Cơ sở lý thuyết về bơm và hệ thống bơm nước cấp

MỤC LỤC CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM 1.2 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG 1.2.1 Phân loại 1.2.2 Phạm vi sử dụng kiểu bơm 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA BƠM LY TÂM 10 1.3.1 Kết cấu nguyên lý làm việc bơm ly tâm .10 1.3.2 Bơm làm việc ghép hệ thống 15 1.3.4 Đặc tính làm việc mạng 30 1.4 HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 38 1.4.1 Chức 38 1.4.2 Áp suất công suất bơm cấp 39 1.4.3 Các thành phần hệ thống bơm cấp 43 1.4.4 Cấu tạo bơm nước cấp thực tế .49 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT CỦA BƠM 53 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG .53 2.2.ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH MẠNG – ĐIỀU CHỈNH BẰNG TIẾT LƯU .55 2.3 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ VÒNG QUAY 59 2.4 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BẰNG TIẾT LƯU VÀ THAY ĐỔI SỐ VÒNG QUAY 61 2.5 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM CẤP CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN .62 iii CHƯƠNG : LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ NGUN LÝ TỔ MÁY 300 MW 64 3.1 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NHIỆT TỔ MÁY 300MW NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ƯƠNG BÍ MỞ RỘNG 64 3.1.1 Sơ đồ nhiệt nguyên lý .64 3.1.2 Mô tả sơ đồ nhiệt nguyên lý 64 3.2 LỰA CHỌN THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG VÀ CHU TRÌNH 67 3.3 TÍNH NHIỆT CHU TRÌNH 71 3.3.1 Tổn thất nước chu trình 71 3.3.2 Cân nhiệt bình gia nhiệt 71 CHƯƠNG : TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG BƠM CẤP 91 4.1 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG 91 4.1.1 Một số đặc điểm chung ống dẫn nhà máy nhiệt điện .91 4.2 TÍNH CHỌN BƠM CẤP 101 4.2.1 Chọn bơm tăng áp 103 4.2.2 Chọn bơm cấp 104 4.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUÂT HỆ THỐNG BƠM CẤP 107 4.3.1 Phương án điều chỉnh suất hệ thống bơm khớp nối thuỷ lực 107 4.3.2 Phương án điều chỉnh suất hệ thống bơm cấp tua bin kéo bơm 110 4.3.3 Phương án điều chỉnh suất hệ thống bơm cấp tiết lưu 114 4.3.4 So sánh phương án điều chỉnh suất hệ thống bơm cấp 116 4.4 KẾT LUẬN 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 iv CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM Ngay từ thời xa xưa, loài người biết dung thiết bị nâng nước để phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu Cách lâu xuất thiết bị thơ sơ “gầu” với đối trọng kiểu cầu vọt giếng, bánh xe nước có gầu Ở kỷ thứ II trước công nguyên người ta hình dung bơm pittơng có hai xi lanh Kỹ sư A.A.Xblukôv (1783 – 1857) Nga năm 1838 sử dụng máy quạt ly tâm ông phát minh vào năm 1832 để làm bơm ly tâm Giáo sư A.E.Karavaev dày công nghiên cứu lịch sử phát triển bơm Tự tên “bơm” nói lên phương pháp làm việc dựa sở hút nước Trong thời gian dài, bơm dung để nâng nước lên cao Tuy nhiên, phạm vi sử dụng bơm rộng muôn màu muôn vẻ, định nghĩa bơm máy nâng nước thật phiến diện Ngoài việc cấp nước, dân dụng kỹ nghệ ra, bơm dung để tưới, tích lượng nước, cấp nước Có loại bơm đặt trạm nhiệt điện, tàu thuỷ, có loại dung cơng nghiệp hố chất, dầu hoả, giấy, than bùn cho lĩnh vực khác công nghiệp Ở phần lớn nhà máy có đặt bơm nhằm bảo đảm bơi trơn, đóng vai trò thiết bị phụ Bơm loại máy phổ biến có kết cấu khác Định nghĩa bơm máy để biến động thành lượng chuyển động chất lỏng Người ta chế tạo bơm cho tổ tuabin áp lực siêu cao với công suất 300.000kW lớn hơn, chế tạo bơm cấp với công suất 18.000kW áp lực đẩy 350 at Người ta bắt đầu nghiên cứu, thiết kế xây dựng tổ máy thuận nghịch (máy bơm – tuabin) với công suất 100.000kW Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh Phương hướng cơng tác nghiên cứu khoa học lĩnh vực chế tạo bơm là: Nghiên cứu trình làm việc suất vòng quay 75 – 100, với mục đích tăng tính kinh tế bơm cấp chất lỏng với công suất lớn chế tạo bơm cấp có dạng đường đặc tính cột nước giảm liên tục để đảm bảo làm việc bơm khu vực lưu lượng rộng rãi; nghiên cứu bơm hướng trục nhằm mục đích làm cho số lượng khí thực tốt hơn; nghiên cứu chế tạo bơm cấp hướng trục mở máy trước bơm ly tâm cho đặc tính khí tốt hơn; nghiên cứu chế tạo tổ máy thuận nghịch có hiệu kỹ thuật cao; v.v 1.2 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG 1.2.1 Phân loại Tất kiểu bơm, hình dáng kết cấu chúng khác nhau, theo nguyên tắc tác dụng chia làm hai nhóm: - Bơm thể tích; - Bơm cánh: Li tâm hướng trục a)Bơm thể tích - Loại bơm pittơng với chuyển động tịnh tiến phận đẩy bơm pittông, bơm phun - Loại bơm Roto với chuyển động quay phận đẩy bơm khía, vít phẳng, vịng nước Kiểu chủ yếu bơm thể tích bơm pittơng 1.Bơm pittơng: gồm xilanh hình trụ, với pittông chuyển động bên Khi pittông dịch chuyển từ vị trí ngồi từ bên phải sang bên trái chất lỏng khoảng khơng gian xilanh bị ép lai hướng cấp Khi pittông Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh chuyển động ngược lại chất lỏng từ phía hút vào xilanh chiếm khoảng không gian Hướng chuyển động chất lỏng hút đẩy van lưỡi gà định Ưu điểm bơm pittông tạo áp suất nén cao không phụ thuộc vào lưu lượng tần số quay tay biên Hình 1.1 : Sơ đồ bơm pittơng 1.Pittông-thânđẩy; 2.Vỏ; 3.Van lưỡi gà Nhược điểm cấu tạo phức tạp, có xupáp, lưu lượng cấp khơng chạy chậm, làm tăng kích cỡ có lưu lượng lớn Bơm pittông dùng để bơm loại chất lỏng khác – nóng lạnh, nhớt lỗng, có tạp chất lơ lửng, kể bột mài 2.Bơm bánh Bơm bánh loại rơto quay, mơi chất bơm chuyển dịch mặt phẳng thẳng góc với tâm quay thiết bị (hình1.2) Viện Khoa học Cơng nghệ Nhiệt lạnh Bơm bánh dùng máy thuỷ lực (máy ép, máy nâng, cần cẩu, máy đào đất,…), hệ thống điều khiển tự động, bôi trơn phận chuyển động máy Do khơng có van hút đẩy nên bơm bánh quay với tốc độ lớn (n=700  5000vòng/phút) truyền động trực tiếp động Khi làm việc bơm bánh tiếp xúc với dầu nhờn, dầu thuỷ lực, tuổi thọ cao Các bề mặt làm việc bơm phải chế tạo với độ xác độ lỏng cao tạo áp lực lớn đỡ mát lưu lượng Hình 1.2- Sơ đồ bơm bánh 1- bánh chủ; 2- bánh bị dẫn; 3- vỏ bơm; 4- rãnh giảm tải 3.Bơm trục vít:là loại bơm rơto - quay, nhờ có prơfin đặc biệt ren xoắn vít (rơto) mà khoang hút khoang đẩy hồn tồn thơng Bơm trục vít chế tạo một, hai, ba nhiều trục vít ăn khớp với nhau, số có trục dẫn, cịn lại trục bị dẫn Bơm trục vít đặt đứng đặt nằm Viện Khoa học Cơng nghệ Nhiệt lạnh Trục vít bị dẫn khơng sinh cơng có ích, dùng để chèn kín Trong q trình hoạt động bình thường trục vít bị dẫn quay nhờ áp lực môi chất bơm chuyển Bơm trục vít đặt khoang thân bơm Khi bơm làm việc môi chất hút từ đầu đến đầu cặp trục vít 4.Bơm rơto cánh trượt Bơm rơto cánh trượt loại bơm rơto quay tịnh tiến, cánh phẳng định hình Trong vỏ bơm có rơto bố trí lệch tâm Những cánh trượt dịch chuyển tự khe rôto nhờ sức ly tâm ép vào bề mặt vỏ (có cịn thêm lị xo phụ đặc biệt) Khoang làm việc I bơm làm kín đoạn A-B- khoảng cách hai cánh trượt kề Các cánh vừa quay theo rơto vừa trượt khe rơto Hình 1.3 Sơ đồ bơm rôto cánh trượt 1- vỏ bơm; 2- rơto; 3- cánh trượt hình chữ nhật; 4- rãnh đầu hút; 5- rãnh đầu đẩy Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh Khi cánh bắt đầu với vị trí A, q trình hút bắt đầu, cánh với vị trí B bắt đầu q trình đẩy Sau vịng quay rơto bơm cấp suất suất thể tích định, sau n số vịng quay đạt suất bơm mong muốn b)Bơm cánh: Có loại: Ly tâm, chéo trục, hướng trục, xoáy Sự làm việc bơm ly tâm bơm hưóng trục khác hồn tồn lại có ngun tắc tác động – tác dụng tương hỗ cánh dịng chả bao quanh Hai loại bơm có tính chất vận hành giống đặc điểm chung trình truyền vật quay cho dòng chảy Bơm ly tâm: dịng chảy khu vực cánh bánh xe có chiều hướng tâm tạo điều kiện cơng tác cho lực li tâm Phần tử chuyển động với bánh quay (hình 1.4,a) đặc trưng véc tơ tốc độ tuyệt đối, có hướng thẳng góc với bán kính quay (hay tiếp tuyến với vịng trịn quay) Ngồi ra, phần tử cịn dịch chuyển so với bánh động (hình 1.4,b) đặc trưng véc tơ tốc độ tương đối W có  hướng tiếp tuyến với đường dịng dịng chảy tương đối (vì đường dịng trùng với bề mặt cánh quạt, nên véc tơ tốc độ tương đối có hướng tiếp tuyến với bề mặt cánh quạt).Tốc độ tuyệt đối phần tử (hình 1.4,c) bằng:    C U  W Bơm ly tâm ứng dụng rộng rãi ngành kỹ thuật: hệ thống cấp nước, hệ thống tưới tiêu, ngành hàng hải, việc khai thác vận chuyển dầu mỏ, ngành cơng nghiệp hố chất, ngành lượng,vv… Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh Hình 1.4 Sơ đồ chuyển động phần tử môi chất bánh động bơm a-chuyển động vòng; b- chuyển động tương đối; c- chuyển động tuyệt đối 2.Bơm hướng trục: hướng dịng chảy song song với trục bánh xe Trong loại bơm cánh quạt tương tác với dòng chất lỏng sinh lực nâng, nhờ mơi chất dịch chuyển dọc tâm bánh động Bánh động bơm dọc trục thấy rõ hình (1.5) Hình 1.5 Bánh động bơm dọc trục Bơm dọc trục dùng để bơm nước hay mơi chất khác có độ nhớt hoạt tính hố học nước Mặt khác, phân loại bơm theo kết cấu bơm ta thực theo biểu đặc trưng sau đây: Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh  Theo kiểu bánh xe cánh ta có: Ly tâm, hướng trục  Theo số bánh xe cánh ta có: Một bánh xe, nhiều bánh xe  Theo phương pháp lắp bánh xe ta có: nhiều cấp, nhiều dịng  Theo hướng trục ta có: Ngang, đứng  Theo hướng mặt ghép nối liền phần vỏ: Theo đường tâm trục, vng góc với đườn tâm trục  Theo chức năng: Cho nước (lạnh, nóng, sạch, có tạp chất), cho chất lỏng nhớt, cho chất lỏng hố học, … Ngồi ra, người ta cịn phân loại bơm sau:  Theo dòng chất lỏng qua bơm có: Bơm ly tâm miệng hút (một dịng chất lỏng chảy qua bánh công tác) bơm ly tâm hai miệng hút (hai dòng chất lỏng chảy qua bánh công tác) Bánh công tác bơm ly tâm hai miệng hút coi bánh cơng tác làm việc song song với lắp đặt trục đối xứng với Lưu lượng bơm lưu lượng hai bánh công tác, cột áp bơm cột áp bánh công tác  Theo cột áp có: Bơm ly tâm cột áp thấp H = – 40m nước, bơm ly tâm cột áp trung bình H = 40 – 200m cột nước, bơm ly tâm có cột áp cao H 200m nước  Theo lưu lượng có: Bơm ly tâm lưu lượng nhỏ, bơm ly tâm lưu lượng lớn, bơm ly tâm lưu lượng trung bình Lưu lượng bơm ly tâm thường nằm khoảng 16000 m3/h Lưu lượng bơm lớn thường đạt tới 36000 m3/h  Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ: Bơm ly tâm nối trực tiếp gián tiếp Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh