PHẦN V: THIẾT KẾ TUYẾN NĂNG LƯỢNG
CHƯƠNG 1 CÁC CÔNG TRÌNH CHUYỂN NƯỚC
1.1. Các công trình chuyển nước vào nhà máy thuỷ điện
1.1.1. Lựa chọn phương thức cấp nước cho TTĐ Bản Vẽ.
Có các phương thức cấp nước cho nhà máy thuỷ điện như sau:
+ Phương thức cấp nước độc lập.
+ Phương thức cấp nước theo nhóm.
+ Phương thức cấp nước liên hợp.
Đối với TTĐ Bản Vẽ có hai tổ máy, do đó có thể dùng một trong hai phương thức cấp nước sau:
1.Phương thức cấp nước độc lập.
Cấp nước kiểu độc lập là mỗi đường ống áp lực chỉ cấp nước cho một tổ máy của nhà máy thuỷ điện.
NMt ®
đô
a. Ưu điểm :
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Đường ống đơn giản, do đó tổn thất thuỷ lực nhỏ.
Khi có một đường ống bị sự cố thì chỉ có một tổ máy ngừng làm việc, các tổ máy khác làm việc bình thường.
Khi thay đổi chế độ làm việc của một tổ máy thì không ảnh hưởng đến chế độ làm việc của các tổ máy khác.
b. Nhược điểm : Khối lượng đường ống nhiều vì vậy làm tăng vốn đầu tư vào công trình.
c. Ứng dụng: thường áp dụng cho nhà máy sau đập có lưu lượng chảy qua một tổ máy lớn.
2. Phương thức cấp nước liên hợp.
Với phương thức này cả nhà máy dùng chung một đường ống áp lực.
NMt ®
đô
a. Ưu điểm : Khối lượng thiết bị ít do đó vốn đầu tư nhỏ.
b. Nhược điểm :
Đường ống cấu tạo phức tạp, do đó tổn thất thuỷ lực lớn.
Khi đường ống bị sự cố thì cả nhà máy phải ngừng làm việc.
Khi thay đổi chế độ làm việc của một tổ máy thì ảnh hưởng đến chế độ làm việc của cả nhà máy.
c. Ứng dụng : thường áp dụng cho nhà máy thuỷ điện có tuyến đường ống dài, chủ yếu cho nhà máy thuỷ điện nhỏ.
Nhà máy thuỷ điện Bản Vẽ là nhà máy sau đập do đó tuyến đường ống ngắn, mặt khác lưu lượng qua một tổ máy lớn. Vì vậy đối với TTĐ Bản Vẽ tôi chọn phương thức cấp nước độc lập để cấp nước cho nhà máy.
1.1.2. Thiết kế đường ống áp lực cho trạm thuỷ điện.
1. Chọn tuyến đường ống áp lực.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng TTĐ mà người ta có thể áp dụng một trong các phương thức dẫn nước sau đây:
a. Trục đường ống vuông góc với nhà máy:
Ưu điểm : + Đường ống không bị uốn cong khi vào nhà máy do đó giảm được chiều dài của đường ống và tổn thất thủylực trong đường ống nhỏ.
+ Nhà máy song song với đường đồng mức vì vậy khối lượng đào đắp nhỏ.
Nhược điểm: khi đường ống đặt hở mà xảy ra sự cố vỡ ống thì rất nguy hiểm cho nhà máy.
Ứng dụng: Dùng rất phổ biến trừ trường hợp cột nước của TTĐ quá cao.
b. Trục đường ống song song với trục nhà máy : Ưu điểm: Nhà máy vận hành an toàn .
Nhược điểm: + Do đường ống bị uốn cong vì vậy làm tăng chiều dài đường ống và tổn thất thuỷ lực.
+Trục nhà máy vuông góc đường đồng mức nên khối lượng đào đắp lớn .
Ứng dụng: cho trường hợp cột nước cao, độ dốc địa hình không lớn lắm.
c. Trục đường ống đặt xiên góc với trục nhà máy: Phương thức này làm tăng kích thước nhà máy, gây khó khăn cho việc bố trí thiết bị do đó phương thức này ít được ứng dụng.
Đối với TTĐ Bản Vẽ do cột nước không lớn lắm (Hmax=75m), mặt khác đường ống bằng thép và được bọc lớp bê tông bên ngoài vì vậy khả năng xảy ra vỡ ống rất nhỏ. Do đó tôi chọn phương thức dẫn nước có trục đường ống vuông góc với nhà máy cho TTĐ Bản Vẽ.
2. Chọn loại đường ống và tính đường kính ống.
+ Hiện nay thường ở các TTĐ thường dùng hai loại đường ống phổ biến là:
ống bê tông và ống thép. Tuy nhiên ống bằng thép có ưu điểm hơn hẳn là: chịu được áp lực nước bên trong cao, kết cấu nhẹ, lượng nước tổn thất bé, độ nhám nhỏ, độ bền lớn … .Vì vậy đối với TTĐ Bản Vẽ tôi chọn đường ống áp lực bằng thép.
+ Tính toán đường kính ống(Dkt):
Ta thấy vốn đầu tư xây dựng cơ bản và chi phí vận hành hằng năm của đường ống dẫn nước tăng theo đường kính ống, song tổn thất thì ngược lại. Vì
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
vậy việc xác định đường kính đường ống áp lực cần căn cứ vào luận chứng kinh tế kỹ thuật. Trong thiết kế sơ bộ do chưa có đầy đủ các tài liệu về chỉ tiêu thiết kế, do vậy tôi xác định đường kính đường ống áp lực theo công thức kinh nghiệm sau:
Dkt =
Trong đó : Qmax - lưu lượng thiết kế lớn nhất trong đường ống áp lực. Đối với phương thức cấp nước độc lập Qmax = Qtm = 136,29 (m3/s).
Vkt - lưu tốc kinh tế trong đường ống áp lực. Đối với ống thép Vkt=(36 m/s).
DKT = (m).
Chọn Dkt = 6 (m).
+ Tính chiều dày thành ống( ).
Sơ bộ tính chiều dày thành ống theo tải trọng tác dụng vào ống, chủ yếu là áp lực nước bên trong.
= Trong đó :
- trọng lượng riêng của nước, lấy = 10 (kN/ m3).
H - cột nước lớn nhất khi có kể đến áp lực nước va: H = Hmax + H
H - cột nước do áp lực nước va tạo nên sơ bộ có thể lấy.
H = .Do đó H = 75,916 + 25,3 =101,216 (m).
Dkt - đường kính đường ống: Dkt = 6(m)
[] - ứng suất cho phép của thép, (kN/m2), với thép lấy có CT3 ta có: []=2100(kg/cm2) = 210.103 (kN/m2).
1 - hệ số hạ thấp ứng suất cho phép, thường lấy 1 = 0,75
2 – hệ số đường hàn, 2 = 0,9 0,95, căn cứ vào kỹ thuật hàn và phương pháp kiểm nghiệm để quyết định.
=
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Mặt khác chiều dày đường ống phải đảm bảo đủ cứng, đủ khả năng chịu áp lực chân không, không bị bóp méo trong quá trình thi công và vận hành. Do đó chiều dày của thành ống phải thoả mãn điều kiện:
Từ hai điều kiện trên tôi chọn = 50 (mm).
3. Chiều dài đường ống áp lực.
Chiều dài đường ống áp lực là đoạn tính từ cửa lấy nước của nhà máy thuỷ điện đến cánh hướng nước của turbin. Trên cơ sở bố trí tuyến năng lượng trên mặt bằng tổng thể, tôi xác định được chiều dài đường ống áp lực là: L = 100 (m), còn chiều dài đường ống đi là 119m.
4. Đoạn chuyển tiếp.
Do đường kính ống dẫn nước áp lực lớn hơn đường kính cửa vào turbin nên phải có đoạn chuyển tiếp và chiều dài đoạn chuyển tiếp được tính theo công thức sau:
Lchuyển tiép = 7.(Dkt – Dcv) = 7.(6 – 4,7) = 9,1(m).
Trong đó : Dkt - Đường kính đường ống dẫn nước áp lực; Dkt = 6(m).
Dcv - Đường kính cửa vào của buồng xoắn; Dcv = 2.cv = 4,7(m).
1.1.3. Thiết kế cửa lấy nước cho TTĐ Bản Vẽ.
Cửa lấy nước (CLN) là công trình đầu tiên trên tuyến năng lượng, nó lấy nước trực tiếp từ hồ chứa.
1. Yêu cầu đối với CLN.
+ Cung cấp đủ lưu lượng trong mọi chế độ làm việc của TTĐ và các nhu cầu dùng nước khác.
+ CLN phải có khả năng ngừng cung cấp hoàn toàn lưu lượng khi có sự cố hoặc khi sửa chữa .
+ CLN phải ngăn ngừa được các vật nổi, rác bẩn trôi vào ống dẫn nước hoặc turbin.
+ CLN phải đảm bảo điều kiện bền và điều kiện ổn định . 2. Chọn hình thức cửa lấy nước.
Theo chế độ dòng chảy trong cửa lấy nước ta có hai hình thức cửa lấy nước.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
- CLN có áp: dòng chảy trong nó không có mặt thoáng, phạm vi ứng dụng của nó là không hạn chế, đặc biệt nó được ứng dụng trong trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi nhiều.
- CLN không áp: được ứng dụng trong trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi ít.
Theo vị trí làm việc của cửa lấy nước ta có hai hình thức cửa lấy nước.
- CLN kiểu bên bờ . - CLN kiểu đập.
Đối với TTĐ Bản Vẽdo mực nước thượng lưu thay đổi lớn (127 m 145 m), cửa lấy nước bố trí trong đập. Do đó tôi chọn hình thức cửa lấy nước có áp, kiểu đập.