V. Tính số giờ lợi dụng công suất lắp máy (Nlm)
Chọn thiết bị Ch
Ch
ơng I. chọn số tổ máy
1.1: khái quát
Sau khi xác định đợc các thông số cơ bản của NMTĐ ta tiến hành chọn thiết bị cho nhà máy.
Trong NMTĐ có rất nhiều thiết bị nhng có hai loại thiết bị cơ bản. + Thiết bị cơ khí thuỷ lực
+ Thiết bị điện và các thiết bị khác.
Trong các thiết bị trên có hai thiết bị quan trọng nhất, trực tiếp sản xuất ra điện đó là Turbin thủy lực và máy phát.
Turbin thủy lực (Turbin nớc) là loại đông cơ chạy bằng sức nớc đợc dùng để biến đổi năng lợng dòng chảy thành cơ năng làm quay trục máy phát.
Tổ hợp giữa Turbin và máy phát điện gọi là tổ máy phát điện thủy lực. Do tính đa dạng của nguồn thủy năng thiên nhiên, nên các tổ hợp cột nớc, lu lợng ở các TTĐ là không giống nhau và đòi hỏi cần phải có nhiều loại Turbin khác nhau. Điều đó không có nghĩa là mỗi TTĐ nhất thiết phải thiết kế ra một loại Turbin riêng biệt. Trong những năm gần đây, những thành tựu nghiên cứu lý thuyết tơng tự và mô hình hoá Turbin đã chế tạo ra đợc các kiểu Turbin có chất lợng tốt đáp ứng đầy đủ các yêu cầu xây dựng của TTĐ. Để giảm nhẹ công việc tính toán và chế tạo, các đơn vị thiết kế, chế tạo và sử dụng Turbin đều dùng những tài liệu thống nhất về các kiểu Turbin đã đợc quy ớc hoá và tiêu chuẩn hoá.
Việc chọn loại Turbin có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế nhà máy. Nó quyết định đến cao trình lắp máy, khối lợng đào đắp xây dựng công trình , kích thớc nhà máy và các thiết bị phụ trợ, do đó góp phần không nhỏ đến việc đầu t vốn, mặt khác nó còn ảnh hởng đến việc cung cấp điện.
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 hởng tới: kích thớc, quy mô công trình, kết cấu công trình..., nó ảnh hởng trực tiếp đến vốn đầu t vào công trình. Chọn số tổ máy và chọn thiết bị cho nhà máy là hai công việc liên quan chặt chẽ đến nhau, trong đó vấn đề chọn số tổ máy phải dựa vào hai điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Do đó khi chọn ta phải tính toán cho rất nhiều phơng án, sau đó so sánh , để chọn 1 phơng án sao cho cung cấp điện an toàn, vốn đầu t nhỏ, chi phí vận hành thấp. Nghĩa là phải đảm bảo cả về yêu cầu kỹ thuật và có lợi hơn về kinh tế. Vì vậy khi chọn số tổ máy (Z) ta phải quan tâm các yếu tố sau:
Thứ nhất, Công suất của một tổ máy phải nhỏ hơn công suất dự trữ sự cố của hệ thống:
NHT
dc= ( 10 – 12 )% PmaxHT
Thứ hai, Về mặt năng lợng: Turbin phải làm việc trong vùng có hiệu suất cao
Thứ ba, Về mặt quản lý vận hành: Để dễ quản lý vận hành thì rõ ràng số tổ máy ít sẽ vận hành thuận tiện hơn
Thứ t, Vốn đầu t vào thiết bị và xây dựng công trình : Số tổ máy ít nên công suất một tổ máy lớn vì vậy vốn đầu t vào cả nhà máy nhỏ, kích thớc nhà máy nhỏ, tăng nhanh tiến độ thi công.
Thứ năm, Về vận chuyển, lắp ráp: Số tổ máy ít, kích thớc và trọng lợng thiết bị mỗi tổ máy lớn, do vậy việc vận chuyển đến công trờng gặp rất nhiều khó khăn. Việc chọn thiết bị phải phù hợp với tình hình thực tế: phơng tiện giao thông, đờng xá, cầu cống...
Với tình hình nớc ta phải nhập thiết bị từ nớc ngoài vì vậy nên chọn số tổ máy sao cho các thiết bị đã có sẵn trong Catalogue, nếu đặt chế tạo một loạt thiết bị mới sẽ rất tốn kém, sẽ làm tăng vốn đầu t.
Thứ sáu, Về cung cấp điện: Để đảm bảo an toàn cung cấp điện nên chọn số tổ máy nhiều. Nhất là trạm thuỷ điện ( TTĐ) có tỷ trọng lớn trong hệ thống thì sự cố mỗi tổ máy ảnh hởng rất lớn đến việc cung cấp điện của hệ thống. Nếu chọn số tổ máy ít dẫn đến việc cung cấp điện không an toàn, vì mỗi tổ máy đảm nhận một phần phụ tải rất lớn, khi gặp sự cố làm cho thiệt hại đối với các hộ tiêu thụ điện lớn, dẫn đến việc cung cấp điện không an toàn.
Với mực nớc dâng bình thờng (MNDBT) = 433 m Qua phần tính toán thuỷ năng ta có kết quả:
Công suất lắp máy: NLm= 13.25 ì 10(kw) Cột nớc tính toán : HTT= 17.37m
Cột nớc bình quân : Hbq=19.3 m Cột nớc lớn nhất : Hmax=22 m Cột nớc nhỏ nhất : Hmin=12.25m
Từ những phân tích trên ta thấy việc tính toán một cách chính xác để chọn số tổ máy hợp lý đòi hỏi phải mất rất nhiều thời gian. Mặt khác do yêu cầu là thiết kế sơ bộ nên tôi đa ra một số phơng án sau:
Phơng án NMTĐ có 2 tổ máy. Phơng án NMTĐ có 3 tổ máy.
Công suất định mức của một tổ máy (NTm) :
Z N
N Lm
Tm=
trong đó : NLm- Công suất lắp máy của NMTĐ Z – Số tổ máy
Công suất định mức của một Turbin ( NTb) :
mf Tm Tb N N η =
Trong đó : NTm : Công suất của một tổ máy
ηmf : Hiệu suất của máy phát (ηmf=0.96ữ 0.98 ) { sơ bộ chọn ηmf= 0.97 }
Vậy ta có bảng sau:
Phơng án NTm 103 kw Ntb103 kw
2 tổ máy 6.63 6.84
3 tổ máy 4.42 4.55
1.2: Tính toán với các phơng án
Nội dung: Từ yêu cầu công suất đối với mỗi tổ máy của từng phơng án ta đi chọn thiết bị cho từng phơng án cụ thể là Turbin, máy phát. Sau đó đánh giá sơ bộ vốn đầu t vào thiết bị và xây dựng nhà máy.
Turbin thuỷ lực ( Turbin nớc ): là loại động cơ chay bằng sức nớc đợc dùng để biến đổi năng lợng dòng nớc ( thuỷ năng ) thành cơ năng làm quay trục máy phát điện, tổ hợp Turbin và máy phát điện gọi là tổ máy phát thuỷ lực.
Nội dung chọn Turbin:
Việc lựa chọn Turbin có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế nhà máy. Tiến hành chọn Turbin phải dựa vào các thông số cơ bản của nhà máy thuỷ điện ( NMTĐ ). Lựa chọn Turbin phù hợp với điều kiện làm việc của NMTĐ và sao cho kinh tế nhất.
Việc chọn Turbin gồm:
- Xác định số tổ máy của NMTĐ ( các phơng án ) từ đó xác định công suất của một Turbin phải đảm nhận.
- Chọn loại Turbin, xác định đờng kính bánh xe công tác ( BXCT) D1
- Xác định các thông số cơ bản của Turbin.
Căn cứ để chọn Turbin:
Từ kết quả tính toán thuỷ năng ta có: Công suất lắp máy Nlm, cột nớc bình quân gia quyền Hbq, cột nớc nhỏ nhất Hmin, cột nớc lớn nhất Hmax, cột nớc tính toán Htt, mực nớc hạ lu nhỏ nhất ZHLmin, các đờng quan hệ mực nớc thợng hạ lu, các đờng đặc tính tổng hợp chính của kiểu BXCT Turbin, các bảng tra.
I. Phơng án NMTĐ có 2 tổ máy (Z=2 tổ máy)