CHƯƠNG 1 VÀI NÉT TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG SECVOMOTOR TRONG CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước Hệ thống secvomtor là một trong những loại thiết bị thuỷ lực được dùng trong hệ thống đóng mở cánh hướng nước tua bin, được thể hiện trên hình 1.1 Hệ thống secvomotor trong hệ thống điều chỉnh cánh hướng Hiện nay, tình hình nghiên cứu ứng dụng thiết bị thuỷ lực vào các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện ở nước ta trong thời gian những năm gần đây đã được quan tâm đáng kể, đóng góp một phần rất quan trọng vào sự nghiệp công nghiệp hoá đất nước. Với địa hình nước ta nhiều đồi núi, sông suối, nhiều năm có những thời gian hạn hán, lúc khác lũ lụt. Chính vì vậy hệ thống thuỷ lợi, hồ đập với hơn (700 công trình), các công trình đầu mối, kênh mương được đặc biệt chú trọng. Thêm vào đó là hệ thống các nhà máy thuỷ điện công suất từ lớn đến nhỏ khắp nơi trên cả nước phát triển mạnh mẽ.
Cùng với các công trình trên là hàng ngàn các chi tiÕt, thiÕt bÞ, linh kiÖn trong ®ã cã servomotor, các hệ thống đóng mở bằng thuỷ lực. Mặc dù vậy vấn đề quan tâm, nghiên cứu đúng mức những thiết bị về thuỷ lực chưa được quan tâm thoả đáng. Phần lớn các các công trình dùng thiết bị thuỷ lực đóng mở rất ít và chỉ có ở các công trình được xây xựng gần đây. Nguyên nhân chủ yếu là do chúng ta chưa có đủ các thiết bị phù hợp để chế tạo được các phần tử thuỷ lực đạt chất lượng đặc biệt là công nghệ tạo phôi xi lanh chịu áp lực cao theo phương pháp đúc thép đơn thuần sẽ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
2 Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn Trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trở lại đây ở nước ta ngành công nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tư phát triển và đã có những bước tiến đáng kể đặc biệt là năng lượng thuỷ điện, tốc độ tiêu thụ năng lượng tăng 8,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm 2003 là 12% góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước. Ở Việt Nam hiện nay, có nhiều nhà máy thủy điện đã được xây dựng và đi vào sản xuất từ nhiều năm qua như: - Nhà máy thủy điện Hòa Bình; - Nhà máy Thủy điện Thác Bà; - Nhà máy thuỷ điện Yali; Một trong những sự kiện trong nước đang rất được quan tâm là các doanh nghiệp cơ khí trong nước được tham gia đấu thầu chế tạo thiết bị cơ khí thuỷ công cho công trình Thuỷ điện Sơn La. Tại cuộc họp được tổ chức vào hồi đầu tháng 2/2006 giữa các doanh nghiệp cơ khí hàng đầu trong nước với đại diện nhà thầu của Tổng công ty Điện lực Việt Nam (EVN) được biết, tổng khối lượng thiết bị thuỷ công cho Thuỷ điện Sơn La sẽ vào khoảng 42.290 tấn, trong đó, EVN dự kiến sẽ cho đấu thầu rộng rãi quốc tế 3 gói thầu có tổng khối lượng 15.950 tấn, 5 gói còn lại có tổng khối lượng là 26.385 tấn sẽ cho đấu thầu rộng rãi trong nước. Qua những dự án cung cấp thiết bị cơ khí thủy công những năm gần đây đã cho thấy các doanh nghiệp Cơ khí Việt Nam hoàn toàn đủ sức chế tạo các thiết bị cơ khí thủy công ngay chính trong nước.
Các doanh nghiệp Cơ khí trong nước đang mạnh dạn vươn lên, đa dạng hóa sản phẩm, chế tạo thành công nhiều tấn thiết bị thủy công thay thế hàng nhập ngoại, tiết kiệm nhiều ngoại tệ Liên danh MIE, NARIME và VINAINCON là một trong những liên danh được đánh giá có nhiều “tiềm lực” trong chế tạo thiết bị cơ khí thủy công. Liên danh này đã cùng nhau hợp tác, nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị cho nhà máy thủy điện Pleikrông, A Vương, Buôn Kuốp, Hương Điền… NARIME đảm nhận phần thiết kế, MIE chế tạo và VINAINCON xây lắp. Sau một thời gian liên kết, cho đến thời điểm này, Liên danh đã hoàn thành gần như toàn bộ các hạng mục chế tạo thiết bị cho các công trình thủy điện. Dự án thủy điện Pleikrông đã thực hiện được 100% tổng khối lượng công việc thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh, cũng như bàn giao được hơn 1.000 tấn thiết bị cho chủ đầu tư theo đúng tiến độ, đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật.
Liên danh đang hoàn tất các hạng mục còn lại gồm van cung, 4 Xi lanh thuỷ lực, sửa chữa đập tràn và các chi tiết khác. Công trình thủy điện A Vương cũng đã bàn giao cho chủ đầu tư khoảng 80 tấn thiết bị chi tiết đặt sẵn của đường ống áp lực và 450 tấn thép lót đường hầm thuộc hạng mục đường 3 Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn ống áp lực. Từ việc liên danh, liên kết, các đơn vị đã từng bước làm chủ khoa học công nghệ, đảm đương được công việc thiết kế và chế tạo các thiết bị siêu trường, siêu trọng cho các nhà máy thủy điện. Đồng thời đầu tư trang bị được các loại máy chuyên dụng phục vụ cho công tác chế tạo cũng như đào tạo được một đội ngũ cán bộ khoa học công nghệ, cán bộ quản lý và công nhân kỹ thuật đã trưởng thành qua rất nhiều công trình lớn của đất nước.
Sau những dự án kể trên, các đơn vị đã nhận được nhiều đơn hàng từ các chủ đầu tư và trúng thầu cung cấp thiết bị cho nhiều nhà máy thủy điện. Mới đây, MIE đã thắng thầu và được chọn là nhà thầu chính thực hiện gói thầu thiết bị cơ khí thủy công BB-ME 01 do Công ty CP phát triển Điện lực làm chủ đầu tư. MIE cũng đang chuẩn bị đấu thầu các gói thầu thiết bị cơ điện của Nhà máy Thủy điện Bắc Bình và gói thầu thiết bị cơ điện của Nhà máy Thủy điện Bảo Lộc. Viện Nghiên cứu Cơ khí NARRIME là đơn vị có đủ năng lực và kinh nghiệm đảm nhận vai trò tổng thầu thiết kế các hạng mục cơ khí thủy công và sẽ hợp tác cùng với Công ty thiết kế của Ucraina, Viện Thiết kế thủy công Nga là những nhà tư vấn và thẩm định thiết kế đã có nhiều kinh nghiệm.
Viện còn thực hiện các công trình nghiên cứu làm chủ phần điều khiển cho các nhà máy thủy điện cỡ 50 MW. Về phần thiết bị thủy lực của thiết bị đóng mở các hệ thống van, Viện thiết kế, nhập khẩu thiết bị và tích hợp thành hệ thống cho một số nhà máy. Hệ thống xi lanh thủy lực do Viện Nghiên cứu Cơ khí thiết kế, tích hợp Tuy nhiên các thiết bị bộ điều khiển cánh hướng servomotor tại các nhà máy này chủ yếu được nhập ở nước ngoài như: Nga, Đức, Trung Quốc,. Việc chế tạo trong nước mới chỉ dừng ở mức độ chế tạo một số cụm chi tiết phần tử của thiết bị theo thiết kế của nước ngoài hoặc chế tạo theo mẫu sẵn có 4 Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dùng trong các nhà máy thủy điện công suất lớn để phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, việc các nhà máy điện được xây dựng nhằm phục vụ cho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và góp phần phát triển năng lực ngành Cơ khí chế tạo trong nước, nhóm đề tài Trung tâm Gia công áp lực - Viện Nghiên cứu Cơ khí đăng ký thực hiện kế hoạch khoa học công nghệ năm 2008 với đề tài này nhằm mục đích tạo tiền đề cho một hướng phát triển công nghệ chế tạo một trong các tổ hợp thiết bị quan trọng của Tua bin trong nhà máy Thủy điện có công suất lớn, tiến tới thực hiện mục tiêu nội địa hoá thay thế hàng nhập ngoại.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài. Các thiết bị thuỷ lực đã được nghiên cứu và áp dụng cho các thiết bị đóng mở của các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện từ rất sớm ở các nước công nghiệp phát triển như: Đức, Pháp, Nga, Mỹ, Hà lan,…Xilanh thủy lực được dùng phổ biến rộng rãi từ những năm 50. Ngày nay, xilanh thủy lực được chế tạo đến đường kính 1500mm hoặc hơn nữa, hành trình đến 25000mm cho các ứng dụng đặc biệt như ngành dầu khí, thăm dò địa chất.
Hiện nay, xilanh thủy lực không chỉ làm việc đến áp suất 1500 bar (trong thăm dò còn sử dụng áp suất cao hơn) mà còn có thể truyền các thông số về áp suất, hành trình, vận tốc về cho người điều khiển theo dõi. Xilanh thủy lực với cần piston bằng thép mạ Cr hoặc Cr-Ni sử dụng phổ biến nhất trong các công trình trong đất liền và môi trường ít ăn mòn. Xilanh thủy lực có cần piston bằng thép không gỉ được sử dụng trong các vùng ven biển, chịu hóa chất. Đến những năm 80, một vật liệu phủ mới xuất hiện thay thế cho các vật liệu phủ cổ điển Cr-Ni.
Đó là gốm kim loại gốc Ti-Ni. Vật liệu gốm tuy giòn, nhưng có độ cứng bề mặt lớn, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn tốt trong môi trường khắc nghiệt đã nhanh chóng được ứng dụng trong kỹ thuật chế tạo xilanh thủy lực. Gốm kim loại phủ trên cần xilanh, đầu tiên được dùng để phủ lên dụng cụ cắt công nghiệp và gia dụng, sau đó gốm được đưa vào phủ cho các chi tiết trong ôtô như trục khuỷu, ống lót và piston động cơ đốt trong. Vật liệu gốm kim loại sử dụng để tạo lớp phủ trên bề mặt xilanh thủy lực được tiến hành bằng cách phun vật liệu phủ trong dòng oxy cao tốc với khí bị ion hóa hoàn toàn (plasma) nên khó giữ được cơ tính ban đầu của vật liệu gốc.
Đó cũng chính là lý do chỉ có một số hãng xác định được chế độ phủ thích hợp và thương mại hóa sản phẩm của mình. Ngày nay, các van, bơm thủy lực…đặc biệt là các van, bơm điều khiển được bằng điện tỷ lệ như van tỷ lệ, van servo, bơm điều chỉnh lưu lượng đã được nghiên cứu và chế tạo được với chất lượng rất cao. Hệ thống thủy lực ngày nay có thể điều khiển thông qua máy tính, qua các hệ thống giám sát… Các công trình thủy lợi, thuỷ điện ngày nay đều đã sử dụng các thành tựu mới nhất về thủy lực để đưa vào ứng dụng.