Đồ án nhà máy thuỷ điện

Đồ án nhà máy thuỷ điện

Số liệu đề bài

I.

I. Số liệu đề bài................................................................................................................................1
II. Lựa chọn kiểu tua bin..................................................................................................................2
II.1. Công suất tuốcbin : ..............................................................................................................2
II.2. Phạm vi làm việc của cột nước: Hmin÷ Hmax= 22.9 ÷ 45 (m)...........................................2
III. Vẽ đường đặc tính tổng hợp tua bin...........................................................................................2
IV. Xác định các thông số cơ bản của Tua bin.................................................................................2
IV.1. Xác định sơ bộ đường kính Tua bin....................................................................................2
IV.2. Xác định tốc độ quay của tua bin :......................................................................................3
IV.3. Xác định hiệu suất tua bin theo từng phương án.................................................................3
IV.4. Xác định vùng làm việc của tua bin trên đường ĐTTHC...................................................5
IV.5. Lựa chọn phương án:..........................................................................................................6
Vậy tua bin được chọn có các thơng số:.....................................................................................6
IV.6. Chọn cao trình đặt bánh xe công tác...................................................................................7
IV.7. Xác định hệ số tỷ tốc, tốc độ quay lồng và lực dọc trục của tua bin...................................7
V. CHỌN BUỒNG TUA BIN..........................................................................................................8
Tính tốn kích thước buồng xoắn...............................................................................................8
Chọn ống hút.............................................................................................................................10
VI. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TUA BIN...........................................................................10
Chọn thiết bị dầu áp lực............................................................................................................10
Chọn máy điều tốc....................................................................................................................11
VI.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN...............................................................................................12
Chọn máy làm nguội.................................................................................................................14
VI.2. Chọn máy biến áp.............................................................................................................15
VI.3. Chọn thiết bị nâng.............................................................................................................15
VII. Kết cấu của Nhà máy thuỷ điện.............................................................................................16

VII.1. Chọn loại và kết cấu NMTĐ...........................................................................................16
VII.2. Phần dưới nước của NMTĐ............................................................................................16
VII.3. Phần trên khơ của nhà máy thủy điện.............................................................................17

MNDBT

MNC

Qkt

N1m

Hmax

Hmin

Htb

Htt

m

m

m3/s

MW

m

m

m

m

547

382.47

2250

210

45

22.9

37.5

34.9

Số tổ
máy
3

Đường đặc tính Q = f(Zhl).
Zhl

(m)

380

382

384

386

388

390

392

394

396

398

400

Q

3

0

200

400

800

2000

3200

4800

7200

10000

14000

20000

(m /s)

1


Đồ án nhà máy thuỷ điện

II.

Lựa chọn kiểu tua bin

II.1. Cơng suất tuốcbin : Nt =

N lm
210 × 10
=
= 71429 (KW) .
Z × η mf
3 × 0.98

Với :
*

Nlm = 210.103 KW thuộc loại tương đối. Sơ bộ chọn ηmf=0,98

*

Z: số tổ máy trong NMTĐ: Z = 3.

II.2. Phạm vi làm việc của cột nước: Hmin÷ Hmax= 22.9 ÷ 45 (m)
Dựa vào phạm vi sử dụng cột nước và công suất lắp máy tra biểu đồ phạm vi sử dụng
các hệ loại tua bin (hình 6 – 2; Tr 66, sách MTL) và bảng thông số đặc trưng của các
kiểu tua bin cánh quay lớn (Bảng 6-1; Tr.69-sách MTL) lựa chọn tua bin CQ50/64246.

III.

Vẽ đường đặc tính tổng hợp tua bin

IV.

Xác định các thông số cơ bản của Tua bin

IV.1. Xác định sơ bộ đường kính Tua bin
D1 =

Nt
9,81.η tb .Qltt .H tt . H tt

=

71429
9,81 × 0,9 × 1 × 34.9 × 34.9

= 6.26(m)

Trong đó
*
ηtb : hiệu suất tua bin tại điểm tính tốn tra trên đường đặc tính tổng
hợp chính. Với tua bin cánh quay ηtb = 088 - 0.91 (chọn sơ bộ = 0.9 )

2


Đồ án nhà máy thuỷ điện

* Q1tt :lưu lượng quy dẫn lấy trong phạm vi Q lmax÷Qlmin.Dựa vào bảng
6.1 ta chọn : Qltt = 1m3/s
Chọn đường kính BXCT theo bảng đường kính quy chuẩn theo bảng 6-4 (tr.70 sách
MTL): D1a = 6.00 m; D1b = 6.50 m.
IV.2. Xác định tốc độ quay của tua bin :
n=

n1 ln H bq
D1

Trong đó
* n1ln : tốc độ quay quy dẫn lợi nhất (ứng với ηmax) .Tốc độ quay quy
dẫn được chọn ứng với tốc độ quay đồng bộ trong bảng 65(tr.69).ηmax=90.0 (PL1a Tr.197), n1ln = 115 v/phút (bảng 6-1, tr.70 sách
MTL).
*

Hbq: cột nước bình qn của TTĐ, Hbq = 37.5

Dqc (m)

Số vịng quay tính
tốn ntt (v/ph)

D1a = 6.0

na =

117.37

D1b = 6.5

nb =

108.34

Số vịng quay quy

chuẩn nqc (v/ph)
n1a =

115.4

n2a =
n1b =

125
107.1

n2b =

115.4

Như vậy có 4 phương án ứng với đường kính bánh xe cơng tác và số vòng quay đồng bộ:
Phương
n
D1(m)
án
(v/ph)
I
6
115.4
II
6
125
III
6.5
107.1

IV
6.5
115.4

IV.3. Xác định hiệu suất tua bin theo từng phương án
Hiệu suất của Tua bin thực được suy ra từ Tua bin mơ hình.
• Xác định độ hiệu chỉnh hiệu suất ∆η:
∆η = ηTmax - ηMmax

Trong đó:
*

ηTmax = 1-( 1-ηMmax) 5

D1M
H
× 10 M
D1T
HT

3


Đồ án nhà máy thuỷ điện

HT<150m nên bỏ qua ảnh hưởng của cột nước

10

HM

HT

*

D1M = 0.46m là đường kính của tua bin mơ hình.

*

D1T: đường kính tua bin thực.

Tính độ hiệu chỉnh của từng góc đặt cánh theo trị số ηMmax ở từng góc đặt cánh ϕ.
Theo đường đặc tính tổng hợp chính của Tua bin CQ50/642-46, kết quả tính toán thể
hiện ở trong bảng sau.
Phương án

I.II
(D1T= 6
D1M = 0.46)

III.IV
(D1T= 6.5
D1M = 0.46)

ϕ

ηMmax

ηTmax

∆η

-5
0
5
10

0.834
0.883
0.896
0.904

0.901
0.930
0.938
0.943

0.067
0.047
0.042
0.039

15
20
-5
0
5
10
15
20

0.896
0.872
0.834
0.883
0.896
0.904
0.896
0.872

0.938
0.923
0.902
0.931
0.939
0.943
0.939
0.925

0.042
0.051
0.068
0.048
0.043
0.039
0.043
0.053

η M max
η T max

1.021

1.022

• Tính độ hiệu chỉnh tốc độ quay quy dẫn:
∆n1 = n 'o 1T − n 'o 1M = n 'o 1M × (

η T max
− 1)
η M max

Trong đó:
* n' 01M = 112 (v/ph) tra từ đường đặc tính tổng hợp chính (tr 205- sách
MTL)
• Tính độ hiệu chỉnh lưu lượng quy dẫn:
∆Q1 = Q 'o 1T − Q 'o 1M = Q 'o 1M × (

η T max
− 1)
η M max

Trong đó
* Q’1ln : lưu lượng quy dẫn lợi nhất của mô hình, lấy theo đường đặc
tính tổng hợp chính(tr 205- sách MTL). Q’1ln= 980 l/s =0.98 m3/s
Do

η M max
η T max

<1.03 (ứng với góc mở ϕ=10o )nên có thể bỏ qua các trị số ∆n1 và ∆Q1

4


Đồ án nhà máy thuỷ điện

IV.4. Xác định vùng làm việc của tua bin trên đường ĐTTHC
• Vẽ đường n’1 ứng với Hmin trên ĐTTHC theo cơng thức
nD1T

n'1M =

H min

• Vẽ đường n’1 ứng với Hmax trên ĐTTHC theo công thức
n'1M =
Phương
án
I
II
III
IV

D1(m)

n (v/ph)

6
6
6.5

6.5

115.4
125
107.1
115.4

nD1T
H m ax

Hmin

22.9

n'1M

n'1M

144.69
154.26
143.01
154.28

103.22
111.80
103.78
111.82

• Vẽ đường hạn chế cơng suất do máy phát điện ( đường AB):
NT


Q'1MA = 9,81.η .D 2 .H 3 / 2
1T

TA
tt

n.D1 A

n'1MA =
H tt

NT

Q'1MB = 9,81.η .D 2 .H 3 / 2
1T

TB
max

n.D1B

n'1MB =
H max


Điểm A

Điểm B
Trong đó:

*

NT, D1T, n ứng với phương án tính tốn

*

ηTA,ηTB dự kiến chọn ηTA = 87 %, ηTB = 89 %

Phương
án
I
II
III
IV

A
Q(l/s)
1127.57
1127.57
960.77
960.77

B
n’1(v/p)
117.20
126.95
117.84
126.97

Q(l/s)

752.82
752.82
641.46
641.46

• Vẽ đường hạn chế cơng suất do tua bin (đường AC)
5

n’1(v/p)
103.22
111.80
103.78
111.82


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Từ A vẽ đường song song với đường đồng độ mở cánh hướng dòng a 0 cắt đường η’1M
(Hmin) tại C.
• Vẽ đường giới hạn công suất nhỏ nhất
IV.5. Lựa chọn phương án:
Thể hiện 4 vùng làm việc này lên hình đường ĐTTHC của kiểu tua bin chọn. Xác định
hiệu suất bình quân của tua bin của từng phương pháp theo công thức :
n

η bq =

η i + η i +1
).∆S i
2

∑(
i =1

n

∑ ∆S
i =1

i

∆Si là phần diện tích nằm giữa 2 đường đồng hiệu suất ηi và ηi+1 nằm trong vòng làm
việc của tua bin trên đường ĐTTHC.
Nguyên tắc lựa chọn: Đưa tất cả các phương án lên cùng một hình vẽ của đường đặc
tính thổng hợp chính, phương án chọn là phương án chiếm vùng hiệu suất cao nhất.
Trong bài tập ta chọn phương án nào chiếm hiệu suất bình quân cao nhất .
Dựa vào ĐĐTTH ta chọn phương án 1. Hiệu suất bình qn được tính như trong bảng:
∆S

η

ηtb

15.87
41.33
60.00
60.21
168.43
200.65
233.49

347.65
398.12
276.00
255.83
36.10
Tổng

79.00
80.00
81.00
82.00
83.00
84.00
85.00
86.00
87.00
88.00
89.00
89.50
90.00
2058.76

79.50
80.50
81.50
82.50
83.50
84.50
85.50
86.50

87.50
88.50
89.25
89.75

∆S x ηtb

ηbq

1261.67
3327.07
4890.00
4967.33
14063.91
16954.93
19963.40 87.31421
30071.73
34835.50
24426.00
22832.83
3249
177700.24

Vậy tua bin được chọn có các thơng số:
Kiểu Tua
bin
CQ50/42-46

Hiệu
Số tổ máy

suất max
3

90.5

6

Tốc độ
quay đồng
bộ
117.2

Hiệu suất
bình quân
87.3


Đồ án nhà máy thuỷ điện

IV.6. Chọn cao trình đặt bánh xe cơng tác
Cao trình đặt BXCT cho theo chiều cao ống hút Hs ở tại chế độ tính tốn và mực nước
hạ lưu ứng với một tổ máy làm việc:
• Chiều cao hút cho phép được xác định theo cơng thức:
H s = 10 −

∇h
− K σ × σ × H tt = 1.14 m
900

Trong đó:

* ∇ h: Cao trình MNTL ứng với lưu lượng khi một tổ máy làm việc
với công suất N = 71429 KW và Htt = 34.9 (m).
• Lưu lượng lớn nhất qua tua bin là:
Qt max =

Nt
71429
=
= 242.6 (m3/s)
9.81 ×η T × H 9.81 × 0.87 × 34.9

Tra đường quan hệ Q =f( Zhl): ∇ h = 382.465
* σ : Hệ số khí thực của tua bin tại điểm tính tốn, tra từ ĐĐTTH
chính tại điểm tính tốn σ = 0.21.
* Κ σ : Hệ số điều chỉnh hệ số khí thực của tua bin tại điểm tính tốn
Κ σ = 1.1−1.3
• Cao trình đặt tua bin được xác định theo công thức:
∇T = ∇h + Hs = 382.465 + 1.14 = 383.605(m)

Chọn cao trình đặt tua bin là 383.7 (m)
IV.7. Xác định hệ số tỷ tốc, tốc độ quay lồng và lực dọc trục của tua bin.
IV.7.1. Hệ số tỷ tốc của tua bin được xác định:
Theo quy phạm Nga: n s =
Theo phương Tây: n s =

1,167 n N T ( Kw)
H

n N T ( Kw)
H

5/ 4
TT

=

5/ 4
TT

=

1,167 × 115 .4 71429
= 424.3(v / ph)
34.9 5 / 4

115 .4 71429
= 363.6(v / ph)
34.9 5 / 4

IV.7.2. Tốc độ quy lồng của Tua bin:
nl =

n ' Il . H max
D1

Trong đó:
*

Hmax, D1: cột nước lớn nhất và đường kính BXCT của Tua bin.

* N’IC : số vòng quay lồng quy dẫn được lấy từ đường đặc tính quay
lồng của tua bin.

7


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Tốc độ quay lồng của tua bin có thể đặc trưng qua hệ số quay lồng:
nl = K l × no = 2 × 117 .2 = 234.4(v / ph)

Với tua bin cánh, khi xem cơ cấu liên hiệp này làm việc bình thường, hệ số quay lồng
Kl = 2 – 2.2 ( lấy Kl = 2).
IV.7.3. Áp lực nước tác dụng dọc trục Tua bin
π 2
π
2

P = K . .D1 .H max = 0.56 × × 6 × 45 = 712.15(T )
4
4

Trong đó K là hệ số lực dọc trục, xác định theo hình 6-8 ( tr. 82 – sách MTL) căn cứ
vào hệ số tỉ tốc ns = 424..3 ⇒ K=0.56.

V.

CHỌN BUỒNG TUA BIN

Buồng tua bin có nhiệm vụ đưa nước vào bánh xe công tác sau khi dẫn nước vào bộ

phận hướng dòng sao cho tổn thất thuỷ lực ở buồng vào bộ phận hướng dịng bé nhất.
Nó phụ thuộc kích thước và kiểu tua bin và vào cột nước.
Buồng tua bin lớn thì tổn thất thuỷ lực bé nhưng giá thành xây dựng lại cao. Kích
thước buồng ảnh hưởng tới kích thước tổ máy.
Căn cứ vào cột nước H tt = 34.9 (m) và loại tua bin CQ 50 ta chọn buồng tua bin bằng
bê tông tiết diện chữ T trần bằng góc ơm ϕmax = 225. Tiết diện chữ T trần bằng (n = 0)
có nhiều thuận tiện trong việc bố trí thiết bị phụ và rút ngắn chiều dài trục tổ máy,
giảm bớt được khối lượng phần xây dựng phần dưới nước của nhà máy

Tính tốn kích thước buồng xoắn
Tính tốn buồng xoắn theo qui luật vận tốc khơng đổi Vo = const.
Chọn m = 0.3 D1 =0.3 x 6 = 1.8 (m)
b/a = 1.5 – 1.85, chọn b/a = 1.6
n = 0, chọn g = 15o
từ D1 = 6m, đã chọn ở trên, tra bảng 3-1 (trang 34 sách MTL), Da = 9.45, Do = 7.0 m.
Lưu lượng đi qua tiết diện ngang buồng xoắn ứng với góc f đã xác định là:
Qv = Qmax =

Q.ϕ max
360

Qv = Qmax = 242.6

225
= 151.2(m3/s)
360

Vận tốc trung bình tại tiết diện vào được tra trên đồ thị 3-7, trang 37- MTL: ứng với
Htt = 34,9m tra được vov = 4,7 (m/s)
Diện tích cửa tiết diện vào:

8


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Fv =

Qmax 151.2
=
= 32.26(m2)
v ov
4,7

Ta lập bảng quan hệ F = f(R) trong đó:
*

R = a + Ra = a +

*

B = 1,6 a

*

F=axb-

Da
2

( b − m) 2
2

× tgϕ

a
b
R

(m)
(m)
(m)

1.275 1.775 2.275
2.04 2.84 3.64
6
6.5
7

2.775
4.44
7.5

3.275
5.24
8

3.775
6.04
8.5

4.275
6.84
9

4.775
7.64
9.5

5.275
8.44
10

F

(m2)

2.593 4.896 7.827 11.387 15.576 20.392 25.838 31.912 38.614

bằng cách nội suy từ bảng trên ta xác đinh đước các kích thước buồng xoắn tại các mặt
cắt ứng với các góc ϕ.

ϕ
Qi
a
b
R

độ
m3/s

(m)
(m)
(m)

0
0.00
0.36
0.57
5.08

45
30.32
2.05
3.29
6.78

90
60.65
2.96
4.74
7.69

135
90.97
3.67
5.88
8.40

180
121.30

4.00
6.41
8.73

225
151.62
4.80
7.68
9.53

F

(m2)

0.00

6.45

12.90

19.36

22.81

32.26

9


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Chọn ống hút
Nhiệm vụ: ống hút có nhiệm vụ dẫn nước từ tua bin xuống hạ lưu với tổn thất năng
lượng nhỏ nhất.
Dựa vào hệ số tỷ tốc n s và loại tua bin. Theo bảng 3-4 trang 46 MTL, ta chọn ống hút
cong kiểu 4A , ta có các kích thước chính:
Kiểu ống
hút
4H

Kích thước chính của ống (m)
D1

h

L

B5

D4

h4

h0

L1

h5

6

11.52

21

13.2

6.6

6.6

3.3

8.52

6

D1

D3
h3
h

D4
R7
R6

11°30'

h4

h5

h6
L1

L

B5

VI.

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TUA BIN.

Chọn thiết bị dầu áp lực.
Thiết bị dầu áp lực có nhiệm vụ cung cấp dầu áp lực cho tủ điều chỉnh tốc độ tua bin.
Thiết bị dầu áp lực bao gồm: bình chứa dầu áp lực, thùng dầu, bơm dầu, rơle điều
khiển và các phụ kiện khác. Thiết bị dầu áp lực thường được chế tạo với kết cấu giống
nhau nhưng kích thước khác nhau dựa theo dung tích bình chứa dầu. Để chọn được
thiết bị dầu áp lực đảm bảo được yêu cầu đề ra. Ta cần xác định dung tích bình chứa
dầu áp lực dựa trên dung tích xilanh của động cơ tiếp lực hệ thống điều chỉnh tua bin
Các bước tính tốn:
• Năng lực làm việc của động cơ tiếp lực BPHD được xác định theo công thức:
AHD = kHD.γ .Hmax.bo.D12

(kG.m)
10


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Trong đó:
*

γ : dung trọng của nước, γ = 1000 kG/m3

*

Hmax: cột nước làm việc lớn nhất, Hmax = 45 m

*

bo : chiều cao của bộ phận hướng dòng, bo = 1.8 m

*

D1 : đường kính BXCT, D1 = 6m.

*
kHD : hệ số kinh nghiệm ( 0.045- 0.05), với tua bin cánh quay
kHD = 0,045
Thay các giá trị trên vào công thức 4.28 được: AHD = 131.22 x 103 kGm.
• Dung tích xi lanh động cơ tiếp lực được xác định theo cơng thức:
V=

A
(m3)
P

Trong đó:

*

A: năng lực làm việc của động cơ tiếp lực, A = 2094,34 kG.m

* p : áp suất làm việc của bình chứa dầu áp lực, p = 40 kG/cm 2 = 4.105
kG/m2
Thay số vào 4.29 được: V = 0,328 m3
• Dung tích bình chứa dầu áp lực được tính như sau:
VBL = (18 – 20)VHD + ( 4- 4.5) Vbx.
Trong đó:
Vhd : Dung tích động cơ tiếp lực của bộ phận hướng dịng.
Vbx : Dung tích động cơ của bánh xe cơng tác dùng động cơ tiếp lực.
Vbx =

π × dbx × Sbx
4

dbx = ( 0.3 – 0.45) D1 => d bx= 0.4 x 6 = 2.4 (m).
Sbx = ( 0.12 – 0.16) dbx => Sbx = 0.14 x 2.4 = 0.336 (m)
Thay s ố V = 1.52 (m3).
Vbl = 20 x 0.328 + 4.5 x 1.52 = 13.401 (m2).
V ậy ch ọn MYH..

Chọn máy điều tốc.
Máy điều tốc có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ quay của tua bin và điều khiển, khống chế
chế độ làm việc của tua bin.
Máy điều tốc loại lớn thường có một số kích thước tiêu chuẩn. Các kích thước này phụ
thuộc vào kích thước van điều phối chính. Khi chọn cần phải xét đến lượng dầu qua
van điều phối chính đến động cơ tiếp lực phải đảm bảo pittông động cơ tiếp lực
11

Đồ án nhà máy thuỷ điện

chuyển dịch với tốc độ cần phải có. Đường kính van điều phối chính thường lấy bằng
đường kính ống dẫn dầu vào van điều phối động cơ tiếp lực:
dV = do =

4.V H
Td .π .v

Trong đó:
*

VH :Tổng dung tích 2 động cơ tiếp lực VH = 0,01046(m3)

* Td :Thời gian đóng BPHD, xác định theo điều kiện điều chỉnh đảm
bảo Td = 5(s)
*

v : Vận tốc dầu chảy trong ống, lấy v = 4(m/s).

Thay số ta tính được: dV = 0,161(m) .
Vậy ta chọn máy điều tốc đièu chỉnh kép PK – 170 có đường kính van điều phối do =
170(mm).
VI.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
VI.1.1. Xác định các thông số cơ bản của máy phát điện.
• Xác định cơng suất biểu kiến (cơng suất tồn phần) của máy phát điện:
N T × η mfd 71.43 × 0,97
S=

=
= 86.609 (MVA)
cos ϕ
0,8
Trong đó:
*

NT: Cơng suất của máy phát điện

*

ηmf: Hiệu suất của máy phát (ηmf = 97%)

*

cosϕ = 0,8: Hệ số cơng suất

• Điện áp của máy phát điện được lấy theo giá trị S: với S =(50 – 150) MVA thì
điện áp Stato U = 13.8(KV).
• Tần suất dòng điện f: Tần suất dòng điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha ở
nước ta quy định là f = 50Hz
• Số vịng quay của máy phát điện ( n ) phụ thuộc vào số vòng quay của tua bin,
do máy phát điện nối đồng trục với tua bin do đó số vịng quay của tua bin
cũng chính là số vịng quay của máy phát điện, có: n = 115.4 vg/ph.
VI.1.2. Xác định các kích thước cơ bản của MPĐ.
Căn cứ vào số vòng quay n = 117.2 (v/ph) và công suất biểu kiến S = 86.6
(MVA).Trong bảng tra các loại máy phát điện chế tạo sẵn khơng có kiểu máy phát điện
nào có cơng suất phù hợp với yêu cầu. Do đó ta chọn máy phát điện gần với yêu cầu
nhất, máy phát điện CB1100/165-60 có các thơng số kỹ thuật như sau:

12


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Mã hiệu

1
CB1100/16560

Tần số
quay, n
(vg/ph)

Số
đối
cực
2p

2
100

Công suất

3

Biểu
kiến S,
KVA
4

Hữu
cơng
P,KW
5

60

90000

72000

Đường kính
Stato

hiệu
suất
nmf

Mơmen
đà GD2
(Tm2)

6

7

8

97.2

32000

1045

D
D
(trong) (ngồi)

Trọng
lượng T
Rơ
to

Tồn
bộ

9

10

11

1260

480

1000

Do máy phát điện này có số vòng quay trùng với số vòng quay của tua bin nhưng công

suất không phù hợp với công suất thiết kế. Do đó ta phải tiến hành thiết kế máy phát
điện mới xuất phát từ máy phát điện kiểu CB1100/165-60 có các thơng số như sau:
• Chiều dài của thanh thép hoạt động:
l *a = la

nS *
100 × 86.6
= 165
= 137.58 (cm)
n*S
115 .4 × 90

Quy chuẩn trị số trên ta có: la = 150cm.
Vậy máy phát điện cần thiết kế là: CB1100/150-60
• Đ ường kính ngồi của thanh thép hoạt động
Da = Dst/(1.07 – 1.1) = 1100/1.1 = 1000 (cm)
• Đường kính trong của stato D1 = Da -0.5 = 10-0.5 = 9.5 (m)
• Chiều cao của stato hst = la + (1.0 – 1.035)s
Trong đó : s = π x Di/ 2p là khoảng cách giữa các cực từ rơto, p là số đối cực của
MPĐ. Thay số tính toán, chọn hst = 2m.
VI.1.3. Chọn kiểu máy phát điện
La 1.5
Ta có
=
=0.157 > 0.15, n = 115.4 < 100=> chọn dùng máy phát điện kiểu gì
Di 9.5
cần được so sánh kinh tế kĩ thuật. Sơ bộ chọn máy phát điện kiểu treo.

VI.1.4. Tính sơ bộ các kích thước khác của MPĐ
Các kích thước

Cơng thức

Đơn
vị

Giá trị

Đường kính máy kích thích

do = (0.3 0.4)Di

m

3

13


Đồ án nhà máy thuỷ điện
Chiều cao máy kích thích

ho = 0.5 la

m

0.75

Dv = 1.10 Dst

m

12.1

Đưịng kính dầm sao trên

Ddt = Dst

m

11

Đường kính dầm sao dưới

Ddd = Dg + 0.4

m

10.4

Chiều cao dầm sao trên

h1 = 0.25 Di

m

2.375

Chiều cao dầm sao dưới

h2 = 0.12 Dg

m

1.2

Dtr < Dg < Dng

m

10

Đường kính vỏ máy ngồi MPĐ

Đường kính hầm (giếng) tuabin

VI.1.5. Các đặc tính cơ học của MPĐ
• Mơ men đà:
3, 5
2
GD 2 = 5.D 3,5
i .l a = 5 9 .1.5 = 19819(T.m )

• Trọng lượng tồn bộ máy phát điện, được quy đổi từ trọng lượng của máy phát
điện đã có theo tỷ lệ về thể tích:
G mp =

G mpcó Da2 l a
2
Dacó

l acó

=

140.2,5 2 .2,2
= 118,46(T )
2,5 2.2,6

Chọn máy làm nguội.
Máy phát điện có cơng suất S > 4000(KVA) nên ta sử dụng hệ thống làm nguội tuần
hồn.
• Lượng nhiệt do máy phát điện toả ra
Q = (1- ηmf).N.860 (Kcalh)
Trong đó:
* N : công suất máy phát điện, N = N T. ηmf =71429 x 0,978 =
69858(KW)
*

ηmf = 0,978 - Hiệu suất máy phát điện

*

860: Dung lượng nhiệt của 1 KWh

Thay các giá trị trên vào công thức trên ta được: Q = 1201550(Kcal.h)
• Lưu lượng khơng khí cần có để làm nguội máy phát điện:
Q.(1 + α .t 2o )
QL =
(m3/ s)
0,306.(t io − t 2o ).3600

Trong đó:
1
là hệ số giãn nở vì nhiệt của khơng khí;
273

*

α=

*

t1o : Nhiệt độ cao nhất cho phép trong máy phát điện, lấy t1o = 60o;

*

t 2o : Nhiệt độ khơng khí lạnh đưa vào máy, lấy to2 = 25o;
14


Đồ án nhà máy thuỷ điện

* 0,306: Lượng nhiệt cần để đốt nóng 1m3 khơng khí ở 0oC lên 1oC,
dưới áp suất 1at;
*

3600: Số giây quy đổi từ 1 giờ.

Lưu lượng khơng khí cần làm nguội là: QL = 34.02(m3/s)
Ta chọn kiểu máy làm nguội CB465-210-16 có các thơng số ở bảng 4-9.

Kích thước
Dài
(mm)

Rộng
(mm)

535

1080

Diện tích
khơng khí
đi qua
(mm2)

Lưu
lượng
khơng
khí
(m3/s)

2585 1800× 950

4,4

Cao
(mm)

Lưu

lượng
nước

Số
ống
làm
lạnh

(m3/s)
25

Đường
kính
ống
dẫn
(mm)

96

75

Trọng
lượng

Số
lượng
máy

(kg)
704

8

VI.2. Chọn máy biến áp.
Nhiệm vụ của MBA làm tăng điện áp của MPĐ lên điện áp cao của đường dây tải
điện. Cấp điện áp của đường dây phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải
cũng như điện áp của hệ thống nơi chúng được đấu nối.
Chọn MBA phụ thuộc vào sơ đồ nối điện. Chọn sơ đồ khối, nghĩa là một máy phát nối
với một máy biến áp. Với 3 tổ máy ta chọn 3 MBA.
Dựa vào công suất S = 86.6 (MVA) và cấp điện áp U = 6,3(KV) ta chọn 3 MBA mã
hiệu ТДЦ có các thơng số chính sau:

Mã
hiệu
ТДЦ

Dung
lượng
MVA
125

Điện áp cuộn dây,
KV
Cao áp
Hạ áp
120
10.5-13.8

Kích thước lớn
nhất,m

L
B
H
8
4.7
7

Trọng lượng T
Dầu
23

Toàn bộ
133

VI.3. Chọn thiết bị nâng.
Thiết bị nâng được chọn là cầu trục trong nhà máy phục vụ cho việc lắp ráp và sửa
chữa các tổ máy. Để chọn cầu trục cần dựa vào trọng lượng thiết bi tháo dời nặng nhất,
và kết cấu tháo dời của thiết bị. Trong nhà máy thuỷ điện thường là bộ phận Rôto của
máy phát điện và trục. Roto nhà máy có trọng lượng là 480 tấn.
Chọn 2 cầu trục có sức nâng 250(T) sử dụng móc treo mềm làm việc ghép đơi. Các
kích thước cơ bản được lấu trong catalog cầu trục:
Để cầu trục di chuyển tải trọng và làm giảm chiều cao nhà máy, ta bố trí trục tổ máy lệch
về một bên.

15


Đồ án nhà máy thuỷ điện

H

h

l4
l 3

Tải trọng
nâng,T
Móc
chính
250

l1
l2

Vận tốc m/ph

Chiều cao
nâng,m

Móc
phụ
30

Móc
chính
16

Móc
phụ

18

Nâng
Móc
chính
0.4

Chuyển

Móc
phụ
6

Kích thước cơ bản mm
H

B1

F

Lt

T

Xe
tời
12

Cần
trục

20

P1

P2

45

46

Trọng lượng,
T
Xe
tời
71

Cần
trục
225

Kích thước xác định vị trí móc trục mm
l

B

h

4800 500 250 5500 1980 5200 10400 1300

VII.

Áp lực bánh
xe ,T

h1
0

L1

L2

L3

L4

l

2500 3800 3200 1900 500

Kết cấu của Nhà máy thuỷ điện

VII.1. Chọn loại và kết cấu NMTĐ
Với cột nước Hmax = 45 (m), vậy ta chọn kiểu nhà máy sau đập.
VII.2. Phần dưới nước của NMTĐ
VII.2.1. Cửa lấy nước
Kích thước cửa lấy nước cần chọn để đảm bảo v = ( 1-2) m/s. Dạng trần CLN có dạng
chảy bao ellip và phải nằm dưới MNC ít nhất là 1m ( và lớn hơn 3v2/2g) để tránh
khơng khí lọt vào đường dẫn.
Kích thước phần dưới nước nhà máy
Phần dưới nước của NMTĐ có kích thước phụ thuộc vào buông tua bin, ống hut,

đường ống dẫn vào Tuabin và cửa vẳntớc tuabin (nếu có). Ngồi ra nó phải đủ diện

16


Đồ án nhà máy thuỷ điện

tích để bố trí các thiết bịcho vạn hành và bão dưỡng các thiết bị khác nhau trong
NMTĐ
Cao trình đặt tua bin : ∇ TB= 383.7 (m), lấy đối với mặt phẳng đi qua mép dưới của các
cánh hướng dịng.
Cao trình MNHL min ∇ HLmin= 382.47 (m) ;
Cao trình MNHL max ∇ HLmax= 398.4 (m) ;
Chiều dày tấm đáy mềm = 2(m).
Chiều rộng B của khối tổ máy B1 = (2.7 – 3) D1 = 3 x 6 = 18 (m)
Khoảng cách giữa hai buồng Tuabin chọn theo điều kiện đảm bảo độ bền do áp lực
nước gây ra ( kể cả nước va) khi một buồng khơng có nước. Chọn B = 3m.
VII.3. Phần trên khô của nhà máy thủy điện.
VII.3.1. Sàn gian máy.
Sàn gian máy là nơi bố trí máy phát điện, các tủ điều khiển hệ thống nồi dầu áp lực
phục vụ vận hành NMTĐ.
Cao trình sàn gian máy phụ thuộc vào cao trình đặt TB, chiều cao khối tổ máy và
MNHLmax.Chọn cao trình sàn gian máy cao hơn MNHL max là 0.9m. Vậy cao trình sàn
gian máy là 399.3(m).
Chiều dài sàn gian máy B được xác định nhờ việc chọn trong tổ hợp của chiều dài
khoang tổ máy phần dưới nước và chiều dài khoang tổ máy phần trên khô.
Chiều rộng gian máy phụ thuộc nhịp của cần trục cầu, ở đây L = 21(m), đủ bố trí các
thiết bị và tổ máy.
VII.3.2. Sàn lắp máy
Là nơi dùng để lắp ráp và sửa chữa các thiết bị của nhà máy thuỷ điện. Bố trí sàn lắp

máy ở đầu hồi NMTĐ nơi có đường giao thơng đi vào.
Cao trình sàn lắp máy bằng cao trình sàn gian máy. Để lợi dụng cầu trục của gian máy,
lấy chiều rộng sàn lắp máy bằng chiều rộng gian máy. Chiều dài sàn lắp máy
LSLM=(1÷ 1,2)LSGM = 20(m)
VII.3.3. Các phòng phục vụ.
Các phòng phục vụ của nhà máy thuỷ điện được bố trí trong và ngồi nhà máy ở các
cao trình khác nhau, được chia làm 3 nhóm chính:
Nhóm 1: Gồm các phịng sản xuất, đảm bảo sự trực tiếp sự làm việc bình thường của
nhà máy: phịng khí nén, phịng cấp nước kỹ thuật, phịng ắc qui, phịng cung cấp điện
tự dùng, phịng thí ngiệm điện cao áp...

17


Đồ án nhà máy thuỷ điện

Nhóm 2: gồm các phịng thao tác phục vụ: phòng điều khiển, phòng thiết bị phân phối
điện năng, phòng phân phối điện tự dùng, phòng thơng tin liên lạc...
Nhóm 3: gồm các phịng ít liên quan đến hoạt động trực tiếp của nhà máy, đó là các
phịng quản lý hành chính.
Diện tích các phịng được lấy theo yêu cầu sử dụng và theo các quy định của qui
phạm.
VII.3.4. Hệ thống cột, cửa sổ, cửa ra vào và cầu thang.
Bước cột lấy bằng chiều dài của gian máy, giữa sàn lắp máy và gian máy có khe lún,
tại đây bố trí cột đơi nằm ở hai bên khe lún. Cột được làm bằng bê tông cốt thép, kích
thước 0,6x1,2(m), bước cột L = 10m.
Hệ thống cửa sổ được bố trí thành hai dãy ở phần tường ở cả bên trên lẫn bên dưới
dầm cầu trục.
Giữa các phịng và các tầng được thơng với nhau bởi cửa ra vào và cầu thang.
Tường nhà máy được xây bằng gạch dày 22(cm), chủ yếu để bao che chứ không có tác

dụng chịu lực.
VII.3.5. Hệ thống thơng gió, chiếu sáng.
Ngồi phần thơng gió, chiếu sáng tự nhiên do hệ thống cửa sổ ở nhà máy thuỷ điện, ta
cần phải bố trí hệ thống thơng gió, chiếu sáng nhân tạo để đảm bảo sự hoạt động bình
thường và an tồn cho nhà máy thuỷ điện.
Phần thơng gió, chiếu sáng nhân tạo cần được tính tốn theo quy định của quy phạm.
Trong phạm vi đồ án này khơng trình bày.

18