Nghiên cứu giải pháp giảm áp suất chân không trong ống hút của nhà máy thuỷ điện ngầm bằng kết cấu khe hẹp tại tháp van - TS. Nguyễn Văn Sơn

Dạng nhà máy thuỷ điện ngầm, có đường dẫn thoát nước hạ lưu kéo dài. Khi cắt tải đột ngột áp lực nước va âm rất lớn gây ra áp suất chân không ở hạ lưu tổ máy, do đó phải bố trí tháp van hạ lưu để giảm áp lực nước va âm, nhưng do mực nước trong tháp dao động mạnh cũng làm giảm áp lực và gây ra áp suất chân không trong ống hút ở hạ lưu tổ máy. Tham khảo bài viết "Nghiên cứu giải pháp giảm áp suất chân không trong ống hút của nhà máy thuỷ điện ngầm bằng kết cấu khe hẹp tại Tháp Van" để hiểu hơn về vấn đề này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu giải pháp giảm áp suất chân không trong ống hút của nhà máy thuỷ điện ngầm bằng kết cấu khe hẹp tại tháp van - TS. Nguyễn Văn Sơn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG TRONG ỐNG HÚT CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN NGẦM BẰNG KẾT CẤU KHE HẸP TẠI THÁP VAN TS. NGUYỄN VĂN SƠN, BỘ MÔN THUỶ ĐIÊN VÀ NLTT - TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Tóm tắt: Dạng nhà máy thuỷ điện ngầm, có đường dẫn thoát nước hạ lưu kéo dài. Khi cắt tải đột ngột áp lực nước va âm rất lớn gây ra áp suất chân không ở hạ lưu tổ máy, do đó phải bố trí tháp van hạ lưu để giảm áp lực nước va âm, nhưng do mực nước trong tháp dao động mạnh cũng làm giảm áp lực và gây ra áp suất chân không trong ống hút ở hạ lưu tổ máy. Để giải quyết vấn đề đó, nội dung của nghiên cứu là thông qua sử dụng phần mềm Transients V7.0 phân tích đưa ra giải pháp kết cấu khe hẹp và tính toán tìm ra kích thước kết cấu khe hẹp hợp lý. Kết quả nghiên cứu áp dụng cho trạm thuỷ điện Huội Quảng đáp ứng được yêu cầu hạn chế độ chân không trong phạm vi cho phép và phù hợp với kết cấu khe van va cửa van. Từ khoá: Áp suất chân không;Cao trình lắp máy tuốc bin Chế độ chuyển tiếp; Áp lực nước va; Tổn thất thuỷ lực. 1/ Đặt vấn đề. Hiện nay ở nước ta, cùng với sự phát triển kinh tế, số lượng các trạm thuỷ điện tham gia cung cấp điện cho hệ thống điện ngày càng nhiều, trong đó có một số trạm thuỷ điện có kết cấu dạng đường dẫn áp lực dài, nhà máy ngầm, đường dẫn thoát nước hạ lưu chảy có áp và có chiều dài lớn. Do đặc điểm của các trạm thuỷ điện dạng này có đường dẫn thoát nước hạ lưu chảy có áp có chiều dài lớn, nên quán tính của dòng chảy rất lớn. Do quán tính của dòng chảy lớn, nên khi cắt tải các tổ máy thuỷ điện sẽ phát sinh áp lực nước va âm rất lớn, gây ra áp suất chân không ở vị trí cửa ra của bánh xe công tác tuốc bin. Khi áp suất chân không vượt qua 10m (Hck- 8m). 2/ Các biện pháp hạn chế áp suất chân không phía sau bánh xe công tác tuốc bin nước. Để hạn chế áp suất chân không phía sau bánh xe công tác của tuốc bin nước chúng ta có thể sử dụng các giải pháp công trình sau. a/ Hạ thấp cao trình đặt máy tuốc bin.  Giải pháp hạ thấp cao trình lắp đặt tuốc bin nhằm làm tăng áp lực tĩnh ban đầu ở phía sau bánh xe công tác của tuốc bin, khi xẩy ra chế độ chuyển tiếp áp suất phía sau bánh se công tác sẽ giảm đi một giá tri nhất định, nhưng do áp suất ban đầu đủ lớn nên độ chân không vẫn nằm trong phạm vi cho phép. Giải pháp này có ưu điểm vừa hạn chế được áp lực chân không khi xẩy ra chế độ chuyển tiếp, vừa hạn chế hiện tượng khí thực ở chế độ vận hành ổn định. Nhưng giải pháp công trình này cũng có nhiều nhược điểm làm tăng chiều dài đường dẫn áp lực thượng lưu; làm tăng độ dốc ngược của đường dẫn nước có áp hạ lưu; làm tăng chiều dài đường hầm giao thông vào nhà máy và gây khó khăn cho việc tiêu thoát nước nhà máy. b/ Xây dựng tháp van, tháp điều áp ngay sau nhà máy thuỷ điện. Giải pháp này hạn chế được áp lực nước va khi xẩy ra chế độ chuyển tiếp, nhưng do mực nước trong tháp dao động nên áp suất phía sau bánh se công tác cũng sẽ giảm đi một giá tri đủ nhỏ, nên độ chân không vẫn nằm trong phạm vi cho phép. Giải pháp này có ưu điểm vừa hạn chế được áp lực chân không khi xẩy ra chế độ chuyển tiếp, Nhưng không làm tăng độ dốc ngược của đường dẫn nước có áp hạ lưu; không làm tăng chiều dài đường hầm giao thông vào nhà máy và không tăng khó khăn cho việc tiêu thoát nước nhà máy. Nhưng giải pháp này phải xây dựng tháp điều áp có tiết diện đủ lớn để biên độ dao động của tháp đủ nhỏ nên cũng làm tăng giá thành xây dựng. c/ Xây dựng tháp van, tháp điều áp kết hợp với kết cấu khe hẹp. Giải pháp xây dựng tháp điều áp phía hạ lưu các tổ máy thuỷ điện hạn chế được áp lực nước va nhưng lại sinh ra dao động mực nước trong tháp điều áp nên cũng gây nên áp suất chân không phía sau bánh xe công tác tuốc bin. Để hạn chế được áp lực chân không khi xẩy ra chế độ chuyển tiếp, thì biên độ dao động của tháp đủ nhỏ nên tiết diện của tháp phải đủ lớn dẫn đến làm tăng giá thành xây dựng. Để giảm giá thành xây dựng tháp điều áp hạ lưu, qua nghiên cứu chúng tôi thấy nếu ta tạo kết cấu khe hẹp thông giữa tháp điều áp và đường hầm dẫn nước, do khe hẹp gây cản trở dòng chảy chảy ra, chảy vào tháp, nên sẽ hạn chế được biên đọ dao động của mực nước trong tháp điều áp và làm dao đông này tắt đi rất nhanh. Nhưng cũng chính do khe hẹp này sinh ra chênh lệnh áp lực giữa tháp điều áp và đường hầm (Khi cắt tải nước sẽ chảy từ trong tháp điều áp hạ lưu ra, nên áp lực trong tháp điều áp sẽ lớn hơn áp lực trong đường hầm) do đó cũng gây ra áp suất chân không phía sau bánh xe công tác. Qua nghiên cứu, tính toán chúng tôi thấy nếu kết cấu khe hẹp có kích thước hợp lý sẽ giảm được dao động mực nước trong tháp điều áp, nhưng độ chênh lệch áp suất không vượt qua biên độ dao động của tháp điều áp thi sẽ không làm tăng áp suất chân không phía sau bánh xe công tác tuốc bin. 3/ Cơ sở lý thuyết tính toán ...