Chương 11: THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ CỬA VAN( tt) docx

2. Nguyên lý làm việc (hình 11-20):
Dầu đợc bơm 3 hút
lên từ bể 1 qua bộ lọc dầu
2 đi đến chờ ở cửa van
phân phối 13 điều khiển
bằng điện từ.
Hành trình thuận
(đóng cửa cống): Khi có
tín hiệu điện ở quá trình
đóng, dầu sẽ đợc chuyển
qua van phân phối, đi vào
van tiết lu (van tiết lu này
có thể điều chỉnh đợc để
khống chế lu lợng, điều
khiển đợc tốc độ cửa
van). Sau khi qua van tiết
lu dầu đợc dẫn vào bộ
chia lu lợng (bộ chia lu l-
ợng này có nhiệm vụ làm
cho đồng tốc của hai
xilanh đợc đảm bảo). Khi
qua bộ chia
dầu đợc dẫn vào
khoang trên của xilanh
(khoang không có cần
xilanh), đồng thời dầu ở
khoang dới (khoang có
cần xi lanh) đợc hồi về bể
dầu, cửa van sẽ đợc đóng
lại.
Hành trình ngợc

( mở cửa cống):
Quá trình này ngợc
lại so với quá trình trên, tức là khi có tín hiệu điện của quá trình mở, dầu đợc dẫn lần lợt qua
các van nh trên sau đó đi vào khoang dới của xilanh, áp lực chất lỏng làm pitông chuyển
động lên trên, đồng thời chất lỏng ở khoang trên đợc hồi về bể dầu, cửa van sẽ đợc mở ra.
Van an toàn ở đây đóng vai trò quan trọng khi trờng hợp xẩy ra sự cố quá tải hay cửa
cống bị kẹt. Trong trờng hợp này van sẽ mở cho dầu hồi về bể để đảm bảo an toàn cho bơm
và toàn hệ thống.
Ngoài ra trong hệ thống còn có van một chiều nhằm mục đích giữ nguyên vị trí của
xilanh (hay cửa cống) khi hệ thống ngừng hoạt động.
Đồng hồ đo áp chỉ áp suất làm việc trong hệ thống là bao nhiêu để ngời sử dụng biết theo
dõi điều chỉnh.
3. u điểm của máy nâng thuỷ lực:
67
Hình 11-21. Xi lanh thuỷ lực đóng mở cửa van rẻ quạt: 1- Cửa van 2-
Thanh chống, 3- Xi lanh, 4- ổ quay cửa,
Cơ cấu nâng thuỷ lực có thể nâng thẳng đứng, nghiêng một góc bất kỳ, hoặc đẩy
ngang (hình 11-21). Có kích thớc nhỏ gọn nhng nâng đợc lực lớn. Có lực quán tính nhỏ, chỉ
bằng một
phần mời của các loại máy nâng 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 đóng
mở. Dễ
khống chế và kiểm
tra lực đóng mở của
máy. Khắc
Hình 11-22. Bơm, các

van và các bộ phận
điều tiết
phục đợc sự không
chính xác do lắp ráp.
Mặt bằng bố trí cơ
cấu chấp hành nhỏ
gọn. Tốc độ đóng mở
cửa van theo hình
thức này nhanh, có
thể đáp ứng bất kỳ
yêu cầu nào của thiết
kế, nên có khả năng
điều tiết đợc lu lợng.
4. Nhợc điểm của máy nâng thuỷ lực:
Giá đầu t ban đầu đắt hơn các loại máy nâng khác. Chỉ chế tạo đợc xi lanh theo chiều
dài nhất định do đó hạn chế chiều cao nâng hạ. Khi có rò rỉ khó khôi phục. Đòi hỏi ngời vận
hành phải có trình độ hiểu biết về kỹ thuật chuyên môn nhất định. Chỉ áp dụng hiệu quả cho
các công trình đã có nguồn điện. Máy đóng mở xi lanh thuỷ lực đòi hỏi độ chính xác cao
trong chế tạo lắp đặt thiết bị, vật liệu phải có chất lợng tốt. Hệ thống đờng ống dẫn dầu th-
ờng rất phức tạp và rất dài vì xi lanh công tác đặt xa máy bơm và bể dầu, do đó tổn thất thuỷ
lực đờng ống khá lớn, mặt khác dễ xẩy ra sự cố rò rỉ dầu qua các cút nối. So với việc áp
dụng xi lanh thuỷ lực thông thờng thì xi lanh thuỷ lực dùng ở công trình thuỷ lợi phức tập
hơn. Môi trờng làm việc tại các cống thờng có độ ẩm rất cao, thậm chí có độ ăn mòn rất lớn
nh ở các cống vùng triều nên các chi tiết đợc chế tạo từ thép đen dễ bị ăn mòn ảnh hởng đến
độ an toàn làm việc của thiết bị.
68
5. Cơ sở lý thuyết tính
chọn thiết bị đóng mở xi
lanh thuỷ lực
a)Tính lực đóng mở cửa

van:
-Lực đóng (theo chiều đẩy
ra):
P
đ
= P
tl
=(p
1
F
1
-p
2
F
2
) =
= F
1
(p
1
-

2
p
), (N);
trong đó:
=
2
1
F

F
- tỷ số diện tích
bề mặt pitông làm việc ở hai
phía.
- hiệu suất cơ của xi lanh
công tác.
- Lực mở của cửa van
(chiều co lại):
P
c
= P
tl
=(p
2
F
2
- p
1
F
1
) =
= F
1
(

2
p
- p
1
)

Khi có trớc lực đóng mở
cửa van ta có thể xác định đ-
ợc áp suất làm việc:
Khi đẩy:

+

=+

=
2
1
d
22
d
1
p
F
P
)Fp
P
(
F
1
p
Khi co:
+

=+

=
1
2
c
11
c
2
p
F
P
)Fp
P
(
F
1
p

69
A
A
620
450
950
700
950
1200
1970 570
12400
16900
1100

710
340
1000
A
650
285
M100x3
1950
800
A
2770
Hình 11-23. Xi lanh thuỷ lực sức nâng 300t
- Đối với xilanh nhiều tầng, do diện tích mặt cắt pittông khác nhau nên khi cùng áp
suất p, sẽ có lực trên tay đẩy là khác nhau ứng với từng tầng làm việc. Hiệu suất cơ của
xilanh công tác thay đổi theo áp suất p và kết cấu của píttông. áp suất làm việc và vận tốc
của từng tầng đợc xác định theo công thức:

;
.F
P
p
i
i

=

i
F
Q
v =

Khi lực nâng không thay đổi ta có tỷ số áp suất:








=








=








+
=
+

=
+
1i
i
constQ
i
1i
constP
i
1i
F
F
v
v
p
p

Các píttông chỉ chịu lực dọc trục, khi tính bền cần kiểm tra ổn định theo chịu nén.
Khi tính chọn xilanh thuỷ lực thờng cho trớc các kích thớc cơ bản, tức là tại một công trình
cụ thể, ngời thiết kế đã định trớc vị trí đặt xilanh. Từ đó biết:
* Hành trình pittông: S (m).
* Lực ( với 1 xilanh ): ( có tính đến ma sát khi chuyển động )
Từ đó dựa vào các công thức cơ bản để tìm đờng kính làm việc của xilanh:
+ Đờng kính trong D (m).
+ Đờng kính cần: d/D= 0,7 ữ 0,8 chọn: d (m).
* Dầu thuỷ lực dùng cho hệ thống thờng chọn là dầu BPcs 46;
b) Lu lợng cần thiết cung cấp cho nguồn:
- Diện tích làm việc của khoang trên xilanh:

4

D
F
2
1

=

- Diện tích làm việc của khoang dới xilanh:

4
)dD(
F
22
2

=
- Thể tích làm việc hữu ích của khoang trên xilanh:
V
1
= F
1
S, m
3
.
- Lu lợng cần thiết cung cấp cho hệ thống:
Với 1 bộ nguồn cung cấp cho 1 cửa (trong trờng hợp 2 xi lanh cho một cửa):

t
V2
Q

1
=

c) Tính toán vận tốc dòng chảy trong ống:
Chọn đờng kính ống (ở đây ta cũng có thể khống chế vận tốc dòng chảy trong ống để
tính ra đờng kính ống ): ống hút đợc ký hiệu d
h
(m); ống đẩy: d
đ
(m).
Nh vậy vận tốc dòng chất lỏng trong ống hút:
h
h
F
Q
v =
F
h
- diện tích mặt cắt ngang của ống hút.
70
2
h
h
d
Q4
v

=
, (m/ph) .
Vận tốc dòng chất lỏng trong ống đẩy:

2
d
d
d
Q4
v

=
d) Tính toán tổn thất trong hệ thống:
Xác định tổng chiều dài đờng
ống bố trí trên công trình là L(m).
- Xác định hệ số Raynolds để
xác định chế độ dòng chảy:

=
d.v
R
e
v = v
max
,m/s - vận tốc dòng
chất lỏng trong đờng ống. Để giảm
tổn thất thuỷ lực trong đờng ống th-
ờng phải tính chọn vận tốc v
.s/m5

d - đờng kính trong đờng ống,
m;
- Độ nhớt động học của dầu thuỷ

lực (ở nhiệt độ 45
0
C độ nhớt =
0,12 St). Sau khi xác định đợc R
e
đem so sánh với giá trị giới
Hình 11-24. Máy nâng thuỷ lực trên
công trình
hạn 2300, để xác định chế độ dòng
chảy thuỷ lực trong ống. Đại đa số
các trờng hợp chế độ dòng chảy
thuỷ lực là chế độ chảy tầng.
+ Hệ số tổn thất do ma sát dọc đờng đợc xác định:

e
R
64
=
+ Tổn thất áp suất dọc đờng:
=
g2
v
d
L
h
2
1
max
w
, bar.

+ Tổn thất áp suất cục bộ: Với mỗi nhánh các tổn thất cục bộ qua các van thờng đợc
chọn trớc:
Van phân phối:
p
;
Van một chiều:
V1
;
Van tiết lu:
T
;
Khoá thẳng:
k
;
71
Các cút nối, ống cong:
c
;
Ta có tổng tổn thất áp suất cục bộ:
p
c
=
d
2
d
i
g2
V

, bar
Thay tổn thất cục bộ qua các van phân phối, van một chiều, bộ lọc, cút cong từ sơ đồ lắp đ-
ờng ống sẽ xác định đợc tổng tổn thất áp suất của hệ thống p (bar).
áp suất yêu cầu cho hệ thống:
[ p
yc
- ( p - p
c
- p
v
)] (F
1
) = [p
dmax
+ (p
c
+ p
v
)](F
2
).
a) Xác định lu l-
ợng yêu cầu của hệ
thống.
Lợng dầu trong hệ
thống xi lanh thuỷ lực
rất nhiều do vậy cần
quan tâm tới đến tổn
thất lu lợng do độ nén
của dầu. Khi áp suất p

của dầu trong hệ
thống thay đổi thì thể
tích và khối lợng dầu
cũng thay đổi theo.
Sau một đơn vị thời
gian, trọng lợng
Hình 11-25. Hệ thống
điều khiển xi lanh thuỷ
lực
của dầu chảy vào
buồng làm việc của xi lanh đợc xác định theo công thức:

dt
d
V
dt
dV
dt
)V(d
dt
dM
m

+=

==
trong đó:
M - trọng lợng của dầu chứa trong buồng xi lanh và đờng ống dẫn, M = V;
- trọng lợng riêng của dầu, N/m
3

;
V - thể tích buồng làm việc của xi lanh và đờng ống dẫn, m
3
.
Theo tính liên tục của dòng chảy ta có:



=
d
V
dV
Mặt khác thể tích của dầu thay đổi theo áp suất nên:

dp
E
d
E
Vdp
dV

==
do đó:
dt
dp
Edt
d
=

72

Thay vào công thức trên ta đợc:

dt
dp
E
V
dt
dV
m

+=
Bằng thực nghiệm chứng minh đợc rằng khi áp suất dầu thay đổi thì khối lợng riêng của
dầu thay đổi không đáng kể, vì vậy:

Qm
dt
dp
E
V
dt
dV
Q =+=
trong đó thể tích của dầu dợc xác định theo công thức:
V = V
ống
+V
xi lanh
=L F
ống
+ k

1
S F
pt
, m
3
;
trong đó:
L - tổng chiều dài ống, m;
F
ống
- diện tích tiết diện trong của ống, m
2
;
k
1
- hệ số đàn hồi của vật liệu làm ống;
S - hành trình pít tông, m;
F
pt
- diện tích tiết diện của pít tông, m
2
.
Nh vậy:

dt
dS
F
dt
dp
k

dt
dV
pt1
+=


dt
dp
k
dt
dS
F
dt
dp
)
E
V
k(
dt
dS
FQ
_
pt1pt
+=++=


E
V
kk
1

_
+=
là hệ số đặc trng cho độ cứng của dầu và vật liệu làm xi lanh và
đợc tính theo sức bền vật liệu.
Đối với xi lanh chấp hành thì k
xl
đợc xác định theo công thức:








+

à
=
E4
SD
E
SD
8
1
k
2
xl
3
_

trong đó:
à - Hệ số Poat xông của vật liệu chế tạo xi lanh;
D - Đờng kính trong của xi lanh, m;
E
xl
- môđun đàn hồi của vật liệu làm xy lanh, N/ m
2
;
E - môđun đàn hồi của dầu, N/ m
2
;


- chiều dày thành của xi lanh, m;
S - hành trình của pít tông, m.
f) Tính toán chọn bơm làm việc cho hệ thống:
Với tính toán ở trên sẽ tính đợc các giá trị:
P
yc
(bar).
Q (l/ph).
Bơm làm việc cho hệ thống phải thoả mãn lu lợng đợc xác định qua biểu thức:
Q
b
= 1,1Q, l/ph .
Với lu lợng và áp suất nh trên ta có thể chọn đợc loại bơm phù hợp
73
nhất. với các thông số:
Q
b

, l/ph.
P
b
, bar .
Trên cơ sở đó tiến hành chọn động cơ điện phù hợp.
Công suất động cơ kéo bơm là:

=
bb
dc
PQ
N
= 0,75 ữ 0,85 - hiệu suất của bơm.
11.3.6. Các loại máy đóng mở khác
Cửa van có rất nhiều loại và đi cùng với nó ngoài các loại máy đóng mở đã đợc giới
thiệu ở trên còn có rất nhiều loại thiết bị đóng mở đợc sử dụng phù hợp với điều kiện và
nhiệm vụ cụ thể của công trình. Trên các công trình thuỷ điện thờng kết hợp dùng một loại
máy nâng để đóng mở cửa van và công việc tháo lắp, sửa chữa các thiết bị khác.
Các loại máy đóng mở cửa van khác có thể dùng cho việc đóng mở cửa van nh sau:
- Pa lăng (thờng là pa lăng tay);
- Cầu trục;
- Cổng trục, cần trục;
- Tời thuỷ lực.
Các loại này đã đựơc giới thiệu ở các loại máy trục trong chơng 10.
11.4. Tự động hoá đóng mở cửa van
11.4.1. Những vấn đề chung
Tự động là một hoạt động đợc thực hiện không có sự can thiệp trực tiếp của con ngời
vào một khâu hay cả một hệ thống sản xuất. Tự động hoá các quy trình sản xuất, dây
chuyền công nghệ rất có hiệu quả. Những năm gần đây nhờ sự phát triển của công nghệ
thông tin và máy tính mà tự động hoá phát triển rất mạnh mẽ và ngày càng đóng vai trò

quan trọng để phát triển kinh tế với tốc độ cao và vững chắc.
Tự động hoá thuỷ lợi đợc nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới vào những năm 30.
Những ứng dụng đầu tiên là ở Morocco và Angiêri trớc chiến tranh thế giới lần thứ 2. Chơng
trình nghiên cứu đầu tiên về tự động hoá điều tiết dòng chảy trên kênh đợc bắt đầu vào năm
1966. Cho đến nay nhiều hệ thống thuỷ lợi tới tiêu đã đợc tự động hoá ở mức độ cao nh hệ
thống cầu máng ở California có chiều dài 710km lu lợng 430m
3
/s hay kênh Provence của
Pháp có lu lợng 40m
3
/s, có 33 cửa điều tiết, 24 cửa khẩn cấp, 4 trạm bơm, có 99 bộ thiết bị
thu thập số liệu từ xa với 220 chỉ số đo đạc và 800 chỉ số báo động. Sự tiến
74
bộ trong vận hành các thiết bị trên công trình bằng tự động hoá gắn liền với sự tiến bộ của
ngành cơ khí, điện và điện tử trong công nghiệp.
Tự động hoá đóng mở cửa van là một phần trong hiện đại hoá các công trình thuỷ lợi.
Do vậy cửa van và thiết bị đóng mở phải tơng tác với hệ thống công trình mới mang lại hiệu
quả. Hiện đại hoá có nghĩa là có sự thay đổi theo chiều hớng tốt hơn. Nh vậy phải hiểu hiện
tại, có tầm nhìn về tơng lai hay phải hiểu đợc sự lựa chọn cho sự thay đổi. Công tác thuỷ lợi
không đơn giản mà hết sức phức tạp kể cả về kỹ thuật và xã hội, nó tác động tới sự hài hoà
của xã hội, kinh tế nông nghiệp, năng suất cây trồng vật nuôi, công nghiệp, năng lợng tiêu
thụ, chất lợng môi trờng sinh thái. Nếu phân tích công phu, lựa chọn mức tự động hoá phù
hợp thì mang lại hiệu quả tốt. Đối với máy đóng mở cửa van sẽ giảm đợc sức lao động nặng
nhọc cho con ngời, loại trừ đợc tính chủ quan của ngời vận hành, dễ dàng trong vận hành
mang lại hiệu quả và tăng tính linh hoạt, giảm đợc sự cố.
Nh vậy việc điều khiển đóng mở cửa van trong các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện tuỳ
theo yêu cầu khai thác, yêu cầu sử dụng nớc, tính chất quan trọng và độ phức tạp mà bố trí
các phơng thức đóng mở bằng tay, bằng điện tại chỗ hay tự động điều khiển một khâu nào
đó hoặc cả công trình.
11.4.2. Các mức độ tự động hoá đóng mở cửa van

Tự động đóng mở cửa van có thể chia thành hai loại: Tự động điều khiển theo nghĩa tự
động hoá bằng cơ, điện và điện tử; loại thứ hai là tự động đóng mở cửa van thuần tuý theo
thuỷ lực và kết cấu công trình.
1. Tự động điều khiển theo nghĩa tự động bằng cơ, điện và điện tử
a) Bán tự động: Trong các phần trớc đã giới thiệu các loại thiết bị đóng mở cửa van.
Các máy hoặc thiết bị đóng mở đó có thể dùng năng lợng điện hoặc sức ngời. Khi dùng điện
thì dòng năng lợng điện từ lới qua bộ biến đổi sẽ có các thông số thích hợp để đa tới động
cơ. Động cơ điện, phần tử chính của hệ thống, sẽ biến đổi điện năng thành cơ năng cần
thiết cấp cho máy đóng mở thực hiện quá trình đóng mở cửa van.
75
Hình 11-26. Trung tâm điều khiển cầu máng California
Quá trình năng lợng trên diễn ra theo luật do bộ điều khiển quy định. Các căn cứ để
xác định quyết định điều khiển là tín hiệu của ngời điều khiển hoặc nguồn thông tin và các
tín hiệu về trạng thái của hệ thống do kênh đo đa tới. Các thông tin cần thiết có thể đợc lu
giữ, hiển thị nhờ các thiết bị đầu ra. Hệ thống thực hiện giao tiếp với bên ngoài qua các thiết
bị (cổng) ghép nối.
ở đây có thể hiểu là một khâu nào đó trong điều khiển vẫn phải do con ngời trực tiếp
tác động. Khi đóng mở cửa van chạy điện, con ngời phải bấm nút nối mạch điện để máy
chạy và tác động đóng hoặc mở cửa van. Nhng việc dừng máy đã đợc định trớc không cần
sự theo dõi của con ngời. Việc dừng tự động khi đóng hết hoặc mở hết hoặc theo một cữ
đóng mở định trớc nào đó làm cho việc vận hành đợc dễ dàng hơn, an toàn cho thiết bị. Ta
gọi điều khiển thiết bị đóng mở cửa van kiểu này là bán tự động
Trên hình 8-1 giới thiệu cấu trúc cơ bản hệ thống đóng mở cửa van bằng cơ- điện. Đối
với cửa van, việc bị kẹt do các vật trôi nổi chèn vào trong quá trình đóng, mở khi cha kết
thúc theo hành trình định trớc thờng xẩy ra. Điều đó làm tăng đột ngột lực đóng mở, gây h
hỏng thiết bị. Để ngăn ngừa, ngời ta phải đa vào đó một bộ phận chống quá tải; có kiểu về
lực hoặc mô men xoắn. Trên hình 8-1 là sơ đồ tổng quát để điều khiển đóng mở bằng cơ-
điện. Bộ phận cảm biến và thiết bị đo ở đây có cả các bộ phận này. Khi hết hành trình hoặc
đột ngột quá tải, thông tin đợc truyền về bộ phận điều khiển để ngắt dòng điện cung cấp cho
động cơ vì vậy máy dừng lại và đợc an toàn.

Phơng án bán tự động này thờng có đầu t ban đầu rẻ, trình độ kỹ thuật không cao lắm,
nhng thích hợp cho các công trình thuỷ lợi. Trình độ ngời sử dụng không cần cao, nhng phải
qua lớp đào tạo cơ điện.
Các dạng máy đóng mở cửa van khác nhau đợc giới thiệu ở các chơng trớc có những
hình thức kết cấu về hạn chế hành trình và quá tải khác nhau và độ an toàn, tin cậy của từng
loại cũng khác nhau.
b) Tự động đóng mở cửa van
- Cơ sở điều khiển tự động đóng mở cửa van
Trên các công trình thuỷ lợi việc điều tiết mực nớc dựa trên các nguyên lý thuỷ lực cơ
bản: Điều tiết mực nớc, điều tiết lu lợng, dòng không ổn định và cấu trúc thuỷ lực cơ bản
(dòng chảy trên hoặc dòng chảy dới cửa van). Mục đích điều tiết là để tích trữ nớc, cung cấp
nớc theo yêu cầu tới tiêu, sinh hoạt, công
nghiệp, bảo vệ an toàn công trình, an toàn cho
vận hành, tiết kiệm nớc. Vậy khi bố trí cửa van
để điều tiết mực nớc với ý nghĩa tự động điều
khiển phải tuân thủ sự định hình của bố trí hệ
thống và sự tơng tác giữa các cấp kênh và thiết
bị.
Hình 11-27. Điều khiển vào ra
Nh vậy muốn tự động đóng mở cửa van
phải biết đợc những thông số đầu vào cần thiết
tức là phải có các dữ liệu cần thiết và xử lý để
điều khiển quá trình làm việc của thiết bị. Dữ liệu
có thể là có sẵn hoặc định sẵn nh giá trị đóng mở
cửa lớn nhất và nhỏ nhất, mực nớc cao nhất thấp
nhất, hoặc đóng mở theo dữ liệu cần cung cấp n-
ớc Để có thể thu thập đợc dữ liệu ngời ta thực
hiện trực tiếp tại vị trí điều khiển và cũng có thể
thực hiện từ xa. Trong hiện đại hoá, điều khiển từ
xa có thể hiểu là sự tham gia của thiết bị ngoài các

hoạt động trên thực tế do con ngời làm. Một hệ
thống điều khiển từ xa có thể có tín hiệu đợc
76
PC
PLC
Thiết bị
đóng mở
A/D
Đầu đo Cửa van
Mực n ớc
truyền từ ngoài công trình về phòng điều khiển trung tâm và ngợc lại. Để có các số Hình
11-28. Quá trình điều khển hệ thống
liệu toàn hệ thống (hình 11-28) của công trình, ngời ta đặt các trạm quan trắc từ xa. Đây là
thiết bị hoạt động một chiều. Thiết bị ở phòng điều khiển đợc hiển thị hoặc ghi lại một số
hoạt động trên công trình nh quan trắc mực nớc từ xa tại một số điểm quan trọng. Để theo
dõi các hoạt động của các cửa van và sự thay đổi của mực nớc trong thời gian đóng và mở
ngời ta dùng các thiết bị cảm ứng gọi là sensor. Có các loại nh:
Các sensor theo dõi cửa cống:
+ sensor thăng bằng.
+ sensor áp lực nớc;
+ sensor dạng phao.
Các sensor theo dõi lu lợng
+ sensor siêu âm đo lu tốc;
+ Các đập tràn và máng.
- Sơ đồ tự động điều khiển theo nghĩa tự động điều khiển bằng cơ, điện và điện tử máy
tính
Để tiếp nhận, xử lý thông tin từ ngời
sử dụng và các sensor và điều khiển
đóng mở cửa van, ngời ta sử dụng PLC (thiết
bị

điều khiển lôgic đợc chơng trình hoá). PLC là
một máy tính công nghiệp đợc sử
dụng để điều khiển trong các dây chuyền
sản xuất công nghiệp nh dệt, chất dẻo, nhà
máy đờng Là một máy tính vì kết cấu của nó
có phần cứng, phần mềm (CPU, ROM,
RAM, các cổng I/O .). Do không quan sát
đợc quá trình xẩy ra trên bộ phận tự động
nên việc chuyển đổi khó thực hiện. Để hiện
thị và điểu khiển cả hệ thống cửa van và Hình 11-29. Sơ đồ điều
khiển tự động
công trình, ngời ta thờng nối kết PLC với máy tính PC.
Phải có thêm các bộ phận thu thập số liệu, truyền số liệu, xử lý số liệu và truyền lệnh
để vận hành thiết bị vào hệ thống điều khiển. Các số liệu đầu vào và xử lý đợc máy tính PC
thực hiện. Các lệnh chấp hành đợc truyền qua PLC. PLC có nhiệm vụ đọc trạng thái các
thông số đầu vào từ các sensor và nhận, xử lý các lệnh của chơng trình. Thông số cửa van đ-
ợc phản ảnh qua bộ phận đo và đợc chuyển tới bộ phận biến đổi A/D để bộ phận này biến
đổi thành các tín hiệu số trớc khi nhập vào máy tính. Bộ biến đổi A/D xây dựng dựa trên
nguyên tắc:
- Nguyên tắc thời gian;
- Nguyên tắc đếm;
- Nguyên tắc so sánh gần đúng liên tiếp.
Từ nguyên tắc thuỷ lực về mực nớc định trớc max, min; lu lợng, dòng chảy không ổn
định hay áp lực chất lỏng trong máy đóng mở, tốc độ vòng quay của các trục, độ mở cửa
van và mức độ tự động hoá để lựa chọn đầu đo và sơ đồ điều khiển thích hợp.
- Các mức độ tự động hoá đóng mở:
77
Tự động hoá có nhiều cấp độ khác nhau:
- Điều khiển phân phối hoặc điều tiết cục
bộ

- Điều khiển trung tâm
- Điều khiển chủ đạo có giám sát: thờng
đợc gọi là SCADA. Đây là một hệ thống có
cả các thành phần ở phòng điều khiển trung
tâm và ngoài thực địa.
1. Điều khiển tại chỗ: là điều khiển
hoạt động của một thiết bị trên công trình,
trên đồng đợc thực hiện tại hiện trờng. Công
việc điều khiển thiết bị ở đây có thể là thủ
công, cơ khí, bán tự Hình 11-30.
Điều khiển tại chỗ
động hoặc tự động. Thủ công và cơ khí đã đợc trình bày ở các chơng trớc.
Hình 11-31. Điều khiển tập trung
Hình 11-32. Hệ thống cơ bản SCADA Hình
11-33. Điều khiển từ xa
+ Điều khiển từ xa: là điều khiển một thiết bị trên công trình hoặc trên đồng từ một địa
điểm nhất định. Nh vậy muốn điều khiển đóng mở cửa van cần có hệ thống thông tin liên
lạc. Việc đóng mở có thể tự động hoặc thủ công.

Hình 11-34. Bố trí bảng điều khiển logic đợc chơng trình hoá (PLC) và bảng hớng dẫn
2. Tự động đóng mở cửa van thuần tuý theo thuỷ lực và kết cấu công trình
Trong thực tế có rất nhiều loại hình đóng mở cửa van tự động đã đợc áp dụng:
78
- Đóng mở tự động theo nguyên lý phao đối trọng, có các loại cửa:
Cửa van AMIL và AVIO: có tác dụng tự động điều chỉnh mực nớc thợng lu và hạ lu của cửa
van ở một cao trình nhất định. Trên thế giới đã sử dụng loại này rất nhiều; còn ở nớc ta
do trình độ và do yêu cầu kỹ
thuật trong các hệ thống thuỷ nông cha
cao nên mới chỉ đợc áp dụng thử ở Củ
Chi (hình 11-35).

Cửa van phao tự động áp dụng thành
công và hiệu quả nhất đó là hệ thống cửa
van tự động Ba Ra Đô Lơng (Nghệ An).
Trong đó có cửa van tự động xả cát kiểu
Clape rộng 21 mét cao 3.5 mét đợc đóng
mở Hình 11-35. Cửa van
AMIL
tự động thông qua hệ thống dây cáp nối
với hai buồng phao, mỗi phao có thể tích
~ 30m
3
. Ngoài ra còn có 11 khoang cửa rộng 23 mét tự động xả lũ cũng theo nguyên lý phao
nhng dung tích phao nhỏ hơn một ít. Hệ thống này đợc chế tạo, lắp đặt từ những năm 1930,
qua một số lần phải sửa chữa do bị bom đạn đến nay vẫn vận hành hoàn toàn tự động một
cách rất hiệu quả.
Ngoài các loại trên còn có kiểu cửa van cung phao tự động,
- Đóng mở tự động theo nguyên lý áp lực nớc, có các loại cửa:
+ Cửa van tự động bản lệch trục ngang có tác dụng giữ mực nớc thợng lu đến một cao
trình nhất định, khi mực nớc vợt quá cao trình này cửa van sẽ tự động mở ra thoát lũ
và tự động đóng về giữ nớc (trữ nớc) khi mực nớc thợng lu hạ xuống đến một mức nào đó
theo thiết kế. Loại cửa này áp dụng rất có hiệu quả đối với các công trình thuỷ lợi ở vung
núi, xa trạm quản lý và thờng có những trận lũ đột xuất, những nơi mà cán bộ quản lý vận
hành không thể hoặc rất vất vả
để có thể thao tác đóng mở đợc
cửa van một cách kịp thời.
Cửa van tự động bản lệch
trục đứng (giữa): có tác dụng
nh cửa van bản lệch trục ngang.
Loại này đã đợc áp dụng cho
một số địa phơng ở Việt nam.

Cũng dựa trên nguyên lý tự
động đóng mở theo áp lực nớc
còn có một số loại khác nh cửa
van kiểu mái nhà (hình 11-36),
cửa van "cắt lũ
nhanh" của Pháp,
+ Cửa van tự động thủy
lực kiểu cánh
cửa: Có thể nói đây là một
điển hình mang lại hiệu quả hết
H
ình 11-36. Cửa van kiểu mái nhà
sức to lớn mà hình loại cửa van tự
động mang lại. Loại cửa van
này thờng đợc áp dụng cho
79
1000
13200
9
7
3
0
5500
5
6
0
0
1300

1

5
0
0
10000
6
7
5
0
8000
4130
6
0
0
0
9
5
0
7
7
3
0
vùng đồng bằng ven biển, nó tự động đóng mở phụ thuộc hoàn toàn vào mức nớc. Tự động
đóng về khi mực nớc thợng hạ lu ngang nhau và tự động mở ra (theo 1 hoặc 2 phía tuỳ theo
yêu cầu nhiệm vụ của công trình) khi có độ chênh nhất định theo thiết kế. Theo nguyên lý
đó cửa van có thể thực hiện tự động hoàn toàn (hình 11-2) khi thực hiện một nhiệm vụ hết
sức quan trọng: Gạn triều, tiêu úng, ngăn mặn giữ ngọt.
Chính vì vậy mà đại đa số các cửa van vùng đồng bằng sông Cửu Long đều sử dụng
loại cửa này cho các công trình thuỷ lợi.
Ngoài các loại cửa van tự động đóng mở nêu trên còn có một số hình loại khác nữa
song rất ít khi đợc áp dụng trong thực tế, đặc biệt là trong các công trình thuỷ lợi nh cửa van

đập xếp, cửa van Clape phao đối trọng,.v.v
80