Tải bản đầy đủ
Chương 4: thiết kế tuyến năng lượng

Chương 4: thiết kế tuyến năng lượng

Tải bản đầy đủ

2. Phơng thức cấp nớc liên hợp.
Với phơng thức này cả nhà máy dùng chung một đờng ống áp lực.

đô

NMtđ

a, Ưu điểm : Khối lợng thiết bị ít do đó vốn đầu t nhỏ.
b, Nhợc điểm :
Đờng ống cấu tạo phức tạp, do đó tổn thất thuỷ lực lớn.
Khi đờng ống bị sự cố thì cả nhà máy phải ngừng làm việc.
Khi thay đổi chế độ làm việc của một tổ máy thì ảnh hởng đến
chế độ làm việc của cả nhà máy.
c, ứng dụng : thờng áp dụng cho nhà máy thuỷ điện có tuyến đờng
ống dài, chủ yếu cho nhà máy thuỷ điện nhỏ.
Nhà máy thuỷ điện L2 là nhà máy sau đập do đó tuyến đờng ống
ngắn, mặt khác lu lợng qua một tổ máy lớn. Vì vậy đối với TTĐ L 2 tôi
chọn phơng thức cấp nớc độc lập để cấp nớc cho nhà máy.
4.1.2. Thiết kế đờng ống áp lực cho trạm thuỷ điện.
1. Chọn tuyến đờng ống áp lực.
Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng TTĐ mà ngời ta có thể áp
dụng một trong các phơng thức dẫn nớc sau đây:
a, Trục đờng ống vuông góc với nhà máy:
Ưu điểm : + Đờng ống không bị uốn cong khi vào nhà máy do đó giảm
đợc chiều dài của đờng ống và tổn thất thủylực trong đờng ống nhỏ.
+ Nhà máy song song với đờng đồng mức vì vậy khối lợng
đào đắp nhỏ.
Nhợc điểm: khi đờng ống đặt hở mà xảy ra sự cố vỡ ống thì rất nguy
hiểm cho nhà máy.
ứng dụng: Dùng rất phổ biến trừ trờng hợp cột nớc của TTĐ quá cao.
b, Trục đờng ống song song với trục nhà máy :
Ưu điểm: Nhà máy vận hành an toàn .
Nhợc điểm: + Do đờng ống bị uốn cong vì vậy làm tăng chiều dài đờng
ống và tổn thất thuỷ lực.
+Trục nhà máy vuông góc đờng đồng mức nên khối lợng
đào đắp lớn .
ứng dụng: cho trờng hợp cột nớc cao, độ dốc địa hình không lớn lắm.
trang 89

c, Trục đờng ống đặt xiên góc với trục nhà máy: Phơng thức này làm
tăng kích thớc nhà máy, gây khó khăn cho việc bố trí thiết bị do đó phơng
thức này ít đợc ứng dụng.
Đối với TTĐ L2 do cột nớc không lớn lắm (Hmax=106,9m), mặt khác đờng ống bằng thép và đợc bọc lớp bê tông bên ngoài vì vậy khả năng
xảy ra vỡ ống rất nhỏ. Do đó tôi chọn phơng thức dẫn nớc có trục đờng
ống vuông góc với nhà máy cho TTĐ L2.
2, Chọn loại đờng ống và tính đờng kính ống.
+, Hiện nay thờng ở các TTĐ thờng dùng hai loại đờng ống phổ biến
là: ống bê tông và ống thép. Tuy nhiên ống bằng thép có u điểm hơn hẳn
là: chịu đợc áp lực nớc bên trong cao, kết cấu nhẹ, lợng nớc tổn thất bé,
độ nhám nhỏ, độ bền lớn .Vì vậy đối với TTĐ L2 tôi chọn đờng ống áp
lực bằng thép.
+,Tính toán đờng kính ống(Dkt):
Ta thấy vốn đầu t xây dựng cơ bản và chi phí vận hành hằng năm
của đờng ống dẫn nớc tăng theo đờng kính ống, song tổn thất thì ngợc
lại. Vì vậy việc xác định đờng kính đờng ống áp lực cần căn cứ vào luận
chứng kinh tế kỹ thuật. Trong thiết kế sơ bộ do cha có đầy đủ các tài liệu
về chỉ tiêu thiết kế, do vậy tôi xác định đờng kính đờng ống áp lực theo
công thức kinh nghiệm sau:
Dkt =

Q max
0,785.Vkt

Trong đó : +Qmax lu lợng thiết kế lớn nhất trong đờng ống áp lực. Đối với
phơng thức cấp nớc độc lập Qmax = Qtm = 131,2 (m3/s).
+Vkt lu tốc kinh tế trong đờng ống áp lực. Đối với ống thép
Vkt=(3ữ6 m/s).
DKT =

131,2
= (7,46 ữ 5,28) (m).
0,785.(3 ữ 6)

Chọn Dkt = 6 (m).
+,Tính chiều dày thành ống( ).
Sơ bộ tính chiều dày thành ống theo tải trọng tác dụng vào ống, chủ
yếu là áp lực nớc bên trong.
.H.D kt

= 2. . .[ ]
1
2
Trong đó :
- trọng lợng riêng của nớc, lấy = 10 (kN/ m3).
H - cột nớc lớn nhất khi có kể đến áp lực nớc va: H = Hmax +
H
H - cột nớc do áp lực nớc va tạo nên sơ bộ có thể lấy.

trang 90

H =

H max 106,9
=
= 35,63(m) . Do đó H = 106,9+35,63 = 142,53 (m).
3
3

Dkt - đờng kính đờng ống: Dkt = 6(m)
[] - ứng suất cho phép của thép, (kN/m 2), với thép lấy có
CT3 ta có: []=2100(kg/cm2) = 210.103 (kN/m2).
1 - hệ số hạ thấp ứng suất cho phép, thờng lấy 1 = 0,75
2 hệ số đờng hàn, 2 = 0,9 ữ 0,95, căn cứ vào kỹ thuật hàn
và phơng pháp kiểm nghiệm để quyết định.
.H.D

10.142,53.6

3
kt
= 2. . .[ ] = 2.0,75.0,9.210.10 3 = 30,2.10 (m) = 30,2(mm)
1
2

Mặt khác chiều dày đờng ống phải đảm bảo đủ cứng, đủ khả năng
chịu áp lực chân không, không bị bóp méo trong quá trình thi công và
vận hành. Do đó chiều dày của thành ống phải thoả mãn điều kiện:


D kt 6000
=
= 46,2(mm)
130 130

Từ hai điều kiện trên tôi chọn = 5 (cm).
3. Chiều dài đờng ống áp lực.
Chiều dài đờng ống áp lực là đoạn tính từ cửa lấy nớc của nhà máy
thuỷ điện đến cánh hớng nớc của turbin. Trên cơ sở bố trí tuyến năng lợng tôi xác định đợc chiều dài đờng ống áp lực là: L = 150 (m).
4. Đoạn chuyển tiếp.
Do đờng kính ống dẫn nớc áp lực lớn hơn đờng kính cửa vào turbin
nên phải có đoạn chuyển tiếp và chiều dài đoạn chuyển tiếp đợc tính
theo công thức sau:
Lchuyển tiép = 7.(Dkt Dcv) = 7.(6 4,34) = 11(m).
Trong đó : Dkt - Đờng kính đờng ống dẫn nớc áp lực; Dkt = 6(m).
Dcv - Đờng kính cửa vào của buồng xoắn; D cv = 2.cv =
4,34(m).
4.1.3. Thiết kế cửa lấy nớc cho TTĐ L2.
Cửa lấy nớc (CLN) là công trình đầu tiên trên tuyến năng lợng, nó lấy
nớc trực tiếp từ hồ chứa.
1. Yêu cầu đối với CLN.
+, Cung cấp đủ lu lợng trong mọi chế độ làm việc của TTĐ và các nhu
cầu dùng nớc khác.
+, CLN phải có khả năng ngừng cung cấp hoàn toàn lu lợng khi có sự
cố hoặc khi sửa chữa .
+, CLN phải ngăn ngừa đợc các vật nổi, rác bẩn trôi vào ống dẫn nớc
hoặc turbin.
+, CLN phải đảm bảo điều kiện bền và điều kiện ổn định .
trang 91

2. Chọn hình thức cửa lấy nớc.
Theo chế độ dòng chảy trong cửa lấy nớc ta có hai hình thức cửa lấy
nớc.
- CLN có áp: dòng chảy trong nó không có mặt thoáng, phạm vi ứng
dụng của nó là không hạn chế, đặc biệt nó đợc ứng dụng trong trờng hợp
mực nớc thợng lu thay đổi nhiều.
- CLN không áp: đợc ứng dụng trong trờng hợp mực nớc thợng lu thay
đổi ít.
Theo vị trí làm việc của cửa lấy nớc ta có hai hình thức cửa lấy nớc.
- CLN kiểu bên bờ .
- CLN kiểu đập.
Đối với TTĐ L2 do mực nớc thợng lu thay đổi lớn (433 m ữ 475 m), cửa
lấy nớc bố trí trong đập. Do đó tôi chọn hình thức cửa lấy nớc có áp, kiểu
đập.
3. Các thiết bị bố trí trong cửa lấy nớc.
Các thiết bị bố trí trên cửa lấy nớc bao gồm; Lới chắn rác (LCR ), cửa
van, thiết bị nâng chuyển, ống thông hơi, ống cân bằng áp lực.
a, Lới chắn rác. (LCR)
Tác dụng của lới chắn rác là tránh không cho các vật nổi, rác bẩn trôi
vào nhà máy thuỷ điện. LCR có cấu tạo là dạng hệ khung kim loại trên
đó có các thanh lới bố trí dọc. Để giảm bớt sự cản trở của các thanh lới
tới dòng chảy ta chọn thanh lới có mặt cắt ngang dạng hình lu tuyến.
Khoảng cách giữa các thanh lới phụ thuộc loại turbin sử dụng trong nhà
máy thủy điện, với trạm thủy điện L 2 sử dụng turbin PO nên khoảng cách
giữa hai thanh lới đợc xác định nh sau.
b=

D 1 360
=
= 12 (cm).
30
30

b, Thiết bị vớt rác trên lới.
Việc dọn rác bẩn trên lới chắn rác nhờ các thiết bị chuyên dụng. Các
thiết bị này đợc bố trí trên cầu trục sử dụng chung cho toàn bộ cửa lấy nớc.
c, Cửa van.
Cửa lấy nớc của TTĐ L2 đợc bố trí hai cửa van: van công tác và van
sửa chữa.
Van sửa chữa đợc đặt sau lới chắn rác. Nó có nhiệm vụ đóng kín toàn
bộ cửa lấy nớc trong trờng hợp sửa chữa, kiểm tra định kỳ các thiết bị
thuỷ điện khi mà van công tác bị sự cố. Do đó chỉ cần bố trí một bộ van
sửa chữa chung cho toàn bộ nhà máy thuỷ điện L 2. Van sửa chữa đợc
thao tác bằng cầu trục bố trí trên cửa lấy nớc.
Van công tác đợc đặt sau van sửa chữa. Van công tác làm việc trong
điều kiện dòng nớc đang chảy với vận tốc lớn nên đòi hỏi phải đủ sức
nặng, lực đóng mở lớn và phải luôn sẵn sàng làm việc. Van sửa chữa và
van công tác của TTĐ L2 đợc chọn là loại van phẳng. Van công tác đợc
thao tác bằng thiết bị đóng mở nhanh là hệ thống cơ khí thuỷ lực.
trang 92

d, Thiết bị nâng chuyển.
Để phục vụ cho việc đóng mở, thao tác tháo lắp các van và lới chắn
rác cũng nh việc vớt rác bẩn trên lới chắn rác ta bố trí cần trục chân dê
để phục vụ chung cho toàn bộ các cửa lấy nớc của TTĐ L2.
e, ống thông khí .
ống thông khí có nhiệm vụ làm giảm bớt áp lực chân không trong đờng
ống khi đóng van công tác hoặc tháo cạn nớc trong đờng ống áp lực.
Cao trình miệng ống phải bố trí sao cho không bị ngập và phải bố trí lới
hoặc nắp đậy để tránh đất đá rơi vào trong ống. Tiết diện đờng ống thông
khí đợc xác định theo công thức sau:
FK =

Qk
Vk

Trong đó:
Qk - Lu lợng không khí, nó phụ thuộc vào cách đặt đờng ống
áp lực: Với đờng ống đớng ống áp lực đặt trong đập bê tông thì có thể lấy
bằng lu lợng lớn nhất qua tổ máy, Qk = Qtm = 131,2 (m3/s).
Vk - Vận tốc không khí trong ống thông khí, thờng Vk=(25ữ50)
(m/s). Chọn Vk= 40 (m/s).
Fk =

131,2
= 3,28(m 2 )
40

Để thuận tiện trong thi công tôi chọn tiết diện ống hình vuông, mỗi
cạnh có độ dài bằng 2 (m).
f, ống cân bằng áp lực.
ống cân bằng áp lực có nhiệm vụ tạo nên sự cân bằng về áp lực nớc
trớc và sau van công tác, để giảm nhẹ lực nâng và chánh đợc những
chấn động khi mở, bằng cách dẫn nớc từ thợng lu vào đầy đờng ống áp
lực trớc khi mở cửa van. ống cân bằng áp lực đợc bố trí trong thân trụ pin.
4. Tính toán cửa lấy nớc.
a, Xác định vận tốc dòng chảy trớc CLN.
Vận tốc trớc lới chắn rác phụ thuộc vào độ ngập sâu của CLN so với
MNDBT, độ bẩn của dòng chảy và phơng thức vớt rác trên LCR. Nếu vận
tốc càng lớn thì áp lực thuỷ động tác dụng lên lới chắn rác càng lớn thì
càng khó vớt rác do đó: Nếu độ ngập sâu 25(m) và thờng xuyên vớt rác
trong quá trình vận hành thì: v =(1ữ1,2) m/s. Nếu độ ngập sâu > 25(m),
tiến hành vớt rác thờng xuyên thì: v =(0,6ữ0,8)m/s. Nếu độ ngập sâu quá
lớn, và không thể tiến hành vớt rác thờng xuyên thì: v=(0,3ữ0,5)m/s.
Với TTĐ L2 độ ngập sâu của cửa lấy nớc lớn và đợc vớt rác thờng
xuyên do đó tôi chọn vận tốc trớc lới chắn rác là v=0,7 (m/s).
b, Xác định kích thớc cửa vào của CLN.
Diện tích cửa vào CLN có dạng hình chữ nhật và đợc xác định theo
biểu thức:
trang 93

F=

Q tm 131,2
=
= 187,43 (m2).
v
0,7

Với F=187,43 (m2) tôi chọn kích thớc cửa vào CLN là: bxh=12x16 (m2).
c, Xác định cao trình trần và ngỡng CLN.
Cao trình trần CLN ( CLN
) đợc xác định theo công thức sau:
T
CLN
= MNC h 1
T

Trong đó : h1 là khoảng cách từ MNC tới trần CLN để tránh tạo nớc xoáy
và không khí lọt vào trong đờng ống: h1=(1ữ2) (m); chọn h1 = 2 (m).
CLN
= 433 2 = 431 (m).
T

Cao trình ngỡng CLN ( CLN
):
N
CLN
= CLN
h
N
N

Trong đó : h chiều cao cửa vào CLN ; h = 16 (m).
CLN
= 431-16 = 415 (m).
N

Kiểm tra cao trình ngỡng CLN theo điều kiện bùn cát: ta có ( CLN
Z bc
N
)=(415-409) = 6(m) > (3ữ5)(m). Vậy bùn cát không lọt vào trong cửa lấy
nớc.
d, Hình dạng cửa lấy nớc.
Khi chọn hình dạng ngỡng và trần cửa lấy nớc yêu cầu dòng chảy phải
thuận dòng và tổn thất thuỷ lực là nhỏ nhất. Theo kết quả nghiên cứu mô
hình cho thấy trần và ngỡng có dạng elip là tốt nhất về mặt thuỷ lực.
Phơng trình toán học mô tả hình dạng trần CLN có dạng:
y2
x2
+
=1
a 2cv (1 ) 2 .a 2cv

Trong đó : acv là chiều cao cửa nớc vào ; acv = h = 16 (m).
D

6

kt
là hệ số co hẹp đứng ; = a = 16 = 0,375 .
cv

Vậy phơng trình trần CLN là :
y2
x2
+
=1
256 100

trang 94

Hình dạng cửa lấy nớc
4.2. Công trình chuyển nớc từ nhà máy thuỷ điện xuống hạ lu.
Kênh xả ra của nhà máy thuỷ điện đi từ cửa ra của nhà máy thuỷ điện
chạy xiên về phía hạ lu để nối với sông Nậm Mu. Đáy kênh xả trong
đoạn đầu giáp với nhà máy thuỷ điện có độ dốc ngợc 1:5, kênh có mặt
cắt hình thang.
Bên bờ phải kênh bố trí tờng chạy dọc nối từ đầu hồi nhà máy để tránh
dao động mực nớc hạ lu khi nhà máy thuỷ điện làm việc trong mùa xả nớc thừa.
4.3. Nớc va trong đờng ống áp lực.
4.3.1. Khái niệm: Nớc va là sự thay đổi áp lực trong đờng ống dẫn nớc có áp do kết quả của việc thay đổi lu tốc hay nói cách khác là biến đổi
lu lợng. Trị số nớc va đợc đánh giá là trị số gia tăng hoặc suy giảm cột nớc tại các tiết diện đờng ống. Sự ảnh hởng của nớc va trong quá trình
chuyển tiếp của TTĐ đối với các bộ phận công trình và chế độ điều chỉnh
trong thiết kế và trong quá trình vận hành là rất lớn.
4.3.2. Nguyên nhân.
Nguyên nhân vật lý của sự tăng hay giảm áp lực là do lực quán tính
của khối nớc đang chảy trong ống. Khi ta đóng cánh hớng nớc của
turbin, lu lợng và lu tốc của dòng chảy trong ống sẽ giảm dần do đó sinh
ra lực quán tính. Theo định lý Đalămbe thì hớng của lực quán tính là hớng
ngợc chiều của gia tốc, vì vậy khi tốc độ dòng chảy giảm đi hớng của lực
quán tính cùng hớng với lu tốc do đó làm tăng thêm áp lực trong ống dẫn
gọi là nớc va dơng.
Ngợc lại, khi mở cánh hớng nớc chuyển động dòng chảy trong ống trở
thành chuyển động nhanh dần lực quán tính đổi thành hớng ngợc chiều
với dòng chảy vì vậy trong ống phía trớc cửa van có hiện tợng giảm áp
lực gọi là nớc va âm.
4.3.3. Mục đích của việc tính toán nớc va.
trang 95

Mục đích của việc tính toán áp lực nớc va dơng là để xác định trị số áp
lực lớn nhất để kiểm tra khả năng chịu lực của đờng ống.
Mục đích của việc tính toán áp lực nớc va âm là để kiểm tra cao trình
tuyến đờng ống xem có khả năng xảy ra áp suất chân không trong đờng
ống hay không.
4.3.4. Tính toán áp lực nớc va.
1. Tốc độ truyền sóng nớc va và pha nớc va.
a, Tốc độ truyền sóng áp lực nớc va (C) phụ thuộc vào tính đàn hồi,
tính đồng chất của vật liệu làm ống và của bản thân chất lỏng. Tốc độ
truyền sóng đợc xác định theo công thức tổng quát của I.E. Jucốpki.
C=

C0
1+

.D
E.

Trong đó:
Co: Tốc độ truyền sóng âm thanh trong nớc; C0 = 1435 (m/s).
: Môđun đàn hồi của nớc; = 2,1.104 (kg/cm2 ).
E: Môđun đàn hồi của ống thép; E = 2,1.106 (kg/cm2).
: Chiều dày thành ống; = 50 (mm) = 5,0.10 -2 (m).
D: Đờng kính trong của đờng ống áp lực D = DKT = 6(m).
1435

C=

2,1.10 4 .6
1+
2,1.10 6 .5.10 2

= 967,48( m / s)

.

b, Tính toán pha nớc va (tf).
Khoảng thời gian truyền sóng áp lực nớc va kể từ khi xuất hiện truyền
tới hồ chứa và phản hồi lại cơ cấu điều chỉnh gọi là pha nớc va ( tf ).
tf =

2.L 2.150
=
= 0,31( s)
C
967,48

Mặt khác thời gian cần để đóng mở bộ phận hớng nớc của turbin cỡ
trung bình và lớn là Ts = (3 ữ 10) (s). Với TTĐ L2 tôi lấy Ts = 8 (s).
Ta thấy Ts = 8 (s) > tf = 0,31 (s). Nh vậy trong đờng ống xảy ra nớc va
gián tiếp.
2. Tính toán nớc va dơng.
Với mục đích tính toán là kiểm tra khả năng chịu lực của đờng ống, vì
vậy phải tìm đợc tổ hợp tính toán sao cho áp lực tác dụng lên đờng ống là
lớn nhất. Do đó tôi tính toán cho hai tổ hợp là cột nớc tính toán và cột nớc
lớn nhất để chọn tổ hợp bất lợi nhất.
a, Trờng hợp 1:
Cột nớc tĩnh H = Hmax = 106,9 (m).
trang 96

Lu lợng lớn nhất chảy qua đờng ống là:
QH max= Q1M Hmax . D12 . H max = 0,8221.3,62. 106,9 = 110 (m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hớng nớc là: a0 H max = 23.
a

23

0 H max
=
Độ mở tơng đối ban đầu của cánh hớng nớc: đ= a
34
0 max
=0,676.

Độ mở tơng đối cuối của cánh hớng nớc: c = 0.
Nếu ta coi quá trình đóng cánh hớng nớc là đờng thẳng, thì thời
gian để đóng hoàn toàn cánh hớng nớc từ độ mở tơng đối ban đầu đ =
0,676 đến c = 0 là Ts = đ.Ts = 0,676.8 = 5,412 (s).
Xác định chỉ số đặc trng thứ nhất của đờng ống:
C.VH max

à = 2.g.H

967,48.3,83

= 2.9,81.106,9 = 1,767

max

Xác định chỉ số đặc trng thứ hai của đờng ống:
L.VH max

150.3,83

= g.H .T , = 9,81.106,9.5,412 = 0,101
max
s
Trong đó : VH max- Lu tốc lớn nhất trong đờng ống ứng với trờng hợp
H=Hmax=106,9(m).
VH max =

4.Q H max
D

2
kt

=

4.110
= 3,83(m / s)
3,14.6 2

Ta thấy à.đ = 1,767.0,676=1,19 > 1; Nh vậy với trờng hợp này xảy ra
nớc va pha giới hạn 1 < m. Độ tăng tơng đối áp lực nớc va dơng lớn nhất
tại cuối đờng ống trong trờng hợp này là:
max =

(

)

(

)


0,101
+ 2 + 4 =
0,101 + 0,101 2 + 4 = 0,106
2
2

Trị số áp lực nớc va dơng lớn nhất tại cuối đờng ống trong trờng hợp
này là:
H = max.Hmax = 0,106.106,9 = 11,33 (m).
Cột nớc lớn nhất tại cuối đờng ống trong trờng hợp này là:
H = Hmax+max.Hmax = 106,9+0,106.106,9 = 118,23 (m).
b, Trờng hợp 2:
Cột nớc tĩnh H = Htt = 87 (m).
Lu lợng lớn nhất chảy qua đờng ống là Q max=131,2 (m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hớng nớc là: a0 max = 34.
Độ mở tơng đối ban đầu của cánh hớng nớc : đ = 1.
Độ mở tơng đối cuối của cánh hớng nớc : c = 0.
trang 97

Thời gian để đóng hoàn toàn cánh hớng nớc từ độ mở tơng đối
ban đầu đ =1 đến c = 0 là Ts = 8 (s).
Xác định chỉ số đặc trng thứ nhất của đờng ống :
C.Vmax

967,48.4,64

à = 2.g.H = 2.9,81.87 = 2,63
tt
Xác định chỉ số đặc trng thứ hai của đờng ống:
L.Vmax

150.4,64

= g.H .T = 9,81.87.8 = 0,102
tt
s
Trong đó : Vmax- Lu tốc lớn nhất trong đờng ống .
Vmax =

4.Q max
D

=

2
kt

4.131,2
= 4,64(m / s)
3,14.6 2

Ta thấy à.đ = 2,63.1=2,63 > 1; Nh vậy với trờng hợp này xảy ra nớc va
pha giới hạn 1 < m. Độ tăng tơng đối áp lực nớc va dơng lớn nhất tại
cuối đờng ống trong trờng hợp này là:
max =

(

)

(

)


0,102
+ 2 + 4 =
0,102 + 0,102 2 + 4 = 0,107
2
2

Trị số áp lực nớc va dơng lớn nhất tại cuối đờng ống trong trờng hợp
này là:
H = max.Htt = 0,107.87 = 9,34 (m).
Cột nớc lớn nhất tại cuối đờng ống trong trờng hợp này là:
H = Htt+max.Htt = 87+0,107.87 = 96,34 (m).
Qua tính toán ta thấy trờng hợp 1 là trờng hợp bất lợi nhất. Khi đó cột
nớc lớn nhất tại cuối đờng ống là : 118,23 (m).
c, Phân bố áp lực nớc va dơng: Với mục đích đơn giản trong tính toán
và tăng thêm an toàn đối với đờng ống ngời ta coi phân bố áp lực nớc va
dơng theo quy luật đờng thẳng và bỏ qua mọi tổn thất thuỷ lực.
d, Kiểm tra khả năng chịu lực của đờng ống: ta chỉ cần kiểm tra cho
tiết diện cuối của đờng ống (tiết diện nguy hiểm nhất). Theo điều kiện
này thì chiều dày đờng ống phải là :
.H.D kt

10.118,23.6

tt = 2. . .[ ] = 2.0,75.0,9.210 = 25(mm) < = 50 (mm)
1
2
Vậy chiều dày đờng ống đảm bảo làm việc an toàn trong mọi trờng
hợp.
3. Tính toán nớc va âm .
a, Trờng hợp tính toán:
Mực nớc thợng lu là MNC.
Cột nớc tĩnh H = Hmin = 64 (m).
Lu lợng lớn nhất chảy qua đờng ống là:
trang 98

QH min=Q1.D12. H min =116,1 (m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hớng nớc là: a0 max = 34.
Độ mở tơng đối ban đầu của cánh hớng nớc : đ = 0.
Độ mở tơng đối cuối của cánh hớng nớc : c = 1.
Thời gian để mở hoàn toàn cánh hớng nớc từ độ mở tơng đối ban
đầu đ =0 đến c = 1 là Ts = 8 (s).
Xác định chỉ số đặc trng thứ nhất của đờng ống :
C.VH min

à = 2.g.H

min

967,48.4,1

= 2.9,81.64 = 3,16

Xác định chỉ số đặc trng thứ hai của đờng ống:
L.VH min

150.4,1

= g.H .T = 9,81.64.8 = 0,122
min
s
Trong đó : VH min- Lu tốc lớn nhất trong đờng ống .
VH min =

4.Q H min
D

2
kt

=

4.116 ,1
= 4,1(m / s)
3,14.6 2

Ta thấy à.đ = 3,16.0 = 0 < 1; Nh vậy với trờng hợp này xảy ra nớc va
pha thứ nhất 1 > m. Độ tăng tơng đối áp lực nớc va âm lớn nhất tại cuối
đờng ống trong trờng hợp này là:

2
2
2
2
max = 2à. ( d + à. 1 ) ( d + à. 1 ) ( o 1 )
2





Trong đó: 1 - độ mở tơng đối của cánh hớng nớc ở cuối pha thứ nhất .
t

0,31

f
1 = T = 8 = 0,03875
s

Thay số vào công thức ta có:

2
2
2
2
max = 2.3,16. ( 0 + 3,16.0,03875 ) ( 0 + 3,16.0,03875 ) ( 0 0,03875 )
2





max = - 0,217
Trị số áp lực nớc va âm lớn nhất tại cuối đờng ống là:
H = max.Hmin = - 0,217.64 = - 13,87 (m).
b, Phân bố áp lực nớc va âm :
Đối với nớc va âm trong trờng hợp này là nớc va pha thứ nhất do đó
quy luật phân bố áp lực nớc va theo đờng cong lõm. Nhng để đơn giản
và dễ vẽ ta coi nó phân bố theo quy luật đờng thẳng và đặt dới đờng
phân bố tổn thất thuỷ lực. Tổn thất thuỷ lực này tính với lu lợng tơng ứng
với độ mở cuối cùng.
c, Tính toán tổn thất thuỷ lực:
trang 99