Van cầu

Van cầu đối trọng thủy lực là thiết bị điều khiển quan trọng trong hệ thống dẫn nước của nhà máy thủy điện, chủ yếu dùng để cắt dòng nước hoặc cho dòng nước chảy qua, bảo vệ sự an toàn của tổ máy tuabin máy phát thủy điện và đường ống dẫn nước. Sau đây là mô tả chi tiết về kết cấu, chức năng, nguyên lý hoạt động, đặc điểm và các phương diện có liên quan khác.

1. Kết cấu và cấu tạo

Thân van và thân bi: Được làm bằng thép đúc hoặc thép rèn cường độ cao, thân bi có thể là bi tâm rỗng hoặc bi tâm đặc, bề mặt được tôi cứng, có khả năng chịu áp suất cao và chống ăn mòn.

Hệ thống làm kín: Sử dụng thiết kế làm kín kép (làm kín khi làm việc + làm kín khi bảo trì), thông thường được kết hợp giữa gioăng cứng bằng kim loại và gioăng mềm bằng cao su, để đảm bảo không bị rò rỉ.

Thiết bị truyền động thủy lực: Bao gồm xi lanh thủy lực, nhóm van điều khiển, bình tích năng, bơm dầu, v.v., có nhiệm vụ đóng mở van bình thường.

Cơ cấu đối trọng: Đối trọng được liên kết với van thông qua thanh truyền cơ học, đóng vai trò như nguồn lực dự phòng của hệ thống thủy lực. Khi áp mất áp suất thủy lực, dựa vào trọng lực để đóng van nhanh chóng.

Thiết bị khóa: Khi van mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn được khóa cơ học để tránh sai động tác.

2. Chức năng cốt lõi

Nhanh chóng ngắt dòng nước: Khi tổ máy sảy ra sự cố hoặc mất điện lưới, hệ thống thủy lực hoặc cơ cấu đối trọng có thể đóng van trong vòng 10 giây để ngăn chặn hiện tượng búa nước làm hỏng đường ống.

Điều chỉnh lưu lượng (có thể tùy chọn): Thông qua hệ thống điều khiển thủy lực có thể điều chỉnh độ mở, để đáp ứng nhu cầu các điều kiện làm việc khác nhau.

Bảo vệ an toàn: Có các chức năng như bảo vệ quá tốc và liên động dừng máy khẩn cấp và các chức năng khác, được tích hợp với hệ thống điều khiển tổ máy.

3. Nguyên lý làm việc

Đóng mở bình thường: Hệ thống thủy lực truyền động cho thanh piston đưa ra kéo vào, dẫn động cho thân bi quay 90° để đóng mở van. Bộ tích năng có tích trữ năng lượng để đảm bảo khi mất điện vẫn có thể hoàn thành thao tác đóng van 1 lần.

Đóng khẩn cấp: Khi hệ thống thủy lực bị sảy ra sự cố ( như mất áp suất), cơ cấu đối trọng sẽ tự động được giải phóng và trọng lực sẽ buộc cho van cầu quay đến vị trí đóng thông qua thanh truyền.

Đảm bảo độ kín: Khi van đóng, áp suất thủy lực hoặc lực đối trọng sẽ ép chặt bề mặt làm kín để ngăn rò rỉ nước áp suất cao.

4. Đặc điểm kỹ thuật

Độ tin cậy cao: Thiết kế dự phòng kép thủy lực và cơ học đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện làm việc cực đoan.

Tổn thất lực cản dòng chảy thấp: Khi mở hoàn toàn, đường kính đường nước chảy của thân bi và đường kính của đường ống là như nhau, lực cản dòng nước cực kỳ nhỏ và giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Tuổi thọ cao: Có lớp phủ chống mài mòn, ổ trục tự bôi trơn và định kỳ bảo dưỡng gioăng phớt làm kín giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng.

Điều khiển thông minh: Có thể tích hợp cảm biến và PLC để bất kể lúc nào cũng có thể giám sát trạng thái van, áp suất và vị trí và thực hiện điều khiển từ xa.

5. Nội dung chính để chọn loại hình và bảo dưỡng

Các thông số lựa chọn: Đường kính danh nghĩa (DN), mức áp suất (PN), vật liệu (như WCB, CF8M), thời gian thao tác (thông thường là ≤60 giây).

Khuyến nghị bảo trì:

Định kỳ kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực và áp suất bình tích năng.

Kiểm tra chức năng nhả thủ công của cơ cấu đối trọng đảm bảo không bị kẹt.

Gioăng phớt nên được thay thế sau mỗi 3 đến 5 năm, thử nghiệm động tác van mỗi năm nên làm ít nhất là 1 lần.

6. Các vấn đề thường gặp và cách giải quyết

Đóng không kín: Kiểm tra bề mặt gioăng xem có bị mòn hoặc có vật lạ mắc kẹt không, sau đó vệ sinh hoặc thay thế gioăng làm kín.

Rò rỉ dầu hệ thống thủy lực: Thay gioăng làm kín hoặc kiểm tra van điện từ.

Động tác của đối trọng chậm: Bôi trơn cơ cấu thanh truyền và kiểm tra xem đối trọng có bị cản trở không.

Van cầu đối trọng thủy lực được thiết kế tích hợp giữa cơ khí, điện và thủy lực, trở thành tuyến phòng thủ quan trọng trong vận hành an toàn của nhà máy thủy điện. Nó có khả năng phản ứng nhanh và nhiều cơ chế bảo vệ, xử lý hiệu quả các rủi ro như búa nước và sự cố tổ máy, là thiết bị cốt lõi không thể thiếu trong các nhà máy thủy điện hiện đại.