1 LÅÌI NỌI ÂÁƯU Giạo trçnh män hc " Mạy båm v Trảm båm " âỉåüc biãn soản nhàòm phủc vủ cho nhu cáưu hc táûp ca sinh viãn ngnh Xáy dỉûng Thy låüi - Thy âiãûn ca Trỉåìng Âải hc K thût  Nàơng. Näüi dung ca giạo trçnh âỉåüc biãn soản dỉûa trãn cå såí "Âãư cỉång män hc Mạy båm v Trảm båm " â âỉåüc nh trỉåìng phã duût, näüi dung 75 tiãút bi ging l thuút ( 5 hc trçnh ), bao gäưm 13 chỉång trong hai pháưn: Mạy båm v Trảm båm. Khi biãn soản giạo trçnh ny, trỉåïc tiãn chụng täi cäú gàõng theo sạt näüi dung ca âãư cỉång â âỉåüc duût âãø sinh viãn dãù âäúi chiãúu giỉỵa bi ging v giạo trçnh khi hc v cọ âỉa thãm mäüt säú váún âãư mạy båm v trảm båm cọ liãn quan, bäø sung nhiãưu hçnh v våïi mong mún lm cho sinh viãn dãù hçnh dung hån vãư mạy båm v trảm båm. Våïi mong mún cọ mäüt ti liãûu chênh thỉïc viãút riãng cho sinh viãn ngnh Thy låüi - Thy âiãûn ca trỉåìng ÂHKTÂN hc v tham kho, chụng täi â mảnh dảng biãn soản giạo trçnh ny. Chàõc ràòng cn nhiãưu hản chãú nhỉng dáùu sao váùn l viãûc nãn lm. Mong âỉåüc âäưng nghiãûp v anh chë em sinh viãn gọp âãø giạo trçnh ngy mäüt täút hån lãn. Tạc gi xin chán thnh cm ån cạc bản âäưng nghiãûp trong nhọm Thy âiãûn - Trảm båm v Khoa Xáy dỉûng Thy Låüi - Thy Âiãûn â âọng gọp kiãún trong quạ trçnh biãn soản v phã duût Giạo trçnh ny. Xin cm ån mäüt säú anh em giạo viãn trong trỉåìng â giụp âåỵ thãm ti liãûu vãư Mạy båm v Âäüng cå âiãûn cho chụng täi khi viãút giạo trçnh. Tạc gi. http://nuoc.com.vn 2 TỌM LỈÅÜC VÃƯ LËCH SỈÍ PHẠT TRIÃØN V SỈÍ DỦNG MẠY BÅM CÁÚP V THẠO NỈÅÏC Ngay tỉì thåìi cäø xỉa, do âiãưu kiãûn sn xút v âåìi säúng âi hi, con ngỉåìi â biãút dng nhỉỵng cäng củ thä så nhỉ cong quay, xe âảp nỉåïc v.v âãø âỉa nỉåïc lãn cạc thỉía rüng cọ âäü cao chãnh lãûch. Nhỉỵng cäng củ náưy váûn chuøn cháút lng dỉåïi ạp sút khê quøn. Sau âọ ngỉåìi ta â biãút dng nhỉỵng pitäng âån gin nhỉ äúng thủt lm bàòng tre gäù âãø chuøn nỉåïc dỉåïi ạp sút dỉ Cạc mạy båm thä så hoảt âäüng dỉåïi tạc âäüng ca sỉïc ngỉåìi v sỉïc kẹo ca âäüng váût do váûy nàng lỉûc båm khäng cao, hiãûu sút tháúp. Vo thãú k mäüt, hai trỉåïc cäng ngun, ngỉåìi Hy lảp â sạng chãú ra pitäng bàòng gäù. Tåïi thãú k 15, nh bạc hc ngỉåìi l D. Franxi â âỉa ra nhỉỵng khại niãûm vãư båm li tám. Sang thãú k 16 lải xút hiãûn loải mạy båm rä to måïi. Cho âãún thãú k17, mäüt nh váût l ngỉåìi Phạp ạp dủng nhỉỵng nghiãn cỉïu ca D. Franxi chãú tảo ra âỉåüc mäüt mạy båm li tám âáưu tiãn. Tuy nhiãn do chỉa cọ nhỉỵng âäüng cå cọ vng quay låïn kẹo mạy båm, nãn nàng lỉûc båm nh, do váûy loải båm li tám váùn chỉa âỉåüc phạt triãùn, lục bạy giåì båm räto chiãúm ỉu thãú trong cạc loải båm. Âãún thãú k18, hai viãûn s Nga la:ì Euler â âãư xút nhỉỵng váún âãư l lûn cọ liãn quan âãún mạy thy lỉûc v Zucäpsky âãư xút l lûn vãư cå hc cháút lng, kãø tỉì âọ viãûc nghiãn cỉïu v chãú tảo mạy båm måïi cọ cå såí vỉỵng chàõc. Thåìi k ny mạy håi nỉåïc ra âåìi tàng thãm kh nàng kẹo mạy båm. Âáưu thãú k 20 cạc âäüng cå cọ säú vng quay nhanh ra âåìi thç mạy båm li tám cng âỉåüc phäø biãún räüng ri v cọ hiãûu sút cao, nàng lỉûc båm låïn Ngy nay mạy båm âỉåüc dng ráút räüng ri trong âåìi säúng v cạc ngnh kinh tãú qúc dán. Trong cäng nghiãûp, mạy båm âỉåüc dng âãø cung cáúp nỉåïc cho cạc l cao, háưm m, nh mạy båm dáưu trong cäng nghiãûp khai tạc dáưu m Trong k nghãû chãú tảo mạy bay, trong nh mạy âiãûn ngun tỉí âãưu dng mạy båm. Trong näng nghiãûp, mạy båm dng âãø båm nỉåïc tỉåïi v tiãu ụng. Trong âåìi säúng mạy båm dng cáúp nỉåïc sảch cho nhu cáưu àn úng ca con ngỉåìi, gia sục Hiãûn nay â ra âåìi ca nhỉỵng mạy båm ráút hiãûn âải, cọ kh nàng båm hng vản m 3 cháút lng trong mäüt giåì v cäng sút âäüng cå tiãu thủ tåïi hng nghçn kW. ÅÍ Nga â chãú tảo âỉåüc nhỉỵng mạy båm cọ lỉu lỉåüng Q = 40 m 3 /s, cäng sút âäüng cå N = 14.300 kW v cọ dỉû ạn chãú tảo âäüng cå âiãûn kẹo mạy båm våïi cäng sút N = 200.000 kW. ÅÍ nỉåïc ta, tỉì thåìi Phạp thüc â xáy dỉûng mäüt säú trảm båm tỉåïi nh, låïn nháút l trảm båm åí Sån La cọ nàng sút 38.000 m 3 /h, lỉu lỉåüng mäùi mạy båm Q = 3 m 3 /s. Sau ngy miãưn Bàõc gii phọng hng loảt cạc trảm båm låïn nh â âỉåüc xáy dỉûng, trong âọ cạc trảm båm låïn ch úu phủc vủ cho tỉåïi tiãu. Chụng ta â xáy âỉåüc nhỉỵng trảm båm låïn cọ nàng lỉûc båm tỉì 65.000 âãún 209.000 m 3 /h nhỉ Trënh Xạ, Linh Cm, Cäø Âam, Cäúc Thnh, Hỉỵu Bë , lỉu lỉåüng mäùi mạy båm â làõp âàût âảt âãún 8,3 m 3 /s. Chụng ta â cọ mäüt säú nh mạy chãú tảo båm nhỉ: Cäng ty chãú tảo båm Hi Dỉång, Cäng ty cå khê âiãûn thy låüi, Nh mạy cå khê Dun Hi sn xút mạy båm phủc vủ cho âáút nỉåïc. Trong sỉû nghiãûp xáy dỉûng âáút nỉåïc phäưn vinh, viãûc chãú tảo cạc mạy båm v xáy dỉûng cạc trảm båm åí nỉåïc ta s ngy cng thu âỉåüc nhỉỵng thnh tỉûu to låïn hån. http://nuoc.com.vn 3 Chỉång I. KHẠI NIÃÛM CHUNG VÃƯ MẠY BÅM V TRẢM BÅM A. KHẠI NIÃÛM VÃƯ MẠY BÅM, PHÁN LOẢI MẠY BÅM Mạy båm l mäüt loải mạy thy lỉûc, nháûn nàng lỉåüng tỉì bãn ngoi ( cå nàng, âiãûn nàng, thy nàng vv ) v truưn nàng lỉåüng cho dng cháút lng, nhåì váûy âỉa cháút lng lãn mäüt âäü cao nháút âënh hồûc dëch chuøn cháút lng theo hãû thäúng âỉåìng äúng. Ngỉåìi ta chia mạy båm ra nhiãưu loải dỉûa vo nhỉỵng âàûc âiãøm nhỉ: ngun l tạc âäüng ca cạnh båm vo dng nỉåïc, dảng nàng lỉåüng lm chảy mạy båm, kãút cáúu mạy båm, mủc âêch båm, loải cháút lng cáưn båm Trong âọ thỉåìng dng âàûc âiãøm thỉï nháút âãø phán loải mạy båm; theo âàûc âiãøm ny mạy båm âỉåüc chia lm hai nhọm: Båm âäüng hc v Båm thãø têch. Båm âäüng hc: Trong bưng cäng tạc ca mạy båm âäüng hc, cháút lng âỉåüc nháûn nàng lỉåüng liãn tủc tỉì cạnh båm truưn cho nọ sút tỉì cỉía vo âãún cỉía ra ca båm. Loải mạy båm ny gäưm cọ nhỉỵng båm sau : Båm cạnh quảt ( gäưm båm: li tám, hỉåïng trủc, cạnh chẹo ): Trong loải mạy båm ny, cạc cạnh quảt gàõn trãn bạnh xe cäng tạc ( BXCT ) s truưn trỉûc tiãúp nàng lỉåüng lãn cháút lng âãø âáøy cháút lng dëch chuøn. Loải båm ny thỉåìng cọ lỉu lỉåüng låïn, cäüt ạp tháúp ( trong båm nỉåïc gi củ thãø l cäüt nỉåïc ) v hiãûu sút tỉång âäúi cao, do váûy thỉåìng âỉåüc dng trong näng nghiãûp v cạc ngnh cáúp nỉåïc khạc; Båm xồõn: Cháút lng qua cạc rnh BXCT ca mạy båm s nháûn âỉåüc nàng lỉåüng âãø tảo dng chy xồõn v âỉåüc âáøy khi cỉía ra BXCT. Ngỉåìi ta dng mạy båm ny ch úu trong cäng tạc hụt nỉåïc häú tháúm, tiãu nỉåïc, cỉïu ha ; Båm tia: Dng mäüt dng tia cháút lng hồûc dng khê bãn ngoi cọ âäüng nàng låïn phun vo bưng cäng tạc ca båm nhåì váûy hụt v âáøy cháút lng. Loải båm ny båm âỉåüc lỉu lỉåüng nh, thỉåìng âỉåüc dng âãø hụt nỉåïc giãúng v dng trong thi cäng; Båm rung: Cå cáúu cäng tạc ca båm ny l pêt täng-van giao âäüng qua lải våïi táưng säú cao gáy nãn tạc âäüng rung cå hc lãn dng cháút lng âãø hụt âáøy cháút lng. Loải båm ny cọ lỉu lỉåüng nh, thỉåìng âỉåüc dng båm nỉåïc giãúng v giãúng m; Båm khi khê ẹp: Loải båm ny nhåì tảo häùn håüp khê v nỉåïc cọ trng lỉåüng riãng nh hån trng lỉåüng riãng ca nỉåïc âãø dáng nỉåïc cáưn båm lãn cao. Loải båm ny thỉåìng dng âãø hụt nỉåïc báøn hồûc nỉåïc giãúng; Båm nỉåïc va ( båm Taran ): Låüi dủng hiãûn tỉåüng nỉåïc va thy lỉûc âãø âỉa nỉåïc lãn cao. Loải båm ny båm âỉåüc lỉu lỉåüng nh, thỉåìng âỉåüc dng cáúp nỉọc cho vng näng thän miãưn nụi. Båm thãø têch: Ngun l lm viãûc ca loải båm ny l thay âäøi cọ chu k thãø têch ca bưng cäng tạc truưn ạp lỉûc hụt âáøy cháút lng. Båm ny cọ nhỉỵng loải sau: Båm pêt täng: Pêt täng chuøn âäüng tënh tiãún qua lải cọ chu k trong bưng cäng tạc âãø hụt v âáøy cháút lng. Loải båm ny tảo âỉåüc cäüt ạp cao, lỉu lỉåüng nh nãn trong näng nghiãûp êt dng, thỉåìng âỉåüc dng trong mạy mọc cäng nghiãûp; http://nuoc.com.vn 4 Båm rä to: Dng cå cáúu bạnh ràng hồûc bạnh vêt, cạnh trỉåüt âàût åí chu vi pháưn quay ca båm âãø âáøy cháút lng. Båm ny gäưm cọ: båm ràng khêa, båm pêt täng quay, båm táúm trỉåüt, båm vêt, båm pêt täng quay, båm chán khäng vng nỉåïc Båm rä to cọ lỉu lỉång nh thỉåìng âỉåüc dng trong cäng nghiãûp; Ngoi ra cn cọ ráút nhiãưu loải båm âäüng hc v båm thãø têch khạc âỉåüc sỉí dủng trong thỉûc tãú sn xút v âåìi säúng, sinh viãn cọ thãø tham kho trong cạc ti liãûu vãư mạy båm âỉåüc xút bn trong v ngoi nỉåïc. Trong giạo trçnh ny chụng ta chè nghiãn cỉïu loải mạy båm âỉåüc dng phäø biãún cho båm nỉåïc tỉåïi tiãu trong thy låüi, âọ l cạc loải mạy båm cạnh quảt cn cạc båm khạc xin xem bäø sung åí chỉång VII . B. CẠC THÄNG SÄÚ NÀNG LỈÅÜNG CHÊNH V VNG SỈÍ DỦNG BÅM Thäng säú nàng lỉåüng chênh ca mạy båm l nhỉỵng säú liãûu ch úu biãøu thë âàûc tênh cå bn ca mạy båm bao gäưm: lỉu lỉåüng Q, cäüt nỉåïc H, cäng sút N, säú vng quay n v âäü cao hụt nỉåïc cho phẹp h s Nhỉỵng thäng säú ny nh mạy chãú tảo båm â ghi sàơn trãn nhn hiãûu mạy. Sau âáy l nhỉỵng thäng säú chênh: I. Lỉu lỉåüng Q Lỉu lỉåüng l thãø têch khäúi cháút lng âỉåüc mạy båm båm lãn trong mäüt âån vë thåìi gian Q ( l/s, m 3 /s, m 3 / h ). Thãø têch cọ thãø l m 3 hồûc lit, cn thåìi gian cọ thãø tênh l giáy -thỉåìng âäúi våïi mạy båm låïn, hồûc giåì - thỉåìng dng âäúi âäúi våïi mạy båm nh hồûc thỉåìng dng lỉu lỉåüng cho ton trảm. II. Cäüt nỉåïc H Cäüt nỉåïc l nàng lỉåüng m mạy båm truưn cho mäüt âån vë khäúi lỉåüng cháút lng qua nọ. Nàng lỉåüng âọ bàòng hiãûu säú nàng lỉåüng âån vë ca cháút lng åí cỉía ra v cỉía vo ca båm: H = 21 2 2 1 2 2 pp vv g Z − ÷ − ÷ γ ∆ ( 1 - 1 ) Trong ( 1-1): p 1 , p 2 - ạp sút tuût âäúi åí cạc âiãøm âàût thiãút bë âo; http://nuoc.com.vn 5 v 1 , v 2 - täúc âäü nỉåïc trong äúng hụt v äúng âáøy; ∆Z = Z m - Z b , khi Z m cao hån Z b thç ∆Z > 0, ngỉåüc lải thç ∆Z < 0. Thiãút bë âo chán khäng chè ra âäü cao chán khäng H ck åí äúng hụt, båíi váûy trë säú ca nọ l : H ck = a pp γγ − 1 hồûc 1 p γ = a p γ − H ck ; Thiãút bë âo ạp lỉûc chè ra ạp lỉûc dỉ trong äúng âáøy: H ak = 2 p a p γγ − hồûc 2 p γ = H ak + a p γ . Âàût cạc giạ trë trãn vo cäng thỉïc ( 1 - 1 ) ta cọ : H = H ak + H ck + ∆Z + 2 2 1 2 2 vv g − ( 1 - 2 ) Cáưn hiãøu ràòng khi âàût ạp kãú tháúp hån chán khäng kãú thç giạ trë ∆h s ám. Täøng ba thnh pháưn H ak + H ck ± ∆Z = H M âc âỉåüc tỉì ạp kãú, chán khäng kãú, biãøu thë bàòng mẹt cäüt nỉåïc v khong cạch thàóng âỉïng giỉỵa cạc âiãøm âàût dủng củ âo, H M âỉåüc gi l "cäüt nỉåïc ạp kãú ca mạy båm ". Täøng cäüt nỉåïc m mạy båm cáưn phi sn ra s l: H = H M + 2 2 1 2 2 vv g − ( 1 - 3 ) Trong trỉåìng håüp äúng hụt v äúng âáøy cọ cng âỉåìng kênh, nãn v 1 = v 2 , thç cäüt nỉåïc ton pháưn ca båm bàòng cäüt nỉåïc ạp kãú ca båm. Nãúu ạp sút trãn bãư màût cháút lng åí hai bãø l khạc nhau thç mạy båm cáưn phi khàõc phủc hiãûu säú ạp sút ∆p = p 2 - p 1 v cạc täøn tháút thy lỉûc trãn 2 äúng, khi âọ täøng cäüt nỉåïc mạy båm cáưn phi sn ra l: H = h h + h â + h tth + h ttâ + 21 pp − γ ( 1 - 4 ) III. Cäng sút N Trãn nhn hiãûu mạy båm thỉåìng ghi cäng sút trủc mạy båm. Âọ l cäng sút âäüng cå truưn cho trủc ca mạy båm N : N = 981,QH η , ( KW ) ( 1 - 5 ) η l hiãûu sút ca mạy båm. Ngoi cäng sút trủc mạy båm cn cọ cäng sút thỉûc tãú mạy båm truưn cho cháút lng âãø náng mäüt lỉu lỉåüng Q(m 3 /s) lãn mäüt âäü cao H(m ) gi l cäng sút hỉỵu êch N hi : N hi = 9,81QH, ( KW ) ( 1 - 6 ) IV. Hiãûu sút η ( % ) Mạy båm nháûn cäng sút trủc do âäüng cå truưn tåïi N nhỉng mäüt pháưn cäng sút ny bë tiãu hao trong lục mạy båm chuøn váûn, pháưn cn lải måïi l cäng sút truưn trỉûc tiãúp cho cháút lng. Váûy hiãûu sút ca båm : η= hi N N x100% ( 1 - 7 ) V.Vng quay n ( v/p ) n l säú vng quay ca mạy båm trong mäüt phụt ( v / p ) http://nuoc.com.vn 6 VI. Âäü cao chán khäng ( Hck ) v âäü dỉû trỉỵ khê thỉûc ( ∆h ) dng âãø biãøu thë tênh nàng hụt nỉåïc v váún âãư an ton khê thỉûc ca båm s âỉåüc âãư cáûp củ thãø sau ny. Mạy båm cáưn phi váûn hnh åí chãú âäü cọ hiãûu sút gáưn våïi giạ trë cỉûc âải. Båm âỉåüc sỉí dủng räüng ri trong mi lénh vỉûc ca nãưn kinh tãú qúc dán: cung cáúp nỉåïc cho vng thiãúu nỉåïc v âỉa nỉåïc lãn khu khäúng chãú tỉåïi tỉû chy, båm tiãu nỉåïc cho vng bë ngáûp, hả mỉûc nỉåïc ngáưm v.v Trong lénh vỉïc tỉåïi tiãu, båm cạnh quảt âỉåüc dng räüng ri. Viãûc sỉí dủng âụng loải mạy båm cho phẹp náng cao hiãûu qu kinh tãú, gim âạng kãø chi phê nàng lỉåüng tiãu thủ váûn hnh mạy båm. Vç váûy khun dng cạc loải mạy båm theo biãøu âäư Hçnh 1-2 sau âáy: Hçnh 1 - 2. Vng sỉí dủng cạc loải mạy båm. 1- Båm pêt täng, II- Båm li tám, III- Båm hỉåïng trủc, IV- Båm xồõn, båm tia, båm rung C. TÄØ MẠY BÅM V TRẢM BÅM Mạy båm, âäüng cå kẹo båm v cạc thiãút bë âãø truưn cäng sút tỉì âäüng cå âãún mạy båm håüp lải thnh " täø mạy båm ". Täø mạy båm âỉåüc näúi våïi cạc äúng hụt v äúng âáøy tảo thnh täø håüp " thiãút bë båm ". Trãn äúng hụt v äúng âáøy cọ thãø trang bë khäúng chãú âiãưu chènh nọ nhỉ: cạc van âiãưu tiãút, van mäüt chiãưu, bãû làõp v cạc dủng củ âo nhỉ: chán khäng kãú, ạp kãú, lỉu lỉåüng kãú Trảm båm l táûp håüp cạc cäng trçnh v cạc thiãút bë båm tảo thnh, xem Hçnh 1- 3. Trong trảm båm thäng thỉåìng bäú trê mäüt säú thiãút bë båm våïi kh nàng âọng måí theo u cáưu vãư lỉu lỉåüng nỉåïc cáưn båm. Trảm båm cng cọ thãø gäưm chè mäüt thiãút bë båm âån l âàût trãn giạ âåỵ di âäüng hồûc âàût trãn phao cọ km theo thiãút bë khåíi âäüng v âiãưu chènh chãú âäü cäng tạc ca täø mạy båm. Trảm båm âỉåüc phán loải theo nhỉỵng âàûc âiãøm sau: theo cäng dủng ca trảm, theo lỉu lỉåüng, theo vë trê bäú trê tỉång âäúi so våïi ngưn láúy nỉåïc ( láúy nỉåïc båì, láúy nỉåïc lng säng, láúy nỉåïc kãnh chênh, trảm båm cäú âënh, trảm http://nuoc.com.vn 7 båm di âäüng ), theo âàûc âiãøm cäng trçnh ( láúy nỉåïc dỉåïi sáu, láúy nỉåïc màût, kãút håüp hồûc khäng kãút håüp giỉỵa cäng trçnh láúy nỉåïc v thạo nỉåïc ) v.v Hçnh 1 - 3. Så âäư trảm båm 1- ngưn nỉåïc; 2- cäng trçnh láúy nỉåïc; 3, 8-kãnh dáùn v thạo nỉåïc; 4- bãø táûp trung nỉåïc; 5- nh mạy båm; 6- äúng âáøy; 7- bãø thạo. Trảm båm trong trong lénh vỉûc näng nghiãûp cọ thãø âỉåüc chia ra nhỉỵng loải: trảm båm tỉåïi, trảm båm tiãu, trảm båm cáúp nỉåïc näng thän, trảm båm tiãu nỉåïc mỉa, trảm båm hả mỉûc nỉåïc ngáưm, trảm båm phủc vủ chàn ni v.v Trong khn khäø ca Giạo trçnh ny chụng täi chè âãư cáûp âãún mạy båm v trảm båm phủc vủ cho tỉåïi tiãu näng nghiãûp dng cho sinh viãn ngnh Thy låüi - Thy âiãûn. Våïi kiãún thỉïc chung âỉåüc trang bë, khi lm viãûc åí mäüt säú lénh vỉûc mạy båm liãn quan khạc ngoi ngnh, sinh viãn cọ thãø tỉû âc thãm âãø lm viãûc. http://nuoc.com.vn 8 http://nuoc.com.vn . H = 21 2 2 1 2 2 pp vv g Z − ÷ − ÷ γ ∆ ( 1 - 1 ) Trong ( 1- 1 ): p 1 , p 2 - ạp sút tuût âäúi åí cạc âiãøm âàût thiãút bë âo; http://nuoc.com.vn 5 v 1 , v 2 - täúc âäü nỉåïc. Hçnh 1 - 3. Så âäư trảm båm 1- ngưn nỉåïc; 2- cäng trçnh láúy nỉåïc; 3, 8-kãnh dáùn v thạo nỉåïc; 4- bãø táûp trung nỉåïc; 5- nh mạy båm; 6- äúng âáøy; 7- bãø thạo. Trảm. båm theo biãøu âäư Hçnh 1- 2 sau âáy: Hçnh 1 - 2. Vng sỉí dủng cạc loải mạy båm. 1- Båm pêt täng, II- Båm li tám, III- Båm hỉåïng trủc, IV- Båm xồõn, båm tia, båm