Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in decal pp

Chung cư A1CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư B1B2 CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư D2CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư VP2VP4 Bán đảo linh đàm | Chung cư HUD3 Nguyễn Đức Cảnh | Chung cư New Skyline Văn Quán

Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in bạt hiflex - in decal ngoài trời - in băng rôn

Viện Bơm và Thiết bị thuỷ lợi

Đối tác chiến lược Tư vấn thiết kế nội thất

thiết kế nội thất văn phòng - thiết kế nội thất chung cư

Đệm | Đệm giá rẻ | Đệm lò xo | Đệm Sông Hồng | Đệm Sông Hồng | Đệm Everhome | Đệm mút | Đệm mút cứng | Đệm Queensweet | Đệm Liên á | Đệm Korea

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ KẾT NỐI CÁC PHẦN TỬ CỦA BỘ NGUỒN THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN VAN ĐĨA CÓ ĐƯỜNG KÍNH ĐẾN Φ1500 MM, ÁP SUẤT ĐẾN 12 AT DÙNG TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI VÀ THỦY ĐIỆN
Thứ sáu, 19 Tháng 12 2014 14:28

TS. VŨ CHÍ CƯỜNG

Tóm tắt: Trong khuôn khổ đề tài “Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo, lắp đặt các van đĩa tự động dải đường kính đến 1500 mm, dải áp suất đến 12 at dùng cho các công trình thủy lợi và trạm thủy điện”, bài viết này đề cập đến bộ nguồn thủy lực điều khiển đóng mở van đĩa được thiết kế chế tạo và lắp ráp trong nước với nhiều chế độ làm việc an toàn, tin cậy, mang tính ưu việt và tự động hóa cao.

Abstract: As an element of the project “Completing the designing, manufacturing, assembling the automatic butterfly valves in a range of diameter up to 1500 mm and working pressure up to 12 atm used for irrigation and hydropower station”, this article refers to the hydraulic power units used to drive and control butterfly valves, which are locally designed, manufactured and assembled with safe and dependable working mode, superior and highly automation.

1. Giới thiệu

Hiện nay, việc cung cấp thiết bị cho các trạm thuỷ điện ở Việt Nam hầu hết đều cần đến nhập khẩu từ các doanh nghiệp nước ngoài, đặc biệt là các loại van nếu cột nước cao đến 120 m và đường kính đến f1500 mm với giá thành bằng 1,5 lần giá thành chế tạo trong nước. Việc chế tạo trong nước còn đang ở mức độ thăm dò, thử nghiệm, nhất là khả năng làm việc tin cậy về tự động hoá, độ bền, vật liệu và mức độ rò rỉ qua van. Việc nội địa hoá sản phẩm công nghiệp là một trong những chủ trương của Đảng ta nhằm hiện đại hoá công nông nghiệp nước nhà. Với các cửa van công trình thủy lợi nói chung và van đĩa nói riêng thì yếu tố quan trọng không thể thiếu là vấn đề điều khiển. Đối với van có đường kính lớn, làm việc ở áp suất cao thường được đóng mở bằng hệ thống thủy lực. Công tác tính toán, thiết kế và tích hợp các phần tử trong hệ thống thủy lực tối ưu sẽ đảm bảo cho van đĩa làm việc hiệu quả với độ tin cậy cao, hạn chế tối đa những chi phí phát sinh cho việc bảo dưỡng, sửa chữa sau này.

2. Cấu hình hệ thống thủy lực đóng mở van đĩa

Hình 1 – Sơ đồ nguyên lý truyền năng lượng trong mạch thủy lực

Hệ thống thủy lực trên được thiết kế để đáp ứng yêu cầu truyền động của cửa van nói chung và van đĩa nói riêng. 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).Bơm (1) đẩy dầu áp lực qua van một chiều (3) đến van phân phối (6). Từ van phân phối (6) dầu dẫn đến buồng nhỏ xi lanh (5).Xylanh thủy lực (5) chuyển động lùi đẩy dầu về thùng chứa (2) qua van phân phối (6). Van phân phối (6) có thể điều khiển dầu chảy theo chiều ngược lại. Trên đường rẽ nhánh trước khi dần đến van phân phối (6) còn có van an toàn áp suất (4), van sẽ xả dần về bể khi xylanh (5) chuyển động hết hành trình hoặc khi dầu chảy ngược về bơm từ xylanh vì một nguyên nhân nào đó (quá tải). Ngoài ra trong hệ thống có thể bố trí thêm các van tiết lưu giữa van phân phối (6) và bộ phận chấp hành (5) để điều chỉnh lưu lượng giữa chúng.

Hình 2 - Hệ thống thủy lực điển hình =>

3. Bộ nguồn thủy lực đóng mở van đĩa

Bộ nguồn là nguồn cung cấp năng lượng dưới dạng dòng thủy lực cao áp cho xylanh để đóng/mở van đĩa. Các chức năng của bộ nguồn tương ứng thoả mãn các yêu cầu của cửa van trong quá trình vận hành. Thông thường, mỗi bộ nguồn sử dụng cho một cửa van đĩa.

Bộ nguồn thủy lực gồm có thùng dầu (đóng vai trò chứa dầu, lắng cặn, lọc và tản nhiệt cho dầu thủy lực), bơm thủy lực kèm động cơ dẫn động, van, bộ lọc, tản nhiệt và hệ thống đường ống thủy lực. Thông thường, thùng dầu được kết hợp sử dụng như thiết bị gá lắp động cơ điện, bơm thủy lực, van, đường ống và các thiết bị khác trên đó.Việc bố trí các thiết bị như thế làm giảm bớt chiều dài đường ống cũng như kích thước của bộ nguồn, tiện lợi cho việc tháo lắp, kiểm tra và vận chuyển bộ nguồn thủy lực.

4. Xây dựng hệ thống thủy lực đóng/mở van đĩa đường kính đến Φ1500 mm, áp suất đến 12 at.

Từ những yêu cầu nhiều năm làm thực tế kết hợp với tham khảo các tài liệu nước ngoài, nhóm đề tài của dự án : “Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo, lắp đặt các van đĩa tự động dải đường kính đến 1500 mm, dải áp suất đến 12 at dùng cho các công trình thủy lợi và trạm thủy điện” đã đưa ra một cấu hình hệ thống thủy lực điều khiển van đĩa nói riêng và có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho điều khiển van phẳng nói chung. Sơ đồ hệ thống điều khiển được trình bày trong  Hình 3. Sơ đồ thủy lực đóng mở van đĩa

Bơm thủy lực được sử dụng là loại bơm bánh răng dẫn động bởi động cơ điện để cấp dầu qua van một chiều 12, van phân phối 10 và van tiết lưu 7 đi vào xylanh 8, đẩy cần pittong đi lên để mở van. Khi van mở hoàn toàn, cần đối trọng sẽ chạm vào công tắc hành trình 9 được bố trí ở vị trí phù hợp, ngắt điện cấp vào động cơ 14. Hệ thống ngừng làm việc. Khi nhấn nút cấp điện để đảo chiều van phân phối 6, dưới tác dụng của đối trọng, dầu thủy lực được xả về thùng, đẩy cần piston thụt vào, đóng kín đĩa van;

Sơ đồ thủy lực này là sơ đồ tối giản nên tiết kiệm được phần tử thủy lực ( giá thành hạ), ngoài ra sơ đồ này lắp không theo modul (xếp chồng) nên việc lắp ráp dễ dàng, đơn giản. Thêm vào đó, các phần tử thủy lực lắp đơn và nối với nhau bằng các ống cứng thủy lực nên việc chảy dầu hoặc có sự cố có thể nhanh chóng  được tìm ra nguyên nhân và cách khắc phục. Khác hẳn với nước ngoài lắp theo modul, giá thành rất cao và khắc phục sự cố cũng khó. Ngoài ra, việc lắp các phần tử thủy lực theo modul đòi hỏi độ chính xác rất cao mà các máy móc Việt Nam chế tạo rất khó, khó cả thay thế.

Hệ thống thủy lực này làm việc rất an toàn, tin cậy với 04 chế độ :

- Chế độ đóng mở cưỡng bức bằng xylanh thủy lực hai chiều (trong trường hợp gioăng bị kẹt hoặc đối trọng vì một lý do nào đó mà không rơi được theo ý muốn.)

- Chế độ an  toàn cho công trình thủy lợi, trạm thủy điện: mở bằng xylanh thủy lực và đóng bằng tự rơi của đối trọng khi có tín hiệu điện cấp cho van phân phối.

- Chế độ đóng mở bằng bơm tay : mở bằng bơm tay, đóng bằng tự rơi của đối trọng khi hệ thống điện có sự cố.

- Chế độ bù trôi tự động : khi hệ thống có rò rỉ, đối trọng có thể tụt xuống một khoảng nào đó, cần đối trọng chạm vào công tắc hành trình phụ, tín hiệu phản hồi về bơm dầu và bơm lên để van đĩa mở hoàn toàn (chế độ này an toàn cho hệ thống và luôn cấp đủ lưu lượng đã định sẵn cho công trình thủy lợi và trạm thủy điện). Hệ thống này làm việc rất ưu việt. Nếu mua hệ thống thủy lực của nước ngoài thì về Việt Nam cũng phải cải tiến rất nhiều và phải nhiệt đới hóa.

5. Tính toán các phần tử thủy lực trong hệ thống

5.1. Tính xylanh

Cơ cấu chấp hành sử dụng trong máy đóng mở thủy lực thông thường là xylanh thủy lực. Xylanh thủy lực hiện nay đã được chuẩn hoá. Trong việc lắp đặt máy đóng mở có mức độ yêu cầu về an toàn cao thì các xylanh theo tiêu chuẩn ISO 6022 thường được sử dụng.

Khi mở van đĩa ở góc sẽ tạo nên lực đẩy F lên cần piston. Ta xác định được đường kính xylanh theo công thức:

Để đảm bảo an toàn, áp suất làm việc p của hệ thống thường được chọn ở mức thấp, đối với van đĩa làm việc ở cột áp <12 at, có thể chọn p = 50 ÷ 100 (kG/cm2).

Hành trình làm việc của xylanh :          ST = 2R.sin450, với R là bán kính quay của đầu cần piston.

5.2. Tính đường ống thủy lực

Theo kinh nghiệm, thời gian đóng/mở van đĩa nên được chọn trong khoảng 20 ÷ 60 (s).

Lưu lượng lý thuyết của hệ thống cần để đảm bảo thời gian trên là :

Khi tính chọn bơm, cần tính đến tổn thất lưu lượng trong hệ thống. Thông thường, đối với hệ thống thủy lực sử dụng một bơm nguồn và một xylanh thủy lực, tổn thất lưu lượng được chọn sơ bộ ở mức 3% ÷ 5%

Lưu lượng bơm :  

Để tính toán đường ống, ta căn cứ vào lưu lượng và vận tốc dòng chảy qua ống. Vận tốc dòng chảy qua ống có thể được xác định theo công thức sau :

- Vận tốc dòng chảy qua ống hút :   v = 0,5 ÷ 1,5   (m/s)

- Vận tốc dòng chảy qua ống đẩy :   v = 3 ÷ 5         (m/s)

- Vận tốc dòng chảy qua ống xả :     v = 2                (m/s)

Đường kính ống d được xác định : 

5.3. Tính chọn bơm nguồn và động cơ điện

Hệ thống thủy lực làm việc ở áp suất thấp, có thể sử dụng bơm nguồn là bơm bánh răng ăn khớp ngoài, dải vòng quay của bơm nằm trong khoảng 600 ÷ 6000 (v/ph).

Việc lựa chọn động cơ điện lại phụ thuộc vào công suất của bơm. Theo kinh nghiệm, để đảm bảo công suất thắng tải tĩnh cũng như công suất làm việc của bơm, công suất của động cơ được tính theo công thức :     

Trong đó :

- NDC: Công suất động cơ điện

- : Tích số hiệu suất của bơm và của các bộ truyền cơ khí

Nb : Công suất bơm.

5.4. Tính toán thùng dầu

Để lựa chọn kích cỡ thùng dầu chính xác, phải dựa trên những yếu tố như:
-  Thể tích dầu của toàn bộ hệ thống (ở trạng thái nghỉ, xy lanh co hết...).
-  Nhiệt độ làm việc của dầu => Khả năng tự giải nhiệt của thùng.
-  Kích thước không gian lắp ráp cho phép, phương án bố trí bơm và thiết bị.
-  Mức dầu tối thiểu để đảm bảo đường hút cửa bơm không bị lẫn không khí.
Thông thường để đơn giản, người ta tính toán thể tích làm việc của thùng dầu ở mức 3÷5 lần lưu lượng bơm trong 1 phút và cộng thêm 10% thể tích không khí giãn nở.
V (l) = (3÷5) x Q (l/ph) x 110%

6. Kết luận

Van đĩa đóng mở bằng hệ thống thủy lực kết hợp với đối trọng đã được ứng dụng cho các trạm thủy điện Cấm Sơn, Suối Tân, Tà Sa, Tắt Ngoẵng,… và mang lại hiệu quả cao. Trong các trạm thủy điện trên đều dùng bộ nguồn thủy lực của van đĩa do trong nước chế tạo, vừa đơn giản mà độ tin cậy cao, chế độ làm việc tối ưu, an toàn và không phải nhiệt đới hóa nên hơn hẳn về tính công nghệ và giá cả so với hệ thống thủy lực của nước ngoài. Các phần tử trong hệ thống thủy lực tối ưu sẽ đảm bảo cho van đĩa làm việc hiệu quả và tin cậy, hạn chế tối đa những chi phí phát sinh cho việc bảo dưỡng, sửa chữa sau này.

Hệ thống thủy lực đưa ra ở trên có thể được ứng dụng cho điều khiển van đĩa  nói riêng và có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho điều khiển van phẳng nói chung.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Chí Cường, (2002) Thiết kế chế tạo hệ thống đóng mở thủy lực các cống, kênh và lập phần mềm tự động hóa các quá trình vận hành. Đề tài cấp bộ - Bộ công nghiệp Hà Nội.

[2] Vũ Duy Quang, Vũ Chí Cường. Nghiên cứu tính toán cửa cống và xây dựng sơ đồ nguyên lý thủy lực mô hình đóng mở cửa cống tự động. Hội nghị khoa học “ Cơ học thủy khí toàn quốc 2003”. Hội cơ học Việt Nam. Hội cơ học thủy khí. Đà Nẵng tháng 7 năm 2003, Trang 427 ÷  433.

[3] Ngô Sỹ Lộc, (1977), Máy thủy lực thể tích, NXB ĐHBK, Hà Nội.

[4] Peter Rohner, (1995), Industrial Hydraulic Control, John Willey and Sons, Hongkong.

______________________

Người phản biện : PGS.TS. NGÔ SỸ LỘC

Viện Cơ khí động lực, Trường ĐHBKHN.

Nguồn: Tạp chí Tài Nguyên Nước


Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

Cập nhật ngày Thứ sáu, 19 Tháng 12 2014 15:20
 

You are here  : Home Bài báo khoa học NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ KẾT NỐI CÁC PHẦN TỬ CỦA BỘ NGUỒN THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN VAN ĐĨA CÓ ĐƯỜNG KÍNH ĐẾN Φ1500 MM, ÁP SUẤT ĐẾN 12 AT DÙNG TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI VÀ THỦY ĐIỆN
Đối tác chiến lược bất động sản,chung cư đang mở bán HOT:

chung cư 89 phùng hưng - chung cu mỹ sơn tower - chung cư văn phú