PhanIII thiet BI đồ án tốt nghiệp thủy điện

§å ¸N TèT NGHIÖP

ThiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû

®iÖn T2

PHẦN III

CHỌN THIẾT BỊ

CHƯƠNG 1:
KHÁI QUÁT CHUNG


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Sau khi xỏc nh c cỏc thụng s c bn ca nh mỏy thu in ta tin hnh
chn thit b cho nh mỏy. Trong nh mỏy cú rt nhiu thit b nhng cú hai thit b
quan trng nht sn xut ra in nng ú l turbin thu lc v mỏy phỏt in. Turbin
thu lc l loi ng c chy bng sc nc, dựng bin i nng lng ca dũng
nc (thu nng) thnh c nng lm quay mỏy phỏt in. T hp turbin v mỏy phỏt
in gi l t mỏy phỏt in thu lc.
Vic chn thit b c bit l turbin v mỏy phỏt cú ý ngha rt quan trng trong
thit k nh mỏy, nú quyt nh quy mụ kớch thc nh mỏy, khi lng xõy dng
o p, cỏc thit b i kốm vi nú.
* Cỏc yờu cu khi chn thit b:
- m bo an ton cung cp in.
- Thit b phi cú hiu sut cao.

- Vn mua sm nh, chi phớ vn hnh ớt.
- iu kin vn chuyn thun tin.
* Cn c vo cỏc thụng s c bn t kt qu tớnh toỏn thu nng chn cỏc
thit b:
- Thit b chớnh: Turbin v mỏy phỏt.
- Thit b dn v thoỏt nc: Bung xon v ng hỳt.
- Thit b iu chnh turbin: Mỏy iu tc, thựng du ỏp lc.
- Mỏy bin ỏp.
- Cu trc.
* Cỏc thụng s la chn thit b:
Nlm = 56 MW
Hmax = 60 m
Hbq = 51,52 m
Htt = 47 m
Hmin = 40,96 m
MNDBT = 490 m
MNC = 472 m
Zhlmin = 430,01 m.

CHNG 2:
CHN S T MY V CC THễNG S CA TURBIN


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2

2.1. Cỏc phng ỏn s t mỏy Z:

Vic chn s t mỏy cú nh hng ti loi turbin, kớch thc t mỏy, s vũng
quay (n) do ú nh hng ti vn u t ca cụng trỡnh. Vỡ vy vic chn s t mỏy
(Z) phi thụng qua tớnh toỏn kinh t v k thut. Khi chn s t mỏy cn phi xem
xột cỏc yu t sau:
(1)- Cụng sut ca mt t mỏy phi nh hn hoc bng cụng sut d tr ca h
HT
thng: N ds
= (7 ữ 12)% P HT
max .

(2)- V mt nng lng turbin phi lm vic trong vựng cú hiu sut cao.
Khi Z tng thỡ D1 gim maxT gim nhng TT Đ tng. Vi turbin tõm trc
thỡ cú max cao, nhng vựng cú hiu sut cao hp. Cho nờn mun hiu sut bỡnh
quõn ca TT ( TTĐ ) cao thỡ nờn chn nhiu t mỏy. Vi turbin cỏnh quay thỡ
max thp, nhng vựng lm vic vi hiu sut cao rng vỡ vy nờn chn ớt t mỏy.
(3)- V v trớ lm vic:
Khi TT lm vic phn nh ca biu ph ti thỡ do cụng sut luụn luụn
thay i nờn chn s t mỏy nhiu. Khi TT lm vic phn gc ca biu ph
ti thỡ nờn chn s t mỏy ớt.
(4)- V mt qun lý vn hnh: m bo thun tin trong vic qun lý vn
hnh nờn chn s t mỏy ớt.
- Z tng thỡ nh hng ca s c ti h thng l nh nhng kh nng xy
ra s c nhiu.
- Z nhiu thỡ vic lp rỏp sa cha n gin hn, nhng vic vn hnh phi
hp cỏc t mỏy sao cho hp lý khú khn hn.
(5)- Vn u t vo thit b v xõy dng cụng trỡnh: S t mỏy tng thỡ vn
u t vo mt n v cụng sut ca TT (bao gm tin mua sm thit b, xõy
dng ng ng, ca ly nc v nh mỏy) tng vỡ:
- Turbin v mỏy phỏt cú cụng sut nh thỡ giỏ thnh n v ca nú ln hn.

Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
- Cỏc thit b ph kốm theo (iu tc, ng ng ỏp lc, ca van, ca nc
vo) nhiu lờn.
- Do Z nhiu nờn kớch thc mt bng nh mỏy ln lờn.
- Khi lng cụng tỏc lp rỏp v sa cha i tu tng lờn.
(6)- V vn chuyn, lp rỏp: Khi s t mỏy ớt, trng lng thit b mi t mỏy
ln; mt khỏc TT thng c xõy dng min nỳi vựng sõu vựng xa, giao
thụng khụng thun li; do vy vic vn chuyn thit b n cụng trng khú khn.
Vic chn thit b phi phự hp vi tỡnh hỡnh thc t nh: Phng tin giao thụng,
ng xỏ, cu cng
(7)- V mt cung cp in: m bo an ton cung cp in nờn chn s t
mỏy nhiu, nht l TT cú t trng ln trong h thng thỡ s c mi t mỏy nh
hng rt ln n vic cung cp in ca h thng. Nu chn s t mỏy ớt dn n
vic cung cp in khụng an ton (khi cú s c), vỡ mi t mỏy m nhn mt phn
ph ti rt ln, khi gp s c s dn n tn tht ln cho h dựng in.
(8)- Quan h s t mỏy v cỏc thit b c in: Z nhiu thỡ thit b c in
nhiu Vn u t vo thit b c in nhiu v d xy ra s c.
Vi tỡnh hỡnh nc ta phi nhp thit b t nc ngoi vỡ vy phi chn s t
mỏy sao cho cỏc thit b cú sn trong bng tra, nu t ch to mt thit b mi s
rt tn kộm. Trong trng hp c bit khụng chn c thỡ ta mi phi thit k v
t ch to.
Vi cụng sut lp mỏy NLM = 56 MW, m bo an ton cho vic cp in
cng nh d dng cho vic vn chuyn thit b, ta khụng chn phng ỏn ch cú
mt t mỏy. Nu s t mỏy ln hn 4 thỡ khi lng thit b v xõy lp s ln, thit
b ho in cỏc t mỏy vi li in quc gia v qui trỡnh vn hnh cỏc thit b

ca trm s phc tp.
T nhng phõn tớch trờn v cn c vo cỏc thụng s thu nng ó tớnh toỏn,
tụi a ra cỏc phng ỏn s t mỏy Z = 2,3,4.
* Cụng sut mt t mỏy: NTM =

N LM
Z


§å ¸N TèT NGHIÖP

ThiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû

®iÖn T2
* Công suất một turbin: NTB=

N LM
Z.ηmf

ηmf : Hiệu suất của máy phát, ηmf = (0,96 ÷ 0,98)
Ta chọn: ηmf = 0,97.
2.2. Chọn nhãn hiệu Turbin:
Căn cứ vào công suất turbin của từng phương án và với dao động cột nước
Hmax = 60 m, Hmin = 40,96 m. Tra biểu đồ phạm vi sử dụng các loại turbin Hình (81), Giáo trình turbin thuỷ lực (GTTBTL) ta chọn được loại turbin CQ60/642 cho
cả 3 phương án:

0
ϕ=
+2

ϕ=
+1
5

σ=0,6
σ=0,65

ϕ=σ=0,45
+1
0
σ=0,5
σ=0,55

σ=0,4

σ=0,35

σ=0.2

σ=0,25
ϕ=+
5
σ=0,3

o

44

o

a=

110

40

100
o

a=

36

90

o

a=

32

4

800

1000

28

o

600

86%

o

o

400

a =2

a =20

o

o

a =12

a =16

80

a=

89%
88%
87%

1400

1200

1800

1600

Z (tổ máy)

2

3

4

NTB (KW)

28866

19244

14433

2.3. Chọn các thông số cơ bản của Turbin:
2.3.1 Xác định đường kính bánh xe công tác (D1):

48

a=

90%

120

o

89%

130

a=

140

%
84

85%
86%
87%
88%

73%
%
%
75 76
77%
78%

79%
80%
%
81
82%
%
83

150

σ=0,15
ϕ=0

160

σ=0,1

ϕ=−5

Đường đặc tính tổng hợp chính của tuabin CQ60/642


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
D1 =

N TB

9,81.T .Q1' .H 3/2
tt

Trong ú: NTB: Cụng sut ca turbin, NTB = 28866 KW;
T: hiu sut ca turbin thc, s b chn T = 0,89;
Q1' : Lu lng qui dn ca turbin thc
* Xỏc nh Q1':
i vi turbin cỏnh quay, im tớnh toỏn ( n1' ; Q1' ) nờn ly sao cho h s khớ
thc khụng quỏ ln. Nu chn ln thỡ chiu cao hỳt Hs s nh dn n cao trỡnh
lp mỏy t sõu lm tng vn u t vo cụng trỡnh. Nu chn nh thỡ s khú m
bo iu kin khớ thc. Vỡ vy im tớnh toỏn ( n1' ; Q1' ) rt khú xỏc nh, õy ta ly
vi trng hp an ton nht v khớ thc. Thng tr s Hs dao ng trong khong
[8 ữ 3] m, do ú ta cú cỏch xỏc nh Q1' nh sau:
Gi thit chiu cao hỳt Hs = 8 m
Mt khỏc Hs = 10


( + ).H tt
900

Trong ú: : H s khớ thc ca turbin mu
: iu chnh khớ thc khi xột n s khỏc nhau gia turbin
thc v turbin mu, tra trờn Hỡnh (7-4) GTTBTL ng vi Htt = 47 m = 0,03.
: Cao trỡnh lp mỏy so vi mt bin, nú ph thuc vo chiu cao
hỳt Hs v mc nc h lu.
S b ly: = Zhlmin = 430,01 m.
=

10 H s .H tt
H tt

430,01
10 ( 8) 0,03.47
900 =
900 = 0,343
47

V ng h s khớ thc: = 0,343 lờn ng TTHC.
'
'
Ta cú: n 1M
= n 10
+(1ữ2) v/ph
'
n 1M
: S vũng quay quy dn ca turbin mu.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
'
n 10
: S vũng quay quy dn ti u ca turbin mu, tra trờn ng
'
TTHC, c: n 10
= 108 v/ph.

'
Ta chn n 1' = n 10
+ 2 = 108 + 2 = 110 v/ph.

Khi ú ng vi giao im n 1' = 110 v/ph v ng h s khớ thc = 0,343 trờn
'
ng TTHC ta tỡm c: Q 1' = Q 1M
= 1185 l/s = 1,185 m 3 /s.

* ng kớnh bỏnh xe cụng tỏc (BXCT):
D1tt =

N TB
=
9,81.T .Q1' .H 3/2
tt

28866
= 2,974 m.
9,81.0,89.1,185.473/2

Cú D1tt ta chn ng kớnh tiờu chun theo bng (5-5), GTTBTL c:
D1tc = 3,2 m.
Cỏc phng ỏn khỏc tớnh tng t, kt qu c th hin bng sau:
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

D1tt(m)

2,94

2,4

2,08

D1tc(m)

3,2

2,5

2,25

2.3.2. Xỏc nh s vũng quay ng b:
S vũng quay ng b ca turbin c xỏc nh theo cụng thc:
ntt =

n1' . H bq
D1tc

n 1' : S vũng quay quy dn ti u ti im tớnh toỏn ca turbin thc
'
n 1' = n 10
+ n

'
(n 10
= 108 v/ph)

n 1' : Chờnh lch gia s vũng quay ca turbin thc v mu
n 1' =

Tmax

1
Mmax


'
n 10
.

Tmax , max : Hiu sut ln nht ca turbin thc v mu
Tra trờn ng TTHC ca turbin CQ60/642 ta c: Mmax = Mt = 0,905


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Vi Htt = 47 m < 150 m nờn:
Tmax = 1 (1 Mmax ).5

D1M

0,46
= 0,9355
= 1 (1 0,905).5
D1T
3,2

0,9355
1 = 1,8 v/ph.
n 1' = 108.
0,905


n 1' = 108 + 1,8 = 109,8 v/ph.
ntt =

109,8. 51,52
= 246,3 v/ph.
3,2

Tra bng (8-3) ta c s vũng quay ng b: ntc= 250 v/ph.
Kt qu ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

ntt(v/ph)

246,3

314,7

349,4

ntc(v/ph)

250

300

375

2.3.3. Kim tra li im tớnh toỏn:
+ S vũng quay quy dn ti im tớnh toỏn ca turbin thc:
'
n1tt
=

n tc .D1tc
250.3,2
=
= 116,7 (v/ph)
H tt
47

+ S vũng quay quy dn ti im tớnh toỏn ca turbin mu:
'

'
n1Mtt
= n1tt
n1' = 116,7 1,8 = 114,9 v/ph.

+ Lu lng quy dn ti im tớnh toỏn:
Q'1tt =

28866
NT
3
=
2
3/2
2
3/2 = 1,002 (m /s).
9,81..D1tc .H tt
9,81.0,89.3,2 .47

'
'
a n 1Mtt
v Q 1tt
lờn ng TTHC ta thy im tớnh toỏn nm trong vựng

cú hiu sut cao (tt = 89,8%).
Kt qu ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

'
n1Mtt
(v/ph)

114,9

107,8

121,5

Q'1tt (m3/s)

1,002

1,094

1,013

tt(%)

89,8

89,2

89,5

2.3.4. Kim tra vựng lm vic ca turbin:
Vi phm vi dao ng ct nc ca turbin t Hmax ữ Hmin thỡ vựng lm vic
'
'
ca turbin s c gii hn bi hai ng nm ngang n 1MHmin
v n 1MHmax
v ng

ng m ln nht a omaxM trờn ng TTHC, ta cú:
n'1MHmax =

n tc .D1tc
n1' = 250.3,2 1,8 = 101,5 v/ph.
H max
60

n'1MHmin =

n tc .D1tc
250.3,2
n1' =
1,8 = 123,2 v/ph.

H min
40,96

'
'
ng vi im tớnh toỏn: Q 1M
= 1,002 m 3 /s ; n 1M
= 114,9 v/ph tra trờn ng

TTHC ta c: a omaxM = 31,5 mm.
'
'
'
Vy vi n 1M
= ( n1MHmax
ữ n1MHmin
) v/ph v a omaxM = 31,5 mm trờn ng

TTHC ta thy phm vi lm vic ca turbin nm trong vựng cú hiu sut cao .Vy
ta chn D1tc (m) ; ntc (v/ph).
Kt qu ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

'

n 1MH
(v/ph)
max

101,5

95,2

107,4

'
n1MH
(v/ph)
min

123,2

115,6

130,3

31,5

32,5

32,5

a omaxM (mm)

2.3.5. Xỏc nh chiu cao hỳt:

Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
trỏnh hin tng khớ thc thỡ chiu cao hỳt H s khụng c ln hn chiu
cao hỳt cho phộp [Hs].
cao hỳt Hs l khong cỏch thng ng tớnh t mc nc h lu n im
cú ỏp lc nh nht. Vi turbin tõm trc thỡ im ny nm mt u di cỏnh
hng nc. Vi turbin cỏnh quay thỡ im ny nm trung tõm trc quay ca
cỏnh turbin.
Hs = 10 -


- (M + )Htt
900

Trong ú:
: Cao trỡnh lp mỏy so vi mt bin, nú ph thuc vo chiu cao hỳt H s v
mc nc h lu. S b ly: = Zhlmin = 430,01 m.
M: H s khớ thc ca TB mu, tra trờn ng TTHC vi im tớnh toỏn (n
'
1tt

'
, Q 1tt
) ta c M = 0,265.

Trong thc t khi cụng sut v ct nc ca turbin thay i thỡ cỏc i lng
qui dn (n 1' , Q 1' ) s thay i v do ú h s khớ thc M cng thay i theo. Vỡ
vy, chiu cao hỳt Hs cng ph thuc vo cụng sut v ct nc lm vic ca
turbin Hs = f(N,H). Mt khỏc ct nc ca TT li ph thuc vo s dao ng
mc nc thng h lu H = f(Ztl, Zhl). Do ú mun xỏc nh c cao hỳt hp
lý cn phi xột cỏc t hp mc nc v cụng sut khỏc nhau, t ú tớnh ra tr s Hs
cho phộp vi mi t hp núi trờn, sau ú chn ra Hs cho phộp hp lý nht. Vi
chiu cao hỳt ú mt mt s bo m turbin lm vic khụng xy ra khớ thc hoc
ch cú khớ thc vi mc nh cho phộp, ng thi m bo turbin khụng lp t
sõu quỏ thp so vi mc nc h lu (Hs kinh t). Nhng lm nh vy rt
phc tp, ũi hi phi cú nhiu thi gian, trong giai on thit k s b ta tớnh vi
ct nc tớnh toỏn.
: iu chnh khớ thc khi xột n s khỏc nhau gia turbin thc v
turbin mu.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Tra trờn Hỡnh (7-4) ng vi Htt = 47 m = 0,03.
Hs = 10

430,01
(0,265 + 0,03).47 = 4,343 m.
900

Trong thc t tớnh toỏn, thng dựng chiu cao hỳt cu to H s' thay cho chiu
cao hỳt Hs. Tu tng loi turbin m H s' c tớnh khỏc nhau:

Vi turbin cỏnh quay:

H 's = Hs + .D1

.D1 = (0,41 ữ 0,46)D1 - Khong cỏch thng ng tớnh t trung tõm cỏnh
hng nc n trc cỏnh BXCT, ta chn .D1 = 0,42.3,2 = 1,344.
H s' =


-4,343

+1,344

= -2,999 m.
Kt

qu

Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

M

0,265

0,3

0,27

Hs(m)

-4,343

-5,988

-4,578

H s' (m)

-2,999

-4,938

-3,633

ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:

2.3.6. Xỏc nh cao trỡnh lp mỏy ( LM):
LM l cao trỡnh lp mỏy turbin, õy l cao trỡnh quan trng ca nh mỏy thu
in vỡ nú l c s xỏc nh cỏc cao trỡnh khỏc. Cao trỡnh lp mỏy phi tho món
hai yờu cu sau:
* V mt kinh t: m bo khi lng o p nh mỏy nh.
* V mt k thut: m bo iu kin khụng phỏt sinh khớ thc trong quỏ
trỡnh vn hnh. Ngoi ra, khi xỏc nh cao trỡnh ny cn phi xem xột lũng dn h
lu cú b xúi sõu trong quỏ trỡnh vn hnh lm cho mc nc h lu gim xung

khụng bo m iu kin tớnh toỏn ban u.
Nú c xỏc nh bng cụng thc:

LM = Zhl + H 's

Trong ú: Zhl: Cao trỡnh mc nc h lu ng vi cao hỳt Hs.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Xỏc nh Zhl: Lu lng qua mt t mỏy:
'
Q T = Q1T
.D12 . H T

ch tớnh toỏn :

'
'
Q 1T
= Q 1tt
= 1,002 m 3 /s ; HT= Htt = 47 m.

2
Q T = 1,002.3,2 . 47 = 70,34 m 3 /s

Vi QT = 70,34 m 3 /s . Tra quan h Q~Zhl ta c :

Zhl = Zhl(QT) = 430,466 m.
LM = 430,466 + (-2,999) = 427,47 m.
Kt qu ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

QT(m3/s)

70.34

46.90

35.17

Zhlmin

430.466

430.249

430.140

LM

427.467

425.311

426.508

2.3.7. Xỏc nh s vũng quay lng ca turbin (nl):
L s vũng quay t bin ca BXCT, nú xy ra khi mụmen lc chuyn ng
ca roto t mỏy (M) ln hn mụmen cn chuyn ng ca roto mỏy phỏt (Mc).
Trong quỏ trỡnh vn hnh TT vỡ mt lý do no ú cn phi úng cỏnh hng
nc, m b phn hng nc cha úng kp thỡ s vũng quay ca turbin tng lờn
t ngt trong thi gian ngn, nú s t ti tr scc i no ú gi l s vũng quay
lng tc (nl).
n1l' . H max
nl =
D1
n1l' : S vũng quay lng quy dn turbin CQ60/15A, tra bng (8-2): n1l' = 270 v/ph.
nl =

270. 60
= 653,6 v/ph.
3,2

Kt qu ca cỏc phng ỏn c th hin bng sau:
Phng ỏn

Z =2

Z=3

Z=4

Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2

nl(v/ph)

653,57

836,56

929,52

BNG III-2: TNG HP KT QU TNH TON CC THễNG S CA TURBIN

Thụng s

n v

NTB
M

(MW)

D1tt
D1tc
Tmax

n

Phng ỏn s t mỏy Z

ntt
ntc

(m)
(m)
(%)
(v/ph)
(v/ph)
(v/ph)

2
28.866
0.343
2.943
3.20
0.9355
1.81
246.30
250.0

3
19.244
0.343
2.403
2.50
0.9323

1.62
314.72
300.0

4
14.433
0.343
2.081
2.25
0.9308
1.53
349.42
375.0

n 1MH max

(v/ph)

101.47

95.21

107.40

'
n 1MH min

(v/ph)

123.19

115.57

130.30

(v/ph)

114.88

107.78

121.54

(m3/s)
(mm)
(%)

(m)

1.002
31.5
89.8
0.265
0.03
-4.343

1.094
32.5
89.2
0.3

0.03
-5.988

1.013
32.5
89.5
0.27
0.03
-4.578

(m)
(m3/s)
(m)
(m)
(v/p)

-2.999
70.34
430.466
427.467
653.57

-4.938
46.90
430.249
425.311
836.56

-3.633
35.17

430.140
426.508
929.52

'

'
n 1Mtt
'
Q 1tt

aomax
tt
M

Hs
H s'
QT
Zhlmin
LM
nl

CHNG 3 :
TNH TON CHN MY PHT
3.1. Khỏi nim :


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Mỏy phỏt l mt thit b ng lc ca nh mỏy thu in, dựng bin c
nng trc turbin thnh in nng u ra ca mỏy phỏt.
Hỡnh thc kt cu, kớch thc ca mỏy phỏt cú nh hng rt ln n kt cu,
kớch thc, b trớ v iu kin vn hnh ca nh mỏy thu in.Vỡ vy vic chn
mỏy phỏt phi m bo c c iu kin kinh t v k thut.
3.1.1. V kinh t:
Do iu kin nc ta cha sn xut c mỏy phỏt m phi nhp t nc
ngoi, do vy vic chn mỏy phỏt phi cn c vo mu ni sn xut, chn phi
m bo ng b, sn xut hng lot, giỏ thnh r. Trong trng hp c bit
khụng chn c thỡ ta phi thit k theo cỏc cụng thc kinh nghim.
3.1.2. V k thut:
- m bo an ton cung cp in.
- Thao tỏc vn hnh, bo qun, sa cha lp rỏp d dng.
- Cụng sut mỏy phỏt chn khụng thay i quỏ 5% : Sđmfm = S tt 5%.S tt
- S vũng quay ca roto mỏy phỏt phi quay vi tc khụng thay i khi
lm vic cú ph ti v bng tc quay ng b m bo tn s dũng in tiờu
chun 50 Hz ( mt s nc l 60 Hz): nmf = nb .
Nu khụng tho món phi hiu chnh li cho phự hp vi yờu cu thit k.
3.2. Tớnh toỏn chn mỏy phỏt in:
3.2.1. Chn mỏy phỏt in:
- Cụng sut nh mc ca mỏy phỏt:
Nmf = Ntb .mf =

N lm
Z

- Cụng sut ton phn (cụng sut biu kin):
Smf =

Trong ú :

N mf
cos


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
cos: H s cụng sut nh mc, thng ly cos = 0,85 khi Sm > 125
MVA, cos = 0,80 khi Sm < 125 MVA.
Cn c vo s vũng quay ng b (nb) v cụng sut thit k (Nmf hay Smf )
chn mỏy phỏt cho tt c cỏc phng ỏn .
Phng ỏn

N đmfm .103 (Kw)

S đmfm .103 (KVA)

n (v/ph)

Z=2

28

35

250

Z=3

18,667

23,334

300

Z=4

14

17,5

375

Da vo cụng sut thit k v s vũng quay, tra trong ti liu thit b ta chn
c cỏc loi mỏy phỏt cho tng phng ỏn nh sau:
Phng ỏn 2 t mỏy chn mỏy phỏt CB425/200-24.
Phng ỏn 3 t mỏy chn mỏy phỏt CB425/110-20.
Phng ỏn 4 t mỏy chn mỏy phỏt CB325/110-16.
Cỏc thụng s k thut ca mỏy phỏt:
Cụng sut
nh mc
S
Phng
vũng
ỏn
(v/ph) MVA

Trng lng
cos

MW

Hiu
sut
%

ng
kớnh
trong
Di (m)

Roto
(tn)

Ton
b
(tn)

2

250

35

28

0,8

97,1

3,7

150

310

3

300

22,5

18

0,8

97

3,65

80

168

4

375

15

12

0,8

97

2,75

55

118

3.2.2. Kim tra li mỏy phỏt ó chn:
Tin hnh so sỏnh v hiu chnh cho cỏc phng ỏn a ra:
Phng ỏn Z = 2 t mỏy :
Chờnh lch cụng sut tng i:


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
S =

S đmfm S tt

S tt

.100% =

35 35
35

.100% = 0% < 5%

Khụng cn thit k mỏy phỏt v hiu chnh chiu cao lừi st t.
Phng ỏn 3 t mỏy :
+ Chờnh lch cụng sut tng i:
S =

S đmfm S tt
S tt

.100% =

22,5 23,334
23,334

.100% = 3,57% < 5%

Khụng cn thit k mỏy phỏt nhng cn hiu chnh li chiu cao lừi st
t cụng sut chn tng ng vi cụng sut thit k trờn c s s vũng quay
v ng kớnh trong stato mỏy phỏt (Di) khụng i.
+ Cụng thc hiu chnh:

'

la =

Stt .la
Sđmfm

Trong ú: la v l 'a : Chiu cao lừi thộp t ca mỏy phỏt chn v mỏy phỏt thit k.
S đmfm , Stt: Cụng sut biu kin ca mỏy phỏt chn v mỏy phỏt thit k.


'
la =

Stt .la
Sđmfm

=

23,334.110 = 114,1
cm.
22,5

Ly theo qui chun: la = 110 cm.
Phng ỏn 4 t mỏy :
+ Chờnh lch cụng sut tng i:
S =

Sđmfm S tt
S tt

.100% =

15 17,5
.100% = 14,29% > 5%
17,5

Thit k li mỏy phỏt.
+ Cụng sut tớnh toỏn iu chnh:

So = k.S đmfm = k.Stt


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Trong ú: k: H s iu chnh, tra bng (1-1) Giỏo trỡnh cụng trỡnh trm thu in
(CTTT) trang 225 vi h s cụng sut tỏc dng cos = 0,8 k = 1,08.
So = k.Stt = 1,08.17,5 = 18,9 MVA.
+ Cụng sut trờn mi cc mỏy phỏt:

Sđmfm
S =
2p
*

Trong ú: 2p: S cc t mỏy phỏt in (2p = 16 cc t).
Sđmfm 17,5
=
= 1,094 MVA.

S =
2p
16
*

+ Chiu di cung trũn vnh b trớ cc roto: * = A.S*
Cỏc h s: A, c xỏc nh theo bng (1-2), Giỏo trỡnh CTTT trang
227 vi ch lm mỏt mỏy phỏt bng khụng khớ, ta cú: A = 0,529 ; = 0,246.
* = A.S* = 0,529.1,0940,246 = 0,54 m.
+ ng kớnh roto: Di =

Kim tra: Di

* .2p 0,54.16
=
= 2,75 m.

3,14

60.Vp
.k p .n o

Trong ú: Vp: Vn tc di quay lng cho phộp ln nht, V p = 160 m/s khi Smf 175
MW; Vp = 180 m/s khi Smf > 175 MW);
kp: H s quay lng ca turbin, kp =

n 'Ip
n 'Io

n 'Ip : S vũng quay qui dn ch lng tc ( n 'Ip = 270 v/ph);

n 'Io : S vũng quay qui dn ch tớnh toỏn ca t mỏy ( n 'Io = 121,5 v/ph);
no: S vũng quay nh mc ca mỏy phỏt, no = nb = 375 v/ph.
60.Vp
.k p .n o

=

60.160
= 3,67
270
m > Di = 2,75 m Tho món iu kin.
.
.375
121,5


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
30.C A .So
.n o .D i2

+Chiu cao lừi thộp t: la =
Vi: CA =
CA =
la =

R

18,8
=
= 18,57 .
S* y 1,07 0,18

30.CA .So 30.18,57.18,9
=
= 1,2 m.
.n o .Di2 3,14.375.2,752

iu kin:
Ta cú:

R
, tra bng trang 227 giỏo trỡnh CTTT: R = 18,8; y = 0,18.
S*y

la
= 1,5 ữ 4
*

la
1,2
=
= 2,2 Tho món iu kin.
*
0,54


+ Trng lng ca mỏy phỏt:

G 'mf =

G mf .Stt
Sdm
mf

Gmf, G'mf: Trng lng ca mỏy phỏt chn v mỏy phỏt thit k.
'
G mf =

118.17,5
= 137,67 tn.
15

'
+Trng lng ca roto mỏy phỏt: G R =

G R .Stt
Sdm
R

GR, G'R: Trng lng ca roto mỏy phỏt chn v mỏy phỏt thit k.
'
GR =

55.17,5
= 64,17 tn.
15

BNG TNG HP KT QU TNH TON CC PHNG N
Phng ỏn

N(%)

l 'a (cm)

la(cm)

Z=2

0

200

200

150

310

Z=3

3,57

110

110

80

168

Z=4

14,29

128

122

64,17

137,67

G 'R (Tn) G 'mf (Tn)


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
3.2.3. Lc dc trc:
Lc dc trc c tớnh theo cụng thc:
Pz = Pzn + G = K. D12 .Hmax + 1,1.(Gb + Gr + Gt)
Pzn: p lc nc dc trc;
Kz: H s ỏp lc nc dc trc, tra bng (8-1) GTTBTL ta c Kz = 0,73 T/m3;
Gb: Trng lng BXCT, tra hỡnh (8-11) GTTBTL vi D1 = 3,2 m
Gb = 300 kN = 30 tn;

H s 1,1: H s xột n trng lng ca cỏc phn quay khỏc ca turbin v
mỏy phỏt in;
Gr: Trng lng roto mỏy phỏt in kốm theo trc, ly bng 0,5 trng lng
ton b mỏy phỏt Gr = 0,5.Gmf = 0,5.310 = 155 tn;
Gt: Trng lng trc turbin, ly bng 0,2.Gb = 0,2.30 = 6 tn;
Pz = 0,73.3,22.59,99 + 1,1.(30 + 155 + 6) = 658,54 tn.
Cỏc phng ỏn khỏc tớnh tng t, kt qu c th hin bng sau:
Phng ỏn

Kz

D1(m)

Pzn(tn)

Gb(tn)

Gt(tn)

Gr(tn)

Pz(tn)

Z=2

0.73

3.2

448.44

30

6

155

658.54

Z=3

0.73

2.5

273.70

20

4

84

392.5

Z=4

0.73

2.25

221.70

10

2

68.84

310.62

3.2.4. Phõn tớch chn phng ỏn:
chn ra phng ỏn hp lý nht tc l phng ỏn va cú li v kinh t va
m bo iu kin k thut thỡ chỳng ta phi phõn tớch c hai iu kin kinh t v
k thut:
1/ V kinh t:
Phi da vo vn u t c bn v chi phớ vn hnh hng nm, nhng do ti
liu cha y , mt khỏc trong phm vi ỏn ny ch l thit k s b nờn tụi
khụng tớnh toỏn kinh t. Tuy nhiờn, kinh nghim thy rng s t mỏy cng nhiu


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
thỡ vn u t vo nh mỏy cng tng: Vỡ vy tng vn u t cho phng ỏn 2 t
mỏy l nh nht.
2/ V k thut:
Cn c vo kt qu tớnh toỏn la chn turbin v mỏy phỏt ta cú bng tng hp

kt qu cỏc thụng s k thut sau:
Phng ỏn
'
n 1MH max

n v

Z=2

Z=3

Z=4

(v/ph)

101.5

95.2

107.4

'
n 1MH min

(v/ph)

123.2

115.6

130.3

'
n 1Mtt

(v/ph)

114.9

107.8

121.5

(m3/s)

1.002

1.094

1.013

aomax

(mm)

31.5

32.5

32.5

tt
M
Hs
LM
nl
Gmf
GR
GTB

(%)

89.8
0.265
-4.343
427.467
653.6
310
150
154.542

89.2
0.3
-5.988
425.311
836.6
168
80
92.025

89.5
0.27
-4.578
426.508
929.5
137,67
64,17
73.759

Q

'
1tt

(m)
(m)
(v/ph)
(tn)
(tn)
(tn)

Ta so sỏnh cỏc phng ỏn v vựng lm vic, im tớnh toỏn cú nm trong
vựng hiu sut cao khụng, h s khớ thc, chiu cao hỳt H s , tc quay lng, iu
kin vn chuyn thit b, cụng sut thit k v cụng sut chn cú hp lý hay khụng,
chiu cao lừi st t thay i ớt hay nhiu.
Núi chung cỏc phng ỏn chn u cú vựng lm vic v im tớnh toỏn nm
trong vựng cú hiu sut cao, h s khớ thc, chiu cao hỳt H s thuc phm vi cho
phộp, ỏp ng yờu cu k thut.
- Phng ỏn 4 t mỏy cú s t mỏy nhiu nht nờn chi phớ cho ca ly nc,
ng dn nc ln; cỏc thit b ph tr, s u in phc tp; qun lý vn

hnh khú khn. Ngoi ra phng ỏn 4 t mỏy phi thit k mỏy phỏt do cụng sut
thit k v cụng sut chn khụng hp lý. Tuy nhiờn phng ỏn ny cú iu kin
vn chuyn thit b v kh nng an ton cung cp in tt nht.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
- Phng ỏn 3 t mỏy cú hiu sut ti im tớnh toỏn thp nht, chiu cao hỳt
Hs nh nht nờn khi lng o h múng, x lý nn v khi lng bờ tụng phn
di nc ca nh mỏy tn kộm hn hai phng ỏn cũn li.
- Phng ỏn 2 t mỏy cú nhc im l kh nng an ton cung cp in
khụng tt bng hai phng ỏn cũn li. Tuy nhiờn phng ỏn ny cng cú nhiu u
im nh: Hiu sut ti im tớnh toỏn cao nht, tc quay lng nh nht, chiu
cao hỳt v cao trỡnh lp mỏy ln nht nờn khi lng o h múng, x lý nn v
khi lng bờ tụng phn di nc ca nh mỏy ớt tn kộm hn.
T nhng phõn tớch trờn tụi chn phng ỏn Z=2 t mỏy cho TT T2.
THễNG S K THUT CA PHNG N CHN
TURBIN

MY PHT

CQ60/642
D1 (m)
3,2
NTB (MW)
28,866
nTB (v/ph)

250
CB425/200-24
Nmf(MW)
28
Di (m)
3,7
n (v/ph)
250
Gmf(tn)
310
GR(tn)
150
(%)
97,1
cos
0,8

3.3. Tớnh toỏn kớch thc mỏy phỏt:
3.3.1. Xỏc nh kiu mỏy phỏt:
Trc mỏy phỏt c ni trc tip vi trc turbin. Hỡnh thc lp mỏy phỏt trc
ng cú hai kiu: Kiu ụ v kiu treo. Cn c vo s vũng quay nh mc v t s
gia ng kớnh trong stato mỏy phỏt (D i) vi chiu cao lừi thộp t chn kiu
mỏy phỏt.Nu:
5<

Di
Chn mỏy phỏt kiu ụ.
la

Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
4>

Di
Chn mỏy phỏt kiu treo.
la

5ữ4=

Di
thỡ: +Nu n > 150 v/ph Chn mỏy phỏt kiu treo.
la
+Nu n < 150 v/ph Chn mỏy phỏt kiu ụ.

Vi mỏy phỏt CB425/200-24 ó chn ta cú

Di
3,7
=
= 1,85 < 4 Ta chn
la
2

mỏy phỏt kiu treo.
3.3.2. Xỏc nh cỏc kớch thc mỏy phỏt:
1/ ng kớnh trc mỏy phỏt:

ng kớnh trc mỏy phỏt chn bng ng kớnh trc turbin.
+ ng kớnh ngoi :
dn = (12 ữ 14). 3

N mf
28000
= (12 ữ 14). 3
= (57,84 ữ 67,48) (cm).
no
250

Ta chn : dn = 60 cm.
+ ng kớnh trong :
dt =

4


N
d n . d 3n 113. mf
no



=


4

28000

60. 60 3 113 .
= 59,1 (cm).
250


Ta chn: dn = 55 cm.
2/ ng kớnh ging turbin:
ng kớnh ging turbin c quyt nh bi cu to mỏy phỏt v turbin.
Vic xỏc nh ng kớnh ging turbin cn chỳ ý vic thỏo lp turbin d dng v
m bo iu kin t mỏy phỏt.
- Da vo yờu cu thỏo lp mỏy phỏt:
Dg Di (1,5 ữ 0,6)m = 3,7 (1,5 ữ 0,6)m = (2,2 ữ 3,1)m.
- Da vo iu kin thỏo lp turbin:
Dg (1,3 ữ 1,4).D1 = (1,3 ữ 1,4).3,2 = (4,16 ữ 4,48)m.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2
Khụng th la chn ng kớnh ging turbin tho món c hai iu kin
trờn, vỡ vy ta xỏc nh Dg theo iu kin thit k c th trong ỏn ny. S b ta
ly bng ng kớnh trong Db ca stato turbin. Vi D1 = 3,2 m tra bng (5-5)
GTTBTL ta c: Dg = Db = 4,37 m.
3/ Stato mỏy phỏt:
- ng kớnh ngoi lừi thộp, tra ti liu chn thit b:
Da = 5 m
- Chiu cao stato mỏy phỏt: hst = la + 0,75m (hoc 1,5m)

Ta chn:

hst = la + 0,75m = 2 +0,75 = 2,75 m.

- ng kớnh mỏy phỏt (ng kớnh stato mỏy phỏt):
Dst = Da + 1,4 m = 6,4 m.
4/ Giỏ ch thp trờn:
- Chiu cao: h1 = (0,2 ữ 0,25).Di = (0,2 ữ 0,25).3,7 = (0,74 ữ 0,925)m
Ta chn:

h1 = 0.8 m.

- ng kớnh: D1 = Dst = 6,4 m.
5/ Giỏ ch thp di:
- Chiu cao: h2 = (0,1 ữ 0,12).Dg = (0,1 ữ 0,12).4,37 = (0,44 ữ 0,52)m
Ta chn: h2 = 0,5 m.
- ng kớnh: D2 = Dg + 0,4m = 4,37 + 0,4 = 4,77 m.
- Khong cỏch t mt trờn giỏ ch thp di n mt di stato mỏy phỏt:
a = (0,2 ữ 0,3)m, ta chn: a = 0,2 m.
- Khong cỏch t mt di giỏ ch thp di n mt bớch trc mỏy phỏt:
C = (0,8 ữ 1)m, ta chn: C = 1 m.
6/ trc chn:
- Chiu cao: h3 = (0,2 ữ 0,25).Di = (0,2 ữ 0,25).3,7 = (0,74 ữ 0,925)m
Ta chn: h3 = 0,8 m.
- ng kớnh: D3 = (0,4 ữ 0,5).Di = (0,4 ữ 0,5).3,7 = (1,48 ữ 1,85)m
Ta chn: D3 = 1,6 m.
7/ Chúp mỏy phỏt:


§å ¸N TèT NGHIÖP

ThiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû

®iÖn T2
- Chiều cao: ho = (0,3 ÷ 0,5)m , ta chọn: ho = 0,3 m.
- Đường kính: Do = (0,2 ÷ 0,25).Di = (0,2 ÷ 0,25).3,7 = (0,74 ÷ 0,925)m
Ta chọn: Do = 0,9 m.
8/ Hố máy phát:
- Chiều dày máy làm mát: t = (0,35 ÷ 0,375)m , ta chọn: t = 0,35 m.
- Khoảng cách đi lại: b > (0,4 ÷ 0,5)m , ta chọn: b = 0,5 m.
- Đường kính: Dh = Dst + 2t + 2b = 6,4 + 2.0,35 +2.0,5 = 8,1 m.
9/ Chiều cao máy phát kể từ mặt bích đến đỉnh:
Ho = C + a + h2 + hst + h1 + h3 + ho
= 1 + 0,2 + 0,5 + 2,75 + 0,8 + 0,8 + 0,3
= 6,35 m.


Đồ áN TốT NGHIệP

Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ

điện T2

CHNG 4:
THIT B DN V THOT NC
4.1. Thit b dn nc (bung turbin - bung xon):
4.1.1. Khỏi nim, cụng dng v yờu cu:
Bung turbin l phn ni lin cụng trỡnh dn nc ca nh mỏy thu in vi
turbin. Bung turbin gm cú cỏc cụng dng sau:
- Dn nc t ng ng ỏp lc vo trong c cu hng nc ca turbin.

- To cho dũng nc trc khi vo c cu hng nc cú mt vũng nht
nh trỏnh lc xung kớch gia dũng nc v mộp ngoi ca cỏnh hng nc.
- Phõn b u lng nc vo xung quanh bỏnh xe cụng tỏc trỏnh lc tỏc
dng lch tõm.
Bung turbin cn phi m bo cỏc yờu cu sau:
+ Dn nc u n lờn chu vi cỏc cỏnh hng nc, to nờn dũng
chy i xng vi trc turbin.
+ Tn tht thu lc trong bung, c bit l trong b phn hng nc l
nh nht.
+ Bung cú kớch thc nh nht ,kt cu n gin v chc chn.
+ D ni tip vi vi ng dn ca TT.
+ Thun tin cho vic b trớ turbin v cỏc thit b ph ca ca nú trong
gian mỏy ca TT, tho món cỏc yờu cu xõy dng nh mỏy.
Kớch thc v hỡnh dng bung xon (chiu rng mt bng v chiu cao tit
din ca vo ca bung) cú nh hng ti tn tht nng lng trong bung xon
v cỏc phn qua nc tip theo (stato, b phn hng nc v BXCT). Núi chung
bung cú kớch thc ln thỡ hiu sut cao hn. Mt khỏc kớch thc bung xon