THUỶ ĐIỆN CỬA ĐẠT – THANH HOÁ
Khởi công từ tháng 2-2004, công trình Cửa Đạt (nằm ở huyện Thường Xuân, trên sông Cửa Đạt, một nguồn chính của sông Chu) với cụm hạng mục đầu mối là đập chính, đập tràn, cửa nhận nước, tạo thành hồ chứa nước nhân tạo: diện tích mặt nước rộng 30,8km², dung tích 1.450 triệu m³. Công trình cách thành phố Thanh Hoá 60 km về phía tây.
Công trình nhằm giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nước sông Chu tại Xuân Khánh huyện Thọ Xuân không vượt quá 13,71m (lũ lịch sử 1962); cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715m³/giây; tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862ha đất canh tác; bổ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu sông Mã để đẩy mặn, cải tạo môi trường sinh thái với lưu lượng 30,42m³/giây; đồng thời, kết hợp phát điện với công suất lắp máy 88-97 MW.
5.2.1 Thông số kỹ thuật chính
- Dung tích hồ chứa: 1.450 triệu m3 - Diện tích lưu vực: 30,8 km2
Đập tràn xả lũ:
- Thiết kế cho lưu lượng xả: 6920 m3/s
- Lưu lượng xả lũ kiểm tra lớn nhất: 9430m3/s - Kích thước thông thuỷ: 11,0x15,1m
- Cửa tràn điều tiết hàng năm
- 88- Hình 5-10 Hình 5-10 . Thông s ố c ử a cung C ử a Đạ t và to ạ độ đ i ể m đặ t g ố i xilanh thu ỷ l ự c
- 89-
Số bộ cửa van 05
Chiều rộng cửa van 11,00 m
Bán kính cong phía ngoài tôn bản mặt 20,00 m
Cao trình ngưỡng đáy cửa 96,50 m
Cao trình đỉnh van 112,0 m
Cao trình tâm quay cửa van 108,9 m
Cao trình mở cửa van tối đa 116,9 m
Cao trình đỉnh trụ pin và nhà điều khiển cửa van 122,5 m
Mực nước lũ cao nhất 119,5 m
Mực nước bình thường 117,6 m
Mực nước chết 110,0 m
Cơ cấu vận hành Thuỷ lực
Số lượng xilanh cho mỗi cửa 02 Các thông số cửa cung tràn xả mặt:
R=20,00 m; r6=19,43 m; rg=16,00 m; φ1= 12o; φ2= -38o; φg= -16o; φ80= 36o; φ60= -15o; α= φ60 φ80;
Ht=16,4 m; H1=20 m; Hn=0,4 m; L=11 m; h0=0,6 m; rshaft=0,5 m; G=1.480.000 N;
nuoc=10.000 N/m3; ra=15,6 m; n1=1,1; n2=1,2. Thời gian nâng hạ: tnâng=20,6 min; thạ=10,3 min.
5.2.2 Các tính toán lực máy đóng mở, vị trí đặt gối xoay xilanh
Áp lực ngang
= 9.450.000 N (5-8) Áp lực nước thẳng đứng
- 90-
= 1.820.000 N (5-9)
Tổng áp lực lớn nhất
= 962.000 N (5-10)
Góc của P với phương ngang
= 14o (5-11)
Lực ma sát do áp lực nước P sinh ra ki đẩy vào cửa
Pr = P.fr (5-12)
fr = 0,3 (hệ số ma sát giữ trục và bạc) Lực gioăng cao su chắn nước
Pseal = 2. .Hav.La.bs.fs = 49.300 N (5-13) Hav=5,7 m (cột áp trung bình ép vào gioăng)
La=11 m (chiều dài gioăng tiếp xúc với nước) bs=0,06 m (bề rộng gioăng tiếp xúc với khe cửa) Pa=pa.b.L = 14.400 N
pa=60.000 N/m2 (áp suất chân không đơn vị) b=0,03 m (bề rộng đáy đáy cửa)
Lực nâng tính tại vị trí gối xoay xilanh T(6154,9104) Điển T xác định theo quy tắc ở chương 2.
T = = 2.000.000 N (5-14)
Hành trình xilanh 11500 mm tiêu chuẩn ISO 6022 MT4 400/200
- 91-
Từ vị trí gối xoay xilanh trên trụ pin tại cao trình 118,00m, đỉnh trụ pin tại cao trình 122,50m, để thuận tiện, giảm chi phí lắp đặt bảo dưỡng ta chọn loại gối xoay có đế bắt bulông vào thân trụ pin.
Góc nâng cửa khoảng 610, bán kính tôn bưng cửa xấp xỉ 20m, trọng lượng cửa 148 tấn, xilanh thuỷ lực 400/200. Như vậy, gối xoay xilanh thích hợp là loại gối sử dụng ổ cầu tự lựa.
Tóm lại: loại gối xoay xilanh ta sẽ dùng là gối xoay sử dụng ổ cầu tự lựa và được bắt bulông vào trụ pin
5.2.3.1 Tính sơ bộ thân gối và chọn ổ cầu
Theo thông số vị trí tai cửa van cung với trụ pin ta xác định được khoảng cách tay đòn từ vị trí ngõng treo xilanh là 452,0 mm. Ta chọn sơ bộ kích thước thân gối xoay là 440 mm. Từ các thông số tiêu chuẩn ta có các kích thước chọn sơ bộ của thân gối xoay (hình 5-11).
- 92-
Hình 5-12 Biểu đồ mô men uốn và độ võng thân gối xoay xilanh Cửa Đạt
Bảng 5-3 Bảng thông số kiểm tra độ võng thân gối xoay xilanh Cửa Đạt
Sử dụng phần mềm Autocad Mechanical 2006 kiểm tra độ võng thân xilanh ta có kết quả (hình 5-12 và bảng 5-3).
- 93-
- Độ võng tối đa 0,8 mm trên chiều dài 697. - Áp lực lên ổ cầu 1 xấp xỉ 3.991.000 N - Áp lực lên ổ cầu 2 xấp xỉ 1.991.000 N - Hệ số an toàn đạt 1,4.
Với xilanh 400/200 và kích thước thân gối xoay Ø440 theo tiêu chuẩn của hãng Rexroth ta tra được chiều dày b của tai treo là 150 mm.
Với áp lực lên gối 2 là 1991000 N ta tính được kích thước thân gối tại vị trí gối 2 là Ø260.
Với áp lực lên 2 gối, kích thước thân xilanh tại vị trí 2 gối, bên cạnh đó cụm gối xoay được đặt ngoài bê tông nên việc bôi trơn dễ dàng, ta chọn loại ổ cầu có ca ngoài là thép cacbon và ca trong là thép hợp kim được tôi cứng và mạ crom – GE..ES (theo catalog hang SKF), với chế độ bôi trơn định kì.
Hình 5-13 Ổ cầu tự lựa Cửa Đạt
5.2.3.2 Kiểm tra ứng suất và độ võng
Dùng phần mềm Solidworks ta dung mô hình cụm gối xoay, trong trường hợp gối xoay xilanh của công trình Hương Điền: được chôn trong bê tông có độ ổn định cao, có thể coi phần biến dạng và ứng suất trên phần vỏ gối là không đáng kể. Do đó ta
- 94-
chỉ cần kiểm tra ứng suất và độ võng tổng thể trên thân gối xoay bằng phần mềm Solidworks – Cosmosworks (hình 5-14 và hình 5-15).
Hình 5-14 Phân bốứng suất trên thân gối xoay xilanh – Cửa Đạt
- 95-
Các thông số chính của biểu đồ phân bố ứng suất và độ võng kiểm tra bằng phần mềm Solidworks – Cosmosworks:
- Ứng suất lớn nhất trên thân gối là 5,0.108 N/m2 - Ứng suất nhỏ nhất trên thân gối là 5,8.103 N/m2 - Độ võng tại vị trí tai treo khoảng 2,5mm
Từ các thông số tính toán, các thông số kiểm tra bằng phần mền Autocad Mechanical, phần mềm Solidworks – Cosmosworks và kinh nghiệm thực tế trong thiết kế chế tạo máy, thiết kế cơ khí thuỷ công ta có được thiết kế cụm gối xoay xilanh hoàn chỉnh đi vào chế tạo và lắp đặt tại công trường.
5.2.4 Thông số lắp đặt kiểm tra gối xoay xilanh tại công trường
Bảng 5-4 Bảng thông số lắp đặt kiểm tra gối xoay Cửa Đạt
TT Thông số kiểm tra Lý thuyết Thực tế Sai số cho phép
Ghi chú
1
Cánh tay đòn L (khoảng cách từ mép bê tông đến tâm ngõng quay)
450 mm 451 mm ±1 Đạt
2
Cao độ tâm tâm gối xoay xilanh so với tâm gối xoay cửa van cung.
+6154 mm +6455mm ±3 Đạt
3
Hoành độ tâm gối xoay xilanh so với tâm gối xoay cửa van cung. +9104mm +9100 mm ±5 Đạt 4 Cao trình mở hết cửa
(cao độ tâm gối xoay cửa van đến mép dưới cửa khi mở hết).
+7781 mm +7785
mm ±10 Đạt
5
Độ võng gối xoay khi nâng cửa không tải
- 96-
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN V À KI ẾN NGH Ị 6.1 KẾT LUẬN
1. Luận văn đã tiến hành nghiên cứu thống kê các công trình cửa van cung trong nước đang sử dụng máy đóng mở thuỷ lực với gối quay kiểu Trution. Phân tích đánh giá góc độ ứng dụng và các vấn đề chưa được giải quyết trong thực tế.
2. Về vấn đề lực kéo cửa, vị trí đặt gối xoay xilanh đã giải quyết được bài toán tìm điểm đặt có lực kéo gần tối ưu và đưa ra biện pháp tìm điểm đặt cho gối xoay xilanh của máy đóng mở cho thiết kế công trình mới hoặc cải tạo công trình cũ. 3. Về vấn đề ứng suất và độ võng gối xoay xilanh đã giải quyết được bài toán ứng
dụng các phần mềm thiết kế 3D, các phần mềm CAE trong việc dựng các mô hình, mô phỏng các quá trình chịu tải.., đẩy nhanh quá trình thiết kế, giảm giá thành chi phí thử nghiệm không những có thể ứng dụng trong thiết kế gối xoay xilanh thuỷ lực mà còn có thể mở rộng ra các lĩnh vực thiết kế khác.
4. Luận văn đã đề cập giải quyết chi tiết vấn đề gối xoay xilanh trong trường hợp tổng quát và ứng dụng vào hai công trình cụ thể.