Tải bản đầy đủ
I. Chọn tổ máy và loại tuabin

I. Chọn tổ máy và loại tuabin

Tải bản đầy đủ

Trong đó:
NTB : Công suất tính toán của tuabin (NTB = 44.63*103 (KW).
Htt : Cột nớc tính toán : Htt =106.6

(m)

TB : Hiệu suất của turbin : TB = 0.88 ữ 0.89 chọn T = 0,88.

Qltt : Là lu lợng quy dẫn ,đợc xác định qua điểm tính toán lấy trên đờng
đặc tính tổng hợp tại điểm tính toán ứng vùng có hiệu suất lớn nhất Tra ĐĐTTHC
của tuabin PO 170/741 ta đợc : Q1tt = 950 l/s =0.95 m3/s .
D1

tt

=

44.63 * 10 3
9.81 * 0.88 * 0.95 * 106.6 * 106.6

= 2.224(m)

Ta chọn D1 thiên lớn so với D1tt (Vì đây là tuabin tâm trục): Từ bảng 5-5 ta
chọn đợc D1 = 2.25 (m).Đối với tuabin tâm trục ta chọn thiên lớn bởi vì cần đảm
có phần công suất d (dự trữ) từ (1-2)% nhờ khả năng thoát nớc cũng nh hiệu suất
của tuabin đều lớn hơn mẫu tính toán.
Có D1 ta tính lại Q1tt :
Qltt =

N TB
9,81 * TB * .D12 * H tt * H tt

Q =

=

44.63 * 10 3
9.81 * 0.88 * 2.25 2.106.6 * 106.6

= 0.93(m3/s)

0.95 0.93
* 100 = 2.2% <5% Thoả mãn điều kiện .Vì vậy,kết quả ta ở
0.95

trên là chính xác .
1.3.2- Số vòng quay đồng bộ n :
Số vòng quay đồng bộ của turbin đợc tính theo công thức :
n=

n1'

H TB
D1

(1.3)

Trong đó :
n1' : số vòng quay quy dẫn tính toán của turbin ( n1 = nlmt + n1)
n'lmt :số vòng quay quy dẫn tối u của turbin ( n'lmt = 67 vùng/phút )
n1 : trị số chênh lệch số vòng quy dẫn của turbin khi tính đổi sang
mẫu, đối với turbin tâm trục n1 = ( 2ữ 5) vòng/phút:
chọn n1 = 2 (v/p)

n1' = 67+2 = 69 (v/p)
n=

69 112.21
= 325(v / p )
2.25

Chọn n theo số vòng quay đồng bộ ở bảng (8-4) n = 300 (v/p)
1.3.3. Kiểm tra lại vùng làm việc của turbin :
Kiểm tra việc chọn D1 và n vừa chọn xem có hợp lí không ,ta tính :
'
n max
=

'
n min
=

n * D1
H min
n * D1
H max

=

=

300 * 2.25
83.44
300 * 2.25
128.8

= 73.9(v / p )

(1.4)

= 59.5(v / p )

(1.5)

Ql = 0.93 (l/s)
Q'1tt min =
Q'1tt max =

N TB
9.81 * TB * D1 * H max * H max
2

N TB
9.81 *TB * D1 * H min * H min
2

=

=

44.63 * 10 3
9.81 * 0.88 * 2.25 2 *128.8 * 128.8
44.63 * 10 3
9.81 * 0.88 * 2.25 2 * 83.44 * 83.44

=0.7(m3/s)
=1.14(m3/s)

Đa các trị số trên lên đờng ĐTTHC và so sánh ta thấy vùng làm việc của tuabin
(từ nmin=59.5 v/p đến nmax =73.9 v/p ứng với các lu lợng Q1ttmax và Q1min) bao
chọn vẹn vùng hiệu suất cao (từ 78% trở lên) của tuabin. giới hạn của các điểm
này thoả mãn yêu cầu Việc chọn D1 = 2.25(m) và n = 300 (v/p) là hợp lý.(Đây
thực chất là vùng làm việc của tuabin).
1.3.4. Chọn chiều cao ống hút Hs :
Chiều cao của ống hút đợc xác định theo công thức:
HS = 10


( + ) * H tt
900

(1.6)

Trong đó:
: Cao trình lắp máy của TTĐ (hay cao trìng đặt tuabin);
:Độ hiệu chỉnh hệ số khí thực ,tra hình 7-4 (GTTBTL) ứng

với Htt=112.21 (m) ta đợc =0.017 (m).
Htt: Cột nớc tính toán : Htt= 112.21 (m).

: Hệ số khí thực,với điểm tính toán đã biết Q1tt' =0.93 (l/s),
và n'1 = 69 (v/p) tra trên đờng ĐTTHC ta đợc = 0.086.

Để xác định Hs ,ta phải tính đúng dần :
- Ta giả thiết =gt=31.6 (m):
HS = 10

31.6
(0,086 + 0.017)112.21 = 1.6 (m)
900

- Kiểm tra lại cao trình lắp máy tính toán lm tt :
lmtt = ZHlmin + HS = 33.13-1.6 = 31.53 (m)

So sánh ta thấy : lmtt =31.5 (m) gt=31.6 (m)
Vậy ,cao trình lắp máy của TTĐ : lm = 31.5 (m) là hợp lý.Và độ cao ống hút

là : HS=-1.6 (m).
1.3.5. Cao trình lắp máy lm của trạm thuỷ điện:
Đây là loại tuabin tâm trục trục đứng nên ta tính cao trình lắp máy của TTĐ
theo công thức :
lm = Z HL min + H s +

b0
2

(1.7)

Trong đó:
b0 : Chiều cao của cánh hớng nớc tra bảng (8-2) với PO170/741,
ta đợc : b0 = 0,25. D1 = 0.25 *2.25 = 0.56 (m)
lm = 33.13 1,6 +

0.56
= 31.81 (m).
2

So sánh với cao trình lắp máy tính toán ở trên ta chọn đợc cao trình lắp máy là
giá trị nhỏ hơn để đảm bảo cho tuabin làm việc không sinh ra khí thực:
lm=31.5 (m)
1.3.6. Số vòng quay lồng của tuabin (n1):
Số vòng quay lồng của tuabin đợc xác định theo công thức :
n1 =

n'1 . H max
D1

(v/p)

(1.8)

Với n1: Là số vòng quay lồng quy dẫn của kiểu BXCT PO170/741, tra bảng
(8-2) ta đợc n1 = 67 (v/p).
n1 =

67 * 128.8
=338 (v/p).
2.25

1.3.7.Tính lực dọc trục Pz:
Lực dọc trục tác dụng lên ổ trục đợc xác định theo công thức:
Pz=Pzn+G=K2*D12*Hmax+1.1(Gb+Gr+GT).

(1.9)

Trong đó:
Pz-Là áp lực nớc dọc trục.
K2-Hệ số áp lực nớc dọc trục,tra bảng (8-2) đợc K2=0.24(T/m3).
D1-Đờng kính BXCT,D1=2.25 (m).
Hmax-Cột nớc lớn nhất mà tuabin có thể phải làm việc: Hmax=128.8 (m).
Gb-Trọng lợng của BXCT tuabin,tra bảng (8-11) ta đợc Gb=6.5 (T).
Gr- Trọng lợng rô to máy phát điện kèm theo trục ,sơ bộ lấy bằng 0.5
trọng lợng toàn bộ máy phát (Trọng lợng máy phát tra Hình 10-2
ứng với công suất :
Nmp=MP*NTB=0.97*44.63*103=43.29*103(KW) và số vòng quay :
n=nBXCQ=300(v/p) GMP=400 T).
Gr=0.5*400=200 (T).

GT-Trọng lợng trục tuabin: GT=0.8*Gb=0.8*6.5=5.2 (T).
Pz=0.24*2.252*128.8+1.1*(6.5+200+5.2)=389.4 (T)

II- Lựa chọn các bộ phận dẫn nớc của tuabin
2.1. Buồng xoắn:
Cột nớc công tác tính toán Htt = 106.6 (m) > 40(m), nên ta sử dụng buồng
xoắn kim loại với tiết diện hình tròn.
+ Tính toán buồng xoắn theo phơng pháp mô men vận tốc không đổi Vur = const .
2.1.1. Chọn tốc độ tại cửa vào :

VV = k x . H tt

(2.1)

kx : Là hệ số kinh nghiệm xét đến tổn thất thuỷ lực và kích thớc kinh tế của buồng
xoắn, theo kinh nghiệm kx = 0,8 ữ 1,1 ( Khi chọn cột nớc lớn tơng ứng với hệ số nhỏ và
ngợc lại ) chọn kx = 0,8.
Vv = 0.8 * 106.6 = 8.26

(m/s)

Kiểm tra sự an toàn của tuabin.Tra bảng (7-3) tuabin nớc có [ Vcp ] = ( 2 ữ 9) m/s
Vv = 8.26 (m/s) là an toàn .
2.1.2. Lu lợng tại cửa vào :
QV =

max * Q0
360

(2.2)

Trong đó: max : Là góc bao lớn nhất của buồng xoắn, chọn max = 3450
Q0 : Là lu lợng chảy qua tuabin đợc xác định từ lu
lợng quy dẫn :
Q0 = Q1' D12 H tt
Tra bảng (8-2) ta đợc lu lợng quy dẫn Q1=0.8 (m3/s)
Q0 = 0.8 * 2.25 2 * 106.6 = 41.82 (m3/s)
QV =

41.82 * 345
= 40.07 (m3/s)
360

+Tiết diện cửa vào đợc xác định theo công thức:
Q

40.07

V
FV = V = 8.26 = 4.85 (m2)
V

+Bán kính tiết diện cửa vào hình tròn :
V =

FV
=


4.854
= 1.24 (m)
3,14

2.1.3. Xác định kích thớc tiết diện cửa vào :
Kích thớc buồng xoắn đợc xác định theo công thức :
R = ra + 2.
Với : ra=

Da 3.75
=
= 1.875 (m)
2
2

(Da tra bảng (5-5) GTTB ứng với D1 = 2.25 Da = 3.75 (m))
i : Bán kính tiết diện tròn tính theo công thức :
i

+ 2.ra i
C
C
max
345
C=
=
= 1340.1
ra + V ra (ra + 2. V ) 1.875 + 1.24 1.875(1.875 + 2.1.24)
i =

Bảng tính toán kích thớcbuồng xoắn tuabin


C




C

(1)

(2)

(3)

0.01
0.02
0.04
0.07
0.09
0.11
0.13
0.16
0.18
0.20
0.22
0.25
0.26

0.04
0.08
0.17
0.25
0.34
0.42
0.50
0.59
0.67
0.76
0.84
0.92
0.97

15
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
345

2.ra


C



2.

R

(4)

(5)

(6)

(7)

0.20
0.29
0.41
0.50
0.58
0.65
0.71
0.77
0.82
0.87
0.92
0.96
0.98

0.22
0.31
0.45
0.57
0.67
0.76
0.84
0.92
1.00
1.07
1.14
1.21
1.24

0.43
0.62
0.91
1.14
1.34
1.52
1.69
1.85
2.00
2.14
2.28
2.41
2.48

2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
4

2.ra

Từ kết quả ở bảng trên ta vẽ đợc hình bao buồng xoắn tuabin ( hình 1 ).
Hình 1 : Hình bao buồng xoắn turbin
1 tuabin
Buồng xoắn
350
13

2

300
250

12

3

200
150
100
50

11

4

0

10

5

9

6
8

7

2.2. Chọn ống hút :
Với loại tuabin PO170/741 đã chọn, theo bảng (6-3) và (6-5) GTTB ta chọn
đợc ống hút loại 4H với các kích thớc tính với D1 =1 (m).
Bảng ghi kích thớc ống hút loại 4H ứng với D1 = 1 (m)

Kiểu
khuỷu
4H

D4

a

R6

0.478

1.16

D1

h

L

1

2.5

4.5

1.352 2.74

h
Kiểu
ống hút D1

4H

B4

2.5

a1

D4

h4

1.478 1.352 1.352
B5

D4

h4

2.74 1.352 1.352

H6

R7

R8

0.67 0.875 0.782
H6

Lk

h5

0.67 1.75 1.31

Từ bảng trên ta tính toán cho ống hút ứng với đờng kính D1 = 2.25 (m)
(nhân các kích thớc ở bảng trên với D1 = 2.25 (m)).
Bảng tính toán kích thớc ống hút loại 4H ứng với D1= 2.25 (m)

Kiểu
D4
khuỷu
4H

a

R6

a1

D4

h4

h6

R7

R8

3.042 6.165 1.076 2.610 3.326 3.042 3.042 1.508 1.969 1.760

h
Kiểu
ống hút D1

4H

B4

D1

h

L

B5

D4

h4

h6

Lk

h5

5.625 2.25 5.625 10.125 6.165 3.042 3.042 1.508 3.938 2.948

III-Chọn thiết bị điều tốc:
Trong quá trình làm việc của TTĐ,nhu cầu điện năng (phụ tải của các
máy phát điện ) luôn luôn thay đổi trong phạm vi rất rộng .Vì vậy, TTĐ đòi hỏi
cần phải có thiết bị điều tốc để điều chỉnh công suất do các tuabin phát ra cho lới
điện để tránh xảy ra sự thay đổi tần số điện quá giới hạn cho phép.
Mặt khác,khi muốn điều chỉnh lu lợng vào BXCQ để thay đổi công suất
của tuabin(hay máy phát) cần phải điều chỉnh cánh hớng nớc ,ta cũng cần dùng
thiết bị tiếp lực.

3.1.Chọn động cơ tiếp lực:
3.1.1.Yêu cầu đối với động cơ tiếp lực:
Khi quay cánh hớng nớc thì động cơ tiếp lực phải kéo đủ thắng momen
thuỷ lực tác dụng lên tất cả các cánh hớng nớc ,mômen ma sát trong ổ trục cánh
hớng nớc,trong các khớp của thanh kéo và trong hệ tì vành điều khiển và mômen
phụ để làm kín các cánh hớng nớc khi đóng cánh hớng nớc.
- áp lực làm việc lớn nhất của dầu có áp thờng:
PdầuMAX = ( 25- 40)at
- áp lực dầu nhỏ nhất đủ để đóng đợc cánh hớng nớc:
PdầuMIN = (14.7 16.7) at khi áp suất làm việc PO=25at
Và PdầuMIN = (23.5 26.7) at khi áp suất làm việc P O=40at (Với
áp lực nớc Hmax=128.8m nên chọn áp suất làm việc Po=40at).
Nh vậy, mômen kéo động cơ tiếp lực tạo ra phải lớn hơn tổng mômen thuỷ lực
và mômen ma sát:
Mk > Mtl + M ms
3.1.2.Lựa chọn động cơ tiếp lực:
* Đờng kính của động cơ tiếp lực (đờng kính trong của xilanh) với áp lực dầu nhỏ
nhất PdầuMIN là: dh = .D1. b 0 * H max

(3.1)

bo

trong đó: b 0 = D1 - Chiều cao cánh hớng nớc ,tra bảng (8-2) :
b o = 0.2.

-Hệ số phụ thuộc số cánh hớng nớc ,với Zo =16 (tra

bảng 5-5).Tra bảng = 0,034.
D1 -Đđờng kính bánh xe công tác ,D1= 2.25 (m)
Hmax =128.8(m)-Cột mớc lớn nhất mà cánh hớng nớc phải chịu.
dH = 0.034*2.25 0.2 *128.8 = 0.377(m) = 377(mm)

Trị số dH tìm đợc cần làm tròn đến đờng kính tiêu chuẩn gần nhất:
dH = 400(mm)

3.1.3.Độ rời lớn nhất của động cơ tiếp lực:
SHmax =(1.4 1.6)*aomax

(3.2)

Do .Z oM
= aoM DoM .Z o Với ao và aoM độ mở của cánh hớng dòng

Trong đó: aomax
của tuốc bin và mẫu ,Tra đờng ĐTTHC, ta đợc aoM =34(mm).

D0 và DoM- Là đờng kính vòng tròn đi qua tâm các cánh hớng dòng của
tuabin và mẫu.
Tra bảng (5-5) đợc Do = 2750(mm);DoM=1,16*Dm=534(mm).
Zo = ZoM = 16 cánh ,thay vào công thức trên ta đợc:
aomax = 34 *

2750 * 16
=175.1 (mm)
534 * 16

SHmax = 1.5*175.1 = 262.6

(mm)

3.1.4. Thể tích các động cơ tiếp lực:
VH =


2
. dH .Z H . H .S H max
4

Trong đó :

(3.3)

ZH Số lợng pitông của động cơ tiếp lực ZH = 6.
H

-Hệ số co hẹp do có cần pitong nằm trong xi lanh (=0.7ữ1),

lấy H = 0,8.
Thay vào (3.3) đợc :VH =

3.14
*0.42*6*0.8*0.2626=0.158(m3)=158(lít).
4

3.1.5. Lực lớn nhất tác dụng của các động cơ tiếp lực:

4

PH = Po . .dH2.ZH.H

(3.4)

4

Thay số ta đợc: PH = 40*100* *0.42*0.8 = 1004.8 (KN/m2).
3.1.6. Khả năng công tác của động cơ tiếp lực.
AH = Po. VH = 40*100*0.158 = 633.7 (KNm)
3.2.Chọn máy điều tốc:
Đối với tuabin tâm trục ,máy điều tốc dùng là máy đơn.
3.2.1. Lu lợng dầu có áp lực :
Lu lợng dầu có áp đi vào van trợt chính của máy điều tốc đợc tính theo công
thức :
Qvt =
Trong đó :

VH
TS

(3.5)

Ts Là thời gian đóng của động cơ tiếp lực đợc xác định dựa theo kết
quả tính toán đảm bảo điều chỉnh Ts = (5 6)s ,cho tuốc bin loại lớn ,ở
đây ta chọn Ts=5s.
Qvt =

158
= 31.6 (l/s)
5

3.2.2. Đờng kính ống dẫn dầu từ van trợt đến động cơ tiếp lực:
Do = Dvt =

4.Qvt
.Vd

(3.6)

Trong đó : Vd- Là vận tốc dầu có áp trong ống dẫn dầu (Vd =(4-6)m/s).
Chọn Vd=5 (m/s):
Do=

4 * 0.0316
= 0.09(m)=90(mm)
3.14 * 5

Chọn theo đờng

kính tiêu chuẩn Do =150(mm)
Do đó ta chọn máy điều tốc loại P-100 - Có kích thớc của máy :
Cao x dài x rộng=1.9 x 0.8 x 0.8(m)
3. 2.3.Lựa chọn thiết bị dầu áp lực .
Kích dầu áp lực của TBDAL phụ thuộc vào thể tích nồi hơi ,dung tích của nó
phải đủ để đóng bộ bọ phận hớng nớc trong điều kiện bất lợi khi áp suất nồi
hơi thấp hơn áp suất định mức.Thiết bị dầu có áp lực đợc tính theo dung tích
cần thioết của nồi hơi ,dung tích đó có thể tính nh sau.
Với tuốc bin tâm trục :
V =(18-20)VH Chọn V = 20 *VH = 20*0.158 = 3.16 (m3)