Tải bản đầy đủ
I. Thiết bị dẫn nước (buồng xoắn).

I. Thiết bị dẫn nước (buồng xoắn).

Tải bản đầy đủ

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

Buồng xoắn là bộ phận dẫn nớc ngoài cùng của Tuabin với mục đích:
- Dẫn dòng nớc từ đờng ống áp lực vào BXCT của Tuabin.
- Dẫn nớc qua cơ cấu hớng nớc với tổn thất thuỷ lực nhỏ nhất tức
tl=max.
- Có thể dẫn toàn bộ lu lợng nớc vào trong BXCT của Tuabin và chịu
toàn bộ áp lực nớc ở trớc Tuabin.
- Phân bố đều lợng nớc chảy vào cơ cấu hớng nớc để đảm bảo lực tác
dụng lên cơ cấu hớng nớc xung quanh BXCT của Tuabin là đều nhau,
tức là không có lực tác dụng lệch tâm.
- Trớc khi chảy vào BXCT của Tuabin thì dòng nớc phải có độ vòng nhất
định để đảm bảo trong những trạng thái công tác nào đó (trạng thái
công tác tối u) không xảy ra lực xung kích ở cửa vào BXCT.
- Dễ nối tiếp đờng ống áp lực, thuận tiện cho việc bố trí Tuabin và các
thiết bị phụ trợ khác.
Kích thớc và hình dạng buồng xoắn ảnh hởng tới tổn thất năng lợng
trong buồng xoắn và các phần qua nớc tiếp theo. Mặt khác kích thớc buồng
xoắn quyết định kích thớc khối Tuabin và quyết kích thớc phần dới nớc của
nhà máy. Vì vậy kích thớc và hình dạng của buồng xoắn không những ảnh hởng tới tổn thất thuỷ lực, đến bố trí thiết bị nh máy điều tốc trong gian lắp
máy mà còn ảnh hởng trực tiếp đến giá thành nhà máy.
2. Chọn kiểu buồng xoắn:
Tuỳ theo cột nớc, công suất của trạm thuỷ điện mà chọn kiểu buồng
xoắn. Với trạm thuỷ điện Nà Loà đang thiết kế có cột nớc H(minữmax) là
(168,76ữ156,38) m, cột nớc tính toán là Htt= 157,19 m, công suất của một tổ
máy là 2 MW, trong phạm vi của hình sử dụng kiểu Tuabin (hình 5-1) giáo
trình TBTL, tra đợc buồng xoắn kim loại tiết diện tròn. Để tăng hiệu suất
buồng xoắn ta chọn góc bao max=2700ữ3450, ở đây lấy max=3450.
3. Tính toán thuỷ lực buồng xoắn.
a. Mục đích:
- Tính toán thuỷ lực buồng xoắn chủ yếu.
- Xác định đợc kích thớc chủ yếu của các tiết diện buồng xoắn.

42

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

* Yêu cầu trong quá trình tính toán cần phù hợp với tình hình dòng chảy
trong buồng xoắn:
+ Làm cho lu lợng chảy vào BXCT của Tuabin phân bố đều trên toàn bộ
chu vi của BXCT.
+ Làm cho sao lu tốc và áp lực tiếp tuyến tại các điểm trên BXCT phải bằng
nhau.
+bx là lớn nhất và hiệu suất dòng chảy trong buồng xoắn đạt giá trị lớn
nhất.
Để thoả mãn cả 3 điều kiện này thì Tuabin sẽ làm việc ổn định và hiệu
suất cao nhng mà trong thực tế dòng chảy trong buồng xoắn rất phức tạp cho
nên thờng trong tính toán sơ bộ ngời ta thờng dùng một số nguyên lý tính toán
gần đúng sau đó trên cơ sở ấy ngời ta thí nghiệm mô hình để chỉnh lý các kích
thớc đã xác định cho phù hợp.
* Các nguyên lý tính toán.
+ Nguyên lý tốc độ không đổi: Vc= const = Vcv.
Phơng pháp này giả thiết tốc độ trung bình của dòng nớc tại tất cả các điểm
trên cùng một mặt cắt tốc độ trên tất cả các mặt cắt khác nhau là bằng nhau,
vì thế phơng pháp này tuy tính toán đơn giản nhng nó chỉ phù hợp với TTĐ có
cột thấp, góc bao max 1800.
+ Nguyên lý tốc độ dòng chảy trong buồng xoắn giảm dần: Coi vận tốc tại
các tiết diện cửa vào là Vcv, vận tốc tại tiết diện tiếo theo của buồng xoắn là
(0,5ữ0,7). Vcv, phơng pháp này sai số lớn nên ít dùng.
+ Nguyên lý mômen tốc độ bằng hằng số (Vu.R = const):
Vu tại các điểm cách trung tâm trục một bán kính nh nhau thì bằng nhau nhng trên cùng một tiết diện thì Vu giảm dần khi R tăng dần.
Vu.R = k, k gọi là hằng số buồng xoắn .
Nguyên tắc này thờng đợc dùng rộng rãi nhng tính toán phức tạp.
Trong đồ án này sử dụng phơng pháp mômen tốc độ bằng hằng số để
tính kích thớc buồng xoắn.
b. Trình tự tính toán:
Sự phân bố vận tốc của chất lỏng trong buồng xoắn tuân theo quy luật:
Vu.R = const ( R là khoảng cách từ điểm đang xét đến trong buồng tuabin đến
trục tuabin).
- Xác định vận tốc cửa vào: Vcv = k. H tt .

43

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

k là hệ số kinh nghiệm xét đến tổn thất thuỷ lực và kích thớc kinh tế của
buồng xoắn đối với tuabin PO533 lấy k = 0,8.
Vậy Vcv= 0,8 157,19 =10,03 (m/s).
*) Xác định lu lợng chảy qua mặt cắt cửa vào.
Qcv =

Q T . max
360

Trong đó: QT là lu lợng của tuabin đợc xác định từ lu lợng quy dẫn theo
công thức:
QT = QI'.D12. H tt = 0,22.0,712. 157,19 = 1,39 (m3/s).
max: Góc bao lớn nhất của buồng xoắn, max=3450
Vậy
Qcv =
Fcv=

1,39.345
= 1,33 (m3/s).
360
Q cv
1,33
=
= 0,133 (m2).
Vcv
10,03

Fcv = .max2 = .cv2 , trong đó: cv là bán kính tiết diện vào
buồng xoắn.
Kích thớc buồng xoắn đợc xác định theo công thức R = r0+ 2
Trong đó : r0 =

Do
, với Do là đơng kính vòng tròn qua trục cánh hứng
2

nớc với tur bin PO 533 ta có Do = 0,86 m


ro=

D0 0,86
=
= 0,43m
2
2

: Bán kính tiết diện tròn ứng với các góc và đợc tính theo công
thức : i =



+ 2.ra
C
C

Với C là hằng số: C =

max
(ro + cv ) ro (ro + 2. cV )
345

0
C = 0,43 + 0,2 0,43(0,43 + 2.0,2) = 10582 / m

R = r0 + 2. = r0 +
cv=

Fcv
=


2.

+ 2. 2.r0 .
C
C

0,133
= 0,2
3.14

44

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

BảNG TíNH CáC THÔNG Số CủA BUồNG SOắN
c=

10582

=

0.2



/c

2/c.ro

0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345

0
0.006
0.012
0.017
0.023
0.029
0.035
0.040
0.046
0.052
0.058
0.063
0.069
0.075
0.081
0.087
0.092
0.098
0.104
0.110
0.115
0.121
0.127
0.133

0
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.045
0.050
0.055
0.060
0.065
0.069
0.074
0.079
0.084
0.089
0.094
0.099
0.104
0.109
0.114

(0/m)

ro=

0.43

(2/c.ro)1/2



2

r

0
0.070
0.100
0.122
0.141
0.158
0.173
0.186
0.199
0.211
0.223
0.234
0.244
0.254
0.264
0.273
0.282
0.290
0.299
0.307
0.315
0.323
0.330
0.338

0
0.076
0.111
0.139
0.164
0.186
0.207
0.227
0.245
0.263
0.280
0.297
0.313
0.329
0.344
0.359
0.374
0.389
0.403
0.417
0.430
0.444
0.457
0.471

0
0.152
0.222
0.279
0.328
0.373
0.414
0.453
0.491
0.526
0.561
0.594
0.626
0.658
0.689
0.719
0.748
0.777
0.805
0.833
0.861
0.888
0.915
0.941

0.43
0.58
0.65
0.71
0.76
0.80
0.84
0.88
0.92
0.96
0.99
1.02
1.06
1.09
1.12
1.15
1.18
1.21
1.24
1.26
1.29
1.32
1.34
1.37

(m).
Từ bảng trên ta vẽ đợc nh sau:

Hình vẽ buồng xoắn

45

(m)

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

II. Thiết bị thoát nớc ( ống hút).
1. Công dụng của ống hút.
ống hút của Tuabin phản kích có các tác dụng sau:
- Dẫn dòng nớc sau khi ra khỏi BXCT về hạ lu với tổn thất năng lợng là nhỏ
nhất.
- Lợi dụng đợc cột nớc từ cửa ra BXCT cho đến mực nớc hạ lu (Hs).
- Thu hồi một phần cột nớc (động năng dòng chảy) ở cửa ra của ống hút.
2. Chọn ống hút.
Với loại Tuabin PO533, buồng xoắn đã chọn, ta căn cứ vào tài liệu thiết
kế TTĐ nhỏ em chọn đợc ống hút khuỷ cong với các thông số nh sau :
D2= 0,78 m ,D3=0,786 m ,D4 = 1,24 m, L 1 = 1 m, L2 = 2,5 m

46

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

d2
L1
d3

L2

d4

i3-7: thiết bị điều chỉnh Tuabin.
I. Nhiệm vụ cơ bản của điều chỉnh Tuabin .
Ta có f =

p.n
(Hz); Với p,n là số đôi cực máy phát và số vòng quay của
30

máy phát.
Trong quá trình vận hành của TTĐ yêu cầu f = const (sai số cho phép
2%). Để đảm bảo điều đó thì yêu cầu n = const.
Theo cơ học thì phơng trình cơ học đặc trng cho chuyển động quay của
tổ máy là: J.

d
= Mq - Mc.
dt

J: Mô men quán tính của bộ phận quay của tổ máy.
: Tốc độ quay của bộ phận quay của tổ máy.
Mq: Mô men lực chuyển động của roto máy phát (do năng lợng dòng nớc tạo ra).
Mc: Mômen cản chuyển động quay của tổ máy (do yêu cầu dùng điện
của hệ thống điện).
Muốn cho n=const = const
mà Mq =

d
= 0. Khi n = const thì Mq = Mc.
dt

..Q.H
P
N
= Mc t =
Nt = P, tức là công suất của TTĐ phát




ra luôn bằng phụ tải yêu cầu.
Trong quá trình vận hành của TTĐ, nhu cầu phụ tải (P) luôn luôn thay
đổi, không thể dự báo trớc đợc. Nếu không có biện pháp chuyên môn để thay
đổi công suất cho phù hợp với phụ tải kịp thời thì sẽ xảy ra trờng hợp sự thay
47