Nghiên cứu giải pháp công trình hợp lý nâng cao hiệu quả sử dụng bể áp lực cho trạm thủy điện kênh dẫn dài

• Tác giả: Phạm Bá Cộng
• Người hướng dẫn: TS. Phan Trần Hồng Long
• Trường học: Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Công trình thủy điện
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp công trình hợp lý để nâng cao hiệu quả sử dụng bể áp lực cho trạm thủy điện áp dụng cho thủy điện kênh dẫn dài
• Loại tài liệu: luận văn
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của Đề tài
• 0.2. Mục đích của Đề tài
• 0.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về thủy điện nhỏ
• 1.2. Công trình bể áp lực trong trạm thủy điện
• 1.2.1. Bộ phận lấy nước (cửa nước vào)
• 1.2.2. Khoang trước
• 1.2.3. Cắt dọc bể áp lực theo dòng chảy
• 1.2.4. Các bộ phận cấu thành của bể áp lực
• 1.3. Một số vấn đề đã được nghiên cứu
• 1.3.1. Các công trình thủy điện do EVN làm chủ đầu tư
• 1.3.2. Các công trình thủy điện do chủ đầu tư ngoài ngành điện làm chủ đầu tư
• 1.3.3. Kế hoạch phát triển nguồn và lưới điện đến năm 2020
• 1.4. Những tồn tại và hướng nghiên cứu của luận văn
• 1.4.1. Những tồn tại trong quá trình xây dựng thủy điện ở Việt Nam
• 1.4.2. Hướng nghiên cứu của luận văn
• 1.5. Kết luận chương I
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ NGHIÊN CỨU CÁC HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC HỢP LÝ CỦA BỂ ÁP LỰC
• 2.1. Điều kiện thủy lực trong bể áp lực
• 2.2. Điều kiện làm việc của bể áp lực trong các quá trình chuyển tiếp trạm thủy điện
• 2.2.1. Cao trình mực nước dâng cao nhất khi giảm tải đột ngột
• 2.2.2. Mực nước thấp nhất trong bể khi tăng tải
• 2.3. Xây dựng tiêu chí xác định kích thước hợp lý
• 2.3.1. Khoang trước
• 2.3.2. Phần thu nước
• 2.3.3. Tính toán các mực nước trong bể
• 2.3.4. Các hình dạng, kích thước đề xuất
• 2.3.4.1. Bể áp lực thẳng
• 2.3.4.2. Bể áp lực xiên góc
• 2.3.4.3. Bể áp lực cong
• 2.3.4.4. Bể áp lực vuông góc
• 2.4. Cơ sở lý thuyết phương pháp tính toán, lựa chọn hợp lý
• 2.4.1. Khoang trước
• 2.4.2. Phần thu nước
• 2.4.3. Công trình tháo nước thừa
• 2.4.4. Các bộ phận công trình khác trong bể áp lực
• 2.4.5. Bố trí bể áp lực
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
• 3.1. Giới thiệu công trình
• 3.2. Nhiệm vụ và các thông số
• 3.2.1. Nhiệm vụ của thủy điện Đăk Rơ Sa
• 3.2.2. Các thông số chính của công trình
• 3.3. Các yêu cầu vận hành
• 3.3.1. Vận hành các thiết bị thủy công và thiết bị thủy lực
• 3.3.2. Phối hợp vận hành giữa các công trình thủy điện trên bậc thang
• 3.3.3. Quy định về thời kỳ lũ và lũ
• 3.3.4. Điều tiết hồ trong thời kỳ lũ
• 3.3.5. Trình tự, phương thức vận hành cống xả cát
• 3.3.6. Hiệu lệnh thông báo xả nước qua cống xả cát và qua các tổ máy phát điện
• 3.3.7. Thông số, đối tượng và thời gian quan trắc, tính toán
• 3.3.8. Quy định về thời gian mùa kiệt
• 3.3.9. Vận hành công trình đảm bảo dòng chảy tối thiểu
• 3.3.10. Chế độ làm việc và vận hành phát điện của nhà máy thủy điện Đăk Rơ Sa
• 3.3.11. Các yêu cầu khác
• 3.4. Tính toán thủy lực cho hình dạng bể áp lực mới
• 3.4.1. Các thông số đầu vào
• 3.4.2. Các kết quả tính toán
• 3.5. Phân tích kết quả tính toán
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Một số vấn đề tồn tại
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giải pháp công trình tối ưu hiệu quả bể áp lực

Giải pháp công trình là trọng tâm của nghiên cứu, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng bể áp lực trong các công trình thủy điện. Bể áp lực đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dòng nước từ kênh dẫn không áp sang dòng nước có áp, giúp giảm tổn thất thủy lực và tăng hiệu suất phát điện. Nghiên cứu tập trung vào việc đề xuất các hình dạng và kích thước tối ưu cho bể áp lực, đồng thời áp dụng các phương pháp tính toán thủy lực để đảm bảo hiệu quả vận hành. Các kênh dẫn dài thường gặp vấn đề về biến thiên lưu lượng, do đó, việc tối ưu hóa bể áp lực là cần thiết để đảm bảo ổn định trong quá trình vận hành.

1.1. Tối ưu hóa hình dạng và kích thước bể áp lực

Nghiên cứu đề xuất các hình dạng bể áp lực như bể thẳng, bể xiên góc, bể cong và bể vuông góc. Mỗi hình dạng có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với điều kiện địa hình và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Việc lựa chọn hình dạng và kích thước tối ưu dựa trên các tiêu chí về hiệu quả thủy lực, khả năng giảm tổn thất cột nước và chi phí xây dựng. Các phương pháp tính toán thủy lực được áp dụng để xác định kích thước hợp lý, đảm bảo bể áp lực hoạt động ổn định trong các chế độ vận hành khác nhau.

1.2. Ứng dụng thực tế trong thủy điện kênh dẫn dài

Nghiên cứu áp dụng các giải pháp tối ưu hóa bể áp lực cho thủy điện kênh dẫn dài, cụ thể là trạm thủy điện Đăk Rơ Sa. Các thông số kỹ thuật và yêu cầu vận hành của công trình được phân tích chi tiết, từ đó đề xuất các hình dạng và kích thước bể áp lực phù hợp. Kết quả tính toán cho thấy sự cải thiện đáng kể về hiệu quả thủy lực và khả năng vận hành ổn định của công trình.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về thủy lực và các phương pháp tính toán kinh nghiệm trong thiết kế bể áp lực. Các điều kiện thủy lực trong bể áp lực được phân tích kỹ lưỡng, bao gồm mực nước dâng cao nhất khi giảm tải đột ngột và mực nước thấp nhất khi tăng tải. Các tiêu chí xác định kích thước hợp lý được xây dựng dựa trên các yếu tố như khoang trước, phần thu nước và công trình xả nước. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương pháp tính toán mới để lựa chọn hình dạng và kích thước tối ưu cho bể áp lực.

2.1. Điều kiện thủy lực trong bể áp lực

Các điều kiện thủy lực trong bể áp lực được phân tích dựa trên các quá trình chuyển tiếp của trạm thủy điện. Mực nước dâng cao nhất khi giảm tải đột ngột và mực nước thấp nhất khi tăng tải là hai yếu tố quan trọng cần được xem xét. Các phương pháp tính toán được đề xuất để xác định các mực nước này, đảm bảo bể áp lực hoạt động ổn định trong mọi điều kiện vận hành.

2.2. Phương pháp tính toán và lựa chọn hợp lý

Nghiên cứu đề xuất các phương pháp tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tế. Các yếu tố như khoang trước, phần thu nước và công trình xả nước được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả thủy lực và khả năng vận hành ổn định của bể áp lực. Các phương pháp này được áp dụng để lựa chọn hình dạng và kích thước tối ưu cho bể áp lực, phù hợp với điều kiện địa hình và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

III. Ứng dụng và đánh giá kết quả

Nghiên cứu áp dụng các giải pháp tối ưu hóa bể áp lực cho công trình thủy điện thực tế, cụ thể là trạm thủy điện Đăk Rơ Sa. Các thông số kỹ thuật và yêu cầu vận hành của công trình được phân tích chi tiết, từ đó đề xuất các hình dạng và kích thước bể áp lực phù hợp. Kết quả tính toán cho thấy sự cải thiện đáng kể về hiệu quả thủy lực và khả năng vận hành ổn định của công trình. Nghiên cứu cũng đánh giá các vấn đề tồn tại và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục nâng cao hiệu quả của bể áp lực trong các công trình thủy điện.

3.1. Phân tích kết quả tính toán

Kết quả tính toán cho thấy sự cải thiện đáng kể về hiệu quả thủy lực và khả năng vận hành ổn định của bể áp lực. Các hình dạng và kích thước được đề xuất đã đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện địa hình của công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra các vấn đề tồn tại trong quá trình vận hành và đề xuất các giải pháp khắc phục.

3.2. Đánh giá và kiến nghị

Nghiên cứu đánh giá các kết quả đạt được và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục nâng cao hiệu quả của bể áp lực trong các công trình thủy điện. Các kiến nghị tập trung vào việc cải thiện các phương pháp tính toán và áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế và vận hành bể áp lực.