NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC ĐÓNG MỞ CỬA VAN TẢI TRỌNG LỚN

Tuy mới thực sự phát triển vào nửa cuối của thế kỷ 20, ngày nay các thiết bị thủy lực đã được áp dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật của các quốc gia phát triển và đang phát triển. Ở thời điểm này, khó có thể tìm thấy bất kỳ một lĩnh vực nào mà trong đó không sử dụng kỹ thuật thủy khí nói chung và thủy lực nói riêng. Đề tài này nghiên cứu hệ thống thủy lực đóng mở các cửa van trong công trình thủy lợi, làm việc trong điều kiện tải trọng lớn và tần suất làm việc rất nhỏ nhằm mục đích làm sáng tỏ cơ sở khoa học để áp dụng loại thiết bị mới mẻ này trong các công trình thủy lợi đầu mối của Việt Nam. Nội dung của Đề tài gồm phần mở đầu, 5 chương và phần kết luận – kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo. Mở đầu Chương 1 – Tổng quan hệ thống đóng mở tải trọng lớn; Chương 2 – Đặc điểm của công trình thủy lợi, thủy điện và ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực; Chương 3 – Đề xuất và lựa chọn cấu hình hệ thống thủy lực phù hợp với các đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi, thủy điện; Chương 4 – Nghiên cứu một số phần tử trong hệ thống lựa chọn; Chương 5 – Xây dựng phương pháp tính toán lựa chọn các phần tử trong hệ thống; Kết luận và kiến nghị

BÁO CÁO KHOA HỌC

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ NĂM 2008

NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY

BÁO CÁO KHOA HỌC

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ NĂM 2008

NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY

LỰC ĐÓNG MỞ CỬA VAN

TẢI TRỌNG LỚN

NGUYỄN HỮU TUẤN

HÀ NỘI - 2009

BÁO CÁO KHOA HỌC

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ NĂM 2008

NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY

LỰC ĐÓNG MỞ CỬA VAN

TẢI TRỌNG LỚN

DANH SÁCH THAM GIA ĐỀ TÀI

NGUYỄN HỮU TUẤN Chủ nhiệm NGUYỄN ANH TUẤN

ĐOÀN YÊN THẾ

HỒ SỸ SƠN TRẦN TRIỀU DƯƠNG NGUYỄN NGỌC MINH

HÀ NỘI - 2009

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Tuy mới thực sự phát triển vào nửa cuối của thế kỷ 20, ngày nay các thiết bị thủy lực đã được áp dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật của các quốc gia phát triển và đang phát triển Ở thời điểm này, khó có thể tìm thấy bất kỳ một lĩnh vực nào mà trong đó không sử dụng kỹ thuật thủy khí nói chung và thủy lực nói riêng

Đề tài này nghiên cứu hệ thống thủy lực đóng mở các cửa van trong công trình thủy lợi, làm việc trong điều kiện tải trọng lớn và tần suất làm việc rất nhỏ nhằm mục đích làm sáng tỏ cơ sở khoa học để áp dụng loại thiết bị mới mẻ này trong các công trình thủy lợi đầu mối của Việt Nam

Nội dung của Đề tài gồm phần mở đầu, 5 chương và phần kết luận – kiến

nghị hướng nghiên cứu tiếp theo

Mở đầu

Chương 1 – Tổng quan hệ thống đóng mở tải trọng lớn;

Chương 2 – Đặc điểm của công trình thủy lợi, thủy điện và ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực;

Chương 3 – Đề xuất và lựa chọn cấu hình hệ thống thủy lực phù hợp với các đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi, thủy điện;

Chương 5 – Xây dựng phương pháp tính toán lựa chọn các phần tử trong hệ thống;

Kết luận và kiến nghị

các loại hệ thống đóng mở

19

CHƯƠNG 2 - ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH THỦY

LỢI, THỦY ĐIỆN VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ

THỐNG THỦY LỰC

34

CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CẤU HÌNH

3.5 Xây dựng hệ thống đóng mở cửa van tải trọng lớn 47

CHƯƠNG 4 – NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHẦN TỬ

CHƯƠNG 5 – XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH

TOÁN LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ

THỐNG

84

MỞ ĐẦU

Đề tài này nghiên cứu hệ thống thủy lực đóng mở các cửa van trong công trình thủy lợi, làm việc trong điều kiện tải trọng lớn và tần suất làm việc nhỏ nhằm mục đích làm sáng tỏ cơ sở khoa học để áp dụng loại thiết bị mới mẻ này trong các

lớn” bao gồm phần mở đầu, 5 chương và phần kết luận – hướng nghiên cứu tiếp

CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CẤU HÌNH HỆ THỐNG THỦY LỰC PHÙ HỢP VỚI CÁC ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN

Trình bày đặc điểm của thiết bị cửa van, xi lanh chịu tải trọng lớn trên công trình thủy lợi; Xây dựng hệ thống thủy lực nâng hạ cửa van tải trọng lớn; Các phương pháp đồng bộ 2 xi lanh Tính toán, phương pháp xác định các lực tác dụng lên cửa; Kiểm tra ổn định piston – xi lanh và chọn điểm đặt gối treo đạt hiệu quả

CHƯƠNG 4 – NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG LỰA CHỌN

Giới thiệu về kết cấu cũng như điều kiện áp dụng của các phần tử cơ bản trong một hệ thống thủy lực

CHƯƠNG 5 – XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG

Giới thiệu các hệ thống sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau với các ưu nhược điểm khi áp dụng Tính toán ứng dụng vào một bài toán cụ thể

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Các kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước ta có hàng trăm hệ thống thủy nông lớn và vừa, hàng trăm hồ chứa với hàng vạn cửa van và thiết bị đóng mở vận hành thực hiện nhiệm vụ đa dạng của công trình thuỷ lợi, thủy điện Có rất nhiều công trình thuỷ lợi đã và đang xây dựng với những nhiệm vụ hết sức quan trọng, đó là: ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng, thoát lũ góp phần giải quyết vấn đề dân sinh kinh tế và an ninh quốc phòng Cửa van và thiết bị đóng mở là hạng mục công trình quan trọng, làm việc trong điều kiện tải trọng nặng

Hiện nay, các nước trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng hệ thống thủy lực đóng mở cửa van tải trọng lớn Họ đã làm chủ được cấu hình hệ thống và một số phần tử trong sơ đồ ứng với các điều kiện làm việc khác nhau ở trình độ cao một cách đầy đủ, hoàn chỉnh và có sản phẩm

Trong thời gian qua, đã có một số cơ quan, đơn vị nghiên cứu về hệ thống đóng mở cửa van dẫn động bằng dây mềm, bằng vít, xi lanh thủy lực Các nghiên cứu này chủ yếu ứng dụng và lựa chọn các sơ đồ, kích thước xi lanh thủy lực tùy

thủy lực, chưa có một nghiên cứu đầy đủ có cơ sở khoa học để áp dụng vào thực tế

Mà chỉ sử dụng sản phẩm hoàn thiện với sơ đồ tương tự ở nước ngoài

Tuy nhiên, việc ứng dụng các nghiên cứu ở ngoài nước như trên với điều kiện cụ thể Việt Nam còn nhiều hạn chế và chưa đáp ứng với nhu cầu thực tế, đặc biệt là liên quan đến vấn đề đóng mở cửa van tải trọng lớn trên các công trình thủy lợi, thủy điện Ngoài ra, do các công trình thủy lợi, thủy điện thường được đặt trên các khu vực địa hình phức tạp, nhiều cây cối, ảnh hưởng đến quá trình làm việc

Vì vậy cần phải có một nghiên cứu đầy đủ và sâu sắc hơn về cấu hình và một số phần tử trong sơ đồ

tải trọng lớn mới chỉ dừng lại ở giới thiệu mang tính nguyên tắc mà chưa có một nghiên cứu một cách đầy đủ, có hệ thống về cấu hình và một số phần tử cơ bản trong sơ đồ

Vì vậy để làm cơ sở khoa học áp dụng vào thực tế thì cần có một nghiên cứu đầy đủ và sâu sắc hơn về cấu hình, một số phần tử cơ bản trong sơ đồ hệ thống đóng

mở cửa van tải trọng lớn

Hiện nay, thiết kế thiết bị đóng mở kiểu xi lanh thủy lực mới dừng lại ở tính toán xi lanh và thường chọn một sơ đồ truyền động theo nước ngoài, mà chưa có

được một cơ sở khoa học để lựa chọn các phần tử trong sơ đồ Vì vậy cần có đề tài nghiên cứu sâu về vấn đề này giúp cho việc nghiên cứu, thiết kế có cơ sở khoa học hơn nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề xuất sơ đồ mẫu cấu hình hệ thống thủy lực phù hợp với các đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi, thủy điện tại Việt Nam

CÁCH TIẾP CẬN

Trên cơ sở tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, xuất phát từ mạch cơ bản của

hệ thống thủy lực kết hợp với các đặc điểm của công trình thủy lợi, thủy điện và những ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực Từ đó đề xuất ra một mạch thủy lực mẫu có thể đáp ứng được các yêu cầu trên

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

a Vật liệu nghiên cứu:

b Nội dung nghiên cứu

Chương 1 Tổng quan về hệ thống đóng mở tải trọng lớn

Chương 2 Đặc điểm của công trình thủy lợi, thủy điện và ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực

Chương 3 Đề xuất và lựa chọn cấu hình hệ thống thủy lực phù hợp với các đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi, thủy điện

Chương 4 Nghiên cứu một số phần tử trong hệ thống lựa chọn

Chương 5 Xây dựng phương pháp tính toán lựa chọn các phần tử trong hệ thống

Chương 6 Các kiến nghị và kết luận

c Phương pháp nghiên cứu:

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang

Hình 1.8 Máy nâng cửa van cung bằng tời cáp - xích

Cống Trà Linh II – Thái Bình

22

Hình 1.11 Máy đóng mở kiểu vít-đai ốc cửa van phẳng Cống Báo Đáp

27

Hình 1.15 Cửa van Maeslandt Kering-Hà Lan (truyền động

điện-thủy-cơ)

32

Hình 3.8 Đồng bộ dùng mạch cầu 53

Hình 4.5 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt tác dụng

đơn

72

Hình 4.11 Van giảm áp điều khiển gián tiếp 75

Hình 5.2 Hệ thống sử dụng 1 bơm dung tích không đổi, n cơ cấu chấp hàn 85

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

i

b

/phút)

/phút)

i

b

t1 Thời gian nâng chậm (s)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỐNG MỞ TẢI TRỌNG LỚN

1.1 PHÂN LOẠI CỬA VAN

Cửa van là một loại kết cấu dùng rất nhiều trong các công trình thuỷ lợi thuỷ điện Đây là một bộ phận quan trọng của công trình, dùng để điều tiết dòng chảy, lưu lượng, bảo đảm an toàn cho công trình trong quá trình tích nước và sử dụng khai thác nguồn nước

Cơ khí thủy công trên các công trình thủy lợi, thủy điện luôn giữ vai trò đặc biệt quan trọng đối với cả công trình Giá thành lắp đặt thiết bị cơ điện cho ngành thủy lợi, thủy điện thường cao gấp 1,5 đến 2 lần so với giá thành lắp đặt thiết bị cơ điện của công nghiệp và các ngành khác vì tính đặc thù phức tạp của nó Có thể khẳng định rằng, vấn đề cửa van phục vụ ngành thủy lợi, thủy điện đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, phong phú về chủng loại và đạt đến mức hoàn thiện, cửa van có độ

ổn định cao, góp phần đáng kể vào việc nâng cao hiệu suất sử dụng cho cả công trình

Cửa van rất đa dạng và được sử dụng theo mục đích và điều kiện khác nhau Các cửa van trong công trình thuỷ lợi, thuỷ điện thường chế tạo bằng thép, có các

bộ phận giăng cao su để chống rò rỉ nước khi đóng Có thể phân loại cửa van như sau:

1.1.1 Theo vị trí lắp thân cửa van phân thành cửa trên mặt và cửa dưới sâu:

- Cửa van trên mặt: Được lắp trên ngưỡng của công trình (trên thân đập, hồ

chứa)

- Cửa van dưới sâu: Với toàn bộ thân van ngập trong nước, mép trên cùng

của van vẫn ngập trong nước

Cách chia này nhằm mục đích tính toán tải trọng tác dụng lên cửa van, tính bền kết cấu cửa và lực đóng mở và lựa chọn thiết bị đóng mở phù hợp

1.1.2 Theo chức năng vận hành, khai thác

- Cửa van chính: Làm việc thường xuyên khi khai thác công trình và phục vụ cho việc giữ ổn định mức nước thượng lưu (trạm thủy điện hay công trình thủy lợi): các cửa van tràn xả lũ, cửa lấy nước, âu thuyền làm việc dưới áp lực thủy động

- Cửa van sửa chữa: Phục vụ cho việc đóng cửa cống của công trình khi sửa

chữa van chính

- Cửa van an toàn (cửa sự cố): Phục vụ cho việc đóng lỗ tháo của công trình

khi có sự cố làm hư hỏng các cửa van chính, máy bơm, tuabin…

- Cửa van dẫn dòng thi công: Phục vụ thời kỳ xây dựng công trình và lắp đặt

các cửa van khác

Từ các mục đích sử dụng đó người ta xác định các thông số như vận tốc đóng mở, dạng cửa van phù hợp

Tùy theo từng loại cửa mà có thể đóng mở tốc độ chậm để giảm va đập lên ngưỡng hoặc tốc độ nhanh để chặn dòng hoặc khi có sự cố

1.1.3 Theo lực đóng mở cửa van:

1.1.4 Theo kết cấu công trình

Trên công trình thuỷ lợi thì kết cấu cửa van rất đa dạng, phong phú Các dạng cửa van này phải phù hợp kết cấu, điều kiện cụ thể của công trình, mục đích

sử dụng

Hình 1.1 Phân loại các cửa van theo kết cấu công trình

a,b Cửa van phẳng; c Cửa van cung; d Cửa van trụ đứng; e Cửa van trụ ngang; g Cửa van mái nhà; h Cửa phai; j,k Cửa van tam giác; l Cửa van hình quạt; m Cửa van chữ nhân; n Cửa van thủy lực kiểu rèm; p Cửa van phai

Cửa van cung và cửa van phẳng là hai loại cửa phổ biến nhất thường gặp

Cửa van phẳng là hình thức cửa ra đời sớm nhất trong các loại cửa sử dụng trong các công trình thủy lợi, song đến nay vẫn còn được áp dụng hết sức rộng rãi

m) l)

d)

Cửa van phẳng bao gồm cửa van đơn, cửa van kép, cửa van nhiều tầng và cửa van có cửa phụ Cửa van phẳng đơn được dùng làm cửa van chính, cửa van bảo hiểm, sửa chữa và thi công

Cửa van phẳng được sử dụng nhiều trong các công trình trên kênh, cống lấy nước, tiêu nước, xả nước, đập tràn các công trình cần điều tiết lưu lượng, cửa đóng nhanh (sự cố) trong nhà máy thủy điện

Hình 1.2 Cửa van phẳng Cống Cái Tắt – Hải Phòng

Từ cách phân loại này, cửa van phẳng và cửa van cung sẽ đại diện cho các cửa van còn lại khi tính toán, thiết kế

Cửa van phẳng gồm hai bộ phận chính:

công trình cụ thể, chế tạo hoàn chỉnh tại các nhà máy chuyên ngành

công trình (các khe van, tường ngực )

Cửa có chiều rộng từ 0,6m÷45m, thường gặp cửa có bề rộng nhỏ hơn 20m Dẫn hướng cho cửa phẳng chuyển động thường là bánh xe lăn hoặc thanh trượt Khi

chiều cao cột nước lớn, để giảm lực đóng mở, người ta còn sử dụng cửa 2 lớp hoặc dùng đối trọng hoặc kết hợp cả hai biện pháp

Hình 1.3 Cửa van cung tràn xả lũ Hồ Núi Cốc – Thái Nguyên

Hình 1.4 Cửa van cung kết hợp với cửa van phụ

Cửa van cung được sử dụng rộng rãi trong các công trình thủy lợi đặc biệt ở

đập tràn, đập dâng và cống trong vùng ảnh hưởng của thủy triều Hệ thống điều tiết nước sử dụng cửa cung đều là loại cửa có độ an toàn cao, chắc chắn Ngoài cửa cung thông dụng, trong thực tế còn gặp cửa cung có cửa sập bên trên, cửa sập bên

trên sử dụng khi xả tràn lưu lượng nhỏ, khi xả lưu lượng lớn toàn bộ cửa cung được kéo lên

Cửa van hình cung có mặt cắt ngang của kết cấu phần động có dạng hình cung và được liên kết với hai càng Khi đóng mở, cửa van xoay quanh trục nằm

Cửa van cung chỉ dùng làm cửa chính

mặt Theo kết cấu có thể chia ra cửa van đơn, cửa van có cửa phụ, cửa van kép

- Bộ phận động gồm: Bản mặt, liên kết với các ô dầm (dầm chính và dầm

phụ ngang và đứng), các giàn ngang, khung chính, giàn chịu trọng lượng, trụ biên, giàn gối và bộ phận gối đỡ Vật chắn nước có tác dụng bịt kín các khe hở giữa tôn bưng và bộ phận cố định, không cho nước rò rỉ qua khi đóng hết Bộ phận động thường được chế tạo hoàn chỉnh tại nhà máy chuyên ngành Đối với cửa van lớn, để

có thể vận chuyển được đến công trường người ta phải chế tạo thành nhiều phần và liên kết lại bằng bu lông: bản mặt (Tôn bưng, dàn ngang, khung chính, giàn chịu trọng lượng), càng van và cối quay Trong trường hợp bản mặt quá lớn, người ta phải chia ra nhiều phần và sẽ hàn ghép lại thành cửa van hoàn chỉnh tại công trình lắp đặt

- Bộ phận cố định: Có thể có khe van và cũng có thể bố trí ở mặt ngoài của

trụ pin Phần cố định cũng có kết cấu tương tự như ở cửa van phẳng

Ngoài cửa cung một lớp còn có cửa cung 2 lớp, cửa cung có phao và cửa cung có đối trọng để giảm lực đóng mở

1.1.5 Theo phương pháp truyền áp lực nước cho công trình

1.1.6 Theo đặc tính chuyển động của cửa van

Mỗi loại cửa van có những ưu, nhược điểm khác nhau Lấy ví dụ cho cửa van cung và cửa van phẳng

Cửa van cung có những ưu điểm sau: Có thể dùng trên tràn với mặt cắt bất kì

mà không cần phải mở rộng đỉnh; Điều kiện thuỷ lực của dòng chảy ở mép dưới van cung tốt hơn cửa van phẳng; Chuyển động của cửa được xác định do liên kết của càng với trục quay cố định; Trọng lượng cửa van nhỏ hơn cửa van phẳng khi cùng điều kiện làm việc; Lực đóng mở nhỏ hơn cửa phẳng Nhưng chúng cũng có những nhược điểm là: Phải có mố và tường biên dài; Độ cứng của van cung nhỏ hơn cửa van phẳng; Khi cống có chiều cao lớn, chân van phải dài để gối bản lề không ngâm trong nước

Cửa van phẳng có các ưu điểm: Có thể ứng dụng cho các đập tràn có hình dạng bất kỳ; không đòi hỏi phải có kết cấu xây dựng kích thước lớn dọc theo dòng chảy để giữ van; có thể ngăn và tháo nước với lỗ thoát có khẩu độ lớn, chiều cao lớn; dễ quan sát, theo dõi, vận hành, sử dụng; dễ tháo lắp, sửa chữa; dễ chế tạo, có thể gia công chính xác; giá thành cửa phẳng rẻ hơn 10%÷15% sơ với giá thành chế tạo các cửa van kiểu đáy quạt hay cửa van cung, rẻ hơn 50% so với cửa van kiểu tấm phẳng hình cung Tuy nhiên, cửa van phẳng cũng có những nhược điểm sau: Lực nâng yêu cầu rất lớn với kích thước lỗ thoát lớn; giá thành thiết bị nâng hạ tăng; tăng chiều dày trụ đỡ khi phải nâng van lên sửa chữa

1.2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ

Phương pháp cơ bản để xây dựng một kết cấu máy đóng mở cửa van là phải xác định được mục đích và những ảnh hưởng chính của cơ cấu đó Trước tiên cần quyết định về loại truyền động cho loại và kiểu máy đóng mở nào, năng lượng sử dụng là gì (ví dụ năng lượng điện, sức người, sức nước, khí nén ), tiếp theo là lựa chọn phương pháp tác động, loại truyền động và hàng loạt những thông số kỹ thuật khác như phương pháp điều chỉnh tốc độ (cơ hoặc điện) và mục tiêu kinh tế phải đạt được

Trong một cơ cấu hay máy đóng mở cửa van bao giờ cũng có bốn phần chính: bộ phận phát động, bộ phận truyền động, bộ phận công tác và hệ thống điều khiển

Bộ phận phát động là phần phát ra lực ban đầu, sản sinh ra năng lượng đủ để

cung cấp cho bộ công tác thực hiện được chức năng công việc Bộ phận dẫn động gồm các loại động cơ điện, tuabin, động cơ đốt trong, bình khí nén, sức người…

Động cơ điện dùng cho thiết bị đóng mở cửa van là loại xoay chiều 3 pha dây cuốn Thường được sản xuất chuyên dùng, có khả năng quá tải lớn, có công suất ứng với thời gian làm việc xác định là 10, 15, 30 và 60 phút, chịu được môi trường mưa, gió khắc nghiệt

Lực cơ bắp của con người bị hạn chế, lực của mỗi người chỉ đến 400N, bán kính tay quay đến 300mm, được dùng cho loại cửa van có tải trọng nâng nhỏ hơn

10 tấn, tốc độ quay chậm và không đều Đối với cửa van có tải trọng đóng mở trên 10tấn thì cơ cấu quay tay làm công tác hỗ trợ khi mất điện và điều chỉnh khi lắp ráp

Bộ phận truyền động là phần trung gian nhận, biến đổi, phân phối và truyền năng lượng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác Trong máy đóng mở thường dùng các loại truyền động: truyền động cơ khí (bao gồm các khớp nối trục, trục, các cặp bánh răng, ổ đỡ sắp xếp theo một thứ tự nhất định), truyền động điện (bao gồm máy phát điện, đường dây truyền dẫn, động cơ điện); truyền động thủy lực (bao gồm máy bơm, đường ống dẫn chất lỏng, van thuỷ lực…)

Bộ phận công tác hay còn gọi là bộ phận chấp hành là chi tiết, bộ phận máy

nhận năng lượng hoặc cơ năng của các bộ phận trước đó truyền cho để thực hiện mục đích chính, nhiệm vụ chính của cơ cấu, ví dụ: tang, dây cáp, puly, móc treo trong máy đóng mở bằng dây mềm, xi lanh thủy lực, vít me trong cơ cấu nâng để nâng hạ vật, cửa van theo kiểu có kết cấu cứng.v v

Hệ thống điều khiển là hệ thống nhận tín hiệu, xử lý và điều khiển quá trình

hoạt động của các bộ phận của thiết bị theo yêu cầu đặt ra và bảo đảm an toàn cho quá trình hoạt động

Như vậy, để thực hiện công việc của một bộ công tác, ta có thể sử dụng bộ phận dẫn động và truyền động khác nhau Mỗi loại dẫn động và truyền động có những ưu nhược điểm riêng về kỹ thuật, kinh tế và phạm vi ứng dụng Vì vậy, khi lựa chọn sơ đồ dẫn động và truyền động cho một cơ cấu để thiết kế, cần quan tâm tới các thông số làm việc như công suất, tốc độ, đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển, khả năng quá tải, khả năng tiêu chuẩn hoá và tự động hoá, khả năng lắp đặt, vận hành, an toàn, các chỉ tiêu kinh tế như giá thành, chi phí sản xuất, khấu hao, chi phí bảo dưỡng sửa chữa, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

1.2.1 Hệ thống đóng mở kiểu thanh răng – bánh răng

Máy nâng kiểu bánh răng thanh răng được sử dụng để đóng mở các loại cửa van phẳng, cửa van hình quạt và cửa van chữ V ở các cửa âu thuyền Thanh răng chuyển động tịnh tiến qua lại là nhờ ăn khớp với bánh răng truyền cho Để bảo đảm cho bánh răng cuối ăn khớp với thanh răng, cần có kết cấu cụm bánh xe hoặc bạc đỡ

tâm ăn khớp không đổi

Hình 1.5 Hệ thống đóng mở thanh răng – bánh răng

Ưu điểm của loại thiết bị này là hiệu suất cao, truyền động êm, khi bánh răng cuối ăn khớp với thanh răng có số răng nhỏ thì kết cấu sẽ nhỏ gọn, làm việc được hai chiều, tốc độ đóng mở nhanh hơn máy vít, độ mở bất kì

Nhược điểm là chế tạo khó, vật liệu sử dụng phải tốt và phải có xử lý bề mặt vật liệu sau gia công Thường lực nén trên thanh răng không đúng tâm Trong trường hợp chiều cao nâng lớn, thanh răng đẩy lên cao sẽ không ổn định, khó nối dài thanh răng Truyền động bánh răng thanh răng không có khả năng tự hãm, vì vậy khi dùng để nâng cửa van phẳng trên công trình thuỷ nông có chiều cao nâng không lớn phải kết hợp bộ truyền bánh vít trục vít để tự hãm và thường sử dụng hiệu quả cho cửa van với lực đóng mở nhỏ

1.2.2 Hệ thống đóng mở kiểu tời

Tời là một thiết bị nâng hạ cửa van thông qua hệ thống dây mềm (thường bằng cáp hoặc xích) cuốn lên tang hoặc ròng rọc xích Tang cuốn và nhả cáp được nhờ bộ bánh răng truyền động với nguồn động lực có thể là sức người hay động cơ điện

Máy đóng mở kiểu tời có các bộ phận chính như bộ phận nâng cửa; gồm dây cáp, tang quấn cáp, ròng rọc tĩnh và động (trong trường hợp cần tăng bội suất pa lăng) và kẹp cáp; Đối với cửa van nhỏ thường dùng loại tời 1 tang quấn, còn đối với cửa van có khẩu độ lớn, chịu tải trọng lớn thường dùng loại hai tang Trong cả hai

Cửa van

Cáp kéo

Tời kéo cửa Pu ly dẫn hướng Tay quay

trường hợp núi trờn (1 tang hay 2 tang) thỡ điểm kộo cửa bao giờ cũng là 2 điểm để bảo đảm kộo cõn bằng hai bờn cửa

Hỡnh 1.6 Mỏy nõng tời cỏp cửa phẳng Hỡnh 1.7 Mỏy nõng tời cỏp cửa cung

Bộ phận truyền động của tời là cỏc khớp nối, cơ cấu phanh, hộp giảm tốc hay cỏc bộ truyền cho tới tang cuốn cỏp Bộ phận phỏt động là động cơ điện hoặc sức người Tời cỏp được sử dụng để nõng hạ cửa van phẳng, cửa van cung, cửa van kiểu quạt - ống lăn, kiểu mỏi nhà, kiểu trụ đứng…, Điều kiện sử dụng bị hạn chế với cỏc cửa van phải cú khả năng tự đúng, hoặc phải thờm gia trọng hay phải mắc cỏp để cú khả năng kộo được khi đúng Khi dựng mỏy đúng mở kiểu tời cỏp luụn phải đặt trờn cầu cụng tỏc phớa trờn đỉnh cửa van

Hỡnh 1.8 Mỏy nõng cửa van cung bằng tời cỏp - xớch

Cống Trà Linh II – Thỏi Bỡnh

- Các ưu điểm của máy đóng mở tời cáp

Độ dẻo của cáp cho phép khắc phục được độ không chính xác do lắp đặt, chỉ

có một thành phần duy nhất là lực kéo dọc theo dây cáp, linh động trong móc tải, khả năng tăng bội suất pa lăng để điều chỉnh lực nâng tải khi thiết bị có sẵn và không hạn chế tốc độ nâng, hiệu suất bộ truyền khá cao (trừ trường hợp dùng hộp giảm tốc bánh vít - trục vít có khả năng tự hãm), tiết kiệm được công suất máy, có khả năng tự động hoá, có khả năng điều khiển từ xa, lắp đặt trên công trình gọn gàng, tăng vẻ đẹp cho công trình, không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách từ đỉnh cửa đến cao trình đặt máy nên áp dụng rất hiệu quả ở những cửa van cung trên tràn xả lũ khi khoảng cách này lớn, có thể áp dụng tốt cả ở những nơi có hoặc không có điện,

dễ chế tạo, lực kéo khá lớn, vận hành đơn giản, dễ bảo dưỡng, dễ bố trí, phương lực đóng mở ổn định, đồng bộ chuyển động khá dễ dàng, hành trình đóng mở lớn, dễ

đóng mở

- Nhược điểm của máy đóng mở tời cáp

Do có tang, puly nên chiều cao đặt máy cao hơn, phức tạp hơn các loại máy đóng mở khác Khó sử dụng trong trường hợp cửa van không tự đóng, sơ đồ bố trí

hệ thống dây cáp khá phức tạp, nhất là đối với các cửa van chịu tải lớn cần tăng bội suất pa lăng, hay với các loại cửa van phẳng nhiều tầng và cửa van dưới sâu khi đóng cần lực ấn, việc bảo quản cáp trong điều kiện khắc nghiệt của thời tiết, ẩm ướt, khó bôi trơn, chất bôi trơn dễ bị lão hoá và trôi, trong các trường hợp khi làm việc dây cáp ngập trong nước ảnh hưởng đến độ bền, khả năng làm việc của cáp, khó bảo dưỡng (như đối với cửa van đập Lại Giang, Bình Định), dây cáp tích tụ rác, vật trôi nổi, dễ bị ách tắc và ngăn cản dòng chảy, khó làm vệ sinh, đối với các cửa van

có khẩu độ (bề rộng) B < 2,5m không thích hợp, với bộ truyền trục vít-bánh vít có hiệu suất thấp, tốc độ nâng hạ chậm đến vài giờ, kém an toàn do dễ đứt, tuột cáp, thường phải bố trí cáp phía thượng lưu, chìm trong nước nên hay bị gỉ, chống rung cửa kém, cáp hay bị rung động trong quá trình vận hành, điều khiển tốc độ khá khó khăn

Với các ưu nhược điểm trên, máy đóng mở tời cáp được dùng để đóng mở cửa van phẳng, cửa van cung, cửa kiểu ống lăn, kiểu mái nhà, hình trụ Cũng có thể dùng trong cơ cấu đóng mở cửa van chữ nhân song phải có cách mắc thích hợp, áp dụng hiệu quả cho các cửa van khẩu độ lớn hơn 3m Khi trọng lượng cửa không đủ

để tự đóng, hoặc phải thêm gia trọng hoặc phải mắc cáp phức tạp thiết bị phải đặt trên cầu công tác phía trên đỉnh cửa van

Hình 1.9 Máy đóng mở bằng tời cáp, đồng bộ bằng trục truyền

Đối với cửa cung, hệ thống máy đóng mở bằng tời các có ưu điểm về góc kéo cửa gần như không đổi khi bố trí cáp ở phía trước tôn bản mặt Do đó, dễ xác định lực đóng mở và thông thường vị trí máy đóng mở được đặt sao cho trùng với một tiếp tuyến với cửa cung trên công trình thủy

+ Tình hình áp dụng máy đóng mở tời

Trong thực tế, tời thường được sử dụng cho các cửa van khẩu độ trung bình

và có khả năng tự đóng do trọng lượng bản thân cửa; đặc biệt với loại tời 2 tang được sử dụng nhiều cho các cửa van cung do giá thành rẻ, tạo được cánh tay đòn ổn định cho lực nâng; thao tác đơn giản và không bị hạn chế bởi cao trình đặt tời; đối với các cửa không sử dụng lực đẩy thì rất thích hợp (Cửa van trên mặt)

Qua khảo sát thực tế thấy rằng:

rộng cửa lớn hơn 5m sử dụng thiết bị đóng mở bằng tời như công Xuân Quan (Hưng Yên), cống Lộc Động (Thanh Hóa)…

van đập Lại Giang (Bình Định)

- Hầu hết các cửa van cung cũng sử dụng máy đóng mở bằng tời như thủy điện Trị An, cửa van cung hồ Núi Cốc (Thái Nguyên), hồ Khe Mây (Quảng Trị) và rất nhiều cửa van cung trên các hồ chứa khác

Lương (Nghệ An) còn sử dụng xích để hỗ trợ cho đóng mở cửa

và dùng nâng hạ cửa van khi không có điện)

Hình 1.10 Máy đóng mở kiểu vít-đai ốc (Bãi Thượng-Thanh Hóa)

- Ưu điểm của máy đóng mở trục vít

Ưu điểm của máy đóng mở kiểu vít đai ốc là giá thành rẻ, chế tạo, lắp đặt bảo dưỡng, quản lý và vận hành dễ dàng, thuận lợi, có thể áp dụng tốt cả ở những nơi có hoặc không có điện, yêu cầu mặt bằng bố trí thiết bị hẹp, có thể đóng mở cửa van ở độ mở bất kỳ nên có thể điều tiết được lưu lượng qua cống khi cần thiết, chịu được rung động cửa van do thuỷ động của dòng chảy gây nên, khi sử dụng máy đóng mở kiểu vít kép, hai vít me được dẫn động chung từ động cơ (hay 1 tay quay) qua hộp giảm tốc chung, qua trục chính và truyền tới 2 hộp chịu lực ( gồm hai bánh răng nón và đai ốc) và truyền tới 2 vít me Hai vít me này nối với cửa van bằng chốt qua các tai được hàn trên đỉnh cửa van, loại máy này nâng cửa cân bằng hai phía, giảm được lực ma sát của cạnh lên thành khe van nên lực nâng nhẹ, cửa van chuyển động tương đối ổn định, dùng được cho cửa van có kích thước lớn

Các loại máy đóng mở của cửa van thuộc loại vít me-đai ốc, chỉ có thể nâng

hạ các loại cửa van phẳng, nâng thẳng đứng Các nhược điểm từ nguyên lý này không thể thay đổi được Máy đóng mở kiểu vít đai ốc có hiệu suất rất thấp Khi tải trọng lớn, bước vít phải nhỏ để giảm lực trên tay quay, vì vậy thời gian quay rất chậm Đối với cửa có tải trọng nâng trên 10 tấn thời gian nâng kéo dài 4, 5 giờ

Nếu vít me và đai ốc chế tạo với độ chính xác kém, các bước vít không đều nhau, không thẳng góc, sẽ gây ra ma sát và lực kẹt lớn Ngay cả khi chế tạo chính xác nhưng lắp đặt trên công trình không cân bằng cũng gây ra lực kẹt, dễ bị cong

độ lệch Khi tải trọng lớn, kết cấu của máy nặng nề, công suất động cơ lớn, quay tay rất nặng và chậm Khó khăn trong việc lắp đặt và vận hành khi chiều cao nâng quá

6 m Hạn chế đối với tải trọng và khẩu độ cửa Đồng bộ chuyển động hai máy hai bên cửa khá phức tạp về mặt lắp ráp, điều chỉnh vận tốc khá khó khăn

Hình 1.11 Máy đóng mở kiểu vít-đai ốc cửa van phăng Cống Báo Đáp – Hưng Yên

+ Tình hình ứng dụng máy đóng mở kiểu vít

Máy vít được sử dụng hầu hết ở các cửa van có bề rộng nhỏ, trên các công cấp nước, hoặc cống lấp nước dưới sâu trên các hồ chứa hay công trình đầu mối Đặc biệt, loại máy vít 2 trục được áp dụng rất hiệu quả cho các cửa van dưới sâu do

Hóa)

Qua khảo sát thực tế thấy rằng hầu hết các cửa van phẳng đều sử dụng máy nâng kiểu vít Đa số các cửa van tự động kiểu cánh cửa đều sử dụng máy vít như cửa tự động Diễn Thành (Nghệ An), Sông Cui (Long An); Cống Báo Đáp (Hưng Yên)

Một số cửa clapé cũng sử dụng máy đóng mở kiểu vít như cửa van đập dâng Đồng Láng (Nha Trang), cửa van nâng tràn hồ chứa nước Kinh Môn (Quảng Trị)

1.2.4 Hệ thống đóng mở kiểu xi lanh thủy lực

Máy đóng mở bằng thủy lực sử dụng trong thực tế thường là máy đóng mở kiểu điện – thủy lực hoặc động cơ nhiệt – thủy lực Bộ phận phát động của máy là động cơ điện hoặc động cơ đốt trong Trong một số trường hợp, để giải quyết vấn

đề về vận hành ở vùng sâu, vùng xa, máy được trang bị cả động cơ điện và máy phát điện dẫn động bởi động cơ đốt trong Máy đóng mở bằng thủy lực sử dụng bộ phận truyền động là các bơm thủy lực với cơ cấu phân phối và điều khiển bằng van

có khả năng tự động hóa cao và rất dễ sử dụng Bộ phận tác động trong các máy đóng mở thủy lực thường là xi lanh thủy lực tuyến tính, động cơ thủy lực

Thiết bị đóng mở bằng xi lanh thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý thủy lực thể tích (thủy tĩnh) Môi trường truyền lực là chất lỏng; áp lực chất lỏng được bơm vào xi lanh ép lên piston, đẩy piston chuyển động qua lại trong xi lanh Một đầu của piston liên kết với cửa van, do vậy cửa van cũng được chuyển động theo Trong khi làm việc, xi lanh thủy lực thực hiện hai chuyển động: tịnh tiến và quay Xi lanh thủy

van bằng xi lanh thủy lực làm việc cả hai chiều rất linh hoạt

Ưu điểm máy đóng mở thủy lực đó là cơ cấu xi lanh thuỷ lực có thể tác động theo phương thẳng đứng, nghiêng một góc bất kỳ, hoặc đẩy ngang, thời gian đóng

mở cửa van thường ngắn rất hữu ích đối với nhiệm vụ tưới và tiêu úng, đặc biệt vào thời kỳ bão lụt, có kích thước nhỏ gọn nhưng đẩy được lực lớn, có lực quán tính nhỏ, chỉ bằng một phần mười so với các thiết bị đóng mở (thiết bị truyền động) cơ khí khác cùng công suất, có khả năng điều chỉnh vận tốc nâng, hạ theo ý muốn, an toàn cho cơ cấu nâng và các bộ phận khác, dễ điều khiển, dễ tự động hoá và cơ giới hoá đóng mở, dễ khống chế và kiểm tra lực đóng mở của máy, khắc phục được sự không chính xác do lắp ráp

Hình 1.12 Máy đóng mở thủy lực (cửa van cung)

- Nhược điểm của máy đóng mở thủy lực

Nhược điểm của máy đóng mở thủy lực đó là giá thành thiết bị khá cao so với các thiết bị khác, chỉ áp dụng hiệu quả đối với các công trình đã có nguồn điện, đòi hỏi độ chính xác cao trong chế tạo lắp đặt thiết bị, vật liệu có chất lượng tốt, hệ thống đường ống dẫn dầu thường rất phức tạp và dài vì xi lanh đặt xa trạm nguồn thủy lực, tổn thất thuỷ lực đường ống khá lớn và dễ xẩy ra sự cố rò rỉ dầu qua các cút nối, so với việc áp dụng xi lanh thuỷ lực thông thường, thì xi lanh thuỷ lực dùng trong thủy lợi phức tạp hơn, lực lớn, hành trình dài và môi trường làm việc khắc nghiệt, khi có rò rỉ xi lanh khó khắc phục, môi trường làm việc tại các cống thường

có độ ẩm rất cao, thậm chí có độ ăn mòn rất lớn, như ở các cống vùng triều, nên các chi tiết được chế tạo từ thép cacbon dễ bị ăn mòn, ảnh hưởng đến độ an toàn làm việc của thiết bị, khả năng đồng bộ khá khó khăn ngay cả khi sử dụng các van chia đều lưu lượng Ngoài ra, thời gian làm việc ngắn hạn, nghỉ dài và tải trọng luôn biến thiên

Về việc ứng dụng thiết bị thủy lực, mà cụ thể là xi lanh lực làm máy đóng

mở cửa phẳng thì khá đơn giản Do lực tác dụng chỉ thẳng đứng từ trên xuống, việc thay thế máy đóng mở cũ và thiết kế mới không có gì thay đổi

Tuy nhiên, việc ứng dụng máy đóng mở cho cửa cung và âu thuyền thì có vấn đề cần quan tâm Đó là phương của lực đóng mở luôn thay đổi Do đó, người thiết kế cần phải tìm ra một vị trí đặt xi lanh sao cho có lợi nhất về lực kéo, độ ổn định, giá thành hạ, dễ lắp đặt bảo dưỡng…Mặt khác, đối với cửa cung sử dụng hai

xi lanh đóng mở, vấn đề cửa rung động do chuyển động không đều hai bên khe cửa

đồng bộ chuyển động, cửa rất dễ bị kẹt và không thể vận hành được

Ngoài ra, hệ thống điều khiển đóng mở các loại cửa van dùng trong các công trình thủy lợi, thủy điện rất đa dạng Như vậy việc điều khiển đóng mở cửa van trong các công trình thủy lợi, thủy điện tùy theo yêu cầu khai thác, yêu cầu sử dụng nước, tính chất quan trọng và độ phức tạp mà bố trí các phương thức đóng mở tại chỗ hay tự động điều khiển từ xa một khâu nào đó hoặc cả công trình

Hình 1.13 Toàn cảnh công trình tràn xả lũ với máy đóng mở thủy lực

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI

Hình 1.14 Cửa van Cống Lower Rhine – Hà Lan

Đầu thế kỷ XX, các thiết bị điều khiển thủy lực đã được nghiên cứu và áp dụng cho các máy đóng mở trong các công trình thủy lợi, thủy điện Xi lanh thủy lực được dùng phổ biến rộng rãi từ những năm 50 Ngày nay, xi lanh thủy lực được chế tạo đến đường kính 1500mm hoặc hơn nữa, hành trình đến 25000mm cho các ứng dụng đặc biệt như ngành dầu khí, thăm dò địa chất Hiện nay, xi lanh thủy lực không chỉ làm việc đến áp suất 1500 bar (trong thăm dò còn sử dụng áp suất cao hơn) mà còn có thể truyền các thông số về áp suất, hành trình, vận tốc về cho người điều khiển theo dõi Xi lanh thủy lực với cần piston bằng thép mạ Cr hoặc Cr-Ni sử dụng phổ biến nhất trong các công trình trong đất liền và môi trường ít ăn mòn Xi lanh thủy lực có cần piston bằng thép không gỉ được sử dụng trong các vùng ven biển, chịu hóa chất Đến những năm 80, một vật liệu phủ mới xuất hiện thay thế cho các vật liệu phủ cổ điển Cr-Ni Đó là gốm kim loại gốc Zr-Y và Ti-Ni Vật liệu gốm tuy giòn, nhưng có độ cứng bề mặt lớn, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn tốt trong môi trường khắc nghiệt đã nhanh chóng được ứng dụng trong kỹ thuật chế tạo

xi lanh thủy lực Gốm kim loại phủ trên cần xi lanh, đầu tiên được dùng để phủ lên dụng cụ cắt công nghiệp và gia dụng, sau đó gốm được đưa vào phủ cho các chi tiết trong ôtô như trục khuỷu, ống lót và piston động cơ đốt trong Vật liệu gốm kim loại sử dụng để tạo lớp phủ trên bề mặt xi lanh thủy lực được tiến hành bằng cách phun vật liệu phủ trong dòng oxy cao tốc với khí bị ion hóa hoàn toàn (plasma) nên khó giữ được cơ tính ban đầu của vật liệu gốc Đó cũng chính là lý do chỉ có một số hãng xác định được chế độ phủ thích hợp và thương mại hóa sản phẩm của mình Ngày nay, các van, bơm thủy lực…đặc biệt là các van, bơm điều khiển được bằng điện tỷ lệ như van tỷ lệ, van servo, bơm điều chỉnh lưu lượng đã được nghiên cứu

và chế tạo được với chất lượng rất cao Hệ thống thủy lực ngày nay có thể điều khiển thông qua máy tính, qua các hệ thống giám sát Các công trình thủy lợi nổi tiếng nhất thế giới ở Hà Lan, Đức, Braxin… đã sử dụng các thành tựu mới nhất về thủy lực ứng dụng vào ngành thủy lợi

Hình 1.15 Cửa van Maeslandt Kering-Hà Lan (truyền động điện-thủy-cơ)

:

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC

1.4.1 Hiện trạng về các máy đóng mở trong ngành thủy lợi, thủy điện ở nước ta

Những năm gần đây, ngành thủy lợi đã có những đóng góp đáng kể đối với

sự phát triển nhanh chóng và ổn định của nông nghiệp nước ta Công tác tưới tiêu hầu hết đều dựa vào các hệ thống các công trình thủy lợi với hơn 700 công trình hồ đập, các công trình đầu mối, hệ thống kênh mương, 75 hệ thống thủy nông lớn và vừa…Ngoài các nhà máy thủy điện công suất lớn như thủy điện Hòa Bình, Đa Nhim, Yaly, Thác bà, Thác Mơ…nước ta đã và đang xây dựng hàng trăm nhà máy loại vừa và nhỏ Cùng với các công trình đã nêu là hàng ngàn cửa van Đại đa số các trường hợp xảy ra sự cố trong quản lý, vận hành, khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện đều xuất hiện xung quanh hạng mục này Mặc dù vậy, trong thực tế, vấn

đề cửa van và thiết bị đóng mở vẫn chưa được quan tâm đúng mức Phần lớn các công trình còn sử dụng máy nâng kiết vít me, máy nâng tời cáp và một số rất ít công trình dùng thiết bị thủy lực Các loại máy nâng hạ được chế tạo ở nhiều cơ sở khác nhau, chất lượng không đồng đều Việc lắp ráp, căn chỉnh máy không chuẩn xác Với các máy vận hành bằng tay thường rất nặng và thời gian đóng mở kéo dài, gây mệt mỏi cho người sử dụng Hầu hết các máy đóng mở không có cơ cấu an toàn, cơ

cấu hạn chế hành trình và hạn chế mô men quá tải khi truyền động bằng động cơ Nhiều máy nâng hạ đặt ngoài trời, không có phần che chắn bảo vệ

1.4.2 Tình hình sử dụng máy đóng mở thủy lực ở nước ta

Trong những năm gần đây, máy đóng mở bằng thủy lực đã đang được áp dụng phổ biến Trong ngành thủy lợi, số các công trình sử dụng máy đóng mở thủy lực mới dần phổ biến trong khoảng 15 năm trở lại đây Các công trình sử dụng máy đóng mở thủy lực là Hồ chứa nước Dầu Tiếng (Tây Ninh), cửa van thoát nước sông Hoạt (cống Báo Văn, Mỹ Quan Trang), cửa cung Yên Mỹ (Thanh Hóa), cửa xả Thủy điện Hòa Bình (Hòa Bình), hồ chứa nước Vạn Hội (Bình Định), cửa van cung

hồ chứa nước Núi Ngang (Quảng Ngãi), cửa thoát nước triều Bình Triệu (Tp Hồ Chí Minh), hồ chứa nước Phú Ninh (Quảng Nam), thủy điện Đrây H’ling, cửa cung

hồ chứa nước Easup Thượng (Đắc Lắc), thủy điện Eakrôngrou (Khánh Hòa)

Hình 1.16 Tràn xả lũ hồ chứa nước Dầu Tiếng – Tây Ninh

* Kết luận: Với các nghiên cứu tổng quan ở trên, có thể nhận thấy rằng hệ

thống đóng mở cửa van đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống cơ khí thủy công nói riêng và cả công trình Trong đó, hệ thống đóng mở bằng thủy lực cửa van

đã được Thế giới sử dụng rộng rãi và đạt được những kết quả tốt Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã bắt đầu áp dụng và bước đầu phát huy hiệu quả Do vậy, trong những phần tiếp theo sẽ đi sâu nghiên cứu cơ sở khoa học để có thể áp dụng rộng rãi

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN VÀ

ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC

2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ CỬA VAN TRÊN CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

trường khắc nghiệt nắng gió ẩm ướt và các điều kiện cụ thể riêng của từng công trình thuỷ lợi, thuỷ điện

mở của cửa van, thời gian làm việc ngắn, thời gian nghỉ dài

trường hợp đòi hỏi phải có lực đóng mở được cả hai chiều

dẫn đến han rỉ, hoạt động không trơn tru

dễ dẫn đến mất điện

gây ra lực đóng mở lớn ngoài khả năng đã tính toán

2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA XI LANH CHỊU TẢI TRỌNG LỚN

Việc đóng mở các cửa van trong công trình thủy lợi, thủy điện dùng hệ thống thủy lực nâng hạ là một phương pháp được các nước phát triển trên thế giới áp dụng Để có thể đóng mở được các cửa van lớn thì trong hệ thống thủy lực phải tăng kích thước của cơ cấu chấp hành hoặc tăng áp suất làm việc của hệ thống Các đặc điểm nổi bật của hệ thống thủy lực nâng hạ được mô tả dưới đây:

2 2.1 Ưu điểm

nghiêng một góc bất kỳ hoặc đẩy ngang

được thiết kế thành các môdun, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về sự chăm sóc, bảo dưỡng

điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn

không gây va đập, nhờ quán tính nhỏ của bơm, động cơ thủy lực và nhờ tính chịu nén của dầu

nhau, các bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ

cơ cấu chấp hành

có độ tin cậy cao

chuẩn hóa

Sự kết hợp của những ưu điểm này mở ra một phạm vi ứng dụng rộng rãi cho thủy lực trong ngành cơ khí Tuy vậy nó cũng có một số nhược điểm sau:

2 2.2 Nhược điểm

suất và hạn chế pham vi ứng dụng Ngoài ra, sự rò rỉ dầu còn ảnh hưởng đến môi trường sinh thái xung quanh dẫn đến làm giảm áp suất hệ thống

thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

võng do trọng lượng bản thân và chất lỏng trong xi lanh

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CẤU HèNH HỆ THỐNG THỦY LỰC PHÙ HỢP VỚI CÁC ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA CễNG TRèNH

THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN

3.1 CẤU HèNH HỆ THỐNG THỦY LỰC

Hỡnh 3 1 Sơ đồ truyền năng lượng trong mạch thủy lực

Hệ thống thủy lực trờn được thiết kế để đỏp ứng yờu cầu truyền động của cửa van núi chung và cửa van cung núi riờng

Núi chung, hệ thống truyền lực thường cú những bộ phận chủ yếu như trờn Trong thực tế, việc thực hiện truyền động thủy lực thường cú được cụng suất riờng lớn nhất so với cỏc loại truyền động khỏc Điều này đạt được là nhờ việc truyền năng lượng dưới ỏp suất rất cao trong cỏc mạch thủy lực Thụng thường ỏp suất này trong khoảng 150 bar đến 500 bar Với hệ thống thủy lực trong cỏc thiết bị và cụng trỡnh thủy lợi và thụng dụng thỡ ỏp suất của hệ thống phổ biến vào khoảng 150 bar đến 300 bar, tức là giới hạn dưới của dải ỏp suất cao

Dẫn động Điều khiển Chấp hành Tải

Động cơ điện

(Động cơ đốt trong)

BơmT.lực

Van đ/khiểnthủy lực

cơ khí