- LÝ THANH HÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ THỦY LỰC LÀM MÁY ĐÓNG MỞ TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Chuyên ngành: MÁY THỦY KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ MÁY THỦY KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. - 3 - LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp cao học của tôi với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng thiết bị thủy lực làm máy đóng mở trong các công trình thủy lợi” đã được hoàn chỉnh trong một thời gian ngắn và đã đạt được các kết quả đặt ra. - Hà Nội, ngày 30 tháng 8 năm 2004 Tác giả luận văn Lý Thanh Hà - 4 - MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 2 LỜI CẢM ƠN 3 MỤC LỤC 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 9 CHƯƠNG 1 10 MỞ ĐẦU 10 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 10 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 11 1.3 VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12 1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC 13 1.5 Ý NGHĨA THỰC TIỄN 13 1.6 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13 1.7 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 13 1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 CHƯƠNG 2 15 HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ CỬA VAN 15 2.1 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC 15 2.2 PHÂN LOẠI CÁC DẠNG CỬA THÔNG DỤNG 17 2.3 CÁC LOẠI TẢI TÁC DỤNG LÊN CỬA VAN 20 2.4 CÁC LOẠI MÁY ĐÓNG MỞ THƯỜNG DÙNG 22 2.5 BỘ CHẤP HÀNH TUYẾN TÍNH 29 2.6 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 30 2.8 GIỚI HẠN VỀ CÔNG NGHỆ 36 CHƯƠNG 3 37 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 37 3.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LỰC KÉO 37 3.2 QUY TẮC TÌM ĐIỂM ĐẶT GẦN TỐI ƯU 49 3.4 VỀ KIỂU CHẤP HÀNH 52 3.5 VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỒNG BỘ 52 CHƯƠNG 4 71 THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH 71 4.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 71 4.2 CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM 71 4.3 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH VAN VÀ SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CÁC BƯỚC THÍ NGHIỆM 76 4.5 KẾT LUẬN 98 CHƯƠNG 5 99 ỨNG DỤNG 99 5.1 THIẾT KẾ MÁY ĐÓNG MỞ EAKRÔNGROU 99 CHƯƠNG 6 108 KẾT LUẬN 108 6.1 KẾT LUẬN 108 6.2 KIẾN NGHỊ VỀ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤLỤC 112 CÁC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG MĐM THỦY LỰC 112 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU γ : trọng lượng riêng của nước (N/m3) 37 1H: cột áp nước thượng lưu (m) 37 2H: cột áp nước hạ lưu (m) 37 nH: cột áp từ mép trên vật chắn nước ngang đến mặt thoáng thượng lưu (m) 37 tH: cột áp từ tâm vật chắn nước ngang đến mặt thoáng thượng lưu (m) 38 L: bề rộng cửa (m) 38 0h: chiều cao vật chắn nước (m) 38 ap: áp suất chân không (60.000N/m2) 42 b: bề rộng đáy cửa (m) 42 F: diện tích cửa van (m2) 42 bcγ: trọng lượng riêng bùn cát lắng N/m3) 43 bch: chiều cao lớp bùn cát lắng (m) 43 ζ: góc nghiêng tự nhiên của bùn cát trong nước (rad) 43 wq: áp lực gió (N/m2) 43 rf: hệ số ma sát giữa trục và bạc 43 :Hav cột áp trung bình ép vào gioăng (m) 43 aL: chiều dài gioăng tiếp xúc với nước (m) 43 sb: bề rộng gioăng tiếp xúc với khe cửa (m) 43 sf: hệ số ma sát giữa gioăng và khe cửa (N) 43 T: lực kéo cửa (N) 43 1n: hệ số bổ sung cho độ không chính xác của tọa độ trọng tâm cửa 44 2n: hệ số bổ sung cho các lực phụ 44 gr: cánh tay đòn lực G đối với tâm quay (m) 44 ar: cánh tay đòn lực aP đối với tâm quay (m) 44 shaftr: bán kính trục quay cửa (m) 44 px : là chuyển vị của tải trọng Mg 57 M: khối lượng của tải bị lệch (kg) 57 G: gia tốc trọng trường (9,812s/m) 57 if: phản lực sinh ra bởi các xilanh (i=1,2) (N) 57 iL: cánh tay đòn từ điểm liên kết của if (i=1,2) đến trọng tâm của hệ (m) 57 J: mômen quán tính của khối lượng quay quanh trọng tâm của hệ (kg.m θ: góc quay của tải quay quanh trọng tâm (rad) 57 iP: áp suất trong buồng xilanh thứ i (Pa) 58 iA: diện tích buồng xilanh thứ i (m2) 58 im: khối lượng piston của xilanh thứ i (kg) 58 fiF: lực ma sát của xilanh thứ i (N) 58 piB: lực nhớt của xilanh thứ i (Ns/m) 58 β: mô đun đàn hồi của chất lỏng (N/m2) 58 iV: thể tích chất lỏng từ cổng ra của van đến buồng xilanh (m3) 58 sP: áp suất nguồn (Pa) 58 qiK: hệ số lưu lượng của van 58 iu: điện áp điều khiển van (V) 58 iR: Lực hiệu dụng 59 pK: hằng số bộ khuyếch đại P 64 cpK: hằng số bộ khuyếch đại P 64 ciK: hằng số bộ khuyếch đại I 65 siK~: tham số chưa xác định về hệ số khuyếch đại của van 65 ih~: tham số chưa xác định về ảnh hưởng của mô đun đàn hồi chất lỏng 65 1d,2d: nhiễu 66 siK: hằng số phản hồi tỷ lệ (lớn hơn 0) 67 idˆ: ước lượng nhiễu 67 1pk,k: tham số bộ quan sát nhiễu 67 65xˆ,xˆ:nghiệm của phương trình áp suất 67 11Q: Lưu lượng dầu chảy qua cổng 1 của xilanh 1 (m3/s) 77 12Q: Lưu lượng dầu chảy qua cổng 2 của xilanh 1 (m3/s) 77 11P: Áp suất ở trong buồng 1 của xilanh 1 (Pa) 77 12P: Áp suất ở trong buồng 2 của xilanh 1 (Pa) 77 dC: Hệ số lưu lượng cửa tiết lưu của van tỷ lệ 77 0A: Diện tích lỗ tiết lưu của van tỷ lệ (m2) 77 ρ: Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) 77 s1P: Áp suất nguồn (Pa) 77 ktanP: Áp suất đường hồi dầu (Pa) 77 )u(u1rin1:Hàm lưu lượng van tỷ lệ vào xilanh theo tín hiệu vào 77 - 8 - )u(u1rout1:Hàm lưu lượng van tỷ lệ ra xilanh theo tín hiệu vào 77 1ru: Tín hiệu điện áp điều khiển van tỷ lệ (V) 77 1x: hành trình của xilanh (m) 79 1A: diện tích piston (m2) 80 2A: diện tích vành khăn (m2) 80 )x(f11fr&:lực ma sát (N) 80 1tM: khối lượng tải và phần động của xilanh 1 (kg) 80 g: gia tốc trọng trường (m/s2) 80 β: mô đun đàn hồi của chất lỏng (N/m2) 81 1V: thể tích chất lỏng trong buồng áp suất 11P (m3) 81 '1V: thể tích chất lỏng trong buồng áp suất 12P (m3) 81 21Q: Lưu lượng dầu chảy qua cổng 1 của xilanh 2 (m3/s) 82 22Q: Lưu lượng dầu chảy qua cổng 2 của xilanh 2 (m3/s) 82 21P: Áp suất ở trong buồng 1 của xilanh 2 (Pa) 82 22P: Áp suất ở trong buồng 2 của xilanh 2 (Pa) 82 s2P: Áp suất nguồn (Pa) 82 )u(u2rin2:Hàm lưu lượng van tỷ lệ vào xilanh 2 theo tín hiệu vào 82 )u(u2rout2:Hàm lưu lượng van tỷ lệ ra xilanh 2 theo tín hiệu vào 82 2ru: Tín hiệu điện áp điều khiển van tỷ lệ 2 (V) 82 2x: hành trình của xilanh 2 (m) 82 )x(f22fr&:lực ma sát xilanh 2 (m) 82 2tM: khối lượng tải trọng và phần động của xilanh 2 (m) 82 2V: thể tích chất lỏng trong buồng áp suất 21P (m3) 82 '2V: thể tích chất lỏng trong buồng áp lực 22P (m3) 82 s1P: áp suất cung cấp cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 1 (Pa) 85 s2P: áp suất cung cấp cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 2 (Pa) 85 s1Q: lưu lượng cung cấp cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 1 (m3/s) 85 s2Q: lưu lượng cung cấp cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 2 (m3/s) 85 s1A: diện tích cổng vào của van cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 1 (m2) 85 s2A: diện tích cổng vào của van cho van tỷ lệ điều khiển xilanh 2 (m2) 85 pP: áp suất bơm nguồn (Pa) 85 - 9 - pQ: lưu lượng bơm nguồn (m3/s) 85 pA: diện tích cửa ra bơm (m2) 85 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SISO: hệ thống một đầu vào, một đầu ra (Single-Input Single-Output) MIMO: hệ thống nhiều đầu và nhiều đầu ra (Multi-Input Multi-Output) QFT:phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển của Horowitz (Quantitative Feedback design Theory) MĐM: máy đóng mở - 10 - CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Các thiết bị cơ điện phục vụ cho các công trình thủy lợi, thủy điện luôn giữ vai trò quan trọng đối với cả công trình, đôi khi còn tới cả an ninh quốc phòng. - Tuy nhiên, vấn đề thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển đóng mở các cửa van trong các công trình thủy lợi chưa được nghiên cứu ứng dụng đầy đủ ở nước ta. - Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải có một nghiên cứu ứng dụng, đưa ra được các tính năng, đặc điểm của hệ thống điều khiển đóng mở thủy lực (từ đây, chúng ta gọi là máy đóng mở thủy lực) cho các cửa van, đặc biệt là cửa van cung, cửa van phổ biến nhất trong các công trình có quy mô vừa, lớn và cực lớn, hay sử dụng trong các công trình thủy lợi ở nước ta. - 11 - 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở nước ngoài Ứng dụng ở nước ngoài về máy đóng mở thủy lực trong ngành thủy lợi, thủy điện có thể nói đã đi trước chúng ta rất nhiều. - 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước Ở nước ta, việc thiết kế, chế tạo các cửa van sử dụng hệ thống đóng mở thủy lực mới được thực hiện trong thời gian gần đây. - Trong những năm 70 - 80 các của van trong ngành thủy lợi chủ yếu chỉ dùng máy đóng mở kiểu tời cáp vào máy đóng mở kiểu vít. - Đến những năm 90 và gần đây, các công ty tư vấn của ngành thủy lợi như Công ty tư vấn xây dựng thủy lợi, Công ty Cơ khí điện Thủy lợi mới sử dụng một phần thiết bị thủy lực để làm máy đóng mở. - Tuy nhiên, những nghiên cứu cụ thể về hệ thống thủy lực làm máy đóng mở chưa được tiến hành một cách bài bản. - Dẫn đến kết quả là các công trình không phát huy các ưu điểm của ứng dụng thủy lực. - Mặt khác, việc hiểu không đầy đủ về hệ thống cũng như các đặc điểm khác biệt của máy đóng mở thủy lực so với các loại máy đóng mở khác là một trong các nguyên nhân dẫn đến thiết kế không hợp lý của rất nhiều công trình, gây lãng phí. - Về các nghiên cứu ứng dụng cụ thể, có thể nói rằng ở nước ta, đã có những nghiên cứu bước đầu để ứng dụng máy đóng mở thủy lực vào thực tế nhưng chưa có nhà nghiên cứu nào nghiên cứu thực sự đưa ra được các yêu cầu về hệ thống điều khiển cũng như tìm cách khắc phục những nhược điểm của máy đóng mở thủy lực. - Quá trình theo dõi và thống kê những ưu, nhược điểm của máy đóng mở thủy lực, các hiện tượng thường xảy ra khi vận hành để đưa ra các tiêu chí về các chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực máy đóng mở. - Một phần các nghiên cứu về máy đóng mở sẽ được trình bày trong chương 2. - 12 - 1.3 VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Vấn đề nghiên cứu ứng dụng thiết bị thủy lực làm máy đóng mở ở nước ta khá mới mẻ. - Hệ thống xilanh thủy lực của máy đóng mở sử dụng cho cửa van cung, khi vận hành, thay đổi vị trí theo vị trí cửa. - Do đó, lực đóng mở thay đổi trong suốt quá trình làm việc. - Về thiết kế, thực tế cho thấy máy đóng mở và công trình thủy công có ảnh huởng lẫn nhau. - Vị trí đặt xilanh thủy lực chấp hành ảnh hưởng lớn đến lực kéo cửa. - thiết kế máy đóng mở với công trình thủy mới. - và / hoặc thay mới máy đóng mở vào công trình cũ. - đối với loại nghiên cứu ứng dụng này cần phải tận dụng được kết cấu thép cửa cũ, công trình đã xây dựng sẵn, bài toán đặt ra là tìm điểm đặt máy đóng mở phù hợp đáp ứng yêu cầu về lực kéo nhỏ nhất trên cơ sở công trình cũ. - 13 - 1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC Công trình nghiên cứu ứng dụng thiết bị thủy lực làm máy đóng mở có ý nghĩa quan trọng trong hỗ trợ nghiên cứu, thiết kế mới hoặc cải tạo các công trình cũ sang sử dụng máy đóng mở bằng thủy lực. - Đó là các thiết kế cho hệ thống thủy lực cho cửa van. - Rút ra các tiêu chí chức năng quan trọng trợ giúp cho việc thiết kế máy đóng mở thủy lực cho các công trình thủy lợi và đặc biệt là các cửa van cung. - Đối tượng nghiên cứu về hệ thống điều khiển thủy lực đồng bộ được đề cập đến trong luận văn không hạn chế, có thể là bất cứ hệ thống nào và kết quả được sử dụng trong trường hợp riêng là máy đóng mở thủy lực cho cửa van. - Nghiên cứu lý thuyết về tính toán lực đóng mở cửa van cung và ứng dụng của lý thuyết vào việc xác định các thông số lực kéo của máy đóng mở. - 14 - Nghiên cứu ứng dụng máy đóng mở tuyến tính và các đặc điểm yêu cầu trong việc thiết kế hệ thống trên cơ sở các đặc điểm của các cửa van trong ngành thủy lợi. - Từ đó, rút ra các yêu cầu về chức năng ứng dụng thủy lực đặc thù cho các cửa van trong ngành thủy lợi. - Nghiên cứu lý thuyết hệ thống điều khiển đồng bộ cho hai xilanh. - 1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các nghiên cứu trình bày trong luận văn dựa trên phương pháp phân tích logic các đặc điểm tải trọng đặt lên các cửa van và đặc điểm điều khiển của các phần tử thủy lực trong việc nghiên cứu ứng dụng máy đóng mở tuyến tính. - Kết hợp với kinh nghiệm sử dụng cửa van trong ngành thủy lợi và các kết quả lý thuyết, từ đó rút ra các kết luận liên quan đến thiết kế hệ thống thủy lực của máy đóng mở. - 15 - CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ CỬA VAN 2.1 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC Trong thực tế, việc truyền năng lượng có thể thực hiện được thông qua chất lỏng. - Máy đóng mở thuỷ lực cũng là một hệ thống thủy lực và được thiết kế để đáp ứng yêu cầu truyền động của cửa van. - Với hệ thống thủy lực trong các thiết bị và công trình thủy lợi và dân dụng thì áp suất của hệ thống phổ biến vào khoảng 150 bar ÷ 300 bar. - Về tổng quan, một hệ thống truyền động thủy lực bao gồm các phần tử như bơm thủy lực (1) hút dầu từ thùng chứa dầu (2). - Xilanh thủy lực (5) chuyển động - 16 - lùi đẩy dầu về thùng chứa (2) qua van phân phối (6). - Hệ thống thủy lực điển hình - 17 - Các chức năng và yêu cầu chức năng của hệ thống thủy lực máy đóng mở sẽ được trình bày kỹ trong chương sau, phần “Chức năng thủy lực của máy đóng mở”. - 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. - 2.3 CÁC LOẠI TẢI TÁC DỤNG LÊN CỬA VAN 2.3.1 Nguyên lý các máy 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, chất lỏng, khí nén. - Trong một cơ cấu hay máy đóng mở cửa van bao giờ cũng có ba phần chính: bộ phận công tác, bộ phận truyền động và bộ phận phát động. - Bộ phận công tác 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, xilanh thủy lực, vít me trong cơ cấu nâng để nâng hạ vật, cửa van theo kiểu có kết cấu cứng.v..v. - 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). - Điều đó dẫn tới hệ thống thủy lực điều khiển máy đóng mở khá phức tạp. - Muốn đóng mở cửa van, thì phải tạo được đủ lực ở cơ cấu nâng để thắng được lực cản khi nâng cũng như khi hạ cửa van. - Các tải trọng tác dụng lên cửa van có tác động trực tiếp lên máy đóng mở cửa van. - Khi thiết kế máy đóng mở để đóng mở cửa van, phải quan tâm tới các loại tải trọng này. - Đôi khi, lực đóng cửa van còn lớn hơn lực mở cửa van, do vậy có nhiều trường hợp phải có lực đóng mở được cả hai chiều, nhất là đối với cửa van dưới sâu. - Máy đóng mở, nói chung ,không làm việc thường xuyên mà chỉ đóng mở khi cần thiết, điều đó dễ dẫn đến han rỉ, hoạt động không trơn tru, khi khởi động dễ gây quá tải cho động cơ. - gây ra lực đóng mở lớn ngoài tính toán. - Vì vậy, việc lựa chọn nguyên lý, kết cấu máy đóng mở sao cho hợp lý, hoạt động an toàn, nhẹ nhàng là việc làm khó khăn đòi hỏi phải nghiên cứu cẩn thận, kỹ lưỡng theo đặc điểm của từng công trình cụ thể, từng vùng. - Các tải trọng trên luôn luôn biến thiên trong quá trình đóng mở cửa van. - Do vậy, cần phải lựa chọn một tổ hợp tải trọng phù hợp với đặc điểm của công trình để thiết kế máy đóng mở có hiệu quả. - Các lực chính bao gồm áp lực nước tĩnh hoặc động, tự trọng, áp lực sóng, áp lực thấm của nước, áp lực không khí, áp lực bùn cát, lực kéo của máy đóng mở, tải trọng thiết bị lắp ráp, đi lại trên cửa, lực quán tính, tải trọng gió, lực giãn nở vì nhiệt Tổ hợp lực trong các trường hợp đặc biệt bao gồm tổ hợp các lực chính, lực bổ sung của máy đóng mở khi cửa bị kẹt, lực va của tàu thuyền, vật nổi, lực do động đất, tải trọng do lắp táp, tải trọng thiết bị thử tải. - 2.4 CÁC LOẠI MÁY ĐÓNG MỞ THƯỜNG DÙNG 2.4.1Máy đóng mở kiểu tời cáp 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. - 23 - Máy đóng mở kiểu tời có các bộ phận chính như bộ phận nâng cửa. - Tời cáp được sử dụng để nâng hạ cửa van phẳng, cửa van cung, cửa van kiểu quạt - ống lăn, kiểu mái nhà, kiểu trụ đứng…, cũng có thể dùng trong cơ cấu đóng mở cửa van kiểu nổi chữ nhân song phải có cách mắc thích hợp (H2-11). - Khi dùng máy đóng mở kiểu tời cáp luôn phải đặt trên cầu công tác phía trên đỉnh cửa van. - Máy đóng mở cửa phẳng bằng tời cáp - 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 chế tạo, giá thành tương đối thấp có thể kết hợp hoặc dùng cầu trục như một máy 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. - Máy đóng mở bằng tời cáp, đồng bộ bằng thanh truyền H2-14. - Máy đóng mở bánh răng và máy đóng mở thủy lực âu thuyền Panama 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. - 2.4.2 Máy đóng mở cửa van trục vít-đai ốc Máy đóng mở kiểu vít thường dùng phổ biến trong cửa phẳng, ít dùng cho các loại cửa khác vì cơ cấu chuyển hướng phức tạp hơn máy đóng mở kiểu tời cáp. - Máy đóng mở kiểu vít dựa trên nguyên lý truyền động vít-đai ốc. - Đối với máy đóng mở cửa van, đai ốc quay tại chỗ xung quanh đường tâm trục vít và chịu lực nén của trục vít, trục vít chuyển động tịnh tiến thực hiện nhiệm vụ đóng mở cửa van. - Trục vít gắn liền với tai cửa làm nhiệm vụ đóng mở cửa. - Khi lực kéo >10T, các máy đóng mở cửa van này phải vừa chạy điện khi có điện (thường xuyên chạy điện) và vừa quay tay (để điều chỉnh máy và dùng nâng hạ cửa van khi không có điện. - 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. - Nhược điểm của máy đóng mở vít-đai ốc 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. - Máy đóng mở kiểu vít đai ốc có hiệu suất rất thấp. - Máy đóng mở kiểu vít-đai ốc H2-16. - Máy vít đập Bái Thượng 2.4.3 Máy đóng mở bằng thủy lực Khoảng 20 năm trở lại đây, máy đóng mở thủy lực được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp phát triển. - Đâu là lý do khiến thủy lực ứng dụng vào hai lĩnh vực này chưa phổ biến? Lý do chính là hệ thống thủy lực có giá thành cao hơn các máy đóng mở kiểu khác. - Ưu điểm của máy đóng mử thủy lực 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 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, 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 - 28 - đóng mở, dễ khống chế và kiểm tra lực đóng mở của máy, khắc phục được sự không chính xác do lắp ráp. - 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 xilanh 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 thuỷ 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 khó khăn ngay cả khi sử dụng các van chia đều lưu lượng. - Về việc ứng dụng thiết bị thủy lực, mà cụ thể là xilanh 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. - Máy đóng mở thủy lực H2-18. - Xilanh thủy lực điển hình 2.5 BỘ CHẤP HÀNH TUYẾN TÍNH Bộ chấp hành tuyến tính sử dụng trong máy đóng mở thủy lực là xilanh lực. - Xilanh thủy lực hiện nay đã được chuẩn hoá. - Tuy nhiên, trong việc lắp đặt máy đóng mở có mức độ yêu cầu về an toàn cao thì các xilanh theo tiêu chuẩn ISO 6022 thường được sử dụng. - Đối với xilanh thủy lực sử dụng cho máy đóng mở có một số điểm cần lưu ý khi tính toán lựa chọn. - 2.6 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC Hệ thống điều khiển bằng thủy lực (trạm nguồn) là một bộ phận quan trọng của máy đóng mở. - Trạm nguồn là nguồn cung cấp dầu áp lực cao cho các xilanh của máy đóng mở. - chế độ bảo dưỡng (maintenance mode) Các chức năng chính của trạm nguồn điều khiển máy đóng mở như sau. - 32 - a) Mạch không tải Hệ thống thủy lực được trang bị van không tải điều khiển bằng áp lực hoặc điện từ. - h) Mạch nâng cửa không dùng bơm dẫn động điện Hệ thống thủy lực được trang bị cụm điều khiển đóng/mở cửa không dùng bơm dẫn động điện. - Mạch thủy lực này đảm bảo trong trường hợp các bơm dẫn động điện bị sự cố (cả bơm chính và bơm dự phòng) vẫn có thể đóng/mở cửa hoàn toàn. - Kết hợp với bơm tay 25÷40cm3/hành trình kép có thể đóng/mở cửa trong thời gian khoảng 1,5 giờ – 4 giờ. - Công tắc áp lực đóng lại, ngắt hệ thống điều khiển. - Trạm nguồn thủy lực vận hành ở khu vực có độ ẩm cao. - Đối trọng tác động vào công tắc hành trình thủy lực làm mở cửa. - 2.8 GIỚI HẠN VỀ CÔNG NGHỆ Các giới hạn về công nghệ chế tạo máy đóng mở thủy lực ở nước ta hiện nay là vấn đề đang được các nhà chế tạo khắc phục dần. - Khi cửa van cung yêu cầu lực đóng mở vượt quá lực của xilanh đường kính 500mm@350bar thì nên chuyển sang phương án cửa với xilanh đẩy vào đối trọng cửa để giảm nhẹ lực mở cửa. - Hệ thống thủy lực đồng bộ vòng kín cho hai xilanh là hệ thống điều khiển sử dụng van tỷ lệ hoặc van servo
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt