Báo cáo " phân tích sai số giả thiết allievi trong tính toán nước va vì các lưu ý khi sử dụng "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

119
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong tính toán nước va bằng phương pháp giải tích, giả thiết Allievi được sử dụng để tính gần đúng giá trị nước va pha thứ m. Nhận thấy sai số của giả thiết Allievi trong một số trường hợp là rất lớn. Bằng cách phân tích sai số, chúng tôi đề xuất một số lưu ý khi sử dụng giả thiết Allievi để tính toán áp lực nước va pha thứ m và sau pha thứ m, trường hợp đóng hoàn toàn cửa van. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo " phân tích sai số giả thiết allievi trong tính toán nước va vì các lưu ý khi sử dụng "

PH¢N TÝCH SAI Sè GI¶ THIÕT ALLIEVI TRONG TÝNH TO¸N N¦íC VA Vµ C¸C L¦U ý KHI Sö DôNG ERROR aNALYSIS OF ALLIEVI HYPOTHESIS IN ESTIMATING WATER HAMMER PRESSURE AND SOME DIRECTIONS FOR USE Phan V¨n Hïng §¹i häc §µ N½ng Tãm t¾t Trong tÝnh to¸n níc va b»ng ph¬ng ph¸p gi¶i tÝch, gi¶ thiÕt Allievi ®îc sö dông ®Ó tÝnh gÇn ®óng gi¸ trÞ níc va pha thø m. NhËn thÊy sai sè cña gi¶ thiÕt Allievi trong mét sè trêng hîp lµ rÊt lín. B»ng c¸ch ph©n tÝch sai sè, chóng t«i ®Ò xuÊt mét sè lu ý khi sö dông gi¶ thiÕt Allievi ®Ó tÝnh to¸n ¸p lùc níc va pha thø m vµ sau pha thø m, trêng hîp ®ãng hoµn toµn cöa van. Abstract In the calculation of water hammer pressure by analytical method, the Allievi hypothesis is used to estimate the pressure in phase m. In some cases, the calculation error is very large. By analysing the accuracy, we propose some amendements in using this hypothesis to calculate water hammer pressure in phase m and after phase m in case of closure of valve. I. Đặt vấn đề Nước va trong ống áp lực làm việc dưới chế độ không ổn định xuất hiện nhiều trong thực tế, ví dụ dòng chảy trong ống dẫn dầu, trong ống hút ống đẩy máy bơm, trong đường ống cấp nước...; đặc biệt nước va xuất hiện trong ống áp lực nhà máy thủy điện có ảnh hưởng lớn đến độ bền, sự vận hành ổn định, và tính kinh tế của nhà máy. Do vậy, tính toán chính xác giá trị nước va là hết sức quan trọng. Cho đến nay trong tính toán giải tích nước va gián tiếp, để xác định áp lực nước va tại pha thứ m, người ta phải dựa vào giả thiết Allievi xấp xỉ giá trị áp lực nước va pha thứ m và pha thứ (m-1) bằng nhau. Tuy nhiên chúng tôi nhận thấy có một số trường hợp sai số của giả thiết trên là rất lớn. Để việc thiết kế được an toàn hơn, các lưu ý khi sử dụng giả thiết Allievi là hết sức cần thiết. II. Tóm tắt lý thuyết - Nhóm phương trình dây chuyền khi nước va di chuyển từ B đến A:
 nt   (B 1) t  2 (vnt  v(Bn 1)t ) A A (1) n - Nhóm phương trình dây chuyền khi nước va di chuyển từ A đến B:  nt   (A 1)t  2  (v nt  v (A 1)t ) B B (2) n n Trong đó: H  H 0 H   H0 H0 L H0 B V v Vmax A cV   max 2 gH 0 - Điểm A lấy tại cuối đường ống, điểm B lấy tại mặt cắt nối tiếp với hồ chứa thượng lưu. - H0: cột nước tĩnh ở chế độ ổn định - V, H: Vận tốc và cột nước ở chế độ không ổn định - Vmax: Lưu tốc trong ống khi lưu lượng chảy qua tuốc bin lớn nhất, ứng với trường hợp cánh hướng nước mở hoàn toàn và cột nước của trạm là H0. - t: Thời gian sóng nước va di chuyển từ A đến B hoặc ngược lại. Với giả thiết mặt hồ rộng, áp lực nước va tại B bằng 0, quá trình đóng mở tuốc bin tuyến tính, ta nhận được phương trình nước va tại pha thứ n ở mặt cắt cuối ống là:  A 1 n1  n 1   nA   d  n    iA (3) 2  i 1 trong đó chỉ số n là cuối pha thứ n. Do nhận xét nước va gián tiếp lớn nhất chỉ xảy ra ở cuối pha thứ nhất hoặc pha cuối cùng, người ta quan tâm tính toán áp lực nước va cho hai pha này. + Áp lực nước va tại A ở cuối pha thứ nhất: Giải được từ (3) khi n=1. 1A  2   d   12  ( d   12 ) 2  ( d   12 )  2 (4)     trong đó: d, 1: Độ mở tương đối tại A ở thời điểm ban đầu và cuối pha thứ nhất. F  Fmax Diện tích mặt cắt ống tại A tại thời điểm nào đó. F: Fmax: Diện tích mặt cắt ống lớn nhất tại A. + Áp lực nước va tại cuối pha thứ m: được xác định trên cở sở giả thiết A A Allievi  m   m 1 .
   A   2 4 m  (5) 2 LVmax trong đó:   , L: chiều dài đoạn ống AB; TS: thời gian đóng hoặc mở tuốc gH 0TS bin (dấu + trong trường hợp đóng tuốc bin, dấu - trong trường hợp mở tuốc bin). Do tiện tính toán nên đến nay công thức (5) vẫn được sử dụng để tính toán áp lực nước va tại pha cuối thứ m trong việc thiết kế các trạm thủy điện [1], [2], [3], đặc biệt tại các trạm thủy điện nhỏ (N
+ Cách thứ hai (kinh tế hơn nhưng phức tạp hơn): Nội suy hai lần từ các đồ thị H7, H8, H9, H10, H11, H12 mà chúng tôi đã thiết lập để t ìm sai số tương ứng với giá trị cột nước và lưu lượng thực tế. 2. Trường hợp nước va lớn nhất tại pha đầu: Khi nước va lớn nhất xảy ra ở pha đầu tiên, nếu sử dụng giả thiết Allievi để tính nước va âm sau pha thứ m (nước va nghịch) thì sai số rất lớn (đến hơn 200%) do vậy không nên sử dụng giả thiết Allievi nữa. IV. Kết luận và kiến nghị Qua phân t ích các kết quả tính toán ở trên, tác giả nhận thấy: Đối với trạm thủy điện loại vừa và lớn, khi tính áp lực nước va nên giải trực tiếp phương trình (5), còn đối với các trạm thủy điện nhỏ khi sử dụng các công thức tính áp lực nước va có sử dụng giả thiết Allievi nên chú ý các đề xuất ở phần b, mục III. TÀI LIỆU THAM KHẢO Argunov P. P., Trạm thủy điện và nguyên lý sử dụng năng lượng nước, [1] NXB Tiến bộ, Hà Nội, 1969 (bản tiếng Việt). Hoàng Đình Dũng, Phạm Hồng Nhật, Vũ Hữu Hải, Nguyễn Thượng Bằng, [2] Trạm thủy điện, các công trình trên tuyến năng lượng, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 1991. Nguyễn Duy Hạnh, Nguyễn Duy Thiện, Khảo sát và thiết kế trạm thủy [3] điện nhỏ, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1970.
Hinh 1 : H = 5 m, Q =10 m3/s , Hinh 2 : H = 5 m, Q =10 m3/s , N =375 kW, m = 2 N =375 kW, m = 5 20,000 4,000 10,000 2,000 Kxi Kxi 0,000 0,000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 10 11 12 13 14 15 16 -2,000 -10,000 -4,000 -20,000 P ha thu n P ha thu n Hinh 3 : H = 200 m, Q =5 m3/s , Hinh 4 : H = 200 m, Q =5 m3/s , N =7500 kW, m = 2 N =7500 kW, m = 5 1,000 0,400 0,500 0,200 Kxi Kxi 0,000 0,000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 -0,500 -0,200 -1,000 -0,400 P ha thu n P ha thu n Hinh 5 : H = 1000 m, Q =5 m3/s , Hinh 6 : H = 1000 m, Q =5 m3/s, N =37500 kW, m = 2 N =37500 kW, m = 5 0,600 0,200 0,150 0,400 0,100 0,200 Kxi 0,050 Kxi 0,000 0,000 -0,050 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 10 11 12 13 14 15 16 -0,200 -0,100 -0,400 -0,150 P ha thu n P ha thu n Hinh 7 Hinh 8 Q = 0.1 m3/s , m=2, Nuoc va pha cuoi Q = 0.1 m3/s , m=2, Nuoc va pha da u 60,00 250,00 Saiso (%) 40,00 200,00 Saiso (%) 20,00 150,00 100,00 0,00 50,00 -20,00 0,00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 -50,00 H (m) 0 500 1000 1500 2000 H (m)
Hinh 9 Hinh 10 Q = 20 m3/s , m=2, Nuoc va pha cuoi Q = 20 m3/s , m=2, Nuoc va pha da u 60,00 Saiso (%) 100,00 40,00 Saiso (%) 80,00 20,00 60,00 0,00 40,00 -20,00 0 50 100 150 200 20,00 0,00 H (m) 500 1000 1500 2000 H (m) Hinh 12 Hinh 11 Q = 50 m3/s , m=2, Nuoc va pha da u Q = 50 m3/s , m=2, Nuoc va pha cuoi 80,000 40,000 Saiso (%) Saiso (%) 60,000 20,000 40,000 0,000 20,000 -20,000 0 50 100 150 200 0,000 H (m) 500 1000 1500 2000 H (m)