Tài liệu Giáo trình tuabin thủy lực

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG


LỜI NÓI ĐẦU


Để đáp ứng nhu cầu học tập Thuỷ điện của sinh viên khoa Xây dựng Thuỷ

lợi - Thuỷ điện thuộc Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng trong giai đoạn mới,

chúng tôi biên soạn giáo trình Turbine thuỷ lực - các thiết bị thuỷ lực và Công

trình trạm Thuỷ điện (là giáo trình môn học Thuỷ điện 2). Giáo trình này được

biên soạn theo nội dung Đề cương môn học Thuỷ điện đã được nhà trường phê

duyệt năm 2005.

Giáo trình Thuỷ điện 2 gồm 17 chương, được trình bày trong hai phần lớn:

phần I (thiết bị thuỷ điện) và phần II (công trình Thuỷ điện):

Phần I - Turbine thuỷ lực - các thiết bị thuỷ lực của trạm thuỷ điện, gồm

8 chương (từ chương I đến chương VIII). Phần này dùng để giảng với 20 tiết trên

lớp, nội dung tìm hiểu: turbine thuỷ lực, thiết bị điều tốc, các thiết bị phụ và các

hệ thống thiết bị phụ thuỷ lực . về cấu tạo, tính năng hoạt động cũng như lựa

chọn, tính toán xác định các thông số cơ bản và kích thước của thiết bị đủ phục

vụ cho thiết kế trạm thuỷ điện.

Phần II - Công trình trạm thuỷ điện, gồm 9 chương dùng để giảng 40

tiết trên lớp, thuộc hai phần: Phần IIa -Các công trình thuộc tuyến năng lượng

với 7 chương (từ chương IX đến chương XV), bao gồm các công trình thuộc

tuyến năng lượng: cửa lấy nước, bể lắng cát, công trình dẫn nước, bể áp lực,

đường ống turbine, buồng điều áp. Nội dung trình bày về cấu tạo cũng như tính

toán xác định kích thước các công trình thông qua tính toán thuỷ lực và tính toán

dòng không ổn định của chúng. Phần IIb - Nhà máy thuỷ điện, gồm 2 chương

XVI và XVII, nội dung trình bày các loại nhà máy thuỷ điện và một số thiết bị cơ

điện của chúng, cách bố trí, xác định kích thước nhà máy, tính toán ổn định và

tính kết cấu các phần dưới nước của nhà máy.

Giáo trình này đề cập khá đầy đủ nội dung chuyên môn của môn học Thủy

điện 2, đáp ứng 60 tiết giảng trên lớp và còn có thể dùng tham khảo thêm sau này

khi sinh viên ra trường tham gia vào lĩnh vực thiết kế công trình thuỷ điện sẽ gặp

phải.

Trong quá trình biên soạn giáo trình, do khả năng có hạn do vậy không

tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và

bạn đọc để sửa chữa cho tốt hơn.




TÀI LIỆU THAM KHẢO


TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT:


1 - Bộ môn thiết bị thuỷ điện - Trường ĐHTL - Giâo trình Turbine Thuỷ lực,

năm 1982;

2 - Võ Sỹ Huỳnh, Ng. Thị Xuân Thu - ĐHBK Hà Nội - Turbin nước, xuất bản

năm 2005;

3 - Lê Phu - Tủ sách ĐHXD Hà Nội - Turbin nước, xuất bản năm 1971;

4 - Bộ môn Thuỷ điện - ĐHTL Hà Nội - Công trnh Trạm Thuỷ điện, xuất bản

năm 2003;

5 - Khoa XDTL - TĐ Trường ĐHXD - Trạm Thuỷ điện (Các công trình trên

tuyến năng lượng), xuất bản năm 1991;

6 - Khoa XDTL - TĐ Trường ĐHXD - Nhà máy của Trạm Thuỷ điện, xuất bản

năm 1991;

7 -Bộ môn Kỹ thuật điện, ĐHTL - Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến

áp, 1976;

8 - Bộ môn thiết bị Thuỷ điện, ĐHTL - Thiết bị phụ trong trạm thuỷ điện, 1971 ;

9 - Nguyễn duy Thiện và Nguyễn duy Hạnh - Khảo sát thiết kế trạm TĐ nhỏ,

1971.


TĂI LIỆU TIẾNG NGA:

1 - P.P. Gubin - Trạm Thuỷ điện; xuất bản năm 1972;

2 - Đ. C. Savelep - Nhà máy Thuỷ điện, xuất bản năm 1967;

3 - A. A. Bererơnôi - Nhà động lực của Trạm Thuỷ điện, xuất bản năm 1964;

4 - L. A. Vơladislavơlev - Rung động của tổ máy thuỷ lực, xuất bản năm 1972;

5 - A. A. Umansky - Cẩm nan thiết kế công trình và nhà công nghiệp, nhà ở, nhà

công cộng , xuất bản năm 1972;

6 - V. X. Golisman - Tính toán nhà máy thuỷ điện và đập tràn, xuất bản năm

1968;

7 - I. I. Ulisky - Kết cấu bê tông cốt thép ;

8 - N. N. Kvalĩp - Cẩm nan kết cấu turbine thuỷ lực, xuất bản năm 1971;

9 - V. A. Orơlốp - Buồng điều áp của Trạm thuỷ điện, xuất bản năm 1968;

10 - Tiêu chuẩn và định mức thiết kế đường ống thép của Trạm thuỷ điện TY-9-

51 ;

11 - Tài liệu Liên Xô dịch từ Mỹ năm 1960 - Cẩm nan Trạm thuỷ điện ;

12 - G. A. Plonsky - Thiết bị cơ khí thuỷ công, xuất bản năm 1959 .


MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU

Phần I. TURBINE THỦY LỰC VÀ CÁC THIẾT BỊ T.LỰC CỦA TTĐ 1

Chương I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TURBINE THUỶ LỰC




I. 1. Phân loại turbine thuỷ lực của TTĐ

I. 2. Turbine xung kích

I. 2. 1. Turbine xung kích gáo

I. 2. 2. Turbine xung kích hai lần

I. 2. 3. Turbine xung kích phun xiên

I. 3. Turbine phản kích

I. 3. 1. BXCT của turbine tâm trục

I. 3. 2. BXCT của turbine hướng trục

I. 3. 3. BXCT của turbine hướng chéo

I. 3. 4. Turbine dòng

I. 3. 5. Turbine thuận nghịch

Chương II. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA TURBINE THUỶ LỰC


II. 1. Vòng bệ, cơ cấu hướng dòng, trục của turbine phản kích 17

II. 2. Thiết bị dẫn nước của turbine 20

II. 2. 1. Loại buồng hở

II. 2. 2. Buồng hình ống

II. 2. 3. Buồng xoắn ốc

II. 3. Thiết bị tháo nước của turbine 31

II. 3. 1. Ống xả hình nón cụt

II. 3. 2. Ống xả hình cong

II. 3. 3. Ống xả khuỷu cong

Chương III. HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC TRONG TURBINE THUỶ LỰC

III. 1. Hiện tượng khí thực và tác hại 37

III. 2. Những biện pháp phòng chống khí thực 37

III. 3. Điều kiện xảy ra khí thực và hệ số khí thực 38

III. 4. Xác định cao trình đặt turbine 39

Chương IV. NGUYÊN LÝ CÔNG TÁC VÀ LUẬT TƯƠNG TỰ CỦA TB

IV. 1. Dòng chảy trong turbine thuỷ lực 41

IV. 2. Phương trình cơ bản của turbine thuỷ lực 42

IV. 3. Luật tương tự và các đại lượng quy dẫn của turbine 44

IV. 3. 1. Các điều kiện tương tự

IV. 3. 2. Các quan hệ của hai turbine tương tự

IV. 3. 3. Các đại lượng quy dẫn

IV. 3. 4. Vòng quay đặc trưng (tỷ tốc)

IV. 3. 5. Tính toán hiệu suất của turbine thực từ mô hình

Chương V. THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VĂ ĐẶC TÍNH TURBINE




V. 1. Mô hình vật lý và hệ thống thí nghiệm

V. 1. 1. Hệ thống thí nghiệm hở

V. 1. 2. Hệ thống thí nghiệm kín

V. 2. Đường đặc tính của turbine

V. 2. 1. Đường đặc tính đơn

V. 2. 2. Đường đặc tính tổng hợp

V. 2. 3. Đường đặc tính tổng hợp của nhóm tổ máy

V. 3. Xây dựng đường đặc tính tổng hợp vận hành

Chương VI. CHỌN KIỂU LOẠI VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA TBTL


VI. 1. Vấn đề chuẩn hoá TB và phạm vi sử dụng cột nước của TB

VI. 1. 1. Vấn đề chuẩn hoá

VI. 1. 2. Phạm vi sử dụng cột nước của các loại turbine

VI. 2. Những vấn đề chung khi chọn turbine

VI. 3. Lựa chọn turbine phản kích

VI. 3. 1. Chọn theo quy cách sản phẩm

VI. 3. 2.Chọn theo bảng, biểu hệ loại và đường đặc tính tổng hợp

VI. 3. 3. Các kích thước khác của BXCT turbine phản kích

VI. 4. Chọn các thông số cơ bản của turbine xung kích

VI. 4. 1. Chọn thông số cơ bản của turbine gáo

VI. 4. 2. Xác định kích thước của tủbine xung kích hai lần


Chương VII. THIẾT BỊ ĐIỀU TỐC CỦA TURBINE THUỶ LỰC

VII. 1. Nhiệm vụ của thiết bị điều tốc turbine

VII. 2. Các loại thiết bị điều tốc thủ công

VII. 3. Thiết bị điều tốc tự động

VII. 3. 1. Sơ đồ nguyên lý điều tốc trực tiếp

VII. 3. 2. Các sơ đồ nguyên lý điều tốc đơn gián tiếp

VII. 3. 3. Các sơ đồ điều tốc kép gián tiếp

VII. 3. 4. Một số cơ cấu điều khiển của máy điều tốc

VII. 3. 5 Thiết bị dầu áp lực của máy điều tốc

VII. 4. Lựa chọn thiết bị điều tốc

VII. 4. 1. Chọn điều tôc loại nhỏ

VII. 4. 2. Chọn điều tiết trung bình van lớn

Chương VIII. MỘT SỐ THIẾT BỊ KHÁC CỦA TTĐ


VIII. 1. Cửa van trên đường ống áp lực

VIII. 2. Các hệ thống thiết bị phụ thuỷ lực của TTĐ

VIII. 2. 1. Hệ thống thiết bị dầu

VIII. 2. 2. Hệ thống cấp nước kỹ thuật

VIII. 2. 3. Hệ thống khí nén

VIII. 2. 4. Hệ thống tháo nước tổ máy

VIII. 2. 5. Hệ thống cứu hoả trong nhà máy

Phần II,a. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG TTĐ

Chương IX. KHÁI QUÁT VỀ THÀNH PHẦN VÀ BỐ TRÍ TTĐ

IX. 1. Các thành phần của trạm thuỷ điện 111

IX. 2. Các sơ đồ bố trí TTĐ kiểu đập 112

IX. 3. Các sơ đồ bố trí TTĐ kiểu đường dẫn 115

Chương X. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN




X. 1. Phân loại các công trình lấy nước của TTĐ

X. 2. Các thành phần của công trình lấy nước

X. 2. 1. Lưới chắn rác và thiết bị dọn rác

X. 2. 2. Cửa van

X. 2. 3. Thiết bị nâng hạ, vận chuyển

X. 3. Công trình lấy nước mặt

X. 4. Công trình lấy nước dưới sâu

Chương XI. BỂ LẮNG CÁT CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

XI. 1. Công dụng và phân loại bể lắng cát

XI. 2. Tính toán thuỷ lực bể lắng cát

Chương XII. CÔNG TRÌNH DẪN NƯỚC CỦA TTĐ


XII. 1. Khái niệm về công trình dẫn nước của TTĐ


XII. 2. Đường dẫn nước của trạm thuỷ điện 150

XII. 2. 1. Chọn tuyến đường dẫn và hình dạng đường dẫn

XII. 2. 2. Tính toán kết cấu đường hầm dẫn nước của TTĐ

XII. 3. Kênh dẫn của trạm thuỷ điện 154

XII. 3. 1. Chọn tuyến kính vă hình thức tuyến kính

XII. 3. 2. Cấu tạo mặt cắt kính

XII. 3. 3. Kênh tự động và không tự động điều tiết

XII. 4. Tính toán thuỷ lực đường dẫn 159

XII. 4. 1. Tính thuỷ lực đường dẫn không áp

XII. 4. 2. Tính thuỷ lực đường dẫn có áp

XII. 4. 3. Tính tổn thất thuỷ lực và năng lượng của đường dẫn TTĐ



XII. 5. Lựa chọn mặt cắt kinh tế đường dẫn TTĐ



163



XII. 6. Bể áp lực của Trạm thuỷ điện 165

XII. 6. 1. Cấu tạo và các phần của bể áp lực

XII. 6. 2. Các sơ đồ bố trí tổng thể bể áp lực

XII. 6. 3. Tính toán xác định kích thước và ổn định bể áp lực


Chương XIII. ĐƯỜNG ỐNG TURBINE




XIII. 1. Khái quát đường ống turbine

XIII. 1. 1. Phân loại đường ống turbine

XIII. 1. 2. Chọn tuyến và bố trí đường ống turbine

XIII. 2. Đường ống thép

XIII. 2.1.Cấu tạo đường ống thép và các bộ phận thiết bị công trình

XIII. 2. 2. Tính toán đường ống thép

XIII. 3. Đường ống bêtông cốt thép 189

XIII. 3. 1. Phân loại cấu tạo lắp đặt đường ống

XIII. 3. 2. Tính toán kết cấu ống bêtông cốt thép


Chương XIV. NƯỚC VA VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH


XIV. 1. Khái niệm cơ bản về nước va và các chế độ chuyển tiếp TTĐ 194

XIV. 1. 1.Hiện tượng nước va trong đường ống áp lực của TTĐ

XIV. 1. 2. Các chế độ chuyển tiếp khi điều chỉnh tổ máy thuỷ lực

XIV. 2. Tính toán nước va trong đường ống đàn hồi 198

XIV. 2. 1. Cơ sở lý thuyết của nước va trong ống đàn hồi

XIV. 2. 2. Tính toán nước va bằng phương pháp giải tích

XIV. 2. 3. Tính toán nước va bằng phương pháp đồ giải

XIV. 3. Biện pháp giảm áp lực nước va trong đường ống 218

XIV. 4. Tính toán bảo đảm điều chỉnh tổ máy thuỷ lực 219

Chương XV. BUỒNG ĐIỀU ÁP CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN




XV. 1. Công dụng vă nguyên lý làm việc của buồng điều áp

XV. 2. Các loại buồng điều áp

XV. 2. 1. Các loại buồng điều áp

XV. 2. 2. Kết cấu buồng điều áp

XV. 2. 3. Lựa chọn buồng điều áp

XV. 3. Phương trnh vi phđn cơ bản của buồng điều áp

XV. 3. 1. Phương trnh động lực học

XV. 3. 2. Phương trình liên tục

XV. 4. Tính toán thuỷ lực buồng điều áp bằng phương pháp g.tích

XV. 4. 1. Tính toán thuỷ lực buồng điều áp hnh trụ

XV. 4. 2. Tính toán thuỷ lực buồng điều áp có kết cấu cản

XV. 4. 3. Tính toán thuỷ lực buồng điều áp hai buồng

XV. 5. Tính toán thuỷ lực buồng điều áp bằng phương pháp đồ giải

XV. 5. 1. Đồ giải đối với BĐA hình trụ

XV. 5. 2. Đồ giải đối với BĐA có cản

XV. 5. 3. Đồ giải đối với BĐA hai buồng

XV. 6. Vấn đề ổn định hệ thống buồng điều áp

XV. 7. Khái quát về thiết kế buồng điều áp




Phần II.b. NHÀ MÁY CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

Chương XVI. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG NM




XVI. 1. Khái quát về thành phần nhà máy thuỷ điện

XVI. 1. 1. Nhà máy thuỷ điện và bố trí thiết bị trong nhă mây

XVI. 1. 2. Phân loại nhà máy thuỷ điện

XVI. 2. Đặc điểm và cấu tạo của các loại nhà máy thuỷ điện

XVI. 3. Các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện

XVI. 3. 1. Máy phát điện của trạm thuỷ điện

XVI. 3. 2. Cầu trục trong nhà máy thuỷ điện

XVI. 3. 3. Mây biến âp

XVI. 3. 4. Bố trí thiết bị phụ trong nhà máy thuỷ điện

XVI. 4. Kếu cấu và kích thước nhà máy thuỷ điện

1. Bố trí và kết cấu phần trín nhà máy TĐ

2. Bố trí và kết cấu phần dưới nhà máy TĐ

3. Xác định kích thước nhà máy TĐ

4. Gia cố lòng sông ở hạ lưu nhà máy TĐ


Chương XVII. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ KẾT CẤU PHẦN DƯỚI

MÁY TRẠM THỦY ĐIỆN

XVII.1.Tính toán ổn định trượt và ứng suất dưới bản đáy NMTĐ

XVII. 2. Tính toán độ bền phần dưới của nhà máy TĐ

XVII. 2. 1. Tính toán độ bền chung của nhà máy TĐ

XVII. 2. 2. Tính toán độ bền cục bộ phần dưới của nhà máy TĐ

I. Tính kết cấu bệ máy phát điện trục đứng

II. Tính toán kết cấu buồng xoắn

III. Tính toán kết cấu ống xả

TĂI LIỆU THAM KHẢO

MỤC LỤC







CHÚ THÍCH : TÀI LIỆU GỒM 310 TRANG