Nhà máy thủy điện – Đặc điểm cấu tạo của các loại máy thủy điện

1.1 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN LÒNG SÔNG (NGANG ĐẬP)

1.1.1 Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện ngang đập

Nhà máy Thuỷ Điện ngang đập là một phần của khu công trình dâng nước, chịu áp lực đè nén nứơc thượng lưu, đồng thời cũng là khu công trình lấy nước nối trực tiếp với tuốc bin. Với đặc thù trên, cấu trúc của loại nhà máy này chịu được H £ 30 ¸ 40 m. Những nhà máy ngang đập có hiệu suất lớn và trung bình thường lắp turbin cánh quay trục đứng, hoặc dùng tuốc bin cánh quạt hiệu suất nhỏ, cột nước dưới 20 m. Những tổ máy lớn hoàn toàn có thể có đường kính bánh xe công tác làm việc D1 = 10 ¸ 10.5 m, hiệu suất tổ máy từ 120 ¸ 150MW, Lưu lượng qua turbin từ 650 ¸ 700 m3 / s. Do lưu lượng qua turbin lớn như vậy nên kích cỡ của buồng xoắn và ống hút rất lớn, người ta tận dụng khoảng trống trên phần loe của ống hút để sắp xếp những phòng phụ. Tầng trên cùng thường sắp xếp máy biến thế có đường ray để chuyển vào sửa chữa thay thế trong gian lắp ráp. Loại nhà máy này thường sắp xếp phần điện ở phía hạ lưu còn thượng lưu sắp xếp đường ống dầu, nước và khí nén. Mố trụ phía thượng lưu của cửa lấy nước thường được lê dài để sắp xếp cầu công tác làm việc và cầu cầu giao thông vận tải. Ngoài mục tiêu trên, cách sắp xếp này làm tăng tính không thay đổi nhà máy .
Một đặc thù cần quan tâm so với nhà máy thuỷ điện ngang đập, về mùa lũ cột nước công tác làm việc giảm, dẫn đến hiệu suất tổ máy giảm, trong một số ít trường hợp nhà máy hoàn toàn có thể ngừng thao tác. Để tăng hiệu suất nhà máy trong thời kỳ lũ đồng thời giảm đập tràn, hịên nay trên quốc tế người ta phong cách thiết kế nhà máy thuỷ điện ngang đập phối hợp xả lũ qua đoạn tổ máy. Nếu điều tra và nghiên cứu sắp xếp một cách hài hòa và hợp lý khu công trình xả lũ trong đoạn tổ máy thì khi tràn thao tác hoàn toàn có thể tạo thành những vị trí hoàn toàn có thể tăng cột nước công tác làm việc của tuốc bin dẫn đến tăng hiệu suất của trạm thuỷ điện .

Phần qua nước của tổ máy bao gồm : Công trình lấy nước, buồng xoắn và ống hút cong. Hình 2-1 là phối cảnh nhà máy thuỷ điện ngang đập không kết hợp xả lũ qua đoạn tổ máy.

Đối với trạm thuỷ điện ngang đập, cột nước thấp, lưu lượng lớn, chiều dài đoạn tổ máy thường xác lập theo size bao ngoài buồng xoắn và ống hút. ở mặt nằm ngang chiều rộng cửa lấy nước bằng chiều rộng mặt phẳng cắt cửa vào buồng xoắn và size đó phải tương thích với điều kiện kèm theo lưu tốc được cho phép qua lưới chắn rác. Chiều ngang đoạn tổ máy theo chiều dòng chảy phần dưới nước của nhà maý nhờ vào vào size cửa lấy nước, buồng xoắn tuốc bin và chiều dài ống hút, đồng thời việc thống kê giám sát không thay đổi nhà maý và ứng suất nền có quan hệ đến size phần dưới nước của nhà máy đặc biệt quan trọng so với nền mềm .
Để giảm chiều cao phần dưới nước của nhà máy, trong phong cách thiết kế thường vận dụng mặt phẳng cắt buồng xoắn hình chữ T hướng xuống với đỉnh bằng, như vậy hoàn toàn có thể được cho phép rút ngắn chiều cao tầng liền kề tuốc bin và máy phát đặt gần tuốc bin hơn .
Để bảo vệ không thay đổi chống trượt và ứng suất đáy nền không vượt quá trị số được cho phép, tấm đáy của nhà máy ngang đập nằm trên nền mềm thường có size rất lớn. Lợi dụng chiều dày tấm đáy người ta sắp xếp ở thượng lưu dưới cửa lấy nước hiên chạy kiểm tra và thu nước .

Hình 2-1. Nhà máy thuỷ điện ngang đập không kết hợp xả lũ qua đoạn tổ máy

1.1.2 Các sơ đồ nhà máy thuỷ điện ngang đập phối hợp xả lũ

Phần dưới nước của nhà máy thuỷ điện ngang đập tích hợp xả lũ có nhiều dạng cấu trúc khác nhau tuỳ thuộc vào cột nước và kích cỡ tổ máy. ( Hình 2-2 )
Với cột nuớc từ 25 ¸ 40 m nếu sắp xếp nhà máy thuỷ điện trong thân đập tràn sơ đồ I ( Hình 2-2 ) thì những phòng phụ và phòng đặt những thiết bị phụ sắp xếp những tầng trên ống hút. Khi chuyển thiết bị đến gian lắp ráp dùng cầu trục đặt trên mố biên ở đỉnh đập chuyển xuống bằng giếng đứng, hoặc có sân tập trung thiết bị sắp xếp ở hạ lưu nhà máy, ở đó thiết bị được chuyển đến bằng đường tàu hoặc xe hơi, sau sẽ lắp ráp .
ở những trạm thuỷ điện cột nước thấp, đường kính bánh xe công tác làm việc D1 lớn khu công trình tràn xả lũ thường vận dụng sơ đồ II. Với sơ đồ này khi luân chuyển thiết bị dùng cầu trục đặt trên đỉnh đập tràn để thao tác chuyển vào gian máy, trong gian máy hoàn toàn có thể sắp xếp thêm cầu trục phụ để cẩu những cấu kiện có tải trọng nhỏ. Nhược điểm của sơ đồ này là nắp đậy trên gian máy tuyệt đối kín .
Để khắc phục điểm yếu kém của những sơ đồ trên, trong phong cách thiết kế người ta điều tra và nghiên cứu sắp xếp khu công trình xả lũ trên buồng xoắn sơ đồ III, vớ sơ đồ này trục tổ máy sẽ tăng, dẫn đến cấu trúc phần dưới nước cũng tăng .

Hình 2-2. Sơ đồ các dạng nhà máy thuỷ điện ngang đập kết hợp xả lũ 

Với cấu trúc như sơ đồ IV, khu công trình xả lũ có áp sắp xếp trên buồng xoắn. Loại sơ đồ này hoàn toàn có thể vận dụng với những cột nước khác nhau. Nhược điểm của sơ đồ này là cửa lấy nước turbin đặt sâu, tải trọng cửa van lớn, thao tác không thuận tiện, trục tổ máy dài, cấu trúc phần dưới nước tăng. Trong phong cách thiết kế và quản lý và vận hành ở những trạm thuỷ điện loại lớn người ta thấy rằng vận dụng sơ đồ V sắp xếp khu công trình xả lũ có áp dưới buồng xoắn là tốt nhất, vì nó loại trừ tổng thể những điểm yếu kém của sơ đồ trên. Với sơ đồ này, để giảm độ sâu dưới móng nhà máy thường vận dụng buồng xoắn bê tông đối xứng xuất hiện cắt hướng lên phía trên và tăng chiều cao ống hút, như vậy hoàn toàn có thể giảm được kích cỡ phần dưới nước của nhà máy .

Hình 2-3. Nhà máy thuỷ điện trong thân đập tràn

1 – Van xả lũ, 2 – Van sửa chữa thay thế, 3 – Lưới hắn rác, 4 – Máy phát, 5 – Phòng tinh chỉnh và điều khiển, 6 – Hành lang cáp, 7 – Van sửa chữa thay thế ống hút, 8 – ống thông hơi, 9 – Phòng cung ứng nước kỹ thuật, 10 – Thiết bị phân phối điện, 11 – Khoang đổ đầy cát, 12 – Hệ thống lọc nước kỹ thuật, 13 – Hành lang tập trung chuyên sâu nước, 14 – Cầu trục thao tác van ống hút, 15 – Rãnh vớt rác, 16 – Máy vớt rác, 17 – Máy biến thế, 18 – Giếng dây cáp .
Kinh nghiệm phong cách thiết kế cho thấy rằng, khi vận dụng sơ đồ IV và V để sắp xếp tràn xả lũ, vì để bảo vệ sự thao tác không thay đổi của đường tràn, giảm dòng chảy phân bổ không đều ở hạ lưu và sự Open mạch động nên phải sắp xếp tổ máy đối xứng. Để bảo vệ hiệu suất cao phun xiết lớn thì chiều dài đoạn tổ máy phải tăng từ 5-10 % so với chiều dài đoạn tổ máy của nhà máy thuỷ điện không tích hợp. Như vậy, lưu lượng qua đường hầm xả tràn gấp 1.5 ¸ 2 lần lưu lượng qua tuốc bin và đạt hiệu suất cao phun xiết rất lớn dẫn đến tăng hiệu suất tổ máy. Nếu tăng chiều cao ống hút hoặc chiều cao tương đối của nó khởi đầu từ đoạn hình chóp cụt thì hoàn toàn có thể tăng mặt phẳng cắt đường hầm xả lũ. Bố trí tổ máy đối xứng trong đoạn thì góc bao của buồng xoắn giảm xuống còn 135 ¸ 1600, đồng thời trên mặt phẳng được lan rộng ra với góc b = 1800 ( Xem mặt bằng tầng buồng xoắn A – A, B-B sơ đồ IV và V ) .
Dưới đây sẽ trình làng 1 số ít sơ đồ về nhà máy trạm thuỷ điện ngang đập phối hợp xả lũ. Hình 2-3 là nhà máy trạm thuỷ điện ngang đập sắp xếp trong thân đập tràn. Để giảm size phần dưới nước của nhà máy, người ta vận dụng buồng xoắn bê tông xuất hiện cắt hướng xuống phải lắp kim ô tựa trên nắp tuốc bin. Trong sơ đồ biểu lộ việc sắp xếp một cách hài hòa và hợp lý những phòng thiết bị phụ của tổ máy .

Hình 2-4. Nhà mấy thuỷ điện kết hợp xả lũ đáy (có áp)

1 – Buồng xoắn, 2 – ống hút, 3 – Tràn có áp qua giữa buồng xoắn và ống hút, 4 – Van xả tràn, 5 – Van sửa chữa thay thế, 6 – Đường xe hơi, 7 – Đường xe lửa, 8 – Cầu trục nâng van xả tràn và ống hút, 9 – van thay thế sửa chữa tràn có áp .
Hình 2-4. bộc lộ nhà máy trạm thuỷ điện ngang đập phối hợp sắp xếp tràn có áp giữa buồng xoắn và ống hút. Toàn bộ phần điện của nhà máy đều sắp xếp phía hạ lưu. Buồng xoắn bê tông xuất hiện cắt hướng xuống, máy phát đặt trên nắp đậy tuốc bin. Cách sắp xếp này giảm được chiều cao phần dưới nước của nhà máy .
Qua tác dụng nghiên cứu và điều tra quản lý và vận hành và phong cách thiết kế ở những trạm thủy điện phối hợp xả lũ về những chỉ tiêu kinh tế tài chính kỹ thuật cho thấy : Trong đoạn tổ máy sắp xếp khu công trình xả lũ thì tiết kiệm chi phí được vật tư thiết kế xây dựng ( Bê tông 20-30 %, cốt thép 5-7 % ), tuy nhiên lượng thép cửa van và rãnh van tăng lên .
Để giảm giá tiền thiết kế xây dựng và giảm chiều cao phần dưới nước của nhà máy những năm gần đây những nước trên quốc tế sử dụng thoáng rộng tổ máy trục ngang turbin cápxun chảy thẳng với cột nước dưới 20-25 m. Hình 2-5 là một trong những nhà máy trạm thuỷ điện ngang đập dùng tuốc bin cáp xun chảy thẳng phối hợp xả lũ qua tổ máy .
Từ sơ đồ ta thấy, sử dụng tuốc bin cáp xun chảy thẳng được cho phép giảm được độ sâu hố móng, cấu trúc phần dưới nước cũng đơn thuần hơn tổ máy trục đứng. Do vận dụng ống hút thẳng và không có buồng xoăn tuốc bin nên giảm được chiều dài đoạn tổ máy. Loại tuốc bin này do lưu lượng dẫn xuất Q ‘ 1 tăng, nên hiệu suất tổ máy tăng so với tổ máy trục đứng cùng kích cỡ, bánh xe công tác làm việc D1 tuốc bin cápxul chảy thẳng nhỏ hơn bánh xe công tác làm việc D1 tổ máy trục đứng .

So sánh kích thước của turbin chảy thẳng với turbin trục đứng khi cùng công suất (Hình 2-6 ) cho thấy với cột nước H =8 m công suất N = 20.000 W, đường kính D1 của tổ máy trục đứng là 8 m còn tổ máy turbin cápxul chảy thẳng 7 m nên công trình nâng cao được 1.3 m, chiều dài đoạn tổ máy từ 19.2 m giảm xuống còn 12 m.

Hình 2-5. Nhà máy thuỷ điện kết hợp xả lũ với turbin kiểu capxun 

Ngoài những ưu điểm trên tổ máy trục ngang turbin cápxul còn có những ưu điểm khác so với tổ máy trục đứng khi đường kính D1 và lưu lượng dẫn xuất Q ‘ 1 như nhau thì hiệu suất turbin chảy thẳng tăng từ 2-4 % so với turbin trục đứng, Quan hệ h = f ( N ) có khuynh hướng thoai thoải hơn trong toàn bộ giá trị lưu lượng, hơn thế nữa dùng ống hút thẳng nên tổ máy hoàn toàn có thể thao tác được trong những chính sách không tối ưu của turbin và được cho phép thao tác trong khoanh vùng phạm vi phụ tải đổi khác lớn, trong khi đó tổ máy trục đứng dùng ống hút cong qua thí nghiệm với phụ tải biến hóa lớn thì hiệu suất giảm nhanh .

Nhược điểm của tổ máy trục ngang turbin chảy thẳng là khi sửa chữa máy phát phải tháo toàn bộ phần qua nước của tổ máy.

Hình 2-6. So sánh kích thước của các phương án lắp máy trục ngang và trục đứng

1.2 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SAU ĐẬP VÀ ĐƯỜNG DẪN

1.2.1 Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện sau đập và đường dẫn

Nhà máy thuỷ điện sau đập và nhà máy thuỷ điện đường dẫn có 1 số ít đặc thù giống nhau. Cả hai loại nhà máy cùng dùng đường ống dẫn nước vào turbin. ống áp lực đè nén đặt trong thân đập bê tông hoặc đập bằng vật tư địa phương, nếu là nhà máy thuỷ điện đường dẫn thì ống áp lực đè nén đặt lộ thiên. Cả hai loại nhà máy này không trực tiếp chịu áp lực đè nén nước phía thượng lưu, do đó cấu trúc phần dưới nước và giải pháp chống thấm đỡ phức tạp hơn nhà máy ngang đập. Nhà máy thuỷ điện sau đập thường dùng với cột nước từ 30-45 m £ H £ 250 ¸ 300 m .
Tuỳ thuộc vào cột nước công tác làm việc, nhà máy thuỷ điện sau đập thường dùng turbin tâm trục, tuốc bin cánh quay cột nước cao hoặc tuốc bin cánh chéo. ở nhà máy thuỷ điện sau đập phần điện thường sắp xếp phía thượng lưu giữa đập và nhà máy, còn mạng lưới hệ thống dầu, nước thì sắp xếp phía hạ lưu. Hình 2-7 và 2-8 thể hiện hình phối cảnh và cắt ngang nhà máy thuỷ điện sau đập bêtông trọng tải không tích hợp xã lũ .

Hình 2-7. Nhà máy thuỷ điện sau đập bê tông trọng lực

Để giảm ứng suất, trong phong cách thiết kế người ta sắp xếp khe lún giữa nhà máy và đập bê tông, nhưng cột nước không lớn thì nhà máy xây liền với đập .

Nhà máy thuỷ điện đường dẫn ống áp lực đặt lộ thiên có thể sử dụng cột nước đến 2000m. Với cột nước từ 500-600m trở lên thường dùng turbin gáo tổ máy trục đứng hoặc trục ngang.

Hình 2-8. Nhà máy TĐ sau đập bê tông trọng lực

1 – lưới chắn rác, 2 – Van thay thế sửa chữa, 3 – Thiết bị đóng mở van công tac, 4 – Đường ống tuốc bin, 5 – Máy biến thế, 6 – Thanh dẫn máy phát .

1.2.2 Các sơ đồ sắp xếp nhà máy thuỷ điện sau đập và đường dẫn

Những nhà máy thuỷ điện sau đập và đường dẫn đã được thiết kế xây dựng hoặc trong tiến trình phong cách thiết kế thường dùng những sơ đồ sau đây để sắp xếp ( Hình 2-9 ) .
Sơ đồ I nhà máy thuỷ điện sắp xếp trong đập bê tông trọng tải, để dẫn nước vào tuốc bin được thuận dòng, đoạn ống áp lực đè nén nối với buồng xoắn đặt nằm ngang hoặc nằm nghiêng, khoảng trống giữa đập và nhà máy sắp xếp máy biến thế. Toàn bộ phần điện của nhà máy sắp xếp phía thượng lưu nhà máy, phía hạ lưu sắp xếp những mạng lưới hệ thống dẫn, nước khí. Khi khu công trình kiến thiết xây dựng trên nền đá cứng, được cho phép tăng ứng suất dưới đập, thì nhà máy sắp xếp gần tim đập ( sơ đồ II ). Với sơ đồ này size ống hút phải lê dài, tận dụng khoảng trống những tầng trên ống hút sắp xếp những phòng phụ của nhà máy, tầng trên cũng sắp xếp máy biến áp. Với sơ đồ này hàng loạt phần điện của nhà máy sắp xếp phía hạ lưu, phía thượng lưu sắp xếp những mạng lưới hệ thống dẫn khí, nước vv …
Sơ đồ III, nhà máy thuỷ điện sắp xếp sau đập vòm. Trước đây thường đặt nhà máy cách xa đập vòm và dùng đường ống dẫn nước áp lực đè nén đi vòng qua bờ đá. Nhưng ngày này với kỹ thuật đo lường và thống kê đập vòm hoàn hảo, tích hợp với sự thao tác của nền đá được cho phép đặt nhà máy ngay sau đập vòm với đường dẫn nước đi qua thân đập. Để giảm khoảng cách giữa đập và nhà máy, trong 1 số ít trường hợp nhà máy phải tạo thành dạng cong trong bình đồ. Mặc dù sắp xếp như vậy tăng thêm tính phức tạp, tuy nhiên với những tuyến hẹp được cho phép tăng chiều dài nhà máy .

Hình 2-9. Sơ đồ bố trí nhà máy sau đập và đường dẫn.

Nhà máy thuỷ điện sau đập trụ chống ( sơ đồ IV ) tuỳ theo kích cỡ của đập, khoảng cách giữa những trụ và chiều dày của nó mà đề ra những giải pháp sắp xếp nhà máy. Với khoảng cách giữa những trụ không lớn thì sắp xếp một tổ máy cùng với cầu trục và gian lắp ráp riêng cho từng tổ máy ( giải pháp 1 ), hoặc với sàn lắp ráp chung cho toàn nhà máy nếu được cho phép đục thông những trụ chống ( giải pháp 2 ). Khi khoảng cách giữa hai trụ nhỏ, người ta đưa hẳn nhà máy ra sau những trụ, khi đó nhà máy có cấu trúc như nhà máy sau đập ( giải pháp 3 ). Hoặc khoảng cách giữa những trụ chống của đập có size lớn thì hoàn toàn có thể điều tra và nghiên cứu sắp xếp hàng loạt nhà máy trong một khoang .
Khi kích cỡ đập bê tông đủ lớn cả chiều cao và chiều ngang hoàn toàn có thể sắp xếp nhà máy trong thân đập ( sơ đồ V ). Nhà máy trong thân đập giảm được khối lượng bê tông trong thân đập và phần bê tông nhà máy, nhưng chỉ có lợi khi không phải lan rộng ra mặt cắt ngang đập và chiều cao đoạn tổ máy. Bên cạnh đó nhà máy trong thân đập bê tông trọng tải có những điểm yếu kém nhất định như làm yếu mặt cắt ngang đập, gây ứng suất tập trung chuyên sâu ở hạ lưu và ứng suất cục bộ rất phức tạp khó thống kê giám sát một cách đúng mực .
Khi tuyến đập nằm trong địa hình hẹp, khu công trình xả lũ không sắp xếp hai bên bờ được, trong trường hợp đó phải điều tra và nghiên cứu đến giải pháp sắp xếp tràn mái ( sơ đồ VI ). Do dòng phun tạo nên nhiệt độ lớn trong không khí, vì thế phải sắp xếp những thiết bị điện cao thế trong buồng kín hoặc một khu vực cách xa nhà máy. Thường về mùa lũ, mực nước hạ lưu dâng cao, có khi vượt qua cao trình sàn máy, trong trường hợp đó tường nhà máy về phía hạ lưu phải xây bằng bê tông cốt thép đủ độ dày và có giải pháp chống thấm .
Sơ đồ VII và VIII là nhà máy thuỷ điện đường dẫn, đặc đIểm của nhà máy này cơ bản giống nhà máy thuỷ điện sau đập, chỉ khác nhau là phần size dưới nước đơn thuần hơn hầu hết do kích cỡ bánh xe công tác làm việc D1 nhỏ hoặc trạm thuỷ điện lắp tuốc bin gáo. ở những trạm thuỷ điện đường dẫn cột nước cao, lắp tuốc bin tâm trục hoàn toàn có thể vận dụng ống hút hình chóp cụt hoặc ống hút loe, như vậy cấu trúc phần dưới nước sẽ đơn thuần hơn nhiều. Nước sau khi ra khỏi ống hút chảy về hạ lưu bằng kênh dẫn .
Một số nhà máy thuỷ điện sau đập được kiến thiết xây dựng thường vận dụng những sơ đồ đã trình làng trên như : nhà máy thuỷ điện sắp xếp trong thân đập bê tông trọng tải ( Hình 2 – 10 ). Khi size đập bê tông đủ lớn người ta hoàn toàn có thể nghiên cứu và điều tra sắp xếp nhà máy trong những khoang riêng trong thân đập, nhu yếu kích cỡ của những khoang đó phải bảo
đảm sắp xếp những thiết bị, đồng thời thoả mãn cường độ của đập. Đường ống turbin đặt trong thân đập hoàn toàn có thể đứng hoặc nghiêng. Với giải pháp sắp xếp như vậy ống hút dẫn nước ra từ bánh xe công tác làm việc đến sông tương đối dài. Khi ống hút dài làm giảm hiệu suất của tổ máy và điều kịên quản lý và vận hành không thuận tiện, thì từ đoạn loe của ống hút hoàn toàn có thể biến hóa bằng buồng dẫn nước không áp, có mặt cắt lớn ( Hình 2-10 ). Tầng trên buồng dẫn nước sắp xếp cầu trục chân dê để thao tác van, và sắp xếp máy biến thế của trạm .
Ưu điểm của phương pháp sắp xếp nhà trong thân đập bê tông trọng tải, giảm chiều dài ống áp lực đè nén đồng thời giảm tổn thất thuỷ lực, đỉều kiện quản lý và vận hành tốt, nhà máy thao tác trong đIều kiện nhiệt độ và nhiệt độ không đổi. Khi phong cách thiết kế và kiến thiết xây dựng những trạm thủy điện sau đập cột nước cao ở những tuyến sông hẹp, mái dốc đứng, chiều dài nhà máy không hề tăng được do địa hình hạn chế, người ta điều tra và nghiên cứu sắp xếp tổ máy kép theo hướng dòng chảy. Với phương pháp sắp xếp như vậy hình thành hai gian máy, cao trình lắp máy giống nhau tuy nhiên ống hút sắp xếp thành hai bậc có độ cao khác nhau ( Hình 2-11 a ). Đường ống áp lực đè nén dẫn nước vào tuốc bin biểu lộ trên bình đồ ( Hình 2 – 11 b ). Hai gian máy cùng cao trình nên dùng chung một cầu trục để triển khai lắp ráp, có đường ray riêng, cầu trục hoàn toàn có thể chuyển từ gian máy này tới gian máy khác .

Hình 2-10. Nhà máy TĐ trong thân đập trọng lực.

1. Nhà máy trong thân đập, b ) Hình dạng vòm nhà máy
Rãnh van thay thế sửa chữa, 2 – Rãnh van thay thế sửa chữa ống dẫn nước vào cửa van, 3 – ống thông hơI, 4 – Đường xe hơi, 5 – ống dẫn nước, 6 – Hành lang kiểm tra, 7 – Tường bê tông cốt thép, 8 – Hành lang phụt vữa .
Hình 2-12 mặt cắt ngang nhà máy thuỷ điện sau đập có hiệu suất tổ máy lớn Ntm = 60MW, cột nước Htt = 50 m, lắp tuốc bin tâm trục, máy phát kiểu treo đặt chìm .

Kích thước ống hút tương đối dài, người ta bố trí các phòng đặt thiết bị phụ và phòng phục vụ, tầng trên cùng đặt máy biến thế và cầu trục cổng đóng mở van. Toàn bộ thiết bị đIện của nhà máy đều bố trí về phía hạ lưu. Phía thượng lưu cuối đường ống áp lực dẫn nước vào tuốc bin lắp van đĩa đặt trong gian máy, khi lắp ráp đều dùng cầu trục chung các thùng dầu áp lực, máy đIều tốc và các hệ thống dầu, khí, nước bố trí phía thượng lưu nhà máy.
 

Hình 2-11. Nhà máy TĐ sau đập bố trí khối đôi

a, Mặt cắt ngang nhà máy, b – bình đồ khu nhà máy
1 – Đường ống tuốc bin, 2 – Các phòng thiết bị phụ, 3 – Máy biến thế, 4 – Vị trí đặt máy thế khi kiểm tra, 5 – Cửa lấy nước, 6 – Gian sửa chữa thay thế ( lắp ráp ) .
Kích thước đoạn tổ máy của nhà máy thuỷ điện sau đập lắp tuốc bin tâm trục trục đứng thường xác lập trên cơ sở size buồng xoắn và ống hút. Với buồng xoắn sắt kẽm kim loại mặt phẳng cắt hình tròn trụ có góc bao j = 3450 thì chiều dài đoạn tổ máy thường từ 3.2 ¸ 4.2 D1. Để giảm chiều dài đoạn tổ máy, hoàn toàn có thể vận dụng buồng tuốc bin có mặt cắt hình ô van, tuy nhiên loại buồng xoắn này rất phức tạp về mặt gia công .
Khi độ cao hút Hs có trị số dương hoặc bằng không của loại tuốc bin tâm trục thì cao trình bản đáy nhà máy đặt không sâu lắm, chiều dài đoạn loe của ống hút thường từ 3.5 ¸ 4.5 D1, thế cho nên hoàn toàn có thể sắp xếp những phòng đặt thiết bị phụ trên tầng ống hút, sắp xếp máy biến thế tầng trên cùng. Trong 1 số ít trường hợp đặc biệt quan trọng thì chiều dài ống hút hoàn toàn có thể từ ( 8 ¸ 10 ) D1 hoặc lớn hơn ( Hình 2-11 ) .

Hình 2-12. Nhà máy TĐ sau đập đường ống áp lực đặt hở 1- ống tháo nước buồng xoắn, 2- ống tháo nước ống hút.

Nhà máy thuỷ điện đường dẫn lắp tuốc bin gáo thì cấu trúc phần dưới nước của nhà máy đơn thuần vì không có buồng xoắn và ống hút ( Hình 2-13 ). Đoạn cuối đường ống áp lực đè nén dẫn nước vào tuốc bin lắp vòi phun có tiết diện thu hẹp, hàng loạt động năng của dòng chảy biến thành lực xung kích ảnh hưởng tác động lên cánh gáo tuốc bin. Trong vòi phun lắp van kim kiểm soát và điều chỉnh lưu lượng, nước sau khi ra khỏi tuốc bin chảy về hạ lưu bằng kênh xả .
Tuỳ thuộc vào hiệu suất và số vòi phun của tuốc bin gáo, tổ máy hoàn toàn có thể trục đứng hoặc trục ngang, khi có số vòi phun lớn hơn hai thì tổ máy thường trục đứng. Đối với tổ máy trục ngang, nếu sắp xếp trục tổ máy song song với trục nhà máy thì hoàn toàn có thể giảm được chiều rộng gian máy và khẩu độ cầu trục ( Hình 2-13 ). Nếu tăng hiệu suất tổ máy trục ngang thì bằng cách cứ một máy phát lắp hai tuốc bin ở hai bên, sắp xếp như vậy chiều dài gian máy sẽ tăng lên .

Hình 2-13. Nhà máy TĐ đường dẫn lắp đặt turbin gáo.

Chiều rộng B của buồng xả .

B ³ D5 + (2¸2.4)D2

Khoảng cách từ tâm ống hút đến tường buồng xả
C ³ D5 / 2 + ( 1.7 ¸ 2.0 ) D2 .
Khoảng cách từ tâm ống hút đến tường buồng xả
h9 ³ ( 1.1 ¸ 1.5 ) D2 .
Trong đó : D5 – Đường kính mặt phẳng cắt ra ống hút, D2 – Đường kính mép ra của bánh xe công tác làm việc tuốc bin tâm trục, hoặc đường kính cửa ra buồng bánh xe công tác làm việc tuốc bin hướng trục .

1.3 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NGẦM VÀ NỬA NGẦM

1.3.1 Đặc điểm và phương pháp sắp xếp nhà máy thuỷ điện ngầm

Kết cấu nhà máy thuỷ điện ngầm nhờ vào rất ít vào phương pháp tập trung chuyên sâu cột nước mà hầu hết phụ thuộc vào vào đIều kiện địa hình và cấu trúc địa chất. Nó hoàn toàn có thể thiết kế xây dựng trong những điều kiện kèm theo địa chất khác nhau, từ đá có cường độ cao cho đến yếu .

Hình 2-15. Các loại kết cấu gian máy TTĐ ngầm và nửa ngầm

Sự khác nhau giữa nhà máy thuỷ điện ngầm và nhà máy thuỷ điện xây trên mặt đất là hàng loạt nhà máy nằm sâu trong đất, sự liên hệ giữa nhà máy và mặt đất bằng những giếng đứng hoặc đường hầm ngang. ở những nơi địa hình phức tạp, địa chất tầng trên xấu, nếu địa chất dưới sâu tốt được cho phép xây nhà máy thuỷ điện ngầm thì khối lượng đào đắp sẽ giảm, tuyến đường ống áp lực đè nén dẫn nước vào turbin sẽ ngắn, áp lực đè nén nước va giảm có lợi cho việc kiểm soát và điều chỉnh tổ máy. Tuỳ thuộc vào cường độ của đá, cấu trúc tường và trần của nhà máy trạm thuỷ điện ngầm cũng khác nhau. Hình 2-15. biểu lộ những loại cấu trúc nhà máy thuỷ điện ngầm và nửa ngầm .
Với cường độ khối đá rất cứng, không có áp lực đè nén hông và áp đứng rất nhỏ, nếu đá cứng thuộc cấp 8-10 thì không cần phải xây vòm bê tông chịu lực và chỉ cần trát tường ( sơ đồ I ). Khi cường độ đá thấp hơn và có áp lực đè nén đứng thì phải xây vòm chịu lực. Trong trường hợp này hoàn toàn có thể có hai cách : áp lực đè nén đất đá và tải trọng cầu trục trải qua chân vòm chuyền xuống khối đá ( Sơ đồ IIb ), hoặc chỉ có tải trọng cầu trục trải qua mạng lưới hệ thống dầm và trụ cột chuyền xuống khối đá ( sơ đồ II ) .

Hình 2-16. Nhà máy TĐ ngầm Split ( Nam tư ) Nlm=452,2 MW, H =269,0 m

a ) – Mặt bằng gian máy ở cao trình 13.15 m, b ) – Mặt bằng tầng tuốc bin ở cao trình 1.20 m, c ) – Mặt cắt ngang nhà máy, d ) – Mặt cắt ngang gian máy biến thế. 1 – Đường hầm dẫn nước, 2 – Phòng đặt van trước tuốc bin, 3 – Phòng tinh chỉnh và điều khiển TT, 4 – Máy biến thế 16/220 KV, 5 – Máy biến thế 16/110 KV, 6 – Đường hầm vào gian máy .
Trong trường hợp đá có cường độ yếu, có áp lực đè nén đứng và ngang, sự nứt nẻ nhiều và phong hoá mạnh thì phải xây tường và vòm chịu lực ( sơ đồ III ). Đất đá có cường độ quá yếu thì vận dụng kết cấu hình móng ngựa, cấu trúc này bảo vệ được áp lựcđứng và ngang rất tốt ( sơ đồ IV ) .
Khi nhà máy đặt ở cao trình không sâu lắm thường vận dụng cấu trúc kiểu sơ đồ V, trần nhà máy hoàn toàn có thể một phần nồi lên mặt đất, hoặc sau khi xây xong lắp đất lại. Loại nhà này thường gọi kiểu nửa ngầm .

Hình 2-17. Các dạng nhà máy TĐ nửa ngầm.

a, b, c – Các dạng nhà máy thuỷ điện ngầm : 1 – Nhà sắp xếp những thiết bị phân phối, 2 – Gian máy, 3 – Đường ống tuốc bin, 4 – Tâm trục đường nhánh, 5 – Cầu trục đóng mở van ống hút, 6 – Van hình cung, 7 – Lỗ vào đường ống tuốc bin, 8 – Hầm dẫn cáp máy phát, 9 – Hành lang .
Sự phối hợp giữa những khu công trình ngầm được xác lập bởi vị trí sắp xếp những thiết bị chính và thiết bị phụ. Trong phong cách thiết kế và thiết kế xây dựng nhà máy thuỷ điện ngầm, người ta điều tra và nghiên cứu, lựa chọn giải pháp sắp xếp những thiết bị chính và phụ một cách hài hòa và hợp lý tương thích với điều kiện kèm theo trong thực tiễn của khu công trình. ở nhà máy thuỷ điện ngầm việc sắp xếp máy biến thế là một yếu tố lớn ảnh hưởng tác động nhiều đến cấu trúc và việc sắp xếp những thiết bị chính bên trong nhà máy. Người ta chỉ sắp xếp máy biến thế trên mặt đất khi nhà maý nằm không sâu lắm, còn nói chung là đặt dưới mặt đất, ở bên cạnh nhà máy trong hiên chạy dọc riêng hoặc ngay trong nhà máy. Hình 2-16. biểu lộ cách sắp xếp thiết bị chính và phụ trong gian máy của nhà máy thuỷ điện ngầm .
ở nhà máy thuỷ điện ngầm hoặc nửa ngầm, đường dẫn nước vào tuốc bin thường có dạng giếng đứng để giảm chiều dài đường dẫn hoặc hơi nghiêng. Cửa van cuối đường ống trước tuốc bin hoàn toàn có thể đặt ngay trong gian máy tận dụng cầu trục ngay trong gian máy để lắp ráp, cũng có khi cửa van trước tuốc bin đặt trong hiên chạy riêng có cầu trục thao tác. Sàn lắp ráp của nhà máy thuỷ điện ngầm thường đặt ở đầu nhà máy hoặc hoàn toàn có thể đặt giữa nhà máy nếu nhà máy có số tổ máy nhiều và đường luân chuyển vào bằng giếng đứng. Để giảm khối lượng đào đá ở đoạn ống hút người ta thường ít dùng ống hút cong đáy nằm ngang mà dùng ống hút cong có đáy dốc ngược lên, có tiết diện tròn hoặc ô van với chiều to lớn h = ( 4 ¸ 5 ) D1 và chiều rộng thường bằng 1.6 D1, khi đó khối lượng xây đắp sẽ giảm, tuy nhiên hiệu suất ống hút không giảm đi bao nhiêu .
Đường luân chuyển thiết bị vào nhà máy hoàn toàn có thể làm theo dạng giếng đứng đi thẳng xuống gian lắp ráp hoặc đường hầm nằm ngang cho xe hơi hoặc toa xe vào nhà máy. Thường người ta tận dụng những đường hầm thiết kế để sắp xếp những đường hầm luân chuyển, hiên chạy dọc thông gió vv …
Nhà máy thuỷ điện nửa ngầm là kiểu nhà máy chuyển từ nhà máy trên mặt đất xuống nhà máy ngầm ở cao trình không sâu lắm. Hình 2-17. bộc lộ 1 số ít dạng nhà máy thuỷ điện nửa ngầm. Trần nhà máy hoàn toàn có thể một phần nổi lên mặt đất, hoặc sau khi xây xong lấp đất lại .

1.3.2 Những ưu, điểm yếu kém của nhà máy thuỷ điện ngầm và nửa ngầm

Khi nghiên cứu và phân tích những chỉ tiêu kinh tế tài chính kỹ thuật và điều kiện kèm theo quản lý và vận hành nhà máy thuỷ điện ngầm người ta nhận thấy rằng nó có một số ít ưu điểm sau đây :
1 – Lợi dụng cường độ cao của vòm đá để chuyển một phần tải trọng cấu trúc của nhà máy và thiết bị xuống nền móng và do đó giảm nhẹ cấu trúc chịu lực .
2 – Công trình kiến thiết xây dựng trong điều kiện kèm theo địa chất vững chãi, bảo đảm an toàn cao, năng lực an toàn quốc phòng tốt .
3 – Có thể kiến thiết, lắp ráp liên tục, không phụ thuộc vào vào thời tiết khí hậu .
4 – Thiết bị quản lý và vận hành trong điều kiện kèm theo nhiệt độ và nhiệt độ không thay đổi giảm được ứng suất trong thiết bị .
5 – Nếu điều kiện kèm theo địa chất tốt hoàn toàn có thể được cho phép sắp xếp nhà máy tại vị trí bất kể trên tuyến đường dẫn không nhờ vào vào điều kiện kèm theo địa hình .
6 – Tuyến đường dẫn nước có áp ngắn vì tuyến đi thẳng, tổn thất cột nước nhỏ, đường ống tuốc bin có dạng giếng đứng hoặc ngiêng, có lợi cho tổ máy thao tác không thay đổi, áp lực đè nén nước va giảm .

Song ở nhà máy thuỷ điện ngầm có một số nhược điểm: Khối lượng thi công lớn, yêu cầu kỹ thuật cao, điều kiện thông gió, thoát nước, ánh sáng phải bảo đảm mới thoả mãn điều kiện làm việc của công nhân vận hành.

1.4 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG

Trạm thuỷ điện tích năng ( TTĐTN ) là một phương pháp tận dụng nguồn năng lượng mới, gồm có hai quy trình bơm trữ nước và phát điện. TTĐTN có hai hồ chứa, một ở thượng lưu và một ở hạ lưu .

Hình 2-18. Cắt ngang nhà máy TĐ tích năng với sơ đồ 3 máy

1 – Động cơ – máy phát, 2 – Tuốc bin tâm trục, 3 – Bích nối trục, 4 – Khớp ly hợp, 5 – Máy bơm, 6 – Gối tựa .
Trong những giờ nhu yếu phụ tải mạng lưới hệ thống thấp, máy bơm lấy điện từ mạng lưới hệ thống bơm nước từ hồ chứa hạ lưu lên trữ ở hồ chứa thượng lưu để phát điện trở lại vào những giờ cao điểm của phụ tải mạng lưới hệ thống. Loại TTĐTN góp thêm phần xử lý tốt việc phủ đỉnh biểu đồ phụ tải của mạng lưới hệ thống, cải tổ điều kiện kèm theo thao tác của trạm nhiệt điện ( TNĐ ) và mang lại hiệu suất cao kinh tế tài chính cho mạng lưới hệ thống. Thiết bị sắp xếp trong nhà máy TĐTN phụ thuộc vào vào sơ đồ sắp xếp thiết bị trong đó. Tồn tại ba sơ đồ lắp ráp thiết bị : Sơ đồ 4 máy batuorbgiồnm, máy phát, máy bơm, động cơ điện sắp xếp thành những tổ máy độc lập ; sơ đồ 3 máy với turbin, máy bơm, động cơ điện thuận nghịch ( động cơ – máy phát ) sắp xếp tích hợp vào một tổ máy ; sơ đồ với 2 máy thuận nghịch turbin – bơm, động cơ – máy phát sắp xếp trong một tổ máy. Các loại tuốc bin này hoàn toàn có thể thao tác theo hai công dụng máy bơm và turbin khi thay đổi chiều và máy phát cũng thao tác với những công dụng động cơ điện hoặc máy phát tương ứng. Những tổ máy như vậy thường gọi là tổ máy thuận nghịch. Hiện nay trên quốc tế thường sử dụng thoáng rộng sơ đồ 2 máy hoặc 3 máy. Với TTĐTN khoanh vùng phạm vi sử dụng cột nước tương đối rộng, vì thế hoàn toàn có thể vận dụng được những loại tuốc bin hướng trục, tuốc bin tâm trục, tuốc bin cánh chéo .

Hình 2-19. Nhà máy TĐ tích năng với sơ đồ 2 máy

Sơ đồ lắp ráp 4 máy có ưu điểm là mỗi tổ máy ( bơm hoặc turbin ) được phong cách thiết kế theo chính sách thao tác tối ưu của mình, không nhờ vào vào nhau. Một trong số TTĐTN với sơ đồ như vậy được vận dụng ở TTĐTN Raysek-Kraysek ( áo ) có cột nước cao 1772 m, tại đây sử dụng turbin gáo và máy bơm đa cấp. Do có điểm yếu kém là vốn góp vốn đầu tư thiết kế xây dựng lớn nên sơ đồ này không được vận dụng thông dụng .
Sơ đồ lắp ráp ba máy với turbin, máy bơm và động cơ hai chiều được sắp xếp trên cùng một trục phổ cập thoáng đãng ở những nước Tây âu nơi mà 60 % tính theo hiệu suất của TĐTN được sử dụng theo sơ đồ này. Trên hình 2-18 thể hiện hình cắt ngang nhà máy TĐTN với sơ đồ 3 máy : turbin tâm trục 2, máy bơm 5 và động cơ điện hai chiều 1. Trong sơ đồ ba máy trục đứng thì máy bơm khi nào cũng sắp xếp phía dưới turbin vì độ cao hút Hs của máy bơm thường nhỏ hơn so với turin. Trục nối từ turbin tới máy bơm xuyên qua ống hút turbin. Giữa turbin và máy bơm có sắp xếp khớp ly hợp 4 để tách rời nhau khi tổ máy thao tác ở chính sách phát điện, làm như vậy tránh được việc hút nước ra khỏi máy bơm ở chính sách này và tổn thất “ quạt gió ” khi máy bơm quay cùng với turbin .
Sơ đồ ba máy thường được ứng dụng ở những TTĐTN với cột nước cao sử dụng turbin gáo ( H > 300 m ) và máy bơm nhiều cấp. Với sơ đồ này turbin gáo đặt cao hơm mực nước hạ lưu lớn nhất khi tổ máy thao tác với chính sách bơm không phải hút nước ra khỏi buồng xoắn và BXCT turbin tránh được tổn thất nguồn năng lượng khi turbin quay trong nước .
Ưu điểm cơ bản của sơ đồ lắp ráp thiết bịynlà ch ế độ làm liệc của turbin và máy bơm trong vùng hiệu suất cao của riêng mình, tổ máy chỉ quay theo một chiều khi phát điện cũng như khi bơm như vậy sẽ rất thuận tiện khi khởi động máy bơm cũng như khi chuyển chính sách thao tác từ chính sách này sang chính sách khác. Khi chuyển chính sách thao tác chỉ cần triển khai những thao tác đóng mở van tương àứnthgômi .
Hình 2-19 biểu lộ mặt cắt ngang nhà máy trạm thuỷ điện tích năng trong sơ đồ hai máy thuận nghịch với tuốc bin tâm trục đường kính bánh xe công tác làm việc D1 = 6.75 m với hiệu suất bơm 76.6 MW và cột nước bơm 63 m, hiệu suất tuốc bin 56.9 MW và cột nước phát điện 58 m. Trong sơ đồ này sử dụng hai máy thuận nghịch ( turbin – bơm, máy phát – động cơ ), khi đổi khác chính sách thao tác từ chính sách bơm sang chính sách phát điện hoặc ngược lại, của tổ máy đổi chiều quay tương ứng .
Cột nước công tác làm việc ở chính sách turbin Hct = hđỉnh-htt, nhỏ hơn cột nước công tác làm việc ở chính sách bơm Hct = hđỉnh + htt. Do cột nước công tác làm việc khác nhau nên số vòng xoay dẫn xuất của tổ máy cũng khác nhau, do đó không có sự trùng khớp về số vòng xoay dẫn xuất khi biến hóa chính sách thao tác từ bơm sang turbin hoặc ngược lại. Nếu phong cách thiết kế chọn chính sách tối ưu khi phát điện thì khi ở chính sách bơm sẽ có hiệu suất máy bơm thấp hoặc ngược .
Nếu chọn số vòng xoay của turbin thứ

Để bảo vệ có sự trùng khớp về vùng thao tác tối ưu ở cả hai chính sách yên cầu số vòng xoay của tổ máy ở hai chính sách phải khác nhau. Thường số vòng xoay ở chính sách bơm lớn hơn số vòng xoay của tuốc bin từ 1.2 ¸ 1.35 lần. Đây là một trong số sống sót của sơ đồ lắp ráp thiết bị loại này nó làm phức tạp cấu trúc khi sản xuất động cơ điện hai chiều. Tổ máy như vậy thường gọi tổ máy thuận nghịch .
Mặt khác, chiều quay của hai chính sách ngược nhau sẽ làm phức tạp hoá quy trình chuyển tiếp từ chính sách này sang chính sách khác và do đó làm giảm tính linh động của tổ máy TĐTN .
Bên cạnh những khó khăn vất vả, phức tạp về chính sách thao tác, TTĐTN với sơ đồ hai máy có ưu điểm là giảm được một máy thuỷ lực, khớp ly hợp và một số ít van do đó hoàn toàn có thể giảm được khoảng chừng 30 % vốn góp vốn đầu tư cho thiết bị so với sơ đồ ba máy, đồng thời rút ngắn chiều cao nhà máy cũng khoảng chừng 30 ¸ 35 % và do đó giảm ngân sách thiết kế xây dựng khu công trình .
Về cấu trúc nhà máy với sơ đồ lắp ráp hai máy nhìn chung là không có gì khác so với những nhà máy thuỷ điện thường thì. Điểm khác là do khi thao tác ở chính sách bơm có thông số khí thực cao, độ sâu HS nhỏ nên turbin phải để thấp hơn hạ lưu thường từ 9 ¸ 15 % cột nước công tác làm việc. Vì vậy, nếu không muốn trục tổ máy quá dài thì động cơ điện phải đặt thấp hơn mực nước hạ lưu gây khó khăn vất vả trong việc sắp xếp giao thông vận tải vào gian lắp máy trong trường hợp nhà máy sắp xếp trên mặt đất như những TTĐ thường thì. Đối với giải pháp nhà máy thuỷ điện tích năng sắp xếp ngầm thì hoàn toàn có thể nói không có gì khác so với nhà máy thuỷ điện loại này .
TTĐTN với sơ đồ lắp ráp hai máy thuận ngịch thường được sử dụng khi cột nước H < 100 ¸ 150 m . Với cột nước từ 12 ¸ 15 m nhà máy TĐTN sử dụng tổ máy cáp xun trục ngang thuận nghịch là hiệu suất cao nhất. Hiệu suất tổ máy khi quay ngược lớn nhất trong những chính sách công tác làm việc của tổ máy thuận nghịch thường thấp hơn so với tuốc bin và máy bơm cùng thao tác với cột nước trên một chút ít .

1.5 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN THỦY TRIỀU

Nhà máy điện thuỷ triều ( ĐTT ) tận dụng biên độ giao động năng lượng triều lên xuống để phát điện. Chiều cao biên độ xấp xỉ của thuỷ triều ở 1 số ít nơi hoàn toàn có thể tương đối lớn ( 2 ¸ 6 m ). Trong điều kiện kèm theo địa hình tự nhiên có vịnh hẹp người ta xây đập ngăn lại thành bể chứa. Nhà máy được thiết kế xây dựng như một khu công trình ngăn biển, và trong đó sắp xếp nhà máy thuỷ điện để phát điện .
Hiện nay khó khăn vất vả nhất là phong cách thiết kế cấu trúc nhà máy với việc sắp xếp tổ máy thao tác theo hai hướng của dòng chảy ngược nhau theo chiều lên xuống của thuỷ triều .
Để đơn thuần cấu trúc nhà máy, người ta hoàn toàn có thể sắp xếp những tổ máy giống nhau đặt theo hai hướng của dòng chảy, làm như vậy hoàn toàn có thể số tổ máy phải tăng gấp đôi, nhà máy với số tổ máy nhiều và do đó vốn góp vốn đầu tư kiến thiết xây dựng quá lớn. Sơ đồ cấu trúc này tuy đơn thuần về cấu trúc tuy nhiên ngày này ít được ứng dụng .
Ngày nay xu thế sử dụng sơ đồ cấu trúc nhà máy với turbin tính năng hai chiều ( thao tác theo hai chiều của dòng chảy ) .
Với cấu trúc trên sơ đồ I hình 2-20 buồng dẫn nước tuốc bin có hai cửa lấy nước từ hai phía, đồng thời ống hút có phần lan rộng ra sắp xếp cả hai phía, phần khuỷu cong hoàn toàn có thể quay được khi tổ máy đổi chiều công tác làm việc. Kết cấu này rất phức tạp cả trong kiến thiết xây dựng lẫn trong quản lý và vận hành nên cũng không được thông dụng rộng .
Kết cấu trên sơ đồ II hình 2-20 sử dụng hình ống loe cho thấy có lợi và đơn thuần cấu trúc hơn. Cửa lấy nước và cửa ra ống hút sắp xếp van và lưới chắn rác có cầu trục dạng khung để thao tác .

Hình 2-20. Các sơ đồ bố trí nhà máy TĐ thuỷ triều.

 Hình 2-21. Nhà máy điện thuỷ triều Rance (Pháp)

1. Tổ máy cáp xun, 2 – Mố trụ rỗng để dẫn những đường dây cáp điện, 3 – Buồng bánh xe công tác làm việc, 4 – Máy biến thế, 5 – Cáp cao thế, 6 – Rãnh van, 7 – Đường xe hơi .
Ngày nay người ta thường dùng tổ máy chảy thẳng thao tác hai chiều ( hình 2-20 sơ đồ III ). Kết cấu này giảm được size phần dưới nước, giảm kích cỡ đoạn tổ máy, so với TTĐTT nhiều tổ máy thì điều này có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế tài chính. Phần dưới nước gồm buồng dẫn nước mặt phẳng cắt hình vuông vắn và ống hút thẳng. Khi tổ máy quản lý và vận hành ngược lại theo chiều triều xuống thì ống hút sử dụng như ống dẫn nước vào tuốc bin, còn buồng dẫn nước trong đó lắp tổ máy cáp xun thì thao tác như ống hút. Với sơ đồ cấu trúc này buồng turbin lê dài và có độ côn không lớn hơn so với ống hút .
Sử dụng turbin chảy thẳng tính năng hai chiều với máy phát đặt ngoài dòng chảy trong gian máy hoặc một gian riêng ( sơ đồ IV hình 2-20 ) sẽ là giải pháp cấu trúc thuận tiện. Trong ống hút chỉ sắp xếp mỗi BXCT turbin .
Hình 2-21. là một ví dụ về nhà máy điện thuỷ triều Rance ( Pháp ) gồm 24 tổ máy cáp xun trục ngang mỗi máy hiệu suất 10 MW, đường kính tuốc bin D1 = 5,35 m .

1.6 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CÔNG SUẤT NHỎ

1.6.1 Yêu cầu chung so với trạm thuỷ điện nhỏ

Khái niệm về phân loại trạm thuỷ điện nhỏ ở mỗi nước mỗi khác. Việc phân loại thường dựa theo quy mô góp vốn đầu tư, hiệu suất lắp máy của TTĐ. ở nước ta trong thời điểm tạm thời lấy mức nhỏ hơn 5.000 kW để phân loại turbin nhỏ. ở những TTĐ nhỏ thường có tổ máy không quá 3 .
Yêu cầu cơ bản so với TTĐ nhỏ là nhà máy và những khu công trình đầu mối phải bảo vệ ngân sách phong cách thiết kế, thiết kế xây dựng và quản lý và vận hành ở mức tối thiểu .
Muốn vậy, một trong những giải pháp tốt nhất để tăng hiệu suất cao kinh tế tài chính của TTĐ nhỏ trong quá trình phong cách thiết kế là sử dụng những phong cách thiết kế định hình những bộ phận khu công trình và sử dụng những thiết bị đồng nhất sản xuất sẵn hàng loạt. Các thành phần khu công trình đầu mối sử dụng độc lập để đơn giản hoá cấu trúc những bộ phận. Khi thống kê giám sát lựa chọn những giải pháp cấu trúc và size những bộ phận khu công trình hoàn toàn có thể đơn giản hoá tính toán. Cố gắng sử dụng những vật tư rẻ tiền và vật tư địa phương như gạch, đá, polyme … Giải pháp sắp xếp tổng thể và toàn diện khu công trình và giải pháp xây đắp cố gắng nỗ lực tránh phải thiết kế xây dựng những khu công trình tạm như đê bao ngăn dòng và khu công trình xả lũ thiết kế qui mô lớn và phức tạp. Việc thực thi sửa chữa thay thế những thiết bị hoàn toàn có thể thực thi bằng cách thay thế sửa chữa từng cụm cụ thể .

1.6.2 Phân loại nhà máy thuỷ điện nhỏ

Nguyên tắc phân loại nhà máy thuỷ điện nhỏ là phải chi tiết hoá để thuận tiện cho việc kiến thiết xây dựng những phong cách thiết kế định hình trên cơ sở nghiên cứu và phân tích những sơ đồ tập trung chuyên sâu cột nước, sắp xếp nhà máy trong toàn diện và tổng thể khu công trình và đặc thù của loại thiết bị sử dụng .
Về sơ đồ tập trung chuyên sâu cột nước chúng chia ra làm hai loại : Nhà máy thuỷ điện ngang đập ( nhà máy chịu áp lực đè nén nước trực tiếp từ thượng lưu ) và nhà máy thuỷ điện sau đập và đường dẫn ( nhà máy không chịu áp lực đè nén nước trực tiếp từ thượng lưu ) .
Về đặc thù cấu tạo thiết bị động lực :

• Loại turbin: turbin phản kích, turbin xung kích (TB hướng trục, TB tâm trục, …)
• Buồng dẫn nước turbin: Buồng hở không áp, buồng có áp, buồng xoắn ốc, buồng chính diện …
• Dạng ống hút : ống hút nón cụt, ống hút cong, ống hút dạng chữa S… Về hình thức lắp máy : Trục đứng, trục ngang và trục xiên.

Về kích cỡ turbin được phân loại theo đường kính BXCT : 0.5 m ; 1.0 m …
Sau đây sẽ trình diễn đặc thù cấu tạo của một số ít đặc thù cấu tạo của nhà máy thuỷ điện phong cách thiết kế định hình .

1.6.3 Nhà máy thuỷ điện nhỏ loại ngang đập .

Dạng I : Nhà máy thuỷ điện trục đứng, buồng turbin kiểu hở, ống hút hình nón cụt hoặc ống hút cong ( hình 2-22 ) .
Với đường kính BXCT D1 £ 1.0 m, cột nước H = 2 ¸ 6 m hoàn toàn có thể sử dụng buồng turbin hở hình chữ nhật, turbin trục đứng, ống hút hình nón cụt hoặc ống hút cong, máy phát đặt cao hơn mực nước lớn nhất thượng lưu. Các size cơ bản được tính theo đường kính BXCT D1. Với đường kính BXCT D1 £ 0.5 m dạng này sử dụng ở cột nước H = 2 ¸ 4 m

Ưu điểm của cấu trúc này là có cấu tạo đơn thuần, dễ xây đắp, vật tư hoàn toàn có thể sử dụng bê tông cốt thép phối hợp với gạch đá xây. Có thể sử dụng trong những sơ đồ TTĐ đường dẫn hở cột nước thấp hoặc TTĐ trên kênh hở. So với phương pháp sắp xếp trục ngang buồng nhà khối lượng nhỏ hơn từ 1.5 ¸ 2 lần .

Dạng II : Nhà máy thuỷ điện trục ngang, buồng turbin có áp hình ống, ống hút hình chữ S ( hình 2-23 ) .
Dạng này thường được ứng dụng trong khoanh vùng phạm vi cột nước H = 2 ¸ 12 m, đường kính D1 = 1 ¸ 3 m. Với đường kính D1 = 1 m, H = 2 ¸ 6 m dạng này hoàn toàn có thể cạnh tranh đối đầu với dạng I do giảm được khối lượng bê tông kiến thiết xây dựng nhà máy và với đường kính D1
= 2 m, H = 4 ¸ 12 sử dụng loại này có ưu việt hơn cả .
Dạng III : Nhà máy thuỷ điện trục đứng, buồng xoắn bê tông có áp, ống hút cong hoặc ống hút hình nón cụt ( hình 2-24 ) .
Khi đường kính BXCT D1 = 1 ¸ 3 m, cột nước H = 8 ¸ 15 m trong thực tiễn thường sử dụng nhà máy TĐ dạng III. Dạng này nhà máy có cấu trúc tương tự như như những loại nhà máy hiệu suất trung bình nhưng đơn thuần hơn. Với nhà máy có turbin D1 = 2 m, H = 8 ¸ 10 m hoàn toàn có thể sử dụng ống hút cong hoặc ống hút hình nón cụt. Khi D1 = 3 m, H = 10 ¸ 15 m chỉ sử dụng ống hút cong ( hình 2-24 ) .
Dạng IV : Nhà máy thuỷ điện trục ngang với turbin cáp xun được ứng dụng phổ cập ở cột nước H = 6 ¸ 10, D1 ³ 3.0 m. Trong khoanh vùng phạm vi này cũng hoàn toàn có thể sử dụng nhà máy dạng II .

1.6.4 Nhà máy thuỷ điện nhỏ loại sau đập và đường dẫn

Do nhà máy sắp xếp sau đập dâng hoặc cuối đường dẫn nên nó không chịu áp lực đè nén nước từ thượng lưu trên hàng loạt chiều dài nhà máy. Áp lực nước thượng lưu mà nhà máy phải chịu trải qua đường ống dẫn nước vào nhà máy. Trạm thuỷ điện sau đập sử dụng trong khoanh vùng phạm vi cột nước không quá 50 ¸ 60 m, còn với TTĐ đường dẫn hoàn toàn có thể đến 1000 ¸ 1200 m. Với cột nước cao hiệu suất nhỏ những trạm thuỷ điện loại này thường được trang bị những loại turbin có đường kính nhỏ không quá 1.5 m. Thiết bị động lực của những trạm thuỷ điện cột nước cao ( gồm có BXCT turbin, buồng xoắn, ống hút, những van và thiết bị đóng mở, máy phát điện ) về nguyên tắc là được sản xuất sẵn đồng nhất trong nhà máy, tại công trường thi công thiết kế xây dựng chỉ còn là việc làm lắp ghép những bộ phận phận của chúng lại với nhau. Vì vậy kích cỡ phần dưới nước được xác lập bởi kích cỡ thiết bị đồng nhất được sản xuất sẵn này và hình thức lắp ráp chúng. Từ kinh nghiệm tay nghề thực tiễn phong cách thiết kế, thiết kế xây dựng những khu công trình thuỷ điện nhỏ sau đập và đường dẫn cho thấy khối lượng khu công trình ít phụ thuộc vào vào cột nước công tác làm việc của TTĐ mà đa phần nhờ vào vào hình thức lắp ráp ( trục đứng, trục ngang, trục xiên ) và sơ đồ dẫn nước vào ( buồng turbin ) và đường kính BXCT của chúng. Các dạng cấu trúc cơ bản phần dưới nước của chúng được biểu lộ trên những hình 2-25 ¸ 2-28 .

Hình 2-26. Nhà máy TĐ sau đập trục ngang, buồng turbin chính diện, turbin tâm trục (Dạng V-b)

Dạng V : Nhà máy với turbin trục ngang, buồng dẫn nước turbin hình ống ( hình 2-25, 2-26 ) .
Dạng này được sử dụng ở những TTĐ cột nước H = 8 ¸ 120 m, turbin đường kính D1 £ 1.0 m. Với cột nước H = 30 ¸ 120 m thường sử dụng turbin tâm trục, khi cột nước H £ 30 m hoàn toàn có thể sử dụng turbin hướng trục .
Buồng turbin dạng hình ống dẫn nước bên hông hoặc chính diện. Trong trường hợp dẫn nước bên hông, trục turbin xuyên qua buồng turbin và trục tổ máy song song với trục nhà máy. Với buồng turbin dạng chính diện ( hình 2-26 ), trục turbin xuyên qua khuỷu cong của ống hút và trục tổ máy vuông góc với trục nhà máy ( cùng hướng với đường ống dẫn nước ). Ống hút hình nón cụt trục đứng với hầm xả nước đặt dưới tổ máy. Tổ máy hình 2-26 được ứng dụng thoáng đãng trong những trường hợp turbin có đường kính D1 £ 0.5 m .
Dạng VI : Nhà máy với turbin trục ngang, buồng xoắn sắt kẽm kim loại ( hình 2-27, 2-28 ). Loại này được sử dụng với cột nước H = 10 ¸ 400 m, turbin tâm trục đường kính
D1 £ 1.0 m. Ống hút hoàn toàn có thể trục thẳng ( hình 2-27 ) hoặc khuỷu cong. Với cột nước H
= 50 ¸ 400 m cho thấy nó có lợi hơn cả so lới những dạng khác do giảm được size nhà máy .
Dạng VII : Nhà máy TĐ với turbin trục xiên, buồng hình ống, ống hút khuỷu cong ( hình 2-29 ) được sử dụng khi cột nước trong khoảng chừng 10 ¸ 30 m, turbin hướng trục đường kính D1 = 1 ¸ 1.5 m. Với giải pháp này khối lượng bê tông khối dưới nước giảm đi đáng kể .

Dạng VIII : Nhà máy với turbin tâm trục, trục đứng, buồng xoắn sắt kẽm kim loại ( hình 2-30 ) .
Khi sử dụng turbin tâm trục với đường kính BXCT D1 ³ 1.5 m không phụ thuộc vào vào cột nước người ta thường sử dụng hình thức lắp máy trục đứng với buồng xoắn sắt kẽm kim loại, ống hút hình nón cụt thẳng trục hoặc ống hút cong có dạng thường thì .
Máy phát điện đặt hở trên sàn nhà máy, bệ đỡ máy phát dưới dạng dầm ngang cùng với sàn hoặc cùng với mạng lưới hệ thống cột đỡ. Một nửa buồng xoắn đặt trong khối bê tông. Với cấu trúc này tạo cho tổ máy một link vững chãi, móng nhà máy không sâu, điều kiện kèm theo quản lý và vận hành của thiết bị bảo vệ bảo đảm an toàn hơn .

Kích thước phần trên nhà máy được xác định trên cơ sở kích thước thiết bị chính và cầu trục bố trí trong nó và có cấu tạo theo dạng kết cấu nhà công nghiệp. Các hệ thống thiết bị phụ và các phòng quản lý vận hành ở nhà máy thuỷ điện nhỏ cũng được đơn giản hoá và kết hợp lại. Thông thường phòng điều kiển trung tâm được bố trí luôn vào đầu gian máy.

Gian lắp ráp sửa chữa thay thế hoàn toàn có thể không sắp xếp hoặc sắp xếp bên ngoài dưới dạng trong thời điểm tạm thời có mái che hoàn toàn có thể tháo dỡ được .

Sưu tầm và biên soạn bởi : Valve Men Team

Source: https://thevesta.vn
Category: Bản Tin