(Tiểu luận) đề tài giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện sông bung 4a đáp ứng nđ38 tt47

Bả o m BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ BẮC HÀ ật BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT THIẾT BỊ QUAN TRẮC CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A ĐÁP ỨNG NĐ38 & TT47 Chủ nhiệm đề tài : Mã sinh viên : Nghành : Đoàn Anh Khoa 16CD50120003 Điện Tử - Viễn Thông Hà Nội, 2022 Bả o LỜI CẢM ƠN m Thực đề tài “ Giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A đáp ứng NĐ38 & TT47 ”, Tôi nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện Ban Giám hiệu nhà trường, giảng viên hướng dẫn Cán nhà máy thủy điện Sông Bung 4A Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giúp đỡ Qúy Thầy Cô Cán nhà máy Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2022 ật Mặc dù, Tơi có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hồn chỉnh nhất, song cơng trình nghiên cứu khó tránh khỏi thiếu sót Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô nghiệm thu đề tài đưa ý kiến vô quý báu giúp cho tơi khắc phục thiếu sót nghiên cứu o m Tính cấp thiết đề tài Bả MỞ ĐẦU Hạng mục quan trọng định tới hiệu hoạt động tính an toàn theo thời gian Nhà máy Thuỷ điện trước tác động điều kiện khí hậu thời tiết thiên tai hồ chứa nước đập thuỷ điện Đập thuỷ điện hạng mục cơng trình xây dựng địi hỏi trình độ cơng nghệ cao, hoạt động ổn định mang tính vĩnh cửu Đập thuỷ điện phải chịu áp lực nước lớn hồ chứa mùa mưa lũ lưu lượng nước đổ hồ chứa lớn mở cửa xả đáy đập Nếu đập không ổn định không đủ bền vững trước áp lực nước dẫn đến việc vỡ đập thật tai hoạ, khơng gây thiệt hại mặt kinh tế tới hàng nghìn tỷ đồng nhà máy bị phá huỷ mà gây thiệt hại lớn tới người vùng hạ lưu mà thiệt hại nhiều lường hết Thực tế giới có nhiều họa vỡ đập thuỷ điện chất lượng thi công tình trạng đập khơng kiểm sốt thường xuyên thiết bị quan trắc Các vụ vỡ đập gây tổn hại lớn người mà để lại hậu lâu dài gây tác động tới môi trường sinh thái khu vực Để tránh cố đáng tiếc xẩy đập thuỷ điện, ngồi việc tính toán thiết kế xây dựng đập đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phải áp dụng công nghệ Quan trắc vào trình xây dựng vận hành đập thuỷ điện Vì vậy, với vấn đề đặt từ tình hình thực tế vấn đề giám sát vận hành đập hồ chứa cách an tồn hiệu xác nhất, việc lựa chọn nghiên cứu đề tài “Giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A đáp ứng NĐ38 & TT47” cần thiết nhằm giúp theo dõi tình trạng đập từ q trình xây dựng, cung cấp số liệu tình trạng đập qúa trình xây đập để chuyên gia xây dựng phân tích tính ật Việt Nam có vị trí địa lý nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều Địa hình đồi núi chiếm 3/4 diện tích nước với độ nghiêng từ Tây sang Đơng với hệ thống sơng ngịi chằng chịt phân bố khắp ba miền, chênh lệch độ cao thượng lưu hạ lưu sông tương đối lớn tạo cho Việt Nam tiềm thuỷ điện dồi Đây nguồn tài nguyên vô giá đất nước khai thác tốt góp phần khơng nhỏ cho nghiệp phát triển đất nước Trong giai đoạn thuỷ điện xác định nguồn điện chủ đạo cho kinh tế, nhiều dự án nhà máy thuỷ điện xây dựng địa phương nước Do đặc thù nhà máy thuỷ điện cơng trình có tính vĩnh cửu với quy mô lớn xây dựng với trình độ cơng nghệ cao, nguồn vốn đầu tư lớn Vì vấn đề đặt cho nhà đầu tư làm để xây dựng vận hành an toàn hiệu nhà máy thuỷ điện Để xây đựng vận hành an toàn nhà máy thuỷ điện vấn đề mấu chốt xây dựng vận hành an toàn đập thuỷ điện nhà máy Bả o toán tác động xấu vận động tự nhiên vị trí xây đập kết cấu đập từ có biện pháp khắc phục kịp thời cố thay đổi thiết kế cho phù hợp với địa hình thực tế giúp việc xây dựng đập đáp ứng u cầu kỹ thuật cơng trình m Theo nghị định 38/2016/NĐ-CP ngày 15 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ nêu rõ: - Hồ chứa thủy điện quan trắc lượng mưa đập - Mực nước thượng lưu hạ lưu đập chính; tính toán lưu lượng đến hồ - Lưu lượng xả, lưu lượng qua tua bin - Dự tính khả gia tăng mực nước hồ theo lưu lượng đến hồ; Tần suất quan trắc lần ngày theo Hà Nội vào 01 giờ, 07 giờ, 13 19 mùa lũ, lần ngày vào 07 giờ, 19 mùa cạn Trường hợp vận hành chống lũ, tần suất quan trắc, tính tốn tối thiểu một lần Căn điều 37 Nghị định 38/2016/NĐ-CP quy định: “Ủy ban nhân dân tỉnh lập danh mục cơng trình chủ cơng trình phải tổ chức quan trắc khí tượng thủy văn quy định Điều Nghị định thuộc phạm vi quản lý năm cập nhật, bổ sung danh mục cơng trình chủ cơng trình gửi Bộ Tài nguyên Môi trường” Căn thông tư số 47/2017/TT-BTNMT ngày 7/11/2017: “Giám sát hoạt động khai thác, sử dụng cơng trình hồ chứa để phát điện bao gồm: - Mực nước hồ - Lưu lượng xả trì dịng chảy tối thiểu - Lưu lượng xả qua nhà máy - Lưu lượng xả qua tràn Vấn đề đặt cho nhà máy thủy điện - Cần có hệ thống giám sát lượng mưa, lưu lượng hồ mực nước hồ - Tính tốn lưu lượng xả, lưu lượng qua tua bin, qua dòng chảy tối thiểu - Dự tính khả gia tăng mực nước hồ ật Sau cơng trình hồn tất đưa vào vận hành, hệ thống quan trắc giúp người vận hành theo dõi tình trạng độ ổn định đập, thường xuyên đo đạc, cung cấp lưu thông số đập tác động xấu môi trường quy luật vận động tự nhiên ảnh hưởng đến độ bền vững đập Các chuyên gia thuỷ công vào liệu mà hệ thống quan trắc cung cấp để đánh giá tình trạng đập, có giải pháp kịp thời để khắc phục cố giúp đập vận hành an tồn vĩnh cửu hiệu Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Bả o - Dự báo mưa lưu vực - Quản lý liệu phần mềm hỗ trợ Web, App - Thực theo danh mục phải tổ chức quan trắc khí tượng thủy văn (nếu có) UBND tỉnhMục đích nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài thực tế nhu cầu áp dụng xây dựng giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A 2.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi đối tượng khảo sát: Hệ thống quan trắc đo đạc, cung cấp lưu thông số đập tác động môi trường quy luật vận động tự nhiên đập Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận Để hoàn thành đề tài, Sinh viên nghiên cứu đề tài chọn cách tiếp cận góc độ khảo sát, so sánh, phân tích để từ đưa giải pháp xây dựng biện pháp lắp đặt hệ thống quan trắc tự động cách tối ưu, hợp lí 3.2 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu như: khảo sát, thống kê số liệu, phân tích văn bản, so sánh, tổng hợp… Trong đó, sinh viên nghiên cứu đề tài dự định sử dụng phương pháp khảo sát, phân tích tổng hợp nhiều trình nghiên cứu đề tài Kết cấu đề tài Ngồi phần mở đầu đề tài nghiên cứu gồm chương: Chương 1: Cơ sở pháp lý nhu cầu thực tế lắp đặt hệ thống quan trắc nhà máy thủy điện Sông Bung 4A Chương 2: Giải pháp chi tiết lắp đặt hệ thông quan trắc nhà máy thủy điện Sông Bung 4A ật - Cảnh báo diễn biến thời tiết bất lợi, phức tạp mưa, lũ lớn cập nhật thường xuyên Email, Notification m - Dự báo lưu lượng hồ Bả o m NỘI DUNG CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ NHU CẦU THỰC TẾ VỀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG QUAN TRẮC TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A ật CHƯƠNG 1.1 Định nghĩa, từ viết tắt - BPCLB : Ban phòng chống lụt bão - MNH : Mực nước hồ - MNGC : Mực nước gia cường - MNDBT : Mực nước dâng bình thường - MNC : Mực nước chết - NMTĐ : Nhà máy thủy điện - KTTV : Khí tượng thuỷ văn 1.2 Cơ sở pháp lý việc lắp đặt hệ thống quan trắc nhà máy thủy điện sơng bung 4a 1.2.1 Nhiệm vụ cơng trình thuỷ điện Sơng Bung 4A Đảm bảo an tồn tuyệt đối cho hạng mục cơng trình đầu mối Thủy điện Sơng Bung 4A, chủ động đề phòng bất trắc, với trận lũ có chu kỳ lặp lại nhỏ 500 năm lần không để mực nước hồ Sông Bung 4A vượt mực nước kiểm tra cao trình 98,87 m Cung cấp điện cho Hệ thống điện Quốc gia với công suất lắp máy 49MW, điện lượng trung bình hàng năm 199,2 triệu kWh, phục vụ phát triển kinh tế xã hội 1.2.2 Các thông số cơng trình thủy điện Sơng Bung 4A 1.Tên cơng trình: Cơng trình thủy điện Sơng Bung 4A 2.Địa điểm xây dựng: Trên sông Bung thuộc địa phận Xã Macooih huyện Đông Giang Thị trấn Thạnh Mỹ huyện Nam Giang, Tỉnh Quảng Nam 3.Cấp cơng trình: Cơng trình cấp III theo TCXD VN 285 : 2002 Tuy nhiên, cơng trình thuỷ điện Sơng Bung 4A nằm bậc thang dự án thủy điện sông Vũ Gia- Thu Bồn Vị trí cơng trình nằm hạ lưu nhà máy thủy điện Sông Bung tuyến đập A Vương, nằm thượng lưu nhà máy thủy điện A Vương hồ chứa thủy điện Sông Bung Theo TCXDVN 285:2002 cơng trình lấy tần suất tháo lũ lớn p = 0,1% để kiểm tra khả xả tràn xả lũ 4.Thông số kỹ thuật cơng trình trình bày phụ lục kèm theo Bả o m PHỤ LỤC TT Thông số Đặc trưng lưu vực Diện tích lưu vực tới tuyến chọn Lượng mưa bình qn năm Dòng chảy Lũ tần suất P= 0,1% Lũ tần suất P= 0,2% Lưu lượng bình quân năm, Qo Hồ chứa Mực nước lũ kiểm tra MNKT P= 0,1% Mực nước lũ kiểm tra MNKT P= 0,2% Mực nước lũ thiết kế MNTK P= 1% Mực nước dâng bình thường (MNDBT) Mực nước chết (MNC) Dung tích hồ - Dung tích hồ MNDBT (Wbt) - Dung tích hữu ích (Whi) - Dung tích hồ MNC (Wc) Diện tích mặt hồ MNDBT Cơng trình 3.1 Tuyến áp lực 3.1.1 Đập dâng bê tông Loại: Đập bê tơng trọng lực - Cao trình đỉnh đập - Chiều rộng đỉnh đập - Chiều dài đập theo đỉnh - Chiều cao đập lớn Giá trị Đơn vị 276 620 km2 mm 11 658 10 496 91,80 m3/s m3/s m3/s 99,95 98,87 97,41 97,40 95,40 m m m m m 10,60 1,58 9,02 0,79 106m3 106m3 106m3 km2 101,0 85 46 m m m m Kiểu dẫn xói gây vỡ 99,0 m 101,9 m - Chiều rộng đỉnh đập m - Chiều dài đập theo đỉnh 82 m 3.1.2 Đập đất kết hợp đập tràn cố - Loại: - Cao trình ngưỡng tràn cố - Cao trình đỉnh đập Ghi ật THƠNG SỐ KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A Bả Giá trị 37 Đơn vị m Ơ phi xê rốp Lịng sơng 81,4 75 15 x 17 Tiêu đáy Loại ngưỡng: Vị trí Cao trình ngưỡng tràn Tổng chiều rộng khoang tràn Số cửa van khoang tràn Kích thước cửa van Hình thức tiêu 3.1.4 Tràn tự Loại ngưỡng: Vị trí Cao trình ngưỡng tràn Tổng chiều rộng tràn Số khoang tràn Thực dụng Bờ phải 97,4 45 Tiêu đáy Hình thức tiêu 3.2 Tuyến lượng 3.2.1 Cửa lấy nước Vị trí Kích thước cửa vào nxBxH Cao trình ngưỡng Số khoang Lưu lượng lớn 3.2.2 Đường ống áp lực Loại Đường kính Chiều dài nxL 3.2.3 Nhà máy thủy điện Loại Số tổ máy Mực nước lớn (P=0,1%) Khi có Sơng Bung cắt lũ Mực nước lớn (P=0,1%) Khi khơng có Sông Bung cắt lũ Mực nước ứng với tổ máy Cao trình sàn lắp máy Cơng suất đơn vị tổ máy ật 3.1.3 Tràn xả lũ (có cửa) Ghi m Thơng số - Chiều cao đập lớn o TT m m cửa m m m khoang Bờ trái 2x8x10 81,4 166,4 m m Khoang m3/s Có áp 4,6 2x55,8 m m Hở Tổ 84,37 m 86,96 m 61,74 87,2 24,5 m m MW Bả Thông số Ghi m m3/s m3/s m m m MW MW ật Loại tuốc bin Cao trình lắp tua bin Lưu lượng đảm bảo – Qđb Lưu lượng max qua nhà máy – Qmax Cột nước lớn – Hmax Cột nước nhỏ – Hmin Cột nước bình qn – Htb Cơng suất lắp máy – Nlm Công suất đảm bảo – Nđb Đơn vị m Giá trị Kaplan 57,4 45,5 166,4 36,37 31,06 34,11 49 13,5 o TT 1.2.3 Trình tự, phương thức vận hành cửa van Đập tràn 1.Các cửa van đập tràn đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4, theo thứ tự từ trái sang phải (theo hướng nhìn từ thượng lưu) 2.Trình tự mở, đóng cửa van: Trình tự mở cửa van đập tràn quy định Bảng 1, thứ tự mở sau thực sau hồn thành thứ tự mở trước Trình tự đóng thực ngược với trình tự mở, thứ tự đóng sau thực sau hồn thành thứ tự đóng trước Bảng Trình tự mở cửa van cung đập tràn Trình tự mở cửa van Độ mở (m) Cửa van Cửa van Cửa van Cửa van số số số số Cửa van số 0,5 1,0 10 11 1,5 14 12 13 15 2,0 19 17 16 18 20 2,5 24 22 21 23 25 3,0 29 27 26 28 30 3,5 34 32 31 33 35 4,0 39 37 36 38 40 4,5 44 42 41 43 45 5,0 49 47 46 48 50 5,5 54 52 51 53 55 Bả o Độ mở (m) Cửa van số 6,0 59 57 56 58 60 7,0 64 62 61 63 65 8,0 69 67 66 68 70 9,0 74 72 71 73 75 10,0 79 77 76 78 80 11,0 84 82 81 83 85 Mở hoàn toàn 89 87 86 88 90 Trong trình vận hành, trình tự, phương thức vận hành cửa van đập tràn chưa hợp lý cần phải hiệu chỉnh Giám đốc Công ty Cổ phần Phú Thạnh Mỹ đề xuất trình Bộ trưởng Bộ Cơng Thương để xem xét, định 1.2.4 Công tác dự báo thủy văn - Công tác dự báo thủy văn hợp đồng với đơn vị chuyên ngành thực Đơn vị thuê phải xử lý báo cáo kết Công ty (qua Ca vận hành đương phiên, Phân xưởng sản xuất) - Thông tin dự báo thủy văn làm sở cho lập kế hoạch sản xuất điện - Căn tin dự báo thủy văn để lập kế hoạch điều tiết xả tràn hồ chứa, quan trắc Đập - Bình thường lần phải cập nhật số liệu thuỷ văn sau: MNH, lưu lượng hồ, lưu lượng chạy máy, lưu lượng xả tràn riêng lượng mưa đo 24 lần - Cơ sở tính tốn lưu lượng nước qua tổ máy dựa vào đặc tính lưu lượng qua tuabin tổ máy giá trị hiển thị đồng hồ đo lưu lượng nước - Lưu lượng nước phát điện Nhà máy tổng lưu lượng qua tổ máy 1.2.5 Quy định lũ thời kỳ lũ Để đảm bảo an toàn chống lũ phát điện, quy định thời kỳ vận hành mùa lũ sau: từ ngày 01 tháng đến ngày 15 tháng 12 hàng năm Quy định mực nước: cao trình mực nước trước lũ hồ chứa thủy điện Sông Bung 4A thời kỳ mùa lũ không vượt mực nước dâng bình thường cao trình 97,4 m Quy định chế độ vận hành: ật Cửa van Cửa van Cửa van Cửa van số số số số m Trình tự mở cửa van Bả o m a) Nguyên tắc bản: trì mực nước hồ cao trình mực nước dâng bình thường chế độ xả nước qua tổ máy phát điện, chế độ đóng mở cửa van đập tràn tự tràn qua tràn tự do; b) Trong trường hợp vận hành bình thường từ thời điểm lũ vào hồ đến đạt đỉnh, việc mở cửa van đập tràn phải tiến hành để tổng lưu lượng xả qua tổ máy phát điện, đập tràn cửa van đập tràn tự không lớn lưu lượng tự nhiên vào hồ thời điểm; c) Trình tự, phương thức đóng mở cửa van đập tràn thực theo quy định 1.2.3 d) Không cho phép nước tràn qua đỉnh cửa van đập tràn trường hợp vận hành xả lũ; đ) Sau đỉnh lũ, phải đưa mực nước hồ cao trình mực nước dâng bình thường 97,4 m Tùy theo điều kiện thực tế công trình, hạ du dự báo lưu lượng vào hồ, mực nước hồ chứa, tiến hành đóng dần cửa van đập tràn theo trình tự ngược với trình tự mở thứ tự cửa van thứ tự độ mở; e) Trong trường hợp dự báo dòng chảy lũ hồ Sông Bung 4A tăng đột biến, điều kiện hạ du cho phép sau có lệnh Ban Chỉ huy Phịng, chống lụt, bão tỉnh Quảng Nam, xả điều tiết trước lũ với lưu lượng xả lớn lưu lượng đến hồ để hạ thấp mực nước hồ, nhằm góp phần giảm lũ cho hạ du Sau đỉnh lũ, phải đưa mực nước hồ cao trình mực nước dâng bình thường 97,4 m 1.2.6 Thông số, đối tượng thời gian quan trắc, tính tốn Cơng ty Cổ phần Phú Thạnh Mỹ có trách nhiệm thực việc quan trắc, thu thập thơng tin, liệu khí tượng thủy văn theo quy định Khoản 2, Điều 9, Nghị định số 112/2008/NĐ-CP ngày 20 tháng 10 năm 2008 Chính phủ quản lý, bảo vệ, khai thác tổng hợp tài nguyên môi trường hồ chứa thủy điện, thủy lợi Điều 12 Nghị định số 72/2007/NĐ-CP ngày 07 tháng năm 2007 Chính phủ quản lý an tồn đập Những thơng số, đối tượng phải tiến hành quan trắc, tính tốn thời gian quan trắc, tính tốn tương ứng với mực nước hồ quy định Bảng 2: ật Căn vào dự báo quan dự báo khí tượng thủy văn có thẩm quyền quan trắc Phân xưởng vận hành lưu lượng lũ vào hồ mực nước hồ chứa, phương thức vận hành nhà máy cửa van đập tràn sau: Bả o m Bảng Thông số, đối tượng thời gian quan trắc Mực nước hồ < 97,87 m Mực nước hồ ≥ 97,87 m ật Tên thông số, đối tượng quan trắc, tính tốn theo mực nước hồ Thời hạn quan trắc (số giờ/ lần) Lượng mưa Lưu lượng vào hồ Lưu lượng xả qua tràn Cao trình mực nước hồ Cao trình mực nước hạ lưu đập tràn Tình trạng cơng trình 12 1 1 6 0,25 0,25 0,25 0,25 10 Bả o m CHƯƠNG Với đặc thù vai trò quan trọng Thiết bị Quan trắc thuỷ công, làm việc điều kiện khắc nghiệt, vĩnh cửu với thời gian Hệ thống quan trắc đập thuỷ điện phải có phẩm chất kỹ thuật ưu việt độ tin cậy cao, độ nhạy, độ xác độ bền cao, chịu tác động môi trường, chịu áp lực lớn, làm việc ổn định lâu dài khối bê tông đập Ngoại trừ số thiết bị đơn giản (có thể chế tạo theo yêu cầu tư vấn thiết kế), thiết bị lại hệ thống quan trắc thuỷ cơng nên có xuất xứ từ nước G7 (chủ yếu nước Mỹ, Đức, Anh, Nhật), hãng có uy tín kinh nghiệm lâu năm chế tạo Các thiết bị hệ thống quan trắc phải cung cấp đầy đủ đồng bộ, bao gồm phần: - Phần thứ : Là chi tiết kết cấu đặt sẵn khối bê tông đập (chủ yếu đầu sensor cảm biến cáp tín hiệu) - Phần nhị thứ: Bao gồm thiết bị có chức tiếp nhận biến đổi tín hiệu thu từ đầu cảm biến lưu trữ liệu nối với máy tính trung tâm điều khiển, cập nhật liệu thu hàng ngày vào máy tính (các máy tính sử dụng chương trình chun dụng), riêng máy tính lưu trữ phân tích liệu thu từ đầu đo in thành văn theo định kỳ hàng ngày - Các thiết bị quan trắc phải có hình dáng, kích thước kết cấu thích hợp, thiết kế chế tạo tối ưu nhằm giảm đến mức tối đa tác động xấu điều kiện khí hậu, mơi trường, hoạt động ổn định bền lâu với thời gian, đạt tiêu chuẩn quốc tế 2.1 Yêu cầu kỹ thuật thi công lắp đặt quan trắc 2.1.1 Thông số, đối tượng thời gian quan trắc, tính tốn Do hệ thống quan trắc địi hỏi độ xác cao, q trình lắp đặt phải đảm bảo tuyệt đối an toàn để thiết bị sau lắp đặt làm việc ổn định Vì việc lắp đặt phải tuân thủ theo hướng dẫn Nhà cung cấp yêu cầu Chủ đầu tư cụ thể sau: - Phải tuân theo vẽ lắp đặt toàn hệ thống vẽ hạng mục thiết bị - Các thiết bị lắp đặt phải đánh số ký mã hiệu thiết bị hồ sơ thiết kế để theo dõi trình lắp đặt vận hành sau (điều quan trọng) - Vị trí lắp đặt: Đảm bảo vị trí Hồ sơ thiết kế vẽ lắp đặt phê duyệt 11 ật GIẢI PHÁP CHI TIẾT LẮP ĐẶT HỆ THÔNG QUAN TRẮC TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A Bả - Tiêu chuẩn lắp đặt: theo tiêu chuẩn Nhà sản xuất tiêu chuẩn ngành o - Đầu cáp truyền tín hiệu phải đánh số thứ tự Trong q trình thi cơng phải bảo đảm tuyệt đối an tồn cho cáp tín hiệu tới kết nối trung tâm điều khiển, bảo vệ cáp tránh khỏi tác động bên điều kiện thời tiết, mưa lũ m - Thiết bị sau lắp đặt xong tiến hành việc đo thông số quan trắc, thông số đo phải ghi chép cẩn thận (tần suất đo thơng số quan trắc q trình thi cơng theo yêu cầu tư vấn thiết kế), liệu đo phải gửi copy tới đơn vị chức để theo dõi tình trạng đập 2.1.2 Các ý lắp đặt thiết bị : - Vị trí lắp đặt thiết bị: Xin tham khảo bảng toạ độ lắp đặt vẽ chi tiết lắp đặt thiết bị (Bản vẽ bố trí lắp đặt thiết bị quan trắc) - Tiêu chuẩn lắp đặt: Theo tiêu chuẩn lắp đặt hãng chế tạo tiêu chuẩn ngành, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chủ đầu tư - Các sensor cảm biến thiết bị kèm theo phải lắp đặt theo hướng dẫn nhà cung cấp - Phần cáp chìm thân đập ngầm đất bảo vệ ống nhựa PVC PP-R tùy vào vị trí lắp đặt (ống luồn cáp) Để đảm bảo độ an tồn cáp tín hiệu luồn ống, tổng tiết diện dây cáp ống phải Ø 7/10 tiết diện ống - Cáp kết nối với đầu nối cáp - Cáp tín hiệu cáp điện không ống luồn cáp - Đầu luồn cáp nối với cút nối, điểm kết nối đảm bảo chắn không thấm nước Lắp đặt trạm đo mưa kết hợp mực nước vị trí đập tràn, từ số liệu thực tế lắp đặt thêm trạm đo mưa, đo mực nước phía thượng nguồn để giám sát tồn lượng mưa dịng chảy từ dịng nhánh đổ phía đập thủy điện Giai đoạn 1: Lắp đặt trạm đo mưa kết hợp mực nước vị trí đập tràn hồ chứa để đáp ứng theo yêu cầu Nghị định 38 thơng tư 47 Giai đoạn 2: Nhằm tăng độ xác giải pháp tổng thể (Giám sát lượng mưa tồn lưu vực, tính tốn lưu lượng hồ, tính tốn gia tăng mực nước hồ với hệ số xác cao hơn): Lắp đặt thêm trạm đo mưa, đo mực nước phía thượng nguồn để giám sát tồn lượng mưa dịng chảy từ dịng nhánh đổ phía đập Số lượng trạm vào số liệu khảo sát thực tế lưu vực 12 ật - Phải có giải pháp bảo vệ thiết bị trình lắp đặt để tránh tuyệt đối tác động ngoại cảnh gây ảnh hưởng đến thiết bị chất lượng vận hành sau Bả nhà máy - Thông tin quan trắc mưa cập nhật liên tục theo thời gian thực m - Đảm bảo đầy đủ tính pháp lý nghị định 38 thông tư 47 o Ưu điểm: - Giám sát mực nước hồ từ dịng sơng, suối phía thượng lưu đổ hồ - Tính tốn lưu lượng xả, lưu lượng tháo qua tua bin, qua dòng chảy tối thiểu - Dự tính khả gia tăng mực nước hồ - Dự báo thời tiết tiểu vùng - Thông tin cảnh báo diễn biến thời tiết bất thường SMS, email gửi đến đối tượng liên quan theo thời gian thực - Thiết bị nhẹ gon, dễ dàng lắp đặt vận hành hệ thống quan trắc cách nhanh chóng 2.2 Giải pháp chi tiết: Phối hợp thiết bị quan trắc thông minh để lấy số liệu đầu vào, lập trình thuật tốn xử lý thơng tin liệu, cho sản phẩm thông tin đầu cung cấp cho nhà máy phục vụ cho công tác vận hành hồ chứa, đồng thời cung cấp kênh cảnh báo kịp thời đến đối tượng theo nhu cầu Hệ thống đo mưa tự động đóng vai trò cung cấp số liệu đầu vào, số liệu xử lý hệ thống phần mềm Đầu sản phẩm thông tin như: Số liệu quan trắc khứ, số liệu dự báo mưa, lưu lượng hồ thời gian tới, thông tin số liệu trang web/wap, tin notification, tin phục vụ điều hành 2.3 Giới thiệu thiết bị quan trắc 2.3.1 Quan trắc mưa Thiết bị quan trắc mưa DAVIS 13 ật - Giám sát lượng mưa toàn lưu vực Bả o Hệ thống quan trắc mưa tự động sử dụng thiết bị DAVIS Đây thiết bị chuyên dụng sử dụng lượng mặt trời, dùng ắc quy để tích trữ lượng, đảm bảo hoạt động 24/24 điều kiện thời tiết, kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt Chu kì quan trắc 5phút/lần, chu kỳ truyền thông tin quan trắc server từ 15 phút - 120 phút tùy nhu cầu Thiết bị mở rộng cảm biến để quan trắc nhiều thông số khác như: hướng gió, tốc độ gió, độ ẩm đất, nhiệt độ khơng khí m Thiết bị quan trắc mưa DAVIS Kết nối nhiều loại cảm biến khác nhau, khả mở rộng tốt, xuất xứ GE kiểm định theo tiêu chuẩn GE 2.3.3 Tính giải pháp Dự báo mưa Trong phạm vi liên quan đến hồ thủy điện, số liệu quan trắc theo chu kỳ 1h số liệu dự báo lượng mưa từ 1h đến ngày tới quan trọng công tác vận hành hồ chứa cảnh báo thiên tai lũ lụt địa bàn lắp đặt Sản phẩm giúp hệ thống cảnh báo tượng bất thường giúp cho người dân vùng trạm đo khu vực thủy điện có thơng tin xác chủ động phịng chống ứng phó thiên tai, mưa lớn xảy Hình ảnh lượng mưa dự báo 24h ngày lưu vực 14 ật 2.3.2 Quan trắc mực nước Bả o Ví dụ hình dự báo mưa điểm lưu vực lớn, biểu đồ dự báo vẽ cho khoảng thời gian 24 giờ, dự báo cho ngày Số liệu dự báo mưa cụ thể đưa trực tiếp vào mơ hình tính tốn, cảnh báo ngưỡng để có đầu phù hợp m a Sơ đồ giải pháp Sơ đồ giải pháp dự báo lưu lượng gia tăng mực nước b Dự báo dòng chảy hồ Phương án dự báo lưu lượng nước hồ Từ số liệu trạm lắp đặt quan trắc mưa lưu vực, kết hợp với số liệu dự báo mưa, bốc ngày tới làm số liệu đầu vào, tính tốn dự báo dòng chảy hồ thời đoạn 1h, ngày ngày để giúp đơn vị chủ hồ chủ động việc đóng mở cửa xả, cửa dẫn nước nhà máy Bên cạnh số liệu dự báo dịng chảy hồ giúp đơn vị chủ quản số liệu dùng để so sánh với số liệu thực tế Từ kết so sánh, hiệu chỉnh mà đơn vị chủ hồ đưa định cho phương án vận hành hồ chứa kịp thời xác c Tính tốn khả gia tăng mực nước Từ số liệu dự báo lưu lượng hồ, thiết lập quan hệ mực nước hồ dung tích hồ, kết hợp với dung tích lũy tích dự báo dung tích hồ tại, tính tốn khả gia tăng mực nước hồ thời gian 1h đến ngày Khi đơn vị hồ chứa chủ động kế hoạch xả lũ, tích nước, vận hành an tồn hiệu cho khu vực cơng trình phía hạ du 15 ật Dự báo dòng chảy hồ, khả gia tăng mực nước Bả o m ật 2.3.4 Giám sát lưu lượng xả, qua tuabin, lưu lượng dòng chảy tối thiểu a Giám sát lưu lượng xả Việc giám sát lưu lượng xả qua tràn có ý nghĩa việc xác định lượng nước xả khỏi khỏi hồ chứa mùa lũ, để đưa mức thông báo, cảnh báo kịp thời đến khu vực hạ du hồ chứa xảy tình mưa lũ nguy hiểm b Giám sát lưu lượng dòng chảy qua nhà máy (tuabin) - Giám sát độ đóng mở cửa nhận nước - Giám sát mức nước thượng, hạ lưu - Giám sát lưu lượng nước qua cửa nhận nước - Thu thập liệu giám sát cửa nhận nước truyền máy tính trung tâm - Cảnh báo báo động mực nước hồ (sơng, suối.) c Tính tốn lưu lượng qua dịng chảy tối thiểu Dòng chảy tối thiểu hiểu dòng chảy mức thấp cần thiết để trì dịng sơng đoạn sơng nhằm bảo đảm phát triển bình thường hệ sinh thái thủy sinh bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng nguồn nước đối tượng sử dụng nước 2.3.5 Các phương án thực hiện: Từ vấn đề nhà cung cấp giải pháp giám sát lưu lượng xả trì dịng chảy tối thiểu, xả qua tràn, xả qua nhà máy Website, app hiển thị liệu liên tục, kết nối, truyền thông tin, số liệu tới thiết bị thu nhận, lưu trữ sở liệu hệ thống giám sát, chu kỳ quan trắc 15 phút/01 lần, đưa phương án sau: Phương án 1: Dùng thiết bị quan trắc cảm biến lưu lượng thơng minh Ưu điểm: - Độ xác, thời gian truyền liệu liên tục với chu kỳ 15 phút quan trắc lần - Dễ dàng lắp đặt sử dụng 16 Bả - Kết đo có độ xác cao - Độ bền thiết bị cao, yêu cầu bảo dưỡng thấp m - Biên độ dải đo lớn phù hợp với tất hồ thủy điện o - Phù hợp với sông, suối tự nhiên ật Nhược điểm: - Giá thành cao - Đối với sơng có bề rộng lớn, u cầu lắp đặt hệ thống với số lượng thiết bị lớn Phương án 2: Dùng phương pháp công thức thực nghiệm Thủy văn, thủy lực để tính tốn Ưu điểm: - Phương án xử lý nhanh gọn, đáp ứng đầy đủ theo nghị định 38 thông tư 47 - Giá thành thấp, dễ sử dụng quản lý liệu - Thời gian quan trắc liên tục, truyền liệu tùy mục đích người sử dụng Nhược điểm: - Cần phối hợp đơn vị vận hành hồ chứa, cung cấp thông số thiết kế thiết bị mở nước như: Thông số thiết kế tuabin, thông số thiết kế cống dẫn nước, thông số thiết kế cửa van cung, số liệu vận hành nhà máy - Sai số phương án lớn, từ 10-25% Bảng số liệu hiển thị thông số giám sát thủy văn Để tiến hành xây dựng công thức thực nghiệm Thủy văn, thủy lực hiển thị liệu lên website, app cần thiết phải thu thập thông số đầu vào hồ chứa nhà máy sau: + Đối với lưu lượng qua đường ống 17 Bả - Đường kính ống xả nước o - Chiều dài đường ống xả nước - Khoảng cách từ đáy đường ống xả nước nước đáy kênh vị trí hạ lưu m - Khoảng cách từ đáy đường ống xả nước đến đáy hồ chứa vị trí thượng lưu ật - Chiều cao cột nước thượng lưu đập - Chiều cao cột nước hạ lưu đập + Đối với lưu lượng qua tràn - Hệ số lượng lượng đập tràn m - Bề rộng tràn B - Cao trình ngưỡng tràn H + Đối với lưu lượng qua cửa van cung, tuabin - Độ dài cửa van; - Độ nâng cánh phai cửa van; - Độ chênh mực nước trước xả lũ mực nước chết; - Thời gian vận hành nhà máy; - Công suất tổ máy; - Quan hệ công suất lưu lượng tuabin Sau thu thập đầy đủ thông tin hồ sơ tài liệu trên, phận kỹ thuật tiến hành thiết lập tính tốn lưu lượng qua dịng chảy tối thiểu, lưu lượng qua tràn, lưu lượng qua cửa van Từ kết tính tốn, phận hệ thống phần mềm cơng ty lập trình, xây dựng kết nối truyền liệu từ mơ hình vào website quản lý truyền liệu tự động cập nhật theo thời gian thực đến người liên quan + Phần mềm quản lý liệu hỗ trợ vận hành hồ chứa Phần mềm xử lý thông tin đầu vào theo thuật toán định trước, theo yêu cầu thực tế nhà máy để biến đổi thành thông tin đầu ra, bao gồm nội dung hiển thị trang web, nội dung cảnh báo, nội dung dự báo Các bước xây dựng phần mềm là: xây dựng quy trình, u cầu xử lý, thuật tốn hóa quy trình, sau xây dựng ngơn ngữ lập trình để tự động hóa khâu Phần mềm xử lý thiết kế giao diện gồm mục sau: Trang chủ, số liệu quan trắc, số liệu dự báo, quản lý cảnh báo, báo cáo, quản lý người dùng Giao diện trang chủ Phần panel vận hành, hiển thị thông số quan trọng cho việc vận hành: 18 Bả o m ật Giao diện trang chủ phần mềm quản lý Phần thông tin cảnh báo chia cấp độ ứng với đèn xanh, vàng đỏ Với đèn xanh, vàng, đỏ, tương ứng với cấp độ 1, 2, Việc định nghĩa cấp độ thống trước Ví dụ cấp độ cảnh báo khu vực vàng lượng mưa dự báo 24h khoảng thời gian đến ngày tới 200mm Vì vào giao diện trang chủ đèn cấp báo sáng cấp để người truy cập chủ động việc nắm bắt thông tin cần thiết Cấp độ cảnh báo định nghĩa (Theo QĐ số: 44/20 14/QD-TTg ngày 15 tháng năm 2014 Thủ tướng Chính Phủ) sau: Lượng mưa 24h(mm) Ghi Cấp độ rủi ro 100:200 Trung du, miền núi 200:500 Trung du, miền núi 500 trở lên - Trung du, miền núi Thời gian kéo dài đợt mưa Từ 1-2 ngày Từ 2-4 ngày Biểu đồ dự báo mưa 24 h tới giúp cho người truy cập đánh giá tình diễn biến tới xảy ra, từ có phương án chủ động để phòng tránh cần thiết Phần cảnh báo mục cập nhật tin tức tình mưa bão phức tạp Các tin cập nhật tình hình hay vài tùy tình hình diễn biến thực tế Bản tin cung cấp trung tâm quản lý rủi ro thời tiết công ty cung cấp cho khách hàng - Các thông số quan trọng cho vận hành gồm có lưu lượng hồ, lượng mưa trung bình lưu vực gần nhất, mực nước hồ, dung tích hồ chứa - Trên panel điều khiển có mục “Thơng báo”, mục cập nhật tin tức 19 Bả o tình mưa bão phức tạp Các tin cập nhật tình hình hay vài tùy tình hình diễn biến thực tế Bản tin cung cấp trung tâm quản lý rủi ro thời tiết công ty cung cấp cho khách hàng m Số liệu quan trắc - Đây phần quan trắc liệu khứ từ thời điểm lắp đặt trạm quan trắc đến Hình ảnh liệu hiển thị mặc định 24h ngày qua, số liệu hiển thị giúp người dùng đánh giá, so sánh với số liệu số liệu dự báo để lên phương án cho công tác vận hành cách hiệu - Có biểu đồ phân tích lượng mưa 24 qua - Có biểu đồ phân tích lượng mưa ngày qua - Bảng số liệu - Các báo cáo mưa ngày/tháng Số liệu dự báo a Dự báo mưa Phần số liệu dự báo mưa hiển thị dạng cột dạng số, giúp người dùng hình dung trình mưa, dạng số giúp người dùng đánh giá mức độ mưa cường độ mưa Từ số liệu quan trắc, số liệu khứ kết hợp với số liệu dự báo giúp người vận hành hình dung sơ phương án vận hành xả nước, tích nước hay phát điện liên tục để từ có kết tối tưu an toàn hồ đập 20 ật - Biểu đồ dự báo mưa 24h giúp cho người vận hành đánh giá tình diễn biến tới Bả o m ật b Dự báo lưu lượng Kết dự báo lưu lượng hồ tương ứng với số liệu dự báo mưa, số liệu hiển thị dạng bảng, dạng đồ thị dạng cột Số liệu hiển thị giúp người dùng trích xuất, đánh giá so sánh với giải pháp So sánh lưu lượng dự báo thực đo, hiệu chỉnh thông số Kết lưu lượng dự báo PQH giúp đơn vị có kết xác đưa phương án vận hành tối ưu Tính cảnh báo Hệ thống cung cấp loại cảnh báo: - Cảnh báo chủ động: công cụ giúp Ban điều hành nhà máy chủ động nhắn thông điệp cho danh sách người nhận khác nhau, hình thức khác Danh sách người nhận quản lý, thêm, bớt theo yêu cầu Các hình thức truyền tải thông tin là: notification, email - Cảnh báo tự động: gọi cảnh báo ngưỡng, hệ thống cho phép người điều hành đặt ngưỡng để lấy mốc cảnh báo Ngưỡng đặt để kiểm soát số liệu thực tế quan trắc về, đặt cho số liệu dự báo để cảnh báo sớm trường hợp bất thường Ví dụ đặt ngưỡng thực tế lượng mưa 30mm/h, có lượng mưa cao 30mm/h có cảnh báo Cịn đặt cho số liệu dự báo, đặt ngưỡng 48h tới xuất lượng mưa >50mm cảnh báo, hệ thống tự động tính tốn số liệu dự báo để đưa cảnh báo Màn hình quản lý cảnh báo: 21 o m - Người dùng đặt ngưỡng cảnh báo mà muốn Bả - Hệ thống thêm định nghĩa cảnh báo Tính gửi tinh nhắn Notification - Tính gửi cảnh báo chủ động tới điện thoại có cài đặt app: Nhóm số điện thoại tích hợp sẵn hệ thống Người dùng thêm, bớt, sửa, xóa danh sách Tùy mục đích gửi tin Ví dụ xảy cảnh báo cấp 2, người truy cập trích xuất từ nhóm số điện thoại thêm từ trước hệ thống, tìm đến điểm muốn phát tin cảnh báo đến toàn nhóm th bao tích hợp Tính quản lý người dùng - Người dùng chọn số điện thoại, email để hệ thống gửi thông tin cảnh bảo điều kiện cảnh báo đạt ngưỡng đặt - Hệ thống cho phép Ban Điều Hành quản lý tập thuê bao khác nhau, cảnh báo phải gửi cho đối tượng khác Các tập thuê bao import từ file 22 ật - Người dùng chọn số điện thoại, email để hệ thống gửi thông tin cảnh bảo điều kiện cảnh báo đạt ngưỡng đặt Bả KẾT LUẬN o Từ phân tích yêu cầu cần thiết q trình quản lí vận hành trên, kết luận để nâng cao tính an tồn biện pháp tối ưu hóa q trình vận hành hồ đập nói chung cần phải xây dựng giải pháp lắp đặt thiết bị đại tự động công việc thu thập số liệu để đáp ứng yêu cầu đảm bảo thông số nhanh chóng đủ an tồn cơng tác quản lí vận hành hồ đập nhà máy thủy điện Sơng Bung 4A Với phân tích chương II khẳng định lại lần nữa, để giải vấn đề đề xuất phương án tổng thể sau: Giải pháp chi tiết xác định rõ số lượng, vị trí khu vực lắp đặt sau có kết khảo sát cho khu vực thủy điện yếu tố đặc biệt quan trọng, bên cạnh yêu cầu mặt kỹ thuật nắm bắt quan trọng hệ thống đo lường giám sát tối ưu hóa q trình quản lí giám sát hồ đập m DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Văn pháp luật - Theo nghị định 38/2016/NĐ-CP ngày 15 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ - Thơng tư số 47/2017/TT-BTNMT ngày 7/11/2017: “Giám sát hoạt động khai thác, sử dụng công trình hồ chứa để phát điện” - Theo QĐ số: 44/20 14/QD-TTg ngày 15 tháng năm 2014 Thủ tướng Chính Phủ Tài liệu tham khảo http://redriver-vn.com/vi/tin-tuc/vai-tro-va-chuc-nang-cua-he-thong-quan-trac-doivoi-viec-van-hanh-an-toan-cac-nha-may-thuy-dien-n648 23 ật Qua báo cáo nghiên cứu này, ta thấy mặt lợi to lớn việc đưa thiết bị tự động hóa liệu quản lí an toàn hồ đập vận hành nhà máy thủy điện cách tối ưu hơn, hiệu đảm bảo tính kỹ thuật an tồn xác