Đồ án Thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4

100 tấn Tra quan hệ (10-5) quan hệ giá thành Turbin với trọng lượng của nó ta được giá thành của một Turbin là 2.9106 (Rúp). Vậy NMTĐ có 2 tổ máy thì tổng giá thành Turbin sơ bộ là : kTB=22.9106=58106 (Rúp) b) Giá thành máy phát: Với Gmf = 73.7(tấn) tra quan hệ (10-3) quan hệ trọng lượng máy phát với giá thành của nó ta được giá thành một máy phát là 1105(Rúp) NMTĐ có 2 tổ máythì vốn đầu tư vào nhà máy sơ bộ là : Kmf=2105=2105 (Rúp) c) Giá thành bê tông cốt thép xây dựng nhà máy Khối lượng BTCT sơ bộ tính theo công thức kinh nghiệm của Liên Xô (cũ) với 1 tổ máy Wo=222.D1,71.H0,4tt. Khối lượng BTCT kể cả gian lắp ráp và sửa chữa: Wo=222.D1,71.H0,4tt.(Z+1) Trong đó : Z- là số tổ máy (z=2) Wo=2222.51.717.370.4 (2+1)= 11991.16(m3) Giá thành BTCT sơ bộ lấy =60 (Rúp/m3) Kb= 60 x 11991.16= 7.19105(Rúp) Phương án Ktb (105Rúp) Kmf (105Rúp) Kb (105Rúp) K (105Rúp) 2 tổ máy 58 2 7.19 67.19 II.PHƯƠNG ÁN NMTĐ 3 TỔ MÁY (Z=3 TỔ MÁY) 1. Các thông số cơ bản: Công suất một tổ máy : Ntm= 4.42103 kw Công suất định mức turbin: Ntb=4.55 103 kw Cột nước lớn nhất: Hmax=22 m Cột nước nhỏ nhất: Hmin= 12.25 m Cột nước bình quân: Hbq=19.3 m Cột nước tính toán: Htt= 17.37 m 2. Chọn kiểu Turbin: Căn cứ vào phạm vi thay đổi cột nước từ Hmin = 12.25 m đến Hmax=22 m , công suất yêu cầu là 4.55103 kw, tra hình (8-1) “ Biểu đồ phạm vi sử dụng các loại Turbin nước” "Giáo trình TBTL"– trang 120 –Trường Đại Học Thuỷ Lợi ta được kiểu Turbin CQ 30/587 3. Xác định các thông số cơ bản của Turbin; a)Xác định đường kính bánh xe công tác (BXCT): (D1) (các thông số đã giải thích ở trên) Ta tra bảng ( 8-1) ta được Q’I = 1940 l/s = 1,94 m3/s D1 = 1.93(m) Tra bảng (5-5) "Giáo trình TBTL" chọn theo đường kính tiêu chuẩn D1=2 m b) Xác định số vòng quay đồng bộ (n) Số vòng quay đồng bộ của Turbin được tính theo công thức: Trong đó: Hbq- Cột nước bình quân ( Hbq=19.3 m ) D1 - Đường kính bánh xe công tác (bxct) (D1=2 m ) n,1To – Số vòng quay quy dẫn tối ưu của Turbin thực n,1To = n,1Mo + n,1 n,1 :Độ hiệu chỉnh số vòng quay quy dẫn Turbin thực và Turbin mẫu n,1Mo : Số vòng quay quy dẫn tối ưu của Turbin mẫu n,1Mo= 140 v/p TMax, Mmax : Hiệu suất lớn nhất của Turbin thực và Turbin mẫu, tra trên đường ĐTTHC của Turbin CQ30/587 ta được MMax= 0,89 (Khi Htt 150m ) D1M, D1T: Là đường kính của bxct của Turbin mẫu và Turbin thực D1M=0,46 m D1T= 2 m thay số ta được : TMax=0,918 n,1= 2.18 v/p n,1To = 140 + 2.18 = 142.18 (v/p) thay số : chọn số vòng quay đồng bộ tiêu chuẩn theo bảng (8-4) “Giáo trình TBTL” trường đại học thuỷ lợi ta chọn n=375(v/p) c) Kiểm tra lại điểm tính toán: + Số vòng quay quy dẫn tại điểm tính toán + Số vòng quay quy dẫn Turbin mẫu tại điểm tính toán: n,1Mtt=n,1Ttt- n,1 = 149.87 –2.18 =147.69 (v/p) + Lưu lượng quy dẫn tại điểm tính toán : Đưa n,1Mtt và Q,1tt nên đường ĐTTHC ta thấy điểm tính toán nằm trong vùng có hiệu suất cao tt = 0,82 d) Kiểm tra lại vùng làm việc của Turbin: - Để kiểm tra việc chọn D1 và n có chính xác không ta tính các giá trị n,1Mmin và n,1M max khi cột nước của TTĐ thay đổi từ Hmax đến Hmin + Đường n,1min ứng với cột nước lớn nhất (Hmax=22 m) + Đường n,1Max ứng với cột nước nhỏ nhất (Hmin=12.25 m) Đưa nên đường ĐTTHC ta thấy khi cột nước dao động từ Hmax đến Hmin vùng làm việc của Turbin giới hạn bởi hai đường n,1min=157.72(v/p) và n,1max=212.1(v/p) nằm trong vùng có hiệu suất cao. Vậy ta chọn : D1=2 (m) n=375 (v/p) 4) Xác định chiều cao hút (Hs) Trong quá trình Turbin làm việc, trên bề mặt BXCT của Turbin xuất hiện những vết rỗ, hiện tượng đó gọi là hiện tượng khí thực. Để Turbin làm việc không sinh ra khí thực, hoặc hạn chế hiện tượng khí thực thì đòi hỏi độ cao HS phải nhỏ hơn độ cao cho phép [HS]. Độ cao HS là khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nước hạ lưu đến điểm có áp lực nhỏ nhất . Với Turbin cánh quay thì điểm này nằm ở trung tâm cánh tuốc bin . Hs được xác định theo công thức: (m) trong đó: M- Hệ số khí thực của Turbin mẫu tra trên đường ĐTTHC với điểm tính toán ta được M= 0.75. - Cao trình đặt NMTĐ so với mặt biển sơ bộ lấy bằng MNHLmin (=ZHLmin=411 m ) s - Độ điều chỉnh khí thực tra trên hình (7-4) giáo trình Turbin thuỷ lực ứng với Htt=17.37 m s=0.06 H – Cột nước làm việc của Turbin H=Htt Thay số ta có: 5) Xác định số vòng quay lồng tốc của Turbin (nl) Trong quá trình vận hành TTĐ, vì một lý do nào đó cần phải đóng cách hướng nước ( trường hợp giảm tải) mà bộ phận hướng nước chưa kịp đóng được thì số vòng quay của Turbin tăng nên đột ngột trong thời gian ngắn nó sẽ đạt tới trị số cực đại nào đó gọi là số vòng quay lồng tốc (nl) trong đó: n,1I- Số vòng quay lồng quy dẫn Turbin CQ-30/587 tra bảng (8-2) “Giáo trình TBTL” Ta được n,1l =312 (v/p) Thay số ta có: nl = 731.7(v/p) 6) Xác định cao trình lắp máy (LM) LM là cao trình chuẩn để từ đó làm cơ sở xác định các cao trình khác của nhà máy và tính khối lượng đào đắp khi thi công công trình: Với Turbin cánh quay LM được tính theo công thức sau: ,trong đó: l: 0.38 0.42 (Lấyl =0.4) Thay số ta có: chọn LM= 407.27 (m) Bảng tổng hợp kết quả chọn Turbin của phương án 3 tổ máy BXCT Ntb D1 Q1' n n'min n'max N1 Hs CQ – 30/587 5.24 . 103 KW 2,25 (m) 1,65( m3/s) 92 % 300 v/p 141,58 v/p 190,52 v/p 650.42 v/p -2.83 (m) 408,21 (m) 7. Chọn máy phát: Chọn loại máy phát phải đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế: * Về kinh tế: Do điều kiện nước ta chưa sản xuất được máy phát điện mà phải nhập từ nước ngoài do vậy việc chọn loại máy phát phải căn cứ vào mẫu ở nơi sản xuất, * Về kỹ thuật: Máy phát chọn sao cho phải đảm bảo về an toàn, ít xảy ra sự cố, thao tác vận hành dễ dàng. Kiểu máy phát được chọn có công suất định mức so với công suất thiết kế sai khác nhau không được quá 5%, còn về số vòng quay không được vượt quá 3%.Nếu không thảo mãn điều kiện này thì phải hiệu chỉnh lại cho phù hợp: n=375v/p Ny/cmf=mf.Ntb= 0.974.55103=4.42103 kw Căn cứ vào số vòng quay và công suất của máy phát ta chọn loại máy phát kiểu. Với loại này có các thông số sau: Kiểu máy phát Số vòng quay Công suất Cosj Mô men trọng lực GĐ2 (T/m2) Trọng lượng 103 KVA 103 (KW) Rôto Máy phát CB 217/ 80-24 300 5.98 5.08 0,8 79.7 48 90.73 Với loại này có các thông số sau: So sánh và hiệu chỉnh cho phương án 3 tổ máy So sánh giữa công suất, và số vòng quay chọn với công suất và số vòng quay thiết kế. + Công suất: +Số vòng quay: Vì vây ta cần phải hiệu chỉnh chiều cao lõi thép để công suất chọn tương ứng với công suất thiết kế trên cơ sở số vòng quay không đổi. Công thức Smf = Với Nmf =. Ntb ( = o,97) Þ Nmf = 5,08 (HW) Lấy Cos j = 0,58 Þ Smf = = 5,98 (MVA) Þ Công suất trên mỗi cực máy phát: S * = Trong đó 2p: số cực từ phát điện P = = = 10 Thay số Þ S * = 0,29 (MVA) Chiều dài cung tròn vành bố trí cực rôtor t* = AS* a A, a : phụ thuộc vào chế độ làm mát Chọn chế độ làm mát = nước + không khí A = 0,451 ; a = 0,239 Þ t* = 0,451 . (0,29)0,239 = 0,335 (m) Đường kính rôtor xác định theo công thức t* . 2p Di = ---------- p Di = = 2,14 (m) Chiều cao lõi thép từ xác định theo công thức La = R Với CA = --------- S *y Tra bảng R = 8,9 ; y = 0,105 Þ CA = = 10,14 no = 300 (v/p) ; So = k . Smf = 1,08 . 5,98 = 6,46 (MVA) Thay số Þ h = = 0,4552 (m) Lấy la = 80 (cm) Đường kính ngoài lõi thép: Da = Di + ( 0,5 - 0,9) = ( 2,54 ¸ 3,04) Lấy Da = 3,00(m) Máy phát là: CB 300/800 – 20 Trọng lượng toàn bộ máy phát điên sơ bộ: Gmf = Y . Di . la Y : máy phát kiểu treo: Y = 48¸ 58 chọn Y = 53 Þ Gmf = 53. 2,14 .0,8 = 90,73 ( tấn) Trọng lượng rôtor = ( 50¸ 55%) trọng lượng chung của máy phát Þ GR = ( 0,5 ¸ 0,55) . 90,73 = ( 45,36¸ 49,9) tấn Lấy GR = 48 (tấn) Mô men đà của rotor máy phát: GD2 = 2,9 . Di4 . la .j i j i : phụ thuộc vào số cực máy phát: 2p < 32 à j i = 0,75 Þ GD2 = 2,9 .2,144 . 0,8 . 0,75 Þ GD2 = 79,7 (T. m2) +Lực dọc trục: Pz=pzn+G Pzn=kz.D21.Hmax+1,1.(Gb+Gr+Gt) Trong đó: Pzn: Áp lực nước dọc trục Kz : Hệ số áp lực nước dọc trục ( tra bảng 8-2) Giáo trình TBTL Kz=0,22-:-0,26 chọn Kz=0,24 Gt: Trọng lượng trục Turbin ( Gt = 80%Gb) Gb: Trọng lượng BXCT tra hình (8-11b) giáo trình TBTL D1=2,25 (m) Gb=22,5 (t) Gt: Trọng lượng của trục Turbin Gt = 0.822,5 =18(t) thay số: Pz=0,7062,25 222 + 1,1.(18 + 48 +22,5) = 275.98 ( tấn) 8. Sơ bộ xác định vốn đầu tư vào nhà máy thuỷ điện: Gồm vốn đầu tư vào Turbin, máy phát, bê tông cốt thép xây dựng nhà máy ( tính theo đơn vị tiền tệ Nga ) a)Giá thành turbin Tra hình (10-4) Giáo trình Turbin thuỷ lực với đường kính BXCT D1=2,25m, buồng xoắn bê tông H= 12.2522 m tra ra được trọng lượng của Turbin là 70 tấn Tra quan hệ (10-5) quan hệ giá thành Turbin với trọng lượng của nó ta được giá thành của một Turbin là 2.8106 (Rúp). Vậy NMTĐ có 3 tổ máy thì tổng giá thành Turbin sơ bộ là : KTB=32.8106=84105 (Rúp) b) Giá thành máy phát: Tra quan hệ (10-3) quan hệ trọng lượng máy phát với giá thành của nó với máy phát trọng lượng 71 tấn ta được giá thành một máy phát là 1105(Rúp) NMTĐ có 3 tổ máy thì vốn đầu tư vào nhà máy sơ bộ là : Kmf=31105=3105 (Rúp) c) giá thành bê tông cốt thép xây dựng nhà máy Khối lượng BTCT sơ bộ tính theo công thức kinh nghiệm của Liên Xô (cũ) với 1 tổ máy Wo=222.D1,71.H0,4tt. Khối lượng BTCT kể cả gian lắp ráp và sửa chữa: Wo=222.D1,71.H0,4tt.(Z+1) Trong đó : Z- là số tổ máy (z=3) Wo=2222,251,7 17.370,4.(3+1)=11024.06(m3) Giá thành BTCT sơ bộ lấy =60 (Rúp/m3) Kb=6011.024103 =6.6105(Rúp) Phương án Ktb (105Rúp) Kmf (105Rúp) Kb (105Rúp) K (105Rúp) 3 tổ máy 84 3 6.6 93.6 ¤1.3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN Từ quá trình tính toán cho mỗi phương án ta lập bảng tổng kết các thông số của Tuabin và máy phát: Phương án 2 tổ máy 3 tổ máy Kiểu turbin CQ-30/587 CQ-30/587 Ntb(MW) 7.86 5.24 D1 (m) 2.5 2 Q1'tđ (m3/s) 1.6 1.65 (%) 92.3 90 n(v/p) 250 300 n'1max 194.75 190.52 n'1min 149.24 141.58 Hs -2.83 -2.83 407.47 408.21 Tên máy phát CB 347/80-24 CB 300/80-20 NMF 7.61 5.08 Di 2.77 2.14 la 0.8 0.8 GMF 73.7 90.73 Pz 220.11 275.98 K (105 rúp) 67.15 93.6 Từ kết quả đó tôi có một số nhận xét sau: a)Về mặt kỹ thuật -Với kết quả tính toán trên ta thấy cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Phương án nhà máy thủy điện có 2tổ máy : + Lực dọc trục và số vòng quay lồng không lớn + Hiệu suất của máy phát và Tuabin lớn do vậy hiệu suất của2 tổ máy lớn hơn phương án 3 tổ máy - Với phương án nhà máy thủy điện có 2 tổ máy thì công suất của một tổ máy lớn, nó đảm nhận phần phụ tải lớn nên khi xẩy ra sự cố sẽ làm thiệt hại cho các hộ dùng điện lớn. Mặt khác do công suất lớn nên kích thước của các thiết bị lớn gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và lắp ráp. - Với phương án nhà máy thủy điện có 3 tổ máy thì só lượng tổ máy nhiều, số lượng thiết bị nhiều gây khó khăn cho quá trình quản lý vận hành. b)Về mặt kinh tế Ta thấy vốn đầu tư vào nhà máy thủy điện có 2 tổ máy là nhỏ nhất, cho phương án 3tổ máy là lớn nhất. Các phương án có cao trình lắp máy chênh nhau không đáng kể do đó chiều sâu đào đắp cũng chênh lệch nhau không đáng kể do đó chi phí này giữa các phương án là tương đối như nhau. Đó là một số nhận xét đánh giá cụ thể của tôi dựa trên kết quả tính toán ở trên, tuy nhiên để đánh giá chính xác lựa chọn các phương án cần phải tính thêm: chi phí đầu tư vào công trình, chi phí vận hành, hệ thống thiết bi phụ, máy biến áp … mà trong phạm vi đồ án này tôi chưa làm được. Dựa vào kết quả tính toán và các phân tích trên tôi chọn số tổ máy cho TTĐ CT4 là 2tổ máy. ¤1.4 : CÁC THÔNG SỐ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 1.Xác định kích thước cơ bản của Turbin Công suất lắp máy: Nlm =13.25(MW) Kiểu CQ30/587 Công suất: NTb= 7.62(MW) Đường kínhBXCT: D1= 2.5(m) Số vòng quay: n= 250v/p Lưu lượng quy dẫn Q’I = 1.6 (m3/s) Số vòng quay lồng tốc : nl= 522.65(v/p) Chiều cao ống hút:Hs = - 2.83(m) Cao trình lắp máy: lm= 407.47(m) 2.Xác định kích thước cơ bản của máy phát +Máy phát kiểu treo CB 347/80-24 +Công suất máy phát: Nmf = 7.62.103(kw) +Hệ số công suất: Cos j = 0.8 +Điện áp đầu ra: Ur= 10.5(kv) +Đường kính trong stato: Di=2.77 m + Số vòng quay: n= 250 (v/p) ¤1.5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC MÁY PHÁT I.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MÁY PHÁT 1.Stato Đường kính trục d=(12- 14 ) =(37,49 – 43,74) cm Chọn d= 40 cm Đường kính ngoài lõi thép: Da = Di + (0,5 ¸ 0,9) ® Da = 3 m Chiều cao máy phát: hst = la + 0,75 Lấy hst = 0,67 + 0,75 = 1,42 (m) Đường kính máy phát: Dst = (1,15 + 0,007n0)Di Khi n0 < 250v/p Dst = (0,92 + 0,0016n0)Di Khi n0 > 250v/p Thay số Dst = (0,92 + 0,0016.300).2,57 = 3,56 (m) Lấy Dst = 3,5 (m) Xác định chiều cao : H0 = c + a + lc + h1 + hb + hc Trong đó H0 : Tổng chiều cao của máy c : Độ dài ra của trục c = (1,2 ¸ 1,5)m theo kinh nghiệm lấy c = 1,3 (m) a: Là khoảng cách từ đáy của giá chữ thập dưới cho đến đáy của Stato. a = h0 + (28 ¸ 30 )(m) h0 : Chiều cao giá chữ thập dưới h0 = (0,1 ¸ 0,12) D D: Đường kính giếng TB / Sơ bộ có thể chọn = Db = 3,4m ® h0 = (0,34 ¸ 0,41)m Chọn h0 = 0,4(m) ® a = 0,4 + 0,3 = 0,7(m) Lct: Chiều cao giá chữ thập trên h1 = (0,2 ¸ 0,25)Di = (0,2 h1 0,25).2,5 ® h1(0,5 ¸ 0,625) Chọn h1 = 0,6 (m) hb : Chiều cao của ổ trục hb = (0,1¸ 0,15)Di Thay số: hb (0,1¸ 0,15).2,5 ® hb = 0,6 hk: Chiều cao của máy kích từ hk = (1 ¸ 1,2)la (1 máy kích từ) ® hk = (1 ¸ 1,2).0,67 = (0,67 ¸ 0,84) Lấy hk = 0,7(m) ® H0 = 1,3 + 0,7 + 0,6 + 1,42 + 0,7 = 4,32 (m) * Đường kính giá chữ thập trên D1 = Dst = 3,4(m) D2 = D0 + 0,4 = 3,82 + 0,4 = 4,22(m) Khoảng cách giá chữ thập dưới a = 0,25 (m) Khoảng cách trục giá chữ thập dưới c = (0,8 ¸ 1)(m), chọn c = 0,9(m) * Đường kính ổ trục chặn D3 = (0,4 ¸ 0,5)Di Thay Di = 2,5 ® D3 = 1,2 (m) * Chóp máy phát Chiều cao : h3 = (0,3 ¸ 0,5)m Đường kính: d0 = (0,2 ¸ 0,25)Di Lấy d0 = 0,6(m) * Hệ thống máy phát Đường kính: Dh = (1,5 ¸ 1,85) Di = (1,5 ¸ 1,85).2,5 = (3,75 ¸ 4,6) Lấy Dh = 4 (m) Chiều dày máy lăn mất: t = (0,35 ¸ 0,375)m Lấy t = 0,36(m) Khoảng cách đi lại b > (0,4 ¸ 0,5 ¤1.6: THIẾT BỊ DẪN VÀ THOÁT NƯỚC I.THIẾT BỊ DẪN NƯỚC (BUỒNG TURBIN) 1.Khái niệm Buồng Turbin là phần nối liền công trình dẫn nước của nhà máy thuỷ điện với Turbin, buồng Turbin được dùng để dẫn nước từ đường dẫn (đường ống áp lực ) đến Turbin và hình thành lượng chảy vòng tại cửa vào của bộ phận hướng dòng. Buồng Turbin cần phải đảm bảo các yêu cầu sau : - Tổn thất thuỷ lực trong buồng xoắn và đặc biệt là trong bộ phận hướng nước là nhỏ nhất - Dẫn nước đều đặn lên chu vi và cánh hướng nước, để tạo lên dòng chảy đối xứng với trục Turbin - Buồng có kích thước nhỏ nhất trong điều kiện có thể, kết cấu đơn giản chắc chắn, dễ nối tiếp với đường dẫn có áp - Thuận tiện cho việc bố trí Turbin và các thiết bị phụ của nó trong gian máy của nhà máy thuỷ điện, thỏa mãn các yêu cầu xây dựng nhà máy. Kích thước và hình dạng buồng xoắn ảnh hưởng tới tổn thất năng lượng trong buồng xoắn và các phần qua nước tiếp theo. Mặt khác kích thước buồng xoắn quyết định kích thước khối Turbin và quyết định kích thước (Lđ) phần dưới nước nhà máy. Vì vậy kích thước và hình dạng buồng xoắn không những ảnh hưởng tới tổn thất thuỷ lực, đến việc bố trí thiết bị như máy điều tốc trong gian máy… mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành xây dưng nhà máy. 2.Chọn kiểu buồng xoắn Tuỳ theo cột nước, công suất của trạm thuỷ điện mà chọn kiểu buồng xoắn. Trạm thuỷ điện đang thiết kế có cột nước H(minmax)=(12.2522) m, cột nước tính toán là Htt=17.37 (m) công suất của một tổ máy là Ntm= 13.25 MW. Trong phạm vi của hình sử dụng kiểu Turbin (hình 5.1) trang 76 "Giáo trình TBTL" tra được buồng xoắn bê tông Với cột nước như trên tra (bảng 2-1) giáo trình chọn thiết bị được góc bao tối ưu max=225o Tra bảng( 5 - 5 ) "Giáo trình TBTL" ta có các thông số sau: D1=2.5 m Do=2.9 m Db=3.4 m Da=3.9 m D4=4 m Z0 = 24 cánh 3.Tính toán thuỷ lực buồng xoắn a) Nhiệm vụ tính toán thuỷ lực buồng xoắn Là xác định các yếu tố cơ bản : góc bao, kích thước ngoài, kích thước tiết diện cửa vào và quy luật thay đổi các tiết diện tiếp theo của buồng xoắn. Có nhiều phương pháp tính buồng xoắn cho TTĐ + Phương pháp vận tốc bình quân trong buồng xoắn bằng hằng số (Vu=const). Phương pháp này giả thiết tốc độ trung bình của dòng nước tại các tiết diện là không đổi + Phương pháp vận tốc bình quân giảm dần: Coi vận tốc tại tiết diện cửa vào là Vv, vận tốc tại tiết diện tiếp theo của buồng xoắn bằng (0.50.7)Vv, phương pháp này sai số lớn nên ít dùng + Phương pháp mô men tốc độ bằng hằng số: (Vur=const) phương pháp này coi chất lỏng chuyển động quanh trục Turbin, chất lỏng không sinh công, ở đó chất lỏng chỉ tạo ra một lượng chảy vòng cần thiết ở cửa vào của cánh hướng nước b) Tính toán thủy lực buồng xoắn cho TTĐ CT4 Trong điều kiện chất lỏng thực nếu tính buồng xoắn theo định luật Vur= const thì sẽ có kết quả là vận tốc trung bình ở tại tại các tiết diện sẽ không bằng nhau, và khi đó do có tổn thất thuỷ lực dọc theo chiều dài buồng xoắn nên tại các tiết diện sẽ có trị số cột nước khác nhau, do đó sẽ có các áp lực khác nhau tác dụng vào BXCT. Vì thế tải trọng tác dụng vào BXCT sẽ không đều nên sẽ làm cho các đệm chống thấm và i trục của BXCT bị mòn không giống nhau. Điều đó có thể làm lệch tâm trục turbin và sẽ gây ra sự cố ( như rung động chẳng hạn ). Cột nước làm việc của turbin càng bé thì sự phân bố áp lực lại càng không đều, nên đệm và ổ trục bị mòn cũng không đều. Vì lý do đó nên tính toán buồng xoắn cho các TTĐ cột nước thấp không nên tính theo định luật Vur = const mà theo định luật vận tốc trung bình không đổi Vu = const. Vậy để tính toán buồng xoắn cho TTĐ CT4 ta chọn tính theo định luật vận tốc trung bình không đổi Vu =const Trình tự tính toán như sau : + Tính tiết diện vào buồng xoắn Chọn buồng xoắn kiểu trần bằng với góc bao max = 2250 -Vận tốc Vcv = Kx Kx : Hệ số kinh ngiệm xét đến tổn thất thỷu lực và kích thước kinh tế của buồng xoắn. Kx = 0,8 1,1 chọn Kx= 0,8 - Lưu lượng qua tiết diện cửa vào buồng xoắn (Qcv) xác định theo công thức sau: Trong đó: góc bao lớn nhất max=2250 Qtt: lưu lượng tính toán của Turbin trong đó: Q’1: lưu lượng quy dẫn của Turbin tại điểm tính toán Q’1=1.94 m3/s D1:đường kính BXCT(D1=2.5 m) Lưu lượng tại tiết diện cửa vào: Diện tích mặt cắt cửa vào: + Xác định kích thước tiết diện vào Chọn góc = 150 nên tg = 0.268 Rv = 1.6D1 = 1.62.5 = 4 (m) (GTTB tr 81) av = Rv - ra = 4 – 1.7 = 2.3 m bv = (1.82)av = 22.3 = 4.6 m mv = bv- b0 = 4.6 - 1= 3.6 m BẢNG TÍNH BUỒNG XOẮN R b a m m2 ab m2tgg/2 Fi = (ab-m2tgg/2) 4.09 4.78 2.39 3.78 14.29 11.42 1.91 9.48 3.89 4.46 2.19 3.46 11.97 9.77 1.60 8.16 3.69 4.15 1.99 3.15 9.92 8.26 1.33 6.93 3.49 3.83 1.79 2.83 8.01 6.86 1.07 5.78 3.29 3.51 1.59 2.51 6.30 5.58 0.84 4.74 3.09 3.20 1.39 2.20 4.84 4.45 0.65 3.80 2.89 2.88 1.19 1.88 3.53 3.43 0.47 2.95 2.69 2.57 0.99 1.57 2.46 2.54 0.33 2.21 2.49 2.25 0.79 1.25 1.56 1.78 0.21 1.57 2.29 1.93 0.59 0.93 0.86 1.14 0.12 1.02 2.09 1.62 0.39 0.62 0.38 0.63 0.05 0.58 1.89 1.30 0.19 0.30 0.09 0.25 0.01 0.23 1.70 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 + Xác định kích thước các tiết diện tiếp theo Vẽ đồ thị bổ trợ F = f(R). Ở đây chọn quy luật thay đổi các tiết diện tiếp theo nằm trên đường thẳng Cho một loạt bán kính Ri, và đo được trị số bi tương ứng sau đó sẽ tính được trị số ai, mi theo quan hệ : a = R - ra mi = b - b0 Vẽ đường quan hệ F = f( ) : Vì vận tốc bình quân trong các tiết diện của buồng xoắn không đổi (Vu = const ) nên quan hệ F = f( ) là đường thẳng Sau khi có được 2 đường quan hệ nói trên, ta có thể tìm được quan hệ giữa bán kính ngoài R của buồng xoắn với góc ¤1.7: THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC (ỐNG HÚT) 1.Công dụng của ống hút Ống hút của Turbin phản kích có các công dụng sau: -Tháo nước từ buồng BXCT xuống hạ lưu với tổn thất năng lượng là nhỏ nhất. -Thu hồi một phần lớn cột nước động năng dòng chảy ra khỏi BXCT. 2.Lựa chọn kiểu và kích thước ống hút Ống hút có 2 loại thẳng và cong tuỳ theo từng loại Turbin mà chọn loại ống hút cho thích hợp. Hình dạng ống hút phải đảm bảo tổn thất thuỷ lực là nhỏ nhất, khối lượng xây dựng là bé nhất để giảm vốn đầu tư xây dựng TTĐ. Trong đồ án này với Turbin cánh quay CQ30/587 dựa vào bảng (6-5) "Giáo trình TBTL" tôi chọn ống hút kiểu cong 4C với các kích thước cơ bản sau: Kích thước cơ bản của khuỷ 4C Kiểu khỷu h4 B4 lk h6 a R6 a1 R7 a2 R8 4C 1,17 2.952 2,38 5.95 1,5 3.75 0,584 1.46 0,922 2.305 1 2.5 1,275 3.1875 0,703 1.7575 0,093 0.2325 0,677 1.6925 Kích thước cơ bản của ống hút cong Kiểu ống hút D1 h L B5 D4 h4 h6 LK h5 4C 1 2.5 2,3 5.75 4,5 11.25 2,37 5.925 1,17 2.925 1,17 2.925 0,584 1.46 1,5 3.8 1,2 3 ¤1.8. THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TURBIN I. NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA ĐIỀU CHỈNH TURBIN Thường đối với các loại Turbin vừa và lớn thì trục Turbin được nối trực tiếp với trục máy phát điện mà không qua một khâu trung gian nào. Trong quá trình vận hành của TTĐ, yêu cầu về điện năng ( phụ tải) luôn thay đổi trong phạm vi rất lớn. Nếu không có biện pháp điều chỉnh kịp thời để điều chỉnh công suất do các tổ hợp máy phát thuỷ lực phát ra cho lưới điện thì sẽ xảy ra sự thay đổi tần số điện quá giới hạn cho phép. Tần số điện được xác định theo công thức: Trong đó P là số đối cực n là số vòng quay của máy phát Trong quy trình vận hành điện hiện nay quy định tần suất điện không đổi, độ sai lệch tạm thời của tần suất điện xoay chiều với giá trị định mức (50hz) không quá 2% Khi phụ tải thay đổi (P) nhưng nếu NT không thay đổi thì n thay đổi không đảm bảo yêu cầu f = const. Để thay đổi NT theo P thì phải thay đổi lưu lượng Q, cột nước H, và hiệu suất Turbin . Nhưng thay đổi về cột nước H và hiệu suất là điều mà về mặt kinh tế và kỹ thuật rất khó thực hiện và bất hợp lý. Trong thực tế người ta điều chỉnh lưu lượng vào Turbin đối với Turbin cánh quay người ta dùng hai bộ phận điều chỉnh lưu lượng cánh hướng dòng và cánh BXCT. Thiết bị điều chỉnh gồm động cơ tiếp lực, máy điều tốc và thùng dầu áp lực. II. CHỌN ĐỘNG CƠ TIẾP LỰC Đối với Turbin đã chọn, căn cứ vào đường kính BXCT ta chọn động cơ tiếp lực chuyển động thẳng tác dụng hai bên. Mỗi động cơ có hai pistong, mỗi Turbin có hai động cơ đặt ở trên lắp Turbin. 1.Xác định đường kính xi lanh động cơ tiếp lực. dbx = (0.71 0.75)dbc dbx = (0.78 0.82)dbt dbc ,dbt : Đường kính bầu BXCT turbin ở tiết diện cầu và tiết diện trụ ( tra bảng 8-1) = db/D1 = 0.41 dbx = 0.412.50.71 =0.728 m = 728 mm Chọn theo dbx tiêu chuẩn dbx =1000 mm 2. Xác định độ rời lớn nhất của động cơ tiếp lực Sbxmax =(0.12 0.16)dbx Sbxmax = 0.121 = 0.12 m 3. Lực tác dụng lớn nhất của ĐCTL Pbx = P0 Trong đó : Hệ số co hẹp (đối với pittông nằm trên bầu BXCT thì =(0.95 0.97) P0: áp lực dầu có áp làm việc lớn nhất P0 = 25 40 at P0 =25 at = 25 .104 Kg/m2 Pbx = 25.104 12 0.96 = 18.84104 Kg 4. Thể tích động cơ tiếp lực Vbx = Sbx max = 120.960.12 = 0.36 m3 5.Khả năng công tác của một động cơ tiếp lực: Abx = Pbx.Vbx = 18.841040.36 = 6.78104 (Kgm) III.CHỌN MÁY ĐIỀU TỐC Máy điều tốc xác định theo kích thước đường kính van trượt của máy điều tốc. Đường kính này thường lấy bằng đường kính dẫn dầu từ van trượt đến động cơ tiếp lực của BXCT và chọn theo đường kính cấp tiêu chuẩn Cách chọn: Lưu lượng dầu có áp đi vào van trượt chính của máy điều tốc. QVT = Trong đó: VH – Thể tích toàn bộ các ĐCTL đóng mở cánh hướng nước TS - Thời gian đóng ĐCTL chọn TS =5 s VH = SHmax ZH ZH : Số lượng động cơ tiếp lực ZH = 2 : Hệ số co hẹp do có pittông nằm trong xi lanh = ( 0.7) dH = D1 : Hệ số phụ thuộc vào số cánh hướng nước Z0 = 24 = 0.03 D1 : Đường kính BXCT D1 = 2.5 m = ( bảng 8-1 ) = 0.4 dH = 0.032.5=0.222 m Chọn dH theo đường kính tiêu chuẩn dH = 300 mm SHmax = (1.4 1.6)a0max a0max: độ mở lớn nhất của cánh hướng nước turbin thực a0max = a0M a0M Độ mở cánh hướng nước turbin mẫu D0,D0M Đường kính tương ứng với trục của cánh hướng nước Z0, Z0M Số cánh hướng nước của turbin thực và mẫu a0max = 20 =140.45 mm = 0.14 m SHmax = 1.50.14 = 0.21 m VH = 0.28520.2112 = 0.107 m3 QVT = = = 0.0214 (m3/s) Có QVT ta tính được đường kính ống dẫn dầu từ van trượt đến ĐCTL do = dVT = Vd :Vận tốc dầu có áp trong ống dẫn dầu ( Vd = 4 6 m/s chọn Vd = 5 m/s) do = dVT = Chọn đường kính tiêu chuẩn do = dVT = 100(mm) Từ đó ta chọn được máy điều tốc là P-100 IV. LỰA CHỌN THIẾT BỊ DẦU ÁP LỰC Kích thước của thiết bị dầu áp lực (TBDAL) phụ thuộc vào thể tích nồi hơi, dung tích của nó phải đủ để đóng bộ phận hướng nước trong điều kiện bất lợi khi áp suất nồi hơi thấp hơn áp suất định mức (25at ), đồng thời phải đủ để bổ xung lượng dầu rò rỉ, TBDAL được tính theo dung tích cần thiết của nồi hơi (V) Với Turbin cánh quay V = (18 20 ).VH +(4 5)Vbx VH: tổng dung tích của ĐCTL của bộ phận hướng nước Vbx Dung tích ĐCTL của BXCT V = 1820.107 + 40.36= 5.29