Đồ án Khảo sát hệ thống đường ống và thiết kế bánh công tác nhà máy thuỷ điện Đa Nhim

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG---***--- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ THIẾT KẾ BÁNH CÔNG TÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN ĐA NHIM Sinh viên thực hiện : VÕ TIẾN HÙNG Lớp : 02C4 Giáo viên hướng dẫn : TS. PHẠM THỊ KIM LOAN Giáo viên duyệt : KS. NGUYỄN XUÂN TUYẾN 1.Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Nền kinh tế đất nước ta hiện nay nói chung, các ngành công nghiệp nói riêng đang từng bước phát triển mạnh mẽ cùng với đó sẽ là nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng cao. Từ năm 1975 đến nay, các nguồn thủy năng đã được khảo sát và các nhà máy thủy điện được xây dựng là biện pháp cơ bản để tăng sản lượng điện năng ở nước ta. Tuabin nước là thiết bị trực tiếp biến đổi năng lượng dòng nước thành cơ năng làm quay máy phát điện tạo ra điện năng. Do vậy, việc khảo sát hệ thống đường ống và thiết kế bánh công tác dựa trên các thông số của nhà máy thuỷ điện Đa Nhim nhằm tập làm quen với công việc để đáp ứng các mục đích trên. Mục đích chính của đề tài là khảo sát hệ thống đường ống và thiết kế bánh công tác mang tính chất kiểm nghiệm dựa trên các thông số ban đầu : + Cột áp tính toán : H = 720 m + Công suất một tổ máy : Ntb = 42 (MW) + Số vòng quay định mức : n = 500(vòng/phút) 2.CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN VIỆT NAM Đất nước ta có mạng lưới sông ngòi chằng chịt, cùng với lượng mưa trung bình năm tương đối cao có thể khẳng định rằng tiềm năng thuỷ điện ở nước ta là rất lớn. Ngành điện lực luôn coi trọng việc phát triển thuỷ điện vì thuỷ điện luôn chiếm một tỷ trọng ( khoảng 60%) công suất của toàn hệ thống lưới điện. Nhà nước ta hiện nay khuyến khích đầu tư các nguồn thuỷ điện nhằm bảo sung lượng điện phục vụ cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Hệ thống thuỷ điện Đa Nhim với diện tích hồ chứa là 165 triệu mét khối. Tổng công suất thiết kế là 4 tổ máy x 42 MW. Cột áp của nhà máy là 799 (m). Sản điện lượng bình quân hàng năm khoảng 1 tỷ KWh 3.1.Đặc điểm nhà máy thủy điện Đa Nhim 3. ĐẶC ĐIỂM NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN ĐA NHIM – CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 3.2.Thông số kỹ thuật tuabin gáo và máy phát điện - Hiệu: Toshiba. - Cột nước tính toán: 720m. - Công suất định mức: 42 MW( ở cột nước 720m ). - Kiểu: trục ngang, một bánh công tác, 2 van kim. - Số vòng quay định mức: 500vòng/phút. - Số vòng quay lồng ở cột nước 790m: 920 vòng/phút. - Lưu lượng qua tuabin với công suất 42 MW ở cột nước 720m: 6,65 m3/s - Hiệu suất tuabin với công suất 42 MW ở cột nước 720m: 89,5%. a.Tuabin gáo b.Máy phát điện - Hiệu: Mítsubishi. - Kiểu: đồng bộ 3 pha, trục ngang. - Công suất định mức : 45000kVA - Điện áp: 13,2 KV. - Số vòng quay định mức: 500 v/p. - Tần số: 50Hz 3.3.Khảo sát hệ thống đường ống nhà máy thuỷ điện Đa Nhim 3.4. Khảo sát buồng điều áp nhà máy thủy điện Đa Nhim Buồng điều áp là làm giảm trị số va đập thuỷ lực trong đường dẫn nước có áp và đường dẫn nước vào tuabin tức là khắc phục những điều kiện bất lợi trong điều kiện vận hành của tuabin khi thay đổi phụ tải. Buồng điều áp cũng là nơi chứa nước để tích nước lại hay cấp nước cho tuabin khi lưu lượng thay đổi rất nhanh. * Công dụng buồng điều áp * Cấu tạo và vai trò buồng điều áp nhà máy thủy điện Đa Nhim 4.KHẢO SÁT TUABIN GÁO Tuabin gáo có các bộ phận sau: - Vòi phun và bộ phận điều chỉnh lưu lượng. - Bánh công tác. - Vỏ tuabin. - Buồng thoát 4.1.Kết cấu và nguyên lý làm việc của tuabin gáo * Kết cấu * Nguyên lý làm việc tuabin gáo 4.2. Máy điều tốc * Nhiệm vụ cơ bản của máy điều tốc tuabin * Nguyên lý làm việc của máy điều tốc Sơ đồ điều chỉnh kép tuabin gáo cho nhà máy thủy điện Đa Nhim. Chuyển động rôto của tổ máy được xác định bằng phương trình cơ bản sau: J- mômen quán tính phần quay của tổ máy Tần số phụ thuộc tốc độ quay của rôto máy phát điện: Mômen chuyển động Mq quyết định bởi công suất của tuabin Ntb, giữa chúng có quan hệ sau: 5.THIẾT KẾ BÁNH CÔNG TÁC Bánh công tác có nhiệm vụ trực tiếp nhận năng lượng của dòng chảy và biến nó hoàn toàn thành cơ năng làm quay bánh công tác. Qua đó, truyền mômen xoắn đến trục máy phát và biến thành điện năng cung cấp cho phụ tải. * Nhiệm vụ của bánh công tác * Tính toán các thông số cơ bản của tuabin gáo - Chọn số lượng vòi phun (zo = 2) - Đường kính tia nước và đường kính miệng vòi phun  Sơ đồ kích thước vòi phun d : đường kính miệng vòi phun. do: đường kính tia nước. Trong đó zo : số vòi phun, zo = 2; Hệ số vận tốc. Chọn:  = 0,96 Q : lưu lượng qua tuabin , Q = 6,65 (m3/s). H : cột nước làm việc của tua bin, H = 720(m) g : gia tốc trọng trường Thay các giá trị trên vào ta được: Theo [4 ] thì thí nghiệm được độ mở lớn nhất của vòi phun có tỷ số đường kính thường nhỏ hơn 1,08  1,09, nhưng khi thiết kế ta lấy như sau: d = ( 1,20 - 1,25 ).do = ( 1,20 - 1,25 ).0,19 = 0,228  0,2375 (m) Chọn d = 0,23 (m) = 230(mm) 5.3. Thiết kế bánh công tác Tính đường kính bánh công tác Vận tốc quay U được xác định theo công thức kinh nghiệm sau : Trong đó : - Hệ số vận tốc lợi nhất; = 0,46  0,49. Chọn = 0,46 V - Vận tốc ra khỏi vòi phun. Sơ đồ tính toán bánh công tác tuabin gáo U = 0,46.114,1 = 52,486 (m/s) Đường kính bánh công tác là : Đường kính D0 tính theo công thức : D0 = D1+( 2,52,8 ).d0 Chọn: D0 = 2,0 +2,5.0,19 = 2,475 (m) b.Tính toán thiết kế gáo Kích thước cơ bản của gáo lấy như sau: L = (0,7  0,9).B; B = (2,8  4,0).do; b = 1,2.do+5mm; e = (0,9  1,2).do h = (0,3 - 0,4).B Sơ đồ kích thước chính của gáo Ta chọn các thông số trên, ta được: B = 3.do = 3.0,19 = 0,57 (m) = 570 (mm) L = 0,7.B = 0,9.0,57 = 0,512(m) = 512 (mm) b = 1,2do+5mm = 1,2.190 +5 = 228 (mm) e = 1,06.do = 0,9.190 = 182 (mm) h = 0,3.B= 0,3.570 = 171 (mm) 5.4.Xác định số lượng gáo làm việc Theo số lượng gáo làm việc hiệu quả là : Trong đó : Vì vậy: Vậy có thể chọn số gáo làm việc là : mg = 20 (gáo). KẾT LUẬN Qua việc làm đồ àn này, giúp em cũng cố thêm kiến thức về lĩnh vực thủy điện và tuabin thuỷ lực. Giúp em biết được một số kết cấu, nguyên lí hoạt động và tập làm quen việc tính toán thiết kế tuabin thủy lực. Tuy nhiên, kiến thức bản thân lại còn hạn chế nên chỉ giải quyết những vấn đề cơ bản của đề tài mà chưa đi sâu giải quyết triệt để các nội dung liên quan đến đề tài. EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÍ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN QUAN TÂM THEO DÕI ! Dòng chảy trong tuabin gáo