Thuyết minh đồ án công trình thu-trạm bơm công suát 34000m3ngđ

làm ảnh hởng đến đờng ống hút của bơm, cần phải có công trình đầu mối đó là công trình thu nớc mặt.. Từ đờng đặc tính của 1 máy bơm ta trừ đi tổn thất ống hút và ống đẩy, ta đợc đờng đặc

Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn họcCông trình thu - trạm bơm

TàI liệu thiết kế

I Trạm bơm cấp I:

1 Trạm bơm cấp I lấy nớc mặt, công suất đợc tính với các hệ số : Kbt = 1,08 ; KTT = 1,2

2 Chế độ làm việc : điều hoà 24/24h

3 Thời gian nớc bổ xung cứu hoả : t = 36h

4 Cốt tại điểm đa nớc vào nhà máy : Ztr = 22m

5 Cốt mặt đất tại CTT - TB cấp I : Zđ = 22m

4 Mạng lới có đài ở đầu mạng

5 Chiều dài tuyến dẫn từ trạm bơm cấp II đến đầu mạng lới : L = 1,2km

6 áp lực tự do tại điểm đầu mạng lới trong:

Giờ dùng nớc lớn nhất : Htd = 30m

7 Trong trạm bơm có 2 bơm rửa lọc, mỗi máy có : Q = 1200m3/h

H = 12m

Khoảng cách từ bể chứa đến trạm bơm II là 10m

8 Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lới : Zđ = 22m

9 Cốt mực thấp nhất trong bể : Znmin = 18m

Khối lợng thực hiện

- Bản vẽ A2 : 3 bản (1 mặt bằng, 2 mặt cắt), Tỉ lệ 1/50

- Thuyết minh khổ A4 (đánh máy, đóng quyển)

1

Phần i công trình thu và trạm bơm cấp I

1.tính toán công trình thu nớc mặt:

Để cho trạm bơm I hoạt động bình thờng, không bị các vật nổi, rác, rongtảo, bùn làm ảnh hởng đến đờng ống hút của bơm, cần phải có công trình

đầu mối đó là công trình thu nớc mặt

Căn cứ vào lu lợng, điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình đã cho

ở phần tài liệu thiết kế ta chọn loại công trình thu nớc kiểu phân li, thu nớc gần

bờ Bố trí cầu công tác từ trạm bơm I ra công trình thu để tiện cho việc quản lí

= 6885(m3/h)

Q1tc = Q1+

Tc

Q Qsh

= 1836+

36

1836 3 6885 2

, 115

Chế độ làm việc của trạm bơm cấp I là điều hoà 24/24h tức 4,17%Qngđ

Hố thu cặn Sàn công tác

255 0 4

4 ô

x

x xV

Vcc = 2 2

45 , 0 14 , 3 2

523 , 0 4 4

x x

x xD

* Kiểm tra lại vận tốc ống hút khi 1 ống bị sự cố.

Trạm bơm có độ tin cậy bậc 1 nên khi sự cố 1 ống hút còn lại 1 ống phải

đảm bảo 70% công suất (Theo TCN 33-85)

- Lu lợng yêu cầu khi 1 ống bị sự cố (QSC)

357 , 0 4 4

x

x xD

 a: chiÒu réng khe hë cña song a = 4 cm

 C: chiÒu dµy cña thanh song ch¾n, chän thanh lµ thÐp vu«ng 10 x

DiÖn tÝch c¶n níc cña 19 thanh song ch¾n lµ:

(19.f) = 19.(c.Hc) = 19.0,01.1 = 0,19m2DiÖn tÝch th«ng thuû cña song ch¾n r¸c lµ:

f = 0,8 – 0,19 = 0,61 (m2)VËn tèc qua song ch¾n lµ:

s m

v 0 , 54 / 61

, 0

33 , 0

 c: chiÒu dµy thanh song c = 10 mm

 a: chiÒu réng khe hë a = 40 mm

 : hÖ sè phô thuéc lo¹i thanh (thanh vu«ng)  = 2,42

VËy hS = 0,85 x 3 x

81 , 9 2

35 ,

 Q: lu lîng tÝnh to¸n Q = 1836 m3/h = 0,51m3/s

 n: sè ng¨n hót n = 2

 V: vËn tèc níc qua líi V = 0,3 m/s (v = 0,2÷0,4 m/s)

K = 2

2 2

2

5 , 0

) 15 , 0 5 , 0 ( )

= 1,69

 a: chiÒu réng khe hë cña líi a = 0,5 cm

 c: chiÒu dµy cña d©y thÐp c = 0,15 cm

15 , 0

)3/4 = 0,73

VËy hL = 0,73 x 3 x

81 , 9 2

3 ,

3 ,

Kích thớc ngăn hút: Bh x Lh = 2,1 x 2,1 (m)

* Xác định kích thớc ngăn thu nớc:

Chiều dài ngăn thu nớc : Lthu = 2,1 m ( 1,6ữ3 m)

Chiều rộng ngăn thu nớc :Bthu = BL + 2e

e Tính toán cao độ công trình thu:

* Cao độ mặt nớc thấp nhất trong ngăn hút ( MNNH

Zmin )

MNNH

Zmin = MNS

Zmin - hTrong đó:

 MNS

Zmin : cốt mặt nớc thấp nhất ở sông (hồ) = 7m

 h: tổn thất cột nớc ở cửa thu (song và lới chắn rác)

h = hS + hL = 0,01 + 0,0137 = 0,0237 mVậy: MNNH

Zmin = 7 - 0,0237 = 6,98 m

* Cao độ mặt sàn công tác : (Z CT)

ZCT =Zn

maz+ 0,5 = 9 + 0,5 = 9,5 m 9

 Zn

max: cao độ mực nớc lớn nhất = 9 m

 Cao độ đáy công trình thu (Z đáy CTT )

-Khoảng cách từ mép dới cửa đặt lới chắn đến đắy CTT: h2 = 1m( 0,5ữ1m)

-Khoảng cách từ nớc thấp nhất đến mép trên lới chắn :h3 = 0,7m( ≥0,5m)

- Khoảng cách từ mực nớc thấp nhất trong ngăn hút đến miệng Crepine là:

Chiều cao hố thu cặn hc = 0,4 m

Q1 =

2

44064 2

 Zc: cèt mùc níc cao nhÊt t¹i bÓ ®Çu trªn tr¹m xö lý (bÓ trén)

D = 400 mm , V = 1,31 m/s , 1000i = 6,04 m

hd = 1000i x L = 6,04 x 0,4 = 2,42 m

 L: chiÒu dµi tuyÕn èng dÉn L = 400 m = 0,4 Km

 hb: tæng tæn thÊt ¸p lùc trong tr¹m b¬m (gåm èng hót vµ èng ®Èy)

D450 D450ư

d400

d450 d400

- Chọn bơm ly tâm trục ngang có 2 cửa nớc vào

2.4 Tính đ ờng kính ống hút riêng của máy bơm:

Qua ống hút chung D = 450 mm, lu lợng đợc chia cho 2 máy bơm hoạt

động.Khi đó lu lợng tính cho mỗi bơm = 255 l/s Theo TCVN 33-85, với ống hút có D = 300-800 mm thì vận tốc trong ống hút đợc quy định V = 1-1,3 m/s Chọn V = 1,1 m/s, khi đó đờng kính ống hút riêng sẽ là:

255 , 0 4

= 447 mmChọn D = 450 mm, tra bảng tính toán thuỷ lực có: V = 1,1 m/s, 1000i = 3,28

2.5 Tính đ ờng kính ống đẩy riêng của máy bơm:

Chọn đờng kính ống đẩy riêng với vận tốc chảy trong ống V = 1,2 m/s (quyphạm V = 1,2-1,8 m/s)

 =

5 , 1 14 , 3

255 , 0 4

= 398 mmChọn D = 400 mm, tra bảng tính toán thuỷ lực có: V = 1,31 m/s, 1000i = 6,04

2.6 á p lực toàn phần thực tế của máy bơm:

2.6.1 Tổn thất áp lực cục bộ trong CTT và TB I:

Hb = h d +h cb m

Trong đó: Hb_ Tổn thất cục bộ trong TB I (m)

h d _ Tổn thất áp lực theo đờng hút và đờng ống đẩy của trạm (m)

h cb _ Tổn thất cục bộ qua các phụ tùng (m)

Cộng 3,15

H V  

g m

day Cb

49 , 1 15 , 3

2 1

1 , 1 6 , 2

2 2

2/ Tổn thất áp lực trên đờng ống đẩy:

Tính tổn thất áp lực cho máy bơm số 1 với đờng ống hút bất lợi nhất( Đờng ống số 2 )

Chiều dài ống đẩy riêng L = 10 m

D = 400 mm , v =1,31 m/s , 1000i = 6,04 Chiều dài ống đẩy chung L = 1 m

D = 400 mm , v =1,31 m/s , 1000i = 6,04Vậy tổn thất theo chiều dài ống đẩy là :

Hđ = (0,01 x 6,04) + ( 0,001x 6,04) =0,07m Trong ống đẩy có các phụ tùng gây ra tổn thất áp lực gồm

 

g m

day Cb

31 ,

31 ,

1 2

 VËy tæn thÊt phÇn ®Èy lµ :

15

 [HCK]: chiÒu cao hót ch©n kh«ng cho phÐp cña m¸y b¬m = 3,7m

 V: vËn tèc t¹i miÖng vµo cña b¬m

3 , 0 14 , 3

255 , 0 4 4

x

x D

H = 3,7 -

81 , 9 2

61 ,

3 2

x - 0,55 = 2,49 mVËy: Z = 6,98 + 2,49 = 9,47 m

Zmin : cèt mÆt níc thÊp nhÊt trong ng¨n hót = 6,98 m

 h0: ¸p lùc tù do t¹i miÖng vµo cña bÓ ®Çu tiªn cña tr¹m xö lý h0 = 2m

Từ số liệu theo bảng trên, ta vẽ đợc đờng đặc tính của 1 ống Để vẽ đờng

đặc tính 2 ống, ta giữ nguyên tung độ và nhân đôi hoành độ

Từ cẩm nang máy bơm Omega: 250-370A ta có đờng đặc tính của 1 máybơm

Từ đờng đặc tính của 1 máy bơm ta trừ đi tổn thất ống hút và ống đẩy, ta

đợc đờng đặc tính của 1 máy có kể đến tổn thất ống riêng, sau đó nhân đôihoành độ và giữ nguyên tung độ ta có đờng đặc tính của 2 máy bơm có kể đếntổn thất ống riêng

c Kiểm tra khả năng của đờng ống dẫn khi có sự cố:

Từ trạm bơm I đến trạm bơm II có 2 đờng ống dẫn  400 đặt song songnhau, có chiều dài L =400 m và đợc nối nhau bằng các đoạn ống Khi có sự cố

1 điểm thì phải đảm bảo cấp nớc tối thiểu là 70%.Vì vậy ta phải thiết kế ốngnối giữa 2 đờng ống dẫn Do chiều dài ống dẫn trung bình nên ta chỉ thiết kế 1

đờng ống nối

Vậy ta cần phải tính toán các đoạn ống nối và kiểm tra vận hành khi có

sự cố

Chia đoạn ống L = 400 m thành 2 đoạn n = 2, mỗi đoạn l = 200 m

+ Tính toán và lập đờng ống khi có sự cố:

Ta giả thiết các lu lợng khác nhau, ứng với mỗi giá trị ta có 1 điểm côngtác của ống (Hống), nối các điểm đó với nhau ta đợc đờng đặc tính của ống khi

250

400 0,4 33,01 1,1

8,27 9,10 29,02 38,12

400 0,4 8,35 1,1450

225

400 0,4 28,78 1,1

7,20 7,92 29,02 36,94

400 0,4 7,23 1,1400

200

400 0,4 24,45 1,1

6,11 6,73 29,02 35,75

400 0,4 6,12 1,1350

175

400 0,4 20,3 1,1

5,07 5,58 29,02 34,60

400 0,4 5,06 1,1300

150

400 0,4 16,7 1,1

4,19 4,60 29,02 33,62

400 0,4 4,23 1,1250

125

400 0,4 11,6 1,1

2,92 3,22 29,02 32,24

400 0,4 3,02 1,1 19

Trên biểu đồ ta xác định các điểm làm việc của hệ thống:

- Đờng số 1: Đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-370A

- Đờng số 2: Đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-370A sau khi đã trừ đimột lợng tổn thất cục bộ

- Đờng số 3: Đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song đã trừ đi một ợng tổn thất áp lực cục bộ của trạm bơm cấp II

l Đờng số 4: Đờng đặc tính của hai ống dẫn

- Đờng số 5: Đờng đặc tính của hai ống dẫn khi một đoạn ống bị sự cố

- Đờng số 6: Đờng công suất của máy bơm OMEGA 250-370A

Cốt mặt đất nơi xây dựng là 22m, xây dựng trạm gồm 2 tầng Tầng hầm

đặt máy bơm có cốt sàn là 17,49 m, tầng trên là gian quản lý và điều hành cócốt nền 22,5 m có chiều cao xây dựng là 3,5m

Các bơm đều đặt trên bệ bơm cao 0,20m, xung quanh có rãnh để thoát nớc.Tờng tầng hầm bằng bê tông cốt thép và có lớp chống thấm, tờng tầngtrên xây bằng gạch đảm bảo thông thoáng và ánh sáng Mái panel cách nhiệt,dốc về 2 phía theo chiều dài nhà trạm, xung quanh có rãnh thoát nớc ma Kíchthớc xây dựng: 18,2m x 7,6m x 9,65m.

Phần ii tính toán - thiết kế trạm bơm cấp ii

1.L u l ợng trạm bơm cấp hai cấp vào mạng l ới:

Nh tài liệu thiết kế đã cho, trạm bơm II làm việc theo hai cấp:

- Trờng hợp bơm giờ max, có cháy, có QB = 425 + 3.32 = 521 l/s vậy mỗi ống có lu lợng là: Q1ô =

2

521 = 260,5 l/s Tra bảng ta đợc D = 350 mm; v = 1,74 (1,2ữ1,8 m/s); 1000i = 12,25 Vận tốc đạt yêu cầu

2 Tính toán sơ bộ áp lực máy bơm cấp II:

Vì đài ở đầu mạng lới nên ta tính toán cho 2 trờng hợp:

+ Trờng hợp 1: Tính toán cho trờng hợp vào giờ dùng nớc max (4,5%.Qngđ).+ Trờng hợp 2: Tính toán cho giờ dùng nớc max + có cháy

* áp lực toàn phần của máy bơm trong giờ dùng nớc max tính theo công thức:

HTP

B = HĐH + hh + a.h d + HTD (m)Trong đó: HĐH_ Chiều cao bơm nớc địa hình đợc xác định:

hh_ Tổn thất áp lực trên ống đẩy, lấy sơ bộ là = 2 m.

h d _ Tổn thất áp lực trên đờng ống đấy trong giờ dùng nớc max +

Lu lợng của một bơm sẽ là: Q1 =

2

521 = 260,5 l/s

Từ yêu cầu trên và cột áp và lu lợng đồng thời căn cứ vào đờng đặc tính củamáy bơm trong sổ tay máy bơm, ta chọn loại máy bơm li tâm hai cửa nớc vào Omega 250-480A các thông số kỹ thuật của máy bơm nh sau:

+ Số vòng quay của bánh xe: n = 1450 v/ph

+ Hiệu suất máy bơm:  = 83%

kho¶ng tõ 1-1,3 m/s.

* TÝnh to¸n miÖng loe:

Tra trong b¶ng miÖng loe 6.2 ta cã kÝch thíc miÖng loe lÊy theo kÝch thíc

450 480

4.2.2 Tính ống đẩy chung dẫn đến đầu mạng lới:

Dùng hai đờng ống đẩy chung bằng thép để dẫn nớc thô từ TB II đến đầu mạng lới với chiều dài mỗi ống là 1,2 km Lu lợng mỗi ống là Q1ô = 260,5 l/s.Vận tốc cho phép của ống đẩy Vđ = 1,2-1,8 m/s (TCVN 33-85) Tra bảng tính toán thuỷ lực ta có D = 350 mm; v = 1,74 m/s; 1000i = 12,25 (phù hợp)

4.3 Tính tổn thất áp lực trong trạm bơm cấp hai:

HTR = h d +h cb (m)

Trong đó: h d _ Tổn thất áp lực theo chiều dài ống hút và ống đẩy

h cb _ Tổn thất áp lực cục bộ do các phụ tùng thiết bị trên hệ

thống

- Tổn thất áp lực trên đờng ống hút:

Tính tổn thất áp lực cho máy bơm số 1, và đờng ống hút bất lợi nhất

Tổn thất áp lực theo chiều dài cho phần ống hút chung là:

06 ,

16 ,

- Tổn thất áp lực trên đờng ống đẩy:

Tính tổn thất áp lực cho máy bơm số 1 với đờng ống hút bất lợi nhất

Đờng ống đẩy riêng có Q = 521/3 = 173,67l/s

58 ,

74 ,

= 0,31mVậy tổng tổn thất áp lực phần đẩy là:

áp lực toàn phần của máy bơm vào giờ dùng nớc max + có cháy:

Vào giờ dùng nớc lớn nhất có cháy áp lực toàn phần của máy bơm tính theocông thức:

H cc

TP

max = HĐH + HTD+HTR+hd (m) Trong đó: HĐH_ Chiều cao bơm nớc địa hình đợc xác định:

HĐH = Zmax

D - Zmin

B

HTD_ áp lực tự do yêu cầu tại điểm đầu mạng lới trong giờ dùng

n-ớc nhiều nhất có cháy = 30 m

HTR_ Tổn thất áp lực cục bộ của trạm bơm cấp II = 1,51 m

hd_ Tổn thất trên đờng ống từ trạm bơm cấp II đến điểm đầu mạng lới

hd = 1000i.L = 14,7 m

Vậy: H cc

TP

max = 4 +30 + 1,51 + 14,7 = 50,21 m

4.5 Xác định cốt trục của máy bơm II:

Từ biểu đồ đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-480A ta có NPSH = 3,2 m

Trong đó: Ztrục bơm_ Cốt trục máy bơm II

Zh_ Cốt mực nớc nhỏ nhất trong bể chứa = 18 m

 _ áp suất bốc hơi bão hoà của nớc ở nhiệt độ làm việc

(Tra theo bảng 2.2 trong sách giáo trình)Nhiệt độ của nớc = 150C 

NPSHA = NPSH + S = 3,2 + 0,5 = 3,7 mS_ Độ dự trữ an toàn, lấy = 0,5 m

Cốt trục máy bơm khi nhiệt độ nớc ở 150C là:

Ztrục bơm  18+10-0,18-0,48-3,7 = 23,64 m

Cốt trục máy bơm khi nhiệt độ nớc ở 200C là:

Ztrục bơm  18+10-0,24-0,48-3,7 = 23,58 m

Chọn Ztrục bơm = 23,58 m

4.6 Xây dựng đ ờng đặc tính tổng hợp của máy bơm và ống dẫn:

Dựa vào số tay máy bơm (theo Q và H), ta đã chọn đợc máy bơm

OMEGA250-480A với Q và H tính toán ta có đờng đặc tính của máy bơm.V.6.1 Xây dựng đ ờng đặc tính của máy bơm trên biểu đồ:

ứng với từng điểm trên đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-480A ta

có các cặp Q và H tơng ứng Từ các cặp Q và H tơng ứng này ta đa sang biểu 27

đồ và nối những điểm đó lại với nhau ta đợc đờng đặc tính của máy bơm trên biểu đồ.

Xây dựng đờng đặc tính của ba máy bơm làm việc song song (ba máy bơm cùng chung loại OMEGA250-480A) Cách xây dựng cũng giống nh với một máy bơm trên đồ thị ta vừa xác lập Ta giữ nguyên H và tăng Q lên gấp 3 lần,

từ đó có từng điểm tng ứng Sau đó ta nối các điểm đó lại với nhau, ta đợc ờng đặc tính của hai máy bơm làm việc song song

đ-4.6.2 Xây dựng đ ờng đặc tính của hai ống dẫn trên biểu đồ:

* Trờng hợp giờ dùng nớc max có cháy:

Với chế độ bơm của trạm bơm cấp II là 4,5%.Qngđ lu lợng yêu cầu là Q =

521 = 260,5 l/s

Ta có phơng trình đờng đặc tính:

H2ô = Hđh + a.hd

Trong đó: H2ô_ Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn tơng ứng với lu lợng chia

đôi (vì hai ống có cùng D và L)

a_ Hệ số tính đến tổn thất cục bộ lấy a = 1,1

hd_ Tổn thất áp lực theo chiều dài đờng ống dẫn (m)

Hđh_ Cột nớc địa hình (m)

Hđh = (Zđ-Zh) + h0 (m)

Zđ_ Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lới : Zđ = 22m

Zh_ Cao trình mực nớc thấp nhất trong bể chứa =18 m

h0_ áp lực tự do tại điểm đầu mạng lới trong trờng hợp dùng nớc max có+ cháy = 30 m

Vậy: Hđh = (22-18)+30 = 34m

Bảng tính toán xác định đờng đặc tính của 1 ống dẫn

trong trờng hợp giờ dùng nớc max+có cháy

Tuyến ống dẫn nớc sạch từ trạm bơm II đến đầu mạng lới có chiều dài 1,2

Do công trình có độ an toàn bậc 1 Do đó khi có sự cố một đoạn ống nàotrên đờng ống dẫn vẫn phỉa đảm bảo 70٪QTT Vì vậy ta phải thiết kế ống nốigiữa 2 đờng ống dẫn Do chiều dài ống dẫn trung bình nên ta chỉ thiết kế 1 đ-ờng ống nối

Lu lợng nớc trạm bơm II làm việc bình thờng Q = 521 l/s Lu lợng tính toáncho mỗi ống là:

Q1ô =

2

Q

= 2

521 = 260,5 l/s

Lu lợng phảI đảm bảo khi sự cố xảy ra là:

(1000i)1_ Tổn thất đối với lu lợng là Q/2 trên 1 km đờng ống

(1000i)2_ Tổn thất đối với lu lợng là Q trên 1 km đờng ống

Điều kiện để kiểm tra sự cố: QSC  0,7.Q

Bảng tính tổn thất áp lực dọc đờng khi có sự cố

350 1,2 34,00 1,1

27,2 30 34 63,96

350 1,2 11,40 1,1300

150

350 1,2 33,60 1,1

25,2 27,7 34 61,71

350 1,2 8,39 1,1250

125

350 1,2 23,30 1,1

17,5 19,2 34 53,23

350 1,2 5,84 1,1200

100

350 1,2 15,00 1,1

11,3 12,4 34 46,44

350 1,2 3,85 1,1150

75

350 1,2 8,39 1,1

6,39 7,03 34 41,03

350 1,2 2,26 1,1100

Trên biểu đồ ta xác định các điểm làm việc của hệ thống:

- Đờng số 1: Đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-480A

- Đờng số 2: Đờng đặc tính của máy bơm OMEGA 250-480A sau khi đã trừ đimột lợng tổn thất cục bộ

- Đờng số 3: Đờng đặc tính của 3 máy bơm làm việc song song đã trừ đi một ợng tổn thất áp lực cục bộ của trạm bơm cấp II

l Đờng số 4: Đờng đặc tính của hai ống dẫn

- Đờng số 5: Đờng đặc tính của hai ống dẫn khi một đoạn ống bị sự cố

- Đờng số 6: Đờng công suất của máy bơm OMEGA 250-480A