Phần II : tuabin - chọn thiết bị cho Trạm thuỷ điện I Chọn tổ máy loại tuabin 1.1- Chọn tổ máy: Đối với nhà máy thuỷ điện, số tổ máy tăng chi phí tăng theo, nhng làm việc linh hoạt an toàn cho hệ thống, dễ thi công vận chuyển cho hệ thống, thiết bị bố trí gọn nhẹ Song ngợc lại số tổ máy giảm, công suất tổ máy lớn, thiết bị cồng kềnh Do chọn tổ máy ta phải chọn tổ máy ta phải so sánh phơng án kinh tế, kỹ thuật để chọn Với số liệu nh tính toán phần thuỷ ta chọn số tổ máy Z = 10 tổ Công suất turbin : N TB = N lm 424 = = 44.63 Z mf 10 * 0.95 (MW) (1.1) 1.2- Chọn kiểu bánh xe công tác: Từ đặc trng tính toán đợc : Nlm = 424 (MW) Hmax = 128.8 (m) Hmin = 83.44 (m) HTB = 112.21( m) Htt = 106.6 (m) Tra bảng (8-2) GTTB đợc kiểu bánh xe công tác PO 170/741- làm việc với cột nớc lớn Hmax = 170 (m) 1.3- Tính toán thông số turbin: 1.3.1 Chọn đờng kính bánh xe công tác D1: Theo công thức: D1 = N TB 9.81 * TB * Q1tt H tt H tt ' (1.2) Trong đó: NTB : Công suất tính toán tuabin (NTB = 44.63*103 (KW) Htt : Cột nớc tính toán : Htt =106.6 (m) TB : Hiệu suất 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 đờng đặc tính tổng hợp điểm tính toán ứng vùng có hiệu suất lớn Tra ĐĐTTHC tuabin PO 170/741 ta đợc : Q1tt = 950 l/s =0.95 m3/s D1 tt = 44.63 * 10 9.81 * 0.88 * 0.95 * 106.6 * 106.6 = 2.224(m) Ta chọn D1 thiên lớn so với D1tt (Vì tuabin tâm trục): Từ bảng 5-5 ta chọn đợc D1 = 2.25 (m).Đối với tuabin tâm trục ta chọn thiên lớn cần đảm có phần công suất d (dự trữ) từ (1-2)% nhờ khả thoát nớc nh hiệu suất tuabin lớn mẫu tính toán Có D1 ta tính lại Q1tt : Qltt = N TB 9,81 * TB * D12 * H tt * H tt Q = = 44.63 * 10 9.81 * 0.88 * 2.25 2.106.6 * 106.6 = 0.93(m3/s) 0.95 0.93 * 100 = 2.2% 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 cửa vào : VV = k x H tt (2.1) kx : Là hệ số kinh nghiệm xét đến tổn thất thuỷ lực kích thớc kinh tế buồng xoắn, theo kinh nghiệm kx = 0,8 ữ 1,1 ( Khi chọn cột nớc lớn tơng ứng với hệ số nhỏ ngợc lại ) chọn kx = 0,8 Vv = 0.8 * 106.6 = 8.26 (m/s) Kiểm tra an toàn tuabin.Tra bảng (7-3) tuabin nớc có [ Vcp ] = ( ữ 9) m/s Vv = 8.26 (m/s) an toàn 2.1.2 Lu lợng cửa vào : QV = max * Q0 360 (2.2) Trong đó: max : Là góc bao lớn 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 * 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 = + Với : ra= Da 3.75 = = 1.875 (m) 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 + V (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 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 3 3 4 4 4 2.ra Từ kết bảng ta vẽ đợc hình bao buồng xoắn tuabin ( hình ) Hình : Hình bao buồng xoắn turbin tuabin Buồng xoắn 350 13 300 250 12 200 150 100 50 11 10 2.2 Chọn ống hút : Với loại tuabin PO170/741 chọn, theo bảng (6-3) (6-5) GTTB ta chọn đợc ống hút loại 4H với kích thớc tính với D1 =1 (m) Bảng ghi kích thớc ống hút loại 4H ứng với D1 = (m) Kiểu khuỷu 4H D4 a R6 0.478 1.16 D1 h L 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 ta tính toán cho ống hút ứng với đờng kính D1 = 2.25 (m) (nhân kích thớc bảng 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 trình làm việc TTĐ,nhu cầu điện (phụ tải máy phát điện ) luôn thay đổi phạm vi rộng Vì vậy, TTĐ đòi hỏi cần phải có thiết bị điều tốc để điều chỉnh công suất tuabin phát cho lới điện để tránh xảy thay đổi tần số điện giới hạn cho phép Mặt khác,khi muốn điều chỉnh lu lợng vào BXCQ để thay đổi công suất tuabin(hay máy phát) cần phải điều chỉnh cánh hớng nớc ,ta cần dùng thiết bị tiếp lực 3.1.Chọn động tiếp lực: 3.1.1.Yêu cầu động tiếp lực: Khi quay cánh hớng nớc động tiếp lực phải kéo đủ thắng momen thuỷ lực tác dụng lên tất cánh hớng nớc ,mômen ma sát ổ trục cánh hớng nớc,trong khớp kéo hệ tì vành điều khiển mômen phụ để làm kín cánh hớng nớc đóng cánh hớng nớc - áp lực làm việc lớn dầu có áp thờng: PdầuMAX = ( 25- 40)at - áp lực dầu nhỏ đủ để đóng đợc cánh hớng nớc: PdầuMIN = (14.7 16.7) at áp suất làm việc PO=25at Và PdầuMIN = (23.5 26.7) at 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 tiếp lực tạo phải lớn tổng mômen thuỷ lực mômen ma sát: Mk > Mtl + M ms 3.1.2.Lựa chọn động tiếp lực: * Đờng kính động tiếp lực (đờng kính xilanh) với áp lực dầu nhỏ PdầuMIN là: dh = .D1 b * H max (3.1) bo đó: b = 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 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 động tiếp lực: SHmax =(1.4 1.6)*aomax (3.2) Do Z oM = aoM DoM Z o Với ao aoM độ mở cánh hớng dòng Trong đó: aomax tuốc bin mẫu ,Tra đờng ĐTTHC, ta đợc aoM =34(mm) D0 DoM- Là đờng kính vòng tròn qua tâm cánh hớng dòng tuabin mẫu Tra bảng (5-5) đợc Do = 2750(mm);DoM=1,16*Dm=534(mm) Zo = ZoM = 16 cánh ,thay vào công thức ta đợc: aomax = 34 * 2750 * 16 =175.1 (mm) 534 * 16 SHmax = 1.5*175.1 = 262.6 (mm) 3.1.4 Thể tích động tiếp lực: VH = dH Z H H S H max Trong : (3.3) ZH Số lợng pitông động tiếp lực ZH = H -Hệ số co hẹp có cần pitong nằm 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) 3.1.5 Lực lớn tác dụng động tiếp lực: PH = Po dH2.ZH.H (3.4) Thay số ta đợc: PH = 40*100* *0.42*0.8 = 1004.8 (KN/m2) 3.1.6 Khả công tác động 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 máy đơn 3.2.1 Lu lợng dầu có áp lực : Lu lợng dầu có áp vào van trợt máy điều tốc đợc tính theo công thức : Qvt = Trong : VH TS (3.5) Ts Là thời gian đóng động tiếp lực đợc xác định dựa theo kết tính toán đảm bảo điều chỉnh Ts = (5 6)s ,cho tuốc bin loại lớn ,ở ta chọn Ts=5s Qvt = 158 = 31.6 (l/s) 3.2.2 Đờng kính ống dẫn dầu từ van trợt đến động tiếp lực: Do = Dvt = 4.Qvt Vd (3.6) Trong : Vd- Là vận tốc dầu có áp ống dẫn dầu (Vd =(4-6)m/s) Chọn Vd=5 (m/s): Do= * 0.0316 = 0.09(m)=90(mm) 3.14 * Chọn theo đờng kính tiêu chuẩn Do =150(mm) Do ta chọn máy điều tốc loại P-100 - Có kích thớc máy : Cao x dài x rộng=1.9 x 0.8 x 0.8(m) 2.3.Lựa chọn thiết bị dầu áp lực Kích dầu áp lực TBDAL phụ thuộc vào thể tích nồi ,dung tích phải đủ để đóng bọ phận hớng nớc điều kiện bất lợi áp suất nồi thấp áp suất định mức.Thiết bị dầu có áp lực đợc tính theo dung tích cần thioết nồi ,dung tích tính nh sau Với tuốc bin tâm trục : V =(18-20)VH Chọn V = 20 *VH = 20*0.158 = 3.16 (m3) Các thông số kích thớc thiết bị dầu áp lực TBDAL.Tra bảng (9-1)-GTTBTL ta chọn thiết bị dầu áp lực nồi kiểu TBDAL4.0 có thông số sau : Thể tích (m3) Kích thớc (mm) 4.0 Nồi Thùng dầu D 34.70 1356 Thể tích (m3) 4.0 Máy bơm dầu H Trọng lợng (T) h1 450 Trọng lợng (T) Kích thớc (mm) H L B A 1150 1800 2200 1420 3.8 Lu lợng (l/s) Công suất (KW) Số vòng quay (v/ph) Đờng kính ống (mm) 6.0 33 2940 50 IV- Chọn xác định kích thớc máy phát điện: 4.1 Chọn máy phát : - Công suất tổ máy phát : Nmp =NTB*MP=44.63*103*0.97=43.29*103(KW) - Công suất biểu kiến : Smp = N mp cos Với cos : Là hệ số công suất tác dụng ( cos = 0,8-0.85 ) 43.29 * 10 = 54.1 *10 Smp = 0,8 (KW) - Số vòng quay máy phát : n= 60 * f =nTB=300 p (v/ph) Với f=50Hz Tần số dòng điện p= 60 * 50 =10 (đôi cực từ) 300 Từ công suất yêu cầu ,công suất biểu kiến ,số vòng quay số đôi cực từ ta tra bảng Tài liệu chọn thiết bị trạm thuỷ điện chọn đợc máy phát điện kiểu CB425/200-20 có thông số sau: - Số vòng quay : n=300 v/ph - Công suất tác dụng : Nmp=50.103 KW - Công suất biểu kiến : Smp =62.5*103 KW - Hiệu suất : =97.2% - Số đôi cực từ : 2p= 20 - Công suất kich thích : PB =275 KW - Mômen đà : GD2 =2300 Tm2 - Đờng kính Stato : Di=485 cm - Trọng lợng rôto : Gm=180 Tấn - Trọnh lợng chung : G =400 Tấn - Đờng kính lõi thép từ hữu hiệu : DLT=425 cm - Chiều cao lõi thép từ hữu hiệu : la=200 cm Sự sai lệch máy phát tuabin : - Về số vòng quay : nmp=nTB=300 v/ph - Về công suất : Nmp =50*103 KW > NTB=44.63*103 KW  l1 200 = 0.4124 > 0.15 = - Về độ mảnh Di 485 n = 300v / ph Sự sai lệch chấp nhận đợc - Do số vòng quay máy phát nmp =300 v/ph > 150 (v/ph) nên ta phải chọn máy phát kiểu treo Máy phát chọn hợp lí 4.2 Xác định đờng kính giếng tuabin (Dg): - Theo điều kiện tháo lắp máy phát : Dg Di (0.6 ữ 1.5) m Chọn Dg Di 0.8 =4.85-0.6=4.05 (m) - Theo điều kiện tháo lắp tuabin: Dg (1.3 ữ 1.4)D1 =(1.3 ữ 1.4)*2.25=2.925 ữ 3.15(m) Chọn Dg=3.6 m 4.3 Xác định kích thớc lại máy phát từ Di la : TT Bộ phận Thông số -Đờng kính lõi thép từ Stato -Chiều cao máy phát -Đờng kính máy phát Giá chữ -Chiều cao thập -Đờng kính -Chiều cao Giá chữ -Đờng kính thập dới -Khoảng cách -Khoảng cánh trục -Chiều cao ổ trục chặn -Đờng kính -Chiều cao Chóp máy phát -Đờng kính -Đờng kính Hố máy -Chiều dày máy làm mát phát -Khoảng cách lại Kích thớc Da = Di + 0.75 =5.60 (m) hst = la + 0.75 =2.75 (m) Dst = (0.92 +0.0016*n0)Di = 6.79(m) hkt = 0.25 *Di = 1.21 (m) Dkt = Dst =1.36 (m) hkd = 0.12*Dg =0.43 (m) Dkd = Dg + 0.4 = 4.00 (m) a = 0.2 (m) C=1 (m) Hôc = 0.25* Di = 1.21 (m) Dôc = 0.4*Di = 1.94 (m) ho = 0.5 (m) D0 = 0.25*Di = 1.21 (m) Dh = 1.6*Di = 7.76 (m) t = 0.36 (m) b = 0.5 (m) V- Chọn máy biến áp 5.1.Tổng công suất định mức MBA đợc xác định theo công thức: N MBA = N CT Cos Trong đó: - NCT: Là công suất cần tải nàh máy: NCT=NLM-NTD -Nhp Với: + Ntd công suất tự dùng nhà máy : Ntd = 2% Nlm= 0.02*424 = 8.48 (MW) + Nhp công suất hao phí đờng dây tải điện từ máy phát điến MBA : Nhp=0 NMBA= 424 8.48 519400 =519.4 (MW) = =649250 (KVA) 0.8 0.8 5.2.Công suất định mức MBA: N MBA = N1MBA = Z MBA 519.4 = 103.88 (MW) =129850 (KVA) 5.3.Điện áp máy phát điện cung cấp: Do dung lợng Nmp=50 MW