Thiết kế sơ bộ thủy điện 1: Đập bê tông trọng lực
MỤC LỤC
1.1 MỤC ĐÍCH
Các cột nước đặc trưng của TTĐ
Việc chọn phương thức khai thác thủy năng phải dựa vào điều kiện cụ thể của từng công trình, điều kiện thiên nhiên, điều kiện địa chất, đia chất thuỷ văn, bản đồ địa hình và tình hình kinh tết xã hội để lựa chọn. Do địa hình thuận lợi, tuyến đập được bố trí giữa hai khe núi, như vậy sẽ giảm được khối lượng đào đắp.Và ta dựa vào tài liệu bình đồ khu vực xây dựng công trình thuỷ điện CT4 đã cho.
Ý nghĩa của mức bảo đẩm tinh toán
Dựa vào các nhận xét trên tôi chọn phương thức khai thác kiểu nhà máy thuỷ điện sau đập vậy ta chọn phương thức khai thác thuỷ năng kiểu đập dâng tạo cột nước. Tức là trong suốt thời gian làm việc (vận hành), TTĐ sẽ đảm bảo cung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian còn (100-P)% thời gian không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng do tình hình thủy văn bất lợi.
Nguyên tắc chọn P tt
Tức là trong suốt thời gian làm việc (vận hành), TTĐ sẽ đảm bảo cung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian còn (100-P)% thời gian không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng do tình hình thủy văn bất lợi. giả thiết ban đầu. Cho nên việc xây dựng mức bảo đảm tính toán thường được tiến hành theo kinh nghiệm và theo các định mức. Cụ thể là:. Để chọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ người ta dựa vào các nguyên tắc sau:. +.Công suất lắp máy của TTĐ càng lớn thì mức bảo đảm phải chọn càng cao, vì thiệt hại do chế độ làm việc bình thường của TTĐ có công suất lắp máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng so với trạm có công suất lắp máy nhỏ. +Trạm thuỷ điện có công suất càng lớn so với tổng công suất của toàn hệ thống điện lực thì mức bảo đảm tính toán phải chọn càng cao, vì khi TTĐ không làm việc bình thường thì công suất thiếu hụt khó bù hơn so với các trạm nhỏ, nhất là trong thời kỳ công suất dự trữ đã sử dụng gần hết. +Các hộ dùng điện càng quan trọng về mặt khinh tế, khoa học kỹ thuật thì mức bảo đảm tính toán của trạm cung cấp điện càng cao vì lẽ nếu thiếu điện tổn thất sẽ càng nghiêm trọng. +Nếu trạm thuỷ điện có hồ điều tiết càng lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy trong sông lại tương đối đều thì có thể chọn mức bảo đảm tính toán cao mà vẫn lợi dụng được phần lớn năng lượng nước thiên nhiên. Trong trường hợp không có hồ điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lượng nước được nhiều không nên chọn mức bảo đảm tính toán cao. +Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc chỉ có nhiệm vụ phát điện ngoài ra không còn ngành dùng nước nào khác tham gia thì mức bảo đảm tính toán cứ theo các nguyên tắc trên để chọn. Trong trường hợp có thể chọn mức bảo đảm khá cao, nhưng khi TTĐ chỉ giữ vai trò thứ yếu trong công trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính toán của TTĐ phải phục tùng yêu cầu dùng nước chủ yếu mà chọn thấp hơn cho thỏa đáng. Kinh nghiệm cho thấy thường dùng ở mức đảm bảo sau:. CHỌN MỨC BẢO ĐẢM TÍNH TOÁN CHO TTĐ-CT4. 1)Xác định mực nước dâng bình thường (MNBT). 4) Tính điện lượng bình quân nhiều năm (. 5) Xác định các cột nước đặc trưng của TTĐ CT4. ZHL(Qmin): Mực nước hạ lưu nhỏ nhất khi lưu lượng xả xuống hạ lưu là nhỏ nhất(Qmin). Qmin lấy theo yêu cầu về lợi dụng tổng hợp. Theo tài liệu 3 năm điển hình ta có:. Khi đó MNC là:. b)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện tuổi thọ công trình (hBCct ). Để đảm bảo công trình làm việc, vận hành an toàn trong suốt thời gian khai thác, hồ chứa cần có một dung tích để chứa toàn bộ lượng bùn cát mà dòng chảy mang đến lắng đọng xuống hồ, đồng thời không để bùn cát chui vào đường ống làm ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của TTĐ khi đó hBCct được xác định như sau: Hình vẽ. MNC: cao trình mực nước chết của hồ chứa. h2: Khoảng cách từ MNC đến điểm cao nhất của cửa lấy nước, h2 phải đảm bảo tránh không khí lọt vào đường ống sơ bộ lấy h2 =1 m. h1:Khoảng cách từ cao trình bùn cát đến điểm thấp nhất của cửa lấy nước, h1 phải đảm bảo sao cho bùn cát không chui vào đường ống dẫn nước vào nhà máy sơ bộ lấy h1= 1 m. Zbc: cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình. D: chiều cao cửa lấy nước. +) Xác định cao trình bùn cát lắng đọng.(Zbc).
Xác định cột nước bình quân gia quyền H bq
Qmin: Lưu lượng nhỏ nhất xả xuống hạ lưu trong quá trình vận hành của TTĐ.
Xác định cột nước nhỏ nhất H min (m)
Ta giả thiết nhiều giá trị Hx từ đó tìm được Qx ta tra quan hệ Q=f(ZHL) ta được ZHL tương ứng. Từ đó lập được quan hệ (Qx- ZTL) ứng với ZTL=MNC ta tra ra Qx và đây là lưu lượng lớn nhất ứng với MNTL là MNC và gọi đó là QMNCxmax.
1.1: KHÁI QUÁT
Việc lựa chọn thiết bị cho nhà máy và số tổ máy sao cho kinh tế là một vấn đề rất quan trọng trong quá trình tính toán thiết kế nhà máy thuỷ điện ( NMTĐ ) vì nó ảnh hưởng tới: kích thước, quy mô công trình, kết cấu công trình.., nó ảnh hưởng trực tiếp đến vốn đầu tư vào công trình. Trong quá trình vận hành TTĐ, vì một lý do nào đó cần phải đóng cách hướng nước ( trường hợp giảm tải) mà bộ phận hướng nước chưa kịp đóng được thì số vòng quay của Turbin tăng nên đột ngột trong thời gian ngắn nó sẽ đạt tới trị số cực đại nào đó gọi là số vòng quay lồng tốc (nl).
HHs∇−σM−Δσ
Tra quan hệ (10-3) quan hệ trọng lượng máy phát với giá thành của nó với mỏy phỏt trọng lượng 71 tấn ta được giỏ thành một mỏy phỏt là 1ì. c) giá thành bê tông cốt thép xây dựng nhà máy. Khối lượng BTCT kể cả gian lắp ráp và sửa chữa:. Phương án Ktb. Từ quá trình tính toán cho mỗi phương án ta lập bảng tổng kết các thông số của Tuabin và máy phát:. Từ kết quả đó tôi có một số nhận xét sau:. a)Về mặt kỹ thuật. -Với kết quả tính toán trên ta thấy cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Hiệu suất của máy phát và Tuabin lớn do vậy hiệu suất của2 tổ máy lớn hơn phương án 3 tổ máy. - Với phương án nhà máy thủy điện có 2 tổ máy thì công suất của một tổ máy lớn, nó đảm nhận phần phụ tải lớn nên khi xẩy ra sự cố sẽ làm thiệt hại cho các hộ dùng điện lớn. Mặt khác do công suất lớn nên kích thước của các thiết bị lớn gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và lắp ráp. - Với phương án nhà máy thủy điện có 3 tổ máy thì só lượng tổ máy nhiều, số lượng thiết bị nhiều gây khó khăn cho quá trình quản lý vận hành. b)Về mặt kinh tế. Đó là một số nhận xét đánh giá cụ thể của tôi dựa trên kết quả tính toán ở trên, tuy nhiên để đánh giá chính xác lựa chọn các phương án cần phải tính thêm: chi phí đầu tư vào công trình, chi phí vận hành, hệ thống thiết bi phụ, máy biến áp … mà trong phạm vi đồ án này tôi chưa làm được.
1.Khái niệm
+ Phương pháp mô men tốc độ bằng hằng số: (Vur=const) phương pháp này coi chất lỏng chuyển động quanh trục Turbin, chất lỏng không sinh công, ở đó chất lỏng chỉ tạo ra một lượng chảy vòng cần thiết ở cửa vào của cánh hướng nước. b) Tính toán thủy lực buồng xoắn cho TTĐ CT. Trong điều kiện chất lỏng thực nếu tính buồng xoắn theo định luật Vur= const thì sẽ có kết quả là vận tốc trung bình ở tại tại các tiết diện sẽ không bằng nhau, và khi đó do có tổn thất thuỷ lực dọc theo chiều dài buồng xoắn nên tại các tiết diện sẽ có trị số cột nước khác nhau, do đó sẽ có các áp lực khác nhau tác dụng vào BXCT.
CÁC CAO TRÌNH CỦA NHÀ MÁY
Cao trình SM phát (∇SMF). Lc+: Chiều cao của sta to máy phát. Cao trình đáy ống hút. Cao trình đáy móng nhà máy. hm: Chiều cao móng của nhà máy. Thay số ta có:. h6: Chiều cao của miệng ra ống hút. Thay số ta có:. Kích thước chiều dài đoạn tổ máy. a) Theo chiều vuông góc với chiều dòng chảy. Khi tiến hành lắp ráp các thiết bị chủ yếu trong nhà máy thì các thiết bị được vận chuyển từ nơi khác đến, Căn cứ vào kích thước và tải trọng của nó mà có phương thức vận chuyển như ô tô, đường thuỷ hoặc xe lửa đến gian lắp ráp, vì vậy khi thiết kế lấy cao trình sàn lắp ráp bằng cao trình sàn máy bằng cao trình đường giao thông.
CHƯƠNGII: HỆ THỐNG DẦU VÀ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
Ngoài phòng điều khiển trung tâm, để cung cấp dòng điện một chiều phục vụ mạch nhị tứ trong nhà máy cần phải có phòng điện một chiều gồm có phòng ắc quy, phòng nạp điện phòng a xít để cung cấp điện một chiều cho phòng điều khiển trung tâm có cùng cao trình ở phía hạ lưu gian lắp ráp. Dầu vận hành tổ máy (Dầu turbin, dầu nén khí, và ổ trục) Lượng dầu cần để vận hành tính theo CT. Thay số có:. Vậy khối lượng dầu để vận hành toàn bộ số tổ máy là 5,54 tấn. Dầu bôi trơn. Dầu cách điện. Dung tích dầu cách điện MBA phụ thuộc vào hình dạng và công suất của nó. + Với tổ máy ngoài dự trữ đầy cho 1 tổ máy còn cộng thêm lượng dầu tổn thất 45 ngày. Tổng lượng dầu của nhà máy là:. * Bố trí bể chứa dầu. Nếu ta đặt bể chưá dầu trong nhà máy. Hệ thống dầu bao gồm :. - Phòng xử lý dầu có nhiệm vụ lọc dầu phế thải, tái sinh dầu làm bơm dầu. -Hệ thống dẫn dầu: Nối liền phòng xử lý dầu, kho dầu và các thiết bị xử lý dầu. - Hệ thống đo lường điều khiển theo dừi và điều khiển tỡnh hỡnh vận hành xử dài. Chú ý: Trong hệ thống đầu bố chí hệ thống đầu bố trí hệ thống chống lửa. HỆ THỐNG KHÍ NÉN. Hệ thống khí nén làmột bộ phận thể hiện được trong NMTĐ Tuỳ theo mục đích sử dụng chia làm hai loại. Hệ thống phanh hãm tổ máy Ép nước ra khỏi BXCT. Thổi rác bẩn ở lưới chắn rác. Các công cụ dùng sức gió. Lượng khí nén dùng cho 1 tổ máy. Tính cho lần phanh 1 tổ máy. c) Lượng khí nén nước trong BXCT.
THUỶ CÔNG
Xác định theo nhiệm vụ công trình
Dựa vào bản đồ tỷ lệ 1: với cao trình MNDBT= 433m, tuyến đập thẳng vuông ngóc với dòng chảy, hai đầu đặt lên sườn núi trong đó đồ án này tôi được giao tuyến cụ thể (hình vẽ) chiều dài tuyến đập được xác định là. Nó trực tiếp chăn dòng chảy nâng cao cột nước của hồ nước, đập dàng có thể là đập đất, đập đá đổ, đập bê tông trong lực.
Đập đất và đập đá đổ
Thời gian thi công dài, khả năng xả lũ bị hạn chế, lúc này công trình xả lũ phải làm xa đập dẫn đến tốn kém, tăng chi phí xây dựng. Khi xây dựng gặp lũ không cho nước tràn qua mà phải dẫn dòng qua đường hầm hoặc công trình khác, gia cố mái phức tạp, mặt cắt ngang đập rộng khi đập qua.
Đập bê tông trọng lực
Công trình xả lũ là một bộ phận của công trình đầu mối có nhiệm vụ điều tiết và phân phối dòng chảy, nhằm giảm bớt mức độ nguy hiểm của lũ cho công trình và hạ lưu, đôi khi dùng để tháo cạn một phần hồ chứa khi sửa chữa. Việc bố trí công trình tháo lũ phải dựa vào điều kiện địa chất, địa hình, lưu lượng tháo lũ, lưu tốc cho phép không xói lở ở chân đập và các công trình khác, đồng thời bảo đảm khối lượng đào đắp ít nhất.
Tính toán thuỷ lực đập tràn
- Để xác định cao trình mực nước lũ, ta sẽ giả thiết nhiều mực nước khác nhau, ứng với mỗi giả thiết đó ta có các giá trị Qt, Bt1, Ht1. Để điều tiết lưu lượng tràn xả mặt ta bố trí van đóng mở để có thế là van phẳng hoặc van cong, trên các trụ bin bố trí cầu công tác để kiểm tra sửa chữa cũng như đặt các thiết bị vận hành đóng mở cửa van.
Xác định chiều rộng đáy đập
Ở trên ta chỉ mới xác định mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực dưới tác dụng của các lực chủ yếu như: áp lực bùn cát, áp lực sóng, lực quán tính…. - Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5 - Tính các đại lượng thứ nguyên.
Các hệ thống hành lang trong thân đập
Chọn mặt cắt đập tràn là loại mặt cắt thực dụng dạng Ôphi xêrốp loại không chân không, loại này làm việc tương đối ổn định, hệ số lưu lượng lớn.
Xác định kích thước mặt cắt
Năng lượng này tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau, một phần năng lượng này phá hoại lòng sông 2 bên bờ gây xói lở, một phần bị tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa dòng và không khí. Vì vậy phải dùng biện pháp tiêu năng để hạn chế đến mức tối đa sự phá hoại của dòng nước.
Thiết kế mũi phun
Có nhiều biện pháp tiêu năng như: tiêu năng đáy, tiêu năng chảy mặt, tiêu năng phóng xạ. - Góc nghiêng mũi phun θm = 150 < θđ như vậy hai dòng phun sẽ va vào nhau, làm trượt tiêu một phần năng lượng.
Chiều dài phun xa
Cung cấp nước vào nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, đảm bảo đủ nhu cầu nước cho nhà máy thuỷ điện theo yêu cầu phụ tải. Ngừng cung cấp nước từ hồ chứa cho trạm thuỷ điện qua đường dẫn khi trạm thuỷ điện có sự cố cần cắt tải hoàn toàn để sửa chữa đường ống.
Lưới chắn rác
Cửa lấy nước là công trình đầu tiên dẫn nước vào trạm thuỷ điện, cung cấp nước cho trạm thuỷ điện từ hồ chứa. Mực nước hồ chứa của trạm thuỷ điện CT4 có sự dao động tương đối lớn, nên ta chọn hình thức cửa lấy nước cho trạm thuỷ điện.
Thanh vớt vật nổi
Ổn định bền vững trong mọi trường hợp, vận hành đơn giản có khả năng cơ giới hoá cao.
Chọn tuyến đường ống
Trong tuyến năng lượng thì việc bố trí đường ống áp lực rất quan trọng.
Chọn loại đường ống a) Chọn loại đường ống
Trong tuyến năng lượng thì việc bố trí đường ống áp lực rất quan trọng. Nó ảnh hưởng tới sự vận hành an toàn của nhà máy thuỷ điện. này tôi xác định DKT theo công thức kinh nghiệm và theo vận tốc kinh tế trong đường ống. c) Tính chiều dài thành ống. Mặt khác chiều dày đường ống phải đảm bảo đủ cứng, đủ khả năng chịu áp lực không bị bóp méo trong quá trình thi công và vận hành.
Hiện tượng nước va và ảnh hưởng của nó với công tác của NMTĐ
Sự dao động áp lực nước va làm tăng ứng suất trong ống và buồng turbin, với đường ống dài trị số nước va có thể tăng lên vài lần cột nước của TTĐ, để đảm bảo an toàn phải tăng chiều dày thành ống, tăng độ dày buồng xoắn turbin… Dẫn đến bất lợi về kinh tế và quản lý công trình. Nước va âm làm áp lực nước trong ống dẫn giảm một cách đột ngột, ảnh hưởng nghiêm trọng tới việc tăng công suất kịp thời của TTĐ theo yêu cầu phụ tải.
Tính toán nước va
Khoảng thời gian sóng áp lực nước va xuất hiện truyền tới hồ chứa và phản hồi lại cơ cấu điều chỉnh gọi là pha nước va (Tf).
Tính toán nước va dương:Hiện tượng nước va dương với mục đích kiểm tra khả năng chịu áp lực của đường ống trong trường hợp mực nước
Tính toán nước va âm để có phương pháp bố trí đường ống phù hợp, tránh hiện tượng chàn không xảy ra trong ống. Để an toàn đối với nước va âm, ta tính toán trong trường hợp mực nước thượng lưu là MNC và có kể đến tổn thất thủy lực.