bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n
viÖn khoa häc thñy lîi
b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò
nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o tæ m¸y
thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao
thuéc ®Ò tµi kc 07.04:
“nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ
sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng,
l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng”
Chñ nhiÖm chuyªn ®Ò: ThS nguyÔn vò viÖt
5817-7
16/5/2006
hµ néi – 5/2006
nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn Khoa häc Thñy lîi
Ch−¬ng I. Më ®Çu 1
1.1. §Æt vÊn ®Ò. 1
1.2. Tæng quan vÒ T§SN. 1
1.3. Néi dung b¸o c¸o. 7
Ch−¬ng II. Ph¹m vi sö dông vµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y 8
2.1. T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o T§CN. 8
2.2. Ph¹m vi sö dông. 9
2.3. C¸c th«ng sè c¬ b¶n. 9
2.3.1. Tû sè
0
1
d
D 9
2.3.2. Tû sè
0
m
d
d . 10
2.3.3. HiÖu suÊt tæ m¸y. 11
2.3.4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña tæ m¸y. 13
2.4. Lùa chän kÕt cÊu cho tæ m¸y. 14
Ch−¬ng III. tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c bé phËn chÝnh 16
3.1. Tiªu chuÈn hãa c¸c bé phËn chÝnh. 16
3.2. Vá tua bin. 16
3.3. Kho¶ng c¸ch tõ vßi phun ®Õn b¸nh c«ng t¸c. 16
3.4. ThiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. 17
3.4.1. Ph−¬ng h−íng thiÕt kÕ b¸nh c«ng t¸c. 17
3.4.2. X¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña c¸nh BCT. 18
3.4.3. X¸c ®Þnh c¸c gãc vµo cña c¸nh g¸o. 18
3.4.4. X¸c ®Þnh c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña BCT. 19
3.4.5. X¸c ®Þnh sè c¸nh Z. 20
nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn Khoa häc Thñy lîi
3.5. TÝnh to¸n, thiÕt kÕ vßi phun. 21
3.5.1. Lý thuyÕt tÝnh to¸n. 21
3.5.2. TÝnh to¸n vßi phun cho tæ m¸y T§SN. 22
3.5.3. VÞ trÝ vßi phun. 24
3.6. TÝnh to¸n thiÕt kÕ trôc. 24
3.6.1. C¸c th«ng sè ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ. 25
3.6.2. BiÓu ®å néi lùc. 25
3.6.3. TÝnh s¬ bé ®−êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc. 26
3.6.4. ThiÕt kÕ kÕt cÊu trôc. 27
3.6.5. TÝnh to¸n ®é bÒn mái cña trôc. 27
3.6.6. TÝnh to¸n trôc tua bin vÒ dao ®éng. 29
3.6.7. KiÓm nghiÖm ®é bÒn dËp cña then. 30
3.7. TÝnh to¸n lùa chän æ l¨n. 31
3.8. TÝnh to¸n tæn thÊt thñy lùc vµ lùa chän ®−êng èng. 33
3.8.1. Tæn thÊt cét ¸p qua l−íi ch¾n r¸c. 33
3.8.2. Tæn thÊt cét ¸p ë cöa vµo cña èng dÉn. 33
3.8.3. Tæn thÊt ¸p lùc ®−êng èng. 34
Ch−¬ng IV. ThÝ nghiÖm vµ x©y dùng ®Æc tÝnh vËn hµnh 35
4.1. HÖ thèng thÝ nghiÖm. 35
4.2. Qui tr×nh thÝ nghiÖm vµ ®Æc tÝnh vËn hµnh. 36
4.3. C¸c kÕt luËn rót ra tõ thùc nghiÖm. 42
Ch−¬ng V. HÖ thèng ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn 43
5.1. Ph©n lo¹i ®iÒu tèc t¶i gi¶ vµ nguyªn lý lµm viÖc. 43
5.1.1. HÖ thèng phô t¶i cè ®Þnh. 43
5.1.2. HÖ thèng phô t¶i thay ®æi. 44
5.2. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¶i gi¶ cho tæ m¸y c«ng suÊt nhá h¬n 1kW. 48
nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn Khoa häc Thñy lîi
5.2.1. Nguyªn lý. 48
5.2.2. Khèi t¶i gi¶. 49
5.3. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¶i gi¶ tæ m¸y thñy ®iÖn siªu nhá. 50
Ch−¬ng VI. C«ng tr×nh tr¹m vµ qu¶n lý vËn hµnh 53
6.1. Lùa chän vÞ trÝ l¾p ®Æt tæ m¸y. 53
6.1.1. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh cét n−íc. 53
6.1.2. X¸c ®Þnh l−u l−îng cña nguån n−íc. 54
6.1.3. Chän vÞ trÝ l¾p ®Æt m¸y. 55
6.2. C«ng tr×nh tr¹m tæ m¸y T§SN. 56
6.2.1. BÓ ¸p lùc. 57
6.2.2. §−êng èng ¸p lùc. 59
6.2.3. Van tr−íc tua bin. 59
6.2.4. Tæ m¸y T§SN. 59
6.2.5. Mãng m¸y. 59
6.3. C«ng t¸c qu¶n lý vËn hµnh. 61
6.3.1. L¾p ®Æt vµ vËn hµnh. 61
6.3.2. Qu¶n lý vµ b¶o d−ìng söa ch÷a. 62
Ch−¬ng VII. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 64
7.1. C¸c kÕt qu¶ mµ ®Ò tµi ®· ®¹t ®−îc. 64
7.2. KiÕn nghÞ. 64
Tµi liÖu tham kh¶o 65
Phô lôc 66
nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá cét n−íc cao §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn Khoa häc Thñy lîi
1
Ch−¬ng I. Më ®Çu
1.1. §Æt vÊn ®Ò.
MÆc dï l−íi vµ nguån ®iÖn quèc gia ph¸t triÓn m¹nh, nh−ng ë n−íc ta, mét bé
phËn rÊt lín ng−êi d©n ë vïng s©u, vïng xa do sèng qu¸ ph©n t¸n, sÏ kh«ng cã c¬ héi
®−îc sö dông nguån ®iÖn nµy. Ch−¬ng tr×nh ph¸t triÓn nguån n¨ng l−îng t¸i t¹o
(REAP) cña chÝnh phñ víi sù tµi trî cña c¸c tæ chøc quèc tÕ nh− UB, ADB, JICA …
®ang nç lùc hç trî kü thuËt, tµI chÝnh nh»m ph¸t triÓn c¸c d¹ng n¨ng l−îng t¸I t¹o
(NLTT) nh−: thñy ®iÖn nhá, n¨ng l−îng giã, n¨ng l−îng mÆt trêi,.. víi môc tiªu cung
cÊp ®iÖn cho h¬n 400 x· ë vïng s©u [1], [2].
ThiÕt bÞ thñy ®iÖn siªu nhá (T§SN) ®· ®−îc sö dông réng r·i ë ViÖt nam tõ
nhiÒu n¨m nay, theo sè liÖu cña ViÖn N¨ng l−îng, tíi n¨m 2002, c¶ n−íc ®· l¾p ®Æt
kháang 120.000 tæ m¸y T§SN, phÇn lín c¸c thiÕt bÞ nhËp khÈu tõ Trung Quèc. ë
trong n−íc, mét sè c¬ quan còng ®· chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN nh−: ViÖn VËt liÖu thuéc
Trung t©m Khoa häc Tù nhiªn Quèc gia, Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi.
Trong ®Ò tµi KC07 - 04, víi môc tiªu nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ
thñy ®iÖn nhá vµ siªu nhá phôc vô cho sinh häat vµ s¶n xuÊt, chÕ biÕn n«ng, l©m,
thñy s¶n ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ hßan thiÖn nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ vµ
gi¶m gi¸ thµnh chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN. §ång thêi ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá vµ siªu nhá
thµnh mét hÖ thèng hßan chØnh ®¸p øng réng r·i nhu cÇu thùc tiÔn s¶n xuÊt.
1.2. Tæng quan vÒ T§SN.
NhiÒu n−íc trªn thÕ giíi ®· nghiªn cøu vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ T§SN, sö dông 4
lo¹i tua bin chñ yÕu: tua bin h−íng trôc (TBHT), tua bin g¸o (TBG), tua bin tia
nghiªng (TBTN), tua bin xung kÝch hai lÇn TBXK2L. C¸c tæ m¸y T§SN ®−îc chia
thµnh hai lo¹i c¬ b¶n lµ: tæ m¸y T§SN cét n−íc cao vµ tæ m¸y T§SN cét n−íc thÊp.
Víi c¸c tæ m¸y T§SN cét n−íc cao (H>10m), ng−êi ta th−êng sö dông mét
trong hai lo¹i tua bin: Tua bin tia nghiªng vµ tua bin g¸o. Ngoµi yªu cÇu vÒ kü thuËt,
viÖc lùa chän lo¹i tua bin nµo cßn phô thuéc vµo chØ tiªu gi¸ thµnh thiÕt bÞ. Mét sè
n−íc cã ®iÒu kiÖn tù nhiªn cho phÐp x©y dùng c¸c tr¹m T§SN cét n−íc rÊt cao th×
th−êng thiªn vÒ h−íng chän tua bin g¸o. H·ng IREM (Italia) ®· ®−a ra ý t−ëng kÕt