bài tập phần thủy điện

-PHẦN 1 THỦY NĂNG
Câu 1. Trạm thủy điện (TTĐ) A là TTĐ điều tiết năm có:

Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 230 (m)
Mực nước chết (MNC) tính theo điều kiện làm việc của tuabin: MNC tb = 210 (m),
MNC tính theo điều kiện bồi lắng hồ chứa: MNCbc = 215 (m).
MNC theo tiêu chuẩn điện năng mùa kiệt lớn nhất: MNC 0 = 214 (m).
Hãy chọn MNC cho TTĐ A và giải thích lý do chọn. Có thể đưa ra giải pháp nào để làm tăng khả
năng phát điện vào mùa kiệt cho TTĐ A nếu biết rằng kết quả MNC theo điều kiện bồi lắng ở trên được
xác định dựa trên dung tích bùn cát ứng với thời gian tuổi thọ công trình?.
Câu 2. Trạm thủy điện A là thủy điện điều tiết năm có:
Điện lượng mùa lũ của năm rất kiệt nước:

Emlp% = 500 (106 kWh)

Điện lượng mùa lũ của năm kiệt thiết kế:
Điện lượng mùa lũ của năm trung bình nước:

Eml99% = 300 (106 kWh)

Eml50% = 900 (106 kWh)

Điện lượng mùa lũ của năm nhiều nước:

Eml100-p% = 1275 (106 kWh)

Điện lượng năm của năm rất kiệt nước:

En99% = 500 (106 kWh)

Điện lượng năm của năm kiệt thiết kế:

Enp% = 870 (106 kWh)

Điện lượng mùa kiệt của năm trung bình nước: Emk50% = 720 (106 kWh)
Điện lượng mùa kiệt của năm nhiều nước:

Emk100-p% = 1110 (106 kWh)

Công suất lắp máy Nlm = 400 (MW)
Xác định điện lượng năm trung bình nhiều năm và số giờ lợi dụng công suất lắp máy của TTĐ A.
Công suất lắp máy chọn của trạm thủy điện chọn như thế có hợp lý không, vì sao?

Câu 3. Trạm thủy điện (TTĐ) A là bậc thang trên của TTĐ B, cả 2 trạm đều có hồ điều tiết năm

và đều là thủy điện sau đập. Lưu lượng thiên nhiên trung bình mùa kiệt đến tuyến đập của TTĐ A
là QA = 18 (m3/s) và đến tuyến đập TTĐ B là Q B = 37 (m3/s). Lưu lượng phát điện trung bình
mùa kiệt của TTĐ A là QpđA = 30 (m3/s). Dung tích hữu ích của TTĐ B là 360.10 6 (m3), số tháng
mùa kiệt là 7 tháng. Yêu cầu :
a, Xác định lưu lượng phát điện trung bình mùa kiệt của TTĐ B.
b, Như câu hỏi a, nếu TTĐ B có yêu cầu dùng nước hạ lưu nhà máy là 5 (m3/s)
(trong tính toán bỏ qua các loại tổn thất lưu lượng, số giây trong 1 tháng lấy bằng 2,62*10 6 giây).


Câu 4. Trạm thủy điện (TTĐ) A là TTĐ điều tiết năm. Lưu lượng thiên nhiên đến trung bình mùa

kiệt là Qmk = 30 (m3/s). Lưu lượng thiên nhiên đến trung bình mùa lũ là Q ml = 60 (m3/s). Dung
tích hữu ích của TTĐ A là 450.106 (m3). Số tháng mùa kiệt là 7 tháng, mùa lũ là 5 tháng. Yêu cầu :
a, Xác định lưu lượng phát điện trung bình mùa kiệt và mùa lũ của TTĐ A.
b, Như câu hỏi a, nếu TTĐ A có yêu cầu dùng nước hạ lưu nhà máy là 5 (m3/s)
(trong tính toán bỏ qua các loại tổn thất lưu lượng, số giây trong 1 tháng lấy bằng 2,62*10 6 giây).

Câu 5. Trạm thủy điện A là thủy điện điều tiết năm có:
Công suất trung bình mùa kiệt của năm rất kiệt nước:

Nmk99% =40 (MW)
Nmkp% =50 (MW)

Công suất trung bình mùa kiệt của năm kiệt thiết kế:

Công suất trung bình mùa kiệt của năm trung bình nước: N mk50% =70 (MW)
Nmk100-p% =90 (MW)

Công suất trung bình mùa kiệt của năm nhiều nước:

Ntbn99% =60 (MW)

Công suất trung bình năm của năm rất kiệt nước:
Công suất trung bình năm của năm kiệt thiết kế:

N tbnp% =75 (MW)

Công suất trung bình năm của năm trung bình nước: Ntbn50% =100 (MW)
N tbn100-p% =130 (MW)

Công suất trung bình năm của năm nhiều nước:

Xác định công suất bảo đảm của trạm thủy điện trên, giải thích tại sao lai xác định như vậy. (22

Câu 6. Trạm thủy điện A là thủy điện điều tiết năm có:

(Bỏ)
Công suất trung bình mùa kiệt của năm rất kiệt nước:

Nmk99% =40 (MW)

Công suất trung bình mùa kiệt của năm kiệt thiết kế:
Công suất trung bình mùa kiệt của năm trung bình nước: N mk50% =70 (MW)
Công suất trung bình năm của năm rất kiệt nước:
Công suất trung bình năm của năm kiệt thiết kế:

Ntbn99% =60 (MW)
N tbnp% =75 (MW)

Công suất trung bình năm của năm trung bình nước: Ntbn50% =100 (MW)
Hãy xác định điện lượng năm trung bình nhiều năm (E nn) của trạm thủy điện trên, giải thích tại sao
lại xác định như vậy. (22

Câu 7. Trạm thủy điện A là thủy điện điều tiết năm có điện lượng năm trung bình nhiều năm là E nn=2 (tỷ
Kw.h). Theo anh, chị công suất lắp máy của trạm thủy điện này bằng bao nhiêu trong các giá trị dưới đây
là hợp lý nhất, giải thích tại sao? (22
Công suất lắp máy:
Nlm =80 (MW)


Công suất lắp máy:

Nlm =100 (MW)

Công suất lắp máy:

Nlm =500 (MW)

Công suất lắp máy:

Nlm =1000 (MW)

Công suất lắp máy:

Nlm =2000 (MW)

Công suất lắp máy:

Nlm =2500 (MW)

Công suất lắp máy:

Nlm =3000 (MW)

Với giả thiết là TTĐ này sẽ hòa vào mạng lưới điện Quốc gia Việt Nam vào cuối năm 2016.

Câu 8. Trạm thủy điện A là thủy điện điều tiết năm có:
Điện lượng năm của năm rất kiệt nước:
E n99% =200 (106 Kw.h)
Điện lượng năm của năm kiệt thiết kế:

E np% =250 (106 Kw.h)

Điện lượng năm của năm trung bình nước:

En50% =350 (106 Kw.h)

Điện lượng mùa kiệt của năm rất kiệt nước:

E mk99% =90 (106 Kw.h)

Điện lượng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế:

E mkp% =120 (106 Kw.h)

Điện lượng mùa kiệt của năm trung bình nước: Emk50% =180 (106 Kw.h)
Điện lượng mùa kiệt của năm nhiều nước:

Emk100-p% =230 (106 Kw.h)

Xác định điện lượng bình quân nhiều năm của trạm thủy điện trên, giải thích tại sao lại xác định
như vậy. (22


PHẦN 2 THIẾT BỊ THỦY ĐIỆN
Câu 9. Tuốc bin gáo có các thông số sau:
Đường kính D1=1.9 mét; vận tốc của dòng nước khi ra khỏi vòi phun là Vo=100(m/s);
Hãy xác định vận tốc quay của tuốc bin để tuốc bin làm việc với hiệu suất cao nhất? (22
Trục tuốc bin được nối trực tiếp với trục máy phát điện bằng mặt bích, vậy ta nên chọn
vận tốc quay đồng bộ của tổ máy bằng bao nhiêu? (12
Bỏ qua các tổn thất thủy lực của dòng chảy trong phạm vi bánh xe công tác.

Câu 10.Tuốc bin gáo có các thông số sau:

Câu 11. Tuốc bin gáo có các thông số sau:
Đường kính D1=1.2 mét; vận tốc của dòng nước khi ra khỏi vòi phun là

Vo = ϕ 2.g .H = 100(m / s ) ; Hãy xác định hiệu suất của tuốc bin khi tuốc bin quay với vận tốc
n=500 (vòng/phút)? (32
Biết φ=0.98; Cosβ1=1(góc tại cửa vào cánh gáo); góc β 2=170º (góc tại cửa ra cánh gáo, lấy
Cosβ2= -0.985); Bỏ qua các tổn thất thủy lực của dòng chảy trong phạm vi bánh xe công tác.
Câu 12.Tuốc bin gáo có các thông số sau:
Đường kính D1=1.2 mét; vận tốc của dòng nước khi ra khỏi vòi phun là

Vo = ϕ 2.g .H = 100(m / s ) ; Hãy xác định công suất của tuốc bin khi tuốc bin quay với vận tốc
n=750 (vòng/phút)? (42
Biết φ=0.98; lưu lượng qua tuốc bin Q=4(m 3/s); góc Cosβ1=1 (góc tại cửa vào cánh gáo);
góc β2=170º (góc tại cửa ra cánh gáo, lấy Cosβ 2= -0.985); Bỏ qua các tổn thất thủy lực của dòng
chảy trong phạm vi bánh xe công tác.
Câu 13.Hãy tính công suất của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=5.0 (mét); cột nước tính toán H tt =90 (mét); điểm tính toán có lưu lượng
quy dẫn QI’=1100 (l/s); hiệu suất tại điểm tính toán η=92%.
Câu 14.Hãy tính đường kính (D1) của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Công suất Ntb =212 (MW); cột nước tính toán Htt =90 (mét); điểm tính toán có lưu lượng
quy dẫn QI’=1100 (l/s); hiệu suất tại điểm tính toán η=92%.
Câu 15.Hãy xác định vận tốc quay đồng bộ (nđb) của tuốc bin TB. (32
Biết các thông số của tuốc bin như sau:


Đường kính D1=4.6 (mét); cột nước tính toán H tt =90 (mét); điểm tính toán có vận tốc
quay quy dẫn nI’=73 (vòng/phút);
Câu 16.Hãy tính lưu lượng quy dẫn (QI’) của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Công suất Ntb =220 (MW); tuốc bin làm việc với cột nước H max =115 (mét); tạm lấy hiệu

suất η=92%. Tuốc bin có đường kính D1=5.0 (mét);
Câu 17.Hãy tính vận tốc quy dẫn (nI’) của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=4.6 (mét); bin làm việc với cột nước H min =80 (mét); tuốc bin làm việc với
vận tốc quay đồng bộ nđb=150 (vòng/phút);
Câu 18.Hãy xác định vận tốc quay đồng bộ (nđb) của tuốc bin TB. (32
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=4.6 (mét); cột nước bình quân gia quyền H bq =95 (mét); cột nước tính
toán Htt =90 (mét); cột nước lớn nhất H max =120 (mét); vận tốc quay quy dẫn tối ưu n I tư’=71
(vòng/phút);
Câu 19.Hãy tính công suất lớn nhất của tổ máy thủy điện. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=5.0 (mét); cột nước lớn nhất H max =110 (mét); cột nước tính toán H tt =90
(mét); điểm tính toán có lưu lượng quy dẫn QI’=1100 (l/s); hiệu suất tuốc bin tại điểm tính toán
ηtb=92%; hiệu suất tuôc bin khi làm việc với H max và tổ máy phát công suất tối đa là η tb=92,5%
hiệu suất máy phát ηmf=98%;
Câu 20.Hãy tính diện tích tiết diện buồng xoắn kim loại tại vị trí góc bao ϕ=230o . Tính theo quy luật vận
tốc trung bình (Vu tb) không đổi. (22
Biết các thông số của của buồng xoắn như sau:
Góc bao ϕmax=345o ; cột nước lớn nhất Hmax =100 (mét); cột nước tính toán Htt =80 (mét);
Diện tích tiết diện cửa vào Fv=12(m2);

Câu 21.Hãy xác định vận tốc quay đồng bộ (nđb) của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau: Đường kính D1=4.6 (mét); cột nước bình quân gia quyền
Hbq =95 (mét); cột nước tính toán H tt =90 (mét); cột nước lớn nhất H max =120 (mét); vận tốc quay quy
dẫn tại điểm tính toán nI tt’=73 (vòng/phút);
Câu 22.Hãy tính công suất của tuốc bin tổ máy thủy điện. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=5.0 (mét); cột nước tính toán H tt =90 (mét); điểm tính toán có lưu lượng
quy dẫn QI’=1100 (l/s); hiệu suất tuốc bin tại điểm tính toán ηtb=93%. hiệu suất máy phát ηmf=98%.

Câu 23.Tuốc bin gáo có các thông số sau:
Đường kính D1=0,8 mét; vận tốc của dòng nước khi ra khỏi vòi phun là Vo=90(m/s); Hãy
xác định vận tốc quay của tuốc bin để tuốc bin làm việc với hiệu suất cao nhất? (22


Trục tuốc bin được nối trực tiếp với trục máy phát điện bằng mặt bích, vậy ta nên chọn
vận tốc quay đồng bộ của tổ máy bằng bao nhiêu? (12
Bỏ qua các tổn thất thủy lực của dòng chảy trong phạm vi bánh xe công tác.
Câu 24.Hãy tính công suất của tuốc bin TB. (22
Biết các thông số của tuốc bin như sau:
Đường kính D1=3.0 (mét); cột nước lớn nhất H max =80 (mét); cột nước bình quân H bq =70
(mét); cột nước tính toán Htt =65 (mét); cột nước nhỏ nhất Hmin =60 (mét); điểm tính toán có lưu
lượng quy dẫn QI’=1200 (l/s); hiệu suất tại điểm tính toán η=92%.


PHẦN 3 CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN
Câu 25.Trạm thủy điện TĐ7 là trạm thủy điện có hồ điều tiết năm; có đường dẫn nước có áp dài 300m; có
4 tổ máy công suất mỗi tổ là 240MW. Theo anh/chị nên chọn phương thức cấp nước nào trong các phương
thức cấp nước sau: phương thức cấp nước độc lập; phương thức cấp nước kiểu phân nhóm; phương thức
cấp nước liên hợp. Giải thích tại sao. (22
Câu 26.Trạm thủy điện TĐ8 là trạm thủy điện có đường dẫn nước có áp dài 4Km; có 4 tổ máy công suất
mỗi tổ là 150MW. Cột nước tính toán của TTĐ này là Htt=200m; Theo anh/chị nên chọn phương thức cấp
nước nào trong các phương thức cấp nước sau: phương thức cấp nước độc lập; phương thức cấp nước kiểu
phân nhóm; phương thức cấp nước liên hợp. Giải thích tại sao. (22
Câu 27.Trạm thủy điện TĐ9 là trạm thủy điện có đường dẫn nước có áp dài 8Km; có 4 tổ máy công suất
mỗi tổ là 30MW. Cột nước tính toán của TTĐ này là Htt=350m; Theo anh/chị nên chọn phương thức cấp
nước nào trong các phương thức cấp nước sau: phương thức cấp nước độc lập; phương thức cấp nước kiểu
phân nhóm; phương thức cấp nước liên hợp. Giải thích tại sao. (22
Câu 28.Đường ống áp lực có các thông số sau: Chiều dài L= 200m; Tiết diện ống F=10 m2; Vận tốc sóng
nước va C=1000m/s; đang dẫn nước với lưu lượng là Q1=1(m3/s). Đóng tức thời, đóng hoàn toàn cửa van

cuối ống. Anh/chị hãy tính trị số áp lực nước va và vẽ biểu đồ phân bố áp lực nước va dọc theo chiều dài
ống (Bỏ qua các thành phần tổn thất ma sát thủy lực giữa dòng chảy và thành ống). (32
Câu 29.Đường ống áp lực có các thông số sau: Chiều dài L= 550m; Tiết diện ống F=8 m2; Vận tốc sóng
nước va C=1100m/s; đang dẫn nước với lưu lượng là Q1=0.8(m 3/s). Đóng từ từ cửa van cuối ống cho đến
khi lưu lượng chảy qua van Q2=0, trong thời gian Ts=0,6(s). Anh/chị hãy tính trị số áp lực nước va lớn
nhất tại mặt cắt cuối đường ống và vẽ biểu đồ phân bố áp lực nước va dọc theo chiều dài ống (Bỏ qua các
thành phần tổn thất ma sát thủy lực giữa dòng chảy và thành ống). (32
Câu 30.Trạm thủy điện A sử dụng tuabin tâm trục, trục đứng có:
Cao trình mực nước hạ lưu nhỏ nhất là 423 m
Độ sâu hút Hs = 1,2 m
Cột nước lớn nhất Hmax = 43m
Cột nước tính toán Htt = 36 m
Đường kính tiêu chuẩn của tuabin: D1 = 2,8 m
Chiều cao của cánh hướng nước: b0 = 0,35xD1
Yêu cầu tính Cao trình lắp máy và vẽ hình minh họa
Câu 31.Trạm thủy điện A sử dụng tuabin hướng trục, trục đứng có:
Cao trình mực nước hạ lưu nhỏ nhất là 423 m
Độ sâu hút Hs = 1,2 m
Cột nước lớn nhất Hmax = 29m
Cột nước tính toán Htt = 25 m
Đường kính tiêu chuẩn của tuabin: D1 = 2,8 m
Chiều cao của cánh hướng nước: b0 = 0,35xD1
Khoảng cách từ tâm quay của cánh BXCT đến mặt phẳng đi qua tâm của cánh hướng nước:
0,43xD1
Yêu cầu tính Cao trình lắp máy và vẽ hình minh họa.
Câu 32. Trạm thủy điện A sử dụng tuabin tâm trục, trục đứng có:
Cao trình mực nước hạ lưu nhỏ nhất là 423 m
Đường kính tiêu chuẩn của tuabin: D1 = 2,8 m
Cột nước lớn nhất Hmax = 43m
Cột nước tính toán Htt = 36 m

Hệ số khí thực tại điểm tính toán


Độ hiệu chỉnh hệ số khí thực
Chiều cao của cánh hướng nước: b0 = 0,35xD1
Yêu cầu tính Cao trình lắp máy và vẽ hình minh họa
Câu 33.Trạm thủy điện A sử dụng tuabin hướng trục, trục đứng có:
Cao trình mực nước hạ lưu nhỏ nhất là 423 m
Đường kính tiêu chuẩn của tuabin: D1 = 2,8 m
Chiều cao của cánh hướng nước: b0 = 0,35xD1
Cột nước lớn nhất Hmax = 29m
Cột nước tính toán Htt = 25 m
Hệ số an toàn khi tính Hs lấy bằng 1,1
Hệ số khí thực tại điểm tính toán
Khoảng cách từ tâm quay của cánh BXCT đến mặt phẳng đi qua tâm của cánh hướng nước:
0,43xD1
Yêu cầu tính độ sâu hút Hs và vẽ hình minh họa

CHƯƠNG 2. KÍCH THƯỚC VÀ CAO TRÌNH CHÍNH NHÀ MÁY
2.1 Kết cấu và kích thước phần dưới nước
Phần dưới nước của nhà máy được tính kể từ cao trình máy phát trở xuống, là phần chính
của nhà máy, nó chiếm khối lượng bê tông rất lớn trong nhà máy. Dọc theo chiều dài nhà
máy, phần dưới nước gồm nhiều khối turbin giống nhau, ngoài cùng là sàn lắp ráp.
Trong tầng turbin, ngoài turbin còn đặt các thiết bị phụ của TTĐ, các hệ thống này nhằm
đảm bảo sự làm việc bình thường của các thiết bị chính.
Do các đoạn tổ máy và phần sàn lắp ráp chịu tải trọng khác nhau, vì vậy em bố trí một
khe lún giữa gian lắp ráp và các tổ máy.
Kết cấu phần dưới nước của nhà máy thuỷ điện sau đập gồm: buồng xoắn, ống hút. Điều
kiện địa chất nền có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước và hình dạng phần dưới nước của
nhà máy nhất là bản đáy tổ máy.

2.1.1 Chiều dài đoạn tổ máy
Chiều dài đoạn tổ máy là khoảng cách giữa tim 2 tổ máy kế tiếp nhau. Chiều dài
đoạn tổ máy phụ thuộc vào kích thước buồng xoắn và kích thước hố máy phát. Đối với
trạm thủy điện sông Nhiệm 3 đoạn tổ máy có kích thước như sau:
Lđ = max(

Dh
D
,R345 )+ max( h ,R165 )+ 2δ
2
2

Trong đó :
Dh : đường kính hố máy phát 6m


R345: Bán kính hình bao ngoài của buồng xoắn tại góc bao ϕmax=3450; ,
R345 = 4,163 m
R165: Bán kính hình bao ngoài của buồng xoắn tại góc bao ϕ=1650;
R165 = 3,2769 m
+ δ: chiều dày bê tông bảo vệ buồng xoắn , δ = 1 m
Vậy Lđ = 8,399 m
Chọn Lđ =9m
2.1.3Các cao trình chủ yếu phần dưới nước
Chiều cao phần dưới nước nhà máy được tính từ cao trình đáy ống hút đến vòng tựa
stato máy phát bao gồm : chiều dày bản đáy nhà máy, chiều cao loại ống hút đã chọn,
chiều dày lớp bê tông của buồng xoắn, chiều cao từ cao trình sàn turbine đến cao trình
đáy stato máy phát.
Cao trình lắp máy ∇lm
Cao trình lắp máy (cao trình đặt turbine) là một trong những cao trình chính để làm

a)

cơ sở xác định các cao trình khác của phần dưới nước nhà máy thủy điện.Cao trình này
chủy yếu được quyết định bởi mực nước tính toán hạ lưu nhỏ nhất và độ cao hút H’s.
Trong phần thiết bị đã tính được cao trình lắp máy ∇lm=199.35 m
b) Cao trình đáy ống hút
Cao trình đáy ống hút được xác định theo công thức sau:

Trong đó:
+ b0 : Chiều cao cánh hướng nước, b0 = 0.365*D1= 0.365*2 = 0.73 m (Xác định
ở phần thiết bị)
+ hoh: chiều cao ống hút , hoh = 5 m
Vậy ∇đoh =193.985 m
c) Cao trình đỉnh miệng ra ống hút ∇đmoh
Cao trình đỉnh miệng ra ống hút được xác định theo công thức :
∇moh =∇đoh +h5
Trong đó h5 là chiều cao miệng ra ống hút , h5 = 2.62 m
Vậy ∇moh = 193.985 +2,62 = 196.105 m
Ta cần so sánh cao trình miệng ống hút và cao trình mực nước hạ lưu min
Ta có : Zhlmin được tra từ mối quan hệ giữa Zhl và Q tương ứng Qtđmin


m3/s

→ Zhlmin = 196,601 m
Do ∇moh < Zhlmin +0,5 m → hạ cao trình lắp máy xuống 0,6 m
→ ∇lm=198,75 m
∇đoh =193.385 m
∇moh = 196,005m
d) Cao trình đáy móng nhà máy ∇đm

Cao trình đáy móng nhà máy được xác định theo công thức :
∇đm =∇đoh –hm
Trong đó hm chiều sâu đáy móng, hm =1,5 m
Vậy ∇đm = 193,385 – 1,5=191,885 m
e) Cao trình sàn turbine ∇STB
Cao trình sàn turbine được xác định theo công thức sau:
∇STB =∇lm +ρmax + a’
Trong đó :
+ ρmax : bán kính tiết diện cửa vào của buồng xoắn, ρmax = 1,244 m
+ a’: chiều dày lớp bê tông bảo vệ buồng xoắn, a’ = 1,0m
Vậy ∇STB = 198,75 + 1,244+ 1,0 = 200,994 m.
Chọn ∇STB = 201,094 m
f) Cao trình lắp máy phát ∇LMF
Cao trình lắp máy phát là cao trình đáy stato máy phát. Đây là khoảng không gian của
tầng turbine có chiều cao từ ∇STB đến cao trình đáy stato máy phát. Cao trình lắp máy
phát được xác định theo công thức sau :
∇lmf = ∇STB + h2+h3+a+d
Trong đó:
+ h2 : Chiều cao cửa vào giếng tuabin ; h2 =3m
+h3 : chiều cao giá chữ thập dưới, h3 =0.3m,
+ a: khoảng cách từ đỉnh giá chữ thập dưới đến đáy stato, a= 0,3 m
+ d: chiều dày bệ đỡ máy phát, d =0,5m
∇lmf = 200,994 + 3+0,3+0,3+0,5 =205,094 m
g) Cao trình sàn máy phát ∇SMF
Cao trình sàn máy phát được xác định theo công thức sau:


∇smf = ∇lmf + hst
Trong đó hst chiều cao máy phát , hst = 1,55m
Vậy ∇smf = 205,094+1,55 =206,644 m

So sánh ∇smf và Zhlmax
Ta có Zhlmax được xác định từ quan hệ Zhl và Q ứng với giá trị Qtdmax
Do

m3/s

→ Zhlmax = 197,96 m < ∇smf +0,5m → ∇smf = 206,644 m
Sau khi tính toán phần thủy công ta kiểm tra lại mực nước hạ lưu ứng với
Qxả max vào mùa lũ: 978,56m3/s có Zhl ml = 202,79m . So sánh với ∇smf ta nhận thấy
rằng : Zhl ml = 197,96 m < ∇smf +0,5m→ ∇smf = 206,644
2.2 Kích thước phần trên nước nhà máy
Phần trên nước của nhà máy thuỷ điện được tính từ cao trình sàn nhà máy trở lên. Kết cấu
và kích thước phần trên nước nhà máy thuỷ điện có liên quan chặt chẽ đến việc bố trí các
thiết bị trong gian máy. Tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên khí hậu ta có các sơ đồ kết cấu
phần trên nước như sau:
+ Kết cấu nhà máy thuỷ điện kiểu kín.
+ Kết cấu nhà máy thuỷ điện kiểu hở.
+ Kết cấu nhà máy thuỷ điện kiểu nửa hở.
Nhà máy thuỷ điện kiểu kín có kết cấu tương tự như một nhà công nghiệp. Có kết cấu
dạng hệ khung, hai bên thượng hạ lưu nhà máy có hệ thống cột để đỡ dầm cầu trục
chính, phía trên có mái che. Nhà máy kiểu kín có ưu điểm là lắp ráp và sửa chữa thiết bị
trong mọi điều kiện khí hậu. Với khí hậu hay mưa nhiều tại nơi đặt nhà máy thuỷ điện
sông Nhiệm 3 thì nên sử dụng kết cấu nhà máy thuỷ điện kiểu kín.
2.2.1 kích thước mặt bằng phần trên nước nhà máy
chiều dài nhà máy L:
L = Ltm + ∆L + LSLR +t1+t2
Trong đó:
Ltm: Tổng chiều dài các đoạn tổ máy có kể khoảng đi lại và chiều dài tăng
thêm ở tổ máy cuối cùng để cầu trục hoạt động cẩu được tổ máy cuối cùng.
Ltm= 2.Lđ=2+2.9=18(m)

∆L: Đoạn kích thước tăng thêm ở tổ máy cuối cùng . ∆L chọn dựa theo
phạm vi làm việc của cầu trục để đảm bảo khi cầu trục hoạt động sẽ không ảnh hưởng
đến tường nhà máy . Ta chọn ∆L = 2m
LSLR: Chiều dài gian lắp ráp.
Gian lắp Ráp:
Diện tích gian lắp ráp dùng để lắp ráp các thiết bị trong thời kì xây dựng nhà
máy và tiến hành sửa chữa tổ máy trong quá trình vận hành nhà máy. Khi tiến hành lắp
ráp các thiết bị chủ yếu trong nhà máy thì các bộ phận đó được chở từ nơi sản xuất đến.
Căn cứ vào kích thước và tải trọng của các thiết bị vận chuyển bằng ô tô, đường thủy
hoặc xe lửa đến gian lắp ráp, cao trình lắp ráp bằng cao trình sàn nhà máy. Bố trí như vậy
không chỉ thuận tiện cho việc lắp ráp thiết bị mà có thể lợi dụng được phần diện tích đoạn
tổ máy gần gian lắp ráp để lắp ráp thiết bị.
Kích thước gian lắp ráp cố định phụ thuộc vào yêu cầu cùng một thời điểm sửa
chữa hoặc lắp ráp một tổ máy khi số tổ máy Z<10 hoặc 2 tổ máy khi Z>10. Trong phạm
vi gian lắp ráp thường đặt các thiết bị: giá chữ thập trên, giá chữ thập dưới, máy phát, nắp
turbine, rô to, trục, máy kích từ , bánh xe công tác, máy biến áp, diện tích đi lại. Do máy
biến thế cao vì thế gian lắp ráp có hố riêng để tháo lắp sửa chữa máy biến thế. Khi tiến
hành lắp ráp tổ máy phải dùng cầu trục chính trong gian máy, do vậy chiều rộng gian lắp
ráp bằng chiều ngang gian máy.
Với số tổ máy Z=2 , chiều dài gian lắp ráp sửa chữa được xác định như sau:
LGLR = LMBA + Droto + dtang them = 13,81 m
Trong đó dtang them là tổng khoảng cách giữa các vật , khoảng các từ hố
máy biến áp đến tường trong đó khoảng cách từ hố máy biến áp đến tường
phải đảm bảo cho khi cẩu máy biến áp phải nằm trong phạm vi làm việc
của cầu trục nó được xác định khi so sánh L MBA/2 và Bct/2. Sauk hi xem xét
các yếu tố trên ta có thể chọn dtang them = 1,5 m
+t1 : chiều dày tường phần giáp với đập tràn, t1= 0,8 m.
+ t2 : chiều dày tường phía gian lắp ráp t2= 0,3 m.

Tuy nhiên theo thiết kế có thể sử dụng khoảng không gian giữa tổ máy 1 và gian
lắp ráp để giảm kích thước gian lắp ráp . Do vậy khi bố trí thiết bị ta lấy chiều dài gian
lắp ráp LGLR = 11m
Vậy chiều dài nhà máy LNM = 20+15+0,8+0,3=36,1 (m)


2.2.2 chiều rộng nhà máy
chiều rộng nhà máy phụ thuộc kích thước cầu trục , phương thức cẩu m việc bố trí các
thiết bị : máy phát , buồng xoắn, và các thiết bị tầng máy phát, tủ điện, thùng dầu áp lực.
Chiều rộng nhà máy được xác định như sau:
- Tính theo kích thước máy phát:
BNM = DH + 2b
Trong đó:
+DH : đường kính hố máy phát , DH = 6,6 m.
+b : Chiều rộng hành lang đi lại trên sàn nhà máy phát, b = 1,5 m.
+t: chiều dày tường , t= 0,8m.
 BNM = 6,6+2.1,5+2.0,8 =11,2 m
2.2.3 Các cao trình phần trên nước nhà máy
a) Cao trình sàn máy phát ∇SMF
Cao trình sàn máy phát đã được tính ở trên, ∇SMF = 206,644 m.
Cao
trình cầu trục ∇CT
b)
Cao trình cầu trục là cao trình đỉnh đường ray cầu trục.Tùy thuộc vào phương thức
cẩu mà ta có công thức xác định cao trình cầu trục khác nhau.Trong đồ án này, em sử
dụng phương pháp cẩu bên . Khi đó, cao trình cầu trục được tính toán theo công thức sau:
∇CT =∇max + HCC + Hmoc + Ldây + δ (m)
Trong đó :
+ ∇max = ∇SLR : cao trình sàn lắp ráp, ∇SLR = 206,644m
+ δ : chiều cao an toàn , δ = 0,5 m.

+ HCC : chiều cao cần cẩu, được xác định như sau :H CC = max (Hroto+truc ;
HBXCT+truc ).

• Xác định Hroto+truc
Hroto+truc = h0 +h1 + hst + h2 +a+C = 0,5+0,8+1,55+0,3+0,3+1=4,45 m
Với.
+ h0 : chiều cao chop máy phát: h0 = 0,5m
+h1 : chiều cao giá chữ thập trên : h1 = 0,8m
+ hst : chiều cao máy phát : hst =1,55m
+ a: khoảng cách giá chữ thập dưới đến chân máy phát: a=0,3m
+ h2 : chiều cao giá chữ thập dưới. h2 = 0,3
+ C: khoảng cách trục: C=1m
• Xác định HBXCT+truc


HBXCT+truc = ∇SNM - ∇lm –( Hroto+truc - h0 - h1 )+0,5b0
 HBXCT+truc= 206,744 – 198,85 –(4,45-0,5-0,8)+0,365
= 5,109 m
 HCC =max (Hroto+truc ; HBXCT+truc ) = 5,109m
+Hmoc : chiều cao móc cẩu , Hmóc = 1,5 m.
+Ldây chiều dài dây buộc ,Ldây =2 m.
Khi đó:
∇CT = 206,644+5,109+1,5+2,5+0,5 =216,253 m
c) Cao trình trần nhà máy
∇TNM = ∇CT+ HCT +∆
Trong đó:
+HCT : chiều cao cầu trục kể cả xe con ,HCT =3,7 m
+∆ :khoảng cách an toàn từ đỉnh xe con tới trần nhà máy , ∆=0,5 m.
 ∇TNM = 216,253+3,7+ 0,5 =220,453 m.
d) Cao trình đỉnh nhà máy

∇ĐNM =∇TNM + HMNM =220,453+1,5 = 221,953 m
BÀI MẪU PHẦN TÍNH BUỒNG XOẮN VÀ ỐNG HÚT

a) Trình tự tính toán buồng xoắn
Tính toán buống xoắn theo phương pháp vần tốc không đổi Vu*R = const
-Chọn vận tốc tại dòng chảy cửa vào Vv = kx*
kx=là hệ số kinh nghiệm có xét đến tổn thất thủy lực kx=0.8÷1.1(khi cột nước lớn tương
ứng với hwj số nhỏ và ngược lại chọn kx=0.99
→ Vcv = 0.99*

= 5.545m/s

Góc bao lớn nhất của buồng xoắn là 3450
→ lưu lượng cửa vào :
Qcv =

=

= 26.952 m3/s

Trong đó:
+ Qtb lưu lượng chảy qua tuabin ,sơ bộ lấy QT=Qtm =28.124 (m3/s)
+ �max : góc bao lớn nhất của buồng xoắn �max=3450

Diện tích cửa vào của turbin: Fcv =

=

= 4.860 m2

Bán kính cửa vào của buồng xoắn:
=

=

= 1.244 m

Do turbin co bán kính D1 = 2m tra bảng 5.5.các kích thước co bản của turbin trong giáo trình turbin
thủy lực – trang 101 ta có Da = 3350 mm = 3.35m
→ ra = Da / 2 = 1.675 m

+ Với đường kính D1=2 m ,ta có thông số về buồng xoắn như sau(bảng 5-5,
GTTB):
Bảng 3.7 Kích thước buồng xoắn của thiết bị mẫu
D1(m)

D0(m)

Z0

Db(m)

Da (m)

D4 (m)

R(m)

h(m)

2

2.4

16

2.85

3.35

3.6

0.2

0.23

+ Kích thước buồng xoắn được xác định theo công thức :
R=ra+2ρ�
Trong đó:
• ra : tra theo bảng 5-5(GTTB), ra=0,5.Da=0,5.3,05=1,525 m
• ρ� : bán kính tiết diện tròn ứng với các góc � và được tính theo công thức:

-

Hệ số C được xác định như sau:

C=

=

= 1239.44

Các thông số tại mặt cắt buồng xoắn turbin
stt

φ

φ/c

2.Ra.φ/c

ρφ

2ρφ

R

1

0

0

0

0

0

1.675

2

15

0.0121

0.04054

0.2134539

0.4269

2.1019

3

30

0.0242

0.08109

0.3089588

0.6179

2.2929

4

45

0.0363

0.12163

0.3850581

0.7701

2.4451

5

60

0.0484

0.16217

0.4511123

0.9022

2.5772

6

75

0.0605

0.20271

0.5107473

1.0215

2.6965

7

90

0.0726

0.24326

0.5658223

1.1316

2.8066


8

105

0.0847

0.2838

0.6174422

1.2349

2.9099

9

120

0.0968

0.32434

0.6663265

1.3327

3.0077

10

135

0.1089

0.36488

0.7129752

1.426

3.101

11

150

0.121

0.40543

0.7577523

1.5155

3.1905

12

165

0.1331

0.44597

0.8009326

1.6019

3.2769

13

180

0.1452

0.48651

0.8427296

1.6855

3.3605

14

195

0.1573

0.52705

0.883313

1.7666

3.4416

15

210

0.1694

0.5676

0.9228204

1.8456

3.5206

16

225

0.1815

0.60814

0.9613653

1.9227

3.5977

17

240

0.1936

0.64868

0.9990426

1.9981

3.6731

18

255

0.2057

0.68922

1.0359324

2.0719

3.7469

19

270

0.2178

0.72977

1.0721032

2.1442

3.8192

20

285

0.2299

0.77031

1.1076142

2.2152

3.8902

21

300

0.242

0.81085

1.1425169

2.285

3.96

22

315

0.2541

0.85139

1.1768564

2.3537

4.0287

23

330

0.2662

0.89194

1.2106724

2.4213

4.0963

24

345

0.2784

0.93248

1.2440003

2.488

4.163


2 .2 Thiết bị thoát nước ( ống hút)

a) Công dụng của ống hút
Ống hút hay còn gọi là ống thoát nước có những công dụng như sau:

- Thoát nước từ trong bánh xe công tác xuống hạ lưu với tổn thất năng lượng nhỏ
nhất
- Sử dụng cột nước hình học nếu bánh xe công tác của turbine bố trí ở trên mực
nước hạ lưu
- Thu hồi một phần động lớn cột nước động năng dòng nước chảy ra khỏi BXCT.
b) Chọn ống hút
Với loại turbine HL260/A244, buồng xoắn đã chọn, căn cứ vào bảng 6.3 và 6.5
Giáo trình TBTL, ta chọn được loại ống hút 4H với các kích thước được tính cho D 1 =
1m như sau:
Bảng 3.9 Kích thước của ống hút mẫu
Kiểu
khuỷu

D4

h4

B4

Lk

h6

a

R6

a1

R7

a2

R8

4H

1.352

1.352

2.74

1.75

0.67

0.487

1.16

1.478

0.875

0.107

0.782

Kiểu
ống hút

h/D1

D1

h

L

B5

D4

h4

h6

Lk

h5

Kiểu
BXCT

4H

2.5

1

2.5

4.5

2.74

1.352

1.352

0.67

1.75

1.31

PO45

Từ bảng trên, ta tính toán ống hút cho D 1 =2 m bằng cách nhân các kích thước trên
với 2 ta được kết quả như sau:
Bảng 3.10 Kích thước ống hút
Kiểu
khuỷu

D4

h4

B4

Lk

h6

a

R6

a1

R7

a2

R8

4H

2.70
4

2.70
4

5.48

3.5

1.34

0.974

2.32

2.956

1.75

0.21
4

1.564

Kiểu
ống hút

h/D1

D1

h

L

B5

D4

h4

h6

Lk

h5

Kiểu
BXCT

4H

2.5

2

5

9

5.48

2.704

2.704

1.34

3.5

2.62

PO45