Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước thành phố lạng sơn

m Specific gravity:1 Ø 275 mm µ :84 % N :44.5HP (32.8 Kw) N(max):45.2HP (33.3 Kw) NPSHr :3.1 m Các thông số kích thước: Motor MOTOR 200 L CV (HP) 1500 rpm 40 3000 rpm * DIMENSIONES-DIMENSION (mm) F 424 E 512 x 5 l 800 a 160 L1 1500 L2 250 L3 1000 L4 - B1 600 B2 560 z 4 d 23 A 360 B 430 H 630 J 315 h1 380 h2 380 ASP 250 IMP 250 Kg 865 5.2.1.4. Tính toán cốt trục máy bơm. Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm. £ = Với : +: Độ cao áp lực khí trời. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 256,5 (m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 20°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,33 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSH + s (m). Trong đó: + NPSH : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH = 3,1 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 3,1 + 0, 5 = 3,6(m). Þ£ 10,1-0,24-0,33- 3,6= 5,93 (m). Zmb £ 5,93 + 256,5 = 262,43 (m). Chọn cao trình đặt máy bơm phù hợp với tuyến ống hút đã thiết kế ở phần trên ta chọn Zmb = 262 (m). 5.2.1.5. Bơm sinh hoạt. Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 2 bậc bơm : Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hòa do nhu cầu dùng nước trong các giờ của thành phố là khác nhau. Biểu đồ làm việc của trạm bơm cấp II phải bám sat biểu đồ tiêu thụ nước của khu vực. Vì vậy dựa vào biểu đồ dùng nước ta chia quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II thành 2 cấp bơm với 3 bơm công tác và 2 bơm dự phòng Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 3 bậc bơm : Bậc 1 : Có 1 bơm hoạt động từ 22h-4h Bậc 2 : Có 3 bơm hoạt động từ 4h-22h Do sử dụng máy biến tần nên ta tính toán bơm cho giờ dùng nước lớn nhất.Trong giờ dùng nước max có 3 bơm hoạt động đồng thời tổng lưu lượng 3 bơm phải cấp vào mạng lưới là: 6,21%Qngđ = 1758,81(m3/h). = 488,57 (l/s) Ta gọi công suất của 1 bơm là X(%Qngđ ) Ta có: X×0,88 = 6,21 (%Qngđ ) => X = 2,07(%Qngđ ). Vậy: Bậc 1 : Có 1 bơm hoạt động với công suất Qh = 2,07(%Qngđ ). Bậc 2 : Có 3 bơm hoạt động với công suất Qh = 6,21(%Qngđ ). +Trạm bơm có hai cấp bơm với cùng một loại bơm +Lưu lượng của trạm bơm khi một bơm làm việc: Qtr = Q1b = 2,07(%Qngđ ) = 162,98(l/s) +Lưu lượng của trạm bơm khi ba bơm làm việc song song: Qtr = Q3b = 6,21 (%Qngđ ) = 488,57 (l/s) Như vậy: Tại những giờ có Qyc≤ 2,07(%Qngđ ) ta sử dụng 1 bơm với số vòng quay n<nđm Tại những giờ có 2,07(%Qngđ ) ≤Qyc≤ 6,21(%Qngđ ) ta sử dụng 2 bơm hoạt động đồng thời. Trong đó một bơm hoạt động với vòng quay định mức, một bơm hoạt động với số vòng quay n<nđm. Ta chọn 2 ống đẩy D600. Xác định cột áp của toàn phần. Từ bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới giai đoạn 2, điểm 1 là điểm đầu mạng lưới do trạm bơm cấp II của nhà máy nước số 2 cấp vào, tại đây có áp lực tự do là 37,84 m). Cột áp của bơm được xác định theo công thức: H = (m). Trong đó: = - + là cao trình mặt đất tại điểm tiếp xúc với mạng lưới, bằng 256,5(m) là mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạc, bằng 252,8(m). là áp lực yêu cầu tại điểm tiếp xúc mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất. = 38(m) => = 256,5 – 252,8 + 37,84 = 41,54(m). = hd + hcb hd = i×l hcb = là áp lực dự phòng khi tính toán, lấy bằng 1(m). Xác định tổn thất trên đường ống hút: hh = ihlh + Do trạm có hai ống hút, tại thời điểm lớn nhất thì mỗi ống tải một lưu lượng: Q1ống = Qtrạmmax/2 =488,57/2 = 244,29(l/s). Sử dụng sổ tay tra máy bơm ta chọn ống hút là ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 0,819(m/s) và i = 1,42(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×1,42 = 1,775(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1phễu thu = 0,15 1 côn thu =0,1 2 khóa =2×0,5 = 1 2 cút 900 =2×0,5 = 1 2 chữ T =2×1,5 = 3 => = 6,25 Vậy hh = ihlh + = = 0,24(m). Xác định tổn thất trên đường ống đẩy Hđ = iđlđ + Sử dụng sổ tay tra máy bơm ta chọn ống hút là ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 0,819(m/s) và i = 1,42(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×1,42 = 1,775(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1 côn mở =0,25 2 khóa =2×1 = 2 2 cút 900 =2×0,5 = 1 1 van một chiều =1,7 => = 7,95 Vậy Hđ = iđlđ + = = 0,41 (m). Vậy = hd + hcb = 0,24+0,41 = 0,65(m) Ta chọn cột áp toàn phần: H = 41,54+ 0,65+ 1 = 44,52(m). Chọn máy bơm. Theo tính toán trên ta có: + Lưu lượng máy bơm Q1b = 2,07(%Qngđ ) = 162,98(l/s) + H = 44,52(m). Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được: RN 200-400 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:250 mm Delivery Ø:200 mm Duty point Q:163 L/s H:44.5 m Specific gravity:1 Ø 376 mm µ :82.2 % N :117.7HP (86.6 Kw) N(max):137.5HP (101.2 Kw) NPSHr :2 m Kích thước bơm như sau: TIPO(1) TIPO RN 200-400 MOTOR(2) MOTOR 315 M CV (HP) 1500 rpm 175-270 3000 rpm * Dimensiones a 180 f 690 x 8 I 1180 A 140 L1 1800 L2 300 L3 1200 B1 750 B2 710 d 23 H 568 h1 400 h2 525 (4) ASP 250 IMP 200 Kg. 1810 Distanciador(5) x 185 L3 1380 L1 1980 TIPO(1) TIPO RN 200-400 5.2.1.6. Tính bơm chữa cháy: Giả sử đám cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất, khi đó lưu lượng chữa cháy bằng lượng giờ dùng nước lớn nhất cộng lưu lượng chữa cháy yêu cầu: Qcc = 6,21 (%Qngđ ) + 35 = 488,57 + 35 = 523,57(l/s). Cột áp của bơm được xác định theo công thức: Hcc = (m). Trong đó: = - + là cao trình mặt đất tại điểm tiếp xúc với mạng lưới, bằng 256,5(m) là mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạc, bằng 252,8(m). là áp lực yêu cầu tại điểm có tiếp xúc với mạng lưới khi có cháy = 40,96(m) => = 256,5 – 252,8 + 40,96= 44,66(m). = hd + hh hd = i×l hcb = là áp lực dự phòng khi tính toán, lấy bằng 1(m). Xác định tổn thất trên đường ống hút: hh = ihlh + Do trạm có hai ống hút, tại thời điểm lớn nhất thì mỗi ống tải một lưu lượng: Q1ống = Qtrạmmax/2 = 488,56/2 = 244,29(l/s). Sử dụng sổ tay tra máy bơm ta chọn ống hút là ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 0,819(m/s) và i = 1,42(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×1,42 = 1,775(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1phễu thu = 0,15 1 côn thu =0,1 2 khóa =2×0,5 = 1 2 cút 900 =2×0,5 = 1 2 chữ T =2×1,5 = 3 => = 6,25 Vậy hh = ihlh + = = 0,30(m). Xác định tổn thất trên đường ống đẩy Hđ = iđlđ + Chọn ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 0,819(m/s) và i = 1,42(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×1,42 = 1,775(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1 côn mở =0,25 2 khóa =2×1 = 2 2 cút 900 =2×0,5 = 1 1 van một chiều =1,7 => = 7,95 Vậy Hđ = iđlđ + = = 0,45 (m). Vậy = hd + hcb = 0,75 + 0,30 = 1,05(m) Ta chọn cột áp toàn phần: H = 44,66 + 1,05 + 1 = 46,71(m). Chọn máy bơm Ta chọn 2 máy bơm chữa cháy + Lưu lượng máy bơm Q1máy = 261,79(l/s) + H = 46,71(m). Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được máy bơm CPN 400-400 với các thông số như sau: RNE 300-400 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:300 mm Delivery Ø:300 mm Duty point Q:261.8 L/s H:46.7 m Specific gravity:1 Ø 400 mm µ :70.6 % N :230.8HP (169.9 Kw) N(max):263.8HP (194.2 Kw) NPSHr :5.2 m TIPO(1) TIPO RNE 300-400 MOTOR(2) MOTOR 315 M CV (HP) 1500 rpm 175-270 3000 rpm * Dimensiones a 280 f 970 x 8 I 1180 A 160 L1 2200 L2 200 L3 900 B1 800 B2 760 d 23 H 670 h1 500 h2 600 -4 ASP 350 IMP 300 Kg. 2405 Distanciador(5) x 185 L3 990 L1 2380 5.2.1.7. Bơm rửa lọc Theo tính toán ở phần trạm xử lý nước ta có các thông số sau: Cột áp toàn phần: H = 12,07(m). Lưu lượng: Q = 0,149(m3/h) = 149(l/s) Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được: RN 200-315 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:250 mm Delivery Ø:200 mm Duty point Q:149 L/s H:12.1 m Specific gravity:1 Ø 276 mm µ :77 % N :31.2HP (23 Kw) N(max):33.4HP (24.6 Kw) NPSHr :1.5 m Các thông số về kích thước như sau: TIPO(1) TIPO RN 200-315 MOTOR(2) MOTOR 200 L CV (HP) 1500 rpm 40-60 3000 rpm * Dimensiones a 180 f 690 x 8 I 800 A 140 L1 1500 L2 250 L3 1000 B1 700 B2 660 d 23 H 483 h1 315 h2 475 -4 ASP 250 IMP 200 Kg. 710 Distanciador(5) x 145 L3 1140 L1 1640 5.2.2. Tính toán cho giai đoạn II. 5.2.2.1. Chọn bơm cấp 1 Cốt mặt đất tại trạm xử lý: 264,6 (m). Cao trình mặt đất: 258 (m). = 265,1(m). = - hs – hL –hốngtự chảy Trong đó: hốngtự chảy là tổn thất trên ống tự chảy hốngtự chảy = i×L + + Chọn ống tự chảy D=500, v = 1,176 (m/s). => I = 3,63/1000 (m). +Ống tự chảy có : 1phễu, = 0,15 1 côn thu =0,1 1 song chắn rác = 0,1 => = 0,35 Chiều dài ống tự chảy 35(m). = = 0,128+0,0247 = 0,155(m). + hs là tổn thất qua song chắn rác,hs = 0,1 (m) + hL là tổn thất qua song lưới chắn rác,hL = 0,2 (m) + Mực nước thấp nhất trên sông 252,5(m) = - hs – hL –hốngtự chảy = 252,5 – 0,1 -0,2 -0,155 = 252,05(m). Chọn sơ bộ số máy bơm. + Q = 45000m3/ngđ: chọn hai bơm công tác, một máy bơm dự trữ. + Số lượng ống đẩy của trạm bơm: chọn 2 ống + Số lượng ống hút của trạm bơm: 2 ống hút. Xác định lưu lượng, áp lực toàn phần của máy bơm. Hai bơm làm việc điều hòa, lưu lượng của mỗi bơm: (m3/ngđ) = 937,5(m3/h). -Cột áp toàn phần: Hb= Hhh + hh + hđ + hdự trữ Trong đó: Hhh là chiều cao bơm nước hình học. Hhh = - = 264,6 -252,05 = 12,55(m). - Tổn thất trên đường ống hút: hh = hđ+ hcb = i×l + + Chọn ống thép cũ có đường kính 500mm = 260,42(l/s). => v = 1,24m/s, i= 3,91/1000m Chọn sơ bộ chiều dài ống hút: Lhút = 8(m). + Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta có 1 phễu hút, x = 0,15. 2 cút 900, x = 2x0,5 = 1. 1 côn thu x = 0,1. 1 tê, x = 1,5 . 1 khóa x = 1. 3,75 => = = 0,33 (m). - Tổn thất trên đường ống đẩy: + Chọn ống đẩy là ống thép có đường kính 500 mm = 260,42(l/s). => v = 1,24m/s, i= 3,91/1000m + Chiều dài ống đẩy: Lđẩy = 1500(m). + Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta có 1 côn mở, x = 0,25. 2 cút 900, x = 2×0,5 = 1. 1 van 1 chiều x = 1,7. 1 tê, x = 1,5 . 1 khóa x = 1. 5,45. => = = 6,16 (m). + hdự trữ lấy 0,5m => Cột áp toàn phần của máy bơm: Hb = 12,55 + 0,33 + 6,16 + 0,5 = 19,54(m). Chọn bơm. Dựa vào: Q = 260,42(l/s). H =19,54(m). Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được: Loại bơm:RN 301-305 Các thông số như sau: RN 301-305 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:300 mm Delivery Ø:300 mm Duty point Q:260.4 L/s H:19.5 m Specific gravity:1 Ø $ 318/ 300 mm µ :80.1 % N :84.5HP (62.2 Kw) N(max):85HP (62.6 Kw) NPSHr :4.7 m Kích thước của bơm như sau: TIPO(1) TIPO RN 301-305 MOTOR(2) MOTOR 280 S CV (HP) 1500 rpm 100 Dimensiones a 180 f 707 x 8 I 990 A 140 L1 1800 L2 300 L3 1200 B1 750 B2 710 d 23 H 568 h1 400 h2 550 (4) ASP 300 IMP 300 Kg. 1295 Distanciador(5) x 185 L3 1380 L1 1980 Tính toán cốt trục máy bơm. Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm. £ = Với : +: Độ cao áp lực khí trời. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 256,5 (m). Ta có: = (10,33- ) = 10,05(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 23°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,297 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,33 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSH + s (m). Trong đó: + NPSH : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH = 3,5 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 3,5 + 0, 5 = 4 (m). Þ£ 10,05-0,297-0,33- 4= 5,42 (m). Zmb £ 5,42 + 256,5 = 261,92 (m). Chọn cao trình đặt máy bơm phù hợp với tuyến ống hút đã thiết kế ở phần trên ta chọn Zmb = 262 (m). 5.2.2.2 .BỂ CHỨA Thể tích bể chứa cần thiết ở giai đoạn 1 là: 9335,97 (m3). Thể tích bể chứa cần thiết ở giai đoạn 2 là: 14337,78 (m3). Do kinh phí xây dưng bể không lớn và thuận tiện cho việc quy hoạch, xây dựng trạm xử lý nên ta xây dựng bể chưa luôn cho giai đoạn 2. Ta xây dựng 2 bể, kích thước của mỗi bể là bể là: a´b´h = 43´43´4,5 (m). Trong đó chiều cao bảo vệ là 0,5 (m). Kết cấu bể là bêtông cốt thép. 5.2.3.TÍNH TOÁN TRẠM BƠM CẤP II. Công suất trạm: Qtr = 45 000 (m3/ngđ). Công suất thiết kế: 45000 (m3). Cao trình mặt đất : 256,5 (m). Cao trình mực nước ngầm: 233,5 (m). Mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch : 252,8(m). Số giờ làm việc trong ngày: 24 giờ. Cao trình mặt đất tại điểm tiếp xúc với mạng lưới : 256,5(m), Công suất phát vào mạng lưới: Qm = 42466,82 (m3/ngđ). Áp lực yêu cầu tại điểm tiếp xúc với mạng lưới +Trong giờ dùng nước nhiều nhất: 38,76 (m) +Trong giờ có cháy: 46,21(m) Lưu lượng chữa cháy 35(l/s). Chiều dài ống đẩy : 100(m) Chiều dài ống hút : 15(m) 5.2.2.3 . Bơm sinh hoạt. Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 2 bậc bơm : Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hòa do nhu cầu dùng nước trong các giờ của thành phố là khác nhau. Biểu đồ làm việc của trạm bơm cấp II phải bám sat biểu đồ tiêu thụ nước của khu vực. Vì vậy dựa vào biểu đồ dùng nước ta chia quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II thành 2 cấp bơm với 3 bơm công tác và 2 bơm dự phòng Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 3 bậc bơm : Bậc 1 : Có 1 bơm hoạt động từ 22h-4h Bậc 2 : Có 3 bơm hoạt động từ 4h-22h Do sử dụng máy biến tần nên ta tính toán bơm cho giờ dùng nước lớn nhất.Trong giờ dùng nước max có 3 bơm hoạt động đồng thời tổng lưu lượng 3 bơm phải cấp vào mạng lưới là: 6,41%Qngđ = 2721,62(m3/h). = 756,01 (l/s) Ta gọi công suất của 1 bơm là X(%Qngđ ) Ta có: X×0,88 = 6,21 (%Qngđ ) => X = 2,07(%Qngđ ). Vậy: Bậc 1 : Có 1 bơm hoạt động với công suất Qh = 2,07(%Qngđ ). Bậc 2 : Có 3 bơm hoạt động với công suất Qh = 6,41(%Qngđ ). +Trạm bơm có hai cấp bơm với cùng một loại bơm +Lưu lượng của trạm bơm khi một bơm làm việc: Qtr = Q1b = 2,07(%Qngđ ) = 244,18(l/s) +Lưu lượng của trạm bơm khi ba bơm làm việc song song: Qtr = Q3b = 6,21 (%Qngđ ) = 756,01 (l/s) Như vậy: Tại những giờ có Qyc≤ 2,07(%Qngđ ) ta sử dụng 1 bơm với số vòng quay n<nđm Tại những giờ có 2,07(%Qngđ ) ≤Qyc≤ 6,21(%Qngđ ) ta sử dụng 2 bơm hoạt động đồng thời. Trong đó một bơm hoạt động với vòng quay định mức, một bơm hoạt động với số vòng quay n<nđm. Ta chọn 2 ống đẩy D600. Xác định cột áp của toàn phần. Từ bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới giai đoạn 2, điểm 1 là điểm đầu mạng lưới do trạm bơm cấp II của nhà máy nước số 2 cấp vào, tại đây có áp lực tự do là 38,00 (m). Cột áp của bơm được xác định theo công thức: H = (m). Trong đó: = - + là cao trình mặt đất tại điểm tiếp xúc với mạng lưới, bằng 256,5(m) là mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạc, bằng 252,8(m). là áp lực yêu cầu tại điểm tiếp xúc mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất. = 38(m) => = 256,5 – 252,8 + 38 = 41,7(m). = hd + hcb hd = i×l hcb = là áp lực dự phòng khi tính toán, lấy bằng 1(m). Xác định tổn thất trên đường ống hút: hh = ihlh + Do trạm có hai ống hút, tại thời điểm lớn nhất thì mỗi ống tải một lưu lượng: Q1ống = Qtrạmmax/2 =756,01/2 = 378,01(l/s). Sử dụng sổ tay tra máy bơm ta chọn ống hút là ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 1,28(m/s) và i = 3,27(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×3,27 = 4,09(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1phễu thu = 0,15 1 côn thu =0,1 2 khóa =2×0,5 = 1 2 cút 900 =2×0,5 = 1 2 chữ T =2×1,5 = 3 => = 6,25 Vậy hh = ihlh + = = 0,58(m). Xác định tổn thất trên đường ống đẩy Hđ = iđlđ + Chọn ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 1,28(m/s) và i = 3,27(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1.,25i = 1,25×3,27 = 4,09(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1 côn mở =0,25 2 khóa =2×1 = 2 2 cút 900 =2×0,5 = 1 1 van một chiều =1,7 => = 7,95 Vậy Hđ = iđlđ + = = 1,24 (m). Vậy = hd + hcb = 1,24 + 0,58 = 1,82(m) Ta chọn cột áp toàn phần: H = 41,7+ 1,82 + 1 = 44,52(m). Chọn máy bơm. Theo tính toán trên ta có: + Lưu lượng máy bơm Qtt = 756,01 /3 = 252(l/s) + H = 44,52(m). Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được: CPR 250-380T 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:250 mm Delivery Ø:250 mm Duty point Q:252 L/s H:44.5 m Specific gravity:1 Ø 421 mm µ :89.2 % N :167.7HP (123.4 Kw) N(max):181.5HP (133.6 Kw) NPSHr: 5.7m Kích thước bơm như sau: Motor MOTOR 315 M CV (HP) 1500 rpm 175 3000 rpm * DIMENSIONES-DIMENSION (mm) F 424 E 512 x 8 l 1180 a 156 L1 1800 L2 300 L3 1200 L4 - B1 750 B2 710 z 4 d 23 A 420 B 540 H 645 J 315 h1 380 h2 380 ASP 250 IMP 250 Kg 1750 5.2.2.4. Tính bơm chữa cháy: Giả sử đám cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất, khi đó lưu lượng chữa cháy bằng lượng giờ dùng nước lớn nhất cộng lưu lượng chữa cháy yêu cầu: Qcc = 6,21 (%Qngđ ) + 45 = 756,01 + 45 = 801,01(l/s). Cột áp của bơm được xác định theo công thức: Hcc = (m). Trong đó: = - + là cao trình mặt đất tại điểm tiếp xúc với mạng lưới, bằng 256,5(m) là mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạc, bằng 252,8(m). là áp lực yêu cầu tại điểm có tiếp xúc với mạng lưới khi có cháy = 44,02(m) => = 256,5 – 252,8 + 44,02= 47,72(m). = hd + hcb hd = i×l hcb = là áp lực dự phòng khi tính toán, lấy bằng 1(m). Xác định tổn thất trên đường ống hút: hh = ihlh + Do trạm có hai ống hút, tại thời điểm lớn nhất thì mỗi ống tải một lưu lượng: Q1ống = Qtrạmmax/2 =791,01/2 = 395,51(l/s). Sử dụng sổ tay tra máy bơm ta chọn ống hút là ống thép D600, tương ứng với vận tốc V = 1,33(m/s) và i = 3,55(m/1000m). Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1,25i = 1,25×3,55 = 4,44(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1phễu thu = 0,15 1 côn thu =0,1 2 khóa =2×0,5 = 1 2 cút 900 =2×0,5 = 1 2 chữ T =2×1,5 = 3 => = 6,25 Vậy hh = ihlh + = = 0,63(m). Xác định tổn thất trên đường ống đẩy Hđ = iđlđ + Chọn ống thép D600, tương ứng với vận tốc V=1,33(m/s) và i=3,55(m/1000m) Khi tính toán ta tính cho trường hợp đường ống cũ, lấy: itính toán = 1,25i = 1,25×3,55 = 4,44(m/1000m). Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy ta tính như sau: Trạm có: 1 côn mở =0,25 2 khóa =2×1 = 2 2 cút 900 =2×0,5 = 1 1 van một chiều =1,7 => = 7,95 Vậy Hđ = iđlđ + = = 1,01 (m). Vậy = hd + hcb = 1,01 + 0,63 = 1,64(m) Ta chọn cột áp toàn phần: H = 47,72 + 1,01 + 1 = 49,73(m). Chọn máy bơm Ta chọn 2 máy bơm chữa cháy + Lưu lượng máy bơm Q1máy = Qtt/2 = 395,5 (l/s) + H = 49,73(m). Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được máy bơm CPN 400-400 với các thông số như sau: CPN 400-400 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:500 mm Delivery Ø:400 mm Duty point Q:395.5 L/s H:49.7 m Specific gravity:1 Ø 394 mm µ :67.9 % N :386.1HP (284.2 Kw) N(max):450.1HP (331.3 Kw) NPSHr :3.9 m Motor MOTOR 355 M CV (HP) 1500 rpm 340 3000 rpm * DIMENSIONES-DIMENSION (mm) F 730 E 890 x 8 l 1840 a - L1 3400 L2 400 L3 2600 L4 1300 B1 1200 B2 1100 z 6 d 25 A 505 B 650 H 1020 J 560 h1 665 ASP 500 IMP 400 Kg 4400 5.2.2.5. Bơm rửa lọc Theo tính toán ở phần trạm xử lý nước ta có các thông số sau: Cột áp toàn phần: H = 12,07(m). Lưu lượng: Q = 0,149(m3/h) = 149(l/s) Tra phần mềm chọn bơm BIPS của hãng BOMBAS IDEAL ta chọn được: RN 200-315 50 Hz / 1450 r.p.m. Suction Ø:250 mm Delivery Ø:200 mm Duty point Q:149 L/s H:12.1 m Specific gravity:1 Ø 276 mm µ :77 % N :31.2HP (23 Kw) N(max):33.4HP (24.6 Kw) NPSHr :1.5 m Các thông số về kích thước như sau: TIPO(1) TIPO RN 200-315 MOTOR(2) MOTOR 200 L CV (HP) 1500 rpm 40-60 3000 rpm * Dimensiones a 180 f 690 x 8 I 800 A 140 L1 1500 L2 250 L3 1000 B1 700 B2 660 d 23 H 483 h1 315 h2 475 -4 ASP 250 IMP 200 Kg. 710 Distanciador(5) x 145 L3 1140 L1 1640 Do được bảo trì, kiểm tra thường xuyên và tần suất xảy ra cháy trong thành phố rất nhỏ nên ta chỉ cần 1 máy bơm chữa cháy. 5.2.2.6. Tính toán cao trình trục bơm. a. Cao trình trục bơm sinh hoạt Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 20°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,58 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH = 5,7 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 5,7 + 0, 5 = 6,2 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,58- 6,2= 3,1 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). b. Cao trình trục bơm chữa cháy. Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 23°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,63 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSHr = 3,9 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 3,9 + 0, 5 = 4,4 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,63- 4,4= 4,8 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). c. Cao trình trục bơm rửa lọc Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 23°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,44 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSHr = 1,5 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 1,5 + 0, 5 = 2 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,44- 2= 7,4 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). Như vậy cốt trục bơm sinh hoạt, bơm chữa cháy và bơm rửa lọc bằng nhau và bằng 255,8(m) 5.2.4 Tính toán cao trình trục bơm. a. Cao trình trục bơm sinh hoạt Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 20°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,58 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSH = 5,7 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 5,7 + 0, 5 = 6,2 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,58- 6,2= 3,1 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). b. Cao trình trục bơm chữa cháy. Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 23°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,63 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSHr = 3,9 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 3,9 + 0, 5 = 4,4 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,63- 4,4= 4,8 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). c. Cao trình trục bơm rửa lọc Cốt trục máy bơm được xác định theo công thức: (m). Trong đó: : Chiều cao hút hình học của máy bơm, thỏa mãn điều kiện. £ = Với : +: Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc. Tại vị trí đặt máy bơm có cao trình mặt đất là 259(m). Ta có: = (10,33- ) = 10,1(m) + hbh : áp suất bốc hơi bão hoà của nước ở điều kiện làm việc, ở nhiệt độ 23°C tra bảng 5-2 GT Máy bơm và trạm bơm ta có: hbh = 0,24 (m) + Shh : Tổn thất áp lực trên ống hút, Shh = 0,44 (m). + NPSHA : Độ dự trữ chống xâm thực cho phép (m). NPSHA ³ NPSHr + s (m). Trong đó: + NPSHr : Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu, NPSHr = 1,5 (m). + s : Độ dự trữ an toàn, s = 0, 5 (m). Þ NPSHA ³ 1,5 + 0, 5 = 2 (m). Þ£ 10,1-0,24-0,44- 2= 7,4 (m). Chọn = 3(m) => 3+ 252,8 = 255,8 (m). Như vậy cốt trục bơm sinh hoạt, bơm chữa cháy và bơm rửa lọc bằng nhau và bằng 255,8(m) 5.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC KÍCH THƯỚC CỦA TRẠM BƠM CẤP II CỦA NHÀ MÁY CẤP NƯỚC SỐ 2. 5.3.1. Chiều cao nhà máy. Nhà máy bơm được chia làm hai phần: + Tầng dưới mặt đất + Tầng trên mặt đất * Tầng dưới mặt đất Móng nhà máy gồm hai lớp, lớp trên bằng bê tông cốt thép M200, dày 22 cm, lớp dưới bằng bê tông M200 dày 22cm, có các trụ đỡ bằng bê tông cốt thép. Tường bằng BTCT M200, dày 22 cm. Cao trình sàn nhà: ZS = Zđm – H. Trong đó: + Zđm: Cao trình đặt máy bơm, Zđm = +255,8 (m). + H: Khoảng cách từ cao trình đặt máy đến sàn nhà máy , H= 645 mm = 0,65 m. Thay số vào, ta có: ZS = 255,8 – 0,65 = 255,15 (m). Chiều cao tầng dưới: Hd = Zmđ – ZS = 256,9 - 255,15 = 1,75 (m). * Tầng trên mặt đất Chiều cao tầng trên, chưa kể nóc nhà, Ht = 4,5 (m). Chiều cao nốc nhà kể cả xà ngang, Hnóc = 0,9 (m). Chiều cao tổng cộng nhà máy: Hnhà = Hd + Ht + Hnóc = 1,75 + 4,5 + 0,9 = 7,15 (m). Ghi chú: + Tường dày 0,22 m, vữa BTCT M50 + Cột bằng BTCT M200, kích thước 25 x 25 cm + Cửa ra vào, kích thước b x h = 2000 x 2500 mm + Cửa sổ, kích thước b x h = 1500 x 1600 mm 5.3.2. Chiều dài nhà máy: Thiết kế nhà máy bơm không có tường ngăn, chiều dài một gian máy tính từ trung tâm 2 trục máy bơm, với số máy bơm là 6 máy kể cả máy bơm dự trữ Chiều dài nhà máy tính theo công thức: Lnm = 6.ldt + Lsc + LĐK+ 2.t + 4.+ BCT + +LRửa lọc + LThổi khí Trong đó: + ldt: Chiều dài dây chuyền máy bơm, ldt = 1800 mm + LSC: Chiều dài gian sửa chữa, LSC = 3300 mm + LĐK: Chiều dài gian điều khiển, LĐK = 3300 mm + t: Chiều dày tường t = 220 mm + : Khoảng cách giữa hai máy là = 1200 mm; và giữa máy với cầu thang theo chiều dài = 1000 mm. + BCT : Chiều rộng của một bên cầu thang, BCT = 900 mm + LRửa lọc: Chiều dài gian đặt bơm rửa lọc, LRửa lọc= 5500 mm. + LThổi khí: Chiều dài gian đặt máy thổi khí, LThổi khí= 3500 mm. Thay các thông số ta có chiều dài nhà tram bơm cấp II Lnm = 6 x 1800 + 3300 + 3300 + 2 x 220 + 5 x 1200 + 900 + 1000 + + 5500 + 3500 Lnm = 34 740 (mm). 5.3.3. Chiều rộng nhà máy: Bnm = 2 x t + + Dđ + Dh + Lđ + Lh + Bb Trong đó: + t: Bề dày của tường trạm bơm, t = 220 mm +: Khoảng cách từ đường ống đẩy nằm ngang đến tường thượng lưu, = 1000 mm +: Khoảng cách từ đường ống hút nằm ngang đến tường hạ lưu, = 1000 mm + Dđ: Đường kính ống đẩy ngang, Dđ = 600 mm + Dh: Đường kính ống hút ngang, Dh = 600 mm + Lđ: Chiều dài đường ống đẩy riêng, Lđ = 2000 mm + Lh: Chiều dài đường ống hút riêng, Lh = 2000 mm + Bb: bề rộng đặt động cơ máy bơm, ở đây chính là chiều rộng bệ máy bơm, Bb = 1000 mm. Thay số vào, ta có: Bnm = 2 x 220 + 1000 + 1000 + 600 + 600 + 2000 + 2000 + 1000 Bnm = 8640 mm. 5.4.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BIẾN TẦN CHO TRẠM BƠM CẤP II: Đối với các trạm bơm cấp II cung cấp nước cho mạng lưới cấp nước thì giải pháp thiết kế biến tần cho trạm bơm phụ thuộc vào chế độ làm việc của các máy bơm trong trạm và số lượng các máy bơm có trong trạm bơm, điều kiện làm việc của mạng lưới cấp nước. 5.4.1.Ưu điểm khi sử dụng máy biến tần 5.5.1.1.Giới thiệu về thiết bị biến tần Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng đang tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiệm năng lượng. Các ngành công nghiệp nói chung và ngành cấp thoát nước ngày nay vẫn sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp, điều khiển thụ động không linh hoạt. Điều này được kiểm trứng với các nhà máy nước đang hoạt động đó là điều kiện làm việc khác xa so với thiết kế. Chúng ta đã biết trong các yếu tố cấu thành giá nước thì chi phí điện bơm nước chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 30 – 35%.Trước đây có tồn tại quan điểm cho rằng việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém không mang lại hiệu quả thiết thực. Với công nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra rằng việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm cấp II có thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và làm giảm chi phí cho công tác quản lý vận hành thiết bị. Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm năng lượng. Vì vậy trong phạm vi đồ án tốt nghiệp chúng ta chỉ đề cập đến việc sử dụng thiết bị biến tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm nước. Mỗi một trạm bơm thường có nhiều máy bơm cùng cấp nứơc vào một đường ống chung. Áp lực và lưu lượng của đuờng ống thay đổi hàng giờ theo nhu cầu. Bơm và các thiết bị đi kèm như đường ống van, đài nước được thiết kế với lưu lượng nước bơm rất lớn. Vì thế điều chỉnh lưu lượng nước bơm được thực hiện bằng các phương pháp sau : Điều chỉnh bằng cách khép van trên ống đẩy của bơm Điều chỉnh bằng đóng mở các máy bơm hoạt động đồng thời Điều khiển thay đổi tốc độ quay bằng khớp nối thuỷ lực. Điều khiển theo những phưong pháp trên không những không tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ mà còn gây nên hỏng hóc thiết bị và đường ống do chấn động khi đóng mở van gây nên, đồng thời các máy bơm cung cấp không bám sát được chế độ tiêu thụ trên mạng lưới. Để giải quyết các vấn đề kể trên chỉ có thể sử dụng phương pháp điều khiển truyền động biến đổi tốc độ bằng thiết bị biến tần.Thiết bị biến tần là thiết bị điều chỉnh biến đôỉ tốc độ quay của động cơ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ. Hiện nay thiết bị biến tần trên thế giới có nhiều nhà cung cấp thiết bị biến tần như Danfoss ,Siemen ,ABB…Không chỉ cung cấp thiết bị cho ngành cấp thoát nước mà cho nhiều ngành công nghiệp khác. Loại thiết bị biến tần được ứng dụng cho bơm ly tâm trong bài là biến tần VLT 6000. 5.4.1.2.Nguyên tắc hoạt động của biến tần và các cách điều chỉnh bơm: Sơ đồ lắp máy biến tần trong điều khiển bơm Nguyên tắc điều khiển máy bơm của thiết bị biến tần: + Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ. +Hình vẽ trên thể hiện nguyên lý làm việc điều chỉnh máy bơm bằng thiết bị biến tần. Với tín hiệu từ cảm biến áp lực phản hồi về thiết bị biến tần, bộ vi xử lý của biến tần sẽ so sánh giá trị truyền về với giá trị cài đặt để từ đó thay đổi tần số dòng điện, điện áp cung cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ quay của động cơ để đảm bảo lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới. +Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thể như sau: Điều chỉnh tốc độ quay khi lưu lượng và cột áp cùng thay đổi Điều chỉnh tốc độ quay khi lưu lượng thay đổi còn cột áp không thay đổi Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm. Một thiết bị biến tần có thể điều khiển đến 5 máy bơm . Có ba phương thức điều khiển các máy bơm: Điều khiển theo mực nước:Trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bể hút hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng được cài đặt. Trên cơ sở kết quả so sánh biến tần sẽ điều khiển đóng mở các máy bơm sao cho phù hợp để mực chất lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt. Ngược lại khi tín hồi tiếp lớn hơn giá trị cài đặt, biến tần sẽ điều khỉên cắt lần lượt các bơm để mực chất lỏng luôn đạt ổn định ở giá trị cài đặt. Điều khiển theo hình thức chủ động/ thụ động: Mỗi một máy bơm được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần chủ động và các biến tần khác là thụ động Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động thì bộ vi xử lý của biến tần này sẽ so sánh với tín hiệu được cài đặt để từ đó tác động đến các biến tần thụ động điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp và không gây ra hiện tượng va đập thuỷ lực phản hồi từ hệ thống. Phương thức điều khiển này là linh hoạt nhất, khắc phục những khó khăn trong quá trình vận hành bơm khác với thiết kế. Phương thức này được sử dụng cho trường hợp thay đổi cả về lưu lượng và áp lực trên mạng lưới. Điều khiển theo hình thức biến tần điều khỉên một bơm: Một máy bơm chính được điều chỉnh thông qua thiết bị biến tần, các máy bơm còn lại đóng mở trực tiếp bằng khởi động mềm. Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh với giá trị cài đặt, và điều khiển tốc độ máy bơm chính chạy với tốc độ phù hợp và điều khiển đóng mở các máy bơm còn lại cho phù hợp với nhu cầu trên mạng lưới đồng thời điều chỉnh tốc độ bơm chính sao cho hạn chế tối đa hiện tượng va đập thuỷ lực mạng lưới cấp nứơc. Phương thức điều khiển này được áp dụng cho trường hợp áp lực của máy bơm đúng với thiết kế nhưng lưu lượng thay đổi. Bằng các phương thức điều khiể linh hoạt trên theo nhu cầu tiêu thụ của mạng lưới sẽ thay thế đài nước trên mạng lưới. 5.4.2.Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần -Hạn chế được dòng điện khởi động cao -Tiết kiệm năng lượng -Điều khiển linh hoạt các máy bơm -Sử dụng công nghệ điều khiển vecto Ngoài ra còn các ưu điểm khác của thiết bị biến tần như: -Dãy công suất rộng từ 1,1 – 400 Kw -Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt -Tăng tốc nhanh giúp biến tần bắt kịp tốc độ hiện thời của động cơ, -Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc qúa điện áp khi khởi động, -Bảo vệ được động cơ khi : ngắn , mạch, mất pha lệch pha, quá tải, quá dòng, quá nhiệt, -Kết nối với máy tính chạy trên hệ điều hành Windows, -Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm, -Mô men khởi động cao với chế độ tiết kiệm năng lượng, -Dễ dàng lắp đặt vận hành, -Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần. Từ những ưu điểm trên của thiết bị biến tần ta lựa chọn phương án lắp máy biến tần cho trạm bơm cấp II thay thế cho việc xây dựng đài nước trên mạng lưới nhằm tiết kiệm chi phí trong xây dựng và vận hành quản lý. 5.4.3.Tính toán thiết bị biến tần cho các trạm bơm cấp II thiết kế mới. 5.5.3.1. Các tài liệu cần thiết để tính toán: -Tài liệu về máy bơm : Bao gồm các chủng loại bơm, các thông số cơ bản của máy bơm, các kích thước của tổ máy. - Tài liệu về biến tần : Loại biến tần, công suất kích thước cơ khí, các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn bảo vệ… - Tài liệu về cảm biến áp lực và lưu lượng. - Tài liệu về tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước. -Tiêu chuẩn thiết kế 20TCN33-83 -Tiêu chuẩn quản lý vận hành 20TCN66-91. 5.4.3.2. Các bước tính toán thiết kế: -Tính toán chọn máy bơm. Để lựa chọn được thiết bị biến tần cho trạm bơm cấp II là để nhằm mục đích điều khiển trạm bơm trên cơ sở chế độ tiêu thụ nước trên mạng lưới. Để lựa chọn được máy bơm thì ta phải biết được lưu lượng và áp lực của máy bơm: Ở đây ta chỉ tính toán thiết bị biến tần cho các bơm sinh hoạt, còn các bơm chữa cháy ta không lắp vì thời gian hoạt động của bơm chữa cháy rất ít và thời gian cung cấp nước cho chữa cháy không lâu nên không cần điều chỉnh về lưu lượng và áp lực trong giờ có cháy. a.Tính toán chọn máy biến tần cho trạm bơm cấp II trong giai đoạn I N :117.7HP (86.6 Kw) N(max):137.5HP (101.2 Kw) +Từ kết quả tính toán ở trên phần trên cuả trạm bơm cấp II ta chọn được bơm RN 200-400 với các thông số làm việc như sau: Qb= 163 (l/s). Hb= 44,5(m). -Lựa chọn thiết bị biến tần: Khi chọn được máy bơm ta sẽ biết công suất trên trục của máy bơm.Từ đó ta tính công suất của động cơ theo công thức: Nđc = k x Ntrục (KW) k: hệ số dự trữ công suất, lấy k = 1,1 Ntrục: công suất trên trục bơm (KW), Ntrục= 86.6 (KW) Nđc: công suất trên trục động cơ (KW). Nđc = 1,1x 86.6 = 95,26 (KW) Thiết bị biến tần được chọn sao cho thoả mãn điều kiện: NVSD Nđc Dựa vào tài liệu thiết bị biến tần ta lựa chọn thiết bị biến tần VLT6000 HVAC có các thông số cơ bản như sau: Nguồn cấp điện chính: 3x380 V Loại VLT: VLT6075 Công suất đặc trưng đầu trục:55 KW, Trọng lượng IP20: 121 kg, Hiệu suất tại tần số định mức: 0,96 – 0,97 % Kích thước cơ khí (mm):loại IP20 380-460V Type C b.Tính toán chọn máy biến tần cho trạm bơm cấp II trong giai đoạn II +Từ kết quả tính toán ở trên phần trên cuả trạm bơm cấp II ta chọn được bơm CPR 250-380Tvới các thông số làm việc như sau: Qb= 252(l/s). Hb= 44,5(m). -Lựa chọn thiết bị biến tần: Khi chọn được máy bơm ta sẽ biết công suất trên trục của máy bơm.Từ đó ta tính công suất của động cơ theo công thức: Nđc = k x Ntrục (KW) k: hệ số dự trữ công suất, lấy k = 1,1 Ntrục: công suất trên trục bơm (KW), Ntrục= 123,4 (KW) Nđc: công suất trên trục động cơ (KW). Nđc = 1,1x 123,4 = 135,7 (KW) Thiết bị biến tần được chọn sao cho thoả mãn điều kiện: NVSD Nđc Dựa vào tài liệu thiết bị biến tần ta lựa chọn thiết bị biến tần VLT6000 HVAC có các thông số cơ bản như sau: Nguồn cấp điện chính: 3x380 V Loại VLT: VLT6150 Công suất đặc trưng đầu trục:110 KW, Trọng lượng IP20: 161 kg, Hiệu suất tại tần số định mức: 0,96 – 0,97 % Tổn thất công suất tải cực đại : 2380 W, Kích thước cơ khí (mm):loại IP20 380-460V Type E Lựa chọn phương thức điều khiển các máy bơm bằng biến tần: Trên cơ sở phân tích chế độ làm việc của các máy bơm và các thông số cơ bản của máy trong tính toán thiết kế và trong kết quả tính toán thuỷ lực mạng lưới mà ta có thể chọn lựa hình thức điều khiển của biến tần là: + Điều khiển theo mực nước. + Điều khiển theo phương thức chủ động/thụ động. + Điều khiển theo phương thức biến tần điều khiển một bơm. Từ ba hình thức điều khiển trên ta chọn điều khiển bằng biến tần theo phương thức mỗi biến tần lắp cho một bơm. Khi đó các bơm sẽ làm việc linh hoạt và tuổi thọ làm việc của các bơm sẽ giống nhau đảm bảo cho trạm vận hành an toàn và thao tác vận hành đơn giản. Như vậy số biến tần sử dụng trong mỗi giai đoạn là 4 máy với các đặc tính đã chọn ở trên. Lựa chọn cảm biến áp lực và lưu lượng: Trên cơ sở kết quả tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước ta sẽ xác định được khoảng dao động của chế độ lưu lượng và áp lực trên mạng lưới khi làm việc. Từ các thông số này tra tài liệu về cảm biến để chọn loại cảm biến cho phù hợp. Thông thường các trạm bơm cấp nước của Việt Nam hiện nay cột áp cấp trên ống đẩy thường < 6 bar.Do đó cảm biến áp lực có thể chọn loại HUBA PRESURE SENSOR sêri 500 với phạm vi đo 06 bar. Cảm biến lưu lượng có thể chọn loại MAG1100 MAG6000 của hãng Denfoss. CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KHÁI TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 6.1. CHI PHÍ XÂY DỰNG, LẮP ĐẶT THIẾT BỊ. Chi phí xây dựng lắp đặt cho toàn bộ hệ thống cấp nước thể hiện ở bảng sau: Bảng 6.1 Khái quát chi phí đầu tư xây dựng công trình, lắp đặt thiết bị. TT Nội dung công việc Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền Xây lắp Thiết bị Cộng A Đầu tư trực tiếp I Công trình thu, trạm nước thô 1 Cửa thu Công trình 1 150 150 150 2 Song chắn rác Cái 2 6 12 12 3 Cửa phai Cái 2 25 50 50 4 Lưới chắn rác Cái 2 3 6 6 5 Hố thu m3 450 2 900 900 6 Nhà trạm m2 24 1.5 36 36 7 Máy bơm Bộ 3 300 900 900 8 Cầu trục lắp trên trần TB Bộ 1 150 150 150 9 Ống dẫn nước thô D500 m 1500 1.92 2880 2880 10 Van bướm điện Cái 3 62 186 186 11 Van một chiều Cái 3 28 84 84 12 Đường ống kỹ thuật+Phụ kiện Bộ 1 100 100 100 13 Cổng,tường rào,san nền,thoát nước Công việc 1 55 55 55 Cộng 4459 1050 5509 II Nhà máy nước 1 Bể trộn m3 31.26 1.5 46.89 46.89 2 Bể phản ứng zíc zắc m3 312.5 1.5 468.77 468.77 3 Bể lắng ngang m3 2517 1.5 3776.2 3776.2 4 Bể lọc nhanh trọng lực m3 1395 5 6975 6975 5 Bể lắng đứng XL nước sau lọc m3 75 2 150 150 6 Bể chứa nước sạch m3 15000 0.85 12750 12750 7 Bể điều hòa nước rửa m3 147 0.85 124.95 124.95 8 Sân phơi bùn+phơi cát m3 5315 0.5 2657.4 2657.4 9 Nhà hành chính, thí nghiệm m2 108 1.5 162 162 10 Nhà trạm bơm m2 360 1.5 540 540 11 Nhà hóa chất+Clo m2 114 1.5 171 171 12 Xưởng cơ khí m2 66 1.5 99 99 13 Nhà bảo vệ m2 12 1.5 18 18 14 Nhà trạm biến áp m2 32 1.5 48 48 15 Động cơ + cánh khuấy cho bể trộn Bộ 2 40 80 80 16 Thiết bị pha chế phèn Bộ 2 45 90 90 17 Động cơ + cánh khuấy cho pha phèn Bộ 2 40 80 80 18 Máy bơm định lượng phèn Bộ 2 35 70 70 19 Thùng chứa vôi Cái 2 14 28 28 20 Máy bơm định lượng vôi Bộ 2 35 70 70 21 Thiết bị điều chỉnh tự động vôi theo PH cài đặt Bộ 1 120 120 120 22 Thiết bị định lượng Clo Bộ 2 35 70 70 23 Thiết bị trung hòa Clo rò rỉ Bộ 1 250 250 250 24 Bình chứa Clo Cái 15 20 300 300 25 Thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc Bộ 12 100 1200 1200 26 Máy bơm nước sạch+Rửa lọc Bộ 12 300 3600 3600 27 Biến tần Bộ 2 350 700 700 28 Máy gió rửa lọc Bộ 2 350 700 700 29 Máy bơm kỹ thuật phục vụ hệ thống Clo Bộ 2 12 24 24 30 Cầu trục lắp trên trần TB Bộ 1 150 150 150 31 Trang thiết bị phòng thí nghiệm Bộ 1 450 450 450 32 Trang thiết bị phòng cơ khí Bộ 1 300 300 300 33 Van bướm điện(Cụm bể lọc) Cái 32 65 2080 2080 34 Van bướm tay quay Cái 8 3.5 28 28 35 Van bướm điện trạm bơm Cái 12 62 744 744 36 Van một chiều trạm bơm Cái 6 28 168 168 37 Đồng hồ đo lưu lượng Cái 1 95 95 95 38 Đường ống kỹ thuật toàn trạm Bộ 1 500 500 500 39 Thoát nước trong và ngoài nhà máy Công việc 1 500 500 500 40 Cổng,hàng rào 540 0.5 270 270 41 Đường nội bộ m2 3600 0.3 1080 1080 42 Trạm biến áp Bộ 1 550 550 550 43 Đường dây trung áp và TB đóng ngắt Bộ 1 500 500 500 44 Tủ điện chính TB nước sạch Bộ 1 1470 1470 1470 45 Các tủ điện điều khiển rửa lọc Bộ 8 420 3360 3360 46 Tủ điện nhà hóa chất Bộ 1 126 126 126 47 Thiết bị đo lường Bộ 1 250 250 250 48 Hệ thống cáp động lực điều khiển đo lường Bộ 1 340 340 340 49 Hệ thống chiếu sáng chống sét Bộ 1 150 150 150 50 Tủ điện nhà Clo và HT tự động pha và khử Clo rò rỉ Bộ 1 260 260 260 51 Tủ điện nhà hành chính Bộ 1 40 40 40 52 Tủ điện nhà kho,xưởng Bộ 1 126 126 126 53 Cổng điện Bộ 1 65 65 65 54 Hệ thống điện thoại Bộ 1 60 60 60 Cộng(II) 36054 12977 49031 III Mạng lưới phân phối a Mạng phân phối cấp I 1 Ống 550 m 913 2.6 2373.8 2373.8 2 Ống 500 m 297 2.1 623.7 623.7 3 Ống 450 m 388 1.5 582 582 4 Ống 400 m 3106 1.1 3416.6 3416.6 5 Ống 350 m 535 0.9 481.5 481.5 6 Ống 300 m 5185 0.8 4148 4148 7 Ống 250 m 5557 0.6 3334.2 3334.2 8 Ống 200 m 12447 0.5 6223.5 6223.5 9 Ống 150 m 12461 0.4 4984.4 4984.4 10 Ống 100 m 11841 0.3 3552.3 3552.3 Cộng chi phí ống 29720 29720 11 Phụ tùng,phụ kiện (%chi phí ống) % 50 14860 14860 12 Xây dựng,lắp đặt(%chi phí ống) % 55 16346 16346 Cộng(a) % 60926 60926 b Mạng phân phối cấp 2 b=20%(a) % 20 12185 12185 c Họng cứu hỏa toàn mạng Bộ 35 40 1400 1400 Cộng III 74511 74511 Cộng đầu tư trực tiếp (A)=(I)+(II)+(III) 129051 B Chi phí khác Chi phí đền bù GPMB phần CTT, TXL, TB nước thô m2 27000 0.12 3240 3240 Khảo sát đo đạc địa hình Công việc 1 700 700 700 Giám sát lắp đặt thiết bị %(b) 0.258 31 31 Cộng (B) 3971 Dự phòng 10%(A+B) 12905 Tổng cộng 145928 6.2. CHI PHÍ QUẢN LÝ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 6.2.1. Chi phí điện năng Chi phí điện năng trong một năm được tính theo công thức: GĐ = Trong đó: Qb : Lưu lượng của bơm. Hb : Cột áp của máy bơm. gđ : Đơn giá 1Kwh điện, gđ = 1500 (đ). hdc : Hiệu suất của động cơ điện. hdc = HCT : Cột áp cần thiết của bơm. hb : Hiệu suất của bơm. 6.2.1.1. Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp I: Trong trạm bơm cấp I ta sử dụng 2 loại bơm là RN 301-305 với các thông số sau: Qb = 45 000 (m3/ngđ) Hb = 19,5 (m). Hiệu suất: h = 80,1%. HCT = 19,5 (m) hdc = 19,5 /19,5 =100% G = = 1633413197(đ). 6.2.1.2. Chi phí điện sản xuất cho trạm bơm cấp II: Bơm sinh hoạt: Trong trạm bơm cấp II ta sử dụng loại bơm CPR 250-380T với các thông số sau: Qb = 45 000 (m3/ngđ). HB = 44,5 (m). Hiệu suất bơm: h = 89,2%. HCT = 44,5 (m) hdc = 44,5 /44,5 = 100% G = = 3347257485 (đ) Bơm nước rửa lọc: Ta sử dụng bơm nước rửa lọc là loại bơm RN 200-315 với các thông số như sau: Qb = 149(l/s) = 12,87 (m3/ngđ) Hb = 12,1 (m) hb = 77% HCT = 12,1 (m) hdc = 12,1 /12,1 = 100% G = = 1108994(đ) 6.2.1.3. Chi phí điện năng cho máy khuấy ở bể trộn và phản ứng cơ khí: Chi phí điện cho máy khuấy ở bể trộn và phản ứng cơ khí: + Chi phí điện cho máy khuấy ở bể trộn: GĐTR = P x T x g Trong đó: P: công suất trên trục của động cơ, P = 8,44 KWh T: thời gian tính toán T= 1 năm, g: đơn giá điện g = 1500 đ/kw GĐTR = 8,44 x 365 x 24 x 15000 = 110901600 (đ) + Chi phí điện cho máy khuấy ở bể phản ứng: GĐPƯ = n x P x T x g Trong đó: P: công suất trên trục của động cơ, P = 0,31 KWh T: thời gian tính toán T= 1 năm, g: đơn giá điện g = 15000 đ/kw n: số máy khuấy trong bể: n = 6 GĐPƯ = 6 x 0,31 x 365 x 24 x 15000 = 366713100 (đ) Vậy tổng chi phí điện cho sản xuất là: GĐ = G + G + G+ GĐTR + GĐPƯ = 1633413197+ 3347257485+ 1108994+ 110901600+ 366713100 = 2112227848(đ) 6.2.1.4. Chi phí điện năng thắp sáng và các mục đích khác: - Chi phí điện cho bơm hút bùn - Chi phí điện cho bơm mồi - Chi phí điện cho bơm nước rò rỉ - Chi phí điện cho định lượng vôi, phèn - Chi phí bơm cấp nước sạch cho clorator - Chi phí điện cho bơm cấp gió rửa lọc - Chi phí điện cho bơm nước hố móng Ta có tổng chi phí điện cho mục đích khác là GK = 1% GĐ = 21122248 (đ) Vậy tổng chi phí điện năng là: GT = GĐ + GK = 2112227848 + 21122248 = 2133350126(đ) 6.3. CHI PHÍ HÓA CHẤT. Trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có sử dụng các hoá chất sau: Phèn : LP = 30 (mg/l) Vôi : LV = 25,4 (mg/l) Clo : LCl = 14,98 (mg/l) 6.3.1. Chi phí sử dụng phèn: Lượng phèn sử dụng trong 1 năm là: LP = 30.45000.365/1000 = 492750 (kg) Chi phí sử dụng phèn trong 1 năm là: Đơn giá phèn là: gP = 5 000 (đ/kg). GP = 219 000.5000 = 657 000 000 (đ). 6.3.2. Chi phí sử dụng vôi: Lượng vôi sử dụng trong 1 năm là: LV = 25,4.45 000.365/1000 = 417195 (kg) Chi phí sử dụng vôi trong 1 năm là: Đơn giá vôi là: gV = 900 (đ/kg) GV = 185420.600 = 375475500 (đ) 6.3.3. Chi phí sử dụng Clo: Lượng Clo sử dụng trong 1 năm là: LCl = 14,98 .45000.365/1000 = 246047 (kg) Chi phí sử dụng Clo trong 1 năm là: Đơn giá Clo là: gCl = 80 000 (đ/kg) GCl = 19683720000(đ) 6.1.2.3. Chi phí nhân công quản lý vận hành hệ thống Nhân công quản lý hệ thống bao gồm: Mạng lưới cấp nước : 8 người Trạm bơm cấp I : 5 người Trạm xử lý : 15 người Mạng lưới đường ống : 10 người Bộ phận quản lý hành chính :6 người Cộng : 44 người Với mức thu nhập bình quân là 1 200 000 (đ/người.tháng) thì chi phí nhân công hàng năm là: GNC = 44.1200000.12 = 633 600 000 (đ) Vậy tổng chi phí vận hành quản lý hệ thống là: QQL = 23483145626(đồng). Vậy tổng vốn đầu tư cho hệ thống cấp nước là: QDT = QQL + QXD = 169 411 150 942(đồng). 6.4. GIÁ THÀNH SẢN PHẨM NƯỚC BÁN RA 6.4.1. Giá thành xây dựng 1 m3 nước: Tính toán với khoảng thời gian t = 20 (năm) thì công trình được hoàn vốn. gXD = = = 444,2 (đ/m3) 6.4.2. Giá thành quản lý 1 m3 nước: gQL = = = 1429,7 (đ/m3) 6.4.3. Giá bán 1 m3 nước: Giá bán 1 m3 nước chưa tính thuế: g = gXD + gQL = 444,2 + 944,5 = 1873,9 (đ/m3). Giá bán 1 m3 nước có tính thuế: gb = g.(1 + L + T) Trong đó: L : Lãi suất định mức của nhà máy, L = 5%. T : Thuế VAT đối với kinh doanh nước sạch, T = 5%. gb = 1873,9 .(1 +0,05 + 0,05) = 2061,3 (đ/m3). Một số chỉ tiêu kinh tế chủ yếu của hệ thống cấp nước. STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị 1 2 3 4 Tổng vốn đầu tư cho hệ thống Tổng vốn đầu tư xây dựng công trình. Trong đó: Vốn đầu tư xây dựng Vốn lắp đặt thiết bị Chi phí vận hành quản lý. Trong đó: Chi phí nhân công Chi phí điện năng Chi phí hoá chất Giá thành sản phẩm : Giá thành sản phẩm sản xuất ra Giá thành sản phẩm bán ra Triệu đồng Triệu đồng Triệu đồng Triệu đồng Triệu đồng/năm Triệu đồng/năm Triệu đồng/năm Triệu đồng/năm Đồng/m3 Đồng/m3 23483,145 145928 110565 12977 23483,14 633,6 2133,350 20175 1873,9 2061,3 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cấp nước – Tập 1 – GS.TS Nguyễn Văn Tín ( chủ biên) – NXB KHKT 2001 Cấp nước – Tập 2 – Trịnh Xuân Lai (chủ biên ) – NXB KHKT 2002 Xử lý nước cấp – TS Nguyễn Ngọc Dung – NXB XD 2003 Công trình thu nước , trạm bơm cấp thoát nước - THS Lê Dung – NXB XD Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học mạng lưới cấp nước – THS Nguyễn Thị Hồng – NXB XD 2001 Các bảng tính thuỷ lực – THS Nguyễn Thị Hồng – NXB XD 2001 Tiêu chuẩn nghành cấp nước mạng lưới bên ngoài công trình 20TCN 33-85 TCN 33-2006-Bộ Xây Dựng – NXB Xây Dựng-2006 Bảng tra thiết bị biến tần của hãng Danfoss Phần mềm chọn máy bơm BIPS của hãng BOMBAS Các tạp chí chuyên nghành cấp thoát nước.