Kiểm tra hiện trạng thiết bị quan trắc thuỷ điện An Khê-Kanak – Đề xuất phương án sửa chữa

Kiểm tra thiết bị quan trắc_thuỷ_điện_An_Khê_Kanak được thực hiện bởi công ty cổ phần thiết bị quan trắc Địa kỹ thuật và Môi trường Việt Nam (VEGI.,JSC)

KIỂM TRA THIẾT BỊ QUAN TRẮC_THUỶ_ĐIỆN_AN_KHÊ_KANAK: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Thủy điện An Khê – Kanak là nhà máy thuỷ điện nằm tại Sông Ba, huyện K’Bang, tỉnh Gia Lai và thị xã An Khê, tỉnh Bình Định. Nhà máy được khởi công xây dựng vào ngày 14 tháng 11 năm 2005. Sau 5 năm xây dựng, thủy điện An Khê – Kanak được khánh thành vào năm 2011.

Nhà máy thủy điện An Khê gồm 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy 80MW. Đập dâng chính là đập đất cao 23,5m. Đỉnh đập rộng 8m. Đập tràn xả lũ bằng bê tông cốt thép có 4 khoang tràn cho phép đạt lưu lượng xả lũ lớn nhất từ 4350,7 m³/s đến 5155,9 m³/s. Đường hầm dài 493,2 m, đường kính 4 m. Hồ chứa có dung tích 15,9 triệu m³. Công suất nhà máy là 160MW.

Nhà máy thủy điện Ka Nak gồm 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy 6,5MW. Đập dâng chính đổ bê tông bản mặt CFRD (CFRD – Concrete Face Rockfilll Dam), cao 68 m. Đỉnh đập rộng 10 m. Đập tràn xả lũ bằng bê tông cốt thép có 3 khoang tràn cho phép đạt lưu lượng xả lũ lớn nhất từ 3311,3 m³/s đến 3907 m³/s. Đường hầm dài 3075,2 m, đường kính 4.5 m. Hồ chứa có dung tích 313,7 triệu m³. Công suất nhà máy là 173MW.

Với quy mô và tính chất của công trình, công trình đã được thiết kế và lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc do hãng Geokon – USA chế tạo. Qua kiểm tra hiện trạng thực tế, khu vực đập tràn thuỷ điện An Khê có tổng cộng 6 thiết bị quan trắc áp lực thấm VW Piezometer hiện vẫn đang hoạt động bình thường; khu vực đập đá đổ bê tông bản mặt – nhà máy thuỷ điện Kanak có tổng cộng 99 thiết bị quan trắc, trong đó có 42 thiết bị hiện đang hoạt động bình thường

Các thiết bị quan trắc và hệ thống ghi đo tại thuỷ điện An Khê – Kanak như sau:

1. Hệ thống quan trắc lún thân đập Settlement System model 4650, ký hiệu V: 25 thiết bị, ký hiệu từ V1 đến V25. Các thiết bị này không được tích hợp vào hệ thống ghi đo tự động. Hiện tại model 4650 đã ngừng sản xuất và được thay thế bởi model 4660

2. Thiết bị quan trắc chuyển vị ngang thân đập Multiple Point Rod Extensometer, model A-5, ký hiệu H: 13 thiết bị, ký hiệu từ H1 đến H13. Model A-5 được thiết kế để đo lún nền, dịch chuyển của nền đất trong hố khoan thẳng đứng, việc sử dụng model này để đo chuyển vị ngang thân đập là chưa đúng với khuyến nghị của nhà sản xuất.

3. Thiết bị quan trắc ứng suất bê tông VW Concrete Embedment Strain Gage, model 4210, ký hiệu NB: 13 thiết bị, từ NB1 đến NB13.

4. Thiết bị quan trắc chuyển vị một chiều VW Crackmeter, model 4420-1-300, ký hiệu JB: 25 thiết bị, ký hiệu từ JB1 đến JB25

5. Thiết bị quan trắc chuyển vị hai chiều VW Crackmeter, model 4420-1-300, ký hiệu SJ: 3 cụm thiết bị, mỗi cụm gồm 2 thiết bị VW Crackmeter, ký hiệu từ SJ4, SJ5 và SJ6.

6. Thiết bị quan trắc chuyển vị ba chiều VW Crackmeter, model 4420-1-300, ký hiệu SJ: 5 cụm thiết bị, mỗi cụm gồm 3 thiết bị VW Crackmeter, ký hiệu từ SJ1, SJ2, SJ3, SJ7 và SJ8.

7. Thiết bị quan trắc biến dạng hai chiều VW Crackmeter, model 4420-1-100, ký hiệu SB: 7 cụm thiết bị, mỗi cụm gồm 2 thiết bị VW Crackmeter, ký hiệu từ SB1, SB2, SB3, SB4, SB5, SB6 và SB7.

8. Thiết bị quan trắc biến dạng ba chiều VW Crackmeter, model 4420-1-100, ký hiệu SSB: 6 cụm thiết bị, mỗi cụm gồm 3 thiết bị VW Crackmeter, ký hiệu từ SSB1, SSB2, SSB3, SSB4, SSB5 và SSB6.

KIỂM TRA THIẾT BỊ QUAN TRẮC_THUỶ_ĐIỆN_AN_KHÊ_KANAK: PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA THIẾT BỊ

1. Phương pháp kiểm tra các cảm biến dây rung VW (Vibrating Wire Sensors)

Hầu hết các thiết bị quan trắc tại thuỷ điện An Khê – Kanak là các cảm biến dây rung (Vibrating Wire sensor), để biết chúng còn hoạt động hay không cần sử dụng máy đọc cảm biến dây rung xách tay hoặc một bộ ghi thu dữ liệu tự động Datalogger kèm theo các phụ kiện cần thiết. Chúng tôi đã sử dụng máy đọc cảm biến dây rung xách tay VW Data Recorder do hãng Slope Indicator chế tạo tại USA để kiểm tra các cảm biến dây rung.

Các cảm biến dây rung do hãng Geokon chế tạo có 2 dây tần số (đỏ và đen), 2 dây nhiệt độ (trắng và xanh), 1 dây trung hoà, khi đấu nối các dây này vào máy đọc, nếu màn hình hiển thị cả hai thông số tần số và nhiệt độ thì cảm biến đang hoạt động bình thường. Nếu chỉ hiển thị tần số mà không hiển thị nhiệt độ có nghĩa là cảm biến Thermistor gắn kèm đầu đo đã hỏng, điều này cũng không ảnh hưởng gì nhiều đến việc tính toán giá trị ghi đo, cảm biến có thể coi là vẫn hoạt động. Nếu cảm biến chỉ hiển thị nhiệt độ, không hiển thị tần số hoặc không hiển thị cả hai, có nghĩa là cảm biến đã bị hỏng.

2. Phương pháp kiểm tra các bộ ghi đo số liệu tự động Datalogger và bộ mở rộng kênh Multiplexer

Các trạm Datalogger gồm có các thành phần sau:

–   Bộ giao diện chuyển đổi tín hiệu cảm biến dây rung AVW200

–   Các bộ mở rộng kênh Multiplexer model 8032

–   Bộ ghi đo dữ liệu tự động CR1000 hoặc CR800

Để kiểm tra các thành phần trên, làm như sau: Sử dụng phần mềm LoggerNet 4.6 kèm theo máy tính và cáp RS232 để kết nối với chúng, nếu chúng kết nối được, có phản hồi, thay đổi được các thông số như tốc độ truyền dữ liệu, quét được số đọc các cảm biến… thì có nghĩa là chúng vẫn hoạt động bình thường, nếu chúng không có phản hồi nghĩa là đã bị hỏng.

KIỂM TRA THIẾT BỊ QUAN TRẮC_THUỶ_ĐIỆN_AN_KHÊ_KANAK: GIẢI PHÁP THAY THẾ, SỬA CHỮA

Thông qua việc kiểm tra thiết bị quan trắc_thuỷ_điện_An_Khê_Kanak nhận thấy rằng hiện tại hệ thống quan trắc tại thuỷ điện An Khê – Kanak đang sử dụng công nghệ ghi đo và truyền số liệu cũ, tồn tại nhiều bất cập và không ổn định. Hệ thống sử dụng module chuyển đổi tín hiệu cảm biến dây rung AVW200 để đọc tín hiệu tần số, thiết bị này có tuổi thọ ngắn và thường không ổn định, đôi khi gây ra sai số. Đường truyền cáp quang từ tủ Datalogger CR1000 về phòng máy tính khá dài, tín hiệu sẽ bị nhiễu và không thể hiển thị trực quan theo thời gian thực, cáp quang cũng rất dễ bị đứt và việc hàn cáp quang cần máy hàn chuyên dụng. Ngoài ra phần mềm quản lý số liệu Multilogger do Canary viết cũng đã lỗi thờI và hiện nay ít được sử dụng.

Trải qua một thời gian dài sử dụng, các bộ mở rộng kênh Multiplexer model 8032 hiện vẫn đang hoạt động, tuy nhiên các rơ-le đóng ngắt kênh đã kém do chúng chỉ có một tuổi thọ nhất định (khoảng 30-40 triệu lần đóng ngắt), độ trễ khá cao vì vậy ngay cả khi chúng vẫn còn hoạt động thì cũng nên thay thế.

Công ty cổ phần thiết bị quan trắc Địa kỹ thuật và Môi trường Việt Nam đề xuất phương án sử dụng một bộ ghi thu số liệu CR6, các bộ mở rộng kênh Multiplexer AM16/32B, tất cả đều do hãng Campbell Scientific chế tạo tại USA. Hệ thống Datalogger này sẽ được kết nối với một modem truyền thông công nghiệp 3G/4G, bên trong có chứa một SIM dữ liệu để truyền số liệu lên VPS Cloud Server, người dùng chỉ cần điện thoại hoặc máy tính có kết nối internet là có thể xem được số liệu tại bất cứ đâu. Ưu điểm của thiết bị CR6 là đã được tích hợp sẵn công nghệ ghi đo cảm biến dây rung, không cần thêm module AVW200, độ ổn định và độ bền rất cao, được coi là thiết bị flagship của hãng Campbell Scientific. Hiện nay hãng 100% các tủ Datalogger của Geokon đều sử dụng model CR6. Ngoài ra việc sử dụng Multiplexer AM16/32B của chính Campbell Scientific sẽ giúp tiết kiệm chi phí hơn là model Multiplexer 8032 của Geokon.

Đối với các thiết bị quan trắc ứng suất, biến dạng và lún thân đập đã hỏng thì không thể thay thế do chúng nằm bên trong kết cấu đập, việc thay thế là không khả thi.

Đối với các thiết bị quan trắc chuyển vị ngang thân đập, do tính hiệu quả không cao nên khuyến nghị không sử dụng số liệu các thiết bị này cho việc quan trắc an toàn đập

Một số các thiết bị đo biến dạng một chiều, hai chiều VW Crackmeter tại các cao trình 499 và 486.5 có thể tiếp cận vào một số thời điểm trong năm nên thay thế do chúng bị ngâm nước trong một thời gian rất dài, một số thiết bị đã bị hỏng, một số vẫn đang hoạt động tuy nhiên tuổi thọ sẽ không được cao. Các thiết bị này khi thay thế lắp đặt có thể linh động cao độ lắp đặt cho phù hợp với cao độ mực nước hồ. Khuyến nghị sử dụng phiên bản chống nước (Water proof) cho tất cả các thiết bị này.

Ngoài ra tại phía hạ lưu nên bố trí thiết bị đo lưu lượng thấm tự động để tự động đo và tính toán lưu lượng theo giờ.

Tại đập tràn An Khê ngoài việc thay thế hệ thống Datalogger, cần bổ sung thêm 4 piezometer đo mực nước và áp lực thấm.

Toàn bộ hệ thống nguồn cấp sử dụng ắc quy viễn thông và pin mặt trời thay thế cho các adapter dùng nguồn xoay chiều do khi mất điện lưới hệ thống sẽ ngừng hoạt động

VPS Cloud Server thực chất là một địa chỉ IP tĩnh, người dùng chỉ cần nhập đúng địa chỉ, điền username và password là có thể xem và tải được số liệu về máy tính. Các Datalogger sẽ được lập trình để cập nhật số liệu theo thời gian thực và gần như không có khoảng thời gian trễ, thông thường cứ 1h sẽ có một bộ số liệu mới được đẩy lên server. Ngoài số liệu theo thời gian thực, người dùng có thể xem lại số liệu tại bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ, miễn là server đó đủ dung lượng để chứa và có thể tải về dưới dạng file Excel hoặc CSV. Server cũng sẽ tự động vẽ đồ thị của các thông số ghi đo, đồ thị của các thông số sẽ được phân biệt bởi các màu khác nhau, người dùng có thể tuỳ chọn khoảng thời gian trên đồ thị và nhìn vào đó để thấy sự biến động của mỗi thông số. Bên cạnh đó server còn có chức năng phân quyền người dùng, thay đổi password.

 

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC HIỆN DỰ ÁN

 

LIÊN HỆ

Để được tư vấn về dịch vụ cung cấp, lắp đặt và sửa chữa thiết bị quan trắc thuỷ điện và hồ chứa, Quý khách vui lòng liên hệ tới Hotline: 0903 372 300 (Call, SMS, Zalo, Viber, WhatsApp, Skype) hoặc E-mail: geotechnics@geotechnicsvn.com