ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY ĐIỆN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (299.02 KB, 37 trang )
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY ĐIỆN
PHẦN I: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
Sinh viên:
Lớp:
Đề số:
A.
Số liệu cho:
1. Mực nước dâng bình thường: MNDBT= 551 m.
2. Tài liệu thủy văn:
Bảng lưu lượng bình quân tháng của 3 năm điển hình.
Thán
g
5%
50%
95%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
358 321 583 581 636 269 163 112 100 104 132 515
367 640 598 380 256 147 99 91 69 71 133 242
259 468 527 328 218 165 92 72 60 61 65 70
TB
năm
322,83
257,75
198,75
+ Mức đảm bảo tính toán Ptk= 95%
+ Tổn thất cột nước thấm Vtb = 1,1%
+ Cột nước bốc hơi: hbh
Thán
g
hbh
(mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
37,5 36,3 38,2 43,7 60,2 57,1 57,5 44,4 42,6 57,8 57,6 46,0
Tài liệu hàm lượng bùn cát:
+ Hàm lượng phù sa TB năm là : 0,23 kg/m3
-
γ =
+ Khối lượng riêng bùn cát:
1,5 T/m3
+ Tuổi thọ công trình T= 100 năm.
3. Tài liệu địa hình:
- Thượng lưu: Bảng quan hệ (Z-F-W):
Ztl (m)
50
0
F (km2)
0
V(106m3)
0
505
0,6
6
1,1
0
510
2,6
4
8,8
0
515
52
0
5,64
11
29,03
69
525
53
0
53
5
15
13
4
22
22
5
29
35
1
540
36
514
54
5
550
555
560
565
570
48
72
4
59
99
1
73
132
0
89
172
3
108
221
3
133
2813
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Hạ lưu:
Bảng quan hệ: (Q-Z):
-
Zhl (m)
Q
(m3/s)
500
502
504
506
508
510
512
0
400
800
1600
4000
6400
9600
514
516
518
14400 20000 28000 40000
B. Yêu cầu:
- Xác định các thông số: hct, Nbd, NLM, Enn, hNlm, Hmax, Hmin, Hbq, Htt.
- Chọn thiết bị và xác định các kích thước chủ yếu của thiết bị.
- Xác định các kích thước và cao trình chu yếu của nhà máy Thủy Điện.
- Bản vẽ 3 mặt cắt nhà máy (cắt dọc, cắt ngang, mặt bằng).
PHẦN I: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
I. Xác định hct:
1. Xác định MNDBT:
- MNDBT là mực nước cao nhất trong hồ chứa với các điều kiện thủy văn và chế
độ làm việc bình thường.
- MNDBT có ảnh hưởng quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước, lưu lượng,
công suất đảm bảo và điện lượng hàng năm của trạm thủy điện. Về mặt công trình
nó quyết định chiều cao của đập, kích thước các công trình xả lũ. Về mặt dân sinh
kinh tế : do ngập lụt long hồ nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống kinh tế, văn hóa,
xã hội, lich sử của khu vực long hồ. Vì vậy việc chọn MNDBT phải được tiến
hành thận trọng, so sánh, lựa chọn phương án có lợi nhất
MNDBT = 551 m.
2. Xác định hct:
a) Xác định hct theo điều kiện làm việc của tuabin:
- Mỗi loại Tuabin chỉ thích hợp với một giao động cột nước nhất định
(Hmin ÷ Hmax)
tb
ct
1
≤3
h
Hmax
+ Trong đó: Hmax : là cột nước lớn nhất của TTĐ.
Thiết kế sơ bộ cho phép lấy Hmax= MNDBT – Zhl(Qmin)
520
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
90 %
min
Với Zhl(Q ) là cao trình mực nước ở hạ lưu ứng với trường hợp lưu lượng là
nhỏ nhất có tần suất thiết kế là 90%
Lưu lượng bình quân năm (P = 95%) là: Q= 197,75 (m3/s)
Vậy:
tb
mk
Q (95%)=
(165 + 92 + 72 + 60 + 61 + 65 + 70)
= 83,57 (m 3 /s)
7
Ta có:
tb
mk
Qmin= Q (90%)= 83,57 (m3/s)
Tra trên đường quan hệ Q – Zhl ta được: Zhl = 500,42 (m)
⇒
Hmax= 551 – 500,42 = 50,58 (m).
h cttb
+ Ta chọn
=
1
3
.Hmax=
1
3
.50,58 = 16,86 (m)
b) Xác định hct theo điều kiện bồi lắng:
Ta có công thức:
bl
ct
h = MNDBT – MNC
+ Xác định MNC:
MNC= Zbl + d1 +d2 + D
Trong đó:
d1: khoảng cách an toàn từ miệng CLN đến MNC để không hình
thành phễu xoáy trước CLN khi MN của hồ ở MNC. Chọn: d1= 1 (m)
d2: khoảng cách an toàn từ CTBC tới CLN để bùn cát không cuốn
vào CLN. Chọn: d2= 1 (m).
D: đường kính cửa vào CLN (giả thiết tròn)
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
hct
d1
D
bc d2
Hình 1: Các kích thước cơ bản
Cao trình bùn cát được xác định theo thể tích bùn cát
Dung tích bùn cát bồi lắng được xác định theo công thức:
K bl .f.V 0 T
γ
0,7 × 0,23 × 8119 .10 6 × 100
= 87 ,14.10 6 (m 3 )
3
1,5.10
Wbl=
=
+ Kbl: hệ số, có thể lấy Kbl = 0.7
+ f : hàm lượng phù sa; f = 0,23 kg/m3
+ T : tuổi công trình (lấy T = 100 năm).
+ γbc: trọng lượng riêng của bùn cát γbc = 1,5 T/m3 =1,5.103 (Kg/m3).
_
+
V0
: lượng nước TB nhiều năm
_
_ 50%
V 0 = Q n .∆t
×
= 257,75 31,5.106= 8119.106 (m3)
- Tra đường qua hệ W~Z của lòng hồ ta tìm được cao trình bùn cát lắng
đọng trong 100 năm:
Zbl = 521,39 (m)
+ D : Đường kính cửa lấy nước
4Qđ/ômax
max
πVcv
D=
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Trong đó:
÷
Vcv : Vận tốc tại cửa vào ( = 1,5 1,2 m/s), chọn Vcv = 1,2 (m/s)
Q
đ/ômax
max
=
Q TĐ
max
Z
Q
, với Z : là số tổ máy, chọn Z=4
TĐ
max
÷
= (2 5)
Q TĐ
mk
, chọn Q
n
∑Q
mk(90%)
tn
1
Với
Q TĐ
mk
tk
=
TĐ
max
+
=4
Q TĐ
mk
Vhi
t k × 2.62.10 6
tk : số tháng mùa kiệt
Vhi ( dung tích hữu ích): là thành dung tích nằm giữa MNC và MNDBT
Vhi được xác định theo điều kiện làm việc của Tua Bin
tb
ct
ứng với h = 16,86 (m)
⇒
MNCtb =MNDBT –
h cttb
=551 – 16,86 = 534,14 (m)
tk : số tháng của mùa kiệt : tk =7 tháng
Theo bảng đặc trưng của hồ chứa ta có:
+ ứng với MNDBT = 551 m
⇒
+ ứng với MNCtb = 534,14 m
Từ đó
⇒
VMNDBT = 1056,8.106 (m3)
⇒
VMNCtb = 329,33.106 (m3)
Vhi = VMNDBT – VMNCtb = (1056,8 – 329,33).106 = 727,47.106(m3)
Thay số ta được :
Q TĐ
mk
= 83,57 +
727,47.10 6
7 × 2,62.10 6
= 123,24 (m3/s) =
4 × 123,24
π.1,2
Thay số ta được D =
= 11,44 (m)
Vậy MNCbc = 521,39+ 1 + 1 + 11,44 = 534,83 (m)
Q đ/ômax
max
Đồ án môn học Thủy Điện
Vậy :
h ctbl
GVHD: Lê Thị Minh Giang
= 551 – 534,83= 16,17(m)
Từ hai điều kiện trên ta chọn
h cp
ct
= min
{
h cttb h ctbl
,
}
= 16,17(m)
c) Xác định hct theo điều kiện Emkmax :
- Cách tính:
h 0ct
Giả thiết
trong khoảng: 0 ÷
MNC = MNDBT - hct
h cp
ct
⇒
+ Tra bảng quan hệ Ztl ~ V
Vc
+ Dung tích hữu ích: Vhi = Vtp - Vc
_
V td =
+ Dung tích trung bình:
VMNDBT + Vc
2
_
+ Tra bảng quan hệ:Z tl ~
_
V td ⇒ Z tl
_
+ Tra bảng quan hệ : F ~
n
Q dt =
Q itn
Q th
Q bh
i =1
n
tn
i
+
Vhi
t k .2,62.10 6
với n là số tháng mùa kiệt.
: là lưu lượng các tháng trong mùa kiệt năm kiệt thiết kế.
α.Vtb
2,63.10 6
=
∑Q
_
V td ⇒ F tb
với
α
là hệ số thấm
α
=1%
h bh .Ftb
2,63.10 6
=
với hbh là chiều sâu lớp nước bốc hơi mặt hồ
Q td = Q dt − Q th − Q bh
+ Tra bảng quan hệ : Q
td
~Z
⇒Z
HL
Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
H mk = Z TL − Z HL
N mk = K n .Q td .H mk
(Kn = 8)
+ Theo đó ta lập được bảng tính sau, với:
_ 95%
6
3
MNDBT = 551 (m), Vtp = 1056,8.10 (m ),
_
h cp
ct = 16,17
(m),
h bh = 48,24
(mm).
Q mk
= 83,57 (m3/s)
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Bảng tính hct
_ mk
_
_
_
V tđ
Z tl
F tb
_ mk
_
hct
MNC
VMNC
Vhi
Q tb
(m)
(1)
(m)
(2)
106(m3)
(3)
106(m3)
(4)
(m3/s)
(m3)
(m)
(m2)
(5)
(6)
(7)
(8)
(m3/s)
(9)
0
551
1056,8
0
83,57
1056,8
551
61,8
1223,2
83,569
500,42
50,58
2
2
549
937,6
119,2
129,07
997,2
129,07
500,65
49,44
5
547
830,8
226
169,83
943,8
1129,58
169,83
500,85
48,27
1
6
545
724
332,8
210,59
890,4
1086,09
210,59
501,05
47,06
7
8
543
640
416,8
242,65
848,4
1051,74
242,65
501,21
46,11
7
10
541
556
500,8
274,72
806,4
1017,39
274,71
501,37
45,16
6
12
539
481,4
575,4
303,19
769,1
986,945
303,19
501,52
44,32
4
14
537
416,2
640,6
328,07
736,5
960,419
328,07
501,64
43,59
16,1
7
534,8
346,72
710,08
354,59
701,8
59,25
2
57,06
4
54,86
4
53,12
6
51,38
8
49,84
8
48,50
6
46,72
8
1172,83
4
550,0
9
549,1
2
548,1
2
547,3
3
546,5
4
545,8
4
545,2
3
544,4
7
925,265
354,59
501,77
42,69
7
N MK
_
E MK
Qt thất
Q fđ
Zhl
H
(m3/s)
(m)
(12)
(MW) 106kWh
(10)
(m)
(11)
33,81
7
51,05
3
65,58
3
79,29
5
89,52
3
99,26
2
107,5
1
114,4
1
121,1
2
(13)
(14)
296,24
447,22
574,51
694,62
784,22
869,54
941,77
1002,2
1061,01
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Lập biểu đồ quan hệ Emk ~ hct ,từ quan hệ ta tìm được hct ứng với
E max
mk
Biểu đồ quan hệ Emk ~ hct ta thấy đường qua hệ tăng dần cho tới h ct =
16,17(m). Tương ứng Emax = 1061,01.106(kWh). Do vậy ta chọn hct = 16,17 (m).
Từ những kết quả thu được qua tính toán 3 điều kiện lưạ chọn độ sâu công
tác có lợi nhất đảm bảo khả năng cung cấp điện. Ta chọn được h ct như trên là
đảm bảo được đúng yêu cầu thiết kế, khả năng phát điện của nguồn nước theo
điều kiện ràng buộc của Tuabin.
h cp
ct = 16,17
3. Xác định các thông số khác của hồ chứa:
+ Cao trình MNC = MNDBT - hct = 551 – 16,17 = 534,83 (m)
+ Từ ∇MNC tra bảng qua hệ (Z ~ W )
⇒ Vc = 346,72.106 (m3)
+ Dung tích hữu ích của hồ chứa (Vhi). Từ Vtp = Vc + Vhi
⇒ Vhi = Vtp – Vc = 1056,8.106 – 346,72.106 = 710,08.106 (m3).
II. Tính toán thuỷ năng cho 3 năm điển hình:
- Tính toán điều tiết ta tính cho 3 năm điển hình tương ứng với tần suất 10% ,
50%, 90%.
- Các thông số cơ bản cuả trạm thuỷ điện:
MNDBT = 551 (m)
Vtp = 1056,8.106 (m3)
Vhi = = 710,08.106 (m3) MNC = 534,83 (m)
6
3
∆t
Vc = 346,72.10 (m )
Kn = 8;
=2,62.106 s
- Thời đoạn tính toán ∆t = 1 tháng
- Giả thiết lưu lượng thủy điện (do điều tiết)
- Các bước tính toán như sau:
(1) Số thứ tự : (STT)
(2) Thứ tự tháng săp xếp theo năm thuỷ văn
(3) Lưu lượng tự nhiên đến trong các tháng (Qtn)
(4) Lưu lượng thủy điện:(QTĐ)
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
+ Mùa lũ (trữ):
+ Giả thiết số tháng trữ: n
n
∑Q
i =1
n
i
tn
−
Vhi
n.∆t
+ QTĐt =
+ So sánh lưu lượng tự nhiên cuả n tháng với QTĐ:
* Nếu tất cả các tháng có Qtn> QTĐt thì cột (3) = QTĐt
* Nếu tháng có Qtn< QTĐt thì cột (3) = Qtn và phải tính lại QTĐt với n = n – i
(i là số tháng cóQtn< QTĐt)
+ Muà kiệt (cấp):
m
∑Q
i =1
m
i
tn
+
Vhi
m.∆t
+ QTĐk =
.
+ So sánh lưu lượng tự nhiên cuả m tháng với QTĐk:
* Nếu tất cả các tháng có Qtn< QTĐkthì cột (3) = QTĐk
* Nếu tháng có Qtn> QTĐk thì cột (3) = Qtn và phải tính lại QTĐk với m = m – j
(j là số tháng có Qtn> QTĐk)
(5) Qh = ( QTD - Qtn)i
(6) Tương ứng với
∆
∆
Vi = Qh. t .
∆
(với t thời đoạn một tháng tính bằng s )
(7) Vđ : Dung tích thượng lưu ở đầu thời đoạn tính toán có giá trị từ
VMNC ÷ VMNDBT
(8) Vc : Dung tích thượng lưu ở cuối thời đoạn tính toán
Vc = Vđ − ΔV
_
V=
_
V
(9) : Dung tích bình quân thượng lưu:
Vđ − Vc
2
_
(10)
Z tl
_
: Tra biểu đồ quan hệ ( Z ~ W ) ứng với
_
F tl
(11) : Tra biều đồ quan hệ ( F~ W ) ứng với
(12) hbh: cột nước bốc hơi
_
Vi
Vi
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
_
F .h hb
Q bh =
Δt
_
(13)Lưu lượng bốc hơi:
_
α .V
Q th =
Δt
−
(14) Lưu lượng thấm:
_
với
α
= 1,1%
_
_
Q pđ = Q itđ − Q bh − Q th
(15) Lưu lượng phát điện:
_
Q - Z hl ⇒ Z hl
(16) Tra quan hệ
_
_
(17)
H Z tl Z hl
=
-
cột nước phát điện bình quân .
_
_
_
N = K n . H . Q pđ
(18) Công suất:
_
(19)
_
E = N × 732
(chọn Kn = 8 ).
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Bảng tính Q điều tiết ứng với mực nước dâng bình thường năm có p =5%
Mùa lũ từ tháng 1 đến tháng 5 - Mùa kiệt từ tháng 6 đến tháng 12
STT
Thán
g
Qtn
Qtd
Qh
m3/s
(4)
m3/s
(5)
∆
_
_
_
_
V đầu
V cuối
V
m3
(6)
m3
(7)
m3
(8)
m3
(9)
m
(10)
m2
(11)
mm
(12)
m3/s
(13)
m3/s
(14)
m3/s
(15)
m
(16)
V
Z tl
F tl
h bh
Q bh
Qth
Qpd
Z hl
H
N
E
m
(17)
33,0
5
33,2
3
MW
(18)
kWh
(19)
94,16
68,93
84,84
62,1
(1)
(2)
m3/s
(3)
1
1
358
358
0
0
346,72
346,72
346,72
534,83
28,762
37,5
0,4117
1,4557
356,13
501,78
2
2
321
321
0
0
346,72
346,72
346,72
534,83
28,762
36,3
0,3985
1,4557
319,15
501,6
3
3
583
509,659
-73,34
-192,15
346,72
538,87
3
442,8
537,82
32,942
38,2
0,4803
1,8591
507,32
502,54
35,28
4
4
581
509,659
-71,34
-186,91
538,87
3
725,786
632,33
542,82
42,762
43,7
0,7132
2,6548
506,29
502,53
40,29
5
5
636
509,659
-126,34
-331,01
725,786
1056,8
891,29
548,13
54,892
60,2
1,2613
3,7421
504,66
502,52
6
6
269
269
0
0
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
57,1
1,3469
4,4369
263,22
501,32
7
7
163
13,405
35,12
1056,8
1021,68
1039,2
4
550,73
61,053
57,5
1,3399
4,3632
170,7
500,85
8
8
112
64,405
168,74
1021,68
852,94
937,31
548,99
56,788
44,4
0,9624
3,9353
171,51
500,86
9
9
100
76,405
200,18
852,94
652,76
752,85
545,54
49,189
42,6
0,7998
3,1608
172,44
500,86
10
10
104
72,405
189,70
652,76
463,06
557,91
541,05
38,509
57,8
0,8495
2,3424
173,21
500,87
11
11
132
44,405
116,34
463,06
346,72
404,89
536,65
31,314
57,7
0,6896
1,6999
174,02
500,87
12
12
515
0
0
346,72
346,72
346,72
534,83
28,762
46
0,505
1,4557
513,04
502,57
176,40
5
176,40
5
176,40
5
176,40
5
176,40
5
515
45,6
1
49,6
8
49,8
8
48,1
3
44,6
8
40,1
8
35,7
8
32,26
143,1
9
163,1
9
184,1
4
104,6
1
104,82
119,46
134,79
76,57
68,12
49,86
66,04
48,34
61,64
45,12
55,68
40,76
49,81
36,46
132,4
1
96,92
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Bảng tính Q điều tiết ứng với mực nước dâng bình thường năm có p = 50%
Mùa lũ từ tháng 1 đến tháng 5 - Mùa kiệt từ tháng 6 đến tháng 12
STT
Thán
g
∆
_
_
_
_
V đầu
V cuối
V
m3
(6)
0,00
m3
(7)
346,72
m3
(8)
346,72
m3
(9)
346,72
m
(10)
534,83
m2
(11)
28,762
mm
(12)
37,5
(13)
0,4117
(14)
1,4557
(15)
365,13
m
(16)
501,83
m
(17)
33
-156,51
-410,06
346,72
756,78
551,75
540,9
38,157
36,3
0,5287
2,3165
480,64
502,4
38,5
-114,51
-300,02
756,78
1056,8
906,79
548,42
55,531
38,2
0,8096
3,8071
478,87
502,39
Qtn
Qtd
Qh
m3/s
(4)
367
483,48
9
483,48
9
m3/s
(5)
0
V
Z tl
F tl
h bh
Q bh
Qth
Qpd
Z hl
H
N
E
MW
(18)
96,39
148,0
4
176,3
4
147,2
1
kWh
(19)
70,56
108,37
99,56
72,88
56,82
41,59
55,79
40,84
53,28
39
49,61
36,31
(1)
1
(2)
1
m3/s
(3)
367
2
2
640
3
3
598
4
4
380
380
0
0,00
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
43,7
1,0308
4,4369
374,53
501,87
5
5
256
256
0
0,00
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
60,2
1,4200
4,4369
250,14
501,25
6
6
147
147
0
0,00
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
57,1
1,3469
4,4369
141,22
500,71
7
7
99
47,80
125,25
1056,8
931,552
994,18
550,05
59,135
57,5
1,2978
4,1740
141,33
500,71
8
8
91
55,80
146,21
547,52
53,539
44,4
0,9073
3,6042
142,29
500,71
9
69
77,80
203,85
785,34
4
581,49
6
858,45
9
683,42
544,03
45,681
42,6
0,7428
2,8693
143,19
500,72
10
10
71
75,80
198,61
382,888
482,19
539,02
34,634
57,8
0,7641
2,0245
144,02
500,72
38,3
44,13
32,3
11
11
133
13,80
36,17
931,55
2
785,34
4
581,49
6
382,88
8
346,72
364,80
535,42
29,593
57,7
0,6517
1,5316
144,62
500,72
34,7
40,15
29,39
12
12
242
0
0,00
346,72
346,72
534,83
28,762
46
0,5050
1,4557
240,04
501,2
33,6
3
64,58
47,27
146,80
5
146,80
5
146,80
5
146,80
5
146,80
5
242
346,72
46,0
3
49,1
3
49,7
5
50,2
9
49,3
4
46,8
1
43,3
1
129,08
107,76
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Bảng tính Q điều tiết ứng với mực nước dâng bình thường năm có p = 95%
Mùa lũ từ tháng 1 đến tháng 5 - Mùa kiệt từ tháng 6 đến tháng 12
STT
Thán
g
∆
_
_
_
_
V đầu
V cuối
V
Z tl
F tl
h bh
Q bh
Qth
Qpd
Z hl
H
N
E
m3
(6)
m3
(7)
m3
(8)
m3
(9)
m
(10)
m2
(11)
mm
(12)
(13)
(14)
(15)
m
(16)
MW
(18)
kWh
(19)
0
0
346,72
346,72
346,72
534,83
28,762
37,5
0,4117
1,4557
257,13
501,29
68,99
50,5
-106,01
-277,75
346,72
624,47
485,6
539,13
34,78
36,3
0,4819
2,0388
359,47
501,8
-165,01
-432,33
624,47
1056,8
840,64
547,18
52,805
38,2
0,7699
3,5294
357,69
501,79
m
(17)
33,5
4
37,3
3
45,3
9
49,3
9
49,9
4
50,2
49,9
9
48,4
9
46,0
7
43,0
9
39,8
4
36,1
2
Qtn
Qtd
Qh
m3/s
(4)
m3/s
(5)
259
V
(1)
(2)
m3/s
(3)
1
1
259
2
2
468
3
3
527
4
4
328
328
0
0
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
43,7
1,0308
4,4369
322,53
501,61
5
5
218
218
0
0
1056,8
1056,8
1056,8
551
61,8
60,2
1,42
4,4369
212,14
501,06
6
6
165
165
0
0
1056,8
61,8
57,1
1,3469
4,4369
159,22
500,8
7
92
115,17
23,17
60,71
1056,8
1056,8
1026,4
5
551
7
1056,8
996,09
3
550,54
60,509
57,5
1,328
4,3095
109,53
500,55
8
8
72
115,17
43,17
113,11
996,09
3
882,99
939,54
549,04
56,88
44,4
0,9639
3,9446
110,26
500,55
9
9
60
115,17
55,17
144,55
882,99
738,44
810,72
546,62
51,573
42,6
0,8386
3,4038
110,93
500,55
10
10
61
115,17
54,17
141,93
738,44
596,51
667,48
543,65
44,77
57,8
0,9877
2,8024
111,38
500,56
11
11
65
115,17
50,17
131,45
596,51
465,06
530,79
540,4
36,959
57,7
0,8139
2,2285
112,13
500,56
12
12
70
115,17
45,17
118,347
465,06
346,71
405,89
536,68
31,357
46
0,5505
1,7041
112,92
500,56
361,98
9
361,98
9
107,3
5
129,8
8
127,4
4
78,58
95,07
93,29
84,75
62,04
63,94
46,8
43,8
32,06
42,77
31,31
40,88
29,92
38,39
28,1
35,74
26,16
32,63
23,89
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
III. Xác định công suất bảo đảm của nhà máy:
Công suất đảm bảo là công suất bình quân thời đoạn tính toán theo khả năng của
dòng nước ứng với tần suất thiết kế. Công suất bảo đảm quyết định khả năng tham gia
cân bằng công suất của Trạm Thủy Điện.
Xác định Nbđ từ đường tần xuất trung bình tháng : sử dụng kết quả tính toán thuỷ
năng 3 năm điển hình ở mục trên.
Vậy sau khi tính toán điều tiết ta có được liệt số (N i) gồm 36 giá trị tương ứng với
36 tháng của 3 năm điển hình.
Ta sắp xếp liệt số Ni theo thứ tự từ lớn đến bé và vẽ đường tần suất công suất trung
bình (Ni ~ P)
Pi =
m
n +1
Trong đó : n : dung lượng mẫu ( là số tháng tính toán : n= 36 )
m : số thứ tự của mẫu sau khi đã sắp xếp
Để thuận lợi cho việc vẽ đường tấn suất ta vẽ theo Ki:
36
Ki =
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ni
MW
184,1
4
176,3
4
163,1
9
148,0
4
147,2
1
143,1
9
132,4
1
129,8
8
127,4
Ni
N tb
∑N
i =1
, với Ntb =
36
i
= 84,897
(MW)
Ki
Pi
%
STT
Ni
MW
2,169
2,7
19
66,04 0,778 51,35
2,077
5,41
20
64,58 0,761 54,05
1,922
8,11
21
63,94 0,753 56,76
1,744 10,81
22
61,64 0,726 59,46
1,734 13,51
23
56,82 0,669 62,16
1,687 16,22
24
55,79 0,657 64,86
1,56
18,92
25
55,68 0,656 67,57
1,53
21,62
26
53,28 0,628 70,27
1,501 24,32
27
49,81 0,587 72,97
Ki
Pi
%
+ Đồ án môn học Thủy Điện
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Ứng với Ptk = 95%
4
107,3
5
104,6
1
99,56
96,39
94,16
84,84
84,75
68,99
68,12
⇒
GVHD: Lê Thị Minh Giang
1,264 27,03
28
49,61 0,584 75,68
1,232 29,73
29
44,13
0,52
78,38
1,173
1,135
1,109
0,999
0,998
0,813
0,802
30
31
32
33
34
35
36
43,8
42,77
40,88
40,15
38,39
35,74
32,63
0,516
0,504
0,482
0,473
0,452
0,421
0,384
81,08
83,78
86,49
89,19
91,89
94,59
97,3
32,43
35,14
37,84
40,54
43,24
45,95
48,65
Nđb = 35,27 (MW)
IV. Xác định công suất lắp máy cuả trạm thuỷ điện (Nlm):
Công suất lắp máy là tổng công suất đinh mức các tổ máy trong TTĐ. Hay nó chính
là công suất tối đa mà trạm có thể phát huy trên cơ sở sử dụng toàn bộ số tổ máy của
TTĐ. Công suất lắp máy của trạm thủy điện dựa vào nhiều yếu tố: biểu đồ phụ tải, các
tiêu chí về lợi dụng tổng hợp nguồn nước, các chỉ tiêu kinh tế: NPV, IRR… Từ đó để
chọn ra phương án tối ưu. Nhưng ở đây không có biểu đồ phụ tải, không có yêu cầu về
lợi dụng tổng hợp nguồn nước nên ta có thể chọn Nlm = (2÷5)Nbđ
Trong phương án này ta chọn Nlm = 175.000 (KW)
V. Xác định điện lượng bình quân nhiều năm Enn:
Điện lượng bình quân nhiều năm của TTĐ là giá trị điện lượng thu được trung bình
của năm kiệt tính toán. Điện lượng bình quân nhiều năm E nn nói lên khả năng phát điện
cuả trạm thuỷ điện và cũng dùng để tính toán kinh tế.
Các cách xác định Enn:
+Theo tài liệu liệt năm thuỷ văn
+ Sử dụng 3 năm điển hình
+ Sử dụng năm trung bình nước
+ Sử dụng đường tần suất công suất
- Chọn phương pháp sử dụng 3 năm điển hình :
+Để tính toán điện lượng bình quân năm E nn ta phải lập bảng tính toán thuỷ năng
cho các năm thuỷ văn điển hình P%. ( đã tính ở trên )
- Theo tài liệu mà đề bài đã cho, có thể xác định điện lượng bình quân nhiều năm
bằng điện lượng bình quân của ba năm điển hình, công thức như sau:
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
_
E nn =
1
3
(∑ E
n
5%
+ ∑ E 50% + ∑ E 95%
n
n
)
- Ta tiến hành xác định các điện lượng bình quân năm (P90%, P50%, P10%) theo
nguyên tắc sau: Nếu tháng nào có công suất N i< Nlm thì lấy ngay điện lượng Ei đã tính ở
để tính điện lượng bình quân năm, còn nếu tháng nào có N i> NLM thì TTĐ chỉ phát điện
với công suất lắp máy.
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
5%
Nt
50%
Thán
g
MW
1
94,16
E
106kW
h
68,93
2
84,84
62,1
2
104,82
3
119,46
4
128,1
5
147,2
1
99,56
76,57
6
49,86
48,34
45,12
40,76
36,46
96,92
143,1
9
163,1
9
175,0
104,6
1
68,12
66,04
61,64
55,68
49,81
132,4
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
∑E
5%
∑E
50%
∑E
95%
Thán
g
1
Nt
MW
96,39
148,0
4
95%
E
106kW
h
70,56
Thán
g
MW
108,37
2
128,1
3
107,76
4
72,88
5
56,82
41,59
6
63,94
46,8
7
8
9
10
11
55,79
53,28
49,61
44,13
40,15
40,84
39
36,31
32,3
29,39
7
8
9
10
11
43,8
42,77
40,88
38,39
35,74
32,06
31,31
29,92
28,1
26,16
12
64,58
47,27
12
32,63
23,89
n
= 877,44.106 (kWh)
n
= 754,37.106 (kWh)
n
= 597,72.106 (kWh)
1
⇒ E nn = (877,44 + 754,37 + 597,72).10 6
3
= 743,18.106 (Kwh)
VI. Xác định số giờ lợi dụng công suất lắp máy:
Số giờ lợi dụng công suất lắp máy đước xác định theo công thức sau:
_
h Nl m
E nn 743,18.10 6
=
=
= 4246,7(h)
N lm
175000
VII. Xác định các cột nước đặc trưng:
1. Xác định cột nước Hmax:
E
106kW
h
50,5
68,99
107,3
5
129,8
8
127,4
4
84,75
175,0
1
Nt
78,58
95,07
93,29
62,04
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
- Cột nước lớn nhất của TTĐ trong điều kiện làm việc bình thường:
Hmax = MNDBT – Zhl(Qmin) = 551 – 500,55 = 50,45 (m)
2. Xác định cột nước trung bình:
- Được xác định theo công thức sau:
∑ ( N .H ) = (48,36 + 44,63+ 36,36).10
H=
1207,8 + 1031,9 + 816,56
∑N
_
i
i
3
= 42,34
i
(m)
3. Xác định cột nước tính toán Htt:
- Cột nước tính toán là cột nước nhỏ nhất của TTĐ mà tại đó TTĐ còn phát được N lm.
- Với TTĐ kiểu đập thường lấy Htt = (0,9÷0,95)
H ⇒
Htt = 39 (m)
4. Xác định cột nước Hmin:
- Cột nước nhỏ nhất là cột nước mà tại đó mực nước ở trong hồ ứng với mực nước
chết MNC = 534,83 (m), đồng thời mực nước ở hạ lưu ứng với mực nước có lưu lượng
phát điện lớn nhất.
- Vậy ta có: Hmin = MNC - ZHLmax ; do vậy ta xác định ZHLmax = f(QPĐmax).
+ Để xác định QPĐmax trước hết ta tiến hành lập quan hệ ( H x ~ Qx ) bằng cách giả
thiết một số các giá trị Hx giảm dần từ Htt (Hxmax = Htt = 39 (m ).
+ Có các giá trị Hx ta tiến hành xác định các giá trị Qx theo công thức:
Q x = Q max
Q max =
Hx
H tt
N lm
175000
=
= 560,9
K.H tt
8 × 39
(m3/s)
Sau khi có các Qx tra (Q ~ ZHL) sẽ có được các giá trị mực nước hạ lưu Z HLx. Có
được các ZHLx ta tính được các giá trị mực nước thượng lưu: Z TLx = ZHLx + Hx. Trong
chuỗi các giá trị ZTLxi ta sẽ tìm được giá trị Z TLxi = MNC = 88,38 (m). Khi đó ở hạ lưu sẽ
xuất hiện giá trị mực nước (ứng với lưu lượng phát điện lớn nhất) là ZHlmax.
Ta có bảng tính toán như sau:
TT
1
Hx
39
2
36
Qx
560,9
538,8
95
Zhl
Ztl
502,8 541,8
502,6 538,6
9
9
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
3
33
4
30
5
27
6
24
7
21
8
18
9
15
10
12
11
9
12
6
13
3
14
0
515,9
53
491,9
42
466,6
97
440,0
06
411,5
88
381,0
57
347,8
55
311,1
31
269,4
48
220,0
03
155,5
66
0
502,5 535,5
8
8
502,4 532,4
6
6
502,3 529,3
3
3
502,2 526,2
502,0
6
501,9
1
501,7
4
501,5
6
501,3
5
523,0
6
519,9
1
516,7
4
513,5
6
510,3
5
501,1 507,1
500,7 503,7
8
8
500
500
Từ bảng trên ứng với Ztlx= MNC = 534,83 (m), tra quan hệ (Qx~Ztlx) theo bảng trên
MNC
⇒ Q max
= 510,18 (m3/s)
Cũng theo quan hệ (Hx~Ztlx) theo bảng trên với Ztlx = MNC = 534,83 (m)
⇒
Hmin = Hx = 32,28 (m)
Vậy các cột nước đặc trưng như sau:
∗
∗
∗
∗
Hmax = 50,45(m)
Hmin = 32,28(m)
Hbq = 42,34(m)
Htt = 39(m)
+ Đồ án môn học Thủy Điện
⇒
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Như vậy sau khi tính toán phần Thủy năng ta xác định được các thông số sau:
+ Mực nước dâng bình thường:
MNDBT = 551 (m).
MNC = 534,83 (m).
hct = 16,17 (m).
Vhi = 710,08.106(m3).
NBĐ95% = 35,27 (MW).
NLM95% = 175000 (kW).
+ Mực nước chết:
+ Độ sâu công tác:
+ Dung tích hữu ích:
+ Công suất bảo đảm:
+ Công suất lắp máy:
_
+ Điện lượng bình quân nhiều năm:
E nn
+ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy:
= 743,18.106 (kWh).
h = 4246,7 (h).
+ Cột nước bình quân:
H
_
= 42,34 (m).
Htt = 39 (m).
Hmax = 50,45 (m).
Hmin = 32,28(m).
+ Cột nước tính toán:
+ Cột nước lớn nhất:
+ Cột nước nhỏ nhất:
PHẦN II: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC
CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ
I. Chọn số tổ máy:
Số tổ máy được chọn là Z =4
Công suất của tuabin
N lm
175
=
= 46,05(MW)
Z.η mf 4.0,95
-
Ntb =
Trong đó ηmf = 0,95 ÷ 0,98. Chọn ηmf = 0,95
2. Chọn loại tuabin:
Cở sở chọn loại tuabin là tuỳ thuộc vào dạng năng lượng mà Tuabin biến đổi
thành cơ năng.Khi trạm thuỷ điện sử dụng năng lượng chủ yếu là thế năng để biến đổi
thành cơ năng thì nên chọn tuabin phản kích. Khi trạm thuỷ điện sử dụng năng lượng
chủ yếu là động năng của dòng chảy để biến đổi thành cơ năng thì nên chọn Tuabin xung
kích.
Dựa vào số liệu tính toán thuỷ năng ở trên ta thấy chênh lệch cột nước thượng hạ
lưu tương đối lớn (Htt = 39 m), do đó ta chọn loại tuabin phản kích.
+ Đồ án môn học Thủy Điện
GVHD: Lê Thị Minh Giang
÷
Dựa vào tài liệu thủy năng đã tính toán với (H max ÷ Hmin) = (50,45 32,28). Tra
hình 8.1/133 và căn cứ vào bảng (8-2)/131 giáo trình tuabin thuỷ lực được các thông số
sau:
Kiểu bánh xe công tác :CQ50/642
- Cột nước làm việc :
(Hmin ÷Hmax )=(30 ÷ 50)
- Hệ số tỷ tốc :
ns = 490 v/ph
- Số cánh bánh xe công tác: Z1 = 8
_
- Tỷ số bầu :
db =
_
b0 =
db/D1 = 0,45/0,5
b0
D1
- Tỷ số chiều cao:
= 0,35
- Số vòng quay quy dẫn lợi nhất: n’Iln = 108 (v/ph)
- Số vòng quay quy dẫn tính toán: n’Itt = 120 (v/ph)
- Lưu lượng quy dẫn lợi nhất: Q’I = 820 (l/s)
- Lưu lượng quy dẫn max: Q’Imax = 1400 (l/s)
- Lưu lượng quy dẫn min (điều kiện không xảy ra khí thực) : Q’ Imin = 1150 (l/s)
- Hệ số khí thực (khi Q’Imax):
σ = 0,48
- Hệ số khí thực (khi Q’Imin) : σ = 0,325
- Số vòng quay lồng n’I1 khi mất liên hệ liên hợp: n’I1 = 275
- Số vòng quay lồng n’I1 khi có liên hệ liên hợp: n’I1 = 220
- Hệ số lực nước dọc trục kz: 0,730 T/m3
3. Tính toán các kích thước cơ bản của tuabin:
a. Chọn điểm tính toán:
n 'Itt
Đối với Tua bin TT điểm tính toán là giao điểm của đường
và đường 95%.
n 'Itt
Trong đó :
n 'Itt n 'I0
là số vòng quay qui dẫn tính toán của Tua bin mẫu
=
+
Δn
.
n 'I0
: là số vòng quay qui dẫn lợi nhất của Tua bin mẫu, tra bảng (8.2) - giáo trình Tua bin
n 'I0
với kiểu BXCT CQ50/642 ta được
=108 vòng/phút.
+ Đồ án môn học Thủy Điện
Δn
÷
= (2 5) vòng /phút , ta lấy
=>
từ
n 'Itt
n 'Itt n 'I0
=
+
Δn
GVHD: Lê Thị Minh Giang
Δn
=2
= 108 + 2 = 110vòng /phút
= 110vòng /phút và đường hạn chế công suất 95%
⇒ Q1'
(A)= 900 (l/s) (hình 10.10
– trang 204 )
b. Lựa chọn đương kính bánh xe công tác D1 :
D1 được các định theo công thức:
NT
9,81.η T .Q′I .H tt . H tt
D1 =
Trong đó :
NT : công suất tính toán của tuabin ( NT = 46,05 MW )
ηT
= (0,88
÷
0,9) là hiệu suất của Tua bin mẫu ( chọn
Q′I
:lưu lượng qui dẫn tính toán ,tra bảng (8.1) có
Htt : cột nước tính toán (Htt = 39m)
ηT
=0,9 )
Q′I Q ′Imax
=
=1400 (l/s) =1,4 m3/s
46,05.10 3
⇒
9,81 × 0,9 × 1,4 × 39 × 39
D1 =
= 3,91 (m)
Chọn D 1 theo đường kính D1 tiêu chuẩn ,dựa vào bảng (5.5) – Giáo trình Tua bin, ta
chọn: D1 = 4 (m).
- Có D1 ta tính lại QI ‘ :
Q =
'
I
⇒ ΔQ =
NT
2
1
9,81.η T .D .H tt . H tt
1,4 − 1,338
× 100% = 4,4%
1,4
Vậy D1 = 4m thỏa mãn điều kiện.
=
46,05.103
9,81 × 0,9 × 4 × 39 × 39
2
= 1,338(m 3 /s)
