Giải pháp bảo vệ chống tăng áp tiên tiến cho Dự án Phục hồi Sinh thái Ba Hồ, Trung Quốc
Nhà máy nước
2025
Trung Quốc
Bảo vệ các hồ nước ngọt ở Vân Nam
Nằm ở trung tâm tỉnh Vân Nam, phía tây nam Trung Quốc, thành phố Ngọc Khê là một trung tâm công nghiệp và sinh thái, được bao quanh bởi ba hồ nước ngọt quan trọng: Phú Tiên, Tinh Vân và Khởi Lô.
Trong những năm gần đây, các hồ này đã phải đối mặt với tình trạng mực nước giảm và ô nhiễm gia tăng, đe dọa đến môi trường cũng như các cộng đồng phụ thuộc vào chúng.
Để giải quyết vấn đề này, Dự án Cấp nước số lượng lớn khu vực phía Đông Ngọc Khê, còn gọi là “Dự án Ba Hồ”, đã được triển khai với tổng vốn đầu tư 1,89 tỷ Nhân dân tệ (khoảng 263 triệu USD). Dự án nhằm mục tiêu cung cấp nước suối sạch từ suối Đại Long Đàm để cải thiện sinh thái nguồn nước các hồ, đảm bảo cấp nước cho khu vực nông thôn, phục vụ nhu cầu tưới tiêu và phát triển công nghiệp cho hơn 1,5 triệu cư dân trên năm quận hành chính. Qua đó, dự án thúc đẩy phát triển bền vững môi trường và góp phần bảo tồn các hệ sinh thái tự nhiên trong khu vực.
Quản lý độ cao cực đoan và rủi ro tăng áp
Dự án yêu cầu nâng nước qua độ cao 941 mét từ suối Dalongtan lên hồ chứa trên đồi. Để thực hiện điều này, một loạt ba trạm bơm đã được thiết kế và xây dựng. Mỗi trạm bơm gồm sáu máy bơm công suất lớn hoạt động song song (bốn máy hoạt động cùng lúc), dẫn nước qua đường ống kim loại đường kính 1.200 mm với tổng chiều dài hơn 6,5 km.
Bảng dưới đây chứa thông tin kỹ thuật chính về hệ thống:
| Tham số hệ thống | Trạm bơm thứ 1 | Trạm bơm thứ 2 | Trạm bơm thứ 3 |
| Số lượng bơm | 6 (4 hoạt động + 2 dự phòng) | ||
| Lưu lượng mỗi bơm (m3/h) | 2250 | ||
| Tổng lưu lượng (m3/h) | 9000 | ||
| Cột áp bơm (m) | 237 | 356 | 356 |
| Đường kính ống chính (mm) | 1200 | ||
| Chiều dài ống chính (m) | 1415 | 2663 | 1957 |
Một hệ thống như vậy, mặc dù mạnh mẽ, lại rất dễ bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng quá độ thủy lực, đặc biệt là trong trường hợp mất điện hoặc dừng bơm khẩn cấp, khi dòng chất lỏng đang chuyển động bị buộc phải dừng lại hoặc đổi hướng đột ngột. Những sự kiện này có thể gây ra các đợt tăng áp nguy hiểm, làm hư hại bơm, đường ống, van và các thành phần khác của hệ thống, cũng như nguy cơ vỡ, ngập lụt và đe dọa tính mạng con người. Do đó, các giải pháp bảo vệ chống tăng áp cần được triển khai sau khi tiến hành phân tích tăng áp toàn diện.
Phân tích và mô phỏng dao động áp lực
Một phân tích dâng áp chi tiết đã được các chuyên gia của BERMAD thực hiện. Sử dụng phần mềm KY Pipe, mô phỏng đã xây dựng kịch bản xấu nhất, bao gồm cả trường hợp các máy bơm ngừng hoạt động ngoài kiểm soát.
Phân tích dâng áp cho thấy:
- Kết quả khi không có bảo vệ: cả hiện tượng dâng áp âm và dương đều xảy ra tại cả ba trạm bơm và dọc theo từng tuyến ống xả trong trường hợp tất cả các máy bơm ngừng hoạt động do mất điện.
- Kết quả khi có giải pháp bảo vệ dâng áp: bằng cách áp dụng các giải pháp bảo vệ dâng áp của BERMAD, hiện tượng dâng áp được kiểm soát, giúp biểu đồ áp suất thể hiện một kịch bản chuyển tiếp có kiểm soát và đảm bảo vận hành an toàn tại tất cả các trạm bơm cũng như dọc theo từng tuyến ống xả.
Biểu đồ minh họa hành vi áp suất (cột áp tính bằng mét so với thời gian tính bằng giây) tại một trong ba trạm bơm trong trường hợp mất điện:
- Đường đỏ thể hiện hành vi áp suất khi mất điện mà không có bất kỳ giải pháp bảo vệ chống dâng áp nào được áp dụng. Sự dâng áp đáng kể được thể hiện rõ ràng.
- Đường xanh lá thể hiện hành vi áp suất khi mất điện với giải pháp bảo vệ chống dâng áp của BERMAD được áp dụng.
Phân tích xác nhận rằng giải pháp đã chọn với van dự đoán dâng áp và van xả khí kết hợp giúp giảm thiểu hiệu quả hiện tượng dâng áp và các rủi ro liên quan, đảm bảo độ tin cậy lâu dài và khả năng phục hồi của hệ thống.
Van dự đoán tăng áp & Tích hợp van xả khí kết hợp
Giải pháp bảo vệ chống dâng trào bao gồm các van dự đoán tăng áp & van xả khí kết hợp với tính năng bảo vệ chống dâng trào.
1. Van dự đoán tăng áp Mỗi trạm bơm được trang bị ba van dự đoán tăng áp thủy lực, điều khiển bằng piston, lắp ngoài đường ống chính cho áp suất cao (PN40). Các van này cảm nhận áp suất đường ống chính, sẽ mở ra khi phát hiện sự sụt giảm áp suất do máy bơm dừng đột ngột. Các van đã mở trước này sẽ tiêu tán sóng áp suất cao quay trở lại, loại bỏ hiện tượng dâng trào.
- Trạm bơm số 1: 3 bộ WW-12”-835-M
- Trạm bơm số 2: 3 bộ WW-16”-835-M
- Trạm bơm số 3: 3 bộ WW-16″-835-M
2. Van xả khí kết hợp Được bố trí chiến lược dọc theo đường ống và trong các trạm bơm, các van này xả khí bị kẹt trong quá trình khởi động và nạp khí khi dừng máy, ngăn ngừa hiện tượng chân không và tách cột nước.
Sử dụng phần mềm BERMAD Air & phần mềm phân tích dâng trào, các chuyên gia của BERMAD đã xác định vị trí và kích thước các van xả khí cần thiết trong trạm bơm và dọc theo đường ống chính. Các van xả khí là một phần quan trọng trong giải pháp bảo vệ chống dâng trào hoàn chỉnh, cho phép hút đủ lượng khí vào đường ống chính, ngăn ngừa hiện tượng chân không và sập ống, giảm thiểu sóng áp suất âm khi máy bơm dừng, đồng thời giảm chấn sóng áp suất dương bằng cách xả khí có kiểm soát khi sóng quay trở lại trạm bơm. Các van xả khí được lắp đặt tại mỗi trạm bơm, tại các điểm cao và các điểm quan trọng dọc theo đường ống chính, dựa trên phân tích dâng trào & phần mềm BERMAD Air.
Dựa trên phân tích, BERMAD khuyến nghị lắp đặt van xả khí kết hợp như sau: tại mỗi trạm bơm, lắp model WW-C70-AC (4”) trên mỗi đường xả của bơm và trên mỗi đường ống chính lên cao lắp model WW-C70-SP (6″). Khách hàng đã chấp nhận hầu hết các khuyến nghị về van xả khí của BERMAD.
TẠI SAO CHỌN BERMAD
Dự án phục hồi sinh thái ba hồ là một ví dụ hoàn hảo về cách các giải pháp điều khiển thủy lực tiên tiến, thông minh và hiệu quả của BERMAD nhằm bảo vệ cơ sở hạ tầng hệ thống nước quan trọng, ngay cả trong địa hình phức tạp. Bằng cách đảm bảo sự ổn định và độ tin cậy của hệ thống, dự án không chỉ đảm bảo việc cung cấp nước mà còn góp phần phục hồi sinh thái và phát triển bền vững cho các hồ mang tính biểu tượng của Vân Nam.
Nghiên cứu điển hình này là tài liệu tham khảo quý giá cho các hệ thống cấp nước số lượng lớn tương tự trên toàn thế giới, nơi các yếu tố như độ cao, khoảng cách và các vấn đề môi trường địa phương khác đặt ra nhu cầu về những giải pháp hiệu quả, bền vững và vững chắc như BERMAD đã thiết kế và triển khai trong dự án xuất sắc này.
