trêng ®¹i häc thuû lîi

VIỆN ĐÀO TẠO VÀ KHOA HỌC
ỨNG DỤNG MIỀN TRUNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THỦY ĐIỆN
THIẾT KẾ TTĐ ĐIỀU TIẾT NĂM
HỒ HUỘI QUẢNG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

: T.S NGUYỄN VĂN NGHĨA

SINH VIÊN THỰC HIỆN

: Đặng Trần Tuân

LỚP

: NT22C

Ninh Thuận, 04 – 2017

SVTH: Đặng Trần Tuân

1


trêng ®¹i häc thuû lîi


0

0.02

0.03

0.05

0.09

0.17

0.41

0.54

1.21

2.32
18.1

F, km2
6

v, 10 m

3

Z, m
F, km2

360

365

370

375

380

385

3.46

4.46

5.63

6.63

7.57

8.7

9.59

10.53

11.6



63.12

92.1

128.51

210.52

186.68

186.74

186.79

186.85

186.96

187.07

187.18

187.29

187.51

1051.42

1220.87


190.81

Q, m /s

302.69

405.03

510.13

623.44

747.74

890.37

Zhạ

187.73

187.95

188.17

188.39

188.61

188.83

Q, m /s
Zhạ

1.3. Quan hệ tổn thất cột nước : hw = f(Q)
Hw, m
3

Q, m /s

0.85

2.362

5.315

10.417

120

200

300

420

1.4. Quan hệ tổn thất bốc hơi
Tháng
∆Z (mm)

VI


22.1

IV
20.8

V
18.8

1.5. Tài liệu bùn cát
Hàm lượng bùn cát : = 150 g/
Dung trọng bùn cát : γ = 1.3 tấn/
Hệ số lắng đọng bùn cát : k = 0.6
Tổng lượng nước: W0 = 2621.985x106 m3


(m3)

1.6. Tuổi thọ công trình
T = 50 năm

SVTH: Đặng Trần Tuân

2


trêng ®¹i häc thuû lîi

1.7. Tài liệu thủy văn
Bảng lưu lượng bình quân tháng của 3 năm điển hình.


P=50%

177.14 203.19 223.87 168.41

35.893

P=10 %

120.52 516.19

132.26

139.5

47.03 63.122 26.239 15.79 13.57 12.92 20.892
4
134.59 51.352 27.973 36.569 21.46 18.23 11.83 21.961

2. Yêu cầu tính toán
2.1. Tính toán thủy năng, xác định các thông số cơ bản của TTĐ
2.2. Xác định loại thiết bị và kích thước của chúng
2.3. Thiết kế nhà máy thủy điện ( xác định các cao trình, các kích thước. Thể hiện trên 3 bảng
vẽ)

SVTH: Đặng Trần Tuân

3




Tra biểu đồ (Z ~ V), ứng với MNDBT = 371 =>

SVTH: Đặng Trần Tuân

x106(m3)

4


trêng ®¹i häc thuû lîi
ứng với Z = MNDBT - h TB
= 371 – 61.28 = 309.72 m. Tra biểu đồ (Z ~ V) => Vc = 0.39.106
ct
(m3)


Tk= 7 tháng,

= 2.63.106
(m3/s)


ZCLN: Số cửa lấy nước sơ bộ chọn 2
VCLN=(0.5 1.2)m/s chọn = 1 m/s
 QCLN=

Vậy chọn sơ bộ D= 4m
 MNCbl = 357.16 + 0.5 + 4 + 0.5 = 362.16 (m)



Mực nước TL trung bình mùa kiệt:

= Z(

-

Mực nước HL trung bình mùa kiệt:

= Zhl(

-

Tổn thất cột nước trên đường ống áp lực trung bình mùa kiệt:
hệ Q

-

(m3/s)

=
. Tra quan hệ V

Z

). Tra quan hệ Q

Zhl
= hw(


6
7
8
8.84

MNC
(m)
370
369
368
367
366
365
364
363
362.16

(m3)
184.2
176.06
167.92
159.78
151.64
143.5
136.4
129.3
122.2

(m3)
9.12


(m3)
188.76
184.69
180.62
176.55
172.48
168.41
164.86
161.31
157.76

(m)
370.83
370.38
369.56
369.06
368.56
368.06
367.62
367.18
366.75

(m)
186.727
186.733
186.74
186.746
186.751
186.757

179.801

và

(kW)
34047.22
34651.85
35181.56
35768.07
36350.96
36929.81
37431.05
37929.14
38426.44

(kWh)
173981306
177070971
179777757
182774856
185753424
188711329
191272643
193817917
196359112


trêng ®¹i häc thuû lîi
Nhìn vào biểu đồ ta thấy đường quan hệ tăng dần cho tới hct = 8.84 (m) tương ứng với
max = 196359112 (kWh) do vậy ta chọn


x106(m3)

8


trêng ®¹i häc thuû lîi

SVTH: Đặng Trần Tuân

9


trêng ®¹i häc thuû lîi

SVTH: Đặng Trần Tuân

10


trêng ®¹i häc thuû lîi

SVTH: Đặng Trần Tuân

11


trêng ®¹i häc thuû lîi
1. điện năng trung bình nhiều năm E0
E0 =

186.64
0.52
362.16
Vậy Hmin = Hx ( Ztlx = MNC) = 123 (m)

SVTH: Đặng Trần Tuân
12


trêng ®¹i häc thuû lîi

PHẦN 2 : LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TTĐ
.

I.Chọn số tổ máy
Số tổ máy được chọn là z = 3
Công suất của tuabin
Ntb =

kW = 26.965 MW

Trong đó ηmf = 0,95 ÷ 0,98. Chọn ηmf = 0,95
II.Chọn loại tuabin:

1. Dựa vào số liệu tính toán thuỷ năng ở trên ta thấy chênh lệch cột nước thượng hạ
lưu tương đối lớn (Htt = 160.25 m), do đó ta chọn loại tuabin phản kích.
Dựa vào tài liệu thủy năng đã tính toán với (H max ÷ Hmin) = (183.182 ÷ 123). Tra hình
giáo trình tuabin thuỷ lực được các thông số sau: Tua bin phản kích, tâm trục
-


13


trờng đại học thuỷ lợi
'
'
V nI (tu ) = nI (ln) l s vũng quay quy dn cú li nht c tra bng (8-1) giỏo

'
trỡnh tuabin thy lc vi kiu tuabin PO75 ta c nI (ln) = 70 (v/ph)
'
nIM
= 70 + 2 = 72 (v/ph).

T

= 70 (v/ph) v Q'I = 1150 (l/s) ca tuabin PO75/702 tra trờn ng

TTHC giỏo trỡnh tuabin thy lc ta c Mmax = 0,89.
Tmax = 1 - ( 1 0,89 ) . 5

0, 46
= 0,93
4,5

0,93
nI' = 70.
1ữ
0,89 ữ = 1,56 (v/ph)


bo .D1 0,3.4,5
=
= 0,675 (m)
2
2

lm = 187.14 + 13.94 + 0.675 = 201.755 m

III. Xỏc nh loi bung xon v tớnh kớch thc ng bao ngoi ca bung
xon
+ Xỏc nh loi bung xon:
Vi Hmax = 183.85 (m), NT =

MW, cn c vo hỡnh 5.1/84 giỏo trỡnh

tuabin thy lc ta chn bung xon kim loi cú tit din hỡnh trũn v max = 345
+ Tớnh toỏn kớch thc ng bao ngoi
-Vn tc nc ti ca vo c xỏc nh theo cụng thc sau:

SVTH: ng Trn Tuõn
14


trờng đại học thuỷ lợi

Trong ú: k = 0,8 ữ 1,1 chn k = 1
vcv= 1

= 12.658 (m/s)


c
c

ri = ra + 2 i

Gi thit: i i Ri
STT



/C

2ra/C

1

0

0,00

0,00

2

15

0,02

3


0,04

0,27

0,52

0,63

1,26

4,74

45

0,06

0,41

0,64

0,79

1,58

5,05

5

60


90

0,13

0,9

0,95

1,16

2,31

5,79

8

105

0,15

1,04

1,02

1,26

2,52

6,00



1,46

2,91

6,39

11

150

0,21

1,46

1,20

1,55

3,10

6,57

12

165

0,24

1,66


1,94

1,39

1,80

3,61

7,08

15

210

0,30

2,08

1,44

1,89

3,77

7,25

16
17
18

2,71
2,85
2,98
3,19
3,33
3,47

1,49
1,55
1,60
1,64
1,68
1,72
1,78
1,82
1,86

1,96
2,04
2,12
2,19
2,26
2,33
2,35
2,37
2,377

3,93
4,08
4,23

Bảng 6.5 Các kích thước cơ bản ống hút cong dùng cho tuabin tâm trục, đơn vị - m

STT

Tên loại

1

Kiểu bánh xe công tác

2

Kiểu ống hút

Kích thước đơn
vị

Kích thước quy
đổi

PO75
4H

3

h/D1

2,5

2,5


12,33

8

D4

1,352

6,084

9

h4

1,352

6,084

10

h6

0,670

3,015

11

Lk

B4

Lk

h6

a

R6

a1

R7

a2

R8

6,08
4

6,08
4

12,3
3

7,87
5


có thể lấy bằng đường kính trong Db của stator tuabin. Dg = 6 (m)
Kích thước cụ thể của máy phát được thể hiện ở bảng sau:

TT

Bộ phận

1

Stator

2

Giá chữ thập trên

3

Giá chữ thập dưới

4

Ổ trục chặn

5

Chóp MF

6

Hố MF

D3
ho
do
Dh
t
b

Máy phát kiểu ơ
9 (m)
2,25 (m)
1067 (cm)
84,5 (cm)
1067 (cm)
1,5 (m)
6,4 (m)
0,5 (m)
1 (m)
169 (cm)
422 (cm)
0,5 (m)
169 (cm)
1267 (cm)
0,35 (m)
0,6 (m)

Chọn thiết bị nâng cẩu
Grơto + trục = Gp = 440 (Tấn)
Gtuabin tâm trục = GTT = k 2 .D1a .H b = 17,4.4,50,49.56,230,16 = 69 (Tấn)
2


Vị trí nhà máy và kiểu nhà máy
Vị trí nhà máy
Cơ sở để lựa chọn vị trí nhà máy là dựa trên tài liệu địa hình, địa chất….
Kiểu nhà máy
H ≥ 30 (m) nên ta chọn kiểu nhà máy thủy điện sau đập
Kết cấu và các cao trình phần dưới nước
Phần dưới nước tính từ cao trình cao trình đáy móng nhà máy đến cao trình sàn
máy phát.
Tính cao trình lắp máy (∇ lm)

SVTH: Đặng Trần Tuân
19


trêng ®¹i häc thuû lîi

Việc lựa chọn hợp lý cao trình lắp máy sẽ có tác dụng rất lớn tỏng vấn đề hạn
chế hiện tượng khí thực. Cao trình lắp máy phụ thuộc vào mực nước hạ lưu min và
chiều cao Hs
∇lm đã xác định; ∇lm = 201.755(m)
Tính cao trình sàn tuabin
Cao trình sàn tuabin có liên quan đến lớp bê tông của buồng xoắn và được tính
theo công thức sau:
∇STB = ∇lm + ρmax + δ1
Trong đó:
+ ρmax là bán kính lớn nhất của buồng xoắn kim loại ứng với góc bao ϕmax
= 345o ⇒ ρmax = 2,377 (m)
+ δ1 là chiều dày lớp bê tông bảo vệ trần buồng xoắn δ1 = (0,8÷1) m. Chọn
δ1 = 1 (m)
Vậy ∇STB = 201.75 + 2,54 + 1,00 = 205.29 (m)


– 0,5 = 0,27 (m) ⇒ Thỏa mãn

Tính cao trình móng nhà máy
Cao trình móng nhà máy được tính theo công thức sau:

SVTH: Đặng Trần Tuân
20


trêng ®¹i häc thuû lîi

∇mnm = ∇đôh – hm
Trong đó: hm là chiều dày của lớp bê tông dưới đáy ống hút phụ thuộc vào điều
kiện địa chất nền móng nhà máy hm = (1÷2) m. Chọn hm = 1 (m)
Vậy ∇mnm = 151.8 – 1 = 150.8 (m)
Tính cao trình lắp máy phát
Là cao trình đáy stator của máy phát. Cao trình lắp máy phát được tính theo
công thức sau:
∇lmf = ∇STB + h1 + h2

Trong đó:
+ h1 là chiều cao giếng turbin, để đảm bảo đi lại thuận tiện trong quá trình
vận hành và sửa chữa thì ta lấy h1 = 2,00 (m)
+ h2 là chiều dày bệ đỡ máy phát, h2 = (0,8÷1) (m). Chọn h2 = 1,00(m)
Vậy ∇lmf = 205.29 + 2 + 1 = 208.3 (m)
Tính cao trình sàn máy phát
Cao trình sàn máy phát được tính theo công thức sau:
∇smf =∇lmf + hst = 208.3 + 2,25 = 210.55 (m)
Trong đó: hst là chiều cao của stator máy phát, hst = 2,25(m)

+ h1 = 0,845 (m): chiều cao giá chữ thập trên
+ a : khoảng cách an toàn từ vật cẩu đến cao trình đỉnh máy phát. Chọn a
= 0,5 m
+ Lmax là chiều dài của vật cẩu nhất (máy phát và trục hoặc turbin và
trục) được tính như sau:
a) Chiều dài máy phát và trục:
Ltmf = ho + h1 + hst + h2 + C = 0,5 + 0,845 + 2,25 + 1,5 + 1 = 6,095 (m)
Với:
+ ho là chiều cao chóp máy phát: ho = 0,5 (m)
+ h1 là chiều cao giá chữ thập trên: h1 = 0,845 (m)
+ hst là chiều cao máy phát: hst = 2,25(m)
+ h2 là chiều cao giá chữ thập dưới: h2 = 1,5 (m)
+ C khoảng cách trục, C = 1 (m)
b) Chiều dài của turbin và trục được tính như sau:
Lttb = ∇lmf – (h2 + C) – (∇lm -

) = 9,985 – (1,5 + 1) – (3,445 - 1,35/2) = 4,715

(m)
⇒ Lmax = max (Ltmf, Lttb) = 6,095 (m)
+ ld : chiều dày dây buộc, ta chọn ld = 2 m
+ ldd: chiều dài dãn dây, chọn sơ bộ ldd = 0,5 m
+ lm : chiều dày móc cẩu, chọn sơ bộ lm = 0,5 m
Cao trình cầu trục là:
∇CT = ∇CTmax + a + Lmax + ld + lm + ldd = 211.89 + 0,5 + 6,095 + 2 + 0,5 + 0,5
= 221.5 (m)
Tính cao trình trần nhà máy
Cao trình trần nhà máy được tính theo công thức sau:
∇TNM = ∇ct + hct + δ6
Trong đó:

⇒ Lđ1 = 15,31 + 2 = 17,31 (m)
b) Tính chiều dài đoạn tổ máy theo điều kiện máy phát
Việc bố trí máy phát được bố trí sao cho khoảng cách giữa chúng đủ rộng để tiện
cho việc quản lý vận hành và sửa chữa.
Lđ2 = Dst + 2.δ = 1,067 + 2.1 = 3,067 (m)
Trong đó:
+ Dst là đường kính ngoài của stator Dst = 1,067 (m)
+ δ là bề rộng máy làm mát và đi lại = 1 (m)
Kết hợp hai điều kiện trên ta có: Lđ = max (Lđ1,Lđ2) = 17,31 (m)
Tính chiều dài nhà máy
Chiều dài nhà máy là tổng chiều dài của các khối máy, chiều dài của sàn lắp ráp,
đoạn tăng thêm ở tổ máy cuối cùng. Chiều dài nhà máy được tính theo công thức sau:
L = z.Lđ + Lslr + ∆L + 2t = 3.17,31 + 20 + 2 + 2.0,4 = 74,73 (m)
Trong đó:
+ z là số tổ máy ⇒ z = 3
+ Lslr là chiều dài sàn lắp ráp. Chiều dài sàn lắp ráp phải đủ rộng để bố trí được
các thiết bị của một tổ máy như gian lắp ráp máy phát, roto máy phát, BXCT, máy
kích từ, giá chữ thập, tủ điều tốc, máy biến áp...
Theo kinh nghiệm Lslr = (1 ÷ 1,2)Lđ. Chọn Lslr = 20 (m)
+ ∆L là chiều dài đoạn tăng thêm ở tổ máy cuối cùng. Thông thường ∆L = (1
÷2) (m). Chọn ∆L = 2 (m)
+ t: chiều dày tường nhà máy, chọn t = 0,4 (m)
Tính chiều rộng nhà máy
Chiều rộng nhà máy phụ thuộc vào kích thước của tuabin, máy phát, chiều dài
ống hút, kích thước buồng xoắn và việc bố trí các thiết bị trong gian máy, đồng thời
còn phụ thuộc vào nhịp của dầm cầu trục.

SVTH: Đặng Trần Tuân
23


⇒ Bnm1 = 6,335 + 7,4 + 3 + 3 = 19,735 (m)
b) Theo kích thước nhịp cầu trục
Bnm2 = Lk + 2b + 2t’ = 20,2 + 2.1 + 2.0,4 = 23 (m)
Trong đó:
+ Lk là khẩu độ cầu trục, Lk phụ thuộc vào phương thức cẩu vật, loại cầu trục và
cách bố trí thiết bị ⇒ Lk= 20,2 (m)
+ b là khoảng cách từ tim đường ray đến tường nhà máy ⇒ b = 1(m)
+ t là chiều dày tường nhá máy ⇒ t’ = 0,4 (m)
Bnm2 = 23 (m) > Bnm1 = 19,735 (m), chọn Bnm = Bnm2 = 23 (m)
Gian lắp ráp sửa chữa
Bslr = Bnm = 23 (m)

SVTH: Đặng Trần Tuân
24