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

Thiết bị thuỷ lực được sử dụng khá rộng rãi để nâng hạ cửa van các côngtrình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ở nước ta, trước đây thường dùng các thiết bị nâng nhưcầu trục, tời kéo, máy vít, …; trong những năm gần đây, thiết bị thuỷ lực đã đượclắp 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; việcthiết kế gặp nhiều khó khăn, thiết bị lắp đặt vào công trình có trường hợp gặp sựcố như cong,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 vancông 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 côngtrình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ở nước ta, trước đây thường dùng các thiết bị nâng nhưcầu trục, tời kéo, máy vít, …; trong những năm gần đây, thiết bị thuỷ lực đã đượclắp 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; việcthiết kế gặp nhiều khó khăn, thiết bị lắp đặt vào công trình có trường hợp gặp sựcố 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 cầnchú ý khi thiết kế tính chọn thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van ở các công trình thuỷlợi, thuỷ điện. Thiết bị thuỷ lực nâng hạ cửa van được hiểu là hệ thống thuỷ lực. Hệ thốngnày bao gồm bốn cụm thiết bị chính: Trạm nguồn, xi lanh thuỷ lực, các thiết bịđiều khiển và hệ thống đường ống. Cho đến nay chưa có sự thống nhất về tên gọinên 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 đãcó trường hợp do tranh luận về tên gọi thiết bị thuỷ lực cho một công trình, cáctranh chấp liên quan đến phạm vi cung cấp thiết bị, đã tốn phí vô ích vì phải tổchức 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 đốivới xi lanh thuỷ lực, bơm và động cơ thuỷ lực p = 30 ÷ 400 bar. Để tính chọn xilanh thuỷ lực, trạm nguồn và các phần tử khác, trước hết phải chọn áp suất làmviệc 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 lựachọn thiết bị điều khiển đi kèm hệ thống và làm tăng chi phí công trình); tính tổnglực tác động lên cửa van (bao gồm áp lực nước, trọng lượng cửa van, v.v.); tínhdiện tích làm việc của piston thuỷ lực và cần piston; sau đó tính kiểm tra lại về vịtrí góc đặt xi lanh, độ chịu võng, chịu uốn, v.v.; bước tính chọn phải được thựchiện đầy đủ đối với các phần tử trong bốn cụm thiết bị chính; dựa trên kết quả tínhtoán lập mô phỏng để kiểm tra lại. Qua thực tế cho thấy, bước tính chọn xi lanhthuỷ 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 ngườithiết kế đã bỏ qua nhiều yếu tố quan trọng liên quan đến việc vận hành an toàn củahệ thống, có trường hợp thừa bền (thông số, kích thước của xi lanh thuỷ lực và cácphần tử trong hệ thống dư thừa so với yêu cầu) hoặc thiếu bền (gây cong, võnghoặc gãy xi lanh, …). Việc tính toán lựa chọn và tính kiểm tra các thiết bị thuỷ lực bằng cách sửdụng các phương pháp và công thức thông thường. Do chưa có tiêu chuẩn, quychuẩn quy định thống nhất quy trình và cách tính nên còn gặp lúng túng về nộidung yêu cầu và bước tính toán, về cách lấy các hệ số, v.v. Lấy ví dụ khi áp dụngcông thức Euler để tính kiểm tra cong cần xi lanh, chiều dài tính cong được tínhtheo chiều dài làm việc của xi lanh hoặc tính theo hệ số cong võng, có nhiều hệ sốtính toán tuỳ thuộc vị trí điểm đặt và kết cấu treo xi lanh nhưng trong một sốtrường hợp vẫn mất khá nhiều thời gian để tranh luận mà không thống nhất đượccách tính. Về phương án thiết bị nâng, như đã đề cập ở phần đầu bài viết, có nhiềuloại thiết bị nâng có thể sử dụng để nâng hạ cửa van (bằng cầu trục, tời kéo, máyvít, thiết bị thuỷ lực, …). Khi chọn phương án tuỳ thuộc loại hình cửa van (vanphẳng, van cung, cửa clapê, …), phương án đóng mở (nâng hạ theo phương thẳngđứng, theo góc xiên, …), quy mô cửa van (khẩu độ cửa, tải trọng tác dụng, chiềucao 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 hợpxi lanh thuỷ lực với dây cáp phải nghiên cứu thật kỹ lưỡng, không sử dụng kiểu kếthợp này để nâng hạ cửa van chịu tải trọng lớn và chiều cao nâng lớn. Do thiếuthông tin về các lưu ý này, đã có trường hợp phải thay đổi phương án thiết bị nângdo gặp khó khăn trong việc tính chọn dây cáp và không thể tìm mua dây cáp trênthị trường vì kích thước dây quá lớn. Trên đây là một số lưu ý cần thiết trong việc tính chọn thiết bị thuỷ lực đểcó phương án sử dụng thiết bị lắp đặt cho công trình. Những vấn đề khác như kếtcấu, kích thước chi tiết, vật liệu, công nghệ chế tạo thuộc phạm vi nhà sản xuất xilanh thuỷ lực. Mong được sự chia sẻ kinh nghiệm của những ai quan tâm đến lĩnhvực 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, ...