Thiết kế tính toán nhà máy thủy điện Nậm Pông, Quỳ Châu, Nghệ An

Nội dung text: Thiết kế tính toán nhà máy thủy điện Nậm Pông, Quỳ Châu, Nghệ An

1. THI ẾT K Ế TÍNH TOÁN NHÀ MÁY TH ỦY ĐIỆN N ẬM PÔNG, QU Ỳ CHÂU, NGH Ệ AN MỤC L ỤC 1 PH ẦN I :GI ỚI THI ỆU T ỔNG QUAN V Ề CÔNG TRÌNH 4 CHƯƠ NG 1: T ổng quan v ề công trình 4 1.1 Gi ới thi ệu v ề công trình : 4 1.2 Nhi ệm v ụ công trình: 4 CHƯƠ NG 2: Các tài li ệu điều tra thu th ập được 5 2.1 Tài li ệu v ề đị a hình, địa ch ất: 5 2.2 Tài li ệu th ủy v ăn : 6 2.3 Tài li ệu v ề dân sinh kinh t ế t ại khu v ực d ự ki ến xây d ựng công trình : 10 2.4 Nhu c ầu dung điện : 11 PH ẦN II :TÍNH TOÁN TH ỦY V ĂN 13 CH ƯƠ NG 1: Tính toán điều ti ết l ũ 13 1.1 Mục đích tính toán điều ti ết l ũ : 13 1.2 Ch ọn ph ươ ng pháp phòng l ũ và bi ện pháp tháo l ũ : 13 CH ƯƠ NG 2: Ph ươ ng pháp tính toán điều ti ết l ũ 14 2.1 Tính toán v ới l ưu l ượng thi ết k ế : 14 1.2 Tính toán v ới l ưu l ượng ki ểm tra : 14 PH ẦN III: TÍNH TOÁN TH ỦY N ĂNG 15 CH ƯƠ NG 1:Bố trí s ơ b ộ công trình 15 1.1 Bố trí các công trình đầu m ối : 15 1.2 Cách b ố trí các công trình trên tuy ến n ăng l ượng : 16 CH ƯƠ NG 2:Tính toán th ủy n ăng 18 2.1 Ch ọn hình th ức điều ti ết : 18 2.2 Tính toán th ủy n ăng : 18 2.3 Lựa ch ọn các thông s ố thi ết k ế : 22 2.4 Ph ươ ng pháp tính toán th ủy n ăng : 40 4 2.5 Kết qu ả tính toán th ủy n ăng : 26 PH ẦN IV: CÔNG TRÌNH THU Ỷ CÔNG 28 CH ƯƠ NG 1: Xác định c ấp công trình và các ch ỉ tiêu 28 1.1 Nhi ệm v ụ của các công trình th ủy công nói chung : 28 1.2 Nhi ệm v ụ và c ấp thi ết k ế c ủa công trình : 28 CH ƯƠ NG 2: Ch ọn tuy ến và b ố trí t ổng th ể công trình 30 2.1 Ch ọn tuy ến đậ p và gi ải pháp kết c ấu chính : 30 2.2 B ố trí t ổng th ể công trình : 30 CH ƯƠ NG 3: Ch ọn hình d ạng c ấu t ạo c ụm công trình 32 3.1 Ch ọn hình dàng c ấu t ạo đập không tràn : 32 3.2 Ch ọn hình d ạng m ặt c ắt cho đậ p tràn : 32 CH ƯƠ NG 4: Tính toán th ủy l ực đậ p tràn 33 4.1 Xác định kh ẩu di ện tràn và c ột n ước tràn theo m ực n ước l ũ thi ết k ế : 33 4.2 Xác định c ột n ước tràn ứng v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra : 33 CH ƯƠ NG 5: Thi ết k ế đậ p không tràn 35 5.1 Mặt c ắt c ơ b ản : 35 5.2 Tính toán m ặt c ắt th ực d ụng đậ p không tràn : 37 CH ƯƠ NG 6: Tính toán thi ết k ế đậ p tràn 43 6.1 Thi ết k ế m ặt c ắt th ực d ụng c ủa đậ p tràn : 43 6.2 Tính toán tiêu n ăng : 45
2. CH ƯƠ NG 7 : Thi ết k ế tuy ến n ăng l ượng 49 7.1 Ch ọn ph ươ ng th ức c ấp n ước c ủa đường d ẫn n ước áp l ực : 49 7.2 Công trình l ấy n ước : 49 7.3 Tính toán t ổn th ất thu ỷ l ực qua CLN : 54 7.4 Thi ết k ế đường h ầm d ẫn n ước : 56 7.5 Tính toán tháp điều áp : 57 7.6 Tính toán đường ống áp l ực : 58 7.7 Tính toán n ước va trong đường ống áp l ực : 60 PH ẦN V:LỰA CH ỌN THI ẾT B Ị CHO MÁY THU Ỷ ĐIỆN 70 CH ƯƠ NG 1: Ch ọn s ố t ổ máy 70 1.1 Các y ếu t ố ảnh h ưởng đế n s ố t ổ máy c ủa TT Đ : 70 1.2 Ch ọn s ố t ổ máy cho TT Đ N ậm Pông : 71 CH ƯƠ NG 2: Xác định các thông s ố c ủa turbin và máy phát 72 2.1 Xác định các thông s ố c ơ b ản c ủa turbin : 72 2.2. Ch ọn máy phát th ủy điện: 80 CH ƯƠ NG 3: Chọn thi ết b ị d ẫn và thoát n ước 88 3.1. Thi ết b ị d ẫn n ước cho nhà máy thu ỷ điện: 88 3.2. Thi ết b ị thoát n ước cho nhà máy : 92 CH ƯƠ NG 4: Ch ọn thi ết b ị điều ch ỉnh turbin 95 4.1 Nhi ệm v ụ c ủa điều ch ỉnh Turbin: 95 4.2 Hệ th ống điều ch ỉnh turbin : 96 CH ƯƠ NG 5: Ch ọn s ơ đồ đấ u điện chính, thi ết b ị nâng h ạ 10 1 5.1 Sơ đồ đấ u điện chính: 10 1 5.2 Ch ọn thi ết b ị phân ph ối điện cho TT Đ N ậm Pông : 104 5.3 Ch ọn thi ết b ị nâng chuy ển cho TT Đ N ậm Pông : 108 PH ẦN VI: NHÀ MÁY THU Ỷ ĐIỆN 62 10 CH ƯƠ NG 1: Các kích th ước c ơ b ản c ủa nhà máy 62 10 1.1 Vị trí và lo ại nhà máy : 62 10 1.2 K ết c ấu và kích th ước ph ần d ưới n ước c ủa TT Đ : 110 1.3 K ết c ấu và kích th ước ph ần trên n ước c ủa TT Đ : 63 CH ƯƠ NG 2: 66 2.1 Các thi ết b ị b ố trí trong nhà máy thu ỷ điện : 2.2 Các phòng ph ụ c ủa nhà máy : PH ẦN VII: CHUYÊN ĐỀ PH ẦN VIII: CÁC PH Ụ L ỤC TÍNH TOÁN LỜI C ẢM ƠN TÀI LI ỆU THAM KH ẢO
3. PH ẦN I: GI ỚI THI ỆU T ỔNG QUAN V Ề CÔNG TRÌNH CH ƯƠ NG I: TỔNG QUAN V Ề CÔNG TRÌNH 1.1. Gi ới thi ệu v ề công trình 1.1.1. Tên công trình: Công trình th ủy điện N ậm Pông , huy ện Qu ỳ Châu, t ỉnh Ngh ệ an. 1.1.2. Vị trí công trình Công trình thu ỷ điện N ậm Pông d ự ki ến đặ t trên dòng sông N ậm Pông. Khu đầu m ối công trình thu ộc xã Châu Phong còn nhà máy n ằm cách qu ốc l ộ 48 kho ảng 1 km, cách đường H ồ Chí Minh trên 70km, trên địa bàn xã Châu H ạnh, huy ện Qu ỳ Châu t ỉnh Ngh ệ An. N ậm Pông bắt ngu ồn từ dãy Tr ường s ơn, biên gi ới Vi ệt nam- Lào, độ cao 1.400m đến 1.500m, là nhánh cấp I và nằm ở h ữu ng ạn sông Hi ếu, một dòng sông có l ưu l ượng n ước r ất l ớn, ch ảy v ề khu vực gi ữa t ỉnh Ngh ệ an, hàng n ăm gây ra l ũ l ụt r ất l ớn cho đồng bào ở c ả th ượng du và h ạ du. Từ ngu ồn v ề, dòng ch ảy chính ch ảy theo h ướng Tây Nam- Đông B ắc, nh ập v ới sông Hi ếu cách th ị tr ấn Qu ỳ Châu kho ảng 8-10 km v ề phía th ượng l ưu. 1.2. Nhi ệm v ụ công trình: - Thu ỷ điện N ậm Pông d ự ki ến xây d ựng trong 3 n ăm. Nhi ệm v ụ ch ủ yếu là phát điện v ới công su ất l ắp máy là 30 MW, hoà vào l ưới điện khu v ực c ấp điện áp 110 kV, sản điện l ượng bình quân n ăm 123,965 triệu kWh. - Ngoài ra khi công trình thu ỷ điện được xây d ựng s ẽ t ạo công ăn vi ệc làm cho m ột b ộ ph ận không nh ỏ dân trong vùng và c ũng góp ph ần phát tri ển h ạ t ầng, thúc đẩ y n ền kinh t ế c ủa đị a ph ươ ng phát tri ển h ơn n ữa. CH ƯƠ NG II: CÁC TÀI LI ỆU ĐIỀU TRA ĐÃ THU TH ẬP ĐƯỢC 2.1. Tài li ệu v ề đị a hình, địa ch ất: a). Đặc điểm đị a hình khu v ực công trình: - Khu vực công trình có d ạng đị a hình vùng núi cao trung bình v ới m ức độ chia c ắt m ạnh, các s ườn núi h ẹp và d ốc 20- 40 0 . - Ho ạt độ ng đứ t gãy ki ến t ạo khu v ực công trình th ủy điện N ậm Pông phát tri ển khá m ạnh, trong vùng nghiên c ứu v ới hệ th ống đứ t gãy ch ủ y ếu: Tây B ắc- Đông Nam có góc d ốc l ớn c ắm về phía Đông B ắc, ít h ơn là h ệ th ống đứ t gãy theo ph ươ ng Đông B ắc -Tây Nam có góc d ốc l ớn cắm v ề phía Đông Nam. Các đứt gãy g ồm 9 đứ t gãy b ậc IV và m ột s ố đứ t gãy b ậc V. b). Các tài li ệu qua công tác khoan tr ắc v ề đị a hình: - Đã có b ản đồ đị a hình toàn vùng d ự đị nh xây d ựng công trình v ới t ỉ l ệ 1:20000 - Bản đồ t ỉ l ệ 1:200 t ại khu v ực tuy ến đậ p và t ại nhà máy. c). Địa ch ất khu v ực công trình: - Ph ần l ớn khu v ực nghiên c ứu phân b ố đá granitôgownai, c ấu t ạo kh ối, đá c ứng ch ắc, có các m ạch th ạch anh dày 0,5m đến 2,0m xuyên c ắt. - Các hi ện t ượng đị a ch ất v ật lý nh ư đá l ăn, tr ượt l ở, đá đổ t ại các s ườn d ốc khu v ực tuy ến đập r ất nguy hi ểm đe d ọa ổn đị nh công trình. - Điều ki ện đị a ch ất các công trình chính: + Điều ki ện đị a ch ất công trình tuy ến đậ p d ự ki ến là t ươ ng đối thu ận l ợi, lòng sông có l ớp cát, cu ội, s ỏi và t ảng l ăn kích th ước l ớn dày 1,8 t ới 4,3m. Dự ki ến tuy ến đập đặ t t ại v ị trí m ặt cắt 2-2 đã kh ảo sát và đập đặ t trên đá đới IIA. + Điều ki ện đị a ch ất công trình tuy ến đường h ầm d ự ki ến xây d ựng c ũng t ươ ng đối t ốt: tuy ến dài kho ảng 5km, địa hình phân c ắt trung bình, h ầm sâu d ưới m ặt đấ t đế n hàng tr ăm mét. - Hồ chứa th ủy điện N ậm Pông là h ồ ch ứa mi ền núi, h ẹp, nông, vách d ốc 20- 40 0 . Địa hình phân c ắt m ạnh, hi ện t ượng tr ượt l ở đấ t đá ven b ờ phát tri ển m ạnh v ới quy mô c ục b ộ, kh ả n ăng th ấm m ất n ước qua h ồ ch ứa và hai vai đập là nh ỏ, không đáng k ể. 2.2. Tài li ệu th ủy v ăn: a). Đặc điểm khí h ậu:
4. - Khí h ậu:Công trình th ủy điện n ằm trong khu v ực nhi ệt đớ i gió mùa v ới các hướng gió chính là: Gió mùa Đông, Đông B ắc, gió mùa Tây Nam và gió mùa Đông Nam. Gió mùa Đông Nam ảnh hưởng l ớn t ới l ượng m ưa ở vùng. - Nhi ệt độ và độ ẩm không khí: + Ch ế độ nhi ệt trong n ăm bi ến đổ i theo mùa rõ r ệt mùa nóng và mùa l ạnh, s ự chênh lênh nhi ệt độ gi ữa 2 mùa có khi lên t ới 20 0 . + Lưu v ực sông Hi ếu nói chung có độ ẩm không cao. Giá tr ị độ ẩm t ươ ng đối trung bình năm ít biến đổ i trong vùng, gi ữa các tháng độ ẩm ít thay đổi. - Ch ế độ m ưa: Phân b ố m ưa trên l ưu v ực sông Hi ếu có xu h ướng t ăng d ần t ừ h ạ l ưu lên phía th ượng ngu ồn. Để ph ục v ụ cho vi ệc tính toán xác định dòng ch ảy l ũ thi ết k ế cho công trình, l ượng m ưa ngày l ớn nh ất ứng v ới các t ần su ất thi ết k ế được cho b ảng sau: Bảng 2.1 L ượng m ưa ngày l ớn nh ất ứng v ới t ần su ất thi ết k ế: Tr ạm Lượng m ưa ứng v ới các t ần su ất thi ết k ế( X maxp % ) 0,2 0,5 1 2 5 10 20 Qu ỳ Châu 496 435 382 331 269 224 - Lượng b ốc h ơi trên khu v ực công trình: L ượng b ốc h ơi trung bình n ăm quan tr ắc được cho th ấy trên l ưu v ực bi ến đổ i t ừ vùng th ấp đế n vùng cao. Ở vùng cao có l ượng b ốc h ơi nh ỏ h ơn vùng th ấp và t ổng l ượng b ốc h ơi n ăm dao động trong kho ảng t ừ 700m đến 950m. - Ch ế độ gió t ại khu v ực kh ảo sát: Gió ho ạt độ ng trên l ưu v ực sông C ả nói chung và l ưu v ực sông Hi ếu nói riêng thay đổi theo mùa, c ơ ch ế gió mang nhi ều tính đị a ph ươ ng nh ất là ở nh ững nơi có địa hình ph ức t ạp. Trong n ăm phân bi ệt hai mùa gió: + Mùa đông gió th ịnh hành là Đông - Đông B ắc, mùa đông t ập trung xung quanh h ướng gió th ịnh hành v ới m ột t ần su ất khá cao và t ươ ng đối ổn đị nh. + Mùa hè h ướng gió th ịnh hành là Tây - Tây Nam, gió mùa hè không t ập trung b ằng mùa đông. Gió Lào t ập trung nhi ều t ừ tháng IV t ới tháng VII mang th ời ti ết khô nóng r ất khó ch ịu. b). Các đặc tr ưng v ề th ủy v ăn dùng cho công tác thi ết k ế: - Đặc tr ưng dòng ch ảy n ăm thi ết k ế: Qua quá trình quan tr ắc t ại các tr ạm th ủy v ăn khu v ực dự ki ến xây d ựng công trình và d ựa trên nh ững k ết qu ả tính toán th ủy v ăn ta thu được đặ c tr ưng dòng cháy n ăm thi ết k ế t ại tuy ến công trình được cho b ởi b ảng sau: Bảng 2.2: Đặc tr ưng dòng ch ảy n ăm thi ết k ế t ại tuy ến N ậm Pông 3 Di ện tích l ưu Qo Q( m / s ) 2 p% Tuy ến vực: F km 3 C C m/ s v s 10 50 75 80 90 Nậm Pông 354 12,15 0,356 2Cv 17,9 11,6 9,03 8,47 7,05 + Qo : là l ưu l ượng trung bình nhi ều n ăm, + Cv , Cs : là h ệ s ố đặ c tr ưng dòng ch ảy n ăm, - Ch ế độ dòng ch ảy qua tuy ến đậ p được đặ c tr ưng b ởi đường duy trì l ưu l ượng ngày đêm cho bởi b ảng sau: Bảng 2.3. Lưu l ượng ngày đêm tuy ến N ậm Pông ứng v ới các m ức b ảo đả m: Tuy ến F Lưu l ượng ngày đêm thi ết k ế P% Q( m3 / s ) 2 p% km 10 30 50 75 80 85 90 Nậm Pông 354 22,9 12,09 8,15 4,62 4,09 3,67 3,18 Trong đó F là di ện tích l ưu v ực tuy ến công trình Bảng 2.4. Tọa độ đường duy trì l ưu l ượng ngày đêm tuy ến nhà máy N ậm Pông. P% Qng− dê mtuyenNM 0,3 155,15
5. 1 83,41 2 56,95 3 44,59 5 32,68 10 23,84 15 19,69 20 16,36 25 14,34 30 12,7 35 11,27 40 10,44 45 9,25 50 8,57 55 7,45 60 6,85 65 6,05 70 5,43 75 4,85 80 4,3 85 3,86 90 3,34 95 2,87 97 2,46 100 1,04 - Ngoài b ảng l ưu l ượng ngày đêm còn có dòng ch ảy l ũ thi ết k ế t ại tuy ến đậ p N ậm Pông được xác định theo 3 ph ươ ng pháp nh ưng trong đồ án này ta l ấy k ết qu ả tính toán theo ph ươ ng pháp của Al ếchxâyép. Với các t ần su ất ki ểm tra 0,2%, t ần su ất thi ết k ế 0,1% Bảng 2.5. Lưu l ượng đỉ nh l ũ thi ết k ế t ại tuy ến công trình N ậm Pông: 3 Ph ươ ng pháp Qp% ( m / s ) 0,2% 1% 5% 10% Al ếchxâyép 2960 2198 1477 1203 - Dòng ch ảy bùn cát t ự nhiên đến tuy ến công trình: + Dòng ch ảy bùn cát t ự nhiên t ới tuy ến công trình được xác đị nh theo độ đụ c th ực đo c ủa tr ạm Qu ỳ Châu. + Kết qu ả tính toán l ưu l ượng phù sa trung bình hàng n ăm đến tuy ến công trình được gi ới thi ệu b ảng sau: Bảng 2.6. Dòng ch ảy phù sa trung bình h ằng n ăm tuy ến đậ p N ậm Pông 3 ρ 3 3 3 3 Tuy ến Q0 ( m / s ) o (g / m ) Wtc (10t / n ) Vtc (10 m / n ) Nậm Pông 12,15 154,9 83,1 69,8 ρ + o : Dung tr ọng riêng c ủa bùn cát. + Wtc , V tc : là t ổng l ượng và t ổng th ể tích phù sa l ơ l ửng và di đẩy. - Trên c ơ s ở tính toán và đo đạc trên bình đồ t ổng th ể ta có được b ảng t ọa độ đường quan h ệ Z - F và Z - W h ồ ch ứa. Bảng 2.7. Quan h ệ cao trình h ồ v ới di ện tích và dung tích. Z (m) 236,5 238 240 242 244 246 248 F (km 2) 0,000 0,002 0,003 0,006 0,011 0,015 0,024 W( 10 6 m ) 0,000 0,001 0,005 0,014 0,031 0,057 0,1
6. 250 252 254 256 258 260 262 264 0,07 0,012 0,17 0,25 0,32 0,44 0,57 0,7 0,19 0,38 0,68 1,10 1,67 2,43 3,44 4,71 - Đường quan h ệ l ưu l ượng và m ực n ước t ại tuy ến công trình và tuy ến nhà máy được xây dựng theo công th ức: 2 1 ω.R3 J 2 Q = n + Q: là l ưu l ượng tính toán ( m3 / s ) + ω : di ện tích m ặt c ắt ngang + R: bán kính th ủy l ực t ại m ặt c ắt tính toán + J: độ d ốc m ặt n ước + n: độ nhám lòng sông Bảng 2.8. Quan h ệ Q= f(h) nhà máy: Q m3 / s 0,00 3,27 7,67 11,76 17,09 23,99 30,81 41,42 54,07 73,03 Z(m) 86,0 86,5 87,0 87,5 88,0 88,5 89,0 89,5 90,0 90,5 97,03 130,1 171,26 226,01 290,39 366,16 450,2 548,16 659,27 774,5 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0 93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 900,29 1035,31 1180,00 1332,44 1493,39 1660,98 1825,40 2010,24 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0 98,5 99,0 99,5 2.3. Tài li ệu v ề dân sinh kinh t ế t ại khu v ực d ự ki ến xây d ựng công trình: a). Tình hình th ực t ế c ủa huy ện Qu ỳ Châu: - Qu ỳ Châu là m ột huy ện vùng cao c ủa t ỉnh Ngh ệ An, Vi ệt Nam. Qu ỳ Châu n ằm trong vùng kinh t ế Ph ủ Qu ỳ, trung tâm c ủa mi ền Tây B ắc Ngh ệ An. - Địa hình khu v ực khá ph ức t ạp b ị ng ăn cách b ởi nhi ều sông su ối nh ỏ. Tuy nhiên đây c ũng là thu ận l ợi để phát tri ển th ủy điện. Do địa hình ph ức t ạp nên v ốn r ừng c ủa huy ện v ẫn được bảo t ồn t ốt. - Cơ c ấu ngành ngh ề c ủa huy ện: + Lâm nghi ệp: Qu ỳ Châu là huy ện có di ện tích r ừng l ớn ở Ngh ệ An, chi ếm g ần 60% di ện tích đất t ự nhiên. + Trong s ản xu ất nông nghi ệp: Tuy di ện tích đấ t nông nghi ệp b ị h ạn ch ế nh ưng do áp d ụng nhi ều khoa h ọc k ỹ thu ật ti ến b ộ nên s ản l ượng v ẫn cao 93 t ạ/ha (vào n ăm 2003). + Ngành ti ểu th ủ công nghi ệp v ới các ngành ngh ề truy ền th ống nh ư d ệt th ổ c ẩm, đan lát, tuy ch ưa phát tri ển nh ưng đã đem l ại ph ần nào thu nh ập cho ng ười dân. - Qu ỳ Châu v ẫn là huy ện nghèo, m ỗi n ăm thu ngân sách trên địa bàn ch ỉ trên 1 t ỷ đồ ng ngoài ngân sách do Nhà n ước cân đố i. => Trên th ực t ế Qu ỳ Châu còn ph ải đố i m ặt v ới nhi ều khó kh ăn nh ư ti ềm n ăng lâm nghi ệp ch ưa được khai thác h ợp lý, công nghi ệp- ti ểu th ủ công nghi ệp- dịch v ụ phát tri ển ch ậm, thu ngân sách còn th ấp b). Định h ướng và m ục tiêu phát tri ển kinh t ế-xã h ội đế n n ăm 2015: 1). Định h ướng phát tri ển kinh t ế: Để phát tri ển kinh t ế đạ t hi ệu qu ả cao nh ất Qu ỳ Châu đã chia các xã ra thành 4 vùng kinh t ế khác nhau: 2). Một s ố ch ỉ tiêu phát tri ển kinh t ế-xã h ội đế n n ăm 2010.
7. - Tốc độ t ăng tr ưởng GDP th ời k ỳ 2001-2010 là: 12,6%/n ăm. - Thu nh ập bình quân đầu ng ười n ăm 2010: 3,725 tri ệu đồ ng, t ăng g ấp đôi so v ới n ăm 2000. - 80% dân s ố dùng n ước s ạch n ăm 2005 và 100% dân dùng n ước s ạch n ăm 2010 2.4. Nhu c ầu dùng điện: Đến n ăm 2003, Qu ỳ Châu m ới ch ỉ có 7/12 xã, th ị tr ấn có điện l ưới qu ốc gia v ới 6.550 h ộ được dùng điện, chi ếm 63,4% s ố h ộ c ả huy ện, 519 máy phát th ủy điện cực nh ỏ c ủa bà con nhân dân vùng sâu vùng xa. Vì v ậy nhu c ầu dùng điện c ủa ng ười dân là r ất l ớn. Công trình th ủy điện N ậm Pông được xây d ựng s ẽ góp m ột ph ần lớn điện b ổ sung cho các huy ện thi ếu điện trong vùng, làm cho đời s ống ng ười dân nâng cao và góp ph ần làm cho n ền kinh t ế phát tri ển. PH ẦN II: TÍNH TOÁN TH ỦY V ĂN CH ƯƠ NG I : TÍNH TOÁN ĐIỀU TI ẾT L Ũ 1.1. M ục đích c ủa tính toán điều ti ết l ũ - Điều ti ết l ũ nói chung là quá trình làm thay đổi dòng ch ảy l ũ d ọc theo đường v ận chuy ển c ủa nó, c ụ th ể là đỉnh l ũ gi ảm nh ỏ, th ời gian l ũ dài ra. - Nhi ệm v ụ tính toán điều ti ết l ũ nh ằm tho ả mãn nhu c ầu phòng l ũ, ch ứa b ớt l ũ vào dung tích phòng l ũ, gi ảm b ớt l ưu l ượng x ả qua công trình x ả l ũ, t ừ đó đáp ứng yêu c ầu phòng ch ống l ũ cho các công trình ven sông và khu v ực h ạ l ưu, qua tính toán tìm ra các bi ện pháp phòng ch ống l ũ thích h ợp và có hi ệu qu ả nh ất, nh ư xác định quy mô và kích th ước c ủa công trình x ả 1.2. Ch ọn ph ươ ng pháp phòng l ũ và bi ện pháp tháo l ũ 1.2.1. Các ph ươ ng pháp phòng l ũ c ủa kho n ước (h ồ ch ứa) Có 3 ph ươ ng pháp chính để phòng l ũ cho h ồ ch ứa đó là: - Phòng l ũ b ằng dung tích k ết h ợp. - Phòng l ũ b ằng dung tích siêu cao. - Kết h ợp 2 ph ươ ng pháp trên. => Do tình hình c ụ th ể c ủa công trình: địa hình d ốc, h ồ ch ứa nh ỏ dung tích h ữu ích nh ỏ. Vì v ậy trong đồ án thi ết k ế s ơ b ộ, ch ọn ph ươ ng pháp phòng l ũ b ằng dung tích siêu cao. 1.2.2. Ch ọn ph ươ ng pháp tháo l ũ - Có r ất nhi ều ph ươ ng pháp tháo l ũ nh ư tháo l ũ qua tràn t ự do, x ả l ũ qua tràn có c ửa van hay x ả lũ qua tràn d ọc ho ặc x ả qua xiphông. T ừ tuy ến đã ch ọn, m ực n ước thi ết k ế, ph ươ ng án b ố trí công trình và gi ải pháp k ết c ấu chính, ch ọn hình th ức x ả l ũ là x ả m ặt v ới tràn không có c ửa van vì công trình nh ỏ, kích th ước công trình x ả l ũ không l ớn nên không c ần thi ết dùng đến van. CH ƯƠ NG II : PH ƯƠ NG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TI ẾT L Ũ 2.1.Tính toán v ới l ưu l ượng thi ết k ế: - Có r ất nhi ều ph ươ ng pháp tính toán khác nhau nh ư ph ươ ng pháp tính đúng d ần (ph ươ ng pháp gi ải tích), ph ươ ng pháp Pôtap ốp, Kôtrêrin Tuy nhiên trong giai đoạn thi ết k ế s ơ b ộ ch ọn ph ươ ng pháp tính toán điều ti ết l ũ đơn gi ản c ủa Kôtrêrin để tính. Lưu l ượng x ả l ớn nh ất được tính theo công th ức  V  = 1%  − sc  q max Qmax . 1   WL  Trong đó : 1% 1% 3 + Qmax : L ưu l ượng l ũ thi ết k ế, Qmax = 2198 (m /s). + Vsc : Dung tích phòng l ũ c ủa h ồ (dung tích siêu cao). + WL: T ổng l ượng l ũ thi ết k ế - Do h ồ ch ứa c ủa công trình Nậm Pông có dung tích h ữu ích nh ỏ, h ồ ch ỉ điều ti ết ngày đêm nên 1% 3 ta b ỏ qua dung tích phòng l ũ, coi V sc = 0. Nên q xả = Qmax = 2198 (m /s).
8. Từ đó ta xác đị nh Q xả theo công th ức: Q xả = Q max - αt .Q Tđmax Với αt là h ệ s ố l ợi d ụng và αt =0,7 – 0,8 Do l ưu l ượng Q Tđmax nh ỏ h ơn nhi ều so v ới l ưu l ượng xa qua tràn nên ta có th ể t ạm th ời l ấy Q xả = 1% 3 Qmax =2198 m /s để tính toán xác đị nh cột n ước tràn để tính toán xác đị nh c ột n ước tràn. 2.2.Tính toán v ới l ưu l ượng ki ểm tra: - C ũng dùng ph ươ ng pháp t ươ ng t ự nh ư trên tính toán l ưu l ượng x ả l ớn nh ất ứng v ới m ức 0,2% là: 0,2% 3 Qxả = Qmax =2960 m /s PH ẦN III:TÍNH TOÁN TH ỦY N ĂNG CH ƯƠ NG I : BỐ TRÍ S Ơ B Ộ CÔNG TRÌNH 1.1.B ố trí các công trình đầu m ối: a). Tuy ến đậ p chính. - Vị trí: Khi kh ảo sát địa hình t ại khu v ực các k ỹ s ư đã đư a ra 2 ph ươ ng án ch ọn v ị trí xây dựng tuy ến đậ p.Trong đồ án này, ch ọn v ị trí xây d ựng tuy ến đậ p theo ph ươ ng án 2. Vị trí c ủa tuy ến đậ p được xác đị nh trên bình đồ b ởi hai điểm: D1 có t ọa độ : X = 2158968,0468 Y = 503649,7685 D4 có t ọa độ : X = 2158803,3877 Y = 503954,6937 - Tuy ến đậ p g ồm có đậ p dâng n ước và đập tràn n ối li ền v ới nhau: b). Đập dâng n ước: - Vị trí c ủa đậ p dâng d ược xác đị nh d ựa vào v ị trí c ủa tuy ến đậ p. Đập dâng được b ố trí ở hai bên c ủa tuy ến đậ p. Với chi ều cao đậ p th ảo mãn các điều ki ện không cho nước tràn qua trong b ất kì tr ường h ợp nào. - Lo ại đậ p: Có th ể thi ết k ế đậ p theo các lo ại sau đây: + Đập đấ t. + Đập bê tông tr ọng l ực. + Đập đá đổ . - Vi ệc l ựa ch ọn lo ại đậ p ph ải d ựa trên s ự kh ảo sát, phân tích đị a hình địa ch ất v ật li ệu để ch ọn ra lo ại đậ p thích h ợp v ới công trình và đem l ại hi ệu qu ả cao nh ất. Theo kinh nghi ệm v ới các công trình th ủy điện đã được xây d ựng g ần khu v ực công trình và d ựa vào tài li ệu c ủa các anh ch ị k ỹ s ư c ũng nh ư địa hình ở đây r ất d ốc, h ẹp. Đập được xây d ựng là lo ại đậ p bê tông tr ọng l ực. - Hình d ạng m ặt c ắt: D ạng tam giác c). Đập tràn: - Vị trí xây d ựng đậ p tràn c ũng gi ống nh ư đập không tràn đều ph ụ thu ộc vào v ị trí tuy ến đập. Được xác đị nh b ởi 2 điểm D1, D4. Được xây d ựng k ẹp gi ữa 2 đoạn c ủa đậ p không tràn. - Đập tràn có m ặt c ắt d ạng Ôphixêr ốp tràn t ự do v ới cao trình đỉnh tràn ứng v ới MNDBT = 258m. Đập chỉ có một khoang tràn không b ố trí c ầu công tác c ũng nh ư thi ết b ị nào trên tràn. Chi ều r ộng c ủa tràn vào kho ảng 60m. - Lưu l ượng l ớn nh ất qua tràn s ẽ là l ưu l ượng ứng v ới t ần su ất là 0,2% t ức là m ực n ước l ũ ki ểm tra. Hình th ức tiêu n ăng qua tràn s ẽ là tiêu n ăng m ặt v ới hình th ức tiêu n ăng phóng xa, tiêu n ăng b ằng m ũi phun. V ới cao trình m ũi phun đả m b ảo cho quá trình tiêu n ăng được t ốt nh ất. 1.2. Cách b ố trí các công trình trên tuy ến n ăng l ượng: a). Cửa l ấy n ước: - Vị trí c ửa l ấy n ước được b ố trí ngay d ưới đậ p không tràn phía góc ph ải. - Vì tr ạm th ủy điện là ki ểu đậ p k ết h ợp đường d ẫn và do địa hình t ươ ng đối d ốc lên c ửa l ấy nước là c ửa l ấy n ước có áp.
9. - Hình d ạng c ửa l ấy n ước: C ửa l ấy n ước có m ặt c ắt là hình ch ữ nh ật, nhưng phía trên được thi ết k ế có vòm để t ăng kh ả năng ch ịu áp l ực và c ũng để thu ận dòng ch ảy vào. - Cửa l ấy n ước có b ố trí l ưới ch ắn rác và các van s ự c ố và s ửa ch ữa - Ng ưỡng c ủa c ửa l ấy n ước được b ố trí th ấp h ơn m ực n ước ch ết. - Đáy c ủa c ửa l ấy n ước l ấy cao h ơn cao trình bùn cát t ừ 1-2m. - Ng ưỡng trên hay ng ưỡng d ưới đề u có ph ần đầ u l ượn theo hình elip để cho dòng ch ảy nào là thu ận và t ổn th ất th ủy l ực là nh ỏ nh ất. b). Tuy ến n ăng l ượng: - Với m ột ph ươ ng án ch ọn c ửa l ấy n ước có r ất nhi ều ph ươ ng án ch ọn tuy ến n ăng l ượng. Trên c ơ s ở điều ki ện đị a ch ất đị a hình và tính kinh t ế, ta th ống nh ất ch ọn ph ươ ng án s ẽ trình bày ở b ản v ẽ. Chi ều dài tuy ến đậ p là 5km. - Đường h ầm là đường h ầm có áp làm b ằng bê tông c ốt thép, nằm hoàn toàn trong lòng đất được n ối ti ếp v ới c ủa l ấy n ước đoạn cu ối là tháp điều áp. - Tháp điều áp làm theo hình th ức viên tr ụ có h ọng c ản là ki ểu tháp d ễ thi công và có kh ả năng làm gi ảm áp l ực n ước va r ất t ốt. Tháp được xây d ựng g ần nhà máy nh ất có th ể, đỉnh nhô lên phía trên thông khí, sau tháp là đường ống áp l ực làm bằng thép được đặ t l ộ thiên, có các mố ôm, m ố đỡ để c ố đị nh ống và ổn đị nh đường ống. Độ dài đường ống chính là 354,5m, đoạn chia vào hai t ổ máy dài 1,2m, nhằm d ẫn n ước có áp vào các tuabin nhà máy. CH ƯƠ NG II: TÍNH TOÁN TH ỦY N ĂNG 2.1. Ch ọn hình th ức điều tiết: - Do công trình th ủy điện N ậm Pông n ằm trên khu v ực mi ền trung c ủa đấ t n ước n ơi có địa hình r ất ph ức t ạp. Địa hình ở trong khu v ực ch ủ y ếu là núi cao và d ốc lên khi xây d ựng đậ p hình thành h ồ ch ứa thì dung tích h ồ ch ứa không được nhi ều. Chính vì v ậy mà tr ạm th ủy điện không th ể đủ dung tích để ti ến hành điều ti ết n ăm ch ỉ đủ dung tích để ti ến hành điều ti ết ngày đêm. - Một lý do n ữa khi ến tr ạm ch ỉ có th ể điều ti ết theo hình th ức ngày đêm là không th ể t ăng chi ều cao đậ p lên quá cao s ẽ làm di ện tích ng ập l ụt lên quá l ớn d ẫn t ới đề n bù nhi ều. Hơn n ữa khi t ăng m ực n ước trong h ồ s ẽ b ị t ổn th ất nhi ều do khi lên cao núi s ẽ có nhi ều hang và địa ch ất kém h ơn. H ơn n ữa, t ăng chi ều cao đậ p c ũng không làm th ể tích h ồ ch ứa t ăng lên đáng k ể. 2.2. Tính toán th ủy năng: 2.2.1. Ch ọn l ưu l ượng thi ết k ế: ( Qtk ) - Theo kinh nghi ệm v ới tr ạm th ủy điện điều ti ết ngày đêm, để đạ t được hi ệu qu ả kinh t ế cao nh ất thì l ưu l ượng thi ết k ế s ẽ l ấy 1,2 đế n 2 l ần l ưu l ượng bình quân n ăm c ủa dòng ch ảy: ÷ Qtk = (1,2 2). Qo + Qtk : l ưu l ượng thi ết k ế. 3 + Qo : l ưu l ượng bình quân nhi ều n ăm c ủa dòng ch ảy theo tài li ệu th ủy v ăn( Qo =12,15 m/ s ) Trong đồ án này c ụ th ể l ấy h ệ s ố là 1,8 t ức là: Qtk = 1,8. Qo Qtk = 1,8.12,15 3 => Qtk =21,87( m/ s ) 2.2.2. Xác định m ực n ước dâng bình th ường (MNDBT) c ủa h ồ ch ứa: - Dựa vào b ản đồ khu v ực, đị a ch ất khu v ực, c ũng nh ư vi ệc đo v ẽ tính toán. Đư a ra nh ững đánh giá v ề kh ả n ằng phát điện c ũng nh ư m ức độ ng ập l ụt c ủa t ừng ph ươ ng án MNDBT và nh ững điều ki ện h ạn ch ế c ủa m ực n ước trong h ồ để đưa ra m ột ph ươ ng án có tính kinh t ế cao nh ất. Quá trình tính toán r ất ph ức t ạp nên đồ án này không th ể tìm hi ểu h ết được vì v ậy s ơ b ộ ch ọn MNDBT = 258m. 2.2.3. Xác định dung tích có ích c ủa h ồ ch ứa: ( Wci ).
10. - Vì tr ạm th ủy điện đang tính toán là tr ạm th ủy điện điều ti ết ngày đêm nên dung tích có ích của h ồ ch ứa được xác đị nh trên c ơ s ở: Vào mùa ki ệt dung tích c ủa h ồ ch ứa ph ải trữ đủ n ước của gi ờ không phát điện ho ặc gi ờ phát th ấp điểm để dùng toàn b ộ dung tích đó phát điện cho gi ờ cao điểm trong ngày (4-8)gi ờ. Trong đồ án ch ọn s ố gi ờ cao điểm trong ngày là 5 gi ờ. - Tính dung tích có ích v ới tr ường h ợp nh ư sau: Vào mùa ki ệt ngày có l ượng n ước đế n tr ữ nước v ới s ố gi ờ không phát điện là 19 gi ờ và giành toàn b ộ l ượng n ước đó phát cho 5 gi ờ cao điểm v ới l ưu l ượng thi ết k ế. Dung tích có ích tr ữ trong 19 gi ờ, trong tr ường h ợp này v ừa đúng bằng dung tích n ước b ổ sung dùng để phát điện cho 5 gi ờ cao điểm. Đây c ũng là dung tích có ích l ớn nh ất và được xác đị nh t ừ ph ươ ng trình cân b ằng nh ư sau: Qs .19.3600 = ( Qtk - Qs ).5.3600 3,8. Qs = Qtk - Qs 4,8. Qs = Qtk Q 21,87 Q = tk = s 4,8 4,8 3 => Qs = 4,556 ( m/ s ) + Qs : l ưu l ượng n ước đế n. 3 - Trong tr ường h ợp này Qs cũng chính b ằng Qbd = 4,556 ( m/ s ) vì ứng v ới Qs thì dung tích của h ồ ch ứa s ẽ l ớn nh ất làm cho l ượng điện mà nhà máy phát được s ẽ l ớn nh ất trong 5h cao điểm. => Wci = Qs .19.3600.k + K: h ệ s ố an toàn l ấy t ừ 1,2 t ới 1,8 trong đồ án l ấy k = 1,7 Wci =4,556.19.3600.1,7 6 3 V ậy Wci = 0,53. 10 ( m ) 2.2.4. Xác định m ực n ước ch ết (MNC) - Mực n ước ch ết được xác đị nh trên c ơ s ở đã bi ết MNDBT và dung tích có ích c ủa h ồ ch ứa đã tính toán được ở trên: - Từ MNDBT = 258m ta tra quan h ệ Z – W lòng h ồ bảng 1.7. suy ra dung tích toàn b ộ c ủa 6 3 hồ ch ứa ( Wtb ) là: Wtb = 1,67. 10 ( m ). Wchet = Wtb - Wci = 1,67. 10 6 - 0,53. 10 6 6 3 => Wchet = 1,14. 10 ( m ) Tra quan h ệ W – Z h ồ ch ứa và n ội suy ta có MNC = 256,342 m Vậy ta ch ọn MNC = 256 m. ∗ Ki ểm tra MNC - Để ki ểm tra xem MNC có phù h ợp không ta tính ra tu ổi th ọ c ủa công trình xem có ph ải b ố trí c ống tháo cát không. - Dựa trên c ơ s ở tính l ượng bùn cát t ới h ồ trong vòng 1 n ăm Vì l ượng bùn cát t ới h ồ khi xây d ựng đập ch ủ y ếu vào mùa l ũ khi dòng ch ảy l ớn. Tuy nhiên do h ồ là điều ti ết ngày đêm lên l ưọng bùn cát t ới s ẽ b ị x ả qua tràn h ết lên l ượng bùn cát đọng lại t ại chân đậ p ch ỉ còn là l ượng bùn cát di đẩy ở d ưới đáy. - Xác định th ể tích b ồi l ắng trong 1 n ăm ρ Wcattoanbo = .Wnamnuocden + Wcattoanbo : dung tích cát toàn b ộ đế n h ồ trong 1 n ăm. + ρ : độ đụ c c ủa bùn cát theo tài li ệu th ủy v ăn ρ = 154,9 (g/ m3 ) + Wnamnuocden : dung tích n ước đế n trong 1 n ăm.
11. Mà Wnamnuocden = Qo .3600.24.365 = 12,15.3600.24.365 6 3 => Wnamnuocden = 383,162. 10 ( m ) Thay vào công th ức trên ta có: −6 6 Wcattoanbo = 154,89.10 .383,162.10 6 Wcattoanbo = 0,059.10 (tấn) - Th ể tích cát toàn b ộ ( Vcattoanbo ): W V = cattoanbo cattoanbo γ cat 0,059.10 6 = 1,5 6 3 => Vcattoanbo = 0,0396. 10 ( m ) γ γ 3 + cat : dung tr ọng riêng c ủa cát theo tài li ệu th ủy v ăn ( cat =1,5 t ấn/ m ). - Lượng bùn cát di đẩy chính b ằng lượng bùn cát l ắng đọ ng và l ượng bùn cát đó ch ỉ chi ếm 0,4 l ượng bùn cát toàn b ộ. Vậy th ể tích l ượng bùn cát lắng đọng được xác đị nh: Vcatlongdong = 0,4. Vcattoanbo = 0,4.0,0396.10 6 6 3 => Vcatlongdong = 0,01582.10 ( m ) - Tu ổi th ọ c ủa công trình (T) được xác đị nh d ựa trên công th ức: W T = chet Vcatlongdong 1,14.10 6 = 0,01582.10 6 T = 72 (n ăm) - Ki ểm tra l ại hình th ức điều ti ết theo công th ức: W 0,53.10 6 β = ci = 6 Wnamnuocden 383,162.10 => β = 0,0014. Vì h ệ s ố β = 0,0014 Hmax = 170,4 (m)
12. - Cột n ước nh ỏ nh ất ( Hmin ) Cột n ước nh ỏ nh ất qua nhà máy được xác đị nh theo công th ức: Qm ax Hmin = MNC - Zhl = 256 – 94,22 => Hmin = 161,78 (m) - Cột n ước tính toán ( Htt ): Theo kinh nghi ệm c ột n ước tính toán l ấy l ớn h ơn và g ần b ằng c ột n ước min.V ậy ch ọn Htt = 162m. - Cột n ước ứng v ới công su ất b ảo đả m ( Hbd ): Cột n ước được xác đị nh theo công th ức: Qbd Qbd Hbd = Ztl - Zhl - H w = 257 – 86,65 – 0,56 => Hbd = 169,79 (m) MNDBT+ MNC 258 + 256 + Z : M ực n ước th ượng l ưu bình quân Z = = tl tl 2 2 Qbd + Zhl : m ực n ước h ạ l ưu ứng v ới Qbd tra b ảng 1.8 trong đồ án. Qbd + H w : c ột n ước t ổn th ất ứng v ới Qbd - Cột n ước bình quân ( Hbq ): Cột n ước bình quân là l ấy trung bình c ộng c ủa các c ột n ước trong các th ời đoạn tính toán và được xác đị nh theo công th ức: ∑ Hi t i Hbq = ∑ti => Hbq = 164,78 (m) e) Sơ b ộ tính ra các công su ất c ủa nhà máy: - Công su ất b ảo đả m ( Nbd ): Công su ất b ảo đảm được tính theo công th ức nh ư sau: Nbd = 8,5. Qbd . Hbd = 8,5.4,556.169,79 => Nbd = 6,575 (MW) - Công su ất l ắp máy ( Nlm ): Theo kinh nghi ệm l ấy Nlm = (2-5). Nbd ≈ Trong đồ án này ch ọn Nlm bằng 4,5 l ần Nbd v ậy ta có Nlm 30 (MW) Để tính ra các công su ất l ắp máy chính xác ra th ực hi ện vi ệc so sánh v ề l ợi ích kinh t ế, s ố gi ờ lợi d ụng công su ất l ắp máy gi ựa các ph ươ ng án để tìm ra công su ất l ắp máy cho phù h ợp.Quá trình tính toán s ẽ được trình bày ở ph ần sau. K ết qu ả tính toán trong ph ần ph ụ l ục tính toán dựa trên s ự so sánh gi ữa 3 ph ươ ng án Nlm lần l ượt là 29MW; 30MW; 31MW. D ựa vào s ố gi ờ lợi d ụng công su ất l ắp máy và điện l ượng trung bình n ăm ứng v ới t ừng công su ất l ắp máy k ể trên đi t ới l ựa ch ọn ra Nlm = 30 (MW). 2.4. Ph ươ ng pháp tính toán th ủy n ăng. 2.4.1. Cách tính toán mô hình phát điện nh ư sau: ≥ = a).Ngày có l ưu l ượng dàng ch ảy l ớn Qs Q tk thì phát điện v ới l ưu l ượng thi ết k ế ( Qfd Q tk ) trong su ốt 24h.
13. b).Ngày có l ưu l ượng nh ỏ Qs Q , Q = Q . Q Q = s cao s tk cao tk s tk cao 5 Q.24− Q .5 Cột 4: Q = s cao thap 19 Cột 5: C ột n ước t ổn th ất ứng v ới Qcao . Htt tra quan h ệ Q
    Htt n ội suy. Cột 6: C ột n ước t ổn th ất ứng v ới Qthap . Htt tra quan h ệ Q
    Htt n ội suy. Cột 7: M ực n ước h ạ l ưu ứng v ới Qcao . Zhl tra quan h ệ Q
    Zhl n ội suy. Cột 8: M ực n ước h ạ l ưu ứng v ới Qthap . Zhl tra quan h ệ Q
    Zhl n ội suy. Cột 9: C ột n ước phát điện t ươ ng ứng v ới gi ờ cao điểm H fd .Được xác đị nh theo công th ức H fd = Ztl - c ột 5 – c ột 7. Cột 10: C ột n ước phát điện t ươ ng ứng v ới gi ờ th ấp điểm H fd .Được xác đị nh theo công th ức H fd = Ztl - c ột 6 – c ột 8 Cột 11: Công su ất phát điện gi ờ cao điểm N fd được xác đị nh theo công th ức N fd = 8,5.c ột 3.c ột 9/1000 + Chia cho 1000 để đổ i t ừ kW ra MW.
14. Nh ưng n ếu N fd > Nlm thì ch ỉ l ấy N fd = Nlm = 30 (MW) Cột 12: Công su ất phát điện gi ờ th ấp điểm N fd được xác đị nh theo công th ức N fd = 8,5.c ột 4.c ột 10/1000 + Chia cho 1000 để đổ i t ừ kW ra MW. Nh ưng n ếu N fd > Nlm thì ch ỉ l ấy N fd = Nlm = 30 (MW) Cột 13: Điện l ượng thu được vào gi ờ cao điểm Ecao được xác đị nh theo công th ức: 5.10.cot11 E= N. t = cao i i 24 Cột 14: Điện l ượng thu được vào gi ờ th ấp điểm Ethâ p được xác đị nh theo công th ức: 19.10.cot12 E= N. t = thpâ ii 24 Cột 15: Ti ền điện thu được trong th ời đoạn được tính theo công th ức: Ti ền = Ecao .giá điện gi ờ cao điểm + Ethâ p .giá điện gi ờ th ấp điểm Cụ th ể mùa l ũ Ti ền = 418.cột 13 + 439.cột 14 Mùa khô Ti ền = 2077.cột 13 + 418. c ột 14 2.5.K ết qu ả tính toán th ủy n ăng: a) Điện l ượng mùa l ũ bình quân n ăm: Ecao = 18312,5 MWh; Ti ền thu được: 7,654 t ỷ VN Đ Ethâ p = 54554,58 MWh; Ti ền thu được: 23,949 t ỷ VN Đ b) Điện l ượng mùa ki ệt bình quân: Ecao = 33365,28 MWh; Ti ền thu được: 69,3 t ỷ VN Đ Ethâ p = 17733,47 MWh; Ti ền thu được: 7,413 t ỷ VN Đ c) Tổng điện l ượng bình quân n ăm: E = 123965,8 MWh; Ti ền thu được: 108,316 t ỷ VN Đ. => Từ ph ụ l ục tính toán ta rút ra b ảng k ết qu ả sau Bảng 2.1. Kết qu ả tính toán các thông s ố thu ỷ n ăng được t ổng h ợp ở b ảng sau TT Thông s ố Đơ n v ị Tr ị s ố 1 Di ện tích l ưu v ực tuy ến Nậm Pông F km 2 345,0 3 2 Lưu l ượng trung bình n ăm Qo m/ s 12,15 3 3 Lưu l ượng đả m b ảo Qbd m/ s 4,556 6 3 4 Tổng l ượng trung bình n ăm Wo 10 m 383,16 5 Mực n ước dâng bình th ường MNDBT m 258 6 Mực n ước ch ết MNC m 256 6 3 7 Dung tích toàn b ộ Wtb 10 m 1,67 6 3 8 Dung tích ch ết Wchê t 10 m 1,14 6 3 9 Dung tích h ữu ích Whi 10 m 0,53 10 Di ện tích m ặt h ồ km 2 0,32 11 Cột nước l ớn nh ất Hmax m 170,4 12 Cột n ước bình quân Hbq m 164,78 13 Cốt n ước tính toán Htt m 162 14 Cột n ước nh ỏ nh ất Hmin m 161,78
15. 15 Công su ất l ắp máy Nlm MW 30 16 Công su ất đả m b ảo Nbd MW 6,575 17 Điện l ượng mùa m ưa 106 k Wh 72,867 18 Điện l ượng mùa khô 106 k Wh 51,099 6 19 Điện l ượng trung bình n ăm Enam 10k Wh 123,965 20 Số gi ờ sử d ụng công su ất l ắp máy h giờ 4132 PH ẦN IV: CÔNG TRÌNH THU Ỷ CÔNG CH ƯƠ NG 1: XÁC ĐỊNH C ẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CH Ỉ TIÊU 1.1.Nhi ệm v ụ c ủa các công trình th ủy công nói chung - Nh ững công trình thu ỷ công là b ộ ph ận quan tr ọng c ủa tr ạm th ủy điện (TT Đ), khi xây d ựng xong nh ững công trình này có nhi ệm v ụ t ập trung c ột n ước t ạo thành h ồ ch ứa, tích n ước mùa l ũ và cấp n ước vào mùa ki ệt theo yêu c ầu dùng n ước c ủa các ngành tham gia l ợi d ụng t ổng h ợp, đồ ng th ời đả m b ảo an toàn cho b ản thân công trình dâng n ước và các công trình đầu m ối khác, đư a d ẫn nước t ừ h ồ ch ứa t ới nhà máy để phát điện. Vì v ậy công trình th ủy công còn có nhi ệm v ụ là x ả được l ượng n ước th ừa khi có l ũ v ề. Ngoài ra công trình th ủy công còn ảnh h ưởng tr ực ti ếp đế n hi ệu qu ả phát điện c ũng nh ư v ốn đầ u t ư xây d ựng công trình, vì v ậy khi thi ết k ế c ần ph ải tính toán sao cho đảm b ảo c ả điều ki ện v ề kinh t ế và k ỹ thu ật. Các h ạng m ục ch ủ y ếu c ủa công trình th ủy công: 1) Đập dâng n ước. 2) Đập tràn và công trình x ả l ũ. 3) Tuy ến n ăng l ượng c ủa nhà máy th ủy điện. 1.2. Nhi ệm v ụ và c ấp thi ết k ế c ủa công trình 1.2.1. Nhi ệm v ụ cụ th ể c ủa công trình. Thu ỷ điện Nậm Pông được xây d ựng có nhi ệm v ụ chính là phát điện v ới công su ất l ắp máy Nlm = 30MW và c ấp cho l ưới điện qu ốc gia v ới s ản lượng điện trung bình là 123,965.10 6 kWh/n ăm đã tính toán ở trên. Ngoài ra nó còn góp ph ần gi ảm m ực n ước l ũ cho vùng h ạ du, tích m ột ph ần n ước dùng để t ưới tiêu cho vùng h ạ l ưu t ỉnh Ngh ệ An vào mùa ki ệt. Ngoài nhi ệm v ụ phát điện, công trình còn giúp phát tri ển giao thông, du l ịch. 1.2.2. Đánh giá c ấp công trình và các ch ỉ tiêu thi ết k ế. 1). Cấp công trình được xác định t ừ 2 điều ki ện: a). Theo chi ều cao đậ p và lo ại n ền: ∇đỉnh đậ p = MNDBT+d Sơ b ộ l ấy d = 4 (m). ∇đỉnh đậ p = MNDBT + d = 258 + 4 = 262 (m) ⇒ Chi ều cao đậ p là : H đập = ∇đỉnh đậ p - ∇đáy đập ∇đáy xác định trên m ặt c ắt đị a ch ất d ọc tuy ến đậ p, l ấy t ại v ị trí sâu nh ất ứng v ới cao trình 235m, sau khi đã bóc b ỏ l ớp ph ủ ta có ∇đáy = 232 (m). H đập =∇đỉnh đậ p - ∇đáy đập = 262 – 232= 30 (m). Và l ớp đáy tuy ến đậ p là n ền đá. Vậy theo TCVN 285-2002 ta tra được c ấp c ủa công trình là c ấp III. b). Theo nhi ệm v ụ c ủa công trình: Nhi ệm v ụ chính c ủa công trình Nậm Pông là phát điện v ới công su ất l ắp máy là 30 MW. Theo TCVN 285-2002 ta tra được c ấp c ủa công trình là c ấp III. => T ừ hai điều ki ện trên ta có c ấp c ủa công trình là c ấp III.
16. 2) Các ch ỉ tiêu thi ết k ế: T ừ c ấp công trình xác định được: = 3 Tần su ất l ũ thi ết k ế p = 1%. Có Q1% 2198( m / s ) = 3 Tần su ất l ũ ki ểm tra p = 0,2%. Q0,2% 2960( m / s ) Tần su ất l ưu l ượng đả m b ảo phát điện p = 85%. Hệ s ố tin c ậy khi thi ết k ế công trình Kn = 1,15. - Đà sóng: + Ứng v ới MNDBT: D = + Ứng v ới MNDGC: D' = 600 km 0,2%= 3 - Dòng ch ảy l ũ l ớn nh ất: Qmax 2960 m / s . 1%= 3 - Dòng ch ảy l ũ thi ết k ế: Qmax 2198 m / s . - Hệ s ố t ổ h ợp t ải tr ọng: n c = 1,0. CH ƯƠ NG 2 : CH ỌN TUY ẾN VÀ B Ố TRÍ T ỔNG TH Ể CÔNG TRÌNH 2.1. Ch ọn tuy ến đậ p và gi ải pháp k ết c ấu chính. a). Ch ọn tuy ến đậ p: - Vị trí: Khi kh ảo sát đư a ra 2 ph ươ ng án ch ọn v ị trí xây d ựng tuyến đậ p.Trong đồ án này ch ọn vị trí xây d ựng tuy ến đậ p theo ph ươ ng án 2. Vị trí c ủa tuy ến đậ p được xác định trên bình đồ b ởi hai điểm: D1 có t ọa độ : X = 2158968,0468 Y = 503649,7685 D4 có t ọa độ : X = 2158803,3877 Y = 503954,6937 - Tuy ến đậ p g ồm có đậ p dâng n ước và đập tràn n ối li ền v ới nhau: b). Ch ọn lo ại đậ p cho công trình dâng n ước và đập tràn: Vi ệc l ựa ch ọn k ết c ấu đậ p c ần d ựa trên c ơ s ở so sánh kinh t ế– kỹ thu ật gi ữa các phươ ng án. Nh ưng trong đồ án này l ấy theo kinh nghi ệm c ủa m ột s ố công trình đã xây d ựng g ần khu v ực nên sơ b ộ ch ọn gi ải pháp k ết c ấu đậ p bê tông trọng l ực để thi ết k ế. 2.2. B ố trí tổng th ể công trình. V ị trí tuy ến công trình th ủy công đị nh xây d ựng có địa hình thu ận l ợi để b ố trí các h ạng m ục nh ư tuy ến đập, tuy ến n ăng l ượng, khu ph ụ tr ợ và h ệ th ống giao thông trong công tr ường - Đập dâng: Tuy ến đậ p được b ố trí t ại v ị trí có đị a hình vai b ởi ph ải n ơi có b ờ d ốc, lòng sông hẹp. - Đập tràn: Tuy ến tràn d ự ki ến thi ết k ế n ối ti ếp v ới đậ p dâng t ừ lòng sông t ới b ờ trái d ự ki ến kh ẩu di ện tràn là 60m và trên đó không b ố trí b ất k ỳ m ột công trình giao thông hay c ủa van nào. - Tuy ến n ăng l ượng bao g ồm: C ửa nh ận n ước, đường h ầm áp l ực, tháp điều áp, đường ống áp lực và nhà máy. Vi ệc b ố trí công trình đầu m ối ph ải chú ý kích th ước ti ết di ện x ả n ước c ủa công trình, đảm b ảo nối ti ếp dòng ch ảy h ạ l ưu, n ước ra thu ận dòng, kh ối l ượng đào đắp ít, không gây xói l ở đậ p, b ờ sông. Căn c ứ vào lo ại đậ p đã ch ọn và các tài li ệu đị a hình, địa ch ất ta b ố trí công trình đầu m ối cho tr ạm thu ỷ điện Nậm Pông nh ư sau: 1). Tuy ến đầ u m ối: - Đập dâng được b ố trí ở bờ ph ải c ủa lòng sông, làm b ằng bê tông tr ọng l ực bên d ưới là c ửa lấy n ước. Nối ti ếp v ới đậ p không tràn là đập tràn có chi ều dài 60m c ũng làm b ằng bê tông tr ọng lực có hình d ạng m ặt c ắt th ực d ụng theo Ôphixêl ốp lo ại I t ại v ị trí đã xác định ở trên. 2). Tuy ến n ăng l ượng: - Cửa nh ận n ước b ố trí ở bên d ưới đậ p dâng ở b ờ bên ph ải. - Đường h ầm áp l ực n ối ti ếp v ới c ửa l ấy n ước dài 5km đi xuyên qua núi, ch ạy d ọc theo b ờ ph ải c ủa sông N ậm Pông.
17. - Cuối đường hầm d ẫn n ước là tháp điều áp. - Sau tháp điều áp là đường ống áp l ực được làm b ằng thép dài 345,7m được đặ t l ộ thiên đư a dòng n ước có áp vào nhà máy. - Nhà máy th ủy điện được đặ t ở cu ối đường ống áp l ực. Sau nhà máy là đoạn kênh để d ẫn nước t ừ nhà máy ra dòng sông chính ch ảy về phía h ạ l ưu. 3). Tr ạm phân ph ối và đường dây. 4). Nhà v ận hành. 5). Đường v ận hành. CH ƯƠ NG 3: CH ỌN HÌNH D ẠNG C ẤU T ẠO C ỤM CÔNG TRÌNH 3.1.Ch ọn hình d ạng c ấu t ạo c ủa đậ p không tràn 3.1.1. Ch ọn lo ại đậ p: - Trong h ệ thông các công trình đầu m ối thì đập dâng là m ột b ộ ph ận r ất quan tr ọng. Nó tr ực ti ếp ch ặn dòng nâng cao c ột n ước t ạo thành h ồ ch ứa. Đậ p dâng có th ể là đập đấ t, đậ p đá đổ , đậ p bê tông tr ọng l ực. - Vi ệc xác đị nh lo ại đậ p được d ựa vào điều ki ện đị a hình, địa ch ất c ủa tuy ến đậ p, tình hình v ật li ệu đị a ph ươ ng và các đặc tr ưng khác nh ư điều ki ện khí h ậu, đị a ch ất thu ỷ v ăn, thu ỷ v ăn dòng ch ảy. Để ch ọn được lo ại đậ p thích h ợp ph ải thông qua phân tích kinh t ế k ỹ thu ật để ch ọn được ph ươ ng án h ợp lý. - Nh ưng do th ời gian làm đồ án h ạn ch ế nên ch ỉ d ựa trên nh ững phân tích v ề điều ki ện đị a hình ở đây r ất d ốc, qua kh ảo sát đị a ch ất n ơi đây có s ẵn r ất nhi ều cát s ỏi, dòng ch ảy t ới có l ưu t ốc bình th ường. Chính vì v ậy d ự ki ến ch ọn hình th ức đậ p là đập bê tông tr ọng l ực nh ư v ậy tuy ến n ăng lượng c ủa nhà máy s ẽ ng ắn h ơn và đường ống được b ố trí trong thân đậ p làm t ăng độ an toàn. 3.1.2. Ch ọn hình d ạng m ặt c ắt đậ p không tràn. - Do đập là bê tông tr ọng l ực lên theo sách th ủy công ch ọn m ắt c ơ b ản c ủa đậ p không tràn là mặt c ắt có d ạng tam giác nhưng để đả m b ảo ổn đị nh thì đỉnh đậ p làm r ộng 5m. 3.2.Ch ọn hình d ạng m ặt c ắt cho đậ p tràn: 3.2.1. Ch ọn lo ại đậ p tràn: - Do v ật li ệu đị a ph ươ ng t ươ ng đối s ẵn có lên đập không tràn c ũng là đập bêtông tr ọng l ực gi ống đập không tràn và t ạo cho tuy ến đập t ạo nên s ự li ền kh ối v ững ch ắc h ơn. 3.2.1. Ch ọn m ặt c ắt c ơ b ản c ủa đậ p tràn: - Để đả m b ảo dòng ch ảy là thu ận nh ất và t ổn th ất th ủy l ực là nh ỏ nh ất đồ ng th ời ít ảnh h ưởng tới công trình thì đập không tràn được thi ết k ế theo m ặt c ắt Ôphixêlôp lo ại không chân không v ới hình th ức tiêu n ước b ằng m ũi phun và ch ảy ng ập. CH ƯƠ NG 4 : TÍNH TOÁN TH ỦY L ỰC TRÀN 4.1. Xác định kh ẩu di ện tràn và c ột n ước tràn theo m ực n ước l ũ thi ết k ế: - Do công trình th ủy điện Nậm Pông là công trình nh ỏ, đậ p dâng n ước th ấp, dung tích h ữu ích của h ồ nh ỏ nên ch ọn hình th ức x ả m ặt không có c ửa van, l ưu l ượng x ả được x ả trên toàn b ộ chi ều dài tuy ến tràn, d ựa vào điều ki ện đị a hình địa ch ất ch ọn b ề r ộng tràn là B tràn = 60m ch ỉ là một khoang tràn không b ố trí c ầu giao thông phía trên vì c ửa l ấy n ước đã b ố trí h ết bên ph ải d ưới đậ p dâng. - Sơ b ộ ch ọn đậ p tràn th ực d ụng để tính toán. D ựa trên công th ức tính l ưu l ượng qua đậ p tràn: ε σ 3/2 Qxả = .m. n.B. 2g . Ht Ta s ẽ có chi ều cao H t c ủa đậ p tràn là :
18. Q H = ( xa ) 3/2 t ε σ m.B . . 2g . n   =2198 = Ht   6,63( m ) 0, 49.60.1. 2.9,81.1  Vậy ch ọn H t = 6,7 (m) Trong đó: 3 + Qxả = 2198 m /s + σn = 1 (coi ch ế độ ch ảy trong tràn là t ự do) + m : h ệ s ố l ưu t ốc c ủa tràn theo kinh nghiên (m = 0,49) + ε là h ệ s ố co h ẹp bên, vì ch ỉ có m ỗi m ố bên lên sơ b ộ l ấy ε = 1. -Vậy MNLTK= MNDBT+ Ht= 258+6,7= 264,7 (m). 4.2.Xác định c ột n ước tràn ứng v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra: Vì ta ch ọn b ề r ộng khoang tràn theo điều ki ện đị a hình nên b ề r ộng c ủa khoang tràn là không đổi B= 60m và c ũng ch ỉ có m ột khoang tràn duy nh ất, x ả n ước theo ph ươ ng th ức x ả m ặt không c ửa van. ε σ 3/2 T ừ công th ức: Qxả = .m. n.B. 2g . Ht Q Ta có: H = ( xa ) 3/2 t ε σ m.B . . 2g . n 2960 H=( )2/3 = 8,024( m ) t 0,49.60.1. 2.9,81.1 Vậy ch ọn c ột n ước tràn ứng v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra là: 8m. = 3 + Qxa : ứng v ới l ưu l ượng l ũ ki ểm tra: ( Qxa 2960( m / s ) Vậy m ực n ước ứng v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra (MNLKT) là: MNLKT = MNDBT + 8= 258 + 8 = 266 m. ∗ Từ k ết qu ả tính toán trên ta có: - Bề r ộng khoang tràn B = 60m = - Cột n ước tràn ứng v ới m ực n ước l ũ thi ết k ế HtMNLTK 6,7( m ) = - Cột n ước tràn ứng v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra HtMNLKT 8( m ) - Mực n ước lũ thi ết k ế: 264,7m, - Mực n ước l ũ ki ểm tra: 266m, 3 - Với q xảMNLTK = 2198(m /s) tra quan h ệ Q
    Zhl tuy ến đậ p ta có: ZhlMNLTK = 256,36m. 3 - Với q xảMNLKT = 2960(m /s) tra quan h ệ Q
    Zhl sau đập ta có ZhlMNLKT =259,82m. 3 - Với Q TDmax = 21,87(m /s) tra quan h ệ Q
    Zhl sau nhà máy ta có Z hlmax = 88,35m. 3 - Với Q TDmin = 4,556 (m /s) tra quan h ệ Q
    Zhl sau nhà máy ta có Z hlmin = 86,65m. CH ƯƠ NG 5:THI ẾT K Ế ĐẬ P KHÔNG TRÀN 5.1. M ặt c ắt c ơ b ản: 5.1.1. D ạng m ặt c ắt c ơ b ản: Nh ư đã trình bày ở trên m ặt c ắt c ơ b ản c ủa đậ p không tràn là d ạng tam giác và s ơ b ộ ta xác đị nh được chi ều cao và b ề r ộng đậ p nh ư sau:
19. mnltk H 1 ®¸y nB (1-n)B s1 L1 L2 δ - Đỉnh m ặt c ắt có cao trình ngang v ới MNDGC = MNDBT + H sc H sc : C ột n ước siêu cao, l ấy theo tài li ệu tính toán điều ti ết l ũ ở trên ta có: Hsc = H tr = 6,7 m ⇒ MNDGC =258 + 6,7 = 264,7 m. - Chi ều cao m ặt c ắt đậ p: H 1 = MNDGC – ∇dáy . ⇒ H 1 = 264,7–232 = 32,7 m. + ∇đáy : 232 theo tài li ệu v ề đị a hình. - Chi ều r ộng đáy đậ p (B) bao g ồm đoạn hình chi ếu c ủa mái th ượng l ưu là n.B, hình chi ếu c ủa của mái h ạ l ưu là (1 – n).B . Tr ị s ố n ch ọn theo kinh nghi ệm: n = (0 ÷ 0,1), ta ch ọn n = 0 (mái th ượng l ưu th ẳng đứ ng). 3.1.2. Xác định chi ều r ộng đáy đậ p (B): Chi ều r ộng đáy đậ p được xác đị nh theo điều ki ện ổn đị nh và ứng su ất - Theo điều ki ện ổn đị nh: H B = K . 1 c  γ   1 + −  f.  n α1   γn  H 32,7 B= K .1 = 1,09. = 26,8 (m) c γ  2, 4  f.1 + n − α  0,7.+ 0 − 0,5  1 1  γn  Trong đó: + H1: Chi ều cao m ặt c ắt đậ p, H 1 = 32,7 (m). + f: H ệ s ố ma sát gi ữa đậ p và n ền, l ấy f = 0,7. 3 + γ1: Dung tr ọng c ủa đậ p (bê tông), γ1 = 2,4 (t/m ). 3 + γn: Dung tr ọng c ủa n ước, γn = 1 (t/m ). + n: H ệ s ố mái th ượng l ưu, n = 0. + α1: Hệ s ố c ột n ước còn l ại sau màng ch ống th ấm. Vì đập cao, công trình quan tr ọng nên c ần thi ết ph ải x ử lý ch ống th ấm cho n ền b ằng cách ph ụt v ữa t ạo màng ch ống th ấm. α1 = (0,4 ÷ 0,6) xác định theo m ức độ x ử lý n ền, s ơ b ộ ta ch ọn: α1 = 0,5. + Kc- H ệ s ố an toàn ổn đị nh cho phép. Theo quan điểm tính toán ổn đị nh theo quy ph ạm m ới, ổn đị nh c ủa công trình trên n ền được b ảo đả m khi: R nc .N tt ≤ m. Kn
20. Trong đó: n c- H ệ s ố t ổ h ợp t ải tr ọng n c =0,9. + m- H ệ s ố điều ki ện làm vi ệc, m=0,95. + Kn- H ệ s ố tin c ậy K n =1,15. + Ntt và R l ần l ượt là giá tr ị tính toán c ủa l ực t ổng quát gây tr ượt và c ủa l ực ch ống tr ượt gi ới hạn. Công th ức trên có th ể vi ết d ưới d ạng: n K R ≥ c n N m tt So sánh v ới công th ức tính ổn đị nh trong quy ph ạm c ũ có th ể coi nc .K n Kc= = 1,09 m - Theo điều ki ện ứng su ất: H 32,7 B =1 = = 23,72 (m). γ 2, 4 1 ()− + −− ()− + −− . 1 n n.(2 n) α1 . 1 0 0.(2 0) 0,5 γn 1 ∗ Để tho ả mãn c ả hai điều ki ện ổn đị nh và ứng su ất, ch ọn B =27 (m). 5.2. M ặt c ắt th ực d ụng đậ p không tràn Từ m ặt c ắt c ơ b ản, ti ến hành b ổ xung m ột s ố chi ti ết ta được m ặt c ắt th ực d ụng đậ p không tràn. 5.2.1. Cao trình đỉnh đậ p( ∇đ): Đỉnh đậ p bê tông ph ần không tràn được xác đị nh t ừ hai điều ki ện: ∇đ1 = MNDBT + ∆h + ηs + a. ∇đ2 = MNDGC + ∆h' + ηs' + a'. Trong đó: + MNDBT: M ực n ước dâng bình th ường, MNDBT = 258 m. + MNDGC: M ực n ước gia c ường, MNGC = 264,7 m. + ∆h, ∆h': Độ d ềnh do gió ứng v ới gió tính toán l ớn nh ất và gió bình quân l ớn nh ất. + ηs, ηs': Độ d ềnh cao nh ất c ủa sóng ứng v ới gió tính toán l ớn nh ất và gió bình quân l ớn nh ất. + a, a': Độ v ượt cao an toàn. Đối v ới công trình c ấp III: a = 0,5 (m), a ’ = 0,4 (m). Cao trình đỉnh đậ p ch ọn theo tr ị s ố nào l ớn nh ất trong các k ết qu ả tính toán 1). Xác định ∆h: V 2.D ∆h=2.10 -6. cos α (m). g.H s Trong đó: + V – v ận t ốc gió tính toán. + D - đà sóng ứng v ới các m ực n ước khác nhau. + g - gia t ốc tr ọng tr ường, g= 9,81 (m/s 2). + H- chi ều sâu n ước trước đậ p. 0 + α s- góc k ẹp gi ữa tr ục d ọc c ủa h ồ và h ướng gió, α s=0 . η η ' 2). Xác định s và s Độ d ềnh cao nh ất c ủa sóng được xác đị nh nh ư sau. η s =k. h s1 % Trong đó : + k ηs được xác đị nh theo quy ph ạm: QPTL- C1-78 . + h s1 %- chi ều cao sóng v ới m ức b ảo đả m 1 %; được xác đị nh nh ư sau (theo QPTL- C1-78): + Gi ả thi ết tr ường h ợp đang tính toán là sóng n ước sâu: (H>0,5l)
21. t.g D.g + Tính các đại l ượng không th ứ nguyên , V V 2 Trong đó: + t(s): Thời gian gió th ổi liên t ục (t= 6 gi ờ = 21600s). t.g D.g + Từ các đạ i l ượng , tra đồ th ị 35 c ủa QPTL-C1-78 ta xác định được các đạ i l ượng V V 2 h.g t.g không th ứ nguyên tb và tb . Ch ọn c ặp giá tr ị nh ỏ nh ất. V 2 V Từ đó ta xác định được h tb , t tb . t.g 2 + B ước sóng trung bình được xác đị nh nh ư sau: λ = tb tb 2π - Ki ểm tra l ại điều ki ện sóng n ước sâu. Tính h s1 % = k1% .h tb . Bảng 5-1: K ết qu ả tính toán xác đị nh cao trình đỉnh đậ p Tr ường h ợp tính toán TT Thông s ố MNDBT MNLTK 1 Mực n ước tính toán (m) 258 264,7 2 Cao trình đáy sông t ại tuy ến (m) 232 232 3 Cột n ước tính toán H (m) 26 32,7 4 Đà gió D (m) 400 600 5 Vận t ốc gió V(m/s) 25 13 6 Góc k ẹp gi ữa tr ục d ọc h ồ và h ướng gió α o 0 0 7 Cao trình n ước d ềnh do gió ∆h (m) 0,002 0,0004 8 Chi ều cao an toàn a (m) 0,5 0,4 9 t(s) 21600 21600 10 gt/V 8475,8 16300 11 gt tb /V (theo gt/V) 3,96 4,8 2 12 gh tb /V (theo gt/V) 0,08 0,11 13 gD/V 2 6,28 34,83 2 14 gt tb /V (theo gD/V ) 0,68 1,15 2 2 15 gh tb /V (theo gD/V ) 0,0048 0,013 16 gt tb /V (ch ọn) 0,68 1,15 2 17 gh tb /V (chọn) 0,0048 0,013 18 ttb (s) 1,733 1,524 19 htb (m) 0,306 0,22 20 λtb (m) 4,689 3,626 21 k1% 2,02 2,02 22 h1%(m) 0,618 0,444 24 kηs 1,52 1,15
22. 25 ηs 0,968 0,297 26 Cao trình đỉnh đậ p (m) 259,5 265,4 27 Ch ọn cao trình đỉnh đậ p (m) 266 Từ b ảng k ết qu ả tính toán, ch ọn được cao trình đỉnh đập là 266 m. - Để đả m b ảo an toàn v ới m ực n ước l ũ ki ểm tra là 266m, ta làm thêm t ường ch ắn sóng cao 1m có m ột ph ần chân dính vào đỉnh đậ p.V ậy cao trình cao nh ất là cao trình c ủa t ường ch ắn sóng cao 267m, còn cao trình đập ch ỉ là 266m. 5.2.2. B ề r ộng đỉ nh đậ p - Nếu đỉ nh đậ p không có yêu c ầu giao thông, b ề r ộng đỉ nh đậ p ch ọn theo điều ki ện c ấu t ạo: b ≥ 4 m. Nếu có yêu c ầu giao thông thì ch ọn b ề r ộng theo c ấp đường. Trong đồ án này, s ơ b ộ ch ọn b = 5 m. 5.2.3. H ệ th ống hành lang trong thân đập Các hành lang trong thân đập có tác d ụng t ập trung n ước th ấm trong thân đậ p và n ền, k ết h ợp để ki ểm tra, s ửa ch ữa. Hành lang cu ối cùng ( ở sát g ần n ền) còn được s ử d ụng để ph ụt v ữa ch ống th ấm. Kích th ước hành lang ch ọn theo yêu c ầu s ử d ụng. Hành lang ph ụt v ữa ch ọn theo yêu c ầu thi công (kích th ước máy khoan ph ụt và kho ảng không c ần thi ết khi thi công). Do chi ều cao đậ p th ấp nên ch ỉ thi ết k ế một hành lang t ập trung n ước th ấm trong thân đậ p và n ền, k ết h ợp để ph ụt v ữa ch ống th ấm. Sơ b ộ ch ọn kích th ước hành lang ph ụt v ữa là: bx h = 2x 3m. 5.2.4. Tính toán màng ch ống th ấm: a). M ục đích: - Xác định các thông s ố c ần thi ết c ủa màn ch ống th ấm (chi ều sâu, chi ều dày, v ị trí đặ t) để đả m bảo được các yêu c ầu ch ống th ấm đề ra (h ạn ch ế l ượng m ất n ước, gi ảm nh ỏ áp l ực th ấm lên đáy đập) b). Xác định các thông s ố c ủa màn ch ống th ấm: - Chi ều sâu ph ụt v ữa S 1: S1 ph ụ thu ộc vào độ n ứt n ẻ c ủa n ền và chi ều cao đậ p: Theo qui ph ạm Liên Xô 123- 60, chi ều sâu xử lý ch ống th ấm xác đị nh nh ư sau: - Cột n ước th ấm l ớn nh ất c ủa đậ p: Hmax = MNDBT – Z đđ = 258-232= 26 (m) Nên c ần x ử lý đạ t độ m ất n ước 0,03 l/ph Từ tài li ệu l ượng m ất n ước chi ều sâu màn ch ống th ấm: S 1 = 15 m. - Chi ều dày màn ch ống th ấm Xác định theo điều ki ện ch ống th ấm cho b ản thân màn: αH δ ≥ []J Trong đó: + αH - c ột n ước t ổn th ất qua màn, α = 1 - α1 = 1 – 0.5 = 0.5 ( α1 đó gi ả thi ết ở trên). ⇒ αH = 0,5 . 26 = 13 (m) + [J]- gradien th ấm cho phép c ủa v ật li ệu làm màn, v ới độ m ất n ước 0,03(l/ph) ta có: [J] = 15. 13 ⇒δ = =0,87(m). 15 - V ị trí màn ch ống th ấm: Màn ch ống th ấm b ố trí càng g ần m ặt th ượng l ưu càng t ốt. Nh ưng để ch ống th ấm cho thành phía ≥ H1 tr ước c ủa hành lang ph ụt v ữa c ần kh ống ch ế: l1 J b
23. Trong đó: + H1 - c ột n ước l ớn nh ất tính đế n đáy c ủa hành lang, H 1 =24m. (b ố trí hành lang cách đáy kho ảng 2 m) + Jb - gradien th ấm cho phép c ủa bê tông, có th ể l ấy J b =20. 24 Thay vào ta có: l ≥ = 1,2 . Ch ọn l 1 = 1,5 m. 1 20 5.2.5. Phân đoạn đậ p Để tránh n ứt n ẻ do bi ến d ạng nhi ệt ho ặc do lún không đề u gây ra, ta chia đập thành nhi ều đoạn, các đoạn được n ối v ới nhau b ằng các khe. Các khe này là nh ững khe v ĩnh c ửu, nó t ồn t ại trong su ốt quá trình làm vi ệc c ủa đậ p. Khe v ĩnh c ửu có hai lo ại: khe lún và khe nhi ệt độ . Các khe lún đặt cách nhau kho ảng 8 – 15 m tu ỳ theo tính ch ất c ủa n ền. Khe lún c ắt su ốt chi ều cao c ủa đậ p, đả m b ảo cho các đoạn đậ p làm vi ệc độ c l ập nhau. Khe nhi ệt có th ể ch ỉ c ắt đế n m ột độ sâu nh ất đị nh k ể t ừ đỉ nh đậ p. Kho ảng cách gi ữa các khe ph ụ thu ộc vào điều ki ện khí h ậu, nói chung kho ảng 10 – 20 m. Tuy nhiên, do ở cu ối khe nhi ệt n ằm ở lưng ch ừng đậ p th ường xu ất hi ện ứng su ất t ập trung r ất l ớn, vì v ậy ta b ố trí khe nhi ệt trùng v ới khe lún. Sơ b ộ ta ch ọn các khe đặ t cách nhau 12 m. 5.2.6. Thi ết b ị thoát n ước 1/ Thi ết b ị thoát n ước thân đậ p - Bố trí nhi ều đường ống đặ t sau l ớp bêtông ch ống th ấm ở m ặt th ượng l ưu. Ống làm b ằng bêtông đục l ỗ đặ t theo ph ươ ng th ẳng đứ ng, kho ảng cách m ỗi đường ống là 3m, đường kính ống là 15 cm. 2/ Thi ết b ị thoát n ước m ặt đậ p và đáy đập - Làm rãnh thoát n ước ch ạy theo chi ều dài đập, khoan các l ỗ xu ống n ền làm gi ảm áp l ực n ước đẩy ng ược sau đó t ập trung n ước vào đường h ầm d ẫn xu ống h ạ l ưu. 5.2.7. X ử lý n ền đậ p - Xử lý n ền đậ p s ẽ làm cho n ền đậ p t ăng kh ả n ăng ch ịu l ực, kh ả n ăng ch ống tr ượt, ít th ấm nước. Tr ước khi đổ bê tông ti ến hành d ọn n ền, bóc b ỏ l ớp phong hóa để đậ p được đặ t trên n ền đá gốc, khoan ph ụt v ữa xi m ăng t ạo màng ch ống th ấm. Ngoài ra có th ể neo thép gi ữa n ền và đập để tăng kh ả n ăng ổn đị nh c ủa đậ p. Ở đây ta dùng neo thép đường kính 36 mm, l ỗ khoan 70 mm. 5.2.8. C ấu t ạo đỉ nh đậ p dâng - Là đập bê tông tr ọng l ực k ết h ợp tràn toàn tuy ến, không k ết h ợp làm đường giao thông. Đỉ nh đập c ần có c ấu t ạo thích h ợp cho vi ệc đi l ại ki ểm tra và các ph ươ ng ti ện chuyên d ụng đi l ại khi sửa ch ữa. Do đó m ặt đậ p làm d ốc về hai phía để thoát n ước m ưa, hai bên có rãnh nh ỏ t ập trung nước. Bên ph ải đậ p c ần làm lan can thép có chi ều cao kho ảng 1.0m. CH ƯƠ NG 6: TÍNH TOÁN THI ẾT K Ế ĐẬ P TRÀN 6.1. Thi ết k ế m ặt c ắt th ực d ụng c ủa đậ p tràn ∗ Ch ọn m ặt c ắt đậ p tràn Ôphixêr ốp không chân không lo ại I. Lo ại đậ p này có h ệ s ố l ưu l ượng tươ ng đối l ớn và ch ế độ làm vi ệc ổn đị nh. Ta đã có: C ột n ước tràn thi ết k ế: H tr = 6,7 m. Cao trình ng ưỡng tràn: ∇ng = MNDBT = 258 m (tràn t ự độ ng). ∗ Cách xây d ựng m ặt c ắt đậ p nh ư sau: - Ch ọn h ệ tr ục xOy có: Tr ục Ox ngang cao trình ng ưỡng tràn, h ướng v ề h ạ l ưu; tr ục Oy h ướng xu ống d ưới; g ốc O ở mép th ượng l ưu đập, ngang cao trình ng ưỡng tràn. - Vẽ đường cong theo to ạ độ Ôphixêr ốp trong h ệ tr ục đã ch ọn. - T ịnh ti ến đường cong đó theo ph ươ ng ngang v ề h ạ l ưu cho đến khi ti ếp xúc v ới biên h ạ l ưu của m ặt c ắt c ơ b ản đậ p tràn. - M ặt c ắt h ạ l ưu được n ối ti ếp v ới sân sau b ằng m ặt cong có bán kính R: R = (0,2 ÷0,5)(P + H tr )
24. Trong đó: P: Chi ều cao đập so v ới đáy h ạ l ưu đập P = ∇ng –∇đáy = 258 – 232= 26 m. H tr : C ột n ước tràn, H tr = 6,7 m. ⇒ R = (0,2 ÷ 0,5)(P + H tr ) = (0,2 ÷ 0,5)(26 +6,7) = (6,54 ÷ 16,35) m. Ta ch ọn R = 15,0 m. Ta có b ảng k ết qu ả tính toán: X Y x = y = H tr H tr X (m) Y (m) 0 0.126 0 0.8442 0.1 0.036 0.67 0.2412 0.2 0.007 1.34 0.0469 0.3 0 2.01 0 0.4 0.007 2.68 0.0469 0.6 0.06 4.02 0.402 0.8 0.147 5.36 0.9849 1 0.256 6.7 1.7152 1.2 0.393 8.04 2.6331 1.4 0.565 9.38 3.7855 1.7 0.873 11.39 5.8491 2 1.235 13.4 8.2745 2.5 1.96 16.75 13.132 3 2.824 20.1 18.921 3.5 3.818 23.45 25.581 4 4.93 26.8 33.031 4.5 6.22 30.15 41.674 Các thông s ố hình d ạng c ủa đậ p tràn: l α = 45 o; β = 48 o; = 0,9 P1 Trên đỉnh tràn không có c ầu giao thông.
25. Hình 6.2 M ặt c ắt th ực d ụng c ủa đập tràn 6.2. Tính toán tiêu n ăng 6.2.1. M ục đích - Khi xây d ựng công trình trên sông thì m ực n ước phía th ượng l ưu s ẽ dâng lên ngh ĩa là th ế năng dòng n ước t ăng lên. Khi dòng ch ảy đổ t ừ th ượng l ưu v ề h ạ l ưu, th ế n ăng đó chuy ển thành động n ăng, m ột ph ần độ ng n ăng ph ục h ồi thành th ế n ăng (b ằng m ực n ước h ạ l ưu), ph ần còn l ại nếu không có gi ải pháp tiêu hao h ữu hi ệu thì s ẽ gây xói l ở nghiêm tr ọng ảnh h ưởng đế n an toàn công trình. Vì v ậy c ần ph ải tiêu n ăng cho công trình. 6.2.2. Chọn hình th ức tiêu n ăng Để tiêu hao n ăng l ượng th ừa c ủa dòng n ước, th ường áp d ụng các hình th ức sau: - Tiêu n ăng m ặt. - Tiêu n ăng đáy. - Tiêu n ăng phóng xa. Tiêu n ăng phóng xa bao g ồm hai quá trình: m ột ph ần tiêu n ăng trong không khí và m ột ph ần tiêu n ăng ở lòng sông. Chi ều dài phóng xa càng l ớn càng có l ợi. Đố i v ới đậ p càng cao, chi ều dài phóng xa càng l ớn. Trái l ại, v ới đậ p th ấp n ước phóng xa s ẽ g ần chân đậ p, nên vi ệc dùng hình th ức tiêu n ăng phóng xa b ị h ạn ch ế. Tiêu n ăng m ặt có đặ c điểm là dòng ch ảy c ủa hình th ức tiêu n ăng này ở tr ạng thái ch ảy m ặt (v ận tốc l ớn nh ất xu ất hi ện ở g ần m ặt thoáng). Điều ki ện áp d ụng là sau đập tràn ph ải có b ậc c ụt và mực n ước h ạ l ưu thay đổi ít. Tiêu n ăng đáy có đặc điểm là dòng ch ảy có v ận t ốc l ớn nh ất xu ất hi ện ở g ần đáy h ạ l ưu. Tiêu năng đáy th ường dùng khi v ới công trình có c ột n ước th ấp, đị a ch ất n ền t ươ ng đối kém. ⇒ Đối v ới TT Đ Nậm Pông do đập t ươ ng đối th ấp nên ch ọn hình th ức tiêu n ăng mặt. 6.2.3. Thi ết k ế m ũi phun cho tiêu n ăng m ặt. 1).Góc nghiêng α c ủa m ũi phun được xác đị nh c ăn c ứ vào điều ki ện chi ều dài dòng phun xa, đồng th ời th ể tích bê tông ở chân đậ p t ươ ng đối ít. Theo kinh nghi ệm thì nên l ấy α = 15 0 ÷ 30 0 là hợp lý ( ở đây ch ọn α = 15 0). 2).Cao trình m ũi phun Cao trình m ũi phun ph ải cao h ơn m ực n ước l ớn nh ất ở h ạ l ưu ít nh ất là 1m để đả m b ảo dòng phun vào không khí và tránh n ước h ạ l ưu ng ập m ũi phun. Xác định theo đường t ọa độ đậ p và bán kính n ối ti ếp. Ta ch ọn cao trình m ũi phun ở cao độ 245m. 3).Bán kính cong R n ối ti ếp gi ữa m ặt đậ p và m ũi phun c ần đả m b ảo sao cho dòng ch ảy không tách kh ỏi m ặt đậ p và m ũi phun R > (8 ÷10)h, v ới h là độ sâu n ước trên ng ưỡng tràn, s ơ b ộ l ấy bằng độ sâu co h ẹp cu ối d ốc n ước h c:
26. q 36,63 Ta có: F()τ = = = 0,217 C φ 3/2 3/2 .E0 0,9.32,7 Q 2198 Trong đó: q=xa = = 36,63( msm3 / . ) , B 60 +q: là l ưu l ượng đơn v ị. + ϕ :là h ệ s ố l ưu t ốc l ấy b ằng 0,9 E o= MNLTK- ∇đáy hl = 264,7-232= 32,7m. là c ột n ước toàn ph ần so v ới đáy h ạ l ưu, τ τ = Có tr ị s ố F( c ) , d ựa vào ph ụ l ục 15.1 b ảng tra thu ỷ l ực ta có C 0,05 . =τ = = hc E0. c 32,7.0,05 1,635( m ) ÷ ÷ R = (6 10) hc =(9,81 16,35) ⇒ Vậy ch ọn bán kính n ối ti ếp m ặt đậ p v ới m ũi phun R b ằng 15m 4). Chi ều dài phóng xa Là kho ảng cách theo ph ươ ng ngang t ừ m ũi phun đế n trung tâm dòng n ước t ại đáy kênh h ạ l ưu, được xác đị nh theo công th ức:  α + ( −δ ) = ϕ 2 δ α α + 2 α + h.cos 2S 1 L .2 . .S .cos . sin sin 2  =  .2 ϕ δ S   + −  =2 ++2 2,07.cos15 2.32,7.(1 0,602) = L 2.0,9.0,602.32,7.cos15.sin15 sin152  37,931 m  2.0,9 .0,602.32,7  Trong đó: + ϕ: h ệ s ố k ể đế n t ổn th ất c ột n ước, ph ụ thu ộc vào l ưu l ượng đơn v ị và chi ều dài tính t ừ đỉ nh đập đế n m ũi phun, tra đồ th ị quan h ệ (hình 22- 64) trang 451 “ S ổ tay k ỹ thu ật thu ỷ l ợi, t ập III, ta được ϕ = f(q,l) = 0,9. + α: góc nghiêng c ủa m ũi phun, α = 15 o. S 19,7 +δ = 1 = = 0,602 S 32,7 + S 1: chi ều cao t ừ m ực n ước th ượng l ưu đến đỉ nh m ũi phun. S 1 = MNLTK - ∇Đỉnh m ũi phun = 264,7 – 245 = 19,7m. + S: kho ảng cách t ừ m ực n ước th ượng l ưu t ới cao trình đáy sông S = MNLTK - ∇đáy sông = 264,7 -232 = 32,7m. + h: độ sâu m ực n ước trên m ũi phun, h được xác đị nh theo công th ức sau: Q 2198 h=XM = = 2,07 m B. v xm 60.17,694 Trong đó: 3 + Qxm : L ưu l ượng tràn x ả m ặt, Q xm = 2198 m /s, Tổng chi ều r ộng tràn cu ối d ốc n ước : B = 60m. Với V xm là v ận t ốc dòng ch ảy cu ối d ốc n ước s ơ b ộ tính theo công th ức: =φ = = vgSxm . 2. .1 0,9. 2.9,81.19,7 17,694( ms / ) 5). Xác định chi ều sâu h ố xói: Được xác đị nh theo công th ức kinh nghi ệm c ủa M.S.Vozogô: = d x A1.K1. q. SO + A 1: h ệ s ố k ể đến hàm khí, ph ụ thu ộc vào t ốc độ dòng ch ảy và độ sâu m ũi phun theo b ảng 2.5 ta có: A 1= 0,6. + K 1 h ệ s ố xói l ở, v ới n ền bê tông thì K 1 = 1,34.
27. (A 1 và K 1 được tra trong tài li ệu: “N ối ti ếp và tiêu n ăng h ạ l ưu công trình tháo n ước, Nhà xu ất bản Xây d ựng, Trường đạ i h ọc Thu ỷ lợi”). + q: L ưu l ượng đơn v ị tràn x ả m ặt, q = 36,63 m3/s. S0: C ột n ước chênh l ệch th ượng h ạ l ưu: S o= Ztl -Zhl = 258-256,36 = 1,64 m Zhl : M ực n ước h ạ l ưu ứng v ới l ưu l ượng x ả l ũ, Zhl = 256,36 m. = = = Thay s ố vào ta có: dAKqSx1. 1 . . O 0,6.1,34. 36,63. 1,64 5,507 m 6). Kích th ước h ố xói: Theo ki ến ngh ị G.A.Yu điki thì chi ều dài c ủa h ố xói trên n ền đá l ấy b ằng hai l ần độ sâu phân gi ới, mái d ốc trên l ấy b ằng 1:3, mái d ốc phía d ưới l ấy b ằng 1:1,5. αq21.36,63 2 L==2. h 2.3 = 2.3 = 10,304 m x k g 9,81 CH ƯƠ NG 7:THI ẾT K Ế TUY ẾN N ĂNG L ƯỢNG 7.1.Ch ọn phươ ng th ức c ấp n ước c ủa đường d ẫn n ước áp l ực - Đối v ới công trình Thủy điện Nậm Pông thì các công trình trên tuy ến n ăng l ượng bao gồm: cửa l ấy n ước, đường h ầm áp l ực, tháp điều áp, đường ống áp l ực, kênh dẫn n ước h ạ l ưu nhà máy. - Tr ạm thu ỷ điện Nậm Pông là tr ạm thu ỷ điện ki ểu đường d ẫn có chi ều dài đường hầm d ẫn nước t ươ ng đối l ớn (5km), s ố t ổ máy ít. Do đó ch ọn ph ươ ng th ức c ấp n ước theo nhóm, ph ươ ng th ức d ẫn n ước vuông góc v ới nhà máy cho tr ạm thu ỷ điện N ậm Pông. 7.2. Công trình l ấy n ước: (c ửa l ấy n ước) 7.2.1. Công d ụng, phân lo ại c ửa l ấy n ước - Cửa l ấy n ước (CLN) là công trình đầu tiên trong h ệ th ống công trình d ẫn n ước vào nhà máy thu ỷ điện, nó tr ực ti ếp l ấy n ước t ừ h ồ ch ứa, t ừ dòng sông vào các công trình d ẫn n ước ho ặc vào nhà máy thu ỷ điện. Hình d ạng và k ết c ấu CLN ph ụ thu ộc vào s ơ đồ và thành ph ần các công trình đầu m ối, điều ki ện đị a hình địa ch ất khu v ực xây d ựng công trình. C ửa l ấy n ước được phân làm hai lo ại c ơ b ản là c ửa l ấy n ước trên m ặt và c ửa l ấy n ước d ưới sâu. - Cửa l ấy n ước trên m ặt (CLN không áp). CLN không áp là CLN mà dòng ch ảy trong nó có m ặt thoáng t ự do. Lo ại này th ường được ứng dụng trong tr ường h ợp m ực n ước th ượng l ưu ít thay đổi. Vì v ậy chúng th ường được dùng ở các tr ạm thu ỷ điện đường d ẫn v ới các công trình đầu m ối c ột n ước th ấp (tr ạm thu ỷ điện không điều ti ết ho ặc điều ti ết ngày). - Cửa l ấy n ước d ưới sâu (CLN có áp). CLN có áp có ph ạm vi s ử d ụng không h ạn ch ế, đặ c bi ệt chúng được ứng d ụng trong tr ường h ợp mực n ước th ượng lưu thay đổi nhi ều. Để dòng ch ảy qua công trình l ấy n ước là có áp thì CLN ph ải được b ố trí d ưới MNC n ối ti ếp v ới đường ống áp l ực. Theo v ị trí làm vi ệc c ủa c ửa l ấy n ước ta có hai hình th ức c ửa l ấy n ước. - CLN ki ểu bên b ờ . - CLN ki ểu đậ p. Từ cách phân lo ại, đặ c điểm s ơ b ộ và điều ki ện ứng d ụng c ủa t ừng lo ại CLN, ch ọn CLN cho tr ạm thu ỷ điện N ậm Pông là ki ểu có áp. Vì đây là tr ạm thu ỷ điện có: Cột n ước cao Hmax= 170,4m; c ột n ước Hmin= 161,87m và địa hình c ũng t ươ ng đối d ốc và h ẹp. Nhà máy thu ỷ điện đường d ẫn có đậ p dâng là đập bê tông tr ọng l ực vì v ậy CLN r ất v ững ch ắc khi ở d ưới sâu. 7.2.2. Yêu c ầu chung ∗ CLN ph ải đả m b ảo các yêu c ầu sau: - Cung c ấp đủ l ưu l ượng n ước c ần thi ết theo yêu c ầu c ủa tr ạm thu ỷ điện và các yêu c ầu dùng nước khác.
28. - Có kh ả n ăng ng ừng cung c ấp n ước hoàn toàn trong các tr ường h ợp ki ểm tra s ửa ch ữa và s ự cố đố i v ới các công trình d ẫn n ước. Để đả m b ảo điều ki ện này đòi h ỏi ph ải b ố trí các c ửa van s ửa ch ữa và van s ửa ch ữa - s ự c ố. - B ảo vệ các các b ộ ph ận và thi ết b ị c ủa các công trình d ẫn n ước kh ỏi b ị h ư h ại do bùn cát, v ật nổi và rác b ẩn gây nên. Mu ốn v ậy ph ải b ố trí l ưới ch ắn rác, t ường ng ực để ch ắn v ật n ổi, đường x ả cát, b ể l ắng cát - Đảm b ảo dòng ch ảy vào thu ận dòng để gi ảm t ối đa t ổn th ất thu ỷ l ực và không gây nên ph ễu xoáy tr ước CLN. - K ết c ấu ch ắc ch ắn, v ận hành ti ện l ợi v ới chi phí nh ỏ nh ất. + Hình th ức c ửa vào: Các b ộ ph ận c ủa CLN ph ải có hình d ạng và kích th ước phù h ợp v ới từng điều ki ện c ụ th ể c ủa k ết c ấu công trình. 7.2.3. Các thi ết b ị b ố trí t ại c ửa l ấy n ước: -Các thi ết b ị b ố trí trên CLN ph ải th ỏa mãn các điều ki ện trên +Các thi ết b ị này bao g ồm: 1. T ường ng ực 2. L ưới ch ắn rác 3. Van s ửa ch ữa 4. Van công tác Cửa l ấy n ước c ần b ố trí các thi ết b ị sau 1/ L ưới ch ắn rác: - Lưới ch ắn rác th ường được đặ t tr ước van s ửa ch ữa và van s ự c ố- s ửa ch ữa (van công tác). Nó có nhi ệm v ụ gi ữ l ại rác b ẩn và các v ật n ổi tránh làm h ư h ại b ản thân CLN, h ệ th ống đường d ẫn và các thi ết b ị thu ỷ l ực c ủa nhà máy thu ỷ điện. K ết c ấu c ủa l ưới ch ắn rác là m ột h ệ th ống khung d ầm và các thanh ngang d ọc có ti ết di ện hình tròn, hình ch ữ nh ật ho ặc hình l ưu tuy ến. Kho ảng cách gi ữa các thanh ph ụ thu ộc vào kích th ước và lo ại turbin, s ố l ượng và lo ại rác b ẩn trong dòng ch ảy. Vi ệc l ựa ch ọn các kích th ước này ph ải thông qua tính toán sao cho nh ững v ật trôi qua l ưới ch ắn rác không làm h ư h ại các b ộ ph ận turbin. Trong thi ết k ế s ơ b ộ, đố i v ới turbin tâm tr ục kho ảng cách gi ữa các thanh có th ể l ấy nh ư sau Vì a = 3÷ 10(cm ) . Nên c họn a = 4cm. 2/ Thi ết b ị v ớt rác trên l ưới: - Vi ệc d ọn rác b ẩn trên l ưới ch ắn rác nh ờ các thi ết b ị chuyên d ụng. Các thi ết b ị này được b ố trí trên c ầu tr ục s ử d ụng chung cho toàn b ộ c ửa l ấy n ước. 3/ C ửa van : - Van s ửa ch ữa được đặ t sau l ưới ch ắn rác. Nó có nhi ệm v ụ đóng kín toàn b ộ c ửa l ấy n ước trong tr ường h ợp s ửa ch ữa, ki ểm tra đị nh k ỳ các thi ết b ị thu ỷ điện khi mà van công tác b ị s ự c ố.
29. Do đó ch ỉ c ần b ố trí m ột b ộ van sửa ch ữa chung cho toàn b ộ TT Đ. Van s ửa ch ữa được thao tác bằng c ầu tr ục b ố trí trên c ửa l ấy n ước. - Van công tác được đặ t sau van s ửa ch ữa. Van công tác làm vi ệc trong điều ki ện dòng n ước đang ch ảy v ới v ận t ốc l ớn nên đòi h ỏi ph ải đủ s ức n ặng, l ực đóng m ở l ớn và ph ải luôn s ẵn sàng làm vi ệc. Van s ửa ch ữa và van công tác c ủa TT Đ được ch ọn là lo ại van ph ẳng. Van công tác được thao tác b ằng thi ết b ị đóng m ở nhanh là h ệ th ống c ơ khí thu ỷ l ực. 5/ Thi ết b ị nâng chuy ển: - Để ph ục v ụ cho vi ệc đóng m ở, thao tác tháo l ắp các van và l ưới ch ắn rác c ũng nh ư vi ệc v ớt rác b ẩn trên l ưới ch ắn rác ta dùng pa l ăng để ph ục v ụ cho các c ửa l ấy n ước c ủa TT Đ Nậm Pông 7.2.4. Tính toán c ửa l ấy n ước: a). Xác định v ận t ốc dòng ch ảy tr ước CLN: - Vận t ốc tr ước l ưới chắn rác ph ụ thu ộc vào độ ng ập sâu c ủa CLN so v ới MNDBT, độ b ẩn c ủa dòng ch ảy và ph ươ ng th ức v ớt rác LCR. N ếu v ận t ốc càng l ớn thì áp l ực thu ỷ độ ng tác d ụng lên lưới ch ắn rác càng l ớn thì càng khó v ớt rác do đó: Nếu độ ng ập sâu ≤ 25m và th ường xuyên v ớt rác trong quá trình v ận hành thì: v = 1÷1,2 m/s. Nếu độ ng ập sâu > 25m, ti ến hành v ớt rác th ường xuyên thì: v = 0,6 ÷ 0,8 m/s. Nếu độ ng ập sâu quá l ớn, và không th ể ti ến hành v ớt rác th ường xuyên thì: v= 0,3 ÷0,8 m/s. - Với TT Đ N ậm Pông độ ng ập sâu c ủa c ửa l ấy n ước nh ỏ và được v ớt rác th ường xuyên do đó ch ọn v ận t ốc tr ước l ưới ch ắn rác là v = 1 m/s. b). Xác định kích th ước c ửa vào c ủa CLN: - Di ện tích c ửa vào CLN có d ạng hình ch ữ nh ật và được xác đị nh theo bi ểu th ức: Q 21.87 F=tm = = 21,87 () m 2 V 1 Với F= 21,87 m 2, ch ọn kích th ước c ửa vào CLN là: bx h= 4x 5,5m2. c). Xác định cao trình tr ần và ng ưỡng CLN: ∇ CLN Cao trình tr ần CLN ( T ) được xác đị nh theo công th ức sau: ∇ CLN = − T MNC h1 Trong đó : + h 1 là kho ảng cách t ừ MNC t ới tr ần CLN để tránh t ạo n ước xoáy và không khí l ọt vào trong đường ống: h 1= 1÷2 m; ch ọn h 1 = 1,5 m. ∇CLN = − = T 256 1,5 254,5 m. - Cao trình đỉnh CLN l ấy b ằng cao trình đỉnh đậ p ∇CLN = đinh 266 m ∇ CLN - Cao trình ng ưỡng CLN ( N ) ∇CLN =∇ CLN −= − = N T 5 254,5 5,5 249 m Trong đó : + h chi ều cao c ửa vào CLN ; h = 5,5 m. Ki ểm tra cao trình ng ưỡng CLN theo điều ki ện bùn cát: ∇ CLN − ta có ( N Z bc )= (249-242) = 7m. V ậy bùn cát không l ọt vào trong c ửa l ấy n ước. ∇CLN =∇ CLN −= −= - Cao trình đáy c ửa l ấy n ước: Đ N 1,5 249 1,5 247,5 m Vậy c ửa l ấy n ước ki ểu ng ầm được thi ết k ế 1 ng ăn b ằng bê tông c ốt thép có b ố trí 2 l ưới ch ắn rác có một tr ụ pin gi ữa, rãnh phai và c ửa van ph ẳng tr ượt có bánh xe v ận hành b ằng t ời điện. Cao trình ng ưỡng c ửa l ấy n ước là 249,0m; cao trình đáy 247,5m; cao trình tr ần c ửa l ấy n ước là 254,5m. Để l ắp đặ t và v ận hành c ửa l ấy n ước có thi ết k ế đường vào v ận hành ở cao độ 254,5m. - Mi ệng c ửa l ấy n ước có d ạng hình elíp, ph ươ ng trình đường cong elíp cho tr ần và biên c ửa l ấy nước còn đáy th ăng nh ư sau: Đối v ới tr ần c ửa l ấy n ước:
30. X2 Y 2 + = 1. 6,7022 4.666 2 Đối v ới biên c ửa l ấy n ước: X2 Y 2 + = 1. 5,6082 1.119 2 7.3. Tính toán t ổn th ất thu ỷ l ực qua CLN : (Theo Sổ tay k ỹ thu ật thu ỷ l ợi- ph ần II: công trình trên tuy ến n ăng l ượng và thi ết b ị thu ỷ điện- Tập 6- Ch ươ ng 1) ∗ Tổn th ất th ủy l ực qua l ưới ch ắn rác - Tổn th ất qua l ưới ch ắn rác tính theo công th ức: V 2 ∆hlcr = ξ l 2g 12 ∆h =0,6. = 0,03( m ) lcr 2.9,81 2     2 −η  ξ=1111 − +−+−+ ϕηλ' () 11 lcr 2. 2 1.  2  1  .1  ηϕεε    2s η     2 −  ξ =1 1 −+−+−+ 11()2 110,8 = lcr 2. 2 1.  2  1 0,1.10,8 0,6. . 0,6 0,8 0,977  0,8  0,8 2.1 0,8  b 4 η = = = 0,8 s+ b 1 + 4 1 1 ε = = = 0,8 1+k .() 1 − η 2 1+ 0,4.() 1 − 0,8 Trong đó: + K là h ệ s ố l ấy theo kinh nghi ệm b ằng 0,4. + V: V ận t ốc dòng ch ảy qua l ưới ch ắn rác: V= 0,854m/s +η : m ức độ chi ếm ch ỗ dòng ch ảy c ủa các thanh l ưới ch ắn rác. +ϕ = 0,977 : là h ệ s ố v ận t ốc l ấy theo h ệ s ố η bảng 1.1, trang 32, sách Công trình tr ạm th ủy điện. + ε : H ệ s ố co h ẹp dòng ch ảy. +ϕ ' = 0,1 h ệ s ố va đậ p do hình d ạng thanh quy ết đị nh. + λ : h ệ s ố ma sát th ủy l ực + s: chi ều d ầy m ỗi thanh l ưới, l ấy s = 1cm + b : kho ảng cách gi ữa hai thanh l ưới, b = 4 cm ∗ T ổn th ất th ủy l ực qua c ửa van V 2 ∆hv = ξ v 2g 0,845 2 ∆h =0,2. = 0,007( m ) v 2.9,81 +V: V ận t ốc t ại m ặt c ắt c ửa van, l ấy b ằng v ận t ốc tr ước LCR, V= 1m/s. ξ → ξ + v : h ệ s ố t ổn th ất c ửa van, chọn c ửa van ph ẳng V = 0,2 ∗ T ổn th ất th ủy l ực ở các khe đặ t c ửa van 2 l 2 ∆ ξ V = k V hk = k 0,027 2g ek 2g
31. 0, 4 0,845 2 ∆h =0,027. . = 0,012( m ) khe 0, 2 2.9,81 l ξ = k + Với k 0,027 ek + V:v ận t ốc dòng ch ảy ở m ặt c ắt tr ước khe van, lấy b ằng v ận t ốc dòng ch ảy qua l ưới ch ắn rác, V =0,854(m/s) + l k, e k: chi ều r ộng và chi ều sâu khe c ửa van S ơ b ộ ch ọn l k = 0,4 (m); e k = 0,2 m ∗ Tổn th ất th ủy l ực qua t ường ng ưc: V 2 ∆h = ξ . N N 2. g 12 ∆h =0,032. = 0,002( m ) N 2.9,81 1 1 ξ = = = 0,032 N ()()−∇ −∇()() − − MNDBTN. MNDBT T 258 249.258254,5 Trong đó: + V: V ận t ốc t ại các m ặt c ắt c ủa t ường ng ực, l ấy b ằng v ận t ốc tr ước qua l ưới ch ắn rác, V= 1m/s V 2 * T ổn th ất đoạn ti ết di ện thay đổ i: ∆htd = ξ . ch .2 g 2,081 2 ∆h =0, 2. = 0,044( m ) td 2.9,81 + ξch : H ệ s ố tổn th ất t ại đoạn có ti ết di ện thay đổ i Ch ọn ξch = 0,2. + V: V ận t ốc t ại m ặt c ắt có ti ết di ện thay đổ i. V= 2,081m/s . ∆ = ∆=∆ +∆ +∆ +∆ +∆ ⇒ T ổn th ất c ột n ước qua CLN là: hcln ∑ hhhh lcr v khe hh N td ∆=+ + + + = hcln 0,03 0,007 0,012 0,002 0,044 0,095(m ) 7.4 Thi ết k ế đường h ầm d ẫn n ước : 7.4.1 Tính toán các thông s ố c ủa đường h ầm: Do điều ki ện có h ạn nên đồ án không đi vào tính toán c ụ th ể m ặt c ắt kinh t ế đường h ầm theo tổng chi phí tính toán n ăm nh ỏ nh ất mà coi đường h ầm d ẫn n ước có m ặt c ắt là hình tròn và có đường kính được xác đị nh trên c ơ s ở gi ống v ới đường kính c ủa đường ống áp l ực: a). Xác định đường kính c ủa đường h ầm: 5, 2. Q3 5,2.21,87 3 D=7 max =7 = 2,3( m ) kt H 162 = = 3 + Qmax : là l ưu l ượng l ớn nh ất qua đường h ầm QQmax tk 21,87( ms / ) +H là c ột n ước tính toán - Để đả m b ảo an toàn ch ọn đường kính c ủa đường h ầm là D = 3,4 (m). b). Xác định các thông s ố khác c ủa đường h ầm: - Độ d ốc c ủa đường h ầm được xác đị nh theo công th ức: Q221,87 2 i = = = 0,0012 ω 22.C . R 9,075 2 .74,867 2 .0,85 Trong đó: π.D2 3,14.3,4 2 + ω : là di ện tích m ặt c ắt ướt ω = = = 9,075(m2 ) 4 4
32. 11 1 1 + C : là h ệ s ố seri C=. R 6 = .0,85 6 = 74,867 n 0,013 D 3,4 + R : là bán kính th ủy l ực c ủa đường h ầm R= = = 0,85( m ) 4 4 Vậy ta có k ết qu ả sau: D = 3,4m. L = 5000m i = 0,0012 n = 0,013 7.4.2 Tính toán t ổn th ất trong đường h ầm. - Tổn th ất c ột n ước (d ọc đường) trong đường h ầm c ủa ph ươ ng án được ch ọn: ∆== = hiLdd . 0,0012.5000 6( m ) - Tổn th ất c ột n ước(c ục b ộ tai v ị trí n ối ti ếp v ới CLN) trong đường h ầm c ủa ph ươ ng án được ch ọn: V 2 2, 41 2 ∆=hξ .h = 0,24. = 0,071( m ) cb cb 2.g 2.9,81 + Hệ s ố t ổn th ất: ξcb = 0,24 Q 21,87 V= = = 2,41( m / s ) h ω 9,075 ∆ =∆ =∆ =+ = Vậy t ổn th ất c ột n ước trong h ầm là: hhhdh dd cb 6 0,071 6,071( m ) Kể c ả t ới t ổn th ất t ại c ửa l ấy n ước thì t ổn th ất c ột n ước trước tháp điều áp là: ∆=∆+∆ = + = hhhdh CLN 6,071 0,095 6,166( m ) 7.5. Tính toán tháp điều áp: - Do đồ án có h ạn nên không tính toán c ụ th ể tháp. S ơ b ộ ch ọn kích th ước nh ư sau: + Tháp điều áp là tháp điều áp ki ểu viên tr ụ có h ọng c ản và s ơ b ộ ch ọn đường kính h ọng c ản gần b ằng đường kính c ủa đường h ầm áp l ực d ẫn n ước t ừ c ửa l ấy n ước vào t ới tháp và b ằng 3m. + Đoạn trên tháp có đường kính là 6m. - Tính toán dao động trong tháp s ẽ được trình bày k ỹ trong ph ần chuyên đề. 7.6. Tính toán đường ống áp l ực. 7.6.1. Tác d ụng của đường ống áp l ực - Đường ống áp l ực c ủa tr ạm thu ỷ điện là đường ống d ẫn n ước có áp t ừ h ồ ch ứa ( đố i v ới tr ạm thu ỷ điện ki ểu đậ p) ho ặc t ừ b ể áp l ực hay tháp điều áp ( đố i v ới tr ạm thu ỷ điện ki ểu đường d ẫn) đến turbin n ước. Nó có công d ụng t ạo thành toàn b ộ ho ặc ph ần l ớn c ột n ước cho tr ạm thu ỷ điện. Vì v ậy nó có đặ c điểm là có độ d ốc l ớn, b ố trí g ần nhà máy, ch ịu áp l ực n ước bên trong l ớn nh ất của tr ạm thu ỷ điện bao g ồm c ả áp l ực n ước va. 7.6.2. Ch ọn tuy ến đường ống: - Vi ệc ch ọn tuy ến đường ống c ần c ăn c ứ vào điều ki ện đị a hình, địa ch ất mà tuy ến đường ống đi qua và ph ươ ng th ức khai thác thu ỷ n ăng đồ ng th ời đả m b ảo t ốt m ấy điểm sau: - Tuy ến đường ống ng ắn, th ẳng để h ạ th ấp giá thành, gi ảm t ổn th ất thu ỷ l ực, gi ảm áp l ực n ước va, t ừ đó làm cho tổ máy v ận hành ổn đị nh. Tuy ến ống không nên quá d ốc, quá cong. - Đường ống áp l ực ph ải đặ t trên n ền kiên c ố, ổn đị nh; tránh nh ững n ơi s ạt l ở và b ố trí theo dốc s ườn núi. 7.6.3. Xác định các kích th ước c ơ b ản c ủa đường ống: 1). Ch ọn lo ại đường ống và tính đường kính ống: a). Ch ọn lo ại đường ống:
33. Tr ạm thu ỷ điện Nậm Pông có c ột n ước H tt = 162 m, tuyến đường ống được đặ t ngoài tr ời nên ch ọn lo ại đường ống là thép có nhi ều ưu điểm nh ư bền, r ẻ ti ền, ti ết ki ệm được thép làm v ỏ ống, lắp ráp đơn gi ản, ti ện l ợi. b). Xác định đường kính ống (D KT ): Vi ệc xác đị nh đường kính ống c ăn c ứ vào lu ận ch ứng kinh t ế, k ỹ thu ật. Trong giai đoạn thi ết k ế sơ b ộ, do tài li ệu ch ưa đầy đủ nên ch ỉ xác đị nh đường kính kinh t ế theo l ưu t ốc kinh t ế trong đường ống. Vốn đầu t ư xây d ựng c ơ b ản và chi phí v ận hành hàng n ăm c ủa đường ống áp l ực t ăng theo chi ều t ăng c ủa đường kính ống, song t ổn th ất c ột n ước và áp l ực n ước va trong đường ống l ại tỷ l ệ ngh ịch. Do v ậy vi ệc xác đị nh đường kính kinh t ế D KT c ủa đường ống áp l ực ph ải thông qua tính toán kinh t ế và k ỹ thu ật để l ựa ch ọn. Tính D KT theo l ưu t ốc kinh t ế: 5,2. Q3 7 max DKT = H 5,2.21,87 3 D=7 = 2,2( m ) kt 227,2 Ch ọn đường kính c ủa ống là: 2,5(m). + Qmax : L ưu l ượng lớn nh ất qua đường ống: = 3 Qmax 21,87( m / s ) + H - c ột n ước l ớn nh ất khi có k ể đế n áp l ực n ước va: H = H max + ∆H H = 170,4 +56,8 = 227,2 (m). + ∆H - c ột n ước do áp l ực n ước va d ươ ng t ạo nên s ơ b ộ có th ể l ấy. H 170,4 ∆H = max = = 56,8(m ) . 3 3 2). Xác định chi ều dày thành ống ( δ): - Tính toán b ề dày đường ống: Với ống thép: S ơ b ộ tính chi ều dày thành ống theo t ải tr ọng tác dụng vào ống, ch ủ y ếu là áp l ực n ước bên trong. γ H D δ = kt ϕ ϕ []σ 2.1 . 2 . 10.227,2.2,5 δ = =0,014(m ) = 14( mm ) 2.0,75.0,9.310.10 3 Trong đó : + γ - tr ọng l ượng riêng c ủa n ước, l ấy γ = 10 (kN/ m 3). + Dkt - đường kính đường ống: D kt = 2,5(m) + [σ] - ứng su ất cho phép c ủa thép, (kN/m 2), v ới thép l ấy có CT3 ta có: [ σ]=3100(kg/cm 2) = 310.10 3 (kN/m 2). + ϕ1 - h ệ s ố h ạ th ấp ứng su ất cho phép, th ường l ấy ϕ1 = 0,75 + ϕ2 – h ệ s ố đường hàn, ϕ2 = 0,9 ÷ 0,95, c ăn c ứ vào k ỹ thu ật hàn và ph ươ ng pháp ki ểm nghi ệm để quy ết đị nh. - Kho ảng cách trung bình gi ữa các m ố néo: δ L≤2,7. r R ' ≤ 15 k q = Lk 14( m ) 3). Chi ều dài đường ống áp l ực. Chi ều dài đường ống áp l ực được đo v ẽ trên bình đồ đị a hình và xác định được chi ều dài đường ống đoạn ống chính tính t ừ nhà van là 324,5 m. và có độ d ốc trung bình là 25 0 . Ph ải b ố trí
34. các m ố ôm và m ố đỡ để đường ống được ổn đị nh, trong đó, kho ảng các gi ữa các m ố néo là từ 66,97m t ới 105 m. Kho ảng cách gi ữa các m ố đỡ là 14 m. 7.7. Nước va trong đường ống áp l ực 7.7.1. N ước va và ảnh h ưởng c ủa nó đố i v ới ch ế độ làm việc c ủa TT Đ Khi đóng hay m ở c ửa van thì trong đường ống áp l ực, l ưu l ượng và l ưu t ốc s ẽ thay đổ i gây nên s ự thay đổi áp l ực. N ếu thay đổ i l ưu t ốc m ột cách độ t ng ột thì áp l ực trong ống c ũng thay đổ i độ t ng ột. S ự thay đổ i áp l ực lúc t ăng, lúc gi ảm x ảy ra liên t ục tác d ụng lên thành ống và gây nên s ự rung động thân ống, có khi phát ra nh ững ti ếng độ ng d ữ d ội. Hi ện t ượng đó g ọi là hi ện t ượng nước va. Nguyên nhân v ật lý c ủa s ự t ăng gi ảm áp l ực n ước va là do l ực quán tính c ủa kh ối n ước đang ch ảy trong thân ống. Khi đóng cánh h ướng n ước, chuy ển độ ng c ủa dòng ch ảy trong ống là chuy ển độ ng ch ậm d ần. Lúc này, h ướng c ủa gia t ốc dòng ch ảy s ẽ ng ược v ới h ướng c ủa gia t ốc, do đó h ướng của l ực quán tính s ẽ trùng v ới h ướng c ủa c ủa v ận t ốc làm t ăng thêm áp l ực n ước trong đường ống gọi là n ước va d ươ ng. Ng ược l ại, khi m ở cánh h ướng n ước, chuy ển độ ng c ủa dòng n ước trong đường ống là chuy ển độ ng nhanh d ần đề u, l ực quán tính s ẽ đổ i h ướng ng ược l ại v ới chi ều dòng ch ảy, vì v ậy trong đường ống có hi ện t ượng gi ảm áp l ực g ọi là n ước va âm. Nước va ảnh h ưởng l ớn đế n tình hình làm vi ệc c ủa nhà máy thu ỷ điện. Khi x ảy ra hi ện t ượng nước va, áp l ực n ước trong đường ống thay đổ i do đó làm thay đổi c ột n ước c ủa tua bin. S ự thay đổi áp l ực và c ột n ước do n ước va gây nên m ặc dù mang tính chất nh ất th ời nh ưng gây khó kh ăn cho vi ệc điều ch ỉnh turbin, b ởi vì c ột n ước dao độ ng s ẽ gây ra s ự dao độ ng công su ất và t ốc độ quay c ủa turbin. S ự dao độ ng áp l ực do n ước va gây ra làm t ăng ứng su ất trong thành bu ồng turbin và đặc bi ệt trong thành bu ồng ống d ẫn. Đố i v ới tr ạm thu ỷ điện có chi ều dài đường ống áp lực l ớn, tr ị s ố áp l ực n ước va d ươ ng có th ể đạ t t ới giá tr ị g ấp vài l ần c ột n ước c ủa tr ạm thu ỷ điện. Vì v ậy ph ải xây d ựng các công trình làm gi ảm áp l ực n ước va (tháp điều áp, van x ả không t ải, thay đổi kích th ước đường ống áp l ực) ở m ức độ cho phép (d ưới 30 ÷ 40% c ột n ước tính toán c ủa tr ạm thu ỷ điện). T ừ đó làm t ăng v ốn đầ u t ư và chi phí qu ản lý v ận hành nhà máy. Nước va âm làm áp l ực n ước trong đường ống áp l ực gi ảm xu ống m ột cách độ t ng ột, c ản trở vi ệc tăng k ịp th ời công su ất c ủa turbin theo yêu c ầu c ủa ph ụ t ải. Ngoài ra, để tránh hi ện t ượng b ẹp ống do áp l ực trong ống h ạ th ấp h ơn áp l ực khí tr ời (trong ống xu ất hi ện áp su ất chân không) c ần ph ải bố trí đường ống d ẫn ở d ưới đường áp l ực th ấp nh ất, do đó có khi ph ải đặ t ống sâu d ưới đấ t ở m ột vài đoạn trên tuy ến ống. Vì v ậy kh ối l ượng công vi ệc xây d ựng s ẽ t ăng lên và giá thành công trình sẽ đắ t h ơn. 7.7.2. Tính toán áp l ực n ước va 1). Tốc độ truy ền sóng áp l ực n ước va (C) Tốc độ truy ền sóng áp lực n ước va (C) ph ụ thu ộc vào tính đàn h ồi, tính đồ ng ch ất c ủa v ật li ệu làm ống và c ủa b ản thân ch ất l ỏng. T ốc độ truy ền sóng được xác đị nh theo công th ức t ổng quát của I.E.Juc ốpki: C C = o ε D 1+ . E δ 1435 ⇒ C= = 859,773 m/s. 2,1.104 2,5 1+ . 2,1.106 0,012 Trong đó: + C o: T ốc độ truy ền sóng âm thanh trong ch ất l ỏng, nó ph ụ thu ộc vào đặc tính c ủa ch ất lỏng. V ới n ước s ạch: C o = 1435 m/s. + ε: Mô đun đàn h ồi c ủa ch ất l ỏng, đố i v ới n ước: ε = 2,1.10 4 kg/cm 2. + E: Mô đun đàn h ồi c ủa v ật li ệu làm ống, v ới ống thép: E = 2,1.10 6 kg/cm 2. + D: Đường kính trong c ủa ống, D = 2,5 m.
35. + δ: Chi ều d ầy thành ống, δ = 0,014. Vì đoạn ống nhánh ng ắn lên t ốc độ truy ền sóng n ước va trên toàn đường ống c ũng chính bằng tốc độ trên đường ống chính và b ằng 859,773 (m/s) + Chi ều dài c ủa toàn đường ống L= Lchính L nhanh =324,5 + 1,2 = 325,7 m, 2). Pha n ước va (T f) Kho ảng th ời gian sóng áp l ực n ước va xu ất hi ện truy ền t ới h ồ ch ứa và ph ản h ồi l ại c ơ c ấu điều ch ỉnh g ọi là pha n ước va (T f). 2.L 2.325,7 t = = = 0,758 (s) f C 859,773 Mặt khác, th ời gian đóng m ở b ộ ph ận h ướng n ước c ủa turbin: T s = 3 ÷ 10s. Ta l ấy: T s = 6 s. Ta th ấy: T s=6 s >t f =0,758s. Nh ư v ậy trong đường ống x ảy ra n ước va gián ti ếp. 3). Tính toán n ước va gián tiếp khi đóng m ở cánh h ướng n ước a). Tr ường h ợp n ước va d ươ ng * Nguyên lý tính toán: - Coi đường ống áp l ực là đường ống đơn gi ản ( đường kính ống không đổ i) - Để t ăng độ an toàn và đơ n gi ản trong tính toán ta b ỏ qua t ổn th ất thu ỷ l ực trong đường ống. - Tính toán áp l ực n ước va b ằng ph ươ ng pháp gi ải tích ứng v ới hai tr ường h ợp H=H max = 170,4m và tr ường h ợp H = H tt = 162 m. * Tr ường h ợp H = H tt = 162 m. C.V - Xác định ch ỉ s ố đặ c tr ưng th ứ nh ất c ủa đường ống: µ = max 2.g .Ho C. V 859,773.2,229 µ =max = = 0,603 2.g . H o 2.9,81.162 Trong đó: + H o: C ột n ước ở ch ế độ áp l ực ổn đị nh, H o = H tt = 162m. +Vmax : L ưu t ốc l ớn nh ất trong đường ống ứng v ới tr ường h ợp tính toán (tr ường h ợp H tt = 162 m Qtk 21,87 3 thì Q max = Q tm = = = 10,935 (m /s). n 2 4. Q 4.10,935 V=tm = = 2,229 m/s. max π 2 2 .DKT 3,14.2,5 ⇒ µ.τo =0,603.1 =0,603 < 1. Vậy đây là n ước va pha th ứ nh ất (tr ị s ố áp l ực n ước va l ớn nh ất xu ất hi ện ở pha đầu tiên). - Xác định ch ỉ s ố đặc tr ưng th ứ hai c ủa đường ống LV. max 325,7.2,229 σ = = = 0,076 g. H0 . T s 9,81.162.6 - Xác định tr ị s ố áp l ực n ước va t ươ ng đối pha đầu tiên:  2  ξ = 2.µ . (τ + µ. τ 2 )− (τ + µ. τ 2 ) − (τ 2 −τ 2 ) 1  o 1 o 1 o 1   2  ξ =2.0,603.()()() 1 + 0,603.0,8972 −+ 1 0,603.0,897 222 −−= 1 0,897 0, 15 1   Trong đó: τ + 1 : Được xác đị nh theo ch ế độ điều ch ỉnh t ối ưu: 2.µ . τ− ξ 2.0,603.1− 0,081 τ =0 c = = 0,897 1 µ+ ξ + 2. . 1c 2.0,603. 1 0,081 2.µ . τ 2.0,603.1 ξ =0 = = 0,081 c 2.m − 1 2.7,916 − 1
36. T 6 m = s = = 7,916 t f 0,758 - Xác định c ột n ước áp l ực n ước va d ươ ng l ớn nh ất: ∆H = H o.ξ1 = 162.0,15 = 24,3 m Cột n ước l ớn nh ất t ại cu ối đường ống trong tr ường h ợp này là: H = H tt +∆H = 162 + 24,3 = 186,3(m). * Tr ường h ợp H = H max = 170,4 m V.C - Xác định ch ỉ s ố đặ c tr ưng th ứ nh ất c ủa đường ống: µ = max H.g.2 o C. V 859,773.2,111 µ =max = = 0,543 2.g . H o 2.9,81.170,4 Trong đó: + H o: C ột n ước ở ch ế độ áp l ực ổn đị nh, H o = H max = 170,4 m + Vmax : L ưu t ốc l ớn nh ất trong đường ống ứng v ới tr ường h ợp tính toán (H max = 170,4 m) N = =tm =15000 = 3 Với: Q Q( H max ) 10,356 m /s KN . H max 8,5.170,4 4.(Q H ) 4.10,356 ⇒ V=max = = 2,111 m/s. max π 2 2 .DKT 3,14.2,5 - Xác định độ m ở t ươ ng đối ban đầ u c ủa cánh h ướng n ước Q( H ) τ =max =10,356 = o 0,947 . Qmax 10,935 ⇒ µ.τo = 0,543.0,947 = 0,514<1. X ảy ra n ước va pha th ứ nh ất. - Xác định ch ỉ s ố đặ c tr ưng th ứ hai c ủa đường ống. LV. 325,7.2,111 σ =max = = 0,068 g. Ho . T s 9,81.170,4.6 - Xác định tr ị s ố áp l ực n ước va t ươ ng đối pha th ứ nh ất:  2  ξ = 2.µ . (τ + µ. τ 2 )− (τ + µ. τ 2 ) − (τ 2 −τ 2 ) 1  o 1 o 1 o 1   2  ξ =2.0,543.()()() 0,947 + 0,543.0,8542 −+ 0,947 0,543.0,854 2 −−=0,947 2 0,854 2 0,102 1   Trong đó: τ + 1 được xác đị nh theo ch ế độ điều ch ỉnh t ối ưu: 2.µ . τ− ξ 2.0,543.0,947− 0,069 τ =0 c = = 0,854 1 µ+ ξ + 2. . 1c 2.0,543. 1 0,069 2.µ . τ 2.0,543.0,947 ξ =0 = = 0,069 c 2.m − 1 2.7,916 − 1 - Xác định c ột n ước áp l ực n ước va d ươ ng l ớn nh ất: ∆H = H o.ξ1= 170,4.0,102 = 17,381 m. Cột n ước l ớn nh ất t ại cu ối đường ống trong tr ường h ợp này là: H = H max +∆H = 170,4 +17,381 = 187,781 (m). V ậy c ột n ước l ớn nh ất do áp l ực n ước va d ươ ng gây ra H = 187,781 ứng v ới c ột n ước tính toán = Hmax 170,4( m ) Ki ểm tra l ại chi ều dài thành ống
37. γ H D 10.187,781.2,5 δ = = = 0,012 m =12mm <δ =14mm. ϕ ϕ []σ 3 Ong .2 1. 2 . 2.0,75.0,9.310.10 Vậy đường ống thi ết k ế làm vi ệc an toàn khi x ảy ra n ước va gián ti ếp c, Phân b ố áp l ực n ước va d ươ ng: V ới m ục đích đơn gi ản trong tính toán và t ăng thêm an toàn đối với đường ống ng ười ta coi phân b ố áp l ực n ước va d ươ ng theo quy lu ật đường th ẳng và b ỏ qua mọi t ổn th ất thu ỷ l ực. b). Tr ường h ợp n ước va âm (khi m ở cánh h ướng n ước): - Mực n ước trong tháp điều áp là m ực n ước ổn đị nh khi Z tl = MNC. C ột n ước tác d ụng H = 162 m. - Nhà máy đang phát công su ất b ằng công su ất l ớn nh ất c ủa m ột t ổ máy ở MNC(N tmmax ), t ăng tải nhà máy t ừ N= N tmmax đến N = 2.N tmmax . 3 3 Q = 10,935m /s đến Q = 21,87m /s t ươ ng đươ ng v ới τd = 0,5; τc = 1. - Độ m ở t ươ ng đối ban đầ u c ủa cánh h ướng n ước: τđ = 0,5. - Nếu ta coi quá trình m ở cánh h ướng n ước là đường th ẳng, thì th ời gian để m ở hoàn toàn cánh τ τ hướng n ước t ừ độ m ở t ươ ng đối ban đầ u d = 0,5 đến c = 1 là Ts’ = ( τc - τđ ).T s = 3 (s). * Nguyên lý tính toán: - Coi đường ống áp l ực là đường ống đơn gi ản ( đường kính ống không đổ i) - Để t ăng m ức độ an toàn ta k ể đế n t ổn th ất thu ỷ l ực trong đường ống. C.V - Xác định đặ c tr ưng c ủa đường ống: µ = H min 2.g .H min C. V 859,773.4, 458 µ =H min = = 1,208 2.g . H min 2.9,81.161,78 Trong đó + VHmin : L ưu t ốc l ớn nh ất trong đường ống. 3 + Lưu l ượng qua đường ống trong tr ường h ợp này là Q max =21,87 (m /s). L ưu t ốc l ớn nh ất trong đường ống lúc này: 4. Q 4.21,87 V=max = = 4,458( m / s ) H min π.D2 3,14.2,5 2 ⇒ µ.τo =0,5.1,208 = 0,604 <1. X ảy ra n ước va pha th ứ nh ất. - Xác định tr ị s ố áp l ực n ước va t ươ ng đối pha th ứ nh ất:
38.  2  ξ = 2.µ . (τ + µ. τ 2 )− (τ + µ. τ 2 ) − (τ 2 −τ 2 ) 1  o 1 o 1 o 1   2  ξ =2.1,208.()()() 0,5 + 1,208.0,6062 −+ 0,5 1,208.0,606 222 −− 0,5 0 ,606 =− 0,145 1   Gi ả thi ết quá trình đóng m ở turbin theo quy lu ật tuy ến tính, độ m ở t ươ ng đối pha th ứ nh ất c ủa cánh h ướng n ước là: Trong đó: τ + 1 được xác đị nh theo ch ế độ điều ch ỉnh t ối ưu: 2.µ . τ− ξ 2.1,208.0,5− 0,175 τ ' =0 c = = 0,394 1 µ+ ξ + 2. . 1c 2.1,208. 1 0,175 τ = τ = τ Nh ưng đây là quá trình m ở tuarbin t ừ độ m ở d 0,5 t ới c 1 lên 1 ph ải > 0,5. τ=−=− τ ' = 11 1 1 0,394 0,606 τ = V ậy 1 0,606 Trong đó: 2.µ . τ 2.1,208.0,5 ξ =0 = = 0,175 c 2.m − 1 2.3,958 − 1 T ' 3 m =s = = 3,958 t f 0,758 - Xác định c ột n ước áp l ực n ước va âm l ớn nh ất (ch ưa k ể đế n t ổn th ất thu ỷ l ực): ∆H = H o.ξ1 = 161,78.(-0,145) = - 23,53(m). 4). Tính toán t ổn th ất thu ỷ l ực: - Tổn th ất thu ỷ l ực bao g ồm t ổn th ất c ột n ước và t ổn th ất l ưu l ượng. Tuy nhiên, t ổn th ất l ưu lượng h ầu nh ư không đáng k ể do ta s ử d ụng đường ống áp l ực. Vì v ậy ta ch ỉ xét t ổn th ất c ột n ước bao g ồm t ổn th ất d ọc đường, t ổn th ất c ục b ộ t ại các v ị trí thay đổ i hình d ạng ho ặc đổ i h ướng, t ổn th ất qua l ưới ch ắn rác: htt = Σhdđ + Σhcb a). Xác định t ổn th ất d ọc đường ( Σhdđ): V 1,9 4,458 1,9 Σhdđ = amL. . .= 0,00124.1,16. .325,7 = 2,926( m ) . D1,1 2,5 1,1 + D: Đường kính ống, D = 2,5 m. + V: L ưu t ốc trong đường ống, Q 21,87.4 V = = = 4,458 (m/s). F 3,14.2,5 2 + a = 0,00124 là h ệ s ố ph ụ thu ộc vào cách n ối c ủa t ấm thép làm ống. + m = 1,16 là h ệ s ố xét t ới th ời h ạn s ử d ụng ống. Công th ức trên l ấy trong quy ển Tr ạm th ủy điện nh ỏ và v ừa, t ập 1, Nhà xu ất b ản Hà N ội_1987 do th ầy Nguy ễn Duy H ạnh và th ầy Nguy ễn Duy Thi ện làm ch ủ biên. b). Xác định t ổn th ất c ục b ộ ( Σhcb ): - T ổn th ất t ại v ị trí n ối ti ếp v ới đường ống nhà van có ti ết di ện ống thay đổ i t ừ 3,4(m) thay đổ i còn 2,5(m). V 2 4.458 2 ∑ h =ξ . = 0,06. = 0,06 cb th 2.g 2.9,81 Vậy t ổng t ổn th ất thu ỷ l ực là: htt = Σhdđ + Σhcb = 2,926 + 0,06 = 2,986(m). 5). Bi ểu đồ phân b ố áp l ực n ước va:
39. Từ các s ố li ệu trên, ta v ẽ s ơ đồ phân b ố áp l ực n ước va (coi đường phân b ố áp l ực n ước va là đường th ẳng). N ước va d ươ ng b ỏ qua t ổn th ất thu ỷ l ực v ới tr ị s ố áp l ực n ước va l ớn nh ất ∆H = 24,3m. N ước va âm v ẽ t ừ m ực n ước th ượng l ưu là MNC v ới tr ị s ố áp l ực n ước va l ớn nh ất ∆H = 2,986 + 23,53 = 26,516 m. T ừ đường đo áp th ấp nh ất ta th ấy tuy ến đường ống đả m b ảo không xu ất hi ện áp su ất chân không. Kết lu ận: Các tr ị s ố áp l ực n ước va nh ỏ, n ằm trong ph ạm vi cho phép ( ∆H vốn đầ u t ư t ăng lên. - Do Z lớn nên kích th ước nhà máy l ớn lên. - Kh ối l ượng công tác l ắp ráp và s ửa ch ữa đạ i tu t ăng lên. 1.1.5 Về v ận chuy ển, l ắp ráp:
40. N ếu ch ọn Z nh ỏ thì kích th ước và tr ọng l ượng c ủa turbin và máy phát l ớn, thêm vào đó bánh xe công tác c ủa turbin tâm tr ục th ường v ận chuy ển li ền kh ối, cho nên vi ệc v ận chuy ển đế n công tr ường g ặp rất nhi ều khó kh ăn. H ơn n ữa các TTĐ th ường n ằm ở vùng sâu, vùng xa điều ki ện giao thông r ất khó kh ăn. Nên vi ệc ch ọn thi ết b ị ph ải phù h ợp v ới tình hình th ực t ế: ph ươ ng ti ện giao thông, đường xá, c ầu c ống, V ới tình hình th ực t ế n ước ta th ường ch ưa có điều ki ện s ản xu ất thi ết b ị trong n ước mà ph ải nh ập thi ết b ị t ừ n ước ngoài vậy nên c ố g ắng ch ọn Z sao cho các thi ết b ị đã có s ẵn trong catalog, trong tr ường h ợp đặ c bi ệt không ch ọn được thì ta ph ải thi ết k ế và đặt ch ế t ạo riêng như v ậy s ẽ r ất tốn kém và làm t ăng thêm v ốn đầ u t ư cho công trình. 1.2 Ch ọn s ố t ổ máy cho TT Đ N ậm Pông : Vi ệc ch ọn s ố t ổ máy ph ải thông qua so sánh kinh t ế, k ỹ thu ật c ủa các ph ươ ng án, so sánh độ tăng c ủa chi phí xây d ựng, l ắp ráp, trang thi ết b ị v ới độ t ăng thêm c ủa điện n ăng. Vi ệc so sánh này đòi h ỏi nhiều th ời gian và nhi ều tài li ệu v ề giá c ả th ị tr ường. Trong gi ới h ạn v ề th ời gian và tài li ệu c ủa đồ án t ốt nghi ệp, em ch ưa làm được điều này. Với nh ững k ết qu ả thu được t ừ ph ần tính th ủy n ăng, s ơ b ộ ti ến hành ch ọn thi ết b ị. K ết qu ả th ấy rằng, v ới ph ươ ng án N lm = 30 MW, s ố t ổ máy z = 2 thì các thi ết b ị chính nh ư: bánh xe công tác, máy phát, máy làm mát là nh ững thi ết b ị chính đề u có s ẵn trên th ị tr ường, chính vì v ậy ta ch ọn ph ươ ng án Z = 2 là ph ươ ng án cu ối cùng. CH ƯƠ NG 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG S Ố C ỦA TUABIN VÀ MÁY PHÁT 2.1 Xác định các thông s ố c ơ b ản c ủa turbin: Công su ất đị nh m ức cho m ỗi t ổ máy và công su ất đị nh m ức c ủa turbin theo công th ức sau. N - Công su ất đị nh m ức cho 1 t ổ máy: N = lm lm Z 30 => N = = 15MW lm 2 N - Công su ất đị nh m ức cho 1 turbin: N = lm tb η z. mf 30 => N = = 15,789 MW. tb 2.0,95 Trong đó: + ηmf - hi ệu su ất c ủa máy phát, v ới máy phát nh ỏ s ơ b ộ ch ọn ηmf = 0,95 + Nlm - công su ất l ắp máy c ủa TT Đ N ậm Pông, N lm = 30 MW. + Z- s ố t ổ máy c ủa TT Đ (Z = 2) - Căn c ứ vào công su ất turbin Ntb = 15,789 MW c ủa t ừng ph ươ ng án và v ới dao độ ng c ột n ước: Hmin =161,78 (m) đến H max = 170,4 (m) tra tài li ệu ch ọn tuabin nh ỏ c ủa Trung Qu ốc ta được lo ại tuabin HL160-D46. Hình 2.1: Đường đặ c tính t ổng h ợp c ủa turbin HL160-D46
41. 2.1.1 Xác định đường kính bánh xe công tác (D 1): - Đối v ới turbin tâm tr ục, D 1 là đường kính l ớn nh ất c ửa vào c ủa bánh xe công tác được tính theo công th ức: N = tb D1tt 9,81.η 'Q. H . H tt 1tt tt tt 15789 = 9,81.0,89.0,635.162. 162 ⇒ D1tt = 1,18 (m) Vậy ch ọn đường kính tiêc chu ẩn D1tc = 1,2 (m) Trong đó: + Ntb - công su ất đị nh m ức c ủa m ột turbin ( Ntb = 15789 kW). + ηtt - hi ệu su ất c ủa turbin th ực t ại điểm tính toán. (sơ b ộ ch ọn ηtt = ηM). + Q1tt ’- l ưu l ượng d ẫn su ất c ủa turbin th ực t ại điểm tính toán. (sơ b ộ ch ọn Q 1tt ’= Q1M ’). + Q’ 1M , ηM- l ần l ượt là l ưu l ượng d ẫn su ất, hi ệu su ất c ủa turbin m ẫu t ại điểm tính toán, nó chính là giao điểm gi ữa đường n’ 1Mtt (s ố vòng quay d ẫn su ất c ủa turbin m ẫu t ại điểm tính toán) với đường h ạn ch ế công su ất 5%. + H tt - c ột n ước tính toán c ủa TT Đ, H tt = 162 (m). - Tìm s ố vòng quay d ẫn su ất c ủa turbin m ẫu t ại điểm tính toán (n’ 1Mtt ). n’ 1Mtt = n’ 10 +( 2÷5)
42. + n’ 10 – s ố vòng quay d ẫn su ất c ủa turbin m ẫu t ại điểm có hi ệu su ất l ớn nh ất: n’ 10 = 67,5 (v/ph) . + n’ 1Mtt = n’ 10 +3 = 70,5 (v/ph). - Dựa vào đường đặ c tính t ổng h ợp chính c ủa turbin HLA 253 ta tìm được điểm tính toán c ủa turbin m ẫu thu ộc đường h ạn ch ế công su ất 5% là: 3 Q’ 1M = 0,635 (m /s), ηM = 89 (%) 2.1.2 Xác định s ố vòng quay đồng b ộ (n): - Số vòng quay đồng b ộ c ủa turbin được tính theo công th ức: ' n1tu H bq n tt = D 1tc 68,124. 164,78 n = =728,73(vòng/phút) tt 1,2 ⇒ Vậy ch ọn s ố vòng quay đồng b ộ là: 750(vòng/phút) Trong đó: + H bq - c ột n ước bình quân gia quy ền, H bq = 164,78 (m ). + D1tc - đường kính tiêu chu ẩn c ủa bánh xe công tác. D 1tc = 1,2(m) ' + n1tu - s ố vòng quay quy d ẫn t ối ưu c ủa turbin th ực được tính theo.    ηT max  ∆n’ 1 = n’ 10 . − 1  η   M max    ∆ 0,933 − n1’ = 67,5. 1  0,916  => ∆n1’= 0,623 n’ 1t ư = n’ 10 + ∆ n’ 1 ' n1tu = 67,5 + 0,623 = 68,124 Trong đó: + ∆n’ 1- chênh l ệch gi ữa s ố vòng quay d ẫn su ất c ủa turbin th ực và m ẫu. + ηT max , ηM max - hi ệu su ất l ớn nh ất c ủa turbin th ực và turbin m ẫu, tra trên đường ĐTTHC của turbin m ẫu ta được ηM max = 0,916. - Với c ột n ước tính toán H tt = 162 m > 150 m thì ηT max được tính nh ư sau: Với c ột n ước tính toán H tt = 162 m > 150 m thì ηT max được tính theo công th ức (3-34) trang 68 SGTTBTL nh ư sau: D H η= − − η 1M M Tmax1 (1 M max) . 5 20 D1T H T 0, 4 160 η =1 − (1 − 0,916). 5 20 T max 1,2 162 η T max = 0,933 Trong đó: + D1M , D 1T - đường kính BXCT c ủa turbin m ẫu và turbin th ực. = = + D 1M = 0,4 (m), D1t D 1 tc 1,2 (m) + H M = 160(m) C ột n ước tính toán v ới tuabin m ẫu + HT = 162(m) C ột n ước tính toán 2.1.3 Xác định s ố vòng quay l ồng c ủa turbin (n l):
43. - Là s ố vòng quay đột bi ến c ủa bánh xe công tác, x ảy ra khi mômen l ực chuy ển độ ng c ủa rôto tổ máy (M đ) l ớn h ơn mômen c ản chuy ển độ ng rôto máy phát (M c). Trong quá trình v ận hành TT Đ, vì m ột lý do nào đó c ần ph ải đóng cánh h ướng n ước mà b ộ ph ận h ướng n ước ch ưa k ịp đóng thì s ố vòng quay c ủa turbin t ăng lên đột ng ột trong th ời gian ng ắn, nó s ẽ đạ t t ới tr ị s ố c ực đạ i nào đó gọi là s ố vòng quay l ồng t ốc (n l). 'n H n = .l1 max l D 1tc 122,3. 170,4 n = = 1330,393(v/ph) t 1,2 Trong đó: n’ 1l - s ố vòng quay l ồng quy d ẫn turbin HL160-D46, tra trong quy ển Tuabin Trung qu ốc v ới tuabin t ươ ng t ự ta được n’ 1l = 122,3 (v/ph). 2.1.4 Ki ểm tra l ại các thông s ố c ủa turbin: 2.1.4.1 Xác định l ại điểm tính toán. - Số vòng quay d ẫn su ất t ại điểm tính toán c ủa turbin th ực: n. D ' = tc1 tc n1tt Htt 750.1,2 n' = = 70,71(v/ph) 1tt 162 - Số vòng quay d ẫn su ất t ại điểm tính toán c ủa turbin m ẫu: ' = ' − ' n1Mtt n1tt ∆n1 ' = − = n1Mtt 70,71 0,623 70,087 (v/ph). - Lưu l ượng d ẫn su ất t ại điểm tính toán c ủa turbin m ẫu: N = tb 'Q 1Mtt 9,81.η D. 2 H. . H tt 1tc tt tt 15789 Q' = = 0,609 (m 3/s) 1Mtt 9,81.0,89.1,22 .162. 162 ' Đư a n1Mtt và Q’ 1M tt lên đường ĐTTHC xem điểm tính toán có n ằm trong ph ạm vi cho phép, k ết qu ả tính toán cho th ấy, điểm tính toán tr ước và sau khi ch ọn D 1tc l ệch nhau 4,09% (phía trong so với đường h ạn ch ế 95%). 2.1.4.2 Ki ểm tra l ại vùng làm vi ệc c ủa turbin: - Khi c ột n ước làm vi ệc c ủa turbin dao độ ng t ừ (H max ÷ H min ) thì vùng làm vi ệc c ủa turbin s ẽ được gi ới h ạn b ởi hai đường n ằm ngang n’ 1MHmin và n’ 1MHmax trên đường ĐTTHC. a) Xác định s ố vòng quay quy d ẫn ứng v ới c ột n ước H max ta có: n .D = tc 1tc n'1THmax (v/f) H max 750.1,2 n' = = 68,946 1T max 170,4 = − 'n 1MH max 'n 1TH max ∆ 'n 1 ' = − = n1MH max 68,946 0,623 68,323 (v/ph). ⇒ Vậy các điểm th ấp nh ất mà turbin làm vi ệc ph ải th ỏa mãn s ố vòng quay quy d ẫn l ớn h ơn ho ặc bằng 68,323(v/ph) n .D = tc 1tc n'1THmin (v/f) H mint
44. 750.1,2 n' = = 70,759 1TH min 161,78 = − 'n 1MH min 'n 1TH min ∆ 'n 1 ' = − = n1MH min 70,759 0,623 70,136 (v/ph). ⇒ Vậy các điểm cao nh ất mà turbin làm vi ệc ph ải th ỏa mãn s ố vòng quay quy d ẫn nh ỏ h ơn ho ặc bằng 70,136(v/ph) ' Vậy ta được vùng làm vi ệc c ủa turbin có n1 t ừ 68,323(v/ph) t ới 70,136 (v/ph) khi đó ta đư a lên đường đặ c tính t ổng h ợp chính c ủa turbin HL160-D46 sẽ th ấy turbin làm vi ệc trong vùng hi ệu su ất cao. Với nh ững k ết qu ả ki ểm tra trên cho th ấy, các thông s ố c ủa tuabin được ch ọn là h ợp lý. 2.1.5 Xác định chi ều cao hút (Hs): Độ cao hút H S là kho ảng cách th ẳng đứ ng tính t ừ m ặt n ước h ạ l ưu đến điểm có áp l ực nh ỏ nh ất. Với turbin tâm tr ục ng ười ta quy ước điểm có cao trình t ươ ng đươ ng đáy cánh h ướng n ước. S ơ b ộ có th ể xác đị nh H S theo công th ức sau. ∇ H s = 10 - - ( σM+∇σ).H tt 900 86,65 H =−10 − (0,065 + 0,015).162 s 900 Vậy H s = -3,05m. Trong đó: + σM - H ệ s ố khí th ực c ủa turbin m ẫu tra trên đường ĐTTHC v ới điểm tính toán (n’ 1M tt = 70,087, Q’ 1M tt = 0,609), σM = 0,065. + ∇ - Cao trình l ắp máy so v ới m ặt bi ển, 3 Qmin = Q bd = 4,556 m /s, Nội suy f( Qhl ~ Z hl ) ta có Z hlmin = 86,65 m sơ b ộ l ấy ∇ = Z hlmin = 86,65m. + ∆σ - Độ điều ch ỉnh h ệ s ố khí th ực do có s ự sai khác gi ữa turbin th ực và turbin m ẫu, tra trên hình (7- 4) giáo trình “Turbin thu ỷ l ực” ứng v ới H tt = 162m ta được ∆σ = 0,015. - Trong th ực t ế khi công su ất và c ột n ước c ủa turbin thay đổ i thì các đại l ượng quy d ẫn Q’ 1, n’ 1 sẽ thay đổ i và do đó h ệ s ố khí th ực c ũng thay đổ i theo. B ởi th ế, chi ều cao hút H s c ũng ph ụ thu ộc vào công su ất và c ột n ước làm vi ệc c ủa turbin. - Và ch ỉ ph ụ thuộc vào h ệ s ố khí th ực l ớn nh ất trong vùng lam vi ệc c ủa turbin. 2.1.5. Xác định cao trình l ắp máy ( ∇lm ) - Cao trình l ắp máy ( ∇lm ) là cao trình l ắp turbin, đố i v ới turbin tâm tr ục, tr ục đứ ng nó là cao trình đi qua trung tâm cánh h ướng n ước. Đây là cao trình quan tr ọng c ủa nhà máy thu ỷ điện vì nó là c ơ s ở để xác đị nh các cao trình khác và nó được xác đị nh nh ư sau: b 0 ∇ lm = Z hlmin + H s + . 2 0,2 ∇=86,65 − 3,05 + = 83,7m. lm 2 Vậy cao trình l ắp máy là: 83,7m. V ới b o = 0,2m V ới b0 là chi ều cao cánh h ướng n ước: 2.1.6 . Các thông s ố khác c ủa tuabin Do không có tài li ệu đầ y đủ nên ta l ấy theo t ỷ l ệ c ủa D 1 với D 1=1,8 (m) đã có s ẵn trong b ảng 5- = = 5.SGTTBTL. Ta có tỉ s ố D1tc / D 1 1,2 /1,8 0,667