Van cửa phai là gì? Phân loại, kích thước và cách chọn cửa phai điều khiển điện

Van cửa phai (cửa phai, penstock, sluice gate) là thiết bị đóng mở dòng chảy quen thuộc trên kênh mương thủy lợi, nhà máy nước và hệ thống xử lý nước thải. Bài viết này giải thích cửa phai là gì, các loại phổ biến, kích thước tham khảo và những thông tin cần chuẩn bị để chọn đúng cửa phai, nhất là cửa phai điều khiển điện.

Van cửa phai là gì?

Van cửa phai là cửa chắn dạng tấm, trượt lên xuống trong khung dẫn hướng gắn vào kênh hoặc tường bê tông. Khi hạ cánh cửa, dòng chảy bị chặn lại; khi nâng một phần, cửa điều tiết mực nước và lưu lượng; khi nâng hết, nước chảy qua tự do.

Cửa phai được dùng ở cửa cống, cửa sông, kênh mương thủy lợi, kênh dẫn nước thô của nhà máy nước, bể gom và kênh dẫn của hệ thống xử lý nước thải, trạm bơm chống ngập.

Cấu tạo cửa phai

• Khung dẫn hướng: đặt trong rãnh hai bên kênh hoặc bắt lên mặt tường, giữ cánh cửa trượt đúng phương.
• Cánh cửa: tấm chắn có gân tăng cứng, chịu áp lực cột nước.
• Trục vít và đai ốc đồng: biến chuyển động quay của bộ vận hành thành chuyển động nâng hạ cánh cửa.
• Gioăng làm kín: kín 3 mặt (lắp kênh mương) hoặc 4 mặt (lắp ốp tường).
• Bộ vận hành: tay quay, tay quay qua hộp số, hoặc động cơ điện (máy đóng mở chạy điện, actuator) đặt trên sàn thao tác.

Cửa phai ATZ cung cấp có khung, cánh và chi tiết kết nối bằng inox SUS 304, phù hợp nước có thành phần hóa học như nước thải. Thiết kế tham chiếu ANSI/AWWA C561, DIN 19569-4 và TCVN 8298:2009; độ rò rỉ cho phép 1,2–1,25 lít/phút trên mỗi mét chu vi tiếp xúc.

Các loại cửa phai phổ biến

Theo cách vận hành

Theo kiểu lắp đặt

• Lắp kênh mương, kín 3 mặt: khung đặt trong rãnh hai bên kênh hở, đáy kín bằng gioăng. Dùng cho kênh thủy lợi, kênh dẫn nhà máy nước.
• Ốp tường, kín 4 mặt: khung bắt lên mặt tường bê tông trước miệng cống hoặc ống. Dùng cho bể gom, cống thoát nước, cửa xả.

Kích thước tham khảo cửa phai 1 trục

Bảng đầy đủ cửa 1 trục và 2 trục có trong catalogue van cửa phai ATZ (PDF).

Kích thước tham khảo. Cỡ trung gian, cửa chữ nhật và cửa cao tới 20 m chế tạo theo bản vẽ từng công trình.

Khi nào nên dùng cửa phai điều khiển điện?

• Cửa phải đóng mở thường xuyên, hoặc cửa lớn mà quay tay mất nhiều thời gian và sức người.
• Cần đóng mở từ xa, từ phòng điều khiển hoặc hệ thống SCADA.
• Cần điều tiết lưu lượng theo phần trăm độ mở bằng tín hiệu 4–20 mA.
• Cống chống ngập, ngăn triều cần đóng nhanh theo mực nước; có thể kết hợp cảm biến đo mức để tự động hóa.

Động cơ điện vẫn có tay quay dự phòng để vận hành khi mất điện.

Cần chuẩn bị thông tin gì để chọn cửa phai?

1. Kích thước lòng cửa (rộng × cao) và số lượng.
2. Cột nước làm việc: mực nước thượng lưu, hạ lưu, áp lực một hay hai chiều.
3. Kiểu lắp đặt: kênh mương (kín 3 mặt) hay ốp tường (kín 4 mặt).
4. Cao độ sàn thao tác: khoảng cách từ đáy kênh đến sàn đặt bộ vận hành.
5. Kiểu vận hành: tay quay hay điện; ON-OFF hay điều tiết.
6. Nguồn điện và điều khiển: điện áp tại công trình, tủ tại chỗ hay kết nối SCADA.
7. Dự án và tiến độ: tên công trình, địa điểm, thời gian cần hàng.

Chọn động cơ điện cho cửa phai ngay khi lập thiết kế

Động cơ điện (actuator) phải đủ lực để nâng cánh cửa chống lại áp lực nước và ma sát. Chọn thiếu thì cửa kẹt, chọn dư thì tốn chi phí. ATZ có công cụ chọn động cơ điện Enertork cho cửa phai miễn phí: nhập kích thước cửa, cột nước và trục vít, công cụ tính lực đóng mở và gợi ý model phù hợp. Xem thêm hướng dẫn sử dụng công cụ.

Tham khảo dự án: Thiết kế, chế tạo và lắp đặt cửa phai điều khiển điện.