Nên dựng khung đỡ trong thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển như thế nào?

Khung đỡ trong thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển không phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, mà chỉ cần cắm cột chống xuống nơi đáy biển tương đối bằng phẳng, không có đá ngầm sâu khoảng 5 m đến 6 m cho cách đều nhau khoảng gần 12 m. Các thanh thép dài 12 m được hàn vào đỉnh cột chống và phía dưới đỉnh khoảng 3 m đến 4 m, tạo thành 2 tầng liên kết. Như vậy khung đỡ sẽ tạo thành khối vững chắc do trong mỗi tầng liên kết các thanh thép này là các cạnh của các tam giác đều có đỉnh là các cột chống và phía dưới các cột chống là các đinh mũ cắm sâu xuống đáy biển. Số lượng cột chống và các thanh thép dài 12 m trên 2 tầng liên kết không nhiều. Khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển, khung đỡ có thể gắn được 8.953 cụm tạo nguồn nước áp lực cao và 1.279 ống dẫn nước nhưng chỉ cần có 8.960 cột chống và 48.614 thanh liên kết. Mỗi cụm tạo nguồn nước áp lực cao gồm: phao, bộ phận giữ phao và chuyển lực, bơm nước áp lực cao chạy bằng pít tông. Bơm nước chỉ cần loại đơn giản, không cần phải có hệ thống truyền động thủy lực, không sợ bơm quá dài vì trên khung đỡ đã có những chỗ để gắn loại bơm dài đó. Bơm nước chỉ cần đầu bơm, không cần động cơ vì đã có sẵn nguồn lực rất lớn từ sóng biển rồi.
Sau khi đã cắm các cột chống xuống biển, việc hàn các thanh thép dài 12 m vào các cột chống rất khó khăn. Nếu đứng trên thang cao ở sà lan cũng không hàn được vì sà lan luôn nâng lên, hạ xuống theo sóng. Chắc là nhiều người có cách hay để làm việc này, nhưng có thể có người nghĩ rằng việc làm đó là không thực tế. Nên tôi xin phép được trình bày dự kiến của tôi để xin các bạn giúp đỡ cho có cách làm hay hơn như sau:
Nên hàn ở trên bờ các thanh thép dài 12 m vào từng cụm 3 hoặc 4 cột chống trước và trên từng cột chống có đeo thêm dây dọi. Cần lưu ý rằng các ống nước nặng và khá to, muốn hàn vào ống thép của cột chống cần đặt trên tầng liên kết dưới để hàn. Vì vậy trong tầng liên kết dưới, các thanh thép chịu lực lớn cần được hàn cao hơn các thanh liên kết khác khoảng 1 m. Như vậy khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển trong thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển ta cần hàn trên bờ 1.280 cụm 3 cột chống và 1.280 cụm 4 cột chống. Số thanh liên kết được hàn trên bờ là: 6x1.280 + 10x1.280 = 20.480 thanh và số thanh liên kết được hàn trên mặt biển là: 48.614 – 20.480 = 28.134 thanh.
Tâm của các cột chống cách nhau khoảng 11,7 m, nên khi hàn các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống sẽ thừa ra những mẩu thép ngắn ở 2 phía và có thể bị chồng lên nhau. Khi hàn ở trên bờ, muốn các thanh thép không chồng nhau ta cần thêm giá đỡ để giữ cho tâm của các cột chống đều cách nhau khoảng 11,8 m. Hàn ở trên bờ dễ hơn việc hàn trên mặt biển nhiều và các thanh thép hàn trên mặt biển sẽ được hàn gối lên đầu của các thanh thép hàn trên bờ, nên các chỗ hàn trên bờ cần phải được hàn rất tốt. Sau khi hàn xong các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của các cột chống ta nên hàn ốp thêm đoạn thép chữ H175x175x7.5x11 vào ống thép của cột chống để thanh thép chịu lực lớn được đỡ thêm cho thật chắc chắn. Đối với các thanh liên kết thường có thể dùng đoạn thép chữ H150x150x7x10 hàn ốp thêm vào ống thép của cột chống để thanh thép đó được đỡ thêm cho thật chắc chắn.
Khi hàn cụm 3 cột chống, trong hàng thứ nhất thì các thanh thép a, b và c được hàn ở phía ngoài, nhưng trong hàng thứ tư thì thanh thép c lại được hàn ở phía trong. Trong tầng liên kết dưới do thanh thép c là thanh thép chịu lực lớn nên cần được hàn cao hơn các thanh thép a và b khoảng 1 m, những chỗ chưa có thanh thép c cũng cần hàn trước các đoạn thép chữ H175x175x7.5x11 để sẽ đặt thanh thép chịu lực lớn lên đó. Trong tầng liên kết trên, thanh thép c cần hàn cao hơn các thanh thép a và b khoảng 0,5 m để khi đã cắm cụm cột chống xuống biển dễ hàn thêm các thanh liên kết khác, những chỗ chưa có thanh thép c cũng cần hàn trước các đoạn thép chữ H150x150x7x10 để sẽ đặt thanh thép như vậy lên đó và hàn gối lên.
Khi hàn cụm 4 cột chống, các thanh thép a, b,d và e được hàn ở phía ngoài. Trong tầng liên kết dưới do thanh thép c là thanh thép chịu lực lớn nên cần được hàn cao hơn các thanh thép d và e khoảng 1 m, những chỗ chưa có thanh thép c cũng cần hàn trước các đoạn thép chữ H175x175x7.5x11 để sẽ đặt thanh thép chịu lực lớn lên đó. Trong tầng liên kết trên cần hàn thêm đoạn thép chữ H150x150x7x10 để sẽ hàn gối các thanh thép c lên nó và cao hơn các thanh thép d và e khoảng 0,5 m.
Dưới đáy biển có thể có những dị vật nên ta cần khảo sát trước và tránh dựng khung đỡ vào chỗ đó để khi thả cột chống xuống biển là đầu đinh mũ phía dưới của nó tiếp xúc ngay với đất ở đáy biển. Ta nên thả cụm 3 cột chống xuống biển trước sao cho thanh thép chịu lực lớn song song với hướng của đường bờ biển. Nhìn vào dây dọi ta có thể biết được cụm đó sẽ nghiêng về phía nào. Kéo cụm đó lên sà lan và lồng thêm vòng đệm bằng bê tông vào đinh mũ ở đáy cột chống để khi cắm cụm đó xuống biển, các cột chống sẽ không bị nghiêng. Cụ thể là phía bị nghiêng nhiều nhất lồng thêm vòng đệm dày, phía bị nghiêng ít hơn lồng thêm vòng đệm mỏng hơn, cột chống còn lại không lồng thêm vòng đệm. Dùng búa máy đóng vào đỉnh các cột chống cho ngập hết các đinh mũ. Nếu thấy vẫn còn hơi nghiêng, cần đóng thêm vào đỉnh cột chống nhô lên cao nhất cho đến khi đỉnh các cột chống cao tương đối bằng nhau và các cột chống tương đối thẳng đứng. Sau đó cắm tiếp cụm 3 cột chống khác xuống biển cho thẳng hàng và có tâm cột chống cách nhau gần 12 m. Khi đó người thợ hàn đã có thể đứng hoặc ngồi trên thanh liên kết để làm việc.
Đưa thanh thép 1 lên, đặt áp sát vào ống thép của cột chống và gối lên 2 đầu của 2 thanh thép c trên 2 cụm 3 cột chống, nếu thấy thanh thép chưa ngang lắm thì nên đưa thanh thép lên cao một chút cho người thợ hàn lót thêm đoạn thép ngắn để khi hạ thanh thép xuống, thanh thép sẽ nằm ngang. Người thợ hàn dùng dây buộc thanh thép vào ống thép của cột chống để giữ cho thanh thép không rơi xuống. Sau đó hàn thanh thép dài 12 m này vào ống thép của cột chống, chỗ lót và đầu thanh thép phía dưới cũng được hàn kỹ để nối 2 cụm đó lại với nhau. Thanh thép ở tầng liên kết dưới là thanh thép chịu lực lớn nên có thể hàn luôn bộ phận giữ phao và chuyển lực cùng bơm nước áp lực cao chạy bằng piston lên thanh thép đó.
Sau khi cắm và hàn xong hàng thứ nhất gồm 640 cụm 3 cột chống, ta có thể làm tiếp cho hàng thứ hai gồm 640 cụm 4 cột chống sao cho các thanh thép chịu lực lớn song song với hướng của đường bờ biển và có cột chống nằm giữa 2 cột chống của hàng thứ nhất, cách 2 cột chống đó và 2 cột chống khác của hàng thứ nhất gần 12 m. Hàn các thanh chéo phía trong để nối 2 hàng đó trước. Hàn thanh thép 2 vào 2 cột chống, gối lên các thanh thép b và e. Hàn thanh thép 3 vào 2 cột chống, gối lên các thanh thép a và d. Ta hàn tiếp các thanh thép 4 song song với hướng của đường bờ biển vào các cột chống và cho chúng gối đầu lên các đoạn thép chữ H175x175x7.5x11 đã được hàn sẵn. Các thanh thép 5 được hàn vào các cột chống và cho chúng gối đầu lên đầu các thanh thép 4. Sau đó hàn tiếp các thanh chéo phía ngoài để nối cho xong 2 hàng đó. Hàn thanh thép 6 vào 2 cột chống, gối lên các thanh thép a và d. Hàn thanh thép 7 vào 2 cột chống, gối lên các thanh thép b và e. Rồi mới hàn các thanh thép 8 vào các cột chống và cho chúng gối đầu lên đầu các thanh thép c.
Hàng thứ ba cũng gồm 640 cụm 4 cột chống như hàng thứ hai. Hàng thứ tư gồm 640 cụm 3 cột chống như hàng thứ nhất nhưng chiều của các tam giác thì ngược lại. Sơ đồ cắm từng cụm xuống biển như trong file đính kèm, trong đó tôi đã dự kiến thứ tự hàn các thanh thép vào cột chống.
Nếu thay thanh thép chịu lực lớn bằng 2 thanh thép chịu lực gắn vào 2 bên ống thép của cột chống thì 2 vòng bi của các trục bánh răng có thể gắn lên ngay 2 thanh thép chịu lực đó. Khi đó một số bánh răng có thể cho nằm giữa 2 thanh thép chịu lực đó. Với cách làm này thì số thanh liên kết sẽ là: 48.614 + 8.953 = 57.567 thanh. Số thanh liên kết được hàn trên bờ là: 7x1.280 + 11x1.280 = 23.040 thanh và số thanh liên kết được hàn trên mặt biển là: 57.567 – 23.040 = 34.527 thanh.
Khi ta chuyển từ việc thay khoảng cách giữa tâm các cột chống từ 11,7 m lên 11,8 m, thì diện tích khung đỡ cũng to hơn một chút. Khi này khung đỡ hình bình hành có diện tích là 1.015.966 m2, cạnh đáy 15.092,8 m, chiều cao 67,31 m.
Rất mong các bạn phát hiện những sai sót và góp ý hoặc cho cách làm hay hơn để tôi sửa lại cho tốt hơn. Xin chân thành cám ơn.

Lê Vĩnh Cẩn

Địa chỉ liên hệ:
Phòng 204 nhà B4, 189 Thanh Nhàn, Hà Nội
Điện thoại: (04)39716038
Thường hay ở nhà con, điện thoại: (04)35527218

 

Bổ sung thêm ngày 16/11/2014

Nếu các cơ quan ngành điện chưa phối hợp với các cơ quan ngành dầu khí khảo sát, thử nghiệm thì các Công ty Cơ khí giàu tiềm năng cũng có thể làm được việc này.

Đây là vấn đề rất lớn, các nước công nghệ tiên tiến đã nghiên cứu điện sóng biển từ lâu mà không đạt được kết quả mong muốn, nếu ta làm thành công sẽ đem lại những lợi ích rất to lớn cho đất nước, cho loài người và các nước sẽ phải kính phục Việt Nam. Để khuyến khích và tạo thuận lợi cho các Công ty Cơ khí phối hợp với các Công ty Thủy điện triển khai thực hiện việc khảo sát, thử nghiệm và xây dựng nhà máy thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển, kính mong Nhà nước cho một số cơ chế sau:

1. Cho vay với lãi suất ưu đãi khi xây dựng công trình.

2. Đối với nhà máy thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển đầu tiên, trong 5 năm đầu vận hành, xin cho 2 cơ chế sau:

- Miễn các loại thuế.

- Nếu giá thành phát điện của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển rẻ hơn điện chạy than thì xin ngành điện vẫn mua điện bằng với giá của điện chạy than.

Kính mong các cơ quan của Nhà nước quan tâm đến vấn đề này. Xin chân thành cám ơn.

 

Bổ sung thêm ngày 26/11/2014

Trong bài ta đã làm dần từ ngoài vào trong. Nhưng ta cũng có thể làm dần từ trong ra ngoài cho dễ làm hơn theo sơ đồ trong hình vẽ sau:

Xin bổ sung thêm một số vấn đề sau:
- Chỗ để công nhân lắp ráp các thiết bị vào thanh thép chịu lực lớn và sau này cần đường đi lại để thường xuyên kiểm tra, tra dầu mỡ cho các thiết bị hoạt động tốt, phun sơn chống rỉ cho các thanh thép là những việc hết sức cần thiết. Vì vậy ngay từ khi hàn ở trên bờ, cần hàn ngay các đường đi đó. Cụ thể là đối với những cụm 3 cột chống phía trong cần hàn đường đi trên những đoạn thép thò ra, đối với những cụm 4 cột chống và những cụm 3 cột chống phía ngoài cần hàn đường đi vào các thanh thép a, b ngay sát các ống thép của cột chống. Khi đã cắm các cụm cột chống xuống nước, cần hàn trước đường đi để nối các cụm cạnh nhau với nhau rồi mới làm tiếp các việc khác.
- Trong cụm tạo nguồn nước áp lực cao, một bánh răng trung gian nên làm để khi cần có thể nâng cao lên được một chút. Khi chưa bơm nước ta cho bánh răng này nâng lên, tuy các bánh răng trong bộ phận giữ phao và chuyển lực đang quay nhưng không truyền được chuyển động đó sang bơm nước.
- Phía trên trụ đứng giữa phao nên có móc để việc nhấc phao lên được dễ dàng. Dùng ròng cọc đặt ở thanh thép cao nhất thả móc xuống, móc vào móc của phao để nhấc phao lên cao hơn mặt sóng và cố định phao, cho thanh thép có răng áp vào vị trí đã định sẵn và điều chỉnh cho thanh thép đó tiếp xúc với bánh răng nhận lực và các bánh lăn, rồi vặn đai ốc lại cho chặt.

 

Ngày 19/12/2014, trang Web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam đã đăng bài: “Nên phối hợp với nhau để làm thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” trong mục Hộp thư. Trong bài này tôi đã trình bày rất chi tiết phần tạo nguồn nước áp lực cao, từ việc khảo sát, thử nghiệm đến việc xây dựng toàn bộ phần tạo nguồn nước. Phần này cần nhờ đến các Công ty Cơ khí, Công ty Xây dựng Công trình Biển,... hoặc bộ phận cơ khí của các Công ty Thủy điện. Kính mong các bạn xem giúp, phát hiện những sai sót để tôi sửa lại cho tốt hơn hoặc cho cách làm hay hơn. Xin chân thành cám ơn.