Tải bản đầy đủ
Các thông số kỹ thuật của máy phát lựa chọn

Các thông số kỹ thuật của máy phát lựa chọn

Tải bản đầy đủ

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Công suất định mức Nđm = 200.103 KW.
Công suất biểu kiến định mức Sđm = 235.103 KVA.
Đờng kính trong Stato Di = 8,50(m).
Kiểm tra điều kiện (*) và (**) => Hiệu chỉnh lại lõi sắt từ .
Công thức hiệu chỉnh:
N N ' 200 126,67
=
.100%= 36,67% >>5%
N
200
125 136,4
.100% = 8,36% >3%
n =
136,4

N=

Vậy trong trờng hợp này cần phải thiết kế lại máy phát mà không có máy
phát có sẳn , nên rất tốn kém do vậy thờng không chọn phơng án này
b ) Phơng án 4 tổ máy .
Máy phát điện loại cB850/190-40 có các thông số sau :
Đờng kính lõi sắt từ DA=850 (cm).
Chiều cao lõi sắt từ LA = 190 (cm).
Số vòng quay đồng bộ n = 150(v/f) .
Công suất định mức Nđm = 90.103 KW.
Công suất biểu kiến định mức Sđm = 100.103 KVA.
Đờng kính trong Stato Di = 7,77(m)
Kiểm tra điều kiện (*) và (**):
N N'
95 90
%=
.100% = 5,26 % > 5%
N
95
150 150
.100% = 0%
n =
150

N=

Phải hiệu chỉnh lại lõi sắt từ cho phù hợp với công suất thiết kế
c) Phơng án 5 tổ máy .
Máy phát điện loại cB750/220 -36 có các thông số sau :
Đờng kính lõi sắt từ Da=750 (cm).
Chiều cao lõi sắt từ La = 220 (cm).
Số vòng quay đồng bộ n =166,7 (v/f) .
Công suất định mức Nđm =72.103 KW.
Công suất biểu kiến định mức Sđm = 90.103 KVA.
Đờng kính trong Stato Di = 6,9(m).
Kiểm tra điều kiện (*) và (**):
52

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

n = 0%
N=

N N'
76 72
%=
.100% = 5,26 % > 5% Hiệu chỉnh lại lõi sắt từ .
N
76

Trong ba phơng án trên thì phơng án 3 tổ máy không thoả mãn cả hai điều
kiện (*) và (**) nên phải thiết kế và chế tạo lại ,do vậy rất tốn kém về vốn ,và thời
gian chờ đợi lâu nên không thuận tiện cho việc lựa chọn phơng án cho trạm thuỷ
điện , còn phơng án 4 tổ máy và 5 tổ máy thì thoả mãn điều kiện số vòng quay
nhng nhng có sai lệch chút ít về công suất do vậy trong hai phơng án này cần
phải hiệu chỉnh lại lõi thép từ cho phù hợp với công suất thiết kế
Công thức hiệu chỉnh:

La
N
N
=
L = La .
La
N
N

+Hiệu chỉnh trờng hợp 4 tổ máy
. Thay số vào công thức trên ta có:
La
N
N
95
=
L = La .
La = 190. = 200,56

La
N
N
90

(cm).

Tra La trong giáo trình ta chọn La= 200cm
=>Vậy ta phải hàn thêm vào lõi sắt từ đã thiết kế một lợng là
La = 10 (cm).
Lúc này máy phát là: cB850/200-40
+Hiệu chỉnh cho trờng hợp 5 tổ máy
La
N
N
=
L = La .
=> La = 220.76/72 = 232.22 m
La
N
N

Tra giáo trình công trình trạm thuỷ điện ta chọn đợc chiều cao lõi thép từ là L a =
230 cm . Do vậy cần phải hàn thêm vào lõi thép từ của máy phát đã đ ợc thiết kết
một đoạn là: La = 10 (cm).
Khi đó máy phát mới có ký hiệu là cB750/230-36
Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:
Z Kiểu MF

n
%
2p Công suất
(v/f)
103KV
103KW
A

4

CB850/20040

5

CB750/230-36 166,7 40

150 36 105.56

95

95

76
53

Di Trọng lợng
(m)
Rôto MF
(T) (T)
452

845

97,3 6,9 370

850

98 7,77

16,5
6,6

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Tính toán lực dọc trục cho phơng án 4 tổ máy đợc chọn
Lực dọc trục bao gồm các lực sau đây
- áp lực nơc tác dụng vào bánh xe công tác của turbin
- Trọng lợng bánh xe công tác
- Trọng lợng trục turbin
- Trọng lợng rôto máy phát
Lực dọc trục đợc tính nh sau:
Pdt = Pzn + 1,1(Gb + Gr + Gt)
Pdt = KZ.D12.Hmax + 1,1.(Gb + Gr + Gt)
Trong đó
PZn: áp lực nớc dọc trục.
KZ: Hệ số áp lực nớc, tra bảng (8-2) Giáo trình Turbin thuỷ lực ta đợc
KZ = (0,22 ữ 0,26). Lấy KZ = 0.26 T/m3
Gb: Trọng lợng BXCT, Tra hình (8-11a) GTTBTL với D1 = 4,0 m
=> Gb = 400 KN = 40 tấn
Gro: Trọng lợng rôto máy phát Gro = 452 tấn
Gt:Trọng lợng trục turbin Gt = 0,8.Gb = 32 tấn
Hệ số 1,1: là hệ số xét đến trọng lợng các phần quay khác của turbin và
máy phát điện.
=> Pz = 0,26.42.90,17+ 1,1(40 + 452 + 32) = 951,51 tấn
3.2. phân tích lựa chọn phơng án số tổ máy
Theo tài liệu đã cho mực nớc dâng bình thờng đã đợc xác đình MNDBT=
210 m ,với các tài liệu liên quan đã biết và tính ra đợc các thông số của trạm thuỷ
điện nh : MNC=183 m,Nbd = 91MW, Nlm=380 MWthì cần phải chọn ph ơng án số
tổ máy hợp lý nhất để đạt đợc hiệu ích cao nhất trong quá trình vận hành nhà
máy.
Để lựa chọn đợc phơng án thích hợp nhất cho trạm thuỷ điện thì phơng án
ấy phải đảm bảo đồng thời hai điều kiện : Điều kiện kinh tế và điều kiện kỷ
thuật.và để đảm bảo hai điều kiện này thì cần dựa vao các căn cứ sau đây
54

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Một là : Căn cứ vào công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện và lu lợng thiên
nhiên giữa hai mùa trong năm
Công suất bảo đảm là công suất bình quân của khả năng dòng nớc trong
mùa kiệt nớc ứng với tần suất thiết kế
Trong một năm thuỷ văn thờng phân thành hai mùa rõ rêt ,mùa lũ và mùa
kiệt , mùa lũ lu lợng thiên nhiên nhiều nên luôn luôn đảm bảo lu lợng phát điện
cho trạm thuỷ điện , mùa kiệt lu lợng thiên nhiên đến ít nhng nhu câu dùng nớc
cũng nhu dùng điện lại tăng lên ,trong mùa kiệt này trạm thuỷ điện làm việc một
phần với lu lợng thiên nhiên một phần với lu lợng đợc cấp từ hồ ,trong quá trình
vận hành thì có những năm nớc kiệt trạm thuỷ điện chỉ phát đợc công suất Nbđ ,
với công suất này thì không cần huy động tối đa số tổ máy của trạm thuỷ điện làm
việc mà chỉ cần một hoặc một vài tổ máy làm việc còn số tổ máy còn lại có thời
gian tu sữa hay bảo dỡng định kỳ .Các tổ máy tham gia phát điện này phải đảm
bảo sao cho công suất phát ra trong mùa kiệt của năm này phải đảm bảo phát đợc với công suất Nbđ và nếu có lớn hơn thì cũng không lớn hơn bao nhiêu (vì các
tổ máy làm việc thì phát huy tối đa công suất ).Nên nếu chọn số tổ máy nhiều
công suất của một tổ máy nhỏ một tổ máy không đủ để phát phát đợc Nbđ trong
mùa kiệt nớc, hai hay ba tổ máy cùng làm việc có thể phát đợc công suất bảo
đảm nhng kích thớc nhà máy lại lớn , vận hành phức tạp ,hay xãy ra sự cố .Nếu
chọn số tổ máy ít thì N1tổ >> Nbđ do vậy trong mùa kiệt tổ máy không phát huy tối
đa đợc công suất thiết kế nên lãng phí về mặt kinh tế và không đảm bảo yêu cầu
về mặt kỷ thuật
Vậy dựa vào căn cứa này ta nhận thấy rằng chỉ có phơng án 4 tổ máy là đảm
bảo điều kiện
Phơng án
Nmf (MW)

3 tổ
126,67

4 tổ
95 (Nbđ = 91)

5 tổ
76

Hai là: căn cứ vào máy phát điện để chọn phơng án số tổ máy
Đối với Việt Nam chúng ta máy phát điện đều phải nhập từ nớc ngoài nên giá
thành mua sắm thiết bị và chi phí vận chuyển thờng rất đắt.Các máy phát đợc
chọn thờng là các máy phát có sẳn nên khi tính toán thiết kế sơ bộ các thông số
thuỷ năng chúng ta phải thiết kế sao cho phù hợp với các loại máy phát đã đ ợc
55

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

chế tạo sẵn về công suất và số vòng quay vì nếu công suất thiết kế và số vòng
quay của turbin không phù hợp với công suất và số vòng quay của máy phát đã
chế tạo sẳn thì chúng ta phải thiết kế lại và nhờ nớc ngoài chế tạo ,điều này dẫn
đến giá thành tăng lên rất cao và thời gian chờ đợi lâu nên không đảm bảo về vốn
đầu t và tiến độ công trình và do vậy phơng án này thờng không đợc chọn , còn
nếu số vòng quay và công suất sai lệch nhau ít thi chúng ta có thể điều chỉnh lại
công suất bằng việc hàn thêm hay gọt bớt chiều dài lõi thép từ để phù hợp với
công suất thiết kế và bảo đảm hiệu suất của máy phát là lớn nhất .Măt khác khi
chọn số tổ máy thì nên chọn số tổ máy thích hợp vì nếu máy phát và turbin càng
lớn thì kích thớc gian lắp ráp càng lớn , trọng lợng của chúng nặng nên thiết bị
nâng chuyển lớn , vận chuyển đến nơi lắp ráp khó khăn ,vốn để mua sắm thiết bị
nâng chuyển tăng
Trong đồ án này thì phơng án 3 tổ máy phải thiêt kế và chế tạo lại máy phát
nên thờng không đợc chọn , chỉ có hai phơng án 4 tổ máy và 5 tổ máy thì có cùng
số vòng quay với máy phát thiết kế nhng khác một chút về công suất nên phải
hàn thêm chiều dài lõi thép từ
Phơng án
4tổ máy
MF có sẳn
5 tổ máy
MF có sẳn
Nmf(MW)
95
90
76
72
n (v/f)
150
150
166,7
166,7
Hiệu suất
98%
98%
97,3%
97,3%
Chiều dài La 190+10(cm) 190(cm)
230
220
Trọng lợng
845(tấn)
850(tấn)
Ba là : căn c vào biểu đồ phụ tải của trạm thuỷ điện (trong đồ án này không
có)
Biểu đồ phụ tải là biểu đồ thể hiện quan hệ giữa thời gian với nhu cầu
dùng điện
Mỗi một trạm thuỷ điện làm việc độc lập hay làm việc trong hệ thống điện lực đều
có một biểu đồ phụ tải thể hiện nhu cầu dùng điện với thời gian (thờng là biểu đồ
phụ tải ngày).Nếu trạm thuỷ điện làm việc độc lập thì trạm phải đảm bảo an toàn
cung cấp điện cho một khu vực nào đó mà trạm đảm nhận theo tần suất thiết
kế ,nếu trạm thuỷ điện làm việc trong hệ thống thì trạm thuỷ điện phải đáp ứng đợc nhiệm vụ tại một vị trí nào đó trên biểu đồ phụ tải .Nhng nhu cầu dùng điện
của các hộ dùng tại các thời điểm là khác nhau ,có giờ cao điểm giờ thấp điểm ,
nhng giờ cao điểm và giờ thấp điểm giữa các ngày và các tháng lại khác nhau
56

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Giờ cao điểm là thời điểm mà nhu cầu dùng điện lớn ,trạm thuỷ điện phải làm
việc với công suất lớn
Giờ thấp điểm trạm thuỷ điện làm việc với công suất nhỏ , nhu cầu dùng điện
ít
Mặt khác trong các giờ cao điểm ,giờ thấp điểm giữa các ngày các tháng sẽ
khác nhau và sẽ có giờ cao điểm nhu cầu dùng điện max( trạm thuỷ điện phát với
công suất max)và có giờ thấp điểm nhu cầu dùng điện min (trạm thuỷ điện phát
điện với công suất nhỏ nhất đảm bảo tần suất thiết kế)và đợc gọi là Pmax ,Pmin .Do
vậy cần phải chọn số tổ máy thích hợp để trong quá trình làm việc trạm thuỷ điện
cần bao nhiêu máy để phát đợc Pmax và bao nhiêu máy để phát đợc Pmin sao cho
đạt hiệu quả phát điện cao nhất ứng vơi công suất thiết kế
Khi trạm thuỷ điện làm việc trong hệ thống thì ta có thể xác định đợc công
suất dự trữ sự cố Ndc và nh vậy công suất của một tổ máy của nhà máy thủy điện
đợc chọn phải đảm bảo N1 tổ NdcHT và do vậy cũng có thể chọn đợc số tổ máy
của trạm Nlm = n.N1 tổ
Tóm lại: khi chọn số tổ máy của trạm thuỷ điện cần phải bảo đảm đồng thời
hai điều kiện : điều kiện kinh tết và điều kiện kỷ thuật
1. Điều kiện kinh tế
Phơng án đợc chọn phải đảm bảo vốn đầu t xây dựng công trình là nhỏ (bao
gồm có vốn mua sắm thiết bị máy móc nh: turbin ,máy phát, máy biến áp , và các
thiết bị khác. Chi phí xây dựng nhà máy nh : bê tông ,cốt thếp các nguyên vật liệu
phục vụ cho công tác thi công xây dựng và lắp đặt ),lợi ích kinh tế mà nó mang
lại là cao nhất,chi phí quản lý vận hành hằng năm là nhỏ , tuổi thọ thiết bị tôt
nhất,mang lại bộ mặt mới cho khu vực xây dựng công trình sau khi công trình đợc
đa vào vận hành và đảm bảo phát điện với công suât thiết kế
2. Về kỹ thuật
Số tổ máy đợc chọn phải đảm bảo các thông số thiết kế của trạm thuỷ điện ,
làm việc ổn định cho hiệu suất cao ,luôn làm việc với công suất tối đa
theo tần suất thiết kế và bảo đảm an toàn trong quá trình vận hành
Từ những nhận xết trên em chọn phơng án 4 tổ máy làm số tổ máy tính toán
và thi công cho trạm thuỷ điện vì có công suất một tổ máy sấp sĩ công suất bảo
đảm , hiệu suất của tổ máy cao, trọng lợng của một tổ máy nhỏ , sai lệch giữa
công suất có sẳn với công suất thiết kế không nhiều
57

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Các thông số của phơng án đã chọn
Turbin đợc chọn là turbin tâm trục
Kiều turbin: PO115/697
Công suất NTB : 100 MW
Đờng kính BXCT : D1= 4 m
Hiệu suất : TB = 92 %
n = 150/p
Máy phát đợc chọn là máy phát đồng bộ trục đứng kiểu treo
Ký hiệu máy phát : cB850/200-40
Công suất của máy phát : NMF = 95 (MW)
Đờng kính trong lõi thép từ : Di = 7,77 (m)
Số vòng quay của máy phát :n

= 150 (v/f)

Trọng lợng toàn bộ máy phát :GMF = 845 (Tấn)
Trọng lợng rôto máy phát :Grôto = 452 (Tấn)
Hiệu suất máy phát : mf = 98 %
Hệ số công suất : cos = 0.9
Kiểm tra lại thông số máy phát và turbin đã chọn
Công suất lắp máy của trạm thuỷ điện sau khi đã chọn thiết bị
NLM = Z.Nmf = 4*95= 380 MW
Trùng với công suất ta đã tính toán và chọn sơ bộ ở phần thuỷ năng
Nh vậy Nlm của turbin và máy phát đã chọn là đúng không phải hiệu chỉnh
lại theo sự thay đổi.
4. máy phát và kích thớc máy phát:
4.1 Loại và kiểu lắp đặt máy phát
.1. loại máy phát
Qua phần tính toán lựa chọn turbin đã xác định đợc loại máy phát :
CB850/200-40 với các thông số kỹ thuật sau:
N: 95.103 KW
Sbk : 105,56.103 KVA
n: 150 v/p
Di : 7,77m
La: 200 cm
GD2: 1000 Tm2
2P : 40 đôi
Cos : 0,9
58