Chương 11: THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ CỬA VAN( tt)

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

154
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dầu được bơm 3 hút lên từ bể 1 qua bộ lọc dầu 2 đi đến chờ ở cửa van phân phối 13 điều khiển bằng điện từ. Hành trình thuận (đóng cửa cống): Khi có tín hiệu điện ở quá trình đóng, dầu sẽ được chuyển qua van phân phối, đi vào van tiết lưu (van tiết lưu này có thể điều chỉnh được để khống chế lưu lượng, điều khiển được tốc độ cửa van).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 11: THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ CỬA VAN( tt)

2. Nguyªn lý lµm viÖc (h×nh 11-20): DÇu ®îc b¬m 3 hót lªn tõ bÓ 1 qua bé läc dÇu 2 ®i ®Õn chê ë cöa van ph©n phèi 13 ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn tõ. Hµnh tr×nh thuËn (®ãng cöa cèng): Khi cã tÝn hiÖu ®iÖn ë qu¸ tr×nh ®ãng, dÇu sÏ ®îc chuyÓn qua van ph©n phèi, ®i vµo van tiÕt lu (van tiÕt lu nµy cã thÓ ®iÒu chØnh ®- îc ®Ó khèng chÕ lu l- îng, ®iÒu khiÓn ®îc tèc ®é cöa van). Sau khi qua van tiÕt lu dÇu ®îc dÉn vµo bé chia lu lîng (bé chia lu lîng nµy cã nhiÖm vô lµm cho ®ång tèc cña hai xilanh ®îc ®¶m b¶o). Khi qua bé chia dÇu ®îc dÉn vµo khoang trªn xilanh H×nh 11-21. Xi lanh thuû lùc ®ãng më cöa van rÎ qu¹t: 1- Cöa cña van 2- Thanh chèng, 3- Xi lanh, 4- æ quay cöa, (khoang kh«ng cã cÇn xilanh), ®ång thêi dÇu ë khoang díi (khoang cã cÇn xi lanh) ®îc håi vÒ bÓ dÇu, cöa van sÏ ®îc ®ãng l¹i. Hµnh tr×nh ngîc ( më cöa cèng): Qu¸ tr×nh nµy ng îc l¹i so víi qu¸ tr×nh trªn, tøc lµ khi cã tÝn hiÖu ®iÖn cña qu¸ tr×nh më, dÇu ® îc dÉn lÇn lît qua c¸c van nh trªn sau ®ã ®i vµo khoang díi cña xilanh, ¸p lùc chÊt láng lµm pit«ng chuyÓn ®éng lªn trªn, ®ång thêi chÊt láng ë khoang trªn ®îc håi vÒ bÓ dÇu, cöa van sÏ ®îc më ra. Van an toµn ë ®©y ®ãng vai trß quan träng khi tr êng hîp xÈy ra sù cè qu¸ t¶i hay cöa cèng bÞ kÑt. Trong trêng hîp nµy van sÏ më cho dÇu håi vÒ bÓ ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho b¬m vµ toµn hÖ thèng. Ngoµi ra trong hÖ thèng cßn cã van mét chiÒu nh»m môc ®Ých gi÷ nguyªn vÞ trÝ cña xilanh (hay cöa cèng) khi hÖ thèng ngõng ho¹t ®éng. 67
§ång hå ®o ¸p chØ ¸p suÊt lµm viÖc trong hÖ thèng lµ bao nhiªu ®Ó ng êi sö dông biÕt theo dâi ®iÒu chØnh. 3. u ®iÓm cña m¸y n©ng thuû lùc: C¬ cÊu n©ng thuû lùc cã thÓ n©ng th¼ng ®øng, nghiªng mét gãc bÊt kú, hoÆc ®Èy ngang (h×nh 11-21). Cã kÝch th íc nhá gän nhng n©ng ®îc lùc lín. Cã lùc qu¸n tÝnh nhá, chØ b»ng mét phÇn mêi cña c¸c lo¹i m¸y n©ng kh¸c. Cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh vËn tèc n©ng, h¹ theo ý muèn. An toµn cho c¬ cÊu n©ng vµ c¸c bé phËn kh¸c. DÔ ®iÒu khiÓn, dÔ tù ®éng ho¸ vµ c¬ giíi ho¸ ®ãng më. DÔ khèng chÕ vµ kiÓm tra lùc ®ãng më cña m¸y. Kh¾c H×nh 11-22. B¬m, c¸c van vµ c¸c bé phËn ®iÒu tiÕt phôc ®îc sù kh«ng chÝnh x¸c do l¾p r¸p. MÆt b»ng bè trÝ c¬ cÊu chÊp hµnh nhá gän. Tèc ®é ®ãng më cöa van theo h×nh thøc nµy nhanh, cã thÓ ®¸p øng bÊt kú yªu cÇu nµo cña thiÕt kÕ, nªn cã kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt ®îc lu lîng. 4. Nhîc ®iÓm cña m¸y n©ng thuû lùc: Gi¸ ®Çu t ban ®Çu ®¾t h¬n c¸c lo¹i m¸y n©ng kh¸c. ChØ chÕ t¹o ® îc xi lanh theo chiÒu dµi nhÊt ®Þnh do ®ã h¹n chÕ chiÒu cao n©ng h¹. Khi cã rß rØ khã kh«i phôc. §ßi hái ngêi vËn hµnh ph¶i cã tr×nh ®é hiÓu biÕt vÒ kü thuËt chuyªn m«n nhÊt ®Þnh. ChØ ¸p dông hiÖu qu¶ cho c¸c c«ng tr×nh ®· cã nguån ®iÖn. M¸y ®ãng më xi lanh thuû lùc ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao trong chÕ t¹o l¾p ®Æt thiÕt bÞ, vËt liÖu ph¶i cã chÊt l îng tèt. HÖ thèng ®êng èng dÉn dÇu thêng rÊt phøc t¹p vµ rÊt dµi v× xi lanh c«ng t¸c ®Æt xa m¸y b¬m vµ bÓ dÇu, do ®ã tæn thÊt thuû lùc ®êng èng kh¸ lín, mÆt kh¸c dÔ xÈy ra sù cè rß rØ dÇu qua c¸c cót nèi. So víi viÖc ¸p dông xi lanh thuû lùc th«ng thêng th× xi lanh thuû lùc dïng ë c«ng tr×nh thuû lîi phøc tËp h¬n. M«i trêng lµm viÖc t¹i c¸c cèng thêng cã ®é Èm rÊt cao, thËm chÝ 68
cã ®é ¨n mßn rÊt lín nh ë c¸c cèng vïng triÒu nªn c¸c chi tiÕt ® îc chÕ t¹o tõ thÐp ®en dÔ bÞ ¨n mßn ¶nh h - AA ëng ®Õn ®é an toµn lµm φ950 M100x3 A viÖc cña thiÕt bÞ. 5. C¬ së lý thuyÕt 800 tÝnh chän thiÕt bÞ ®ãng 570 më xi lanh thuû lùc 2770 a)TÝnh lùc ®ãng më cöa van: 1970 1950 -Lùc ®ãng (theo chiÒu ®Èy ra): φ285 P® = Ptl η=(p1 F1-p2F2) η = p2 )η, (N); = F1 (p1 - φ1200 ψ trong ®ã: 12400 F1 φ700 ψ= - tû sè diÖn F2 φ950 16900 tÝch bÒ mÆt pit«ng lµm viÖc ë hai phÝa. η - hiÖu suÊt c¬ cña xi lanh c«ng t¸c. - Lùc më cña cöa van (chiÒu co l¹i): Pc= Ptl η=(p2 F2 - p1F1) η 1100 = p2 - p 1 )η = F1 ( ψ 710 Khi cã tríc lùc ®ãng më cöa van ta cã thÓ x¸c 1000 ®Þnh ®îc ¸p suÊt lµm viÖc: 450 650 Khi ®Èy: A 340 620 1 Pd P p p= ( + p 2 F2 ) = d + 2 Khi co: F1 η F1η ψ 69
1 Pc P p= ( + p1F1 ) = c + p1ψ F2 η F2 η H×nh 11-23. Xi lanh thuû lùc søc n©ng 300t - §èi víi xilanh nhiÒu tÇng, do diÖn tÝch mÆt c¾t pitt«ng kh¸c nhau nªn khi cïng ¸p suÊt p, sÏ cã lùc trªn tay ®Èy lµ kh¸c nhau øng víi tõng tÇng lµm viÖc. HiÖu suÊt c¬ η cña xilanh c«ng t¸c thay ®æi theo ¸p suÊt p vµ kÕt cÊu cña pÝtt«ng. ¸p suÊt lµm viÖc vµ vËn tèc cña tõng tÇng ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: P Q pi = v= ; Fi .η Fi Khi lùc n©ng kh«ng thay ®æi ta cã tû sè ¸p suÊt:  p i+1  v  F  p  =  i +1  = i   v     i  P=const  i  Q=const  Fi +1  C¸c pÝtt«ng chØ chÞu lùc däc trôc, khi tÝnh bÒn cÇn kiÓm tra æn ®Þnh theo chÞu nÐn. Khi tÝnh chän xilanh thuû lùc th êng cho tríc c¸c kÝch thíc c¬ b¶n, tøc lµ t¹i mét c«ng tr×nh cô thÓ, ng êi thiÕt kÕ ®· ®Þnh tríc vÞ trÝ ®Æt xilanh. Tõ ®ã biÕt: * Hµnh tr×nh pitt«ng: S (m). * Lùc ( víi 1 xilanh ): ( cã tÝnh ®Õn ma s¸t khi chuyÓn ®éng ) Tõ ®ã dùa vµo c¸c c«ng thøc c¬ b¶n ®Ó t×m ®êng kÝnh lµm viÖc cña xilanh: + §êng kÝnh trong D (m). d/D= 0,7 ÷ 0,8 → chän: d (m). + §êng kÝnh cÇn: * DÇu thuû lùc dïng cho hÖ thèng thêng chän lµ dÇu BPcs 46; b) Lu lîng cÇn thiÕt cung cÊp cho nguån: - DiÖn tÝch lµm viÖc cña khoang trªn xilanh: πD 2 F1 = 4 - DiÖn tÝch lµm viÖc cña khoang díi xilanh: π(D 2 − d 2 ) F2 = 4 - ThÓ tÝch lµm viÖc h÷u Ých cña khoang trªn xilanh: V1 = F1 S, m3. - Lu lîng cÇn thiÕt cung cÊp cho hÖ thèng: Víi 1 bé nguån cung cÊp cho 1 cöa (trong tr êng hîp 2 xi lanh cho mét cöa): 70
2V1 Q= t c) TÝnh to¸n vËn tèc dßng ch¶y trong èng: Chän ®êng kÝnh èng (ë ®©y ta còng cã thÓ khèng chÕ vËn tèc dßng ch¶y trong èng ®Ó tÝnh ra ®êng kÝnh èng ): èng hót ®îc ký hiÖu dh (m); èng ®Èy: d® (m). Nh vËy vËn tèc dßng chÊt láng trong èng hót: Q vh = Fh Fh - diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng hót. 4Q vh = , (m/ph) . πd 2 h VËn tèc dßng chÊt láng trong èng ®Èy: 4Q vd = πd d 2 d) TÝnh to¸n tæn thÊt trong hÖ thèng: X¸c ®Þnh tæng chiÒu dµi ®êng èng bè trÝ trªn c«ng tr×nh lµ L(m). - X¸c ®Þnh hÖ sè Raynolds ®Ó x¸c ®Þnh chÕ ®é dßng ch¶y: v.d Re = ν v = vmax,m/s - vËn tèc dßng chÊt láng trong ®êng èng. §Ó gi¶m tæn thÊt thuû lùc trong ®- êng èng thêng ph¶i tÝnh chän vËn tèc v ≤ 5m / s. d - ®êng kÝnh trong ®êng èng, m; ν - §é nhít ®éng häc cña dÇu thuû lùc (ë nhiÖt ®é 450C ®é nhít ν = 0,12 St). Sau khi x¸c ®Þnh ®îc Re ®em so s¸nh víi gi¸ trÞ giíi H×nh 11-24. M¸y n©ng thuû lùc trªn c«ng tr×nh 71
h¹n 2300, ®Ó x¸c ®Þnh chÕ ®é dßng ch¶y thuû lùc trong èng. §¹i ®a sè c¸c tr êng hîp chÕ ®é dßng ch¶y thuû lùc lµ chÕ ®é ch¶y tÇng. + HÖ sè tæn thÊt do ma s¸t däc ®êng ®îc x¸c ®Þnh: 64 λ= Re + Tæn thÊt ¸p suÊt däc ®êng: L max v 2 hw = λ γ , bar. d1 2g + Tæn thÊt ¸p suÊt côc bé: Víi mçi nh¸nh c¸c tæn thÊt côc bé qua c¸c van th - êng ®îc chän tríc: Van ph©n phèi: ξp; Van mét chiÒu: ξV1; Van tiÕt lu: ξT ; ξk ; Kho¸ th¼ng: C¸c cót nèi, èng cong: ξc ; Ta cã tæng tæn thÊt ¸p suÊt côc bé: Vd2 ∆ pc= ∑ ξ i γ d , bar 2g Thay tæn thÊt côc bé qua c¸c van ph©n phèi, van mét chiÒu, bé läc, cót cong tõ s¬ ®å l¾p ®êng èng sÏ x¸c ®Þnh ®îc tæng tæn thÊt ¸p suÊt cña hÖ thèng ∆ p (bar). ¸p suÊt yªu cÇu cho hÖ thèng: [ pyc - ( ∆ p - ∆ pc - ∆ pv )] (F1) = [pdmax + (∆ pc + ∆ pv)](F2). a) X¸c ®Þnh lu lîng yªu cÇu cña hÖ thèng. Lîng dÇu trong hÖ thèng xi lanh thuû lùc rÊt nhiÒu do vËy cÇn quan t©m tíi ®Õn tæn thÊt lu lîng do ®é nÐn cña dÇu. Khi ¸p suÊt p cña dÇu trong hÖ thèng thay ®æi th× thÓ tÝch vµ khèi l- îng dÇu còng thay 72
®æi theo. Sau mét ®¬n vÞ thêi gian, träng l îng H×nh 11-25. HÖ thèng ®iÒu khiÓn xi lanh thuû lùc cña dÇu ch¶y vµo buång lµm viÖc cña xi lanh ® îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: dM d (ρV) dρ dV m= = =ρ +V dt dt dt dt trong ®ã: M - träng lîng cña dÇu chøa trong buång xi lanh vµ ® êng èng dÉn, M = ρ V; ρ - träng lîng riªng cña dÇu, N/m3; V - thÓ tÝch buång lµm viÖc cña xi lanh vµ ®êng èng dÉn, m3. Theo tÝnh liªn tôc cña dßng ch¶y ta cã: dV dρ = ρ V MÆt kh¸c thÓ tÝch cña dÇu thay ®æi theo ¸p suÊt nªn: ρ Vdp dV = ⇒ dρ = dp E E do ®ã: dρ ρ dp = dt E dt Thay vµo c«ng thøc trªn ta ®îc: ρ dp dV m=ρ +V dt E dt B»ng thùc nghiÖm chøng minh ®îc r»ng khi ¸p suÊt dÇu thay ®æi th× khèi l îng riªng cña dÇu thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy: dV V dp Q= + ⇒ m = ρQ dt E dt trong ®ã thÓ tÝch cña dÇu dîc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: V = Vèng+Vxi lanh=L Fèng + k1 S Fpt, m3; trong ®ã: L - tæng chiÒu dµi èng, m; Fèng- diÖn tÝch tiÕt diÖn trong cña èng, m2; k1- hÖ sè ®µn håi cña vËt liÖu lµm èng; S - hµnh tr×nh pÝt t«ng, m; Fpt- diÖn tÝch tiÕt diÖn cña pÝt t«ng, m2. Nh vËy: 73
dV dp dS = k1 + Fpt dt dt dt dS V dp dS _ dp Q = Fpt + (k 1 + ) = Fpt +k dt E dt dt dt V _ k = k1 + lµ hÖ sè ®Æc trng cho ®é cøng cña dÇu vµ vËt liÖu E lµm xi lanh vµ ®îc tÝnh theo søc bÒn vËt liÖu. §èi víi xi lanh chÊp hµnh th× kxl ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:  1 − µ D 3S D 2S  _ k = π  8 δE + 4E     xl trong ®ã: µ - HÖ sè Poat x«ng cña vËt liÖu chÕ t¹o xi lanh; D - §êng kÝnh trong cña xi lanh, m; Exl - m«®un ®µn håi cña vËt liÖu lµm xy lanh, N/ m2; E - m«®un ®µn håi cña dÇu, N/ m2; δ - chiÒu dµy thµnh cña xi lanh, m; S - hµnh tr×nh cña pÝt t«ng, m. f) TÝnh to¸n chän b¬m lµm viÖc cho hÖ thèng: Víi tÝnh to¸n ë trªn sÏ tÝnh ®îc c¸c gi¸ trÞ: Pyc (bar). Q (l/ph). B¬m lµm viÖc cho hÖ thèng ph¶i tho¶ m·n l u lîng ®îc x¸c ®Þnh qua biÓu thøc: Qb = 1,1Q, l/ph . Víi lu lîng vµ ¸p suÊt nh trªn ta cã thÓ chän ®îc lo¹i b¬m phï hîp nhÊt. víi c¸c th«ng sè: Qb, l/ph. Pb, bar . Trªn c¬ së ®ã tiÕn hµnh chän ®éng c¬ ®iÖn phï hîp. C«ng suÊt ®éng c¬ kÐo b¬m lµ: Q b Pb N dc = η η = 0,75 ÷ 0,85 - hiÖu suÊt cña b¬m. 11.3.6. C¸c lo¹i m¸y ®ãng më kh¸c 74
Cöa van cã rÊt nhiÒu lo¹i vµ ®i cïng víi nã ngoµi c¸c lo¹i m¸y ®ãng më ®· ® îc giíi thiÖu ë trªn cßn cã rÊt nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ ®ãng më ® îc sö dông phï hîp víi ®iÒu kiÖn vµ nhiÖm vô cô thÓ cña c«ng tr×nh. Trªn c¸c c«ng tr×nh thuû ®iÖn th - êng kÕt hîp dïng mét lo¹i m¸y n©ng ®Ó ®ãng më cöa van vµ c«ng viÖc th¸o l¾p, söa ch÷a c¸c thiÕt bÞ kh¸c. C¸c lo¹i m¸y ®ãng më cöa van kh¸c cã thÓ dïng cho viÖc ®ãng më cöa van nh sau: - Pa l¨ng (thêng lµ pa l¨ng tay); - CÇu trôc; - Cæng trôc, cÇn trôc; - Têi thuû lùc. C¸c lo¹i nµy ®· ®ù¬c giíi thiÖu ë c¸c lo¹i m¸y trôc trong ch ¬ng 10. 11.4. Tù ®éng ho¸ ®ãng më cöa van 11.4.1. Nh÷ng vÊn ®Ò chung Tù ®éng lµ mét ho¹t ®éng ®îc thùc hiÖn kh«ng cã sù can thiÖp trùc tiÕp cña con ngêi vµo mét kh©u hay c¶ mét hÖ thèng s¶n xuÊt. Tù ®éng ho¸ c¸c quy tr×nh s¶n xuÊt, d©y chuyÒn c«ng nghÖ rÊt cã hiÖu qu¶. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhê sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ th«ng tin vµ m¸y tÝnh mµ tù ®éng ho¸ ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ vµ ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng ®Ó ph¸t triÓn kinh tÕ víi tèc ®é cao vµ v÷ng ch¾c. Tù ®éng ho¸ thuû lîi ®îc nghiªn cøu vµ øng dông trªn thÕ giíi vµo nh÷ng n¨m 30. Nh÷ng øng dông ®Çu tiªn lµ ë Morocco vµ Angiªri tr íc chiÕn tranh thÕ giíi lÇn thø 2. Ch¬ng tr×nh nghiªn cøu ®Çu tiªn vÒ tù ®éng ho¸ ®iÒu tiÕt dßng ch¶y trªn kªnh ®îc b¾t ®Çu vµo n¨m 1966. Cho ®Õn nay nhiÒu hÖ thèng thuû lîi t íi tiªu ®· ®îc tù ®éng ho¸ ë møc ®é cao nh hÖ thèng cÇu m¸ng ë California cã chiÒu dµi 710km lu lîng 430m3/s hay kªnh Provence cña Ph¸p cã l u lîng 40m3/s, cã 33 cöa ®iÒu tiÕt, 24 cöa khÈn cÊp, 4 tr¹m b¬m, cã 99 bé thiÕt bÞ thu thËp sè liÖu tõ xa víi 220 chØ sè ®o ®¹c vµ 800 chØ sè b¸o ®éng. Sù tiÕn 75
bé trong vËn hµnh c¸c thiÕt bÞ trªn c«ng tr×nh b»ng tù ®éng ho¸ g¾n liÒn víi sù tiÕn bé cña ngµnh c¬ khÝ, ®iÖn vµ ®iÖn tö trong c«ng nghiÖp. H×nh 11-26. Trung t©m ®iÒu khiÓn cÇu m¸ng California Tù ®éng ho¸ ®ãng më cöa van lµ mét phÇn trong hiÖn ®¹i ho¸ c¸c c«ng tr×nh thuû lîi. Do vËy cöa van vµ thiÕt bÞ ®ãng më ph¶i t ¬ng t¸c víi hÖ thèng c«ng tr×nh míi mang l¹i hiÖu qu¶. HiÖn ®¹i ho¸ cã nghÜa lµ cã sù thay ®æi theo chiÒu h íng tèt h¬n. Nh vËy ph¶i hiÓu hiÖn t¹i, cã tÇm nh×n vÒ t ¬ng lai hay ph¶i hiÓu ® îc sù lùa chän cho sù thay ®æi. C«ng t¸c thuû lîi kh«ng ®¬n gi¶n mµ hÕt søc phøc t¹p kÓ c¶ vÒ kü thuËt vµ x· héi, nã t¸c ®éng tíi sù hµi hoµ cña x· héi, kinh tÕ n«ng nghiÖp, n¨ng suÊt c©y trång vËt nu«i, c«ng nghiÖp, n¨ng l îng tiªu thô, chÊt lîng m«i trêng sinh th¸i. NÕu ph©n tÝch c«ng phu, lùa chän møc tù ®éng ho¸ phï hîp th× mang l¹i hiÖu qu¶ tèt. §èi víi m¸y ®ãng më cöa van sÏ gi¶m ® îc søc lao ®éng nÆng nhäc cho con ngêi, lo¹i trõ ®îc tÝnh chñ quan cña ngêi vËn hµnh, dÔ dµng trong vËn hµnh mang l¹i hiÖu qu¶ vµ t¨ng tÝnh linh ho¹t, gi¶m ® îc sù cè. Nh vËy viÖc ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa van trong c¸c c«ng tr×nh thuû lîi, thuû ®iÖn tuú theo yªu cÇu khai th¸c, yªu cÇu sö dông n íc, tÝnh chÊt quan träng vµ ®é phøc t¹p mµ bè trÝ c¸c ph ¬ng thøc ®ãng më b»ng tay, b»ng ®iÖn t¹i chç hay tù ®éng ®iÒu khiÓn mét kh©u nµo ®ã hoÆc c¶ c«ng tr×nh. 11.4.2. C¸c møc ®é tù ®éng ho¸ ®ãng më cöa van Tù ®éng ®ãng më cöa van cã thÓ chia thµnh hai lo¹i: Tù ®éng ®iÒu khiÓn theo nghÜa tù ®éng ho¸ b»ng c¬, ®iÖn vµ ®iÖn tö; lo¹i thø hai lµ tù ®éng ®ãng më cöa van thuÇn tuý theo thuû lùc vµ kÕt cÊu c«ng tr×nh. 1. Tù ®éng ®iÒu khiÓn theo nghÜa tù ®éng b»ng c¬, ®iÖn vµ ®iÖn tö 76
a) B¸n tù ®éng: Trong c¸c phÇn tríc ®· giíi thiÖu c¸c lo¹i thiÕt bÞ ®ãng më cöa van. C¸c m¸y hoÆc thiÕt bÞ ®ãng më ®ã cã thÓ dïng n¨ng l îng ®iÖn hoÆc søc ngêi. Khi dïng ®iÖn th× dßng n¨ng l îng ®iÖn tõ líi qua bé biÕn ®æi sÏ cã c¸c th«ng sè thÝch hîp ®Ó ®a tíi ®éng c¬. §éng c¬ ®iÖn, phÇn tö chÝnh cña hÖ thèng, sÏ biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng cÇn thiÕt cÊp cho m¸y ®ãng më thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®ãng më cöa van. Qu¸ tr×nh n¨ng lîng trªn diÔn ra theo luËt do bé ®iÒu khiÓn quy ®Þnh. C¸c c¨n cø ®Ó x¸c ®Þnh quyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn lµ tÝn hiÖu cña ng êi ®iÒu khiÓn hoÆc nguån th«ng tin vµ c¸c tÝn hiÖu vÒ tr¹ng th¸i cña hÖ thèng do kªnh ®o ® a tíi. C¸c th«ng tin cÇn thiÕt cã thÓ ®îc lu gi÷, hiÓn thÞ nhê c¸c thiÕt bÞ ®Çu ra. HÖ thèng thùc hiÖn giao tiÕp víi bªn ngoµi qua c¸c thiÕt bÞ (cæng) ghÐp nèi. ë ®©y cã thÓ hiÓu lµ mét kh©u nµo ®ã trong ®iÒu khiÓn vÉn ph¶i do con ng - êi trùc tiÕp t¸c ®éng. Khi ®ãng më cöa van ch¹y ®iÖn, con ng êi ph¶i bÊm nót nèi m¹ch ®iÖn ®Ó m¸y ch¹y vµ t¸c ®éng ®ãng hoÆc më cöa van. Nh ng viÖc dõng m¸y ®· ®îc ®Þnh tríc kh«ng cÇn sù theo dâi cña con ngêi. ViÖc dõng tù ®éng khi ®ãng hÕt hoÆc më hÕt hoÆc theo mét c÷ ®ãng më ®Þnh tr íc nµo ®ã lµm cho viÖc vËn hµnh ®îc dÔ dµng h¬n, an toµn cho thiÕt bÞ. Ta gäi ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ®ãng më cöa van kiÓu nµy lµ b¸n tù ®éng Trªn h×nh 8-1 giíi thiÖu cÊu tróc c¬ b¶n hÖ thèng ®ãng më cöa van b»ng c¬- ®iÖn. §èi víi cöa van, viÖc bÞ kÑt do c¸c vËt tr«i næi chÌn vµo trong qu¸ tr×nh ®ãng, më khi cha kÕt thóc theo hµnh tr×nh ®Þnh tríc thêng xÈy ra. §iÒu ®ã lµm t¨ng ®ét ngét lùc ®ãng më, g©y h háng thiÕt bÞ. §Ó ng¨n ngõa, ng êi ta ph¶i ®a vµo ®ã mét bé phËn chèng qu¸ t¶i; cã kiÓu vÒ lùc hoÆc m« men xo¾n. Trªn h×nh 8-1 lµ s¬ ®å tæng qu¸t ®Ó ®iÒu khiÓn ®ãng më b»ng c¬-®iÖn. Bé phËn c¶m biÕn vµ thiÕt bÞ ®o ë ®©y cã c¶ c¸c bé phËn nµy. Khi hÕt hµnh tr×nh hoÆc ®ét ngét qu¸ t¶i, th«ng tin ®îc truyÒn vÒ bé phËn ®iÒu khiÓn ®Ó ng¾t dßng ®iÖn cung cÊp cho ®éng c¬ v× vËy m¸y dõng l¹i vµ ®îc an toµn. Ph¬ng ¸n b¸n tù ®éng nµy thêng cã ®Çu t ban ®Çu rÎ, tr×nh ®é kü thuËt kh«ng cao l¾m, nhng thÝch hîp cho c¸c c«ng tr×nh thuû lîi. Tr×nh ®é ng êi sö dông kh«ng cÇn cao, nhng ph¶i qua líp ®µo t¹o c¬ ®iÖn. C¸c d¹ng m¸y ®ãng më cöa van kh¸c nhau ® îc giíi thiÖu ë c¸c ch¬ng tríc cã nh÷ng h×nh thøc kÕt cÊu vÒ h¹n chÕ hµnh tr×nh vµ qu¸ t¶i kh¸c nhau vµ ®é an toµn, tin cËy cña tõng lo¹i còng kh¸c nhau. b) Tù ®éng ®ãng më cöa van - C¬ së ®iÒu khiÓn tù ®éng ®ãng më cöa van Trªn c¸c c«ng tr×nh thuû lîi viÖc ®iÒu tiÕt mùc n íc dùa trªn c¸c nguyªn lý thuû lùc c¬ b¶n: §iÒu tiÕt mùc níc, ®iÒu tiÕt lu lîng, dßng kh«ng æn ®Þnh vµ cÊu tróc thuû lùc c¬ b¶n (dßng ch¶y trªn hoÆc dßng ch¶y díi cöa van). Môc ®Ých ®iÒu tiÕt lµ ®Ó tÝch tr÷ níc, cung cÊp níc theo yªu cÇu tíi tiªu, sinh ho¹t, c«ng nghiÖp, 77
b¶o vÖ an toµn c«ng tr×nh, an toµn cho vËn hµnh, tiÕt kiÖm n íc. VËy khi bè trÝ cöa van ®Ó ®iÒu tiÕt mùc níc víi ý nghÜa tù ®éng ®iÒu khiÓn ph¶i tu©n thñ sù ®Þnh h×nh cña bè trÝ hÖ thèng vµ sù t¬ng t¸c gi÷a c¸c cÊp kªnh vµ thiÕt bÞ. H×nh 11-27. §iÒu khiÓn vµo ra Nh vËy muèn tù ®éng ®ãng më cöa van ph¶i biÕt ® îc nh÷ng th«ng sè ®Çu vµo cÇn thiÕt tøc lµ ph¶i cã c¸c d÷ liÖu cÇn thiÕt vµ xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ. D÷ liÖu cã thÓ lµ cã s½n hoÆc ®Þnh s½n nh gi¸ trÞ ®ãng më cöa lín nhÊt vµ nhá nhÊt, mùc n íc cao nhÊt thÊp nhÊt, hoÆc ®ãng më theo d÷ liÖu cÇn cung cÊp níc... §Ó cã thÓ thu thËp ®îc d÷ liÖu ngêi ta thùc hiÖn trùc tiÕp t¹i vÞ trÝ ®iÒu khiÓn vµ còng cã thÓ thùc hiÖn tõ xa. Trong hiÖn ®¹i ho¸, ®iÒu khiÓn tõ xa cã thÓ hiÓu lµ sù tham gia cña thiÕt bÞ ngoµi c¸c ho¹t ®éng trªn thùc tÕ do con ng êi lµm. Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tõ xa cã thÓ cã tÝn hiÖu ®îc truyÒn tõ ngoµi c«ng tr×nh vÒ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m vµ ng îc l¹i. §Ó cã c¸c sè H×nh 11-28. Qu¸ tr×nh ®iÒu khÓn hÖ thèng liÖu toµn hÖ thèng (h×nh 11-28) cña c«ng tr×nh, ng êi ta ®Æt c¸c tr¹m quan tr¾c tõ xa. §©y lµ thiÕt bÞ ho¹t ®éng mét chiÒu. ThiÕt bÞ ë phßng ®iÒu khiÓn ® îc hiÓn thÞ hoÆc ghi l¹i mét sè ho¹t ®éng trªn c«ng tr×nh nh quan tr¾c mùc níc tõ xa t¹i mét sè ®iÓm quan träng. §Ó theo dâi c¸c ho¹t ®éng cña c¸c cöa van vµ sù thay ®æi cña mùc níc trong thêi gian ®ãng vµ më ngêi ta dïng c¸c thiÕt bÞ c¶m øng gäi lµ sensor. Cã c¸c lo¹i nh: C¸c sensor theo dâi cöa cèng: + sensor th¨ng b»ng. + sensor ¸p lùc níc; + sensor d¹ng phao. C¸c sensor theo dâi lu lîng + sensor siªu ©m ®o lu tèc; + C¸c ®Ëp trµn vµ m¸ng. - S¬ ®å tù ®éng ®iÒu khiÓn theo nghÜa tù ®éng ®iÒu khiÓn b»ng c¬, ®iÖn vµ ®iÖn tö m¸y tÝnh §Ó tiÕp nhËn, xö lý th«ng tin tõ ngêi PC PLC sö dông vµ c¸c sensor vµ ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa van, ngêi ta sö dông PLC (thiÕt bÞ A/D ThiÕt bÞ ®ãng më 78 §Çu ®o Cöa van Mùc níc
®iÒu khiÓn l«gic ®îc ch¬ng tr×nh ho¸). PLC lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ® îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn trong c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt c«ng nghiÖp nh dÖt, chÊt dÎo, nhµ m¸y ®êng...Lµ mét m¸y tÝnh v× kÕt cÊu cña nã cã phÇn cøng, phÇn mÒm (CPU, ROM, RAM, c¸c cæng I/O.. .). Do kh«ng quan s¸t ®îc qu¸ tr×nh xÈy ra trªn bé phËn tù ®éng nªn viÖc chuyÓn ®æi khã thùc hiÖn. §Ó hiÖn thÞ vµ ®iÓu khiÓn c¶ hÖ thèng cöa van vµ H×nh 11-29. S¬ ®å ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng tr×nh, ngêi ta thêng nèi kÕt PLC víi m¸y tÝnh PC. Ph¶i cã thªm c¸c bé phËn thu thËp sè liÖu, truyÒn sè liÖu, xö lý sè liÖu vµ truyÒn lÖnh ®Ó vËn hµnh thiÕt bÞ vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn. C¸c sè liÖu ®Çu vµo vµ xö lý ®îc m¸y tÝnh PC thùc hiÖn. C¸c lÖnh chÊp hµnh ® îc truyÒn qua PLC. PLC cã nhiÖm vô ®äc tr¹ng th¸i c¸c th«ng sè ®Çu vµo tõ c¸c sensor vµ nhËn, xö lý c¸c lÖnh cña ch¬ng tr×nh. Th«ng sè cöa van ® îc ph¶n ¶nh qua bé phËn ®o vµ ®îc chuyÓn tíi bé phËn biÕn ®æi A/D ®Ó bé phËn nµy biÕn ®æi thµnh c¸c tÝn hiÖu sè tríc khi nhËp vµo m¸y tÝnh. Bé biÕn ®æi A/D x©y dùng dùa trªn nguyªn t¾c: - Nguyªn t¾c thêi gian; - Nguyªn t¾c ®Õm; - Nguyªn t¾c so s¸nh gÇn ®óng liªn tiÕp. Tõ nguyªn t¾c thuû lùc vÒ mùc n íc ®Þnh tríc max, min; lu lîng, dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh hay ¸p lùc chÊt láng trong m¸y ®ãng më, tèc ®é vßng quay cña c¸c trôc, ®é më cöa van vµ møc ®é tù ®éng ho¸ ®Ó lùa chän ®Çu ®o vµ s¬ ®å ®iÒu khiÓn thÝch hîp. - C¸c møc ®é tù ®éng ho¸ ®ãng më: Tù ®éng ho¸ cã nhiÒu cÊp ®é kh¸c nhau: - §iÒu khiÓn ph©n phèi hoÆc ®iÒu tiÕt côc bé - §iÒu khiÓn trung t©m - §iÒu khiÓn chñ ®¹o cã gi¸m s¸t: th - êng ®îc gäi lµ SCADA. §©y lµ mét hÖ thèng cã c¶ c¸c thµnh phÇn ë phßng ®iÒu khiÓn trung t©m vµ ngoµi thùc ®Þa. 79
1. §iÒu khiÓn t¹i chç: lµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña mét thiÕt bÞ trªn c«ng tr×nh, trªn ®ång ®îc thùc hiÖn t¹i hiÖn trêng. C«ng viÖc ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ë ®©y cã thÓ lµ thñ c«ng, c¬ khÝ, b¸n tù H×nh 11-30. §iÒu khiÓn t¹i chç ®éng hoÆc tù ®éng. Thñ c«ng vµ c¬ khÝ ®· ®îc tr×nh bµy ë c¸c ch¬ng tríc. H×nh 11-31. §iÒu khiÓn tËp trung H×nh 11-32. HÖ thèng c¬ b¶n SCADA H×nh 11-33. §iÒu khiÓn tõ xa + §iÒu khiÓn tõ xa: lµ ®iÒu khiÓn mét thiÕt bÞ trªn c«ng tr×nh hoÆc trªn ®ång tõ mét ®Þa ®iÓm nhÊt ®Þnh. Nh vËy muèn ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa van cÇn cã hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c. ViÖc ®ãng më cã thÓ tù ®éng hoÆc thñ c«ng. H×nh 11-34. Bè trÝ b¶ng ®iÒu khiÓn logic ®îc ch¬ng tr×nh ho¸ (PLC) vµ b¶ng híng dÉn 2. Tù ®éng ®ãng më cöa van thuÇn tuý theo thuû lùc vµ kÕt cÊu c«ng tr×nh Trong thùc tÕ cã rÊt nhiÒu lo¹i h×nh ®ãng më cöa van tù ®éng ®· ® îc ¸p dông: 80
- §ãng më tù ®éng theo nguyªn lý phao ®èi träng, cã c¸c lo¹i cöa: Cöa van AMIL vµ AVIO: cã t¸c dông tù ®éng ®iÒu chØnh mùc n íc thîng lu vµ h¹ lu cña cöa van ë mét cao tr×nh nhÊt ®Þnh. Trªn thÕ giíi ®· sö dông lo¹i nµy rÊt nhiÒu; cßn ë níc ta do tr×nh ®é vµ do yªu cÇu kü thuËt trong c¸c hÖ thèng thuû n«ng cha cao nªn míi chØ ®îc ¸p dông thö ë Cñ Chi (h×nh 11-35). Cöa van phao tù ®éng ¸p dông thµnh c«ng vµ hiÖu qu¶ nhÊt ®ã lµ hÖ thèng cöa van tù ®éng Ba Ra §« L¬ng (NghÖ An). Trong ®ã cã cöa van tù ®éng x¶ c¸t kiÓu Clape réng 21 mÐt cao 3.5 mÐt ®îc ®ãng më H×nh 11-35. Cöa van AMIL tù ®éng th«ng qua hÖ thèng d©y c¸p nèi víi hai buång phao, mçi phao cã thÓ tÝch ~ 30m3. Ngoµi ra cßn cã 11 khoang cöa réng 23 mÐt tù ®éng x¶ lò còng theo nguyªn lý phao nhng dung tÝch phao nhá h¬n mét Ýt. HÖ thèng nµy ® îc chÕ t¹o, l¾p ®Æt tõ nh÷ng n¨m 1930, qua mét sè lÇn ph¶i söa ch÷a do bÞ bom ®¹n ®Õn nay vÉn vËn hµnh hoµn toµn tù ®éng mét c¸ch rÊt hiÖu qu¶. Ngoµi c¸c lo¹i trªn cßn cã kiÓu cöa van cung phao tù ®éng,... - §ãng më tù ®éng theo nguyªn lý ¸p lùc níc, cã c¸c lo¹i cöa: + Cöa van tù ®éng b¶n lÖch trôc ngang cã t¸c dông gi÷ mùc n íc thîng lu ®Õn mét cao tr×nh nhÊt ®Þnh, khi mùc níc vît qu¸ cao tr×nh nµy cöa van sÏ tù ®éng më ra tho¸t lò vµ tù ®éng ®ãng vÒ gi÷ níc (tr÷ níc) khi mùc níc thîng lu h¹ xuèng ®Õn mét møc nµo 0 0 60 ®ã theo thiÕt kÕ. Lo¹i cöa 4130 67 50 nµy ¸p dông rÊt cã hiÖu qu¶ 8000 ®èi víi c¸c c«ng tr×nh thuû lîi ë vung nói, xa tr¹m qu¶n lý vµ thêng cã nh÷ng trËn lò ®ét xuÊt, nh÷ng n¬i mµ c¸n bé qu¶n lý vËn hµnh kh«ng thÓ 10000 hoÆc rÊt vÊt v¶ ®Ó cã thÓ thao t¸c ®ãng më ®îc cöa φ1500 van mét c¸ch kÞp thêi. Cöa van tù ®éng b¶n 0 95 lÖch trôc ®øng (gi÷a): cã t¸c 5500 00 56 97 30 1300 77 81 30 1000 13200
dông nh cöa van b¶n lÖch trôc ngang. Lo¹i nµy ®· ® îc ¸p dông cho mét sè ®Þa ph - ¬ng ë ViÖt nam. Còng dùa trªn nguyªn lý tù ®éng ®ãng më theo ¸p lùc n íc cßn cã mét sè lo¹i kh¸c nh cöa van kiÓu m¸i nhµ (h×nh 11-36), cöa van "c¾t lò nhanh" cña Ph¸p,.. + Cöa van tù ®éng thñy lùc kiÓu c¸nh cöa: Cã thÓ nãi ®©y lµ mét ®iÓn h×nh mang l¹i hiÖu qu¶ hÕt H×nh 11-36. Cöa van kiÓu m¸i nhµ søc to lín mµ h×nh lo¹i cöa van tù ®éng mang l¹i. Lo¹i cöa van nµy th êng ®îc ¸p dông cho vïng ®ång b»ng ven biÓn, nã tù ®éng ®ãng më phô thuéc hoµn toµn vµo møc níc. Tù ®éng ®ãng vÒ khi mùc níc thîng h¹ lu ngang nhau vµ tù ®éng më ra (theo 1 hoÆc 2 phÝa tuú theo yªu cÇu nhiÖm vô cña c«ng tr×nh) khi cã ®é chªnh nhÊt ®Þnh theo thiÕt kÕ. Theo nguyªn lý ®ã cöa van cã thÓ thùc hiÖn tù ®éng hoµn toµn (h×nh 11-2) khi thùc hiÖn mét nhiÖm vô hÕt søc quan träng: G¹n triÒu, tiªu óng, ng¨n mÆn gi÷ ngät. ChÝnh v× vËy mµ ®¹i ®a sè c¸c cöa van vïng ®ång b»ng s«ng Cöu Long ®Òu sö dông lo¹i cöa nµy cho c¸c c«ng tr×nh thuû lîi. Ngoµi c¸c lo¹i cöa van tù ®éng ®ãng më nªu trªn cßn cã mét sè h×nh lo¹i kh¸c n÷a song rÊt Ýt khi ®îc ¸p dông trong thùc tÕ, ®Æc biÖt lµ trong c¸c c«ng tr×nh thuû lîi nh cöa van ®Ëp xÕp, cöa van Clape phao ®èi träng,.v.v.. 82