KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Số 12/5-2012
Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
62

XY DNG THUT TON V CHNG TRèNH
TNH TON DAO NG MC NC TRONG GING IU P
CA TRM THY IN

Nguyn Thng Bng
1
, Phm c Cng
2Túm tt: Tớnh toỏn dao ng mc nc trong ging iu ỏp ca trm thy in khi
thay i ph ti l bi toỏn c bn trong ging dy v thit k cỏc cụng trỡnh thy
in ct nc cao. nc ta hin nay, c bn bi toỏn ó c nghiờn cu v
gii quyt v mt lý thuyt nhng vi mc t ng húa cha cao. Do ú, nghiờn
c
u xõy dng thut toỏn v chng trỡnh tớnh toỏn dao ng mc nc trong ging
iu ỏp ca trm thy in l cn thit ng thi cng l ni dung ca bi bỏo ny.
T khúa: Dao ng mc nc trong ging iu ỏp
Summary: Calculation of the water level fluctuation in the surge tank of the hydro-
power projects is the basic matter in training and design for high head hydro-power
plant. At this time, in our country this problem has been basically researched in
theory. But the automatical programme for calculation is still not completely
developed. Therefore, the research on the algorthm and programme development
for calculation of water level fluctuation in surge tank of hydro power project is
necessary and also is the content of this article.


T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
Sè 12/5-2012

63
2.1 Trường hợp giảm tải
Khi giảm tải đột ngột, lưu lượng qua tua bin giảm từ Q
0
xuống Q
t
. Do quán tính của dòng
chảy, lưu lượng vào đường hầm dẫn nước vẫn là Q
0
, như vậy sẽ có một trị số lưu lượng ΔQ =
Q
0
- Q
t
dồn vào GĐA, làm cho mực nước trong GĐA dâng lên dần, từ đó chênh lệch mực nước
giữa thượng lưu (tại hồ chứa) và trong GĐA giảm dần. Nhưng do quán tính của dòng chảy,
mực nước trong GĐA không dừng ở mực nước tương ứng với lưu lượng Q
t
trong đường hầm
mà vẫn tiếp tục dâng lên thậm chí cao hơn cả mực nước cân bằng với mực nước thượng lưu.
Sau đó, để cân bằng về mặt thuỷ lực nước phải chảy ngược trở lại về thượng lưu, mực nước
trong GĐA hạ xuống. Nhưng cũng do quán tính nó lại hạ xuống quá mức cân bằng và dòng
chảy lại phải chảy vào gi
ếng. Cứ như vậy, mực nước trong GĐA dao động theo chu kỳ và tắt
dần do ma sát. Cuối cùng mực nước trong GĐA dừng ở mực nước ổn định mới ứng với lưu
lượng Q

Trong thiết kế thường tính với mực nước thấp nhất ở thượng lưu và mức tăng tải lớn
nhất có thể xảy ra trong vận hành để xác định mực nước thấp nhất của GĐA (Z
min
).
2.3 Hệ phương trình vi phân cơ bản
a) Phương trình liên tục
Trong thời gian dt, lưu lượng nước TTĐ sử dụng Q phải bằng lưu lượng nước chảy từ
đường dẫn có áp và giếng điều áp vào đường ống tua bin. Nếu như mực nước trong giếng điều
áp hạ thấp với vận tốc dZ/dt thì lưu lượng chảy từ giếng điều áp sẽ là:
dt
dZ
FQ
gGDA
.= (1)
do đó:
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Số 12/5-2012
Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
64
dt
dZ
FFvQ
gd
+= (2)
trong ú Q l lu lng tc thi chy vo tua bin; v l vn tc tc thi trong ng hm dn
nc trc ging iu ỏp; F
g
l tit din ging iu ỏp; F
d

dhdhdhw
).(


=

dt
dv
g
L
hZ
w
.+=
(6)
trong ú h
w
l tng tn tht ct nc h
w
= h
d
+ h
c
+ h
g
+ h
v

h
g
l tn tht ct nc khi nc chy vo v ra khi GA

c
l tn tht cc b ti ng dn
2
2
.
d
gF
QQ
h
dd
cc

=

h
v
l tn tht ct nc lu tc trờn ng dn
2
2
.
d
gF
QQ
h
dd
v
=

Hai phng trỡnh (2) v (6) l h phng trỡnh c bn giỳp ta gii quyt mt cỏch tng
quỏt bi toỏn tớnh toỏn dao ng mc nc trong ging iu ỏp.

(s)
- Hệ phương trình sai phân tổng quát:

)(
tt
d
d
d
hZ
L
Fg
tQ −Δ=Δ (7)

)(
1
d
TD
c
g
QQ
F
tZ −Δ=Δ
(8)
Thay giả thiết
0=
TD
c
Q vào (8) ta được hệ phương trình sai phân trong trường hợp trạm
thủy điện đóng tức thời hoàn toàn:


tQQ
(11)

g
td
tt
F
Q
tZZ
1,
1
+
+
Δ−=
(12)
3.2 Trường hợp tăng tải
- Giả sử tăng tải toàn bộ: ta có
TDTD
c
QQ
max
=
- Tính chu kỳ dao động:
d
gd
Fg
FL
T
π
2= (s)

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
66
Thay gi thit
TDTD
c
QQ
max
= vo (8) ta c h phng trỡnh sai phõn trong trng hp
trm thy in m hon ton tc thi:

)(
w
d
d
d
hZ
L
Fg
tQ =
(13)

)(
1
max d
TD
g
QQ
F
tZ =
(14)

ắ
t

đ
ầ
u
N
h
ậ
p

s
ố

l
i
ệ
u
t

<

T
I
n

k
ế
t



Z
t
,

Q
t
,

h
t
t
,
t
t

=

t
+
1
G
i
ả

t
h
i
ế
t

g
G
á
n

Z
=

ZG
T
t
T
I
N
H

4.2 Kim nh chng trỡnh
Chng trỡnh Unsteady Tunnel 2011 c s dng tớnh dao ng mc nc trong
G
A ca TT A Li v õy c coi l mt bc kim nh. Kt qu tớnh toỏn nc va v
dao ng mc nc trong GA ca TT A Li cho trong bng 1. Kt qu tớnh toỏn ca ti
tng t vi kt qu tớnh toỏn ca t vn thit k cụng trỡnh thy in A Li trc õy.
Bng 1. Kt qu tớnh toỏn nc va v dao ng mc nc trong GA c
a TT A Li
Kt qu T vn thit k Kt qu chy chng trỡnh
Nc va ti cui
ng (m)
Mc nc trong GA
(m)
Nc va ti cui
ng (m)
Mc nc trong
GA (m)
T
hp
Z
vmax
Z
vmin
Z
th max
Z
th min
Z
vmax
Z

cỏc cụng trỡnh thy in ct nc cao.
Tuy v
y, cỏc tỏc gi cng thy rng, cỏc chng trỡnh tớnh toỏn ca mỡnh cn c tip
tc nghiờn cu v ci tin v mt thut toỏn nõng cao chớnh xỏc ca li gii nhm ỏp
ng tt hn na yờu cu ca thc t.

Ti liu tham kho
1. Hong ỡnh Dng, Phm Hng Nht, V Hu Hi, Nguyn Thng Bng (1991), Trm thy
i
n - Cỏc cụng trỡnh trờn tuyn nng lng, Nh xut bn Giao thụng Vn ti H Ni.
2. H S D, Nguyn Duy Hnh, Hunh Tn Lng, Phan K Nam (2003), Cụng trỡnh trm
thy in. Nh xut bn Xõy dng, H Ni.
3. P.G. Kixelep (1984), S tay tớnh toỏn thy lc (Lu Cụng o, Nguyn Ti dch t ting
Nga), Nh xut bn Nụng nghip, H Ni.
4. Emil Mosonyi (1987), Low-Head power plants. Akadesmiai Kiadú Budapest.