BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- NGUYỄN VĂN THỊNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH AN TOÀN VỀ THỦY LỰC CHO ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ – HÀ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN VĂN THỊNH
NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH AN TOÀN
VỀ THỦY LỰC CHO ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC
TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ – HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG
Hà Nội – 2015
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN VĂN THỊNH
KHÓA 2013-2015
NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH AN TOÀN
VỀ THỦY LỰC CHO ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC
TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ – HÀ NỘI
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
Mã số: 60.58.02.10
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS TRẦN THANH SƠN
Hà Nội – 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Hiện nay với chính sách đổi mới, mở cửa của Đảng và Chính phủ đã mang lại những kết quả to lớn trong công cuộc xây dựng đất nước ta ngày càng giàu mạnh Song song với các ngành kinh tế trọng điểm đó được Chính phủ ưu tiên phát triển là các chương trình nâng cấp cải tạo cơ sở hạ tầng cho các khu vực
đô thị và nông thôn trong toàn quốc như giao thông, điện cấp thoát nước nhằm nâng cao điều kiện sống của nhân dân và thu hút đầu tư nước ngoài vào Việt Nam
Cùng với sự phát triển của các ngành thì ngành cấp thoát nước đang có những bước phát triển mạnh mẽ Đã có nhiều công ty cấp nước mạnh dạn áp dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào công tác quản lý, vận hành hệ thống cấp nước nước và đã có những thành công nhất định
Được sự đồng ý của của Khoa đào tạo sau đại học – Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội tôi được giao luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật là :
“Nâng cao hiệu quả vận hành an toàn về thủy lực cho đường ống cấp
nước truyền dẫn Sông Đà - Hà Nội”
Với sự chỉ dẫn tận tình của TS Trần Thanh Sơn và các cán bộ công ty VIWASUPCO tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Học viên thực hiện
Nguyễn Văn Thịnh
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng
Tác giả luận văn
Nguyễn Văn Thịnh
Trang 5DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ
Trang 6DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
Hình 1.1 Tổng mặt bằng nhà máy nước sạch Sông Đà
Hình 1.2 Sơ đồ bố trí thiết bị trên tuyến ống
Hình 1.3 Ảnh và mô tả đặc điểm các vị trí xả ra sự cố trên tuyến ống Hình 1.4 Tổng hợp mô tả đặc điểm của các lần sự cố 1 đến 6
Hình 1.5 Dây chuyền sản xuất ống FRP Nhà máy Nghi Sơn – Thanh
Hóa Hình 1.6 Hình ảnh ống bị rộp khi không làm việc (đặt tại nhà máy) Hình 1.7 Biểu đồ thể hiện sự suy thoái của đường ống theo thời gian Hình 3.1 Van xả khí – chân không sử dụng cho tuyến ống
Hình 3.2 Mô phỏng tuyến ống theo các thông số thiết kế
Hình 3.3 Áp lực làm việc của ống theo thiết kế
Hình 3.4 Liên hệ giữa góc mở của van V6 với áp lực đo thực tế tại Ngọc
Liệp và VĐ3 Hình 3.5 Liên hệ giữa góc mở của van V6 với lưu lượng đo tại đồng hồ
(VĐ 3) Hình 3.6 Mối quan hệ giữa độ mở của van với hệ số tổn thất cục bộ
Hình 3.7 Mô phỏng xác định hệ số C khi vận hành thực tế vào giờ max
(C = 144.8) Hình 3.8 Áp lực thực tế đo được trên tuyến ống tại các nút Ngọc Liệp,
Quốc Oai và Vành Đai 3 Hình 3.9 Kết quả mô phổng áp lực tại các điểm vào giờ dung nước max
Hình 3.10 Mô phỏng xác định hệ số C khi vận hành thực tế vào giờ min(C
= 144.8) Hình 3.11 Mô phỏng áp lực tại các điểm vào giờ dung nước min với các
chế độ mở van V6 khác nhau
Trang 7Hình 3.12 Mô phỏng vận tốc trong tuyến ống trong giờ min và giờ max Hình 3.13 Áp lực làm việc của tuyến ống vào ngày sự cố lần 5 Hình 3.14 Áp lực làm việc của tuyến ống vào ngày sự cố lần 6 Hình 3.15 Áp lực làm việc của tuyến ống vào ngày sự cố lần 7 Hình 3.16 Áp lực làm việc của tuyến ống vào ngày sự cố lần 10 Hình 3.17 Mô phỏng vận tốc vào các giờ dùng nước min và max Hình 3.18 Cấu tạo van bảo vệ bơm 740
Hình 3.19 Đường đặc tính của bơm khi không có van bảo vệ
Hình 3.20 Đường đặc tính của bơm khi có van bảo vệ
Hình 3.21 Lắp đặt điển hình van 735-M trong trạm bơm
Hình 3.22 Đồng hồ đo lưu lượng tổng
Hình 3.23 Bên trong của đồng hồ điện từ (không làm cản trở dòng chảy) Hình 3.24 Căn cứ để xác định trách nhiệm về nước thất thoát Hình 3.25 Các VCLĐ làm bài kiểm tra phần lý thuyết
Hình 3.26 Các VCLĐ thực hành nội dung kiểm tra về xử lý nước
Hình 3.27 Các VCLĐ thực hành nội dung kiểm tra về cách sử dụng các
loại máy đo chất lượng nước Hình 3.28 Các VCLĐ thực hành nội dung kiểm tra về an toàn điện Hình 3.29 Các VCLĐ thực hành nội dung kiểm tra về an toàn Clo
Trang 8DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu bảng,
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của hồ Đầm Bài
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của trạm bơm nước Sông Đà Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của trạm bơm hồ Đầm Bài Bảng 1.4 Thống kê các điểm lấy nước tập trung
Bảng 1.5 Chế độ tiêu thụ của tuyến ống trong 7 ngày (từ ngày 15
đến ngày 21/12/2014) Bảng 1.6 Thống kê các lần xảy ra sự cố trong thời gian từ 2012
đến 2015 Bảng 1.7 Tổng quan các sự cố ống CSTT trên thế giới Bảng 3.1 Áp lực làm việc theo thiết kế tại các điểm tính toán Bảng 3.2 Vận tốc nước trong ốngđược tính toán theo thiết kế Bảng 3.3 Kết quả mô phỏng tuyến ống trong giờ dùng nước max
Bảng 3.4 Kết quả mô phỏng áp lực tại cấc điểm trong giờ dung
nước min Bảng 3.5 Thông số vận tốc nước trong ống vào các giừ dùng nước
min và max
Trang 9MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục bảng, biểu
Danh mục sơ đồ, đồ thị
MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài 1
* Mục tiêu nghiên cứu 3
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
* Phương pháp nghiên cứu 3
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
* Một số khái niệm (Thuật ngữ) 4
* Cấu trúc đề tài 4
NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN VÀ THỰC TRẠNG VẬN HÀNH THỦY LỰC CỦA ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ - HÀ NỘI 1.1 Giới thiệu chung về dự án nước sạch Sông Đà……… …….5
1.1.1 Khái quát chung về hệ thống cấp nước Sông Đà……… 5
1.1.2 Tóm tắt qua về dự án ……… 7
1.1.3 Mô tả về tuyến ống truyền dẫn DN=1800÷1600÷1500mm …… 11
1.1.4 Quy mô công suất tính toán……… ……… 11
1.1.5 Nhu cầu dùng nước dọc tuyến……… ……… 12
Trang 101.1.6 Chiều dài tuyến ống……… ……… 12
1.1.7 Công trình đơn vị trên tuyến……… …… 12
1.1.8 Vật liệu sử dụng……… ……… 13
1.2 Thực trạng vận hành về thủy lực……….……… 13
1.2.1 Chế độ tiêu thụ nước và áp lực khống chế trên toàn tuyến……… 13
1.2.2 Quy trình vận hành van V6… ……….……… 31
1.2.3 Quy trình vận hành van xả khí – chân không.……… 31
1.2.4 Các thiết bị đo……….……… 32
1.3 Tổng quan về các sự cố trên tuyến ống trong thời gian từ năm 2012 đến 2015……….…… 32
1.4 Tổng quan các nghiên cứu về ống nhựa CSTT trong nước và quốc tế……… ……… 35
1.4.1 Ống nhựa cốt sợi thủy tinh trên thế giới……… 35
1.4.2 Ống nhựa cốt sợi thủy tinh ở Việt Nam ……… 43
1.5 Đánh giá chung về hiện trạng vận hành tuyến ống truyền dẫn ………… 45
1.5.1 Những mặt đạt được……….……… 45
1.5.2 Những hạn chế tồn tại……… ……… 46
1.5.3 Đề xuất hướng nghiên cứu… ……… 47
CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VẬN HÀNH AN TOÀN THỦY LỰC VÀ VA ĐẬP THỦY LỰC CỦA ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ - HÀ NỘI 2.1 Vai trò của việc vận hành an toàn về thủy lực ……… 48
2.1.1 Các yêu cầu nhằm bảo đảm an toàn trong vận hành các công trình và thiết bị tới yếu tố an toàn thủy lực……….…… 48 2.1.2 Tác động của việc vận hành các công trình và thiết bị tới yếu tố an
Trang 11toàn thủy lực……….……… 55 2.2 Nước va trong tuyến ống dẫn nước……… … 57 2.2.1 Khái niệm hiện tượng nước va trong đường ống có áp…… …… 57 2.2.2 Hệ quả hiện tượng nước va trong đường ống có áp……….… … 57 2.2.3 Thành lập phương trình cơ bản để tính toán nước va…… … … 58 2.3 Nước va trong ống tuyệt đối cứng ……….…… 58 2.4 Nước va trong ống đàn hồi…… ……….…… 59 2.4.1 Phương trình cơ bản……….…… …… 59 2.4.2 Giải hệ phương trình nước va bằng phương pháp giải tích …… 60 2.4.3 Phân bổ áp lực nước va theo chiều dài ống………….…… …… 61 2.4.4 Tính toán nước va trong đường ống phức tạp……….…… …… 62 2.4.5 Tính toán nước va trong đường ống cốt sợi thủy tinh….… …… 62 2.4.6 Các giải pháp chống nước va hiện nay……… …… 63 CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VẬN HÀNH AN TOÀN VỀ THỦY LỰC CỦA ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC TRUYỀN DẪN SÔNG ĐÀ – HÀ NỘI 3.1 Tiêu chí vận hành an toàn về thủy lực của đường ống cấp nước truyền dẫn Sông Đà – Hà Nội……… ……… 65 3.2 Các đề xuất giải pháp cụ thể……… ……… 66 3.2.1 Đề xuất đánh giá về giải pháp thiết kế……… ……… 66 3.2.2 Tính toán và mô phỏng chế độ làm việc của tuyến ống trong các điều kiện khác nhau……… 71 3.2.3 Kiểm tra bài toán nước va khi có tác động bất lợi về việc thay đổi lưu lượng và vận tốc của dòng nước tương ứng với hiện trạng tuyến ống và các điều kiện khác tác động tới……… 84 3.2.4 Đề xuất lắp đặt thiết bị chống nước va trên tuyến ống truyền dẫn 85
Trang 123.2.5 Đề xuất giải pháp bảo trì, bảo dưỡng định kỳ 89 3.2.6 Đề xuất quy trình bảo trì bảo dưỡng đường ống – thiết bị trên tuyến ống truyền dẫn……… 90 3.2.7 Đề xuất giải pháp tự động hóa trên tuyến ống truyền dẫn trong công tác quản lý……… 95 3.3 Tập huấn đào tạo vận hành an toàn 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….…… ….106 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 131
MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài
Nước sạch là nhu cầu chính đáng của con người và đã được Đại hội đồng Liên hiệp quốc thông qua một nghị quyết tháng 07/2010 công nhận quyền của con người được sử dụng nước sạch và hệ thống vệ sinh trong sinh hoạt.Theo
đó nhà nước phải tạo ra những điều kiện, quy tắc, dự án đầu tư hoặc điều kiện đầu tư thích hợp, để cải thiện tình trạng cung cấp nước sạch cho người dân Đáp ứng quyền sử dụng nước sạch có nghĩa là mỗi người phải được tiếp cận nguồn nước vệ sinh, có thể tiếp nhận được và có thể trả tiền được và nguồn nước đó phải được cung cấp đủ cho nhu cầu sinh hoạt cá nhân Hệ thống vệ sinh trong sinh hoạt cũng phải an toàn, vệ sinh, có thể chấp nhận và trả tiền được
Tại thành phố Hà nội, Việt Nam, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng, nhất là trong những tháng nắng nóng cao điểm, sau nhiều nỗ lực về mọi mặt, bên cạnh công tác đảm bảo phục vụ đủ nước sạch tại khu vực phía Tây Nam thủ đô Hà Nội, kể từ trung tuần tháng 4/2012, “ Nước sạch Vinaconex” được lấy từ nguồn nước mặt Sông Đà do VINACONEX sản xuất tiếp tục hòa vào mạng lưới cấp nước của Công ty TNHH MTV nước sạch Hà nội (Hawaco) góp phần bổ sung và cấp nước ổn định cho các quận nội thành Đảm bảo đủ nước cung cấp cho khu vực phía Tây Nam Hà Nội
Từ nhu cầu cấp thiết về nước sạch cho khu vực rộng lớn phía Tây Hà nội
và các tỉnh lân cận, gần chục năm trước đây, Tổng công ty VINACONEX đã
đề xuất và được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại QĐ số 505/CP – CN, ngày 22/04/2003 về việc triển khai Dự án đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước cho chuỗi đô thị Sơn Tây – Hòa Lạc- Xuân Mai – Miếu Môn– Hà Đông- Hà
Trang 142
là kênh dẫn nước, các trạm bơm, nhà máy xử lý nước, bể chứa điều hòa và các tuyến ống truyền tải dẫn nước sạch từ nhà máy về đến vành đai III Hà Nội Ngày 24/4/2004 dự án chính thức được khởi công và đến tháng 8/2008
dự án hoàn thành và bắt đầu cấp nước sạch cho thủ đô Hà Nội.Tuyến ống truyền dẫn có đường kính từ D1500-D1800mm tổng chiều dài khoảng 45,8km.Hiện tại công suất tiêu thụ bình quân trên toàn hệ thống đạt khoảng 220.000 m3/ngày đêm
Trong thời gian từ năm 2012-2014 tuyến ống truyền dẫn đã xẩy ra tổng cộng 10 lần sự cố vỡ đường ống làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống, sinh hoạt của một bộ phận nhân dân thủ đô sử dụng nguồn nước sạch Sông
Đà Có nhiều nguyên nhân xẩy ra các sự cố trên như: Nhà thầu sản xuất cung cấp ống cốt sợi thủy tinh, chưa kiểm soát chặt chẽ chất lượng trong quá trình sản xuất để chất lượng ống không đồng đều Các nhà thầu thi công chưa quản
lý chặt chẽ chất lượng khi thi công, lắp đặt đường ống có thể tạo ra các tác động bất lợi làm giảm khả năng bám dính của vật liệu ống Ngoài ra công tác vận hành điều tiết cũng ảnh hưởng không nhỏ đến việc cung cấp nước
Từ thực trạng vận hành nêu trên, để tuyến ống truyền dẫn làm việc ổn định
về thủy lực, tăng tuổi thọ của ống, đáp ứng điều kiện cấp nước an toàn về lưu lượng và áp lực yêu cầu cần phải có biện pháp và cơ chế vận hành thích hợp,
đề tài “Nâng cao hiệu quả vận hành an toàn về thủy lực cho đường ống
cấp nước truyền dẫn Sông Đà - Hà Nội” là cấp thiết, có ý nghĩa thực tiễn
cao, ứng dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật để nâng cao việc sử dụng, vận hành hệ thống cấp nước đảm bảo an toàn và liên tục
Trang 153
* Mục tiêu nghiên cứu
Đề xuất một số giải pháp vận hành an toàn về thủy lực cho hệ thống, nhằm đạt được một số mặt sau:
- Hệ thống làm việc ổn định về thủy lực đường ống
- Hạn chế và khắc phục hiện tượng va đập thủy lực (áp va)
- Bảo hành bảo dưỡng đơn giản
- Hệ thống tích hợp cao, cơ giới hóa và tự động hóa
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống tuyến ống truyền tải nước sạch từ nhà máy nước Sông Đà về Hà Nội
Phạm vi nghiên cứu: Các giải pháp kỹ thuật vận hành an toàn liên quan tới
các thông số về thủy lực cho hệ thống tuyến ống truyền tải nước sạch từ nhà máy nước Sông Đà về Hà Nội
* Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp, phân tích và đánh giá
- Điều tra khảo sát, thu thập số liệu
- Kế thừa, xin ý kiến chuyên gia
- Mô phỏng, lập biểu đồ, bản đồ
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Góp phần bảo đảm vận hành hệ thống cấp nước truyền dẫn một cách an toàn, liên tục và hiệu quả
- Đưa ra các cơ sở khoa học có liên quan tới việc vận hành an toàn về thủy lực cho các tuyến ống truyền tải nước sạch đối với các đô thị lớn ở Việt Nam
Trang 164
* Một số khái niệm ( Thuật ngữ )
1 Năng lượng toàn phần (hay cơ năng) của dòng chảy trong ống: là tổng các
2 An toàn về thủy lực trong tuyến ống: là các giới hạn cho phép của các thông số thủy lực, mà các thông số đó không làm phá hoại hay gây mất ổn định khi tuyến ống truyền dẫn làm việc (vận chuyển nước đến các điểm tiêu thụ)
Trang 17THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 18an toàn về lưu lượng, áp lực, chất lượng, hệ thống cấp nước phải đảm bảo cấp nước liên tục
Từ các phân tích thực trạng thiết kế vận hành tuyến ống truyền dẫn Sông
Đà – Hà Nội và đưa ra quan điểm, giải pháp trong báo cáo luận văn Để đảm tuyến ống truyền dẫn làm việc ổn định về thủy lực, tăng tuổi thọ của ống, đáp ứng điều kiện cấp nước an toàn về lưu lượng và áp lực yêu cầu cần phải có biện pháp và cơ chế vận hành thích hợp:
- Để ống làm việc ổn định cần có các giải pháp để ổn định áp lực làm việc trên tuyến ống không nên vượt quá 30m cột nước
- Bổ sung lắp đặt thêm các thiết bị chống va trên tuyến ống truyền dẫn
- Thay thế các van điều khiển bằng tay hiện nay bằng các van điều khiển bằng điện có tích hợp tự động hóa cùng với các thiết bị đo lưu lượng và
áp lực kết nối internet
- Áp dụng tự động hóa hệ SCADA vào công tác quản lý, vận hành mạng lưới đường ống cấp nước sẽ đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế tuy rằng số vốn đầu tư ban đầu là không nhỏ
- Áp dụng quy trình bảo trì, bảo dưỡng đường ống và các thiết bị trên tuyến ống truyền dẫn