3. Xỏc định MNC theo tiờu chuẩn điện năng mựa kiệt lớn nhất
1.3. Phõn tớch lựa chọn phương ỏn số tổ mỏy
Phương ỏn tổ mỏy được chọn phải là phương ỏn cú lợi về kinh tế và an toàn về kĩ thuật. Để chọn phương ỏn hợp lý nhất ta phải đi so sỏnh về mặt kinh tế và kĩ thuật .
1.3.1.Về mặt kỹ thuật.
Về vựng làm việc của Turbin: Với cỏc phương ỏn chọn thỡ vựng làm việc của turbin đều nằm trong vựng cú hiệu suất cao .
Số vũng quay lồng: Số vũng quay lồng của phương ỏn số tổ mỏy là Z=4 lớn hơn so với phương ỏn Z = 3 và lớn hơn số vũng quay lồng của phương ỏn Z=2, (nL2 < nL3 < nL4).
Như vậy xột về mặt kỹ thuật cỏc phương ỏn đó chọn đều đảm bảo .
1.3.2. Về mặt kinh tế.
Cỏc phương ỏn đó chọn cú cao trỡnh lắp mỏy gần như nhau. Do đú khối lượng đào múng nhà mỏy của cỏc phương ỏn là tương đương với nhau.
Về vấn đề chọn mỏy phỏt thỡ tất cả cỏc phương ỏn đều phải hiệu chỉnh chiều cao lừi sắt từ.
Khi số tổ mỏy càng nhiều thỡ cỏc thiết bị phụ và thiết bị cơ điện của nhà mỏy cũng phải nhiều lờn, hơn nữa về mặt quản lý và vận hành cũng phức tạp hơn. Do đú xột về mặt này thỡ phương ỏn 2 tổ mỏy chiếm ưu thế hơn cả
Qua tớnh toỏn sơ bộ cũng cho thấy vốn đầu tư vào nhà mỏy của phương ỏn 2 tổ mỏy là nhỏ nhất.
1.3.3. Chọn số tổ mỏy.
Qua những phõn tớch sơ bộ trờn ta thấy về mặt kinh tế thỡ nờn chọn phương ỏn hai tổ mỏy. Hơn nữa về mặt kỹ thuật thỡ phương ỏn hai tổ mỏy vẫn đảm bảo. Do đú tụi kiến nghị chọn phương ỏn 2 tổ mỏy cho TTĐ Bản Vẽ.
CHƯƠNG 2: CÁC THễNG SỐ CỦA TURBIN VÀ MÁY PHÁT 2.1. Cỏc thụng số của turbin . • Nhón hiệu Turbin: PO 75/702. • Cụng suất: Ntb = 72,16 (MW). • Số vũng quay: n = 150 (v/ph). • Đường kớnh BXCT: D1 = 400 (cm).
• Đường kớnh ngoài Stato turbin: Da = 6,15 (m). • Đường kớnh trong Stato turbin: Db = 5,32 (m). • Số vũng quay lồng tốc: nl = 254(v/ph).
• Chiều cao hỳt: Hs = +0,73 (m). • Cao trỡnh đặt mỏy: ∇lm = 70,414 (m).
2.2. Cỏc thụng số của mỏy phỏt.
2.2.1. Cỏc thụng số cơ bản .
• Mỏy phỏt mang nhón hiệu: CB-900/140-40. • Cụng suất của mỏy phỏt: Nmf = 70 (MW). • Đường kớnh trong Stato: Di = 8,32 (m).
• Số vũng quay đồng bộ của mỏy phỏt: n = 150 (v/ph). • Trọng lượng của mỏy phỏt: GMF = 641 (T).
• Trọng lượng rụto mỏy phỏt: Gr = 320,5 (T). • Hiệu suất của mỏy phỏt: η = 98%.
• Điện ỏp đầu ra: U = 10,5 (KV).
2.2.2. Cỏc kớch thước cơ bản của mỏy phỏt .
1. Xỏc định kiểu mỏy phỏt.
Với trục đứng cú thể sử dụng mỏy phỏt kiểu treo hoặc kiểu ụ, với hỡnh thức nào thỡ mỏy phỏt cũng cú hai loại ổ trục: ổ trục đỡ và ổ trục hướng.
+ MP kiểu treo:
Ổ trục đỡ (chớnh) nú là bộ phận quan trọng của tổ mỏy, tiếp nhận cỏc lực theo phương thẳng đứng gồm trọng lượng phần quay của tổ mỏy và lực dọc trục do ỏp lực của dũng chảy truyền qua BXCT.
Ổ trục đỡ nằm trờn giỏ chữ thập trờn và trờn Rụto nờn Rụto và BXCT được treo trờn giỏ chữ thập trờn; ổ trục hướng nằm trong giỏ chữ thập trờn và dưới. Do phần quay nằm dưới nờn ổn định cao, ớt rung động khi quay, nhưng cú
nhược điểm giỏ chữ thập trờn cao ảnh hưởng tới chiều cao của gian mỏy, chiếm chỗ gian mỏy lớn, khi sữa chữa Rụto phải thỏo ổ trục chớnh.
+ MP kiểu ụ:
Ổ trục đỡ nằm dưới Rụto và trờn giỏ chữ thập dưới, nú cú ưu điểm khi sữa chữa Rụto của MP khụng cần phải thỏo ổ trục đỡ nờn khụng phải căn chỉnh lại, giảm bớt thời gian tu sữa, giỏ chữ thập trờn cú chiều cao thấp cú thể làm giảm chiều cao của gian mỏy và thoỏng đẹp hơn. Nhưng cú nhược điểm: trục tổ mỏy dễ bị rung động, giỏ chữ thập dưới cú chiều cao lớn cú thể ảnh hưởng tới phần dưới nước, nờn thường sử dụng giỏ chữ thập dưới cú dạng thựng chụp hỡnh nún cụt đặt trờn nắp TB sẽ cú thể giảm được kớch thước và trọng lượng của MP khoảng 7ữ10% so với giỏ chữ thập ngang thụng thường đặt trờn khối bờ tụng thành giếng turbin.
Căn cứ vào số vũng quay của mỏy phỏt để phõn biệt mỏy phỏt kiểu ụ hay kiểu treo.
Mỏy phỏt kiểu treo được sử dụng khi n ≥150 v/ph, cũn mỏy phỏt kiểu ụ được sử dụng khi n ≤75 v/ph. Nếu số vũng quay nằm trong khoảng 75ữ150 v/ph thỡ căn cứ vào điều kiện cụ thể của TTĐ mà chọn kiểu mỏy cho thớch hợp.
Với mỏy phỏt CB-900/140-40 đó chọn cú số vũng quay đồng bộ n =150 (v/ph) ta chọn kiểu mỏy phỏt cho TTĐ Bản Vẽ là kiểu treo.
2. Xỏc định cỏc kớch thước mỏy phỏt.
a. Đường kớnh trục mỏy phỏt (d).
- Đường kớnh ngoài trục Turbin bằng đường kớnh ngoài trục mỏy phỏt và xỏc định theo cụng thức: dv = (12 ữ 14).3 mf n N (m) Trong đú: Nmf - cụng suất mỏy phỏt Nmf = 70.103 (kW) n - số vũng quay của mỏy phỏt n = 150 (v/ph)
dv = (12 ữ 14).3 3 150 10 . 70 (cm) dv = (93,08 ữ 108,59) (cm). Chọn dv = 100 (cm). - Đường kớnh trong trục Turbin: dv, =4 dv(dv3−113Nmf /no)
65 , 94 ) 150 / 10 . 70 . 113 100 .( 100 4 3 3 , = − = v d cm, chọn dv, =95cm
b. Đường kớnh giếng turbin.
Chọn đường kớnh giếng Turbin Dg phải thoả món đồng thời cả hai điều kiện sau: (nú quyết định bởi cấu tạo của mỏy phỏt và turbin).
• Dựa vào điều kiện thỏo lắp mỏy phỏt:
Dg ≤ Di - (1,5 ữ 0,6) = 8,32 - (1,5 ữ 0,6) = (6,82 ữ 7,72) (m). • Dựa vào yờu cầu thỏo lắp turbin:
Dg ≥ (1,3 ữ 1,4).D1 = (1,3 ữ 1,4).4 = (5,2 ữ 5,6) (m).
Từ hai điều kiện trờn ta chọn được đường kớnh giếng Turbin là: Dg = 6(m).
c. Stato mỏy phỏt.
• Đường kớnh Stato mỏy phỏt Da:
Mỏy phỏt được chọn mang ký hiệu CB-900/140-40, như vậy đường kớnh ngoài lừi thộp từ là Da = 900 (cm).
• Chiều cao Stato mỏy phỏt (hst).
hst = la+ 0,75 Trong đú: la = 140 (cm).
hst = 1,4 + 0,75 = 2,15 (m). • Đường kớnh ngoài mỏy phỏt (Dst):
Dst = (1,15 + 0,0007.n).Di Khi n < 250 (v/p) Trong đú:
n - số vũng quay đồng bộ của mỏy phỏt n =150 (v/ph). Di - đường kớnh trong Stato mỏy phỏt: Di = 8,32 (m).
Dst = (1,15 + 0,0007.150).8,32 = 10,44 (m)
d. Giỏ chữ thập trờn.
• Chiều cao giỏ chữ thập trờn (ht):
h t = (0,2ữ 0,25).Di = (0,2 ữ 0,25).8,32 ht = (1,66 ữ 2,08) (m ).
Chọn chiều cao ht=1,8 (m ).
• Đường kớnh giỏ chữ thập trờn (Dt)
Đường kớnh giỏ chữ thập trờn bằng đường kớnh ngoài Stato mỏy phỏt Dt = Dst = 10,44 (m)
hd = (0,1ữ0,12).Dg
Dg - đường kớnh giếng Turbin Dg = 6 (m).
hd= (0,1ữ0,12).6 =(0,6ữ0,72) (m). Chọn chiều cao hd = 0,7 (m). • Đường kớnh giỏ chữ thập dưới (Dd):
Dd = Dg + 0,4 =6 + 0,4 =6,4 (m). • Khoảng cỏch an toàn (a):
a = (0,2 ữ 0,3) (m ), chọn a = 0,3 (m). • Khoảng cỏch trục (C): (độ dài rụi ra của trục)
C: khoảng cỏch tớnh từ mặt bớch nối với trục Turbin đến đỏy giỏ chữ thập dưới, C = (0,8 ữ 1) (m). Chọn C = 1 (m). f. Ổ trục chớnh (ổ trục chặn). • Đường kớnh ổ trục chặn: Dc = (0,4 ữ 0,5)Di Dc = (0,4ữ0,5).8,32 = (3,33 ữ 4,16) (m ) . Chọn Dc = 4 (m). • Chiều cao ổ trục chặn (hc): hc = (0,2ữ0,25).Di = (0,2ữ0,25).8,32 = (1,66 ữ 2,08) (m). Chọn hc = 1,8 (m). g. Chúp mỏy phỏt.
• Chiều cao chúp mỏy phỏt (h0):
ho = (0,30ữ0,50) (m).Chọn h0 = 0,4(m ). • Đường kớnh chúp mỏy phỏt:(do)
do = (0,2 ữ 0,25).Di = (0,20 ữ 0,25).8,32= (1,66ữ 2,08) (m). Chọn do = 1,8 (m).
h. Hố mỏy phỏt.
• Chiều dày mỏy làm mỏt (t).
t = ( 0,35 ữ 0,375) (m), Chọn t = 0,35 (m). • Đường kớnh hố mỏy phỏt (Dh).
Dh = ( 1,5 ữ 1,85). Di == ( 1,5 ữ 1,85).8,32 = ( 12,48 ữ 15,39) (m). Chọn Dh = 12,50 (m).
• Khoảng cỏch đi lại (b).
Dh = Dst +2(t+b) ⇒ b = 0,68 (m ). Thoả món điều kiện : b ≥ (0,4 ữ 0,5) (m).
H0 = c + a + hd + hst + ht +hc+ h0
Trong đú:
c- khoảng cỏch từ mặt bớch nối với trục Turbin đến đỏy giỏ chữ thập dưới a - khoảng cỏch từ đỉnh giỏ chữ thập dưới đến gối tựa Stato mỏy phỏt . hd - chiều cao giỏ trữ thập dưới .
hst - chiều cao stato mỏy phỏt . ht - chiều cao giỏ chữ thập trờn . hc - chiều cao ổ trục chớnh . ho - chiều cao chúp mỏy phỏt .
Ho = 1 + 0,3 + 0,7 + 2,15 + 1,8 + 1,8 + 0,4 = 8,15 (m).
Kớch thước cơ bản của mỏy phỏt thể hiện trong bảng sau.
STT Bộ phận Thụng số Kớch thước
1 Trục turbin Đường kớnh trong và ngoài dv = 100 cm d'
v = 95 cm
2 Stato
Đ.Kớnh ngoài lừi thộp từ Chiều cao mỏy phỏt Đường kớnh mỏy phỏt Da = 9.0 m hst = 2.15 m Dst = 10,44 m 3 Giỏ chữ thập trờn Chiều cao Đường kớnh ht = 1,8 m Dt = Dst= 10,44 m 4 Giỏ chữ thập dưới Chiều cao Đường kớnh Khoảng cỏch Khoảng cỏch trục hd = 0,7 m Dd= 6,4 m a = 0,3 m c = 1,0 m 5 Ổ trục chặn Chiều cao Đường kớnh hc = 1,8 m Dc= 4 m 6 Chúp mỏy phỏt Chiều cao Đường kớnh ho = 0,4 m do = 1,8 m 7 Hố mỏy phỏt Đường kớnh
Chiều dày mỏy làm mỏt Khoảng cỏch đi lại
Dh = 12,50 m t = 0,35 m b = 0,68m
D d h g st D D =Dst t a ht d c h a Dd t b Dh h h c 0 D d c 0
CHƯƠNG 3: CHỌN THIẾT BỊ DẪN VÀ THOÁT NƯỚC 3.1.Thiết bị dẫn nước cho nhà mỏy thuỷ điện ( buồng xoắn).
3.1.1. Khỏi niệm.
Buồng xoắn turbin là phần nối liền cụng trỡnh dẫn nước của nhà mỏy thuỷ điện với turbin, buồng turbin được dựng để dẫn nước từ đường dẫn (đường ống ỏp lực, hoặc cửa lấy nước) đến turbin và hỡnh thành dũng chảy vũng tại cửa vào của bộ phận hướng nước.
Buồng turbin cần đảm bảo những yờu cầu chớnh sau:
• Dẫn nước đều đặn lờn chu vi cỏc cỏnh hướng nước , để tạo lờn dũng chảy đối xứng với trục turbin .
• Tổn thất thuỷ lực trong buồng và đặc biệt trong BPHN nhỏ nhất . • Buồng cú kớch thước nhỏ nhất và kết cấu đơn giản.
• Thuận tiện cho việc bố trớ turbin và cỏc thiết bị phụ của nú trong gian mỏy của TTĐ, thoả món cỏc yờu cầu xõy dựng của nhà mỏy.
• Phõn bố đều lượng nước chảy vào cỏc cơ cấu hướng nước để đảm bảo lực tỏc dụng lờn cơ cấu hướng nước xung quanh BXCT của turbin là đều nhau, tức là khụng cú sự tỏc động lệch tõm.
• Dễ nối tiếp với đường ống ỏp lực , thuận tiện cho việc bố trớ turbin và cỏc thiờt bị phụ trợ khỏc .
3.1.2. Chọn kiểu buồng xoắn turbin và nguyờn lý tớnh toỏn.
Tuỳ theo cột nước, cụng suất của trạm thuỷ điện mà chọn kiểu buồng xoắn. Với trạm thuỷ điện Bản Vẽ đang thiết kế cú cột nước H(min ữmax) = 49,867 ữ 75,916 (m), cột nứơc tớnh toỏn là Htt= 59,317(m) cụng suất của một tổ mỏy là Ntm=70(MW), trong phạm vi ứng dụng cỏc kiểu buồng (hỡnh 5-1 giỏo trỡnh TBTL- ĐHTL trang 84) tra được buồng xoắn kim loại tiết diện trũn.
1. Gúc bao lớn nhất của buồng xoắn ϕmax:
Phương ỏn buồng xoắn lợi nhất được lựa chọn trờn cơ sở xỏc định kết quả thớ nghiệm mụ hỡnh bỏnh xe cụng tỏc đó chọn với cỏc kiểu buồng xoắn khỏc nhau. Khi tớnh toỏn kớch thước buồng xoắn thường sử dụng kết quả nghiờn cứu bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thiết kế nhà mỏy thuỷ điện. Đối với TTĐ Bản Vẽ cú cột nước dao động H(min ữ max) = (49,867 ữ 75,916) (m) chọn được gúc bao ϕmax=345o .
Tớnh toỏn thuỷ lực buồng xoắn chủ yếu là xỏc định hỡnh dỏng đường bao quanh bờn ngoài buồng xoắn, hay định được kớch thước chủ yếu của cỏc tiết diện của buồng xoắn.
Trong thực tế dũng chảy trong buồng xoắn rất phức tạp cho nờn thường trong tớnh toỏn sơ bộ người ta thường dựng một số nguyờn lý tớnh toỏn gần đỳng sau đú trờn cơ sở ấy người ta thớ nghiệm mụ hỡnh để chỉnh lý cỏc kớch thước đó xỏc định cho phự hợp.Cỏc nguyờn lý tớnh toỏn buồng xoắn bao gồm :
a. Nguyờn lý tốc độ khụng đổi:Vc = VCV = const.
Phương phỏp này giả thiết tốc độ trung bỡnh của dũng nước tại tất cả cỏc điểm trờn cựng một mặt cắt hay tốc độ trờn tất cả cỏc mặt cắt khỏc nhau là bằng nhau, nhưng thực tế chất lỏng cú vận tốc là khụng bằng nhau do cú tổn thất theo chiều dài buồng xoắn dẫn đến cỏc tiết diện sẽ cú trị số cột nước khỏc nhau, ỏp lực nước tỏc dụng lờn BXCT làm cho ổ đỡ bị mài mũn khụng đều gõy ra sự rung động, vỡ thế phương phỏp này tuy tớnh toỏn đơn giản nhưng nú chỉ phự hợp với TTĐ cột nước thấp gúc bao ϕmax ≤ 1800
b. Nguyờn lý mụmen tốc độ dũng chảy trong buồng xoắn giảm dần:
phương phỏp này ớt dựng .
c. Nguyờn lý mụmen tốc độ bằng hằng số (Vu.r = const).
Vận tốc Vu tại cỏc điểm cỏch trung tõm trục một bỏn kớnh như nhau thỡ bằng nhau nhưng trờn cựng một tiết diện Vu giảm dần khi R tăng .
Vu.R = k = cosnt; (trong đú k gọi là hằng số buồng xoắn). Nghĩa là Vu tỷ lệ nghịch với bỏn kớnh R.
Phương ỏn này tớnh toỏn phức tạp, nhưng chế độ thuỷ lực trong buồng xoắn phự hợp hơn cả. Phương phỏp này thường dựng để tớnh toỏn buồng xoắn khi gúc bao ϕmax> 180o.
Đối với TTĐ Bản Vẽ tụi dựng nguyờn lý mụ men tốc độ bằng hằng số để tớnh toỏn kớch thước buồng xoắn .
3.1.3.Cỏc bước xỏc định kớch thước mặt bằng buồng xoắn .
Sự phõn bố vận tốc của chất lỏng trong buồng xoắn tuõn theo quy luật: Vu.R=const (R - là khoảng cỏch từ điểm đang xột trong buồng turbin đến trục turbin).
• Vận tốc tại dũng chảy cửa vào được xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm:
Trong đú:
Kx- hệ số kinh nghiệm xột đến tổn thất thuỷ lực và kớch thước kinh tế của buồng xoắn , kx = 0,85ữ1,1 (với cột nước lớn lấy hệ số nhỏ và ngược lại).
Vcv = (0,85 ữ 1,1). 59,317 = (6,546 ữ 8,472) (m/s) . Chọn Vcv = 7,5 ( m/s ).
• Lưu lượng chảy qua mặt cắt cửa vào buồng xoắn (Qcv) được xỏc định theo cụng thức: Qcv = 360 . Qtm ϕmax = 130,61 360 345 . 29 , 136 = (m3/s). Trong đú:
ϕmax- Gúc bao lớn nhất của buồng xoắn ϕmax = 3450. Qtm - lưu lượng lớn nhất chảy qua turbin .
• Diện tớch mặt cắt cửa vào của buồng xoắn được xỏc định theo cụng thức. Fcv = QV 1307,,561 14,41(m2
cv
cv = = )
• Bỏn kớnh của buồng xoắn tại tiết diện cửa vào: Fcv = π.ρcv2
ρcv - Bỏn kớnh tiện diện cửa vào buồng xoắn: ρcv = 2,35( ) 14 , 3 41 , 14 m Fcv = = π
•Xỏc định kớch thước tiết diện tại mặt cắt i.
Kết quả tớnh toỏn buồng xoắn theo nguyờn tắc mụmen tốc độ bằng hằng số: ρi= C . r 2 C i a i + ϕ ϕ Ri = ra+ 2.ρi
Trong đú: ρi : bỏn kớnh tiết diện buồng xoắn tại mặt cắt i , ứng với gúc bao ϕi. Ri : bỏn kớnh bao ngoài của buồng xoắn tại mặt cắt i.
ra : bỏn kớnh ngoài của stato turbin, theo bảng 5-5 giỏo trỡnh turbin ta cú: Da = 6,15 (m). ra = 3,075( ) 2 15 , 6 2 m Da = =
C : hệ số tớnh toỏn , được xỏc định bằng biểu thức . C = ) . 2 r ( r ) r ( a cv a a V max ρ + − ρ + ϕ C =3,075 2,35 3345,075(3,075 2.2,35) =662,66(0/m) + − +
Lần lượt cho cỏc giỏ trị gúc bao ϕi bất kỳ từ giỏ trị ϕ = 00 đến giỏ trị gúc bao ϕmax = 345o ta tớnh được bỏn kớnh của cỏc tiết diện ρi tương ứng với cỏc giỏ trị gúc bao ϕi từ đú tớnh được bỏn kớnh Ri = ra + 2.ρi
Kết quả tớnh toỏn buồng xoắn
ϕi C i ϕ 2.ra. C i ϕ C r . 2 i a ϕ ρi 2.ρi Ri (m) (m) (m) 15 0.023 0.139 0.373 0.396 0.791 3.866 30 0.045 0.278 0.528 0.573 1.146 4.221 45 0.068 0.418 0.646 0.714 1.428 4.503 60 0.091 0.557 0.746 0.837 1.674 4.749 75 0.113 0.696 0.834 0.947 1.895 4.970 90 0.136 0.835 0.914 1.050 2.099 5.174 105 0.158 0.974 0.987 1.146 2.291 5.366 120 0.181 1.114 1.055 1.236 2.473 5.548 135 0.204 1.253 1.119 1.323 2.646 5.721 150 0.226 1.392 1.180 1.406 2.812 5.887 165 0.249 1.531 1.237 1.486 2.973 6.048 180 0.272 1.671 1.292 1.564 3.128 6.203 195 0.294 1.810 1.345 1.640 3.279 6.354