Thiết bị đóng mở bằng xi lanh thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý thủy lực thể tích (thủy tĩnh). Mụi trường truyền lực là chất lỏng; áp lực chất lỏng được bơm vào xi lanh ép lên piston, đẩy piston chuyển động qua lại trong xi lanh. Một đầu của piston liên kết với cửa van, do vậy cửa van cũng được chuyển động theo. Trong khi làm việc, xi lanh thủy lực thực hiện hai chuyển động: tịnh tiến và quay. Xi lanh thủy lực có thể lắp đặt ở mọi tư thế khác nhau: đẩy, kéo, nâng, hạ. Thiết bị đóng mở cửa van bằng xi lanh thủy lực làm việc cả hai chiều rất linh hoạt.
Ưu điểm của giải pháp đóng mở thủy lực
Ưu điểm máy đóng mở thủy lực đó là cơ cấu xi lanh thuỷ lực có thể tác động theo phương thẳng đứng, nghiêng một góc bất kỳ, hoặc đẩy ngang, thời gian đóng mở cửa van ngắn rất hữu ích đối với nhiệm vụ tưới và tiêu úng, đặc biệt vào thời kỳ bão lụt. Đóng mở bằng thủy lực có kích thước nhỏ gọn nhưng đẩy được lực lớn, có lực quán tính nhỏ, chỉ bằng một phần mười so với các thiết bị đóng mở (thiết bị truyền động) cơ khí khác cùng công suất, 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 phục được sự không chính xác do lắp ráp.
Nhược điểm của giải pháp đóng mở thủy lực.
- Giá thành thiết bị khá cao so với giải pháp đóng mở truyền thống (tời, vớt me, bánh răng - thanh răng,…)
- Độ chính xác lắp đặt đũi hỏi cao hơn và chỉ sử dụng được ở nơi đó cú nguồn điện.
- Tổn thất thủy lực khá lớn, dễ xảy ra hiện tượng rò rỉ dầu và khó khắc phục sự cố.
Một số sơ đồ thuỷ lực điển hình để đóng mở một số loại van.
Sơ đồ thuỷ lực đóng mở van đĩa
Hình 1.1. Sơ đồ thuỷ lực điều khiển van đĩa
Hệ thống này dùng để điều khiển việc đóng mở van đĩa có sử dụng đối trọng. Xilanh chính XL1 có nhiệm vụ đóng mở cửa van, xilanh XL2 có nhiệm vụ đóng mở chốt giữ cần đối trọng, các xilanh này được điều khiển lần lượt nhờ 2 van phân
phối số 12 và 8. Hành trình mở cửa van, dầu được bơm qua van các van phân phối lần đi vào xilanh XL1 và XL2 (quá trình thực hiện nối tiếp nhau), đẩy cần Pittông đi lên, cửa van được mở và đồng thời bị giữ lại. Hành trình đóng diễn ra ngược lại, dưới tác dụng trọng lực của các đối trọng mà dầu được đẩy về bể.
Sơ đồ thuỷ lực đóng mở van phẳng
Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống đồng bộ hai xi lanh điều khiển van phẳng
Với những cửa van có tải trọng lớn, trạm nguồn thủy lực cung cấp dầu điều khiển xi lanh thủy lực chỉ khi xi lanh chuyển động kéo. Khi xi lanh điều khiển hạ, bơm không cần cung cấp năng lượng cho quá trình này. Hệ thống chỉ duy trì một áp lực điều khiển hạ tải khoảng vài chục bar. Toàn bộ năng lượng bơm sẽ chuyển thành nhiệt. Thùng dầu được chế tạo với thể tích đủ lớn để có thể tỏa được nhiệt lượng này. Trong mạch cũng có thể lắp các van cầu để khóa khi cần sửa chữa, lắp đặt... Sơ đồ mạch như hình 1.2
Sơ đồ thuỷ lực đóng mở van cung
Trong các hành trình đóng cửa van với 2 xilanh thường dễ xảy ra hiện tượng khóa cứng. Để khắc phục hiện tượng này, người ta lắp thêm cụm I như trên hình 1.3.
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống thủy lực điều khiển van cung
1. Bộ lọc dầu 5. Van 1 chiều 9. Đồng hồ áp suất
2. Khóa tay 6. Van điều khiển 4/3 10. Van an toàn
3. Động cơ điện 7. Bộ ổn tốc 11. Van điều khiển 2/2
4. Bơm dầu 8. Xi lanh
Kết luận
Với nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp đóng mở cửa van bằng cơ khí, phương pháp đóng mở bằng thủy lực tỏ ra là ột hướng đi đúng trong tiến trình hiện đại hóa ngành thủy lợi nước ta. Việc áp dụng rộng rãi giải pháp đóng mở cửa van bằng thủy lực tuy đòi hỏi phải có sự đầu tư lớn nhưng chắc chắn sẽ mang lại những hiệu quả rõ rệt. Hơn nữa, với năng lực hiện có của các đơn vị trong nước, chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết kế, chế tạo các hệ thống thủy lực đóng mở cửa van công trình thủy lợi, thủy điện có áp dụng các chương trình điều khiển hiện đại mà không cần phải nhập ngoại.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Vũ Chí Cường, (2002) Thiết kế chế tạo hệ thống đóng mở thủy lực các cống, kênh và lập phần mềm tự động hóa các quá trình vận hành. Đề tài cấp Bộ - Bộ Công nghiệp Hà Nội.
[2] Vũ Duy Quang, Vũ Chí Cường. Nghiên cứu tính toán cửa cống và xây dựng sơ đồ nguyên lý thủy lực mô hình đóng mở cửa cống tự động. Hội nghị khoa học “Cơ học thủy khí toàn quốc 2003”. Hội cơ học Việt Nam. Hội cơ học thủy khí. Đà Nẵng tháng 7 năm 2003, Trang 427 ÷ 433.
[3] Trương Đình Dụ, Nguyễn Đăng Cường, (2005), Cửa van và thiết bị đóng mở - Sổ tay kỹ thuật thủy lợi, NXBNN, Hà Nội.
[4] Rudi A. Lang, (1995), Proportional and Servo Valves, Mannesmann Rexroth, Lohr a. Main/FRG, Germany.
[5] A. Bonchis, P.I. Corke, D.C. Rye, and Q.P. Ha, (2001), "Variable structure methods in hydraulic servo systems control", Automatica, vol. 37, pp. 589-595.
