Thiết kế thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van công trình thuỷ lợi, thuỷ điện - Những vấn đề cần chú ý

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

412
lượt xem 90
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết bị thuỷ lực được sử dụng khá rộng rãi để nâng hạ cửa van các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ở nước ta, trước đây thường dùng các thiết bị nâng như cầu trục, tời kéo, máy vít, …; trong những năm gần đây, thiết bị thuỷ lực đã được lắp đặt ở nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Trong giai đoạn đầu mới áp dụng, các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật chưa có, tài liệu chuyên ngành còn thiếu; việc thiết kế gặp nhiều khó khăn, thiết bị lắp đặt vào công trình có trường hợp gặp sự cố như cong,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van công trình thuỷ lợi, thuỷ điện - Những vấn đề cần chú ý

Thiết kế thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van công trình thuỷ lợi, thuỷ điện - Những vấn đề cần chú ý ThS. Nguyễn Kim Lân Chuyên viên chính, Cục Quản lý XD Công trình Bộ Nông nghiệp & PTNT nklan2001@yahoo.co.uk Lắp cửa van cung tại cống đập Đò Điểm (Hà Tĩnh)
Thiết bị thuỷ lực được sử dụng khá rộng rãi để nâng hạ cửa van các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ở nước ta, trước đây thường dùng các thiết bị nâng như cầu trục, tời kéo, máy vít, …; trong những năm gần đây, thiết bị thuỷ lực đã được lắp đặt ở nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Trong giai đoạn đầu mới áp dụng, các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật chưa có, tài liệu chuyên ngành còn thiếu; việc thiết kế gặp nhiều khó khăn, thiết bị lắp đặt vào công trình có trường hợp gặp sự cố như cong, võng hoặc gãy cần xi lanh. Bài viết không nhằm đánh giá hay tổng kết mà chỉ nêu ra một số vấn đề cần chú ý khi thiết kế tính chọn thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van ở các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van được hiểu là hệ thống thuỷ lực. Hệ thống này bao gồm bốn cụm thiết bị chính: Trạm nguồn, xi lanh thuỷ lực, các thiết bị điều khiển và hệ thống đường ống. Cho đến nay chưa có sự thống nhất về tên gọi nên thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van được đặt tên khác nhau như xi lanh thuỷ lực, máy đóng mở thuỷ lực, hệ thống thuỷ lực đóng mở cửa van, v.v. Vì vậy, thực tế đã có trường hợp do tranh luận về tên gọi thiết bị thuỷ lực cho một công trình, các tranh chấp liên quan đến phạm vi cung cấp thiết bị, đã tốn phí vô ích vì phải tổ chức nhiều cuộc họp và đi lại rất tốn kém, kéo dài thời gian thực hiện dự án. Đặc tính quan trọng trong thuỷ lực học là áp suất, thường thì áp suất p đối với xi lanh thuỷ lực, bơm và động cơ thuỷ lực p = 30 ÷ 400 bar. Để tính chọn xi lanh thuỷ lực, trạm nguồn và các phần tử khác, trước hết phải chọn áp suất làm việc của hệ thống, thông thường chọn áp suất làm việc của xi lanh thuỷ lực từ 100 ÷ 200 bar (chọn các áp suất khác ngoài dải áp suất trên sẽ khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị điều khiển đi kèm hệ thống và làm tăng chi phí công trình); tính tổng lực tác động lên cửa van (bao gồm áp lực nước, trọng lượng cửa van, v.v.); tính diện tích làm việc của piston thuỷ lực và cần piston; sau đó tính kiểm tra lại về vị trí góc đặt xi lanh, độ chịu võng, chịu uốn, v.v.; bước tính chọn phải được thực
hiện đầy đủ đối với các phần tử trong bốn cụm thiết bị chính; dựa trên kết quả tính toán lập mô phỏng để kiểm tra lại. Qua thực tế cho thấy, bước tính chọn xi lanh thuỷ lực thường được tư vấn thiết kế thực hiện như sau: Tính lực nâng cửa van, tham khảo catalog xi lanh thuỷ lực của một hãng sản xuất, chọn đường kính piston, đường kính cần xi lanh; hiếm khi tính kiểm tra lại. Với cách tính như vậy người thiết kế đã bỏ qua nhiều yếu tố quan trọng liên quan đến việc vận hành an toàn của hệ thống, có trường hợp thừa bền (thông số, kích thước của xi lanh thuỷ lực và các phần tử trong hệ thống dư thừa so với yêu cầu) hoặc thiếu bền (gây cong, võng hoặc gãy xi lanh, …). Việc tính toán lựa chọn và tính kiểm tra các thiết bị thuỷ lực bằng cách sử dụng các phương pháp và công thức thông thường. Do chưa có tiêu chuẩn, quy chuẩn quy định thống nhất quy trình và cách tính nên còn gặp lúng túng về nội dung yêu cầu và bước tính toán, về cách lấy các hệ số, v.v. Lấy ví dụ khi áp dụng công thức Euler để tính kiểm tra cong cần xi lanh, chiều dài tính cong được tính theo chiều dài làm việc của xi lanh hoặc tính theo hệ số cong võng, có nhiều hệ số tính toán tuỳ thuộc vị trí điểm đặt và kết cấu treo xi lanh nhưng trong một số trường hợp vẫn mất khá nhiều thời gian để tranh luận mà không thống nhất được cách tính. Về phương án thiết bị nâng, như đã đề cập ở phần đầu bài viết, có nhiều loại thiết bị nâng có thể sử dụng để nâng hạ cửa van (bằng cầu trục, tời kéo, máy vít, thiết bị thuỷ lực, …). Khi chọn phương án tuỳ thuộc loại hình cửa van (van phẳng, van cung, cửa clapê, …), phương án đóng mở (nâng hạ theo phương thẳng đứng, theo góc xiên, …), quy mô cửa van (khẩu độ cửa, tải trọng tác dụng, chiều cao nâng, áp lực tác dụng, …), tần suất vận hành sử dụng và bảo dưỡng thiết bị, v.v. Đối với phương án thiết bị thuỷ lực, thông thường chỉ dùng xi lanh thuỷ lực, rất hạn chế kết hợp xi lanh thuỷ lực với thiết bị khác. Trường hợp dự định kết hợp xi lanh thuỷ lực với dây cáp phải nghiên cứu thật kỹ lưỡng, không sử dụng kiểu kết
hợp này để nâng hạ cửa van chịu tải trọng lớn và chiều cao nâng lớn. Do thiếu thông tin về các lưu ý này, đã có trường hợp phải thay đổi phương án thiết bị nâng do gặp khó khăn trong việc tính chọn dây cáp và không thể tìm mua dây cáp trên thị trường vì kích thước dây quá lớn. Trên đây là một số lưu ý cần thiết trong việc tính chọn thiết bị thuỷ lực để có phương án sử dụng thiết bị lắp đặt cho công trình. Những vấn đề khác như kết cấu, kích thước chi tiết, vật liệu, công nghệ chế tạo thuộc phạm vi nhà sản xuất xi lanh thuỷ lực. Mong được sự chia sẻ kinh nghiệm của những ai quan tâm đến lĩnh vực này./. Tài liệu tham khảo: 1. Trường Kỹ thuật công nghiệp Việt Nam – Hàn Quốc, Hệ thống thuỷ lực, Tập III, Nhà xuất bản Lao động – Xã hội, năm 2001. 2. Hydraulic Gates and Penstocks Association – Japan, Technical Standards for Gates and Penstocks.
Về thiết kế tính chọn máy bơm cho các trạm bơm tưới tiêu ngành thuỷ lợi ThS. Nguyễn Kim Lân, Chuyên viên chính, Cục Quản lý XD Công trình (Bộ NN&PTNT) Máy bơm là thiết bị động lực chủ yếu trong các trạm bơm tưới hoặc tiêu nước ngành thuỷ lợi. Hàng vạn máy bơm lắp đặt cho hàng ngàn trạm bơm ở nước ta đã và đang phát huy tốt hiệu quả, phục vụ phát triển nông nghiệp nông thôn và góp phần phát triển kinh tế đất nước. Qua thực tiễn ở nhiều công trình trạm bơm, các tổ máy bơm vận hành khá ổn định, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Tuy nhiên, ở một số trạm bơm, thiết bị các tổ máy bơm gặp sự cố trong quá trình vận hành, có trường hợp bộc lộ ngay từ giai đoạn lắp đặt vào công trình. Dẫn chứng một số sự cố gặp phải trong thời gian qua là: Máy bơm chỉ vận hành được khi mực nước bể hút ở mức cao, khi mực nước gần tới mực nước thiết kế thì máy dừng chạy; trục máy bơm bị đứt gãy sau một số giờ chạy máy; máy rung động nhiều khi vận hành; lưu lượng máy bơm thực tế thấp hơn so với chỉ tiêu thiết kế; … .
Có nhiều yếu tố ở các khâu liên quan đến sự hoạt động ổn định của tổ máy bơm, một số khâu chính gồm: thiết kế, lựa chọn hãng cung cấp thiết bị, độ chính xác đạt được khi lắp đặt máy bơm vào công trình, trình độ của người vận hành, mức độ bảo trì bảo dưỡng, … . Nội dung bài viết tập trung trao đổi về khâu thiết kế tính chọn máy bơm khi thiết kế trạm bơm tưới tiêu trong ngành thuỷ lợi, đặc biệt là các trạm bơm sử dụng máy bơm có lưu lượng Q = 6.000 m3/h, 8.000 m3/h, 10.800 m3/h, 25.000 m3/h hoặc lớn hơn. Với quan niệm máy bơm là sản phẩm của hãng sản xuất máy bơm, người thiết kế thường chỉ làm nhiệm vụ tra catalog máy bơm để chọn ra thông số máy, sử dụng các thông số tra được từ catalog làm các chỉ tiêu kỹ thuật ghi vào hồ sơ thiết kế công trình. Qua thực tế cho thấy, bước tính chọn máy bơm thường được thực hiện đơn giản như sau: Từ nhu cầu về lưu lượng và cột nước bơm, tra các thông số của máy bơm về lưu lượng Q m3/h, cột nước bơm H m, công suất động cơ N kW, số vòng quay n v/ph, … trong catalog máy bơm của một hãng sản xuất, lấy các thông số này lập thành hồ sơ thiết kế, đồng thời là thông số của máy bơm sẽ dùng để lắp đặt vào công trình. Cách làm như trên đã bỏ qua nhiều yếu tố quan trọng liên quan đến tổ máy bơm: sự phù hợp về kiểu loại máy bơm đối với địa hình và môi trường công trình, sự thích hợp của loại máy theo nhu cầu sử dụng, tính năng kỹ thuật, tính kinh tế, … và tiềm ẩn nguy cơ bất lợi đối với sự vận hành tổ máy bơm. Trước hết, điều thường gặp trong các hồ sơ thiết kế trạm bơm là thiếu sự so chọn các phương án với kiểu loại máy bơm khác nhau, các phương án bố trí máy bơm khả thi, so sánh giữa các phương án về mức độ đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật, tính kinh tế về suất tiêu hao năng lượng và mức đầu tư, điểm lợi thế và bất lợi giữa các phương án trong quá trình thực hiện xây dựng và trong quá trình vận hành sử dụng, … . Do không lập tính toán so sánh các phương án với các loại máy nên thực tế cho thấy máy bơm ở một số trạm bơm không phù hợp với điều kiện địa
hình (ví dụ lắp máy bơm trục xiên cho trạm bơm có chiều cao địa hình rất thấp, … ), không phù hợp với môi trường (máy bơm nước sạch lắp đặt cho vùng có nhiều rác thải, … ), không phù hợp với điều kiện thuỷ lực dòng chảy (lắp máy bơm có công suất lớn trong khi hệ thống bể hút và kênh hút không đáp ứng, hoặc số lượng tổ máy bơm nhiều hơn cần thiết, … ). Trong hàng vạn máy bơm đang sử dụng tưới và tiêu ở nước ta, chủ yếu là máy bơm hướng trục trục đứng (có Q lớn) và máy bơm ly tâm cũng như hỗn lưu trục ngang (có Q vừa và nhỏ); vật liệu phần dẫn dòng của bơm đều là kim loại (bằng gang hoặc thép). So với sự phong phú của kiểu loại máy bơm được sử dụng rộng rãi trên thế giới gồm: máy bơm hỗn lưu trục đứng, máy bơm hỗn lưu trục ngang, máy bơm ly tâm cỡ lớn, máy bơm chìm, máy bơm kiểu vít tải, máy bơm trục xiên, máy bơm chìm xiên, … ; sự phong phú về vật liệu phần dẫn dòng của máy bơm: kim loại, bê tông, vật liệu tổng hợp, … . Điều tiếp theo và cần thiết khi tính chọn máy bơm là không có quy trình tính toán đầy đủ với các bước tính toán cơ bản. Một quy trình thiết kế tính chọn máy bơm có thể được tóm lược như sau: Bước tính các thông số yêu cầu: Xác định cột nước bơm thiết kế, tổn thất cột nước, cột nước yêu cầu, vòng quay máy bơm, công suất yêu cầu (có tính đến công suất vào và ra trên trục bơm). Bước lựa chọn máy bơm: Từ các thông số yêu cầu ở bước tính trên, kết hợp với kiểu loại máy bơm ở bước lập phương án máy, tham khảo catalog máy bơm của hãng sản xuất, xác định các thông số máy bơm. Bước tính kiểm tra: Kiểm tra đặc tính hút, kiểm tra tiêu thụ năng lượng, … . Một quy trình thiết kế chặt chẽ nhằm tính chọn máy bơm sẽ là có ích đối với những người làm công tác thiết kế, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, giảng dạy, các cấp quản lý liên quan đến việc thiết kế công trình trạm bơm./.
(www.vncold.vn) Tài liệu tham khảo: 1. PGS. TS. Nguyễn Văn Bày, Máy bơm và trạm bơm trong nông nghiệp, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 1999. 2. Ebara Hatakeyama Memorial Fund, Planning and Design of Pumping Works, Tokyo Japan 2007.