- 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài trong luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của Phó Giáo sƣ, Tiến sỹ Ngô Sỹ Lộc. - Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. - Tác giả luận văn Phan Linh Sơn 2 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp cao học của tôi với đề tài “NGHIÊN CỨU PHƢƠNG ÁN CẢI TIẾN HỆ THỐNG THUỶ LỰC ĐÓNG MỞ CỬA VAN CUNG ĐẬP TRÀN NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN” đã đƣợc hoàn chỉnh trong một thời gian ngắn và đã đạt đƣợc các kết quả đặt ra. - Đồng thời, giúp nâng cao khả năng tự nghiên cứu của bàn thân tôi trọng quá trình ứng dụng các thành tựu khoa học và việc phát triển công nghệ cho đất nƣớc. - Cảm ơn những lời khuyên, hƣớng dẫn bổ ích của ông về vấn đề cải tiến hệ thống nâng hạ cửa van cung đập tràn Nhà máy Thuỷ điện. - Tôi cũng xin cảm ơn các giảng viên Bộ môn máy và kỹ thuật thuỷ khí, Viện cơ khí động lực trƣờng ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong công tác nghiên cứu tài liệu và hƣớng dẫn cho tôi hoàn thành tốt đề tài của luận văn. - 3 CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG. - Vấn đề nghiên cứu. - Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu. - Phƣơng pháp nghiên cứu. - CỬA VAN CUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐÓNG MỞ TRUYỀN THỐNG. - Các kiểu cửa van cung. - Tính toán lực tác động lên cửa van cung. - Hệ thống thuỷ lực theo phƣơng pháp đóng mở truyên thống. - Lực tác động lên xy lanh theo phƣơng án bố trí truyền thống. - Ƣu, nhƣợc điểm của hệ thống thuỷ lực theo phƣơng pháp đóng mở truyên thống. - ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG THUỶ LỰC NÂNG HẠ CỬA VAN CUNG CẢI TIẾN. - Sơ đồ bố trí thiết bị phƣơng án cải tiến. - Sơ đồ thuỷ lực và mô tả hệ thốngthuỷ lực phƣơng án cải tiến. - Tính toán lực tác động lên xy lanh. - Tính toán ổn định cần xy lanh bố trí theo phƣơng án cải tiến. - NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU VỀ KINH TẾ CỦA HAI PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ. - Đơn giá sử dụng tính toán. - Nguyên nhân tăng giảm của hai phƣơng án. - 76 5 CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG R: Bán kính cong tôn bƣng van cung. - LH: Chiều rộng thông thuỷ cửa van. - PG: Tải trọng theo phƣơng ngang. - PV: Tải trọng theo phƣơng đứng. - Thông số tính toán. - Tính toán lực đóng mở cửa. - Tính toán ổn định cần xy lanh. - Sơ đồ tổng thể một nhà máy thuỷ điện dạng lòng sông sau đập. - Nhà máy thuỷ điện dạng lòng sông sau đập nhìn từ hạ lƣu. - Cửa van cung đập tràn nhà máy thuỷ điện. - Bố trí chung cửa van cung đập tràn nhà máy thuỷ Hình 1.2. - Cửa van cung loại thông thƣờng Hình 1.3. - Cửa van cung loại có lƣỡi tràn Hình 1.4. - Cửa van cung hai lớp Hình 1.5. - Cửa van cung phao Hình 1.6. - Sơ đồ tính toán cửa van Hình 1.7. - Sơ đồ hệ thống thuỷ lực điều khiển nâng hạ Van cung theo phƣơng pháp truyền thống. - Bố trí Cửa van cung và thiết bị nâng theo phƣơng pháp truyền thống. - Hình 1.10. - Sơ đồ tính toán cửa van. - Bố trí Cửa van cung và thiết bị nâng theo phƣơng án cải tiến xy lanh đẩy Hình 2.2. - Sơ đồ hệ thống thuỷ lực điều khiển nâng hạ Van cung theo phƣơng án đề xuất cải tiến Hình 2.3. - Sơ đồ tính toán cửa van 8 MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực cung cấp năng lƣợng điện, năng lƣợng Thuỷ điện đang là một trong những nguồn quan trọng năng lƣợng này chiếm khoảng 40% tổng công suất phát trong lƣới điện quốc gia (theo báo cáo tổng hợp của EVN năm 2012). - Thuỷ điện là nguồn điện có đƣợc từ năng lƣợng nƣớc. - Năng lƣợng thuỷ điện có đƣợc từ thế năng của nƣớc đƣợc tích tại các đập nƣớc làm quay tuốc bin nƣớc và máy phát điện. - 9 Nhà máy đƣợc bố trí gồm các hạng mục công trình chính nhƣ sau: Hồ chứa nƣớc có chứa năng là nơi tích nguồn năng lƣợng nƣớc từ lƣu vực thƣợng nguồn đƣa về. - Cụm đầu mối đập dâng, đập tràn có chức năng ngăn nƣớc tạo ra thế năng của hồ chứa và điều tiết nƣớc từ hồ chứa xuống hạ du khi lƣợng nƣớc thƣợng nguồn đƣa về vƣợt quá qui mô chứa của hồ. - Tuyến năng lƣợng cửa nhận nƣớc có chức năng tiếp nhận nƣớc vào ốn áp lực dẫn xuống nhà máy. - Tuyến năng lƣợng ống áp lực dẫn nƣớc có chức năng dẫn nƣớc từ cửa nhận nƣớc về nhà máy. - Tuyến năng lƣợng nhà máy thuỷ điện có chức năng là nơi biến đổi động năng của nƣớc thành năng lƣợng điện. - Tuyến năng lƣợng hạ lƣu và kênh xả nhà máy có chức năng nối tiếp dòng nƣớc từ sau nhà máy tới phần hạ lƣu. - Việc điều tiết mực nƣớc và lƣu lƣợng hồ chứa xả về hạ du đƣợc thực hiện thông qua đập tràn mà thiết bị cụ thể làm nhiệm vụ này là Cửa van cung đập tràn. - Tính cấp thiết của đề tài Các thiết bị cơ điện bố trí trên đập tràn rất phong phú và đa dạng. - Bên cạnh việc sử dụng cửa van cung làm công tác điều tiết hồ chứa trong thực tế còn dùng rất nhiều dạng cửa van khác nhƣ cửa van phẳng, cửa đối trọng. - Kèm theo đó là sự đa dạng các thiết bị dung cho công tác vận hành nâng, hạ các cửa van này. - Nhƣng hiện tại các công trình thuỷ điện tại Việt Nam đa phần thiết bị điều tiết bố trí trên đập tràn là cửa van cung kèm theo thiết bị nâng hạ là xy lanh thuỷ lực bố trí theo phƣờn pháp truyền thống đó là treo trên trụ pin đập tràn. - Các cửa van cung đƣợc thiết kế có một đặc điểm rất đặc biệt là khi nâng phải dùng lực bên ngoài (thông qua xy lanh) tác động còn khi hạ thì không cần lực bên ngoài tác động (cửa van có khả năng tự hạ). - Chính vì vậy các hệ thống xy lanh này nâng hạ cửa van cung có đặc điểm chung là xy lanh một đầu gắn vào cửa van một đầu treo trên tƣờng trụ pin. - Các xy lanh này đƣợc xử dụng theo thực tế lực kéo lớn hơn so với lực đẩy (lực khi hạ bằng không). - Chính vì việc bố trí nhƣ vậy chúng ta không tận dụng hết đƣợc các ƣu điểm của xy lanh thuỷ lực là lực đẩy lớn hơn lực nâng. - Ngoài vấn đề về lực tác động phƣơng pháp bố trí xy lanh theo cách truyền thống còn có ƣu điểm nhƣ độ tin cậy cao do đƣợc áp dụng rộng rãi và đúc rút đƣợc từ đó hoàn thiện thêm về tính năng hoặt động và đôộtin cậy của thiết bị. - Bên cạnh đó nó cũng còn tồn tại một nhƣợc điểm lớn đó là giá thành xy lanh rất đắt do thiết bị có kích thƣớc lớn và phải nhập ngoại. - Vấn đề đặt ra là phải có một nghiên cứu ứng dụng, tận dụng tối đa các ƣu điểm của xy lanh phục vu công tác đóng mở cửa van cung đập tràn. - Vấn đề nghiên cứu Việc sử dụng thiết bị thủy lực làm máy đóng cửa van cung trên các công trình đập tràn đã đƣợc xử dụng rất nhiều do các ƣu điểm của nó so với các thiết bị nâng hạ khác. - Nhƣng nói chung cách bố trí các thiết bị thuỷ lực này (xy lanh) vẫn chƣa tối ƣu về sử dụng các ƣu điểm của xy lanh dẫn đến việc nâng giá thành của 12 thiết bị từ đó làm tăng vốn đầu tƣ công trình. - Luận án này chọn nội dung nghiên cứu là cải tiến thay thế loại xy lanh dung để nâng, hạ cửa van cung bằng loại xy lanh đẩy có công nghệ chế tạo trong nƣớc. - Trong quá trình nghiên cứu sẽ tính toán tối ƣu về lực đẩy và tính ổn định của cần xy lanh chúng ta sẽ giải quyết hai vấn đề: Nghiên cứu tính toán so sánh lực nâng, hạ cho hai cách bố trí xy lanh. - Một theo cách truyền thống (xy lanh có lực kéo lớn). - Nghiên cứu tính toán ổn định cần xy lanh và lựu chọn loại xy lanh thích hợp cho việc thực hiện nhiệm vụ nâng cửa van. - Ý nghĩa khọc và ý nghĩa thực tiễn Đề tài nghiên cứu cải tiến thay thế xy lanh kéo bằng xy lanh đẩy có ý nghĩa thực tế quan trọng trong việc tận dụng toàn bộ các ƣu điểm của xy lanh thuỷ lực từ đó tối ƣu hoá hệ thống thuỷ lực nâng hạ cửa van cung. - Công trình giải quyết vấn đề thực tế là việc sử dụng xy lanh đẩy (là loại xy lanh không yêu câu công nghệ chế tạo quá cao. - Công nghệ trong nƣớc đáp ứng đƣợc) trong việc nâng cửa van Cung chƣa có nghiên cứu cụ thể từ trƣớc tới này. - Việc thành công của hƣớng nghiên cứu mở ra một cách nhìn mới, một cách bố trí mới cho toàn bộ thiết bị bố trí trên đập tràn. - Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu chính của luận văn này là thiết bị xy lanh thuỷ lực, nâng hạ cửa van cung. - Cửa van cung là cửa van đƣợc sử dụng rộng rãi trong các công trình điều tiết nƣớc cho hồ chứa thuỷ điện. - Phạm vi nghiên cứu của luận văn chỉ giới hạn cho xác định lực đẩy yêu cầu và so sánh giá trị thiết bị giữa hê thống thuỷ lực bố trí theo cách truyền thống và hề thống thuỷ lực cải tiến. - Phần so sánh giá trị đƣợc tính áp dụng cho một hệ thống cửa van cung cụ thể có kích thƣớc cỡ trung bình áp dụng cho các công trình đập tràn thuỷ điện. - Nhiệm vụ, nội dung * Nêu tổng quan về cửa van cung bố trí trong công trình thuỷ điện. - Nêu các ƣu, nhƣợc điểm của hai hệ thống. - So sánh giá trị thiết bị hai phƣơng án. - Phương pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu mà tác giả áp dụng là phƣơng pháp truyền thống phân tích các đặc điểm tải trọng đặt lên cửa van và thiết bị nâng trong quá trình vận hành đóng, mở. - Khảo sát, tính toán trên cả hai hệ thống đóng mở truyền thống và hệ thống đề xuất cải tiến so sánh các ƣu nhƣợc điểm từ đó nêu các kiến nghị. - CỬA VAN CUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐÓNG MỞ TRUYỀN THỐNG 1.1. - Cửa van cung đƣợc sử dụng rộng rãi trong các công trình điều tiết nƣớc các hồ chứa thuỷ lợi, thủy điện do các ƣu điểm nổi bật của nó. - Bố trí đặc trƣng Cửa van cung đập tràn nhà máy thuỷ điện 15 Các kết cấu chính của cửa van cung đƣợc thể hiện trong hình H 1.1 gồm những chi tiết cơ bản nhƣ sau: a. - Bố trí càng có thể thẳng góc với dầm chính, hoặc bố trí xiên góc với dầm chính. - Khi thiết kế cần chú ý việc bố trí các bu lông này sao cho dẻ thay thế khi sửa chữa. - Nhƣ vậy có thể thấy rằng kết cấu cửa van cung cơ bản gồm hai phần chính đó là. - Các kiểu cửa van cung a. - Cửa van cung thông thƣờng Hình 1.2. - Cửa van cung loại thông thƣờng b. - Cửa van cung có lƣỡi tràn Ngoài cửa cung thông dụng ta thƣờng gặp còn có cửa cung có lƣỡi tràn bên trên. - Hình thức cửa này thƣờng sử dụng ờ công trình tràn có lƣu lƣợng xả lũ thay đổi lớn.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt