chương 1 = TDA là công trình có tác dụng làm giảm áp lực nước va dẫn từ đường him, đường ông dẫn nước vào tuabin nhà mấy thủy điện - Có rit nhiều loại TDA, mỗi loại được sử dụng địa hình, nhu edu cụ thể khác. - Tính toán thủy lực TDA có rit nhiễu tác giá tinh và đã xây dựng lên các phần. mềm tính nhanh, chính xác như phần mém Transient của TS. Nguyễn Văn Sơn ~ “Trường Đại học Thủy Lợi.
- Tính toán kết câu TDA các tác giả hiện nay haw hết đều tính toán theo trạng thái inh, tính (heo mực nước lớn nhất rong thấp để tính m thập bổ ho công nh. Vi vây thấy rỡ được sự ảnh hưởng của mục nước trong thấp ảnh hướng đến kết cấu TDA như thé nao là hết sức cần thiết. in CHUONG II CO SỞ LÝ THUYET GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 2.1, Tinh toán dao động mực nước trong thấp điều áp 2.11 Phương trình vi phân cơ bin của thấp điều áp -31.1 Phương trình động lực học Xét trạng thái chảy không ổn định của hệ thống "đường him dẫn nước — “TĐA” với đường him dẫn nước nằm ngang. Tinh toán xét khối nước dao động gdm đường ham dẫn nước, TDA; A a nS ot| > Ps “ Qbda Gs @ Hình 2.
Sơ đồ tính toản để lập phương trình Theo định luật biển thiên động lượng, hình chiều vetơ biến thiên động lượng, của kh nước di chuyên ong đường him dẫn nước nước thấp tong thời gian d lên rực x bằng tổng hình chiếu của tte các ngoại lục tác dụng đến khối nước a(ov) | »x ey Trong đó. + m khối lượng nước tong đường him dẫn nước Lty Khối lượng m không thay đổi trong quá trình dao động m. 12 diện đường him din nước (m") +L: chiều dai đường him dẫn nước (m); + ÿ¡ trọng lượng riêng của nước; +g: gia te trong trường (m/s), + V: vận the dòng chiy trong đường him dẫn nước (ms). Hình chiếu veetơ vận tốc dương lên trục x: Vs inh chiếu các ngoại lực tác dụng lên khối nước nước lên trực x (SSX) gm + Ap lực nước lên hai đầu khối nước: ~yf (Z.= hạ ~h,) + Z: chênh lệch mye nước trong TDA so với mục nước tĩnh trong hồ chứa hoặc trong bé dp lực, chiều dương hướng xuỗ dưới (m); + hg: tổn thất cột nước khi nước cháy vào và ra khối tháp: By = Eq š,: hệ số cân cục bộ của thấp Vas: vận tốc đồng chảy trong TDA, chiều dương hướng từ dưới lên trên (mis).
+ Lực ma sắt và các lực cản lên khối nước di chuyển: hi, + hị tổn thất cột nước trong đường him: gdm tổn thất cục bộ vả tổn thất ma sit doe đường: hạ =h, +h +YIV|_ LVN| Với d2g CR -;M Trong C: hệ số Ser bin kính thủy lực của đường him dẫn nước; X,: tổng các hệ số tổ th cụ bộ; 2 hệ số sức cân thủy lực đạc đường của đường him dẫn nước; 4: đường kính đường him. + Hình chiếu trọng lực và áp lực nước vuông góc với trục x nên bằng không. Gọi tổng tổn thất cột nước h, =h, +h, + hụ, +h, d(mV)x wig Khi đó SP TA". Phương tình liên tục Theo định luật liên tục của đồng cháy: lưu lượng qua turbin trong thời gian dt bằng lượng nước chảy qua đường him dẫn nước cộng (hoặc trừ) lượng nước từ ‘TDA chảy ra trong cũng thời gian đó Qu © Qidt= fVidt + Faz Qr=Q;+ 3) @ Z_Q-tV at “Trong đó: + Qi lưu lượng đồng chảy trong đường him dẫn nước trước TDA (mls) 4 Quatv + Qu: lưu lượng chảy vio (ra) TDA: Q, + Q¡: lưu lượng đồng chảy vào turbin (m/s) + E:tiết điện TDA (m?) Kết hợp hai phương trình trên và thay h, Fa ea m L Trong 46 ¬ geht se 2.
Tính toán thủy lực thúp điều áp bằng giải tích 2. Yêu câu tính toán. Mục đích tính toán thủy lực TDA nhằm xác định biên độ dao động mực nước. trong TDA (mực nước cao nhất và thấp nhất) để chon loại, xác định tiết điện én định và kích thước của TDA hợp lý nhất theo điều kiện kinh tế và ky thuật; “Tính toán thủy lye để xác định các trị số: ~ Tỉnh ton mực nước cao nhất trong tháp điều p, nh với mực nước hồ lớn nhất, tổn tht thấy lực nhỏ nhất trong đường dẫn có thể xảy ra trong trường hợp đó, và giảm đột ngột toàn bộ phụ tải của nhà máy (từ lưu lượng lớn nhất đến lưu.
lượng bằng không); ~ Tính toán mực nước thấp nhất trong tháp điều áp, h với mực nước thấp nhất trong hi chia (mc nước chế), tổn thất hủy lực lớn nhất trong đường hằm và có thể xây ra trong các trường hop tăng ti sau: 15 + Tăng công suất tương đương với một máy, nhưng không nhỏ hơn 33% công suất toàn nhà máy, với cỡ nhà máy có công su N30 000 kw; + Tăng công suất tương đương với ha tổ mấy, nhưng không nhỏ hơn 50% công suất toàn nhà máy, với cỡ nhà máy có công suit N > 30 000 kw; + Tăng 100% công suất toàn nha máy, hoặc với một giá trị công suất mã nhà may tham gia vào việc điều chỉnh tin số của hệ thống mạng điện Sau khi xác định được mực nước thấp nhất trong tháp điều áp phải kiểm tra điều kiện mép trên của Sng dẫn nước vào turbine phối thấp hơn mực nước này ít nhất là 2 - 3m để tránh không khí lọt vào turbine, Tir kết quả tinh toin xác định được mực nước thấp nhất và cao nhất của TDA từ đồ xác định được cao trình định và cao trình đầy của TDA. Tháp điễu áp hình tr khi không sét 1 sức căn thủy lực 2 H att eye 8 Hinh 2. Dao động mực nước trong tháp điều áp 16 3) Dao động mực nước khi không xét tổn thất thủy lực b) Dao động mực nước khi cắt toàn bộ phụ tải có kế đến tồn thắt thủy lực ©) Biểu đồ sắc định mục nước ding và giảm ove đại Khi không xét tới sức cân thủy lực thì kết quả tinh toán có thể phần nào sai khác với thực tế, song cho phép ta hình dung được toàn bộ quá trình dao động sóng, trong TDA; Khi bo qua các tổn thất thay lực và xét trong trường hợp lưu lượng qua turbine thay đồi tức thời, tư phương trình (2-4) ta có: ` es) we Đây là phương trình vi phân tuyén tinh bộc hai hệ số hằng, giải nd với cúc điều kiện ban đầu khi t = 0: tường ứng với trạng thái ổn định ban đầu; *‡* lương ứng với trạng thái ôn định cuối cũng; các kỹ hiệu khác là kỹ hiệu chung. Ta có nghiệm tổng quát G4) Phương trình (2-6) thể hiện dao động sóng mực nước trong TĐA lả him sin không tit với biên độlớn nhất 1 ro tí Z4,‘nx = (MMe) or en Va chu ky dao động, G3) 2.
Thập dig ấp hình tụ Bhi xt tt cản thấy lực Sức cản thủy lực trong hệ thông đường dẫn nước có áp làm giảm biên độ dao. động trong thấp điều ấp và làm cho dao động tắt din, Một phần tổn tht thấy lực cơ bản là tổn thất dọc đường hy trong đường him dẫn nước tháp điều áp, nó phụ thuộc vào độ nhám của đường him; Trong thự té, do điều kiện thi công và trong quả tình vận hành độ nhám này khác với thiết kế, do đó để đảm bảo an toàn độ nhám tính toán cần sử dụng hai giá. tr khi tính toán cho trường hợp cắt tải chọn độ nhắm nhỏ nhất có thé và khi tính toán cho trường hợp tăng tải cin chọn độ nhám tối đa a. Khí giảm tải Xết trường hợp cắt tải toàn bộ lưu lượng từ Qo đến Q„ = 0.
Vì thời gian đồng. turbine thường rất ngắn (Ts = 3 -- 6s) nên Ts ảnh hưởng không đáng kể dao động. mực nước tong thấp điễu áp. Vi vậy trong tính toán xem như đồng tức thi: Với trường hợp đóng hoàn toàn từ từ Qo đến Qe = 0, ở trạng thái ban đầu.
(rang thi dn định) mực nước trong tháp điều áp thắp hơn mực nước trong hỗ chứa một trị số Zụ = hạ, tinh theo công thức thủy lục: at) =h, +4 Le ` any Xi thấp điều áp hình trụ riêng tổn thất cật nước trong thấp có thể bỏ qua nên ˆ =ự khi Q, phương trình vi phân (2-4) trở thành: 18 đZ wF (dz) fe ar dina) “ts ey Đểe đơn gilân ta đặt đặt kýký hiệu hiệu cho cho các các hằng số:số: k=; k, 3n x, ~ÊE. nghiệ ‘chung của phương trình (2-4*) khi cắt tải hoàn toàn: " Hằng số C¡ có thể xác định theo điều kiện ban đầu khi:t= 0 => Z= Zo; ones G39 óc dâng lẽ ji "Mực nước dng lên cao nhất rong thip điều áp điều áp á Z = Z4„„ Khi SE fr Tir Q-9%) tac: ett! A 4(2) aera) Khi đó 2k/Z„„„ —In(L+2k/Z2„.)= 2k/Z, 210) hayvi Zonsnh(t ta 14% 2-10" @-10) “Trong đó:. (10) độ lớn nhất Zax trong ứng với mực nước cao nhất trong thấp điều p. Mực nước cao nhất trong thấp điều áp được tinh với tường hợp mực nước thượng lưu cao nhất hoặc MNDBT “Thực tế tinh toán cho th ự sắc cản thấy lực rong hệ thong đường dẫn có ảnh hưởng đến biên độ lớn nhất của dao động mực nước tháp điều áp.
Với đường him dẫn nước dai 20km sai khác có thể đến 25% Véi trường hợp này LA. Te-nhi-a-chỉn đề nghị công thức gần đúng: (-0sx0Istz] G12) Trong đố: Z7. là mực nước dâng lên trong thấp khỉ bộ qua tổn thất cột nước trong đường him, tinh theo công thức (2-7); ø. Khí tăng tải Khi tăng công suất tram Ny đến Ne , lưu lượng sẽ phải tăng từ Qy đến Q,, ứng với trang thai dn định mới.
Trong trường hợp này, coi như mở tức thời, công thức gần đúng tinh tị số mực nước hạ thấp nhất trong tháp sẽ Za = Zig 1-1) {14015622 (ene[te(ieme]p mez, (13) Trong"M đó: m: DIÓđ. , Z¿— Mực nước ôn định cuối cùng; 20 Qry~ Lưu lượng bạn đầu qua turbine; Qre = Lưu lượng én định cudi cùng; Ho tn thất cột nước trong đường dẫn sua” xác định theo biểu thức (2-7). Trường hợp Qy =0, tăng đến Q., cổ thể đồng công thúc 1+0/08z(L+z)]Z1,, (2-14) Hoặc theo công thức gin đúng của Ac-ne Z„„ =(140,1e+0,50°) 22, G15) Các công thúc (2-12), (2-13) và (2-14) chỉ phù hợp với số z < 1,24 khi £>=1,24 dao động không chu kỳ và mực nước hạ thấp nhất bằng Z,. Tháp điều áp có màng cản Ở trạng thái ôn định, mực nước thấp hơn mực nước ở thượng lưu một trị số: Ms ( ren a1) a.
Trường hợp edt tài “Xét quá trình cắt tải tức thời toàn bộ từ Qry đến Q+ = 0.