Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện: Tính toán thuỷ lực công trình thuỷ công

MỤC LỤC

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Các cột nước đặc trưng của TTĐ

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.

Nguyên lý lựa chọn mức bảo đảm

=> NlmNĐ tăng lên (do cân bằng hệ thống điên) => vốn đầu tư vào nhà máy Nhiệt điện tăng lên một lượng (ΔKNĐ), nhưng ΔKNĐ tăng > ΔKTĐ giảm. Do vậy Ptt tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí (có xét đến thiệt hại) của hệ thống là nhỏ nhất.

Nguyên tắc chọn P tt

Do vậy Ptt tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí (có xét đến thiệt hại) của hệ thống là nhỏ nhất. +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 (Enn. ), số giờ lợi dụng công suất lắp máy(hNln). 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:. 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

Từ đó tạo ra điều kiện cho việc lựa chọn thiết bị cho nhà máy thuỷ điện phù hợp với khả năng của dòng nước, đạt hiệu quả cao nhất. Cột nước lớn nhất của TTĐ là trị số cột nước lớn nhất của cột nước xẩy ra trong quá trình vận hành nhà máy.

Xác định cột nước nhỏ nhất H min (m)

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.

NHÀ MÁY CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN . CHƯƠNG I: 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:. 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. * 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. a) Lượng khí nén dùng cho TBDAL. 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

      Trong công trình đầu mối thi công , công trình thuỷ công suất rất quan trọng. 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

      Từ bảng trên ta thấy: Khi HTl cao thì BTl nhỏ do đập sẽ cao lên -> ngập thượng lưu lớn. 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.

      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

      Ổn định bền vững trong mọi trường hợp, vận hành đơn giản có khả năng cơ giới hoá cao.

      Chọn tuyến đường ống

      Đường ống áp lực có nhiệm vụ dẫn nước từ cửa lấy nước vào buồng xoắn Turbin. Trong tuyến năng lượng thì việc bố trí đường ống áp lực rất quan trọng.

      Chọn loại đường ống a) Chọn loại đường 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

      Nguyên nhân vật lý của sự tăng giảm áp lực là do lực quán tính của khối nước đang chảy trong ống khi ta đóng cánh hướng nước theo định lý Đalămbe thì hướng của lực quán tính là hướng ngược chiều với của gia tốc, vì vậy khi tác động dòng chảy giảm đi hướng lực quán tính cùng hướng với lưu tốc do đó làm tăng thêm áp lực trong ống dẫn gọi là nước va dương. Ngược lại khi mở cánh hướng nước chuyển động dòng chảy trong ống trở thành chuyển động nhanh dần lực quán tính đổi thành hướng ngược chiều với dòng chảy, vì vậy trong ống phía trước cửa van có hiện tượng giảm áp lực (gọi là nước va âm) và phía sau – tăng áp lực. b) Ảnh hưởng của nước va đối với trạm thuỷ điện.

      Tính toán nước va

      Ngược lại khi mở cánh hướng nước chuyển động dòng chảy trong ống trở thành chuyển động nhanh dần lực quán tính đổi thành hướng ngược chiều với dòng chảy, vì vậy trong ống phía trước cửa van có hiện tượng giảm áp lực (gọi là nước va âm) và phía sau – tăng áp lực. b) Ảnh hưởng của nước va đối với trạm thuỷ điện. Khi có nước va, áp lực trong ống dẫn nước sẽ thay đổi do đó làm thay đổi cột nước của TTĐ, gây nên khó khăn cho việc điều chỉnh Turbin, vì cột nước thay đổi làm thay đổi công suất, tác động quay turbin. 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. a) Tác động truyền sóng 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.

      Tính tổn thất thuỷ lực

      Nên ta có trị số áp lực nước va dương là. Tính toán nước va âm. Hiện tượng va âm ứng với sự giảm áp khi mở turbin. 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. Các hệ số đặc trưng của đường ống. Tổn thất thủy lực trong đường ống được xác định như sau:. Trong đó: ∑hdđ : Tổng tổn thất dọc đường. ∑hcb: Tổng tổn thất cục bộ tại điểm thay đổi hình dạng ống a) Xác định tổn thất dọc đường.