Đề tài Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI SỐ ĐỀ : 42 GVHD :NGUYỄN XUÂN THANH SVTH : Đề: Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới dựa vào qui hoạch thủy lợi cho một vùng sản xuất nông nghiệp , để đảm bảo tưới cần thiết phải xây dựng trạm bơm tưới với các tài liệu cho sau : Bảng 1 ( Lưu lượng tưới trong các thời kỳ.Đơn vị : (m3/s) THỜI GIAN TƯỚI LƯU LƯỢNG TỪ NGÀY ĐẾN NGÀY SỐ NGÀY 16 - 11 1 - 1 22 - 1 13 - 2 1 - 3 1 - 4 11 - 4 1 - 5 16 - 5 31 - 12 15 - 1 12 - 2 28 - 2 26 - 3 10 - 4 30 - 4 10 - 5 25 - 5 46 15 22 15 26 10 20 10 10 4,80 4,40 4,00 3,10 4,80 3,40 4,10 3,10 3,10 2 . Cao trình mực nước đầu kênh cần tưới : Zi = 124,2 (m) 3 . Các loại mực nước Cao trình mực nước lũ ngoài sông ứng với tần suất kiển tra P = 1% Zmax = 66,60 (m). Cao trình mực nước thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra P =90% Zmin = 64,2(m). 4 . Các tài liệu khác : Nhiệt độ bình quân của mực nước sông : to = 250C Hàm lượng phù sa trong nước sông : ( = 0,75 kg/m3. Trên tuyến xây dựng trạm cũng như nơi tuyến kênh đi qua tình hình địa chất tương đối tốt, dưới lớp đất canh tác là đất thịt pha cát. Khu vực xây dựng trạm bơm gần đường giao thông liên tỉnh và đường điện cao thế 10 Kv II/ Yêu cầu của đồú án môn học : 1. Bố trí tổng thể công trình dầu mối trạm bơm tưới: 2. Thiết kế kênh dẫn và kênh tháo của trạm bơm. 3. Tính toán cột nước thiết kế và cột nước kiểm tra của trạm bơm. 4. Chọn máy bơm chính, động cơ điện, máy biến áp, kiểm tra quá tải động cơ và máy biến áp . 5. Tính toán và chọn cao trình đặt máy. Chọn nhà máy. Tính các kích thước cơ bản như chiều rộng, chiều cao, chiều dài của nhà máy; bể hút, bể tháo. 6. Các bản vẽ kỹ thuật kèm theo bản thuyết minh : Bố trí tổng thể công trình đầu mối, tỷ lệ 1/100 ¸ 1/200. Hình cắt ngang nhà máy, tỷ lệ 1/50 ( 1/100. Hình cắt bằng nhà máy, trên đó thể hiện được cấu tạo, bố trí kích thước các tầng tỷ lệ 1/50 ( 1/100. ******* BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI I . Chọn tuyến công trình : Việc chọn tuyến xây dựng trạm bơm phải thỏa mãn các yêu cầu sau : Hướng lấy nước là thuận dòng Công trình lấy nước không bị bồi lắng , xói lở Tuyến công trình phải ổn định , khống chế lớn nhất diện tích tưới tiêu với lượng đào đắp ít Việc chọn tuyến kênh căn cứ vào các tài liệu : Mục đích xây dựng : Trạm bơm tưới Nguồn nước và đặc tính của nó Bình đồì vị trí nơi đặt trạm Từ các tài liệu và yêu cầu trên ta tiến hành lập luận , phân tích và vạch ra 1 số phương án về tuyến công trình . Sau khi so sánh kinh tế, kỹ thuật ta chọn được tuyến công trình như trên bình đồ xây dựng TL 1/500. II, Hình thức bố trí và vị trí các công trình : Căn cứ vào tuyến công trình đã chọn ta bố trí các công trình như sau : 1. Bố trí công trình trạm bơm : Do đó lưu lượng yêu cầu trạm bơm lớn . Vì vậy công trình trạm có thể thuộc kiểu nhà máy bơm trọng lực. Nhà máy kiểu này có khả năng chống lại lực đẩy nổi lớn , vì vậy nhà máy bố trí ngoài bờ sông . Đồng thời giao động mực nước giữa mùa lũ và mùa kiệt =2,4 m nên có thể đặt sân động cơ cao hơn mực nước lũ . Bố trí nhà máy bơm kiểu này làm cho kênh dẫn ngắn khối lượng đào đắp ít , khối lượng nạo vét hàng năm ít , giảm được chi phí vận hành . Để định vị trính nhà máy trên tuyến công trình phải dựa vào tài liệu địa chất , mặt bằng khu vực , đường giao thông ra ngoài nhà máy , hướng đặt trạm biến áp , gian điện , gian sửa chữa , nhà quản lý , mặt bằng thi công ...Đối với ĐAMH ta có thể dựa vào 1 số yêu cầu sau : Chống lũ cho động cơ : Để đảm bảo cầu động cơ không bị ngập lụt trong mùa mưa lũ thì cao trình sân động cơ phải cao hơn mực nước lũ từ 0,5 m trở nên . Như vậy : Zsân dc = Z lũ-1% + 0,5 = 66,6 + 0,5 = 67,1(m) Vận chuyển giao thông dễ dàng , giảm khối lượng đào đắp và triệt để lợidung thông gió tự nhiên khi cao trình sân động cơ phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0,2 ( 0,3 m Như vậy ta xác định được vị trí nhà máy ở cao trình 66,8 m. Xác định vị trí bể tháo : Để tưới tự chảy cho toàn khu vực ,bể tháo phải bảo đảm khống chế được mực nước yêu cầu ở đầu kênh tưới khi máy bơm làm việc với lưu lượng thiết kế , ngoài ra còn đảm bảo bể tháo phải đặt trên đất nguyên , có khối lượng đào đắp ít nhất , chiều dài ống đẩy ngắn nhất để giảm vốn đầu tư xây dựng và kinh phí quản lý hàng năm của ống đẩy, nhưng phải bảo đảm góc nghiêng của đường ống phải nhỏ hơn góc nộima sát của đất . Sơ bộ xác định được cột nước của trạm bơm : H = Zyc - Z bhmin = 124,2 - 64 = 62,2 m Cột nước của trạm khá lớn nên ta phải bố trí bể tháo cách xa nhà máy. Từ mực nước yêu cầu Zyc = 142,2 ta chọn cao trình bố trí bể tháo : * Xác định được vị trí của các công trình , ta tiến hành vẽ sơ đồ bố trí tổng thể công trình đầu mối được thể hiện trên bình đồ tổng thể xây dựng công trình tỷ lệ 1/500 THIẾT KẾ KÊNH THÁO VÀ KÊNH DẪN I . Xác định các lưu lượng : 1. Lưu lượng thiết kế : QTK = Qyc = 4,8 0(m3/s). 2. Lưu lượng lớn nhất , lưu lượng nhỏ nhất Lưu lượng lớn nhất thường chọn theo công thức sau : Qmax = 1,2 QTK = 1,2 .4,8 = 5,76 ( m3/s ) Lưu lượng nhỏ nhất : Qmin= 0,4.QTK = 0,4.4,8 = 1,92(m3/s). Vậy : QTK = 4,8 ( m3/s ) Qmax =5,76 ( m3/s ) Qmin = 1,92 ( m3/s ) II. Thiết kế kênh tháo , kênh dẫn 1 . Thiết kế kênh tháo : Chọn kênh có mặt cắt hình thang. Thiết kế mặt cắt ngang của kênh với lưu lượng thiết kế QTK = 4,8 ( m3/s ) Đất tại khu vực là đất cát pha nên ta chọn : - Hệ số mái trong m = 1,75 - Hệ số mái ngoài m = 1,5 - Hệ số nhám của kênh n = 0,0225 - Độ dốc đáy kênh i = 0,00045 Ta tính toán theo phương pháp đối chiếu mặt cắt có lợi nhất về thủy lực của Agrotskin Tính f(Rln) =Ġ Với m0 = IJ = 2,28. Suy ra f(Rln) = 0,04. Tra bảng 8-1 PLTL 2 ứng với f(Rln) = 0,04 & n = 0,0225 có : Rln = 0,81 ( m ) Tính b & h : Sơ bộ chọn : ( = b/h = 2,28 ta có : = 0,57. Tra bảng 8-3 PLTL 2 ứng với ( = 0,57 ta được =3,44. Suy ra b = Rln . 3,44 = 2,786 m. Chọn bTK = 3 m Tra bảng phụ lục 8-3 với m = 1,75 h/Rln = 1,48. h = 0,81 x 1,48 = 1,2 (m). Chọn h = 2 (m). Chọn độ cao an toàn của kênh - theo bảng 8-13GTTN 1 là : a = 0,5 (m) Chọn độ rộng bờ kênh - theo bảng 8-12 GTTN 1 là : c= 1,5 (m) Kiểm tra điều kiện không lắng , không xói : Dùng Qmax để kiểm tra điều kiện không xói và Qmin để kiểm tra điều kiện không lắng . Ta lập bảng sau : Q ( m3/s ) f( Rln ) Rln b b/Rln h/Rln h w v= Q/w Qmax = 5,76 Qmin = 1,92 0,034 0,1007 0,85 0,49 3 3 3,529 6,122 1,50 1,197 1,275 0,586 6,67 2,36 0,86 0,81 Chú thích : ( = ( b + m.h ) .h - Vận tốc không lắng cho phép xác định theo công thức sau : [ VKL ] = A . Q 0,2 Trong đó : + Q = Qmin = 1,92 ( m3/s ) + A : Hệ số được quyết định bởi tốc độ trầm lắng do để cho r = 0,7 ( kg/m3 ) < 1.5 . Chọn A = 0,33 . + [VKL ] : vận tốc không lắng cho phép Thay vào công thức ta có : [ VKL ] = 0.33 x 1,920,2 = 0,37 ( m/s ) Theo tính toán của bảng 3 ta có : V min = 0,81 (m/s) > [VLK] = 0,44 Như vậykênh thiết kế bảo đảm không lắng - Vận tốc không xói cho phép , xác định theo công thức : [ VKX ] = K . Q0,1 Trong đó : K = 0,69 Hệ số phụ thuộc từng lọai đất . Đất trong khu vực xây dựng là đất thịt cát pha . Tra bảng ( 8- 7 ) GTTN1 K = 0,69. Q = Qmax = 5,76 (m3/s) Thay vào ta có : [ VKX ] = 0,69 . 5,760,1 = 0,82 (m/s) . * Xác định cao trình đáy kênh : Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới là Zyc = 124,2 m . Đây cũng chính là cao trình mực nước bể tháo ứng với QTK . Cao trình đáy kênh là : Zđk = Zyc - h = 124,2 - 2 = 122,2 (m). Ta lập bảng tính cao trình mực nước bể tháo ứng với từng thời kỳ tưới đã cho bảng 4 . Diễn giải bảng 4 : Cột 1 : Lần tưới thứ i Cột 2 : Lưu lượng qua trạm : Cột 3: Tính f ( RLN ) = Cột 4 : Từ f( RLN ) tra bảng ( 8-1 ) PLTL 2 được RLN Cột 5 : Từ b đã chọn ta tính b/Rln. Cột 6 : Từ b/RLN tra bảng ( 8-3 ) PLTL 2 được h/RLN Cột 7 : h =Ġ Cột 8 : Cao trình mực nước trong bể tháo : Zbt = Zđk + hi = 122,2 + hi Bảng 4 TT Qi ( m3/s ) f( RLN ) RLN b/RLN h/RLN h Zbt 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4,8 4,4 4,0 3,1 4,8 3,4 4,1 3,1 3,1 0,040 0,044 0,049 0,063 0,040 0,057 0,047 0,063 0,063 0,81 0,77 0,75 0,69 0,81 0,71 0,76 0,69 0,69 2,47 2,60 2,67 2,90 2,47 2,81 2,63 2,96 2,96 1,700 1,673 1,657 1,615 1,700 1,629 1,659 1,596 1,596 1,38 1,29 1,24 1,11 1,38 1,16 1,26 1,10 1,10 123,58 123,49 123,44 123,31 123,58 123,36 123,46 123,3 123,3 2. Thiết kế kênh dẫn : * Ta có nhận xét : Vì trạm bơm chỉ phục vụ cho nhu cầu tưới nên kênh dẫnvà kênh tháo sẽ cùng dẫn 1 lưu lượng QTK như nhau , do đó mặt cắt ngang kênh dẫn có thể lấy bằng mặt cắt ngang kênh tháo . Nghĩa là chọn kênh dẫn có mặt cắt hính thang với các kích thước sau : b = 3 m ; hTK = 2 m ; m1 = 1,75 ; m2 = 1,5 Độ vượt cao an toàn : a = 0.5 m Chiều rộng bờ kênh c = 1,5 m . Vì bể hút ở gần bờ sông , kênh dẫn ngắn nên ta chọn độ dốc đáy kênh i = 0 . Cao trình đáy kênh dẫn : Zđk = Ġ - hTK Trong đó :Ġ=Ġ - hms = 64,2 ( 0 = 64,2(m) ( vì kênh dẫn ngắn nên bỏ qua hms ) ( Zđk = 64,2 - 2 = 62,2 (m) Cao trình bờ kênh dẫn : Zbk = Ġ + a Trong đó : = = 66,6( m) Þ Zbk = 66,6 + 0,5 = 67,1( m). III. TÍNH TOÁN CÁC LOẠI CỘT NƯỚC 1. Tính toán cột nước thiết kế : HTK = Hđhbq + hd + h cb Trong đó : + Hđhbq : cột nước địa hình bình quân ( m ) + Hđhbq được tính theo phương pháp bình quân gia truyền : “ Công cần tiêu hao để bơm nước lên với cột nước bình quân gia quyền = công cần tiêu hao để bơm nướclên với cột nước trong từng thời kỳ ” ( Hđhbq =Ġ Với : Qi ( m3/s ) :Lưu lượng bơm nước trong từng thời kỳ bơm nước ứng với h hi : cột nước địa hình ứng với Qi Kết quả tính toán được lập trong bảng 5 . dd , hcb : tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ trên đường ống chọn theo kinh nghiệm thiết kế . Diễn giải bảng 5 : Cột 1 : thứ tự thời gian thứ i. . Cột 2,3,4 : Thời gian tưới. Cột 5 : Lưu lượng trạm bơm ứng với thời gian tưới Qi Cột 6: cao trình mực nước bể tháo ( Đã tính ở bảng 4 ) Cột 7 : cao trình mực nước bể hút cũng chính là cao trình mực nước sông ứng với tần suất P = 75 % tại vị trí xây dựng trạm bơm . Cột 8 : Cột nước địa hình tương ứng với thời gian tưới thứ i . hi = Zbt - Zbh ( m ) Cột 9 = Cột ( 5 ) x Cột ( 4) . Cột 10 = Cột ( 4 ) x Cột ( 5 ) x Cột ( 8 ) Tính toán cụ thể ở bảng 5 : TT THỜI GIAN TƯỚI Qi ( m3/s ) Zbt Zbh ( m ) h ( m ) Qi ti Qi h ti Từ ngaìy Đến ngaìy Số ngaìy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 16-11 31-12 46 4,80 123,58 65.90 57,68 220,8 1235,744 2 1-1 15-1 15 4,40 123,49 65.70 57,79 66 2914,14 3 22-1 12-2 22 4,00 123,44 65.30 58,14 88 4716,32 4 13-2 28-2 16 3,1 123,31 65.30 58,01 49,6 2177,296 5 1-3 26-3 26 4,8 123,58 64.80 58,78 124,8 5235,744 6 1-4 10-4 10 3,40 123,36 65.20 58,16 34 1977,44 7 1-4 30-4 20 4,10 123,46 65.30 58,16 82 3469,12 8 1-5 10-5 10 3,10 123,3 65.50 57,8 31 1791,8 9 16-5 25-5 10 3,10 123,3 65.70 57,6 31 1785,6 Tổng cộng 757,2 25358,628 Suy ra : Hđhbq =Ġ= 33,49 (m) hcb , hd : Chọn theo kinh nghiệm . - hd = 2 ( 3 m/ 1 km dài đường ống. Chọn hd = 0,35 ( m ) Trạm bơm lấy nước trên sông chọn hcb = 1,2 (m) Vậy : HTK = Hđhbq + hcb + hd = 33,49 + 1,2 + 0,35 = 35,04 (m ). 2. Tính cột nước lớn nhất , nhỏ nhất với tần suất thiết kế : (Tần suất thiết kế P = 75% : Để kiểm tra máy bơm ) - (hms : tổng tổn thất bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thấtcục bộ åhms = 1,2 + 0,35 = 1,55 ( m ) Þ = 58,78 + 1,55 = 60,33 (m). Þ 57,6 + 1,55 = 59,15 (m). 3. Tính toán cột nước lớn nhất , cột nước nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra (Tần suất kiểm tra P = 1% , P =90 % ) * Mục đích : Để kiểm tra sự làm việc qúa tải của độngcơ và hiện tượng khí thực + åhms = (124,2 -64,2) + 1,55 = 61,55 (m). HTKmin = hKTđhmin + ( hms Hmin KT = (123,3 - 66,6) + 1,55 = 58,25(m) . IV. CHỌN MÁY BƠM VÀ KIỂM TRA QUÁ TẢI ĐỘNG CƠ . 1. Chọn máy bơm chính : a. Chọn số máy bơm : - Lập biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua các thời kỳ bơm nước sắp xếp từ lớn đến nhỏ. - Dựa và biểu đồ lưu lượng ta đề xuất 1 số Phương án chọn số máy bơm. Ta đưa ra các phương án 4,5,6 máy bơm. Ta biết rằng việc chọn số máy bơm là 1 chỉ tiêu có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn cả về mặt thiết kế cũng như quản lý vận hành trạm sau này. Để có được phương án số máy bơm có lợi nhất ta phải tính toán và so sánh nhiều mặt. Hình 1 : Biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua các thời kỳ bơm nước sắp xếp từ lớn đến nhỏ. 4,8 4,8 4,4 46 15 22 15 26 10 20 10 10 3,1 4 3,1 4,1 3,4 t Cách chọn như sau : lấy lưu lượng nhỏ nhất làm lưu lượng cơ bản của trạm. Chọn lưu lượng thiết kế của một máy bơm: Qmbơm = 0,8 (m3/s). n = 4 : Số máy bơm chính của trạm . Ngoài ra ta còn chọn một máy bơm dự trữ là để máy bơm làm việc luân phiên nhau để sữa chữa đề phòng sự cố và yêu cầu mở rộng hệ thống sau này. Vậy tổng số máy bơm là : n = 4+1 = 5 (máy). b. Chọn loại máy bơm: Như vậy ta chọn máy bơm phải thoả : Q1mtk = 0,8 (m3/s). HTK = 35,04 (m). Từ biểu đồ sản sản phẩm máy bơm ta chọn được máy bơm sau:20HAH-960. 2. Chọn động cơ điện : Với loại máy bơm 20HAH-960(vòng/phút) dựa vào bảng II-TL- ĐAMH ta chọn được động cơ sau :G AM6-126-8 Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau : - Công suất động cơ : NH = 820 (kw) . - Điện thế sử dụng : UH = 380 (V) - Số vòng quay n = 730 v/phút -Hiệu suất động cơ ( = 91,5 % - cosj = 0,86 - Kiểu trục ngang Sau khi chọn được máy bơm và động cơ ta tiến hành kiểm tra lại theo các điều kiện thực tế mà máy bơm chuyển động sẽ làm việc . a. Kiểm tra quá tải của động cơ : Kiểm tra số vòng quay : Chênh lệch số vòng quay giữa động cơ và máy bơm : D n = < 5% Như vậy ( n nằm trong phạm vi cho phép . b. Kiểm tra công suất : Điều kiện kiểm tra : Động cơ phải có công suất định mức lớn hơn công suất lắp máy lớn nhất trong mỗi chế độ làm việc của động cơ . Nmax < NHđc Trong đó : + NHđc : công suất định mức của động cơ ( Lấy ở bảng thông số kỹ thuật của động cơ ) . + Nmax : Công suất lắp máy lớn nhất của động cơ . Để thỏa mãn yêu cầu này ta chỉ cần kiểm tra 2 trường hợp : + Máy bơm và động cơ làm việc với tần suất thiết kế + Máy bơm và động cơ làm việc với tần suất kiểm tra Khi 1 trong 2 điều kiện trên không thỏa mãn thì phải có biện pháp xử lý hoặc chọn động cơ khác . Kiểm tra trường hợp máy bơm làm việc với tần suất thiết kế ( P = 75% ) * Đối với máy bơm trục đứng thì công suất tỷ lệ nghịch với cột nước do đó ta dùng hmin để kiểm tra : Htkmin =35,04 (m). Tra đường đặc tính của máy bơm : 20HAH-960 ứng với HTKmin = 35,04(m) ta được QTK = 0,78 ( m3/s ) hTK = 74% - Công suất của động cơ lúc này : Nđc =Ġ Trong đó : + QTK , HTK : Lưu lượng và cột nước khi kiểm tra ứng với tần suất thiết kế . (TK = 88% : Hiệu suất của máy bơm ứng với HTK , QTK . (td = 1 : hiệu suất truyền động . K = 1,05 : Hệ số dự trữ công suất ( tính đến độ thiếu chính xác của đường đặc tính máy bơm ) phụ thuộc vào công thức tính toán . Thay vào công thức ta có : Nđc =9,81 . 1,05 .35,04 .0,78 / 0,74= 356,05 (kw). * Kiểm tra trường hợp máy bơm làm việc với tần suất kiểm tra : Ta có HKTmin = 58,25 m . Tra trên đường đặc tính của máy bơm 20HAH-960 ta có : QKT = 0,73 m3/s . hKT = 74 % Công suất cần thiết của động cơ lúc này : Nđc = Nhận xét : Trong cả hai trường hợp kiểm tra ta nhận thấy công suất cần thiết của động cơ cung cấp cho máy bơm đều nhỏ hơn công suất định mức của động cơ là Nđc = 820 kW . Do đó động cơ đảm bảo không bị quá tải trong quá trình bơm . 3. Chọn máy biến áp : Ta biết điện áp của động cơ 820kw nhỏ hơn điện áp của nguồn nên ta phải chọn máy biến áp cho trạm bơm . * Việc chọn máy biến áp dựa vào các yêu cầu chủ yếu sau : - Dung lượng yêu cầu của trạm Syc . - Điện áp nguồn Ucao - Điện áp của động cơ Uthấp . Trong đó : Dung lượng yêu cầu của trạm được tính theo công thức sau : Trong đó : + K : hệ số an toàn, thường K = 1,05 ( 1,1 . Lấy K = 1,1 + K1 : hệ số phụ tải : K1 = NTKmax : Công suất lớn nhất tại trục động cơ khi làm việc với tần suất thiết kế (P = 75%) NTKmax = 356,05 (kW). NđcơH = 820 (kw) Công suất định mức của động cơ . + K2 : Hệ số làm việc đồng thời : K2 = Số máy làm việc / Tổng số máy = n/n+1 = 6/7 = 0,85. + + K3 : Hệ số thắp sáng , thường K3 = 0.7 ( 1, lấy K3 = 1. + Ntd : Công suất tự dùng , cung cấp điện cho việc thắp sáng ,chạy các thiết bị phụ và cung cấp điện cho địa phương ở xung quanh trạm : Lấy Ntd = 5%((Ndctd) = 5%.6.356,05 = 106,815 (kw). Thay vào công thức trên ta có : Syc = 1,1 * Điến áp nguồn : Tài liệu cho biết khu vực xây dựng trạm bơm gần đường giao thông liên tỉnh và đường điện cao thế 10kV Suy ra : Ucao = 10kV * Điện áp đông cơ : Uthấp = 380V * Dựa vào 3 yêu cầu trên ta chọn được MBA sau : TM - 3200 /10 với các thông số kỹ thuật sau : Loại MBA Dung lượng S (kVA) Điện áp lớn nhất Trọng lượng G (Tấn) Cao áp (kVA) Hạ áp (kVA) TM - 3200/10 3200 10 6.3 13,4 V / Thiết kế sơ bộ nhà máy bơm : Trong thiết kế trạm bơm, việc tính và chọn cao trình đặt máy cho trạm bơm có 1 ý nghĩa quan trọng về kinh tế và kỹ thuật. Nó ảnh hưởng đến chế độ làm việc của máy bơm, đến tuổi thọ của máy bơm, ảnh hưởng đến kết cấu nhà máy và giá thành nhà máy. 1. Chọn cao trình đặt máy bơm : Trong thiết kế trạm bơm, việc tính và chọn cao trình đặt máy cho trạm bơm có 1 ý nghĩa quan trọng về kinh tế và kỹ thuật. Nó ảnh hưởng đến chế độ làm việc của máy bơm, đến tuổi thọ của máy bơm, ảnh hưởng đến kết cấu nhà máy và giá thành nhà máy. Từ QTK = 4,8 (m3/s) và HTK = 35,04 (m). a. Điều kiện đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực : [hs] được tính theo công thức : [hs] = Trong đó : Hck = 6,3 (m) Vb = 4.0,8/3,14.0,52 = 3,7 (m/s). hmsoh = 0,5 [hs] = 6,3 - 3,7 - 0,5 = 2,1 ( Zđm = 64,8 - 2,1 = 62,7 (m). 2. Kiểm tra lại cao trình đặt máy thiết kế đã chọn trên khi máy bơm làm việc trong các trường hợp bất thường : a. Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất : Với Hmax = 60,33 m tra trên đường đặc tính (Q~H) ứng với ( = 1o30 được [Hck]= 4,5 và Q = 0,65 m3/s . Với Hat , hbh , hmsôh không đổi nên : Vvào = 4.0,65/3,14.0,52 = 3,31 [hs] = 4,5 - 3,31 - 0,5 = 0,69 (m). Z’đm =64,8 - 0,69 = 64,11 (m). Z’đm = 64,11 > ZTKđm = 62,7 (m). Vậy máy bơm làm việc an toàn , không bị sinh ra hiện tượng khí thực . b.Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất : Với Hmin = 59,15 tra bảng ta được [Hck] = 5,5 [hs] = 5,5 - 3,3 - 0,5 = 1,7 ( Z’’đm = 64,8 - 1,7 = 63,1(m). Z’’đm =63,1 > ZTKđm = 62,7 (m). Như vậy khi làm việc với cột nước nhỏ nhất máy bơm cũng không sinh ra hiện tượng khí thực. Máy bơm làm việc an toàn . Vậy ta chọn cao trình đặt máy là ZTKđm = 62,7 (m). 3. Thiết kế nhà máy bơm bể hút, bể xả : a. Thiết kế sơ bộ nhà máy bơm : Căn cứ vào : ( Máy bơm đã chọn với QTK = 0,8 m3/s. ( Cao trình đặt máy Zđm = 62,7 m. Ta chọn nhà máy bơm kiểu nhà máy bơm móng tách: b. Chọn các kết cấu, tính toán các kích thước cơ bản của nhà máy : * Thiết kế ống hút của nhà máy bơm móng tách : Số ống hút của nhà máy chọn bằng số máy bơm của nhà máy nôh = 5 (ống). Đường kính ống hút : theo kinh nghiệm tốc độ có lợi trong ống để giảm tổn thất cột nước V = 1,1 ( 1,2 (m/s) lấy V = 1,2 ống hút đặt cách mựt đất 0,5m. phần miệng vào cửa ống hút làm mở rộng hình loa với đường kính vào : Dv = 1,25.920 = 1150(mm). Miệng ống hút đặt ngập dưới mực nước thấp nhất ở bể hút là : h1 = 0,7.1150 = 805 (mm) miệng ông hút đặt cách đáy bể hút một khoảng h2 = Dv/3 = 1152/3 = 383(mm) chọn ống hút máy bơm dạng có trục khuỷu cung. * Xác định kích thước khối móng : bề rộng móng b1 = 1,5m chiều dài của móng máy tra bảng b2 = 2,5 m Móng nhà máy : Móng tường : móng băng được đổ bêtông. Móng trụ : bằng bê tông cốt thép. Bề rộng nhà máy : B = b1 + b2 Trong đó : b1 = 0,7 + 500 + 1060 +850 (mm) b2 = 500 + 800 + 900 + 600 + 500 +0,7 B = 7,11m Chiều cao nhà máy : Hh = h0 + c + d +f + e + ht = 3,57m Chiều cao nhà máy L = 165,9 m THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH NỐI TIẾP VỚI NHÀ MÁY Thiết kế ống đẩy : Ôúng đẩy là đoạn ống nối tiếp từ máy bơm ra bể tháo. Căn cứ vào vị trí nhà máy bơm và bể tháo mà xác định chiều dài ống đẩy. Đường kính kinh tế ống đẩy có thể tính theo công thức sau : (m) n : số ống đẩy bằng số máy bơm ; n = 5 Vkt : tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy . Theo kinh nghiệm thường lấy Vkt = (1,5 ( 2,5) m/s Thiết kế bể hút : Bể hút là phần nối tiếp giữa kênh dẫn và công trình lấy nước trước nhà máy bơm. * Điều kiện xây dựng : ( Phải ổn định . ( Dòng chảy phải thuận ( Không sinh xoái nước . ( Dễ xây dựng . * Thiết kế kỹ thuật : ( Mái dốc của bể tập trung nối tiếp với nhà máy bằng các tường nghiêng 450 với móng trong của trụ pin. Loại tường cánh gà náy sẽ làm cho dòng chảy vào máy bơm tương đối thuận dòng . ( Độ dốc đáy bể tập trung . ( Đáy mái dốc của bể tập trung thiết kế thành 1 đường thẳng, trên bình đồ nối đáy của mái kênh dẫn với mặt trong của trụ biên công trình lấy nước . ( Chọn góc mở ( của bể tập trung nước . * Xác định chiều rộng tuyến lấy nước : Để không sinh xoáy nước ta chọn chiều rộng tuyến lấy nước sao cho : Trong đó : bK = 3(m) là chiều rộng đáy kênh dẫŮ Chọn chiều dày trụ pin Btrụ = 0,6 m Nếu Bt = 4.bK = 4 ( 3 = 12(m) . + Khoảng cách giữa 2 mép trụ pin kề nhau (hay là chiều rộng mỗi khoang lấy nước) là : Thực tế chiều rộng mỗi khoang lấy nước : a = 2,5´D = 2,5´ 0,5 = 1,5 (m) Chọn a = 2 (m) Þ Bt = 4 x 2 + 8 x 0,6 = 12,8 m. Kiểm tra lại : Vậy bảo đảm không sinh ra xoáy nước . Chiều dài bể hút là : Thiết kế bể tháo : Bể tháo là công trình quan trọng của trạm bơm. Ở hệ thống tưới thì bể tháo nối ống đẩy với kênh tưới bảo đảm phân phối nước cho kênh tưới và bảo đảm cao trình mực nước khống chế đầu kênh tưới của hệ thống. Ngoài ra khi máy bơm phải ngăn được dòng chảy ngược từ bể tháo về ống dẫn . * Để thực hiện được đầy đủ các nhiệm vụ trên thì khi thiết kế bể tháo phải đảm bảo : ( Kết cấu bể tháo ổn định, bền vững ( Kích thước của bể tháo phải bảo đảm cho dòng chảy thuận lợi về mặt thủy lực và hợp lý về mặt kinh tế . ( Tạo điều kiện thuận lợi cho quản lý, thi công sửa chữa . Ở đây ta chọn bể tháo loại thẳng dòng có nắp đậy ở ống để thiết kế : Dra = 1,2.DKT = 1,2´0,63 = 0,759 (m). Độ ngập nhỏ nhất của ống đẩy: hngmin = (3(4ĩ không nhỏ hơn 0,1 m Mà Vra Ľ Suy ra hngmin = 4´ = 2,476 (m) > 0.1(m) Hgimin = hngmin + Dra + P Chọn P = 0,3 (m) Suy ra : Hgimin = 2,476 + 0,204 + 0,3 = 2,98 (m) ht = Hgimin - hkmin = 2,98 - 2,4 = 0,58 (m) Þ Hgimax = ht + hkmax = 0,58 + 1,275 = 1,855 (m) Chiều dài giếng tiêu năng : Lgi = K x hngmax Với : K Ľ Þ K = 6,5 ÞLgi = 6,5 x 0,689 = 4,47 (m) Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ : Lbv = 4.hkmax = 4.1,275 = 5,1(m) Khoảng cách giữa 2 tâm ống đẩy : B = Dra + b = 0,204 + 0,3 = 0,504 (m) ( Btổng = (n - 1)B + Dra + 2b = 7 x 0,504 + 0,204 + 2.0,3 = 4,332 (m). *********