2 (v/ph) 3492.103   567.04 (m3 / s) 3/2 9.81�0.91�1.4 �49.85 Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123, ta thấy điểm C nằm ngồi vùng có hiệu suất cao SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh * ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CỦA TURBINE PO123-BM 900 800 1000 1100 1200 1300 1400 % ? =80 100 82,5 85 86 90 87 88 Duong du tru 5% cong suat n' I Q' i l/gy n' I 100 90 89 90 s= 80 22 91% 80 A 0.2 70 0.2 s= 0.2 23 70 s = 20 ,2 B 60 800 a0=36 50 a0=28 a0=24 a0=16 50 a0=20 a0=32 MM 60 900 1000 1200 1300 1100 Hinh: Duong dac tinh tong hop chinh cua tuabin PO123 1400 Q' i l/gy 2.2.4.2 Kiểm tra vùng làm việc Turbine PO123-BM100 chọn: Theo kinh nghiệm hiêu suất tuabin tâm trục: SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A  0,88 0,91 Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Ta tiến hành tính số vịng quay dẫn suất lưu lượng dẫn suất Turbine rời đem tra lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123 ứng với cột nước xem có bao vùng hiệu suất cao hay khơng Với cách vẽ: tìm điểm A, B, C tương ứng với đại lượng xác định vị trí vùng làm việc sau : +Điểm A : ứng với Hmin giao điểm n’1Hmin với Q’1Htt nD1 ' n1H  H  428 �1  73.73 33.7 (v/ph) +Điểm B : ứng với Htt giao điểm n’1Htt với Q’1Htt nD1 428 �1   66.67 H tt 40 ' n1tt  ' Q1Htt  N TB 9.81 D12  H tt  3/  (v/ph) 2328.103  1030.82(m3 / s) 9.81�0.91�12 �403/2 +Điểm C : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax nD1 428 �1   60.62 H max 49.85 ' n1H max  ' Q1H max  N TB 9.81 D  H max  SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A 3/  (v/ph) 2328  740.93(m3 / s) 3/2 9.81�0.91�1 �49,85 Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo 900 n'I 1000 1100 1200 ? =80 100 % 82,5 85 86 90 87 88 1300 1400 Duong du tru 5% cong suat 800 GVHD:Ths Nguyễn Thanh Q' i l/gy n' I 100 90 89 90 0.2 s= 80 91% 80 20 0,2 s = A 73.73 66.67 70 2 s= 0.2 23 70 B C 60 800 a0=36 50 a0=28 a0=20 a0=16 50 a0=24 a0=32 MM 60 900 1030.82 1100 1200 1300 PO123 tuabin Hinh: Duong dac tinh tong hop chinh cua 1400 Q' i l/gy Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123, ta thấy chúng nằm trùng với vùng có hiệu suất cao 2.2.4.3 Kiểm tra vùng làm việc Turbine PO123-BM84 Ta tiến hành tính số vịng quay dẫn suất lưu lượng dẫn suất Turbine rồi đem tra lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123 ứng với cột nước: +Điểm A : ứng với Hmin giao điểm n’1Hmin với Q’1Htt ' n1H  nD1 500 �0,84   72.35 H 33.7 (v/ph) +Điểm B : ứng với Htt giao điểm n’1Htt với Q’1Htt SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh ' n1HTK  ' Q1Htt  N TB 9.81 D12  H tt  3/2 nD1 500 �0,84   66.41 H TK 40  (v/ph) 1746.103  1095.68(m3 / s) 9.81�0.91�0,84 �403/2 +Điểm C : ứng với Hmax giao điểm n’1Hmax với Q’1Hmax ' n1H max  ' Q1H max  nD1 500 �0,84   59.49 H max 49.85 N TB 9.81 D12  H max  SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A 3/2  (v/ph) 1746.103  787.55(m / s) 3/2 9.81�0.91�0,84 �49.85 Trang: ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo 800 900 GVHD:Ths Nguyễn Thanh 1000 1100 1200 1300 1400 ? =80 100 % 82,5 85 86 90 87 88 Duong du tru 5% cong suat n' I Q' i l/gy n' I 100 90 89 90 s= 80 22 91% 80 B 70 0.2 s= 0.2 23 66.41 0.2 A s 72.35 70 = 20 0,2 60 800 a0=36 50 a0=28 a0=24 a0=16 50 a0=20 a0=32 MM 60 1095.68 900 1000 1200 1300 Hinh : Duong dac tinh tong hop chinh cua tuabin PO123 1400 Q' i l/gy Đưa điểm A,B,C lên đường đặc tính tổng hợp loại Turbine PO123, ta thấy chúng nằm vùng có hiệu suất cao 2.2.5 Kết luận chọn tuabin Phương án (Z=2 tổ máy) điểm A,B,C nằm ngồi vùng có hiệu suất cao nên ta khơng chọn phương án Các phương án 2,3 có điểm A,B,C nằm vùng hoạt động có hiệu suất cao,tuy nhiên phương án ( z=4) có vùng hiệu suất cao ,trong phạm vi đồ án không tính tốn kinh tế lượng,do ta chọn phương án z=4 tổ máy Kết luận: Chọn phương án để tính toán thiết kế cho trạm thủy điện với : số tổ máy Z = (máy) và tuabin loại PO123-BM84, n1= 500 (v/p) SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 10 f =60 °-R85 f= 45° f= -R8 27 30 °R7 99 GVHD:Ths Nguyễn Thanh 07 R9 ° 105 f= 90 °-R8 f =9 f =75°-R871 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo 63 -R7 ° f= -R67 f =0 ° 57 10 °- R 285 f= 047 0°-R1 f = 27 f =255°-R1036 20 ° R9 23 91 R9 5°19 f= 78 0°-R9 f =18 f =165°-R965 f = 0°-R 952 f= 13 ° R9 38 f= f =2 0°-R1 025 f= f = 25°101 10 °R 00 f =345°-R1095 f =33 0°-R 1086 f= 315 f= °-R 30 107 0° -R 10 67 14 10 1270 1350 Mặt cắt ngang buồng xoắn SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 15 NGUYỄN TẤN KHOA LỚP: 05X2A ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh 2.4 Chọn ống hút : Nước sau làm bánh xe cơng tác TuaBin quay dờn phía hạ lưu qua ống xả, ống xả việc dẫn nước hạ lưu với tổn thất lượng nhỏ nhất, cịn có tác dụng sau : +Tháo nước từ bánh xe công tác xuống hạ lưu với tổn thất lượng nhỏ +Sử dụng thêm phần lớn động lại dòng chảy sau khỏi BXCT +Tận dụng thêm cột nước tĩnh Hs (gọi độ chân khơng tĩnh) tính từ mặt cắt cửa BXCT đến mực nước hạ lưu hầm xả nước Sau xem xét so sánh loại ống xả, định chọn loại ống xả hình cong cho TuaBin tâm trục đứng tính tốn Dựa vào bảng tra loại ống xả hình cong kích thước ống xả bảng trang 16 tài liệu Bảng Tra Thiết Bị Thuỷ Điện ta số liệu kích thước ống xả mẫu số ứng với TuaBin PO123-BM84 (Loại ống hút 4H) (kích thước tính mét) SỐ HIỆU D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 4H 0.84 2.1 3.78 2.302 1.136 1.136 0.563 1.47 1.1 SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 16 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh 11 00 3780 23 02 0, 32 D 1= 27 1471 56 11 36 21 00 1136 90° Ống hút kiểu 4H 2.5 Chọn máy phát điện: Dựa vào hai thông số: +Công suất máy phát = /Z =6600 /4 = 1650 (KW) + Số vòng quay máy phát điện = =500 (v/ph) + Công suất biểu kiến S N lm 6600   2182.5 z.mf cos  4.0, 945.0,8 (kVA) Dựa vào hai thông số Công suất máy phát Số vòng quay máy phát điện, ta tra bảng phụ lục PL2.20 chọn kiểu máy phát BC260/44-14 có thơng số kỹ thuật sau SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 17 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo Loại máy phát BC260/29-12* Số vòng quay (v/ph) Công suất biểu kiến 500 2120 (kVA) GVHD:Ths Nguyễn Thanh Công suất (kW) Điện áp (V) Hiệu suất (%) 1700 6300 95.5 Cường độ dòng Trọng điện (A) lượng (T) 195 25 Kiểu máy phát Do h0 l l1 m n S k BC260/29-12* 310 133 304 110 150 320 280 50 20 Máy phát BC260/29-12* có hiệu suất 95.5% chênh lệch khoảng 1.0% Umf = 6,3 kV) + Điện áp thứ cấp máy biến áp () :chọn V +Công suất biểu kiến máy biến áp: N lm  N tudung  N hơgân Stải= Z cos  k (kVA) Trong đó: Nlm=6600 (kw) Ntd = (23)%.Nlm=165(kw):công suất tự dùng nhà máy thủy điện Nhộ gần= (3-5%)Nlm=4%Nlm= 264 (kw):công suất hộ gần sử dụng điện áp máy phát cosϕ=0.8 (hệ số công suất) k:hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (thường lấy k=0.75) Chọn z=2 :số tổ máy biến áp 6600  264  165  5142,5 � 0,8 � 0, 75 S= (kVA) Dựa vào thông số , tra phụ lục P2.25 ta chọn MBA loại TM-5600/10 Với công suất định mức S = 5600 KVA; Utc = 10 KV ; Usc =6.3 KV Các thông số MBA TM-5600/10 Điện áp (kV) Loại máy Công suất định mức (kVA) Cao áp Hạ áp TM-5600/10 5600 10,0 6,3 Kích thước trọng lượng MBA TM3200/10 ( Bảng 19-trang 65 BTTBTĐ) SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 19 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Trọng lượng MBA (Kg) Kích thước (mm) MBA TM5600/1 Nắp Б Chiề u rộng  Khoản g cách ray Д Điể m cao Chiều dài B Khoản g cách B1 Phần nâng lên Dầu 283 3760 1594 4000 4300 2530 8060 642 Toàn 1896 2.7 Chọn thiết bị điều tốc : - Công dụng thiết bị điều tốc: vào yêu cầu thay đổi phụ tải bên ngoài, máy điều tốc tiến hành điều chỉnh độ mở cánh hứng nước đảm bảo lưu lượng để đảm bảo công suất phát N=P giữ cho vịng quay khơng đổi -Để chọn loại máy điều tốc thích hợp, người ta vào lực công tác động tiếp lực: Năng lực công tác yêu cầu Ay/c ĐCTL tính theo cơng thức sau Ay / c  (3 4) N TB H TK (KGm) N lm 6600   1728 z  4.0,955 mf NTB : công suất TuaBin, NTB = (KW) HTK : cột nước tính tốn , HTK = 40 (m) A yc  �1728  1093(KGm) 40 Như Ay/c < 3000kGm chọn máy điều tốc loại nhỏ SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 20 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Tra bảng PL2.11 chọn máy điều tốc K 1000 2.8 Chọn cần trục: Ta dựa vào hai thông số để chọn cần trục sức nâng lớn thiết bị cần nâng chiều dài nhịp cần trục Căn vào trọng lượng lớn vật cần trục để chọn loại cần trục thích hợp: Gmax = max (GnângMBA , GBXCT + Trục , GRTmf + Trục) Trong đó: GBXCT + Trục: Trọng lượng bánh xe công tác trục Turbine: GBXCT + Trục = 18.6 (Tấn).(phụ lục 2.13/91) GRTmf + Trục: Trọng lượng Rôto+trục máy phát (trọng lượng lắp ráp lớn nhất) GRTmf + Trục = 10 (Tấn).(phụ lục 2.21/101) GnângMBA :Trọng lượng máy biến áp (phần nâng lên) GnângMBA = 8.06 (Tấn).(phụ lục 2.26/114) Vậy trọng lượng lớn vật cần trục là: Gmax = GRTmf + Trục = 18.6 (Tấn) Với sức nâng ta chọn loại cần trục loại từ 20-50 Tấn, có thông số sau: Trọng tải Chi nâng ều dài Mó M nhị c óc p Lk chí ph nh ụ (tấn ) 30 Độ cao Kích thước nâng Mó c chí nh (m) M óc ph ụ M K 14 B F Lm C1 C2 D D2 b D3 D (m) 12 A Vị trí móc cầu trục (mm) 63 00 SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A 51 00 27 50 30 25 25 0 00 (mm) 40 30 16 0 00 19 10 25 60 95 Trang: 21 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 3.1 Xác định cao trình lắp máy Việc xác định cao trình lắp máy (lm) dựa vào điều kiện tránh khí thực có hiệu kinh tế Ta thấy Hs bé phải tăng khối lượng đào phần cơng trình nước Hs < nghĩa mực nước hạ lưu cao điểm xét khí thực, song nêú lấy H s lớn không đảm bảo loại trừ khí thực khối lượng phần nước bé Tùy theo loại tuabin phương pháp lắp trục mà sử dụng cơng thức xác định cao trình lắp máy sau : Đối với tuabin tâm trục, trục đứng qui định cao trình lắp máy (lm) cao trình qua điểm cánh hứng nước Hs tính từ mực nước hạ lưu tới cửa bánh xe công tác 3.1.1 Xác định độ hút nước cho phép Cơng thức tính Chiều cao hút nước cho phép: 10,  H S= Trong :   ( M   )H 900  Δ- độ cao nhà máy so với mực nước biển, trị số 900 bé,sai số khơng đáng kể nên sơ chọn Δ=136(m) Δ  - độ hiệu chỉnh hệ số khí thực , tra hình quan hệ Δ  ~H (hình 7-4) giáo trình tuabin thủy lực- ĐHTL,với cột nước tính tốn 40m,ta Δ  =0.03  M - hệ số khí thực ĐĐTTHC điểm tính tốn Ta dùng cột nước thiết kế để tính Hs ,do tra ĐĐTTHC ta  M =0.21 Vậy chiều cao hút nước cho phép: HS  10  136  (0.21  0.03) �40  0.25 900 (m) 3.1.2 Xác định cao trình lắp máy Việc chọn lm đặt sâu an tồn khí thực, nhiên khối lượng phần nước nhà máy lớn Vì chọn lm cho vừa an tồn khí thực vừa đảm bảo khối lượng cơng trình Đối với tuabin tâm trục trục đứng , cao trình lắp máy qua điểm chiều cao cánh hứng nước bo lm = hl + Hs + Trong : hl : cao trình mực nước hạ lưu) Với lưu lượng Qtrạm= 20.63 m3/s nội suy quan hệ Q~fhl có hl= 128.5m b0= =0,34 m : Chiều cao cánh hướng nước SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 22 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Hs=0.25 (m) 0,34  lm =128.5 + 0.25 + =128.90 (m) Kết luận:  lm = 128.90 (m) Để đảm bảo cao trình đỉnh ống xả ngập mực nước hạ lưu tối thiểu đoạn 0,5(m) ( tính phần sau) Vậy ta chọn  lm = 128.90 (m) 3.2 Xác định cao trình sàn tuabin Zstb  Zlm   max  d Trong đó: Zstb – Cao trình sàn tuabin Zlm – Cao trình lắp máy, Zlm = 128.90 m  max - Bán kính lớn b̀ng xoắn  max =0,210 m d- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ đỉnh buồng xoắn, buồng xoắn kim loại chọn d= 1m Thay số ta có: Zstb = 128.9  0.21   130.11 (m) 3.3 Xác định cao trình đáy ống hút: Zđoh= Zlm – bo/2 – h (m) Trong đó: Zđoh – Cao trình đáy ống hút bo – Chiều cao cánh hướng nước bo=0.34 (m) h - Chiều cao ống hút, h= 2.10 (m) Thay số ta có : Zđoh = 128.9 – 0.34/2 – 2.1 =126.63 (m) 3.4 Cao trình lắp máy phát Zlmf = Zstb + h2 + h3 + h10 (m) Trong đó: Zlmf – Cao trình lắp máy phát h2- Chiều cao giếng tuabin h2= 2.80 (m) h3 – Chiều dày bệ đỡ máy phát h3= 1.10 (m) h10 – Chiều cao giá chữ thập + guốc phanh Thay số ta có: Zlmf = 130.11+2.80+1.10 = 134.01 (m) 3.5 Cao trình sàn máy phát Zsmf = Zlmf + Lct + ltt (m) Trong đó: Zsmf – Cao trình sàn máy phát Zsmf = 134.01(m) Lct – Chiều cao máy phát Lct = 1.33 (m) ltt – Chiều cao giá chữ thập 0.1 (m) Thay số ta có : Zsmf = 134.01 + 1.33 + 0.1 = 135.44 (m) SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 23 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh 3.6 Cao trình sàn lắp ráp Xác định cao trình sàn lắp máy phải đảm bảo điều kiện giao thông vào nhà máy ,cao mực nước hạ lưu lớn thuận tiện công tác lắp ráp ,sữa chữa Theo kinh nghiệm chọn Cao trình Sàn Lắp Ráp cao Cao trình Sàn Máy Phát chiều cao h= 1.7 (m) Theo đó, Cao trình sàn lắp ráp sau: Zslr = Zsmf + 1.7 = 135.44+1.7= 137.14 (m) 3.7 Cao trình cầu trục ( cao trình đỉnh đường ray) Zct = Zslr + d + hcc + ld + (m) Trong đó: Zct – Cao trình cầu trục Zslr – Cao trình sàn lắp ráp Zslr = 137.14 (m) d - khoảng cách an toàn so với sàn , lấy d=1.5 (m) hcc – Chiều cao vật cần cẩu, lấy chiều cao cao máy phát hcc = 3.04 (m) ld – chiều dài dây, ld = (m) (m) chiều cao an tồn đề phịng dây dãn tuột Thay số ta có : Zct = 137.14 + 1.5 + 3.04 + + =143.68 (m) 3.8 Cao trình trần nhà máy Ztnm = Zct + Hct + a (m) Trong đó: Ztnm – Cao trình trần nhà máy Hct – Chiều cao cầu trục Hct = 2.75 (m) a – khoảng cách an tồn cầu trục di chuyển an toàn nàh máy a lấy khoảng (0.2-0.5)m , chọn a= 0.5 (m) Thay số ta có : Ztnm = 143.68 + 2.75 + 0.5 = 146.93 (m) PHẦN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1.Bố trí nhà máy Bố trí trục nhà máy vng góc với trục đường ống: Ưu điểm : có kết cấu đơn giản, giảm đoạn uốn cong, bớt mố néo nên giảm tổn thất thủy lực, dễ bố trí mặt cơng trình Nhược điểm : ống bị vỡ, nước theo đường ống sườn dốc đổ xuống nhà máy gây tai nạn hư hỏng thiết bị, cần phải làm tường chắn hào nước Bố trí trục nhà máy song song với trục đường ống : Ưu điểm : có cố đường ống, nước xuống hạ lưu mà khơng gây tác hại cho nhà máy Nhược điểm : chiếm mặt rộng hơn, kết cấu phức tạp, tổn thất thủy lực lớn SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 24 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh Chọn phương án bố trí hợp lý : Để chắn nước ta dùng đập bê tơng lực, đường ống áp lực nằm thân đập Nếu có nằm ngồi đoạn ngắn Nên việc vỡ đường ống áp lực khó xảy Căn vào việc phân tích điều kiện địa hình ta chọn phương án bố trí trục nhà máy vng góc với trục đường ống hợp lý kinh tế Chọn nhà máy kiểu sau đập, đặc điểm nhà máy kiểu nằm hạ lưu đập, không chịu trực tiếp áp lực thủy tĩnh thượng lưu 2.2 Thiết kế phần nước NMTĐ: 2.2.1 Phần móng cơng trình - Cơng trình bố trí đá tương đối ổn định, nên ta khơng cần phải có biện pháp gia cố móng Chỉ cần đào đến cao trình thiết kế ta tiến hành xây dựng bình thường 2.2.2 Phần nối tiếp thượng hạ lưu NMTĐ 2.2.3 Bố trí phịng phụ -Phịng điều khiển trung tâm: Trong phịn bố trí bảng điều khiển, tủ tín hiệu đo lường rơle bảo vệ Phòng điều khiển cần sáng sủa, thuận tiện liên lạc với phận trạm thông qua cáp nhị tứ từ nơi dẫn Vị trí phịng bố trí trùng với cao trình với sàn máy Nên bố trí nơi yên tĩnh tránh rung động Diện tích khoảng 80 – 200 cm2 -Phòng điện chiều: cung cấp dòng điện chiều cho thiết bị đo lường, tín hiệu, điều khiển thắp sáng cố nhà máy Cụm phịng gờm phịng ắc quy axit phịng máy nạp điện cho ắc quy Do khí độc từ ắc quy axit nên bố trí tách riêng biệt có cửa thơng gió riêng -Phịng phân phối cấp điện áp máy phát: phòng đặt thiết bị đóng, ngắt để phân phối điện từ máy phát đén trạm máy biến áp, máy biến áp tự dùng đường dây tải khác Phòng cần cao ráo, bảo đảm an tồn lại, rờng chừng – m, dài theo gian máy -Phòng điện tự dùng: Phịng thường bố trí máy biến áp tự dùng bảng điện dùng, khoảng 30 – 50 cm2 -Phịng thuộc nhóm sản xuất: nhóm phịng bảo đảm làm việc bình thường, gờm: hệ thống dầu, cấp nước kỹ thuật, khí nén, xưởng sữa chữa khí, kĩ thuật điện, đo lường điện, thí nghiệm điện cao áp Nhóm thiết bị điện bố trí tầng đảm bảo khơ ráo, an tồn Các nhóm khí dầu, nước thường bố trí tâng tuabine, dọc nhà máy, phịng khí nén xưởng khí thường tầng tuabine – sàn lắp máy, thiết bị cấp nước kỹ thuật bơm tháo nước thường đặt gần tổ máy chính, tầng tuabine 2.2.4 Bố trí hệ thống bơm nước - Bố trí hệ thống làm mát máy phát, làm mát dầu ổ chặn….Được lấy thượng, hạ lưu đập( hình vẽ ) -Bố trí hệ thống thu nước ống hút ( hình vẽ) 2.2.5 Bố trí đường dẫn nước( đường ống tuabine, buồng xoắn, ống hút) a Bố trí đường ống tuabine SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 25 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh - Xác định đường kính ống: + Thiết kế sơ bộ:.1,897 chọn Dkt =1,9 (m) Ta dùng ống thép: Vkt = (3 ÷ 6)(m/s)  -Xác định bề dày đường ống:  H D  (1 �2)mm 2 �  '� � � Trong đó: +  : trọng lượng riêng nước + D: đường kính ống + H: cột nước tác dụng có kể đến áp lực nước va dương +  = 0,9: hệ số xét đến giảm yếu đường ống mối hàn �  � + � �= 2023 kg/cm2 ứng suất cho phép vật liệu làm ống ' H  c (Vd  Vc ) g -Tính áp lực nước va dương: (Jukopski) Trong đó: + c = 1000 (m/s) Vận tốc truyền sóng nước va ( ống thép c= 750÷1200(m/s)) +==3,95(m/s) vận tốc vị trí đóng cửa van ( cửa vào nhà máy ) + Vc = (m/s)là vận tốc cuối đường ống phía thượng lưu ( mặt thống đập)  b Bố trí buồng xoắn -Được bố trí vẽ c Bố trí ống hút - Cao trình đáy ống hút:.=112,8-0,2-2,5=110,1m chọn 110m -Ngoài phải đảm bảo cao trình đỉnh ống hút phải ngập mực nước hạ lưu đoạn 0,5 (m) Xác định mực nước hạ lưu max, min: Qmin : Ứng với trường hợp có tổ máy làm việc tra quan hệ Q – Zhl ta có :111,6(m) Qmax : Ứng với trường hợp có tổ máy làm việc tra quan hệ Q – Zhl ta có : �HL  112,3(m) =111,6-110-1,1= 0.5(m) Vậy đảm bảo yêu cầu m ax 2.2.6 Bố trí thiết bị đóng mở đường dẫn nước -Ta bố trí cửa van ba vị trí: + Bố trí cửa lấy nước để điều chỉnh lưu lượng vào nhà máy SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 26 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh + Bố trí cửa van trước b̀ng xoắn để làm giảm áp lực tác dụng lên cánh hướng nước lam việc, giảm tổn thất nước rò rỉ qua cánh hướng nước bảo vệ cánh hướng nước + Bố trí cửa van cửa ống hút với mục đích sữa chữa tuabine, ta đóng cửa van bơm tồn nước b̀ng xoắn ống hút - Bố trí hình vẽ 2.3 Thiết kế phần khô NMTĐ: 2.3.1 Xác định cao trình sàn lắp máy, sàn gian máy, đường vào nhà máy a Xác định cao trình sàn lắp máy : Cao trình ảnh hưởng đến chiều cao hầm tuabin, chiều cao hầm tuabin lấy khoảng 2,73m để đảm bảo đặt thiết bị lại thuận tiện Đờng thời cao trình phải cao mực nước hạ lưu lớn nhất, thấp phải xây dựng tường để chống nước tràn vào nhà máy - Cao trình sàn láp máy có liên quan chặt chẽ đến cao trình đường giao thơng vào nhà máy -Dựa vào bình đờ bố trí tổng thể nhà máy cao trình đường giao thơng bố trí, ta chọn = 115,8(m) -Ngồi ta cịn phải xác định kích thước sàn lắp máy để phục vụ cho việc bố trí nhà máy: bslm x lslm + bslm Được xác định thông qua nhịp cầu trục mà ta chọn Với việc bố trí 2tổ máy dựa vào thông số cầu trục ta chọn bslm = (m) Chiều dài sàn lắp máy tổ máy : lslm  (2, �4, 2) D1 = ( 2,7 ÷ 4,2) Trên mặt bố trí ta có đường kính máy phát D0 = 3,1 (m) để đảm bảo khoảng không gian để thuận lợi trình lắp ráp, vận hành sữa chữa Chọn lslm = 5,0(m) b Xác định cao trình sàn gian máy - Để thuận lợi cho qúa trình lắp ráp vận hành ta chọn : 115,8 +3,2=119 m - Chiều dài sàn gian máy: lsgm  (1 �1, 2)lslm = ( ÷ 6m) Với khoảng cách ta thấy khơng đủ để bố trí sữa chữa tổ máy Chọn L  n.l  l  l lsgm = 6(m) sgm -Vậy chiều dài nhà máy: = 2.5 + 6+ = 18 (m)  l Với + = ( ÷ ) (m) đoạn kích thước tăng thêm tổ máy cuối + n : số tổ máy - Chiều rộng nhà máy B xác định dựa vào đủ bố trí máy phát, thiết bị điều tốc (tủ điều tốc két dầu áp lực), điện bên máy, thiết bị khác khoảng lại, kết hợp nhịp cầu trục phạm vi hoạt động cầu trục B = Lk + 2.0,25 =9+ 2.0,25= 9,5(m) 2.3.2 Hệ thống cột, dầm, khung, tường, mái chống sét -Được bố trí vẽ SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 27 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh 2.3.3 Hệ thống cửa đi, cửa sổ, cầu thang -Được bố trí vẽ 2.3.4 Bố trí thiết bị phụ gian máy a Bố trí thiết bị b Bố trí thiết bị phụ: nguyên tắc bố trí: - Thiết bị phụ điện, loại cáp điện nên bố trí tầng máy phát bên nhà máy cịn phía bên bố trí đường ống hệ thống thiết bị phụ, hệ thống dầu, nước, khí tuyệt đối khơng bố trí lẫn lộn -Lắp đặt hệ thống thiết bị phụ phải đảm bảo thao tác dễ dàng, an toàn, thuận tiện -Các phương án lắp đặt hệ thống thiết bị phụ phải đảm bảo yêu cầu kinh tế phải đảm bảo mỹ quan nhà máy -Thi công, lắp ráp hệ thống thiết bị phụ nhanh không ảnh hưởng đến vận hành tổ máy thiết bị khác + Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật: dùng để làm mát MF, làm mát dầu ổ trục, làm mát thiết bị khí nén, máy biến áp + Hệ thống khí nén: dùng để điều khiển tổ máy hãm máy cắt tải, phục vụ cho thiết bị đo lường, dùng khí nén tổ máy làm việc chế độ bù đồng với độ cao hút âm + Hệ thóa nước tổ máy:dùng để tháo cạn nước kiểm tra, sữa chữa ống hút, buồng xoắn + Hệ thống tiêu nước: chủ yếu giải vấn đề thấm qua bê tơng, móng, khớp nối -Tất bố trí vẽ 2.3.5 Xác định cao trình ray cầu trục trần nhà máy - Khoảng cách chiều cao từ sàn máy phát đến ray cầu trục phụ thuộc vào kích thước vật nâng, phương thức cẩu vị trí móc chưa thao tác �cautruc  �slm  l  l1  h0  a = 119 + 3,04+1,10+1,33 +0,5 = 124,97 (m) Chọn �cautruc = 125,48 Trong đó: + l chiều cao lớn vật di chuyển=3,04 m + l1 chiều cao lớn vật cố định (máy phát)=1,10m + h0 khoảng cách tính từ điểm thấp cầu trục (mép móc chính) đến mặt đường ray mép bánh xe lăn=1,33m + a khoảng cách an tồn Tính từ sàn máy phát đến trần nhà H Ở nước ta thời tiết khắc nghiệt, chọn loại nhà máy kiểu kín Chiều cao gian máy H định dựa vào điều kiện nâng vận chuyển vật nặng rút lõi MBA Khoảng cách từ ray cầu trục đến trần nhà máy phụ thuộc vào kích thước cầu trục xe cẩu Độ an tồn tính từ đỉnh xe đến trần nhà máy 0,5 (m) �tran  hcautruc  hxecau  a =125,48+ 1,33 + 0,5=127,31(m) Ngồi ta cịn lợp mái tơn, với cao trình đỉnh mái tơn là: Lấy lên 1m SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 28 ĐAMH: Thiết kế nhà máy thủy điện Hảo GVHD:Ths Nguyễn Thanh 2.4 Tính tốn ổn định NMTĐ: 2.5 Tính toán kết cấu số phận NMTĐ: SVTH: Hoàng Kiên Quyết -10X2A Trang: 29 ... để cấp điện đảm bảo hiệu quả, an toàn giá thành nhỏ Do vậy, với đồ án qui mô việc thiết kế ta thiết kế với loại trạm thủy điện loại vừa nhỏ, ta cần sử dụng từ đến tổ máy đảm bảo cấp điện cách... Nếu có nhiều phương án thỏa mãn tiêu chí ta tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật phương án chọn phương án tối ưu.Ta chọn sơ hiệu suất máy phát =94,5% * Tính cụ thể cho phương án : SVTH: Hoàng Kiên... hành tính tốn với phương án số tổ máy, thơng qua so sánh kĩ thuật để chọn phương án số tổ máy hợp lí nhất,vừa đảm bảo kĩ thuật 2.2.2 Chọn nhãn hiệu tuabin Đối với phương án trước hết cần xác định