Thiết bị cơ khí thủy công

Mở đầu Tại công trình Thủy điện Bắc Khê 1 trong giai đoạn TKKT-TC, thiết bị cơ khí thủy công đợc bố trí cho các hạng mục công trình sau: - Cửa lấy nớc - Đờng ống áp lực - Nhà máy thủy đi

Chơng 4:

Thiết bị cơ khí thuỷ công

Mục lục

4.1 Mở đầu 2

4.2 Cửa lấy nớc 2

4.2.1 Lới chắn rác 3

4.2.2 Cửa sửa chữa 3

4.2.3 Cửa van sự cố 4

4.2.4 Thiết bị vận hành Cửa nhận nớc 5

4.3 Đờng ống áp lực 5

4.3.1 Các số thông số công trình 5

4.3.2 Lựa chọn kiểu loại đờng ống 5

4.3.3 Các chi tiết trên đờng ống 6

4.3.4 Yêu cầu kỹ thuật chính 6

1 Yêu cầu về thiết kế 6

2 Dung sai 7

3 Vật liệu 8

4 Hàn 8

5 Bảo vệ chống han rỉ và sơn 10

4.4 Nhà máy thủy điện 11

4.4.1 Cầu trục gian máy 11

4.4.2 Thiết bị cơ khí tại hạ lu 12

Bảng 4.1 : Thông số và Khối lợng thiết bị cơ khí thuỷ công 13

Chơng 4:

Thiết bị cơ khí thủy công 4.1 Mở đầu

Tại công trình Thủy điện Bắc Khê 1 trong giai đoạn TKKT-TC, thiết bị cơ khí thủy công đợc bố trí cho các hạng mục công trình sau:

- Cửa lấy nớc

- Đờng ống áp lực

- Nhà máy thủy điện

- Hạ lu nhà máy thủy điện

Trong chơng này sẽ giới thiệu chức năng, so sánh và lựa chọn từng hạng mục thiết

bị cơ khí thủy công

4.2 Cửa lấy nớc

Cửa lấy nớc có chức năng nhận nớc vào đờng ống áp lực để cung cấp nớc cho 2

Turbine thủy lực đặt tại nhà máy thủy điện và chặn dòng chảy vào đờng ống khi có

sự cố hoặc có nhu cầu xem xét, sửa chữa đờng ống

Thành phần thiết bị cơ khí cửa lấy nớc gồm: Lới chắn rác, cửa van sửa chữa, cửa van sự cố, thiết bị nâng, khe cửa và các thiết bị phụ trợ khác

Các thông số của cửa nhận nớc:

Các thông số kỹ thuật và khối lợng của các thiết bị Cửa nhận nớc đợc tổng hợp trong bảng 4.1 “Thiết bị cơ khí thủy công” Bố trí cửa nhận nớc xem các bản vẽ 01, 02

4.2.1 Lới chắn rác

Dùng để ngăn các vật có kích thớc lớn trôi theo dòng chảy ảnh hởng tới sự làm việc của Turbine Bề rộng khe lới đợc xác định theo kiểu Turbine của nhà máy, với công trình Thuỷ điện Bắc Khê 1 sử dụng Turbine Francis (tâm trục) nên khoảng cách giữa 2 thanh lới lấy là 50mm Lới chắn rác kiểu phẳng, kết cấu hàn đợc chia thành 01 xéc xi

Lới chắn rác có kết cấu khung giàn với các dầm ngang và thép giằng cho phép giảm đợc tổn thất qua lới Các thanh lới bằng thép hình có mặt cắt Prôfin thuận cho dòng chảy Kết cấu lới chắn rác xem bản vẽ 05

Thông số một phân đoạn lới chắn rác nh sau:

Lới đợc thả xuống và nâng lên trong khe, vận hành nhờ móc của cầu trục điện Khe lới chắn rác đợc chế tạo bằng các kết cấu hàn có các thông số nh sau:

- Kích thớc khe lới: 0.22x0.37 m

Kết cấu khe lới xem bản vẽ 03, 04

4.2.2 Cửa sửa chữa

Cửa van sửa chữa đợc đặt cùng khe với khe lới chắn rác và trớc cửa van chính Tác dụng của cửa van sửa chữa là dùng để hạ xuống khi cần kiểm tra sửa chữa cửa van chính và các phần sau nó, cửa van treo trên đỉnh cửa bằng 2 chốt Việc nâng hạ cửa

van đợc thực hiện bằng cầu trục điện 3T bố trí tại Cửa nhận nớc và vận hành trong

điều kiện nớc tĩnh

Thông số cửa van sửa chữa:

Kết cấu và kích thớc cửa van xem bản vẽ 06, 07, 08, 09

Khe cửa van đợc chế tạo bằng các kết cầu hàn có các thông số nh sau:

Kết cấu khe cửa van sửa chữa xem bản vẽ 03, 04

4.2.3 Cửa van sự cố

Cửa van sự cố là bộ phận quan trọng của cửa nhận nớc, nó có tác dụng chặn không cho nớc vào đờng hầm khi có việc cần sửa chữa và kiểm tra đờng hầm Cửa van

đ-ợc vận hành trong điều kiện nuớc chảy, và đđ-ợc đóng mở bằng máy vít chạy điện Thông số cửa van vận hành:

Kết cấu và kích thớc cửa van xem bản vẽ 12, 13, 14, 15, 16

Khe cửa van đợc chế tạo bằng các kết cầu hàn có các thông số nh sau:

- Chiều rộng khe 1.60 m

Kết cấu khe cửa van sửa chữa xem bản vẽ 10, 11

4.2.4 Thiết bị vận hành Cửa nhận nớc.

Tại Cửa nhận nớc có thiết bị cần nâng nh sau: Lới chắn rác, cửa van sửa chữa, cửa van vận hành (khi sửa chữa), máy vít… Các thiết bị này đợc bố trí tại hai khoang của cửa nhận nớc nên đợc trang bị một cầu trục điện 1 dầm Cầu trục này vừa đảm bảo nâng hạ cửa sửa chữa và tháo dỡ các thiết bị khi cần sửa chữa

Thông số cầu trục nh sau:

- Tốc độ di chuyển pa lăng: Vpalăng = 25 m/phút

- Tốc độ di chuyển cầu trục: Vcầutrục = 20 m/phút

- Công suất động cơ điện nâng: n = 5,5 kw

- Công suất động cơ điện palăng: n = 0,55 kw

- Công suất động cơ điện cầu trục: n = 2 x 0,55 kw

4.3 Đờng ống áp lực

4.3.1 Các số thông số công trình

Đờng ống áp lực nối tiếp từ cửa nhận nớc đến nhà máy có các thông số cơ bản sau:

- Phơng thức cấp nớc Hai đờng ống cấp 2 tổ máy

- Cao trình tâm ống tại cửa vào 193.20m

- Cao trình tâm ống tại nhà máy 180.40m

4.3.2 Lựa chọn kiểu loại đờng ống

Đờng ống đợc lựa chọn là 2 đờng ống thép tròn bọc bê tông vào 2 tổ máy

Đờng ống áp lực đợc thiết kế có mặt cắt hình tròn, áp lực lớn nhất tuỳ theo từng

đoạn sẽ có chiều dày đờng ống thích hợp

Qua tính sơ bộ khối lợng và tổn thất thuỷ lực với các phơng án đờng kính ống áp

lực khác nhau ở giai đoạn TKKT-TC Đã chọn đờng kính ống là D = 1.6m.

Bố trí chung, kết cấu và kích thớc và cao trình đờng ống xem bản vẽ 22, 23, 24

4.3.3 Các chi tiết trên đờng ống

a) Đờng ống:

Đờng ống bao gồm đờng ống chính và đoạn ống côn vào tổ máy Các thông số đ-ờng ống nh sau:

Bố trí đờng ống xem bản vẽ 22

c) Đai: Trên chiều dài đờng ống chính và ống côn có bố trí các đai:

4.3.4 Yêu cầu kỹ thuật chính

1 Yêu cầu về thiết kế

Trong khi thiết kế đờng ống áp lực thép, phải xem xét mọi hệ số liên quan ảnh h-ởng đến các tính toán và thiết kế, ví dụ nh áp lực nớc từ bên trong, áp lực từ bên ngoài, các lực sinh ra do nhiệt độ thay đổi, các quy trình lắp đặt và đổ bê tông Các tổ hợp tải trọng lợng trong trờng hợp xấu nhất đợc sử dụng làm cơ sở cho thiết

kế kết cấu cuối cùng

Nhà thầu phải chịu trách nhiệm tính toán độ dày các tấm thép dựa trên chất lợng thép đợc cung cấp và các tiêu chuẩn thiết kế đã xác định trong phần này Các thông

số về chất lợng thép và độ dày các tấm thép phải đợc ghi rõ trong các Bảng kê thông số kỹ thuật của Nhà thầu Đờng ống phải đợc thiết kế phù hợp với việc vận chuyển nâng hạ và lắp đặt Độ dày thép không nhỏ hơn 8mm Bề dày thép đã đợc tính toán phải đợc cộng thêm 2 ~ 3mm để đề phòng ăn mòn bề mặt thép khi tiếp xúc với nớc

Các tính toán cũng phải tính đến khe hở giữa phần thép đờng ống và lớp bê tông áo tạo ra do sự tăng nhiệt độ trong quá trình đông cứng bê tông, do sự co ngót và biến dạng thờng xuyên của bê tông và đá

Trong quá trình vận chuyển và lắp ráp, các đoạn đờng ống phải đợc tăng cứng bằng các giằng nan hoa phía bên trong ống hoặc bằng phơng pháp nào đó để cho phép đ-ờng ống chịu đợc ứng suất lớn nhất bằng 80% giới hạn biến dạng

Độ dày các tấm thép ở phần nối tiếp giữa các đoạn ống không đợc chênh nhau quá 2mm Mọi chỗ tiếp giáp trong trờng hợp phải lớn hơn, phải vát mép tấm thép dày hơn với độ nghiêng tối đa là 1: 4

Đờng ống áp lực thép đợc thiết kế để chịu đợc các áp lực từ bên trong và bên ngoài, tuân theo các tiêu chí quy định tại các mục sau đây

a áp lực từ bên trong

Bất kỳ điểm nào trên đờng ống áp lực cũng phải đợc thiết kế để chịu đợc áp lực nớc tối đa từ bên trong, tơng ứng với áp lực tính toán Những giá trị này phù hợp với các giá trị bảo hành đợc quy định sơ bộ cho turbine

Đờng ống thép phải chịu đợc áp lực nớc từ bên trong, không cần đến sự trợ giúp của lớp bọc bê tông xung quanh Hệ số an toàn cho áp lực bên trong không nhỏ hơn 2,0

b áp lực từ bên ngoài

Đờng ống phải đợc tính toán để chịu áp từ bên ngoài (do thi công bê tông) là 3kg/cm2

Kích thớc khe hở giữa phần bê tông bọc và đờng ống thép phải đợc tính toán với

điều kiện sao cho: bê tông không tham gia chịu lực khi đờng ống chịu áp lực bên trong tối đa

c Bọc bê tông.

Nhà thầu phải chịu trách nhiệm thiết kế, thực hiện và áp dụng mọi cơ cấu gia cố bên ngoài và bên trong, cần thiết để chịu đựng đợc các lực do lớp bê tông bọc bên ngoài tác động lên phần đờng ống thép trong quá trình đổ bê tông

Nhà thầu phải tính toán và đa ra giá trị áp lực tác động từ bên ngoài lớn nhất mà đ-ờng ống thép chi tiết chịu đựng trong quá trình đổ bê tông và quá trình thi công phải tuân theo những đề nghị này tại bất cứ thời điểm nào

Hệ số an toàn chống bóp méo trong quá trình đổ bê tông không đợc nhỏ hơn 3 Tất cả các bộ phận gia cố trong và ngoài, khung đỡ và néo cần thiết phải đợc thiết kế

và nằm trong phạm vi cấp hàng

2 Dung sai

1 Các đoạn ống đơn vị có chiều dài 6,0m (phù hợp với điều kiện vận chuyển, khi thi công chế tạo lắp đặt nhà thầu cần xem xét tính toán lại chiều dài này) gồm

ba (03) phân đoạn 2,0m ghép lại Các đờng hàn dọc phải đợc bố trí trong các

đoạn ống đơn vị Khi hàn nối các đoạn ống lại với nhau, vị trí các đờng hàn dọc trên hai (02) đoạn ống kề nhau phải đặt lệch nhau một đoạn > 400mm tính theo chiều dài cung tròn

2 Sai số đờng kính trong trung bình đo ở đầu mỗi đoạn ống: ∇ < ±2mm

Đờng kính trung bình (Dtb) tính theo công thức Dtb = (Lng/3,1416)-(C1+C2) Trong đó:

- Lng là chiều dài thực tế của chu vi ngoài hình tròn đầu ống

- C1, C2 là chiều dày thành ống ở hai điểm đối diện nhau trên cùng một đờng kính

3 Sai số hiệu số các đờng kính trong trung bình (Dtb) ở hai đầu kề nhau của các

đoạn ống lắp nối: ∇ < 1,5 + 0,0003xDo.

Đối với đoạn ống Do = 1600mm ∇ < 1,98mm

4 Sai lệch về chiều dài (L) của đoạn ống vận chuyển quy ớc L = 6000mm theo đ-ờng sinh: ∇ < + (2mm+0,0007xL) = 6,2mm

5 Hiệu số chiều dài các đờng sinh của đoạn ống vận chuyển ở các đầu hai đờng kính vuông góc với nhau: ∇ < +0,0005xL = 3,0mm

6 Độ cong

Độ sai khác về độ cong bề mặt giữa giá trị đo đợc và lý thuyết không đợc vợt quá 0,001xD trên một độ dài dây cung là 0,2xD Đờng ống phải đảm bảo có độ cong dơng trên toàn bộ chu vi và không có vết lõm nào

7 Phân bố các tấm thép đờng ống

Độ lệch tâm của các tấm thép đờng ống không đợc vợt quá 0,07xt tại các mối hàn ghép nối

Trong đó: t = độ dày tấm thép (mm)

D = đờng kính bên trong (mm)

3 Vật liệu

Vật liệu đợc sử dụng để chế tạo đờng ống áp lực và thép ốp phải là loại thép tấm cán nóng có các chỉ tiêu cơ lý nh sau (với chiều dày nhỏ hơn 16mm):

- Giới hạn bền 4000 ữ 5100kg/cm2

Các tiêu chuẩn khác cũng có thể đợc chấp nhận nếu có các tài liệu chứng minh sự tơng đơng

Tất cả vật liệu cung cấp phải mới và đạt chất lợng thơng mại hạng nhất, không có khuyết điểm hay sai sót nào, và phải tuân theo các tiêu chuẩn tơng ứng đã đa ra ở trên hoặc đợc đa ra trong Hợp đồng và đã đợc sự chấp nhận của Chủ đầu t và T vấn

Nhà thầu phải nộp các thông tin chi tiết về loại và phẩm cáp của thép dự định sẽ cung cấp, bao gồm các chỉ tiêu cơ lý, thành phần hóa học, Nhà sản xuất, tiêu chuẩn chất lợng áp dụng Chất lợng phải đợc ghi bằng Chứng chỉ kiểm tra 3.1.C theo EN

10204 hoặc tiêu chuẩn tơng đơng

Các đặc tính của thép đợc cung cấp phải đợc đảm bảo các điều kiện chế tạo cuối cùng các loại thép sử dụng để gia công đờng ống áp lực, nồi hơi, bình áp lực

4 Hàn

Các mối hàn đợc thực hiện bằng hàn hồ quang điện Tất cả các đờng hàn ngang và

đờng hàn dọc phải là loại chữ “V”, vát mép 600

Nhà thầu phải xác định và kiểm định chất lợng quá trình hàn cho mọi mối hàn hoặc nhóm các mối hàn, tuân theo theo EN 288-1, và -3 hoặc các tiêu chuẩn tơng

đơng khác

Tất cả các thợ hàn phải có chứng chỉ tay nghề tuân theo theo EN 287-1 hoặc các tiêu chuẩn tơng đơng khác

Trong quá trình lắp đặt tại Công trờng, đờng hàn nối các đoạn đờng ống phải đợc kiểm tra bằng siêu âm và chụp tia X, tại điểm nút nơi giao nhau giữa đờng hàn dọc

và đờng nằm ngang

Các chi tiết nh hình dạng các đờng mép vát, kích thớc đờng hàn v.v phải đợc Chủ

đầu t và T vấn chấp nhận

1 Tiêu chuẩn về các khuyết tật bên trong của đờng hàn theo cấp đợc phát hiện bằng siêu âm theo bảng sau đây:

Loại

đ-ờng hàn Các khuyết tật bên trong của đ-ờng hàn

Các vết nứt và hàn không thấu ở

chân mép đờng hàn Các bọt, lỗ hơi và khí

Cấp 1 Không cho phép

Các khuyết tật nằm riêng rẽ có đờng kính không lớn hơn 1mm với số lợng nhiều nhất là 3 trên một

đơn vị chiều dài 240mm Khoảng cách giữa các khuyết tật lớn hơn 40m

Cấp 2 Không cho phép

Các khuyết tật nằm riêng rẽ có đờng kính không lớn hơn 1mm với số lợng nhiều nhất là 6 trên một

đơn vị chiều dài 240mm Khoảng cách giữa các khuyết tật lớn hơn 15m

2 Phẩm cấp đờng hàn quy định nh sau:

a Các mối hàn cấp 1

- Các mối hàn dọc của vỏ ống

b Các mối hàn cấp 2

- Mối hàn ngang của ống

- Mối hàn đối đầu của vành đỡ và các mối hàn góc chịu lực

- Mối hàn giữa vành tăng cứng với vỏ ống

- Mối hàn góc liên kết giữa ống thép với vành tăng cứng, vành chắn nớc, vành chặn

c Các mối hàn cấp 3

- Các mối hàn còn lại thuộc mối hàn cấp 3

3 Khối lợng kiểm tra siêu âm các đờng hàn nh sau:

a Đờng hàn cấp 1: 100% chiều dài đờng hàn

b Đờng hàn cấp 2: 100% chiều dài đờng hàn

c Đờng hàn cấp 3: không cần kiểm tra siêu âm

4 Tiêu chuẩn về các khuyết tật bên ngoài của đờng hàn tuân theo bảng sau đây:

Các vết lõm Không cho phép Không cho phép Không sâu hơn 1mm,

tổng chiều dài vết lõm không quá 25% tổng

chiều dài đờng hàn Các khuyết tật nằm

riêng rẽ trên bề mặt Các khuyết tật đờngkính không lớn hơn

1mm, số lợng không quá 3 trên 25cm đờng hàn

Các khuyết tật đờng kính không lớn hơn 1mm, số lợng không quá 3 trên 25cm đờng hàn

Các khuyết tật đờng kính không lớn hơn 2mm, số lợng không quá 8 trên 25cm đờng hàn

Các dẫy và chỗ tập

trung các khuyết tật

trên bề mặt

1 dẫy tập trung các khuyết tật có chiều dài nhỏ hơn 15mm, hoặc một chỗ tập trung khuyết tật diện tích nhỏ hơn 1cm2 trên

đoạn 25cm đờng hàn

1 dẫy l < 20mm hoặc một chỗ tập trung các khuyết tật trên diện tích nhỏ hơn 2cm2 trên

đoạn 25cm đờng hàn

Chiều rộng không đều

đặn theo chiều dài

đ-ờng hàn, b chiều rộng

thiết kế, d và e là

chiều rộng lớn, nhỏ

thực tế của đờng hàn

d-e < 0,1b Không nhỏ hơn 2mm

d-e < 0,1b Không nhỏ hơn 2mm

d-e < 0,2b Không nhỏ hơn 4mm

Gờ bậc lớn của đờng

Các vết nứt, hàn

không thấy bề ngoài

theo chiều ngang và

chiều dọc Các miệng

lõm

Không cho phép Không cho phép Không cho phép

Ghi chú: Chỉ cho phép tồn tại một trong bốn (04) loại khuyết tất nêu ở mục 1, 2, 3

và 4 trên chiều dài 25cm đờng hàn

5 Bảo vệ chống han rỉ và sơn

Nhà thầu phải chỉ rõ phơng pháp xử lý bề mặt và sơn bảo vệ hoàn chỉnh, tin cậy cho đờng ống thép Công việc này bao gồm việc sơn phủ tại nơi chế tạo và tại Công trờng, và gồm cả sơn hoàn thiện Việc thực hiện lớp phủ và sơn phải tuân theo DIN 55928, “bảo vệ chống han rỉ cho các cấu trúc thép” hoặc các tiêu chuẩn tơng đơng khác

1 Quy định sơn phủ bề mặt kín kim loại của đờng ống sau khi đã lắp đặt hoàn thiện

a Mặt trong của đờng ống sau khi lắp đặt hoàn thiện sơn năm lớp (05)

- Hai (02) lớp sơn lót loại sơn giầu chất kẽm CROGAL POXZINCEY độ dầy sơn khô là 60àm

- Ba (03) lớp sơn nhựa BRE EPOXY độ dày sơn khô 120àm mỗi lớp Màu sắc của ba lớp sơn phải khác nhau để cho phép kiểm tra đợc chiều dày của mỗi lớp sơn

b Mặt ngoài của đờng ống sau khi chế tạo đợc quét hai (02) lớp nớc xi măng pha 2% dung dịch NaOH

2 Các lớp sơn Epoxi mặt trong đờng ống phải đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý sau :

a Độ bền va đập 50 kg.cm

d Thời gian sử dụng 8-10 năm;

4.4 Nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện là nơi lắp đặt các thiết bị chính biến cơ năng dòng nớc thành

điện năng (Turbine và máy phát) và các thiết bị phục vụ cho việc lắp đặt, sửa chữa

và vận hành thiết bị đợc đảm bảo

Các thông số cơ bản của nhà máy:

Bố trí thiết bị nhà máy xem cụ thể bản vẽ 25

4.4.1 Cầu trục gian máy.

Việc lắp đặt và tháo dỡ các thiết bị nặng trong nhà máy đợc thực hiện bằng cầu trục Cầu trục cần phải nâng đợc tải trọng lớn nhất của tổ máy (thờng là rotor của máy phát) Để nâng các tải trọng nhỏ hơn dùng móc nâng phụ

Chiều cao nâng của cầu trục (lấy theo chiều dài vật nâng lớn nhất, vị trí thấp nhất cần nâng tới vị trí móc cẩu cao nhất Chiều dài cáp lớn hơn 2 lần chiều cao nâng lớn nhất tính từ tim ray tới sàn Turbine

Thông số kỹ thuật của cầu trục

- Số lợng : 01

- Kiểu động cơ: Tiêu chuẩn vô cấp