Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO -------------------- ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG, LỰA CHỌN TUABIN VÀ THIẾT KẾ TTĐ Họ tên sinh viên : Hoàng Thị Thúy Mã số sinh viên : 1851141768 Lớp : 60C1 Mã đề : 33 Thông tin ảnh thẻ sinh viên TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Hà Nội 175 Tây Sơn – Đống Đa - Hà Nội 1 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ Mã đề :33 ➢ A.SỐ LIỆU CHO: 1. Mực nước dâng bình thường: MNDBT= 515 m. Tài liệu thủy văn : Bảng lưu lượng bình quân tháng của 3 năm điển hình. Tháng VI VII VII IX X XI XII I II III IV V P= 10% 295 650 564 865 517 318 198 139 117 107 195 140 P=50% 247 362 471 689 449 231 173 132 116 93 99 184 P=90 % 221 247 359 478 265 176 119 89 71 56 62 91 + Mức bảo đảm tính toán Ptk =90% + Hệ số thấm: = 0.
+ Cột nước bốc hơi: hbh = 42 mm + Hàm lượng bùn cát: = 500 g/m3 + Khối lượng riêng bùn cát: = 1.2 T/m3 + Tuổi thọ công trình T= 100 năm. Tài liệu địa hình: *Thượng lưu: Bảng quan hệ (Z~F~W): Z(m) 460 465 470 475 480 485 490 500 510 515 520 F(km2) 1.6 Không tìm thấy mục nhập nào của bảng hình minh họa. *Hạ lưu: Bảng quan hệ (Q~Z): 3 Q(m /s) 41. YÊU CẦU: * Xác định các thông số: hct, Nbđ, NLM, Enn, hNlm, Hmax, Hmin, Hbq, Htt.
* Chọn thiết bị và xác định các kích thước chủ yếu của Thiết bị. * Xác định các kích thước và cao trình chủ yếu của nhà máy Thuỷ Điện. * Bản vẽ 3 mặt cắt nhà máy (cắt dọc, cắt ngang, mặt bằng). Tính toán thủy năng I.
Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) và mực nước chết (MNC) 1.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) a) Khái niệm 2 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ - MNDBT là mực nước cao nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình thường. Dung tích của hồ ứng với MNDBT gọi là dung tích toàn phần, ký hiệu Vtp b) Các yếu tố ảnh hưởng tới việc chọn MNDBT: - Việc lựa chọn MNDBT căn cứ vào lợi ích và chi phí, nếu MNDBT lớn thì ngập lụt TL lớn, chi phí cho đền bù, giải phóng mặt bằng, tái định cư tăng. - Về mặt công trình: Công tác xây dựng, khối lượng đập sẽ tăng và việc sử lý nền móng tăng lên. - Về mặt thiết bị: Khi MNDBT tăng dung tích hồ sẽ tăng lên, công suất tăng đồng thời chi phí thiết bị tăng.
- Về mặt năng lượng: Khi MNDBT tăng, do công suất tăng nên điện năng bình quân năm cũng tăng theo. Vì vậy cần căn cứ vào chi phí và lợi ích để lựa chọn MNDBT. c)Xác định giới hạn trên và giới hạn dưới các MNDBT. ❖ Gới hạn dưới.
– Theo yêu cầu của lợi dụng tổng hợp, đảm bảo giao thông thủy, nhu cầu tưới. – Theo yêu cầu phát điện tối thiểu, phụ thuộc vào điều kiện bồi lắng lòng hồ. ❖ Giới hạn trên. – Phụ thuộc địa hình, địa chất.
– Điều kiện về thủy văn. – Điều kiện ngập lụt cho phép. – Tuyến đường giao thông. – Điều kiện dân sinh khu dân cư thượng lưu.
d)Nguyên tắc xác định MNDBT 3 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ − Ta chia từng khoảng MNDBT từ giới hạn dưới đến giới hạn trên. Mỗi một giá trị cách nhau một khoảng ∆ℎ, tính toán thủy năng – phân tích kinh tế ứng với từng phương án đó, từ đó sẽ đưa ra được giá trị MNDBT tối ưu. − Phương án thiết kế đã chọn (đề cho): MNDBT = 515 (m).2 Mực nước chết (MNC) Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình thường của TTĐ. Để xác định MNC của hồ chứa được xác định dựa trên các giá trị MNC theo các điều kiện khác nhau.
Hình 1 Tổng quan các thông số mực nước ,dung tích của hồ chứa a) Xác định MNC theo điều kiện làm việc của tuabin − Để đảm bảo cho tuabin làm việc trong vùng có hiệu suất cao, công suất khả dụng lớn và đảm bảo điều kiện về khí thực thì đòi hỏi độ sâu công tác của TTĐ phải nằm trong khoảng từ cột nước thấp nhất đến cột nước cao nhất của TTĐ đó. Chính vì thế việc lựa chọn MNC cần xét đến điều kiện quan trọng này. − Đối với mỗi một loại tuabin chỉ thích ứng với một mức độ dao động mực nước nhất định (Hmax- Hmin), khi tuabin làm việc ở ngoài phạm vi đó thì hiệu suất của tuabin sẽ giảm và không ổn định. 4 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ H max ❖ Theo điều kiện làm việc của tuabin : hcttb ≤ 3 • MNC tb = MNDBT - hcttb • H max = MNDBT - Z hl (Qmin ) - hW (Qmin ) Sơ bộ: Qmin = Qmk PTK Qmin = Qmk PTK PTK + Qmk : Lưu lượng thiên nhiên trung bình mùa kiệt của năm kiệt thiết kế ( Ptk =90%).
Tra quan hệ (Q~Z) ta có : Z hl (Q mk P ) = 454,7 (m). Hmax = MNDBT - Z hl (Qmin ) - hW (Qmin ) = 515 – 454,7= 60,3 (m). Do không có yêu cầu về lợi dụng tổng hợp đối với nhà máy nên H min = 0 (m). 3 3 MNCtb = MNDBT − hcttb = 515 − 20,1 = 495 (m).
b) Xác định MNC theo điều kiện bồi lắng bùn cát Hình 2 Các thông số cơ bản tính toán điều kiện bồi lắng bùn cát 5 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ ❖ Theo điều kiện bồi lắng bùn cát ( MNC bc ) MNC bc = Zbc + h1 + h2 + D Trong đó: + Zbc : Là cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chưa tương ứng với tuổi thọ của công trình. + h1: Là khoảng cách từ trần cửa lấy nước đến mực nước chết để đảm bảo không khí không chui vào trong CLN; h1 = (0,51)m, chọn H1 = 0,5 (m) + h2: Là khoảng cách từ ngưỡng cửa lấy nước đến cao trình bùn cát để đảm bảo không cho bùn cát chui vào trong CLN; h2 = (0,51)m, chọn H2 = 0,5 (m) + D : Là chiều cao cửa lấy nước. c) Tính cao trình bùn cát Zbc (Vbc ) ; k .w o - Xác định theo dung tích bùn cát: Vbc = T + Hệ số lắng đọng: k = 0,6 + Thời gian bùn cát lắng đọng, xác định theo tuổi thọ công trình. Theo QCVN 04-05/2012, T= 100 năm + ρ: Hàm lượng bùn cát : ρ = 500 g/m3 + : Trọng lượng riêng bùn: =1,2 T/m3 + Wo : Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm.
Wo = Q0 t (m3) Qo : Lưu lượng trung bình nhiều năm. 25 t : Số giây trong một năm ( t = 31,5 106 (s) Wo = 31,54.10 6 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ − Tra đường qua hệ V~Z của lòng hồ ta tìm được cao trình bùn cát lắng đọng: Zbc = 487 m. d) Tính đường kính cửa vào cửa lấy nước ( giả thiết tiết diện tròn ) 4Qmax D= Vcv - Trong đó: + Qmax – lưu lượng lớn nhất chảy qua cửa lấy nước QTDmax Qmax = Z CLN + ZCLN : Số cửa lấy nước ( Z = 2÷4 ). Chọn ZCLN = 4 + Sơ bộ lấy QTD max = (1, 6 − 2, 0)Q0.
Chọn QTD max = 1,64. 4 + Vcv = 0,81,2 m/s – lưu tốc tại mặt cắt cửa vào cửa lấy nước.1, 2 ➔Vậy MNCbc = Zbc + h1 + h2 + D = 487 + 0,5 + 0,5 +11 = 499 (m). hctbc = MNDBT - MNCbc = 515 – 499 = 16 (m). ❖ Mực nước chết giới hạn của hồ chứa: là mực nước lớn nhất được xác định từ điều kiện Tuabin và điều kiện lắng đọng bùn cát.
𝑡𝑏 𝑏𝑐 } hctcp = min{ℎ𝑐𝑡 ; ℎ𝑐𝑡 = min{20,1 ; 16} = 16 m. − MNCctcp = MNDBT - hctcf = 515 – 16 = 499 (m) − Chọn MNCctcp = 499 m. 7 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ c) Xác định hình thức điều tiết Tra quan hệ hồ chứa Z = f(F,V), ta có : + MNDBT = 515 m => VMNDBT = 1037,1.106 • Nếu ➢ β > 0,3 : hồ điều tiết nhiều năm ➢ 0,02 ≤ β ≤0,3 : hồ điều tiết năm ➢ β < 0,02: hồ điều tiết ngày đêm Hồ chứa điều tiết năm 8 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ 1.3 Xác định chiều sâu công tác có lợi nhất hct0 hct MNC VMNC Vhi Vtb Ztl(Tb) Qđt Zhl H N(MW) Emk(10^6KW. – Cột (2): MNC = MNDBT – hct.
– Cột (3): Vc là dung tích ứng với MNC, tra quan hệ Z V của hồ ứng với MNC. – Cột (4): Dung tích hữu ích Vhi = VMNDBT – Vc; VMNDBT là dung tích ứng với MNDBT, tra quan hệ (Z V) của hồ ứng với MNDBT. – Cột (5): Vtb dung tích hồ trung bình mùa kiệt, Vtb = VMNC + 0,5.Vhi – Cột (6): Ztl mực nước thượng lưu trung bình mùa kiệt, Ztl tra tương ứng với V từ quan hệ Z V của hồ chứa. n Q tni Vhi – Cột (7): Qdt = i =1 + n 2,36.n 9 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ + Qtni: lưu lượng đến tháng thứ i trong mùa kiệt của năm kiệt thiết kế; + n: số tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế.106 là thời gian (s) của 01 tháng (lấy 30,5 ngày) ( Do chỉ cần xét mối quan hệ giữa hct và Emk nên có thể bỏ qua tổn thất lưu lượng do thấm và bốc hơi.
– Cột (9): Cột nước: H = Ztl – Zhl – Cột (10): Công suất trung bình mùa kiệt, K là hệ số công suất, có thể lấy K= 8,0–8,5.H – Cột (11): Điện lượng mùa kiệt.n h: số giờ trong tháng, lấy trung bình h = 730 giờ – Từ biểu ta có, Emkmax ứng với hct = 16 m. – Vậy ta chọn hct0 = 16 m là chiều sâu công tác có lợi nhất. 10 Đồ án Thủy điện Gv hướng dẫn: Nguyễn Thị Nhớ Kết luận: từ ba điều kiện xác định MNC trên, ta có MNC = 499 (m) vừa thỏa mãn điều kiện thiết kế, khả năng bồi lắng và điều kiện phát điện theo dung tích đảm bảo và điều kiện ràng buộc của Tuabin. +) Xác định các thông số khác của hồ: – Ta có: MNC = MNDBT– hct0= 515– 16 = 499 m.
Tra quan hệ Z ~ V ta được: MNDBT = 515 m VMNDBT = 1037,1.