Tài liệu Chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí trong các công trình thủy lợi

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Các thông tin, tài liệu trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định và đã được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Quang Huy i LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Quản lý xây dựng, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình và sự động viên sâu sắc của thầy giáo hướng dẫn khoa học, các thầy cô giáo trong khoa công trình, bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, cán bộ trường Đại học Thủy lợi, lãnh đạo và các chuyên gia trong đơn vị công tác cùng các đồng nghiệp và bạn bè, đây chính là nguồn động lực lớn để tác giả hoàn thành tốt Luận văn thạc sĩ của mình. Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã luôn theo sát động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo, PGS.TS. Nguyễn Hữu Huế - Hướng dẫn chính và TS. Hoàng Bắc An – Hướng dẫn phụ đã hết sức tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Tuy đã có những cố gắng nhất định song do hạn chế về thời gian, trình độ, kinh nghiệm bản thân nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý, xây dựng và chỉ bảo của quý thầy cô giáo và đồng nghiệp. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Quang Huy ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢN VẼ ....................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ....................... viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI ..............5 1.1 Đặc điểm thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi ...............................................5 1.1.1 Công trình thủy lợi .................................................................................................5 1.1.2 Hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi ................................................5 1.1.3 Vai trò của thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi ...............................................8 1.2 Các hạng mục thiết bị cơ khí tiêu biểu trong một số công trình thủy lợi...........9 1.2.1 Công trình Hồ chứa nước Cửa Đạt .........................................................................9 1.2.2 Công trình Hồ chứa nước Định Bình ...................................................................10 1.2.3 Công trình Hồ chứa nước Nước Trong ................................................................ 12 1.2.4 Công trình Hồ Tả Trạch .......................................................................................14 1.2.5 Công trình Hồ chứa nước Ngàn Trươi .................................................................16 1.2.6 Công trình cống Báo Đáp (xây mới) ....................................................................19 1.2.7 Công trình trạm bơm Vạn An ...............................................................................22 1.2.8 Hệ thống công trình thủy lợi Thạch Nham ........................................................... 24 1.3 Công tác thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi ........27 1.3.1 Khái quát...............................................................................................................27 1.3.2 Nội dung và nhiệm vụ công tác thiết kế cơ khí công trình thủy lợi .....................27 1.3.3 Một số tài liệu cơ bản thường áp dụng trong công tác thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi ..................................................................................................................29 Kết luận chương I ........................................................................................................30 iii CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CƠ KHÍ TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI .......... 31 2.1 Cơ sở pháp lý trong quản lý chất lượng thiết kế cơ khí công trình thủy lợi ... 31 2.1.1 Sản phẩm tư vấn thiết kế cơ khí công trình thủy lợi ............................................ 31 2.1.2 Các luật, quy định liên quan đến việc nghiên cứu, thiết kế ................................. 38 2.1.3 Các qui chuẩn, qui phạm, tiêu chuẩn hướng dẫn, quản lý công tác thiết kế cơ khí công trình thủy lợi ......................................................................................................... 39 2.2 Nội dung về chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi.................. 44 2.2.1 Chất lượng công trình xây dựng ........................................................................... 44 2.2.2 Chất lượng thiết kế công trình xây dựng .............................................................. 46 2.2.3 Chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi ......................................... 46 2.3 Quản lý chất lượng sản phẩm thiết kế cơ khí công trình thủy lợi .................... 49 2.3.1 Quản lý chất lượng sản phẩm ............................................................................... 49 2.3.2 Quản lý chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi ............................ 50 Kết luận chương 2 ....................................................................................................... 52 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ CÔNG TÁC THIẾT KẾ CƠ KHÍ TẠI CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG VĂN PHONG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI ........................ 53 3.1 Đánh giá công tác thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí tại công trình đập dâng Văn Phong .................................................................................................................... 53 3.1.1 Giới thiệu dự án .................................................................................................... 53 3.1.2 Mô tả về công trình đập dâng Văn Phong, tỉnh Bình Định .................................. 55 3.1.3 Hệ thống thiết bị cơ khí tại công trình ................................................................. 59 3.1.4 Phân tích đánh giá quá trình thiết kế cơ khí các giai đoạn ................................... 64 3.2 Thực trạng công tác thiết kế cơ khí tại HEC và một số đơn vị tư vấn ............. 76 3.2.1 Chính sách chất lượng của HEC .......................................................................... 76 3.2.2 Qui trình thiết kế và quản lý chất lượng sản phẩm thiết kế cơ khí ...................... 77 iv 3.3 Các tồn tại, hạn chế trong công tác thiết kế và quản lý chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí .............................................................................................. 79 3.3.1 Tính đặc thù của công tác thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi ..................79 3.3.2 Một số tồn tại trong lập hồ sơ thiết kế cơ khí và bài học kinh nghiệm ................80 3.3.3 Các hạn chế, khó khăn đặc trưng ảnh hưởng đến chất lượng thiết kế cơ khí.......88 3.4 Đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí.............90 3.4.1 Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của thiết kế cơ khí .................................90 3.4.2 Nâng cao năng lực chuyên môn, kỹ năng tư vấn cơ khí ......................................92 3.4.3 Nâng cao công tác quản lý, kiểm soát chất lượng ................................................95 3.4.4 Tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật, ứng dụng tin học ........................................99 3.4.5 Xây dựng một hệ thống quản lý chất lượng cụ thể ..............................................99 3.4.6 Tuân thủ quá trình thiết kế đã được thống nhất ..................................................101 Kết luận chương 3......................................................................................................103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................104 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................107 Tiếng Việt ...................................................................................................................107 Mạng internet .............................................................................................................108 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢN VẼ Hình 1.1 Tổ máy bơm – Thiết bị cơ khí thủy lực đặc trưng của ngành thủy lợi ............ 7 Hình 1.2 Cửa van cung B x H = 11 x 17m – Tràn xả lũ Hồ Cửa Đạt ............................. 9 Hình 1.3 Các cửa van cung B x H = 14 x 11m – Tràn xả mặt Hồ Định Bình .............. 11 Hình 1.4 Cửa van cung B x H = 12,5 x 14m – Tràn xả mặt Hồ Nước Trong ............... 13 Hình 1.5 Thiết bị cơ khí (máy đóng mở cửa van) - Cống xả sâu Hồ Tả Trạch ............ 15 Hình 1.6 Cửa van côn D2500- Cống lấy nước số 2 Hồ Ngàn Trươi ............................ 17 Hình 1.7 Các cửa van phẳng khoang cống - Cống Báo Đáp (đang lắp đặt) ................. 20 Hình 1.8 Các tổ máy bơm Q = 18000 m3/h – Trạm bơm Vạn An ................................ 23 Hình 1.9 Toàn cảnh đầu mối đập dâng Thạch Nham – nhìn thượng lưu ...................... 24 Hình 2.1 Sản phẩm thiết kế cơ khí công trình thủy lợi giai đoạn TKCS ...................... 32 Hình 2.2 Sản phẩm thiết kế cơ khí công trình thủy lợi giai đoạn TKKT & BVTC ...... 35 Hình 3.1 Toàn cảnh hạ lưu công trình đập dâng Văn Phong ........................................ 54 Hình 3.2 Bản vẽ bố trí chung thiết bị cơ khí Tràn – Đập dâng Văn Phong .................. 60 Hình 3.3 Bản vẽ bố trí chung thiết bị cống bờ trái – Đập dâng Văn Phong ................. 62 Hình 3.4 Bản vẽ bố trí chung cống bờ phải – Đập dâng Văn Phong ............................ 63 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các qui chuẩn, tiêu chuẩn hướng dẫn chung ................................................39 Bảng 2.2: Các tiêu chuẩn qui định về quản lý thiết kế, nghiệm thu cơ khí ...................40 Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn qui định về vật liệu chế tạo ..................................................41 Bảng 2.4: Các tiêu chuẩn qui định về trạm bơm, máy bơm và thiết bị trạm bơm ........41 Bảng 2.5: Các tiêu chuẩn qui định về sơn phủ và bảo vệ bề mặt kết cấu thép .............42 Bảng 2.6: Các tiêu chuẩn qui định trong thiết kế, lựa chọn, nghiệm thu thiết bị nâng. 42 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật chính công trình đập dâng Văn Phong. ........................... 56 Bảng 3.2: Các thông số chính ba (3) phương án đập dâng Văn Phong giai đoạn TKKT (hạng mục có liên quan thiết bị cơ khí). ........................................................................69 Hình 3.3: Sơ đồ quản lý và bảo đảm chất lượng lập báo cáo cơ khí ............................. 77 Hình 3.4: Sơ đồ quản lý và bảo đảm chất lượng lập bản vẽ thiết kế cơ khí ..................77 Hình 3.5: Sơ đồ quản lý và bảo đảm chất lượng lập dự toán thiết bị cơ khí .................78 Bảng 3.6: Một số tồn tại thường xuất hiện trong lập hồ sơ thiết kế cơ khí ...................80 Bảng 3.7: Danh mục công trình khảo sát các tồn tại trong thiết kế cơ khí ...................81 Bảng 3.8: Tổng hợp kết quả các công trình nghiên cứu (xử lý dữ liệu trên phần mềm SPSS Ver 20). ................................................................................................................83 Hình 3.9: Biểu đồ cơ cấu loại công trình rà soát ........................................................... 84 Hình 3.10: Biểu đồ cơ cấu công trình rà soát theo giai đoạn thiết kế ........................... 84 Hình 3.11: Biểu đồ tỷ lệ công trình phải thay thế vật liệu ............................................85 Hình 3.12: Biểu đồ tỷ lệ công trình phải điều chỉnh thiết bị mua sẵn ........................... 85 Hình 3.13: Biểu đồ tỷ lệ công trình có sai khác giữa các bản vẽ bộ môn .....................86 Hình 3.14: Biểu đồ tỷ lệ công trình có thiếu sót trong bản vẽ, tính toán ......................86 Hình 3.15: Biểu đồ tỷ lệ công trình bị ảnh hưởng về tiến độ ........................................87 Hình 3.16: Biểu đồ tỷ lệ công trình thiết bị chưa tối ưu, chưa khả thi ..........................87 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn BXD Bộ Xây dựng BTCT Bê tông cốt thép CĐT Chủ đầu tư CLCT Chất lượng công trình CNDA Chủ nhiệm dự án CNCN Chủ nhiệm chuyên ngành CNTK Chủ nhiệm thiết kế CP/CTCP Cổ phần/ Công ty cổ phần CTTL Công trình thủy lợi CTXD Công trình xây dựng DAĐT Dự án đầu tư ĐHTL Đại học Thủy lợi GS Giáo sư GĐCT Giám định chất lượng HEC Tổng công ty TVXD thủy lợi Việt Nam - CTCP KTV Kiểm tra viên NDA Nhóm dự án NTK Nhóm thiết kế NXB Nhà xuất bản PGS Phó giáo sư QĐ Quyết định QLDA Quản lý dự án viii QLCL Quản lý chất lượng QLCLCT Quản lý chất lượng công trình QCVN Quy chuẩn Việt Nam QTVH Quy trình vận hành TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TKCS Thiết kế cơ sở TKKT Thiết kế kỹ thuật TKKT-TDT Thiết kế kỹ thuật - Tổng dự toán TK/BVTC Thiết kế/Bản vẽ thi công TKV Thiết kế viên TQM Quản lý chất lượng toàn diện TS Tiến sĩ TVXD Tư vấn xây dựng TVTK Tư vấn thiết kế ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Các thiết bị cơ khí là một hạng mục rất quan trọng trong công trình thủy lợi. Nó bao gồm các loại máy móc thiết bị làm việc lâu dài trên công trình để phục vụ cho công trình hoạt động, để bảo vệ sự an toàn của công trình và thực hiện những chức năng khác. Đó là các loại cửa van, các thiết bị đóng mở cửa van, các thiết bị nâng hạ, các thiết bị đường ống, các thiết bị thủy lực như tổ máy bơm, tua bin,... Hiệu quả của công trình thủy lợi được đảm bảo khi các thiết bị này được lựa chọn, tính toán chính xác, vận hành tin cậy. Nếu các thiết bị này có sự cố thì có thể dẫn đến những tổn hại lớn cho công trình cũng như tác hại cho đời sống vùng hạ du. Công tác tư vấn thiết kế là một trong những hoạt động quan trọng, mang tính tiền đề đối với chất lượng công trình nói chung và hạng mục thiết bị cơ khí công trình nói riêng. Trong những năm vừa qua nhà nước đã ban hành rất nhiều tiêu chuẩn, quy chuẩn, quy phạm để quản lý chất lượng phục vụ công tác thiết kế công trình ở tất cả các lĩnh vực xây dựng nói chung và hạng mục thiết bị cơ khí thủy lợi nói riêng. Tuy nhiên việc kiểm soát chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí công trình hiện vẫn gặp nhiều khó khăn, do nhiều yếu tố khách quan cũng như chủ quan tác động. Trong công trình thủy lợi, các hạng mục thiết bị cơ khí là một bộ phận rất quan trọng, song nó vẫn chỉ là một hạng mục với quy mô nhỏ và thường phụ thuộc hoàn toàn vào các hạng mục chính của công trình. Đối với công trình hồ chứa đó là các cửa van tràn xả lũ, cửa van cống lấy nước và hệ thống đóng mở, hệ thống đường ống thép áp lực; Đối với công trình đập dâng đó là các cửa van xả sâu, xả mặt, cống lấy nước và hệ thống đóng mở; Đối với công trình trạm bơm đó là các cửa van, hệ thống lưới chắn rác, vớt rác, các tổ máy bơm cùng hệ thống thiết bị phụ; Đối với công trình dẫn nước đó là hệ thống đường ống thép và các thiết bị hỗ trợ; Đối với công trình thủy lợi kết hợp giao thông thủy đó là các cửa van âu thuyền, thông thuyền, van cân bằng nước và hệ thống đóng mở;... Các thiết bị này nằm trên hoặc trong công trình chính, chịu sự tác động của công trình chính, đan xen vào các hạng mục khác của công trình,... 1 Công tác thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí vừa có tính đặc thù riêng khác với công trình thủy lợi nói chung vừa chịu sự điều khiển, điều độ của các hạng mục chính công trình, có lúc mang tính chủ động riêng biệt, có lúc lại mang tính bị động, phụ thuộc. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để quản lý chất lượng thiết kế một cách tốt nhất, tổng quan nhất có thể song vẫn phát huy được tính sáng tạo cần thiết trong lĩnh vực này. Đó cũng chính là lý do tác giả chọn đề tài “Chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí trong các công trình thủy lợi”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, phân tích đánh giá các mặt thuận lợi và mặt khó khăn, các vấn đề vướng mắc thường gặp trong quá trình hoạt động tư vấn thiết kế, các bài học kinh nghiệm và đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao công tác quản lý chất lượng thiết kế qua đó nâng cao chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí cho các công trình thủy lợi. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng các hạng mục thiết bị cơ khí công trình thủy lợi. Cụ thể là nghiên cứu về chất lượng của hoạt động tư vấn thiết kế thiết bị cơ khí của Tổng công ty TVXD thủy lợi Việt Nam-CTCP (HEC) và một số đơn vị tư vấn thiết kế khác. Phân tích đánh giá chi tiết một công trình thủy lợi có tỷ trọng thiết bị cơ khí lớn là công trình Đập dâng Văn Phong, tỉnh Bình Định do HEC thiết kế. b) Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu về chất lượng các hạng mục thiết bị cơ khí cho các công trình thủy lợi. Công tác thiết kế và quản lý chất lượng thiết kế cơ khí ở Tổng công ty TVXD thủy lợi Việt Nam-CTCP (HEC) nói riêng và một số đơn vị tư vấn thiết kế nói chung. Xem xét đánh giá, phân tích các mặt thuận lợi, các vấn đề tồn tại, khó khăn trong quá trình thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí và đưa ra một số biện pháp nhằm nâng cao công tác thiết kế cơ khí và quản lý chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí trong giai đoạn thiết kế từ TKCS đến BVTC và giám sát tác giả. 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu a) Cách tiếp cận Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn đã dựa trên cách tiếp cận cơ sở lý luận về khoa học quản lý xây dựng và những quy định hiện hành của hệ thống văn bản pháp luật trong lĩnh vực này. Ngoài ra, bằng cách tiếp cận thực tế các đơn vị tư vấn thiết kế tại Việt Nam, tiếp cận trực tiếp các công trình thủy lợi đã và đang thiết kế hoặc thi công sẽ cho các kết quả mang tính thực tiễn cao. b) Phương pháp nghiên cứu Luận văn đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu phù hợp với đối tượng và nội dung nghiên cứu trong điều kiện Việt Nam, đó là: - Phương pháp tổng hợp, so sánh, phân tích đánh giá số liệu thu thập; - Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế; - Phương pháp kế thừa: Các nghiên cứu đã có, các tài liệu chuyên ngành đã được công bố và thừa nhận; - Phương pháp chuyên gia và một số phương pháp kết hợp khác. 5. Ý ngh a khoa học à thực tiễn ủa đề tài a) Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý luận về quản lý chất lượng thiết kế, vấn đề và giải pháp nâng cao chất lượng quản lý thiết kế, quan điểm lý luận về hiệu quả chất lượng quản lý thiết kế công trình nói chung và hạng mục thiết bị cơ khí thủy lợi nói riêng. Những nghiên cứu này ở một mức độ nhất định có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong nghiên cứu chuyên sâu về quản lý chất lượng thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi nói riêng và công trình thủy lợi – thủy điện nói chung. b) Ý nghĩa thực ti n: Luận văn sẽ hệ thống hóa một cách ngắn gọn lý thuyết về các vấn đề cơ bản trong quản lý chất lượng thiết kế công trình, từ đó đưa ra một số giải pháp nâng cao chất lượng thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí công trình thủy lợi. 3 Các phân tích đánh giá và giải pháp để nâng cao chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí công trình thủy lợi trong luận văn mang tính gợi mở và có thể sử dụng là tài liệu tham khảo đối với công tác quản lý chất lượng thiết kế hạng mục thiết bị cơ khí Tổng công ty TVXD thủy lợi Việt Nam – CTCP (HEC) nói riêng và trong các đơn vị tư vấn thiết kế nói chung. 6. Kết quả đạt được Tổng quan về thiết bị cơ khí, công tác thiết kế cơ khí công trình thủy lợi và chất lượng thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí công trình thủy lợi. Giới thiệu sau đó là phân tích, đánh giá một số công trình có hạng mục thiết bị cơ khí lớn tại Việt Nam gần đây. Đưa ra và phân tích một số tồn tại, khó khăn trong công tác thiết kế và quản lý chất lượng thiết kế hiện nay, từ đó nghiên cứu đề xuất một số giải pháp có cơ sở khoa học nhằm nâng cao chất lượng công tác và sản phẩm thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi. 7. Nội dung của luận văn: Ngoài Phần mở đầu, Phần kết luận và kiến nghị. Nội dung luận văn gồm 3 chương nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về thiết bị cơ khí và công tác thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi. Chương 2: Cơ sở khoa học công tác quản lý chất lượng thiết kế các hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi. Chương 3: Đánh giá công tác thiết kế cơ khí tại công trình đập dâng Văn Phong và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng thiết kế thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 Đặc điểm thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi 1.1.1 Công trình thủy lợi Công trình thủy lợi là công trình thuộc kết cấu hạ tầng nhằm khai thác mặt lợi của nước, phòng, chống tác hại do nước gây ra, bảo vệ môi trường và cân bằng sinh thái, bao gồm: Hồ chứa nước, đập, cống, trạm bơm, giếng, đường ống dẫn nước phục vụ nông nghiệp, kênh, công trình trên kênh, đê, kè, các công trình chỉnh trị sông khác và bờ bao các loại. Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, Công trình thủy lợi là Sản phẩm được tạo thành bởi trí tuệ và sức lao động của con người cùng vật liệu xây dựng và thiết bị lắp đặt vào công trình, được liên kết định vị với nền công trình nhằm mục đích ngăn ngừa hoặc hạn chế những mặt tác hại, khai thác sử dụng và phát huy những mặt có lợi của nguồn nước để phát triển kinh tế - xã hội. 1.1.2 Hạng mục thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi Có một số cách diễn đạt khái niệm thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi, song cách đơn giản dễ hiểu và được nhiều người chấp nhận thì có thể hiểu: Thiết bị cơ khí thủy lợi là các thiết bị lắp đặt vào công trình thủy lợi nhằm mục đích phát huy các công năng mà nó được yêu cầu. Thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi có thể phân thành 2 loại cơ bản: Thiết bị cơ khí thủy công và thiết bị cơ khí thủy lực. 1.1.2.1 Thiết bị cơ khí thủy công Thiết bị cơ khí công trình thủy công gồm: - Các cửa van công trình thủy công và các loại đập tháo nước và có tính năng bất kỳ (kể cả các âu tàu và ụ tàu) cùng các bộ phận đỡ - vận hành; - Các lưới chắn rác, các cào rác chắn nổi và các bộ phận khác ngăn không cho vật lạ lọt vào các lỗ xả nước của các công trình thủy công; 5 - Các cơ cấu nâng cố định và cơ cấu kéo cửa van, các bộ phận điều phối cửa van đóng nhanh trong dòng chảy; - Các cơ cấu nâng chuyển dùng để điều phối kết cấu động công trình thủy công, cùng xích kéo, dầm cặp, đòn gánh; - Các máy với rác và những thiết bị vệ sinh lưới chắn rác và khu vực nước phía trước chúng; - Các lưới quay và các thiết bị cơ khí khác làm sạch nước; - Thiết bị cơ khí các máy nâng tàu; - Thiết bị cơ khí các công trình bảo vệ cá và cho cá qua lại; - Các thiết bị vận chuyển hàng trong phạm vi đầu mối thủy điện các cánh van, máy biến thế, rác dưới các máy vệ sinh lưới chắn rác và gầu ngoạm, các cầu trục, pa lăng,... - Những thiết bị chuyên dụng khác, chẳng hạn các chốt cửa van và lưới chắn rác, các cửa kín, nắp cửa thăm, nắp che, các phao nổi ở các âu tàu,... - Các chi tiết đặt sẵn, dầm cầu trục, ống thép trong các trạm bơm,... - Đường ống áp lực, xi phông ống thép và các thiết bị phụ trợ như gối đỡ, van chặn, van đĩa, van côn,... - Và các thiết bị, máy móc khác bố trí trên và nằm trong công trình thủy lợi. Các thiết bị này bao gồm các loại máy móc thiết bị làm việc lâu dài trên công trình thủy lợi, nhằm phục vụ cho thiết bị công tác chính của công trình hoạt động, bảo vệ sự an toàn của công trình và thực hiện những chức năng khác. Như vậy, thiết bị cơ khí thủy công là các loại thiết bị lắp đặt trên công trình thủy lợi, thủy điện làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy, điều tiết lưu lượng, dẫn nước, bảo đảm an toàn cho công trình, cho thiết bị thủy lực chính (bơm, tua bin) và giải quyết giao thông thủy qua công trình. 6 1.1.2.2 Thiết bị cơ khí thủy lực Thiết bị cơ khí thủy lực (Máy thủy lực) là các thiết bị dùng để chuyển hóa năng lượng chất lỏng thành cơ năng cơ cấu làm việc của máy hoặc ngược lại. Thiết bị cơ khí thủy lực trong công trình thủy lợi, thủy điện gồm: - Tua bin thủy điện: Tổ máy gồm tua bin và máy phát trong nhà máy thủy điện là thiết bị công tác chính của công trình nhằm sản xuất ra nguồn điện. - Máy bơm: Tổ máy bơm là máy thủy lực biến đổi cơ năng truyền từ nguồn động lực thành năng lượng về vận chuyển chất lỏng (thế năng, động năng). Đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống từ nơi này đến nơi khác. Đây là các thiết bị đồng bộ được thiết kế chế tạo tại các nhà máy chuyên ngành, đảm bảo chất lượng và đã được nghiệm thu thử nghiệm. Với một số trường hợp, các thiết bị này được chế tạo xuất xưởng hàng loạt và có các catalog để lựa chọn theo yêu cầu. Hình 1.1 Tổ máy bơm – Thiết bị cơ khí thủy lực đặc trưng của ngành thủy lợi 7 1.1.3 Vai trò của thiết bị cơ khí trong công trình thủy lợi 1.1.3.1 Công trình hồ chứa, đập, công trình xả nước, tháo nước, cống lấy nước, âu thuyền, đường ống dẫn nước, công trình cho cá đi, các công trình trên kênh: Thiết bị cơ khí bố trí trong các công trình công trình này là: Các cửa van tràn xả lũ (xả mặt, xả sâu) và thiết bị đóng mở; Các cửa van cống lấy nước, cống xả lũ, cống dẫn dòng,... và thiết bị đóng mở; Các lưới chắn rác; Các cửa van thông thuyền, âu thuyền và thiết bị đóng mở; Các đường ống thép, tuynel dẫn nước; Các thiết bị nâng hạ độc lập và các thiết bị cơ khí chuyên dụng khác. Các cửa van có nhiệm vụ quan trọng trong công trình đó là đóng để giữ nước và mở để tháo nước theo yêu cầu đặt ra cho công trình như: Lấy nước tưới, cấp nước phát điện, thoát lũ, gạn chiều, tiêu úng, điều tiết mực nước, lấy nước mặn nuôi trồng thủy sản,... Các đường ống có nhiệm vụ dẫn nước ổn định, an toàn và đảm bảo chất lượng theo yêu cầu đặt ra cho công trình. 1.1.3.2 Công trình trạm bơm: Thiết bị bố trí trong công trình này gồm có: Các tổ máy bơm gồm thiết bị cơ khí thủy lực và các thiết bị năng lượng, các cửa van tại bể hút bể xả và máy đóng mở; Hệ thống lưới chắn rác và máy cào rác, thu gom rác; Các đường ống, các van trên đường ống; Các máy nâng hạ độc lập: Cầu trục, cầu lăn, máy thả phai; Các hệ thống thiết bị phụ trong nhà trạm: Hệ thống cấp nước kỹ thuật, hệ thống tiêu nước, hệ thống cấp dầu, hệ thống cấp khí nén, hệ thống bơm nước mồi, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước uống và sản xuất, thông gió, làm mát, các thiết bị đo lường, kiểm tra. Các thiết bị này hỗ trợ theo chức năng để các tổ máy bơm (thiết bị thủy lực chính và thiết bị năng lượng chính) thực hiện nhiệm vụ của công trình đó là: Cung cấp nươc tưới cho nông nghiệp đối với trạm bơm tưới, đưa nước thừa vào vùng nhận nước đối với trạm bơm tiêu, chuyển nước mưa, nước sinh hoạt và nước công nghiệp đối với trạm bơm tháo nước; cấp nước cho các hộ dùng nước nông thôn đối với trạm bơm cấp nước. Thiết bị của trạm bơm bảo đảm cung cấp nước liên tục phù hợp với biểu đồ dùng nước hoặc đảm bảo tiêu thoát nước khỏi khu vực được tiêu. 8 1.2 Các hạng mục thiết bị cơ khí tiêu biểu trong một số công trình thủy lợi 1.2.1 Công trình Hồ chứa nước Cửa Đạt Công trình xây dựng tại Sông Chu, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá. Khởi công ngày 02/02/2004, đến năm 2010 đưa vào sử dụng. Các thông số kỹ thuật chủ yếu: Cấp công trình: I; Lưu vực (Flv): 5938 km2; Dung tích (Wtb): 1450 triệu m3. Nhiệm vụ dự án: Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862 ha. Cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp với lưu lượng Q=7,715 m3/s. Phát điện N = 97 MW. Các hạng mục chính công trình: Đập chính, tràn xả lũ, đập phụ, nhà máy thuỷ điện. 1.2.1.1 Thiết bị cơ khí chính trong công trình Hình 1.2 Cửa van cung B x H = 11 x 17m – Tràn xả lũ Hồ Cửa Đạt Tràn xả lũ: 03 khoang tràn, cửa van cung, kích thước B x H = 11 x 17m đóng mở bằng hệ thống máy nâng thủy lực (xy lanh thủy lực); Bộ phai thép và cổng trục thả phai. Cửa nhận nước vào nhà máy thủy điện: 02 khoang cống, 04 cửa phẳng, 02 cửa vận hành đóng mở bằng xy lanh thủy lực, 02 cửa sửa chữa đóng mở bằng cầu trục. Nhà máy thuỷ điện: Công suất lắp máy 97 MW, 02 tổ máy. 9 Cống tại đập phụ Dốc Cáy: Cống 01 khoang, cửa van phằng, kích thước BxH=3x3m, đóng mở bằng xy lanh thủy lực. Thượng lưu bố trí phai sửa chữa và lưới chắn rác. 1.2.1.2 Đánh giá về thiết bị cơ khí và công tác thiết kế Đây là một trong những công trình hồ chứa lớn nhất của ngành thủy lợi Việt Nam với nhiều hạng mục thiết bị cơ khí như: Cửa van tại tràn xả lũ, cửa van tại cửa nhận nước, cửa van tại cống đập phụ và các hệ thống đóng mở cửa; Tuyến đường ống lót thép 7000mm vào nhà máy thủy điện và các thiết bị trong nhà máy thủy điện. Đơn vị thực hiện công tác thiết kế (HEC) là một trong những tổ chức tư vấn lớn tại Việt Nam. Hạng mục thiết bị cơ khí có khối lượng công việc lớn, riêng cửa cung tràn xả lũ là một trong những cửa có chiều cao lớn nhất tại Việt Nam đã được thực hiện bới các cán bộ chuyên gia có kinh nghiệm, trong quá trình thiết kế được tổ chức đi tham quan thực tế tại một số công trình trọng điểm tại Việt Nam và Trung Quốc do đó kết quả chất lượng thiết kế cuối cùng được đánh giá cao. Tuy nhiên, trong quá trình cũng không tránh khỏi các tồn tại và khó khăn vướng mắc như: - Thời gian thiết kế cũng như điều chỉnh kéo dài (bắt đầu từ năm 2000 đến 2010), các phương án công trình khá nhiều tại các giai đoạn NCKT, TKKT nên một số giai đoạn chưa đáp ứng được tiến độ của chủ nhiệm dự án cũng như chủ đầu tư. - Tại thời điểm thiết kế, TVTK sử dụng vật liệu chính chế tạo cửa van là thép 09Mn2 theo tiêu chuẩn của Nga, tuy nhiên trong quá trình thi công phải đổi sang loại thép tương đương và phổ biến tại thị trường là Q345B theo đề xuất của đơn vị thi công và chủ đầu tư. 1.2.2 Công trình Hồ chứa nước Định Bình Vị trí dự án: Sông Côn (Kôn), huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định. Thời gian xây dựng: Khởi công năm 2002, khánh thành bàn giao năm 2009. Nhiệm vụ dự án: Cắt giảm lũ cho hạ du sông Côn, tưới: 27.660 ha phía nam tỉnh Bình Định, nuôi trồng thuỷ sản, phát điện, xả 3 m3/s xuống sông Côn bảo vệ môi trường. Các thông số kỹ thuật chủ yếu: Diện tích lưu vực: 826 km2, cấp công trình: II, dung tích (Wtb): 226,21 triệu m3. 10