Đồ án Công trình thu và trạm bơm

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT Số liệu tính toán Công suất thiết kế 3000 m3/ng Cao trình mặt đất 10,5m Mực nước cao nhất trên sông 9m Mực nước thấp nhất trên sông 4,5m Mực nước cao nhất trên trạm xử lý 19m Chiều dài ống đẩy 2500m Số đám cháy xảy ra đồng thời 2x30 l/s Số giờ làm việc trong ngày 24h Chọn kiểu loại công trình thu nước Vì bờ sông dạng thoải, mực nước cao nhất và thấp nhất chênh nhau khá cao (4,5m). Do đó ta chọn loại công trình thu nước xa bờ. Mặt khác ta thấy cấu tạo đất đá bờ sông là ổn định nên ta sử dụng công trình thu kết hợp với trạm bơm cấp I. khi đó sẽ giảm được chi phí xây dựng và quản lý Để đảm bảo cho việc an toàn sử dụng và thuận tiện khi thay rửa nên ta chọn công trình thu có 2 ngăn thu, 2 ngăn hút. Chọn sơ bộ 1 bơm công tác và 1 bơm dự trữ Tính toán 1, Tính song chắn rác Được đặt ở cửa thu nước, cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ ø8 hoặc ø10, hoặc tiết diện chữ nhật kích thước 6 x 50mm đắt song song với nhau, hàn vào 1 khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40÷50mm. song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước. hình dạng của nó có thể là hcn, hình vuông hoặc hình tròn. Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức: ω = Qv.n K1 K2 K3 + Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s) Vì sử dụng 2 bơm công tác nên lưu lượng tính toán là: Q = 300024×3600=0,035 (m3/s) + v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s) Theo TCN 33-85 vận tốc này nên lấy trong khoảng 0.4÷0.8 m/s. khi sông nước đục và thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc này nhỏ chọn v = 0.6 m/s + K1: hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức: K1 = a+da + a: khoảng cách giữa các thanh thép chọn a = 45mm + d: đường kính thanh thép. Chọn d= ø9 + K2: hệ số co hẹp do rác bám vào song. Thường lấy K2 = 1.25 + K3: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K = 1.1; tiết diện hcn lấy K = 1.25 + n: số cửa thu nước. n = 2 K = a+da= 45+945=1.2 ω = 0,0350,6.2×1.2×1.25×1.1= 0.048 m2 2. Lưới chắn rác Chọn lưới chắn phẳng Cấu tạo gồm 1 tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1÷1.5mm, mắt lưới 2x2 ÷ 5x5mm Trong 1 số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt them 1 tấm lưới nữa có kích thước mắt lưới 25x25mm đan bằng dây thép đường kính 2-3mm để tăng cường khả năng chịu đựng của lưới Diện tích công tác của lưới xác định bằng công thức: ω = Qn.v K1 K2 K3 + Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s) + n: số lượng cửa đặt lưới, n = 2 + v: vận tốc chảy qua lưới lưới chắn phẳng lấy v = 0.2÷0.4 m/s. chọn v= 0.4 m/s + K1: hệ số co hẹp xác định theo công thức: K1 = a+d2a2( 1+p) = ( 4+1.5)242 × 1+0.1=2.08 a-Kích thước mắt lưới chọn a= 4x4mm d- đường kính dây đan lưới chọn d =1.5mm + K2- hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới. lấy K2 = 1.5 + K3- hệ số ảnh hưởng của hình dạng. lấy K3 = 1.15 ÷ 1.5. Chọn K3 = 1.25 p- tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới. chọn p = 10% ω = 0,0350,4.2×2.08×1.5 ×1.25=0.171 m2 Chọn kích thước cửa: 0.3 x0.57m 3. Tính toán ngăn thu- ngăn hút Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp 1, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa Chọn đường kính và vận tốc ống hút và ống đẩy: Dh = 300mm, vh = 0.24m/s Dđ = 250mm, vđ = 0.35m/s Kích thước ngăn thu Chiều dài: 1.6 -3.0m. chọn A1 = 2m Chiều rộng: chiều rộng lưới chắn rác +2e => B1 = Bl + 2e = 0.3 + 2×0.5= 1.3m Mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: 0.7-1m Ngăn hút nước Chiều rộng: B2 ≥ 3Df Df: đường kính phễu hút. Df = (1.3÷1.5)Dh Dh: đường kính ống hút Df = 1.4 Dh = 1.4×300 = 420mm. lấy Df = 450mm B2 ≥ 3Df = 3 × 450 = 1350mm Chọn B2 = 2m Chiều dài A2 = 2m Khoảng cách từ phễu hút đến tường tối thiểu bằng ( 0.5÷1)Df. chọn khoảng cách là 400m Khoảng cách từ mép dưới ống tự chảy đến đáy sông: h1 = 0.7m Khoảng cách từ mép dưới cửa hút lưới chắn đến đáy công trình thu: h2 = 0.5m Khoảng cách từ MNTN đến mép trên cửa: h3 =0.6m Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng phễu hút h5 = 0.9m Khoảng cách từ miệng vào phễu đến MNTN trong ngăn hút h6 = 1m Chọn chiều cao gian quản lý là 3m 4. Tính họng thu nước, ống tự chảy a. Họng thu nước - Theo đặc điểm cấu tạo và thu nước của công trình, ta dùng loại họng thu nước thường xuyên ngập - Họng thu gồm miệng thu có song chắn rác nối với ống tự chảy và bộ phận cố định bảo vệ miệng thu - Chọn cửa thu nước và song chắn rác có dạng hình tròn, tính toán như cửa thu - Song chắn rác + Chiều sâu lớp nước tính từ MNTN đến đỉnh họng thu h1 = 0.4m chiều cao bảo vệ h2 = 0.2m + Khoảng cách từ đáy sông đến mép dưới miệng thu nước h3 = 0.6m Ống tự chảy Chọn 2 ống tự chảy để đảm bảo cho công trình làm việc an toàn, lưu lượng của 1 ống là 0.0175m3/s Dùng ống thép, đặt ống hơi dốc ra sông Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0.8m/s Đường kính ống xác định theo công thức: D = 4QΠ.v = 4 × 0.01753.14 × 0.8 = 0.028m Chọn đường kính d = 300mm V= 0.23m/s, 1000i = 0.35 Q = 0.0175m3/s Ta có lống = 43m => hống = il = 0,351000 ×43=0.015m Tính h (ống tự chảy và họng thu) = hống + hcb 1 phễu ξ = 0.15 1 song chắn rác hs = 0.1 1 khóa ξ( dung để đóng khi rửa ngăn thu) = 1 ξ = 0.25 h = il + ξ.v22g = 0.015 + 0.25×0,2322 × 9.81 + 0.1 = 0.116m c. Phương pháp rửa ống Rửa thuận: dòng nước rửa cùng chiều với dòng nước làm việc bình thường. Trong trường hợp này ta đặt ống dốc về phía ngăn thu. Khi cửa đóng bớt 1/3 đến ½ số ống, các ống sẽ làm việc tăng cường, vận tốc nước trong ống tăng, cặn lắng sẽ được tẩy rửa. Thiết kế trạm bơm cấp I ∇ngăn thuMNTN= ∇song MNTN - h(ống tự chảy và họng thu) = 4.5- 0.116 = 4.384m ∇TXLMNTN= 19m ∇ngăn hútMNTN= ∇ngăn thuMNTN- hL hL: tổn thất qua lưới chắn rác, hL = 0.2m ∇ngăn hútMNTN= 4.384 – 0.2 = 4.184m Lấy tròn số = 4m 1, Chọn sơ bộ số bơm Chọn 1 bơm công tác, 1 bơm dự trữ Số lượng ống đẩy của trạm bơm: chọn 2 ống Q = Qtr /2 = 3000/2 = 1500m3/ng Số lượng ống hút của trạm bơm: 2 ống hút 2, Sơ bộ dựng sơ đồ bố trí máy bơm trong trạm bơm 3, Xác định lưu lượng, áp lực toàn phần của máy bơm Lưu lượng của bơm: Q = 3000m3/ng Qb = 0.035m3/s Cột áp toàn phần Hb = Hhh + hh + hđ + hdự trữ Hhh: chiều cao bơm nước hình học Hhh = ∇TXLMNTN- ∇ngăn hútMNTN = 19 – 4 =15m Tổn thất trên đường ống hút hh = hd + hcb = i.I + ξ v22g Chọn ống hút thép có đường kính 300mm Q = 35 l/s => v = 0.46m/s, 1000i = 1.21 Chọn sơ bộ chiều dài ống hút lhút = h6 + hck = 1 + 7 = 8m ξh = 10 hh = 1.211000 ×8 + 10 ×0.4622 × 9.81 = 0.117m Tổn thất trên đường ống đẩy hd =i.l + ξ v22g Chọn ống đẩy thép có đường kính 250mm Q = 35l/s => v= 0.66m/s, 1000i = 2.94 Chiều dài ống đẩy: l = 2500m ξđ = 10 Tổn thất trên đường ống đẩy: hđ = 2.941000×2500+10 ×0.6622×9.81= 7.572m - hdự trữ = 1m Cột áp toàn phần của máy là: Hb = 15 + 0.117+ 7.572 + 1 = 23.689m Lấy tròn số H =24m 4. Chọn bơm - Dựa vào Q = 35l/s H =24m Chọn bơm MD 65-160/15 ɳ = 80% NPSH = 5.5m => NPSHA = 5.5 + 0.5 = 6m P = 13kW 5. Xác định cao trình trục bơm ∇trục= ∇ngăn-hútMNTN+ Hhhh Chọn Hhhh thỏa mãn: Hhhh ≤ Paγ- Pbhγ- hh- NPSHA Trong đó: Pa: áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc = 1× 104 (kg/m2) Pbh: áp suất bốc hơi bão hòa của chất lỏng bơm ở nhiệt độ làm việc. giả sử bơm làm việc ở nhiệt độnước là 25oC, theo bảng 3 trang 7 sổ tay máy bơm tra được: + áp suất bốc hơi bão hòa của nước là 0.03166bar = 0.03166 ×104 ( kg/m2) + tỉ trọng riêng của nước là 0.9971(kg/dm3) ≈ 103 kg/m3 Do vậy ta có: Hdhh ≤ Paγ- Pbhγ- hh – NPSHA = 1×104- 0.03166 × 104103 – 0.117 – 6 = 3.5664 m Chọn Hdhh = 3m ∇trục= ∇ngăn hútMNTN+ Hdhh = 4 + 3 = 7m 6. Tính toán phục hồi nước chữa cháy - Số đám cháy đồng thời: 2 x 30 l/s => Lưu lượng cháy là 60l/s = 216m3/h Ta có thể sử dụng bơm công tác để phục hồi nước chữa cháy Lượng nước cần phục hồi: Qtc = Qmax+ 3Qcc- 3QTk + coi như trong giờ dùng nước lớn nhất lưu lượng bơm cấp I đầy đủ và Qmax=3Q + Q:lưu lượng của trạm bơm ở chế độ làm việc bình thường(m3/h) + Qcc: tổng lưu lượng chữa cháy của khu vực dùng nước (m3/h) + Tk : thời gian khôi phục nước chữa cháy 24h Qmax: tổng lượng nước tiêu dùng lớn nhất trong 3 giờ Lưu lượng tăng cường: Qtc = Q+3QccTk = 300024+3 ×21624=152 m3/h 7. Dựng sơ đồ bơm Dưới đây là mặt cắt bơm và máy