Thuyết minh đồ án công trình thu-trạm bơm công suất 25000m3

Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Nhiệm vụ thiết kế môn học Công trình thu - trạm bơm Nhiệm vụ: Thiết kế công trình thu Trạm bơm cấp I Trạm bơm cấp II Đề số: 35 Giáo viên hớng dẫn: Th.S Vũ Minh Đức Ngày giao đề tài: 18-11-2003 Phần I: 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: c = 1,08; b = 1,3 2. Chế độ làm việc: điều hoà 24/24h 3. Thời gian nớc bổ sung cứu hoả: t = 36h 4. Cốt tại điểm đa nớc vào nhà máy: Z TR = 29 m 5. Cốt mặt đất tại công trình thu trạm bơm cấp I: Z d = 26 m 6. Chiều dài tuyến dẫn nớc từ trạm bơm 1 đến trạm xử lý: L = 170m 7. Lu lợng dòng chảy mùa lũ: Q SMAX = 381 m 3 /s 8. Lu lợng dòng chảy mùa kiệt: Q SMIN = 6 m 3 /s 9.Vận tốc dòng chảy trong mùa kiệt: V S = 0,4 m/s 10. Nhiệt độ của nớc: - Mùa hè t 0 = 20 0 C - Mùa đông t 0 = 15 0 C 11. Cốt mực nớc của sông: - Z MAX = 8,5 m - Z MIN = 5,7 m 12. Cốt đất: - Lòng sông: - Z L = 2,1 m - Z B = 4,1 m 13.Chiều rộng bãi sông: L B = 31 (m) II. Trạm bơm cấp II 1. Tổng công suất Q MAX = 25x1000 = 25000 (m 3 /ng) Công trình có độ an toàn bậc I 2. Chế độ bơm hai cấp Q 1 = 1,65x1000 = 1650 (m 3 /h) Q 2 = 0,83x1000 = 830 (m 3 /h) Trong đó nớc công ngiệp chiếm 30%. 3. Lu lợng nớc cứu hoả Q CH = 25 (l/s) 4. Mạng lới có đài cuối mạng 5. Chiều dài tuyến dẫn từ trạm bơm cấp II đến đầu mạng lới L = 590 (m) Trang 1 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 6. áp lực tự do tại điểm đầu mạng lới Giờ dùng nớc lớn nhất : H TD = 46 (m) Giờ dùng nớc nhỏ nhất : H TD = 45 (m) Giờ dùng nớc lớn nhất có cháy: H TD = 50 (m) 7. Trạm bơm có 2 bơm rửa lọc mỗi máy có: Q = 600 (m 3 /h) H = 25 (m) 8. Trạm xử lý có hai bể chứa cách nhau 8 (m) Khoảng cách từ bể chứa đến trạm bơm II là 10 (m) 9. Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lới Z Đ = 23 (m) 10. Cốt mực nớc cao nhất trong bể Z NMAX = 20,5 (m) Cốt mực nớc thấp nhất trong bể Z NMIN = 18 (m) 11. Chiều cao nớc trong bể H N = 4,5 (m) Trang 2 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Phần II: Thiết kế công trình thu trạm bơm cấp I trạm bơm cấp II I. Thiết kế công trình thu trạm bơm cấp I 1. Công trình thu n ớc mặt Theo giả thiết có Q MAX = 25.000 (m 3 /ng) Mặt khác có b = 1,3 c = 1,08 Công suất trạm bơm cấp I: Q 1 = b.c. Q MAX = 1,3.1,08.25000 = 35100 (m 3 /ngđ) = 1462,5 (m 3 /h) Có Q II MAX = 1650 (m 3 /h) Q II MIN = 830 (m 3 /h) Q CN MAX = 30%.1650 = 495 (m 3 /h) Lu lợng tiêu thụ trong 3 giờ liên tục: Q = 3.Q 1 = 3.1650 = 4950 (m 3 /h) Q SH MAX = 4950 + 3.495 = 6435 (m 3 /h) Q CC 1 = Q 1 + C SH MAXCC T QQQ + 1 33 = 1463 + 36 1463.36435390 + = 1527 (m 3 /h) = 36648 (m 3 /ngđ) Chế độ bơm của trạm bơm cấp I là 4,17% Q NGĐ Cốt mặt đất tại trạm bơm cấp I là 26 (m) Chiều dài tuyến dẫn nớc từ trạm bơm 1 đến trạm xử lý: L = 170m Lu lợng dòng chảy mùa lũ: Q SMAX = 381 m 3 /s Lu lợng dòng chảy mùa kiệt: Q SMIN = 6 m 3 /s Vận tốc dòng chảy trong mùa kiệt: V S = 0,4 m/s Nhiệt độ của nớc: - Mùa hè t 0 = 20 0 C - Mùa đông t 0 = 15 0 C Cốt mực nớc của sông: - Z MAX = 8,5 m - Z MIN = 5,7 m Cốt đất: - Lòng sông: - Z L = 2,1 m - Z B = 4,1 m Chiều rộng bãi sông: L B = 31 (m) Trang 3 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 2. Tính toán công trình thu 2.1 Tính toán cửa thu A, Tính toán diện tích công tác, tổn thất cục bộ song chắn rác. a, Tính song chắn rác. Coi công trình có độ an toàn bậc I nên ta chia công trình thu nớc làm 2 ngăn. Chọn 2 ngăn thu, 2 ngăn hút. - Diện tích công tác song chắn rác F = 321 . KKK vn Q Q: Lu lợng tính toán cho trạm bơm n: Số ngăn. v: Vận tốc nớc chảy qua ngăn thu. Theo TCN 33-85 thì v = 0,4 ữ0,8 (m/s) K 1 : Hệ số co hẹp của các thanh thép K 1 = d da + a: Khoảng cách giữa các thanh thép. Chọn a = 50 (mm) d: Đờng kính thanh thép. Chọn d = 10 (mm) K 1 = 2,1 50 5010 = + = + d da K 2 : Hệ số co hẹp do ảnh hởng của rác bám vào song chắn. chọn K 2 = 1,25. K 3 : Hệ số ảnh hởng của hình dạng. Chọn K 3 = 1,1. F = )(87,01,1.25,1.2,1 4,0.2 424,0 . 2 321 mKKK vn Q == b. Chọn kích thớc song chắn Kích th ớc cửa (mm) Kích thớc song chắn (mm) H H 1 H 2 h h 1 L L 1 800x1000 1255 1130 1000 65 50 930 800 Trang 4 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Tổn thất cục bộ qua song chắn rác đợc xác định theo công thức: )( .2 2 m g v Kh S C = S C h : Tổn thất cục bộ qua song chắn rác K: Hệ số dự trữ lấy K = 3. v: Vận tốc nớc chảy qua song chắn rác (m/s). Lấy v = 0,4 (m/s) g: gia tốc trọng trờng. g = 9,8 (m/s 2 ) : Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn = (d/a) 3/4 d: Chiều dày thanh chắn d = 10 (mm) a: Chiều rộng khe hở a = 40 (mm) : Hệ số phụ thuộc loại thanh. Lấy = 2,42. = 2,42.(10/50) 3/4 = 0,72 )(02,0 81,9.2 4,0 .3.72,0 .2 22 m g v Kh S C === B, Xác định diện tích công tác, tổn thất cục bộ của lới chắn rác. Lới chắn đan bằng dây thép đờng kính 1 (mm), đan thành ô vuông 5x5 (mm 2 ) a. Xác định diện tích công tác F = 321 . KKK vn Q Q: Lu lợng tính toán cho trạm bơm n: Số ngăn. v: Vận tốc nớc chảy qua ngăn thu. Theo TCN 33-85 thì v = 0,2 ữ0,4 (m/s) K 1 : Hệ số co hẹp của các thanh thép K 1 = )1()( 2 p d da + + a: Kích thớc mắt lới. Chọn a = 5 (mm) d: Đờng kính thanh thép. Chọn d = 1 (mm) p: Tỉ lệ giữa phần diện tích thiết bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác. Chọn p = 1,05. K 1 = 3)05,11() 5 51 ()1()( 22 =+ + =+ + p d da K 2 : Hệ số co hẹp do ảnh hởng của rác bám vào song chắn. chọn K 2 = 1,5. K 3 : Hệ số ảnh hởng của hình dạng. Chọn K 3 = 1,2. F = )(88,22,1.5,1.3,1 4,0.4 424,0 . 2 321 mKKK vn Q == Trang 5 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức b. Chọn kích thớc lới chắn rác Da vào quy phạm ta chọn loại lới 2000x1250. c. Tính tổn thất qua lới chắn rác. )( .2 2 m g v Kh L C = L C h : Tổn thất cục bộ qua lới chắn rác K: Hệ số dự trữ lấy K = 3. v: Vận tốc nớc chảy qua song chắn rác (m/s). Lấy v = 0,4 (m/s) g: gia tốc trọng trờng. g = 9,8 (m/s 2 ) : Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn = (d/a) 3/4 : Hệ số phụ thuộc loại thanh. Lấy = 2,42. = 2,42.(1/5) 3/4 = 0,54 )(0132,0 81,9.2 4,0 .3.54,0 .2 22 m g v Kh S C === 2.2. Tính toán ngăn thu, ngăn hút . 1. Tính toán ống hút chung. Lu lợng tính toán Q = 442 (l/s) - Chọn ống bằng gang, số lợng ống hút n = 2 Vậy lu lợng cho từng ống hút: Q 1 = Q/2 = 442/2 = 221 (l/s) = 795,6 (m 3 /h) = 0,221 (m 3 /s) Chọn đờng kính ống hút là 450 (mm) v = )/(31,1 45,0 221,0.44 22 sm D Q == Thoả mãn TCN 33-85 1000i = 3,05 (m/km) Trang 6 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Kiểm tra vận tốc ống hút khi có 1 ống hỏng. Lu lợng khi có sự cố: Q SC = 70%Q = 70%.221 = 154,7 (l/s) v = )/(97,0 6,0 154,0.44 22 sm D Q == 2. Tính chiều rộng ngăn hút. Có D = 450 (mm) D f = 616 (mm) H = 600 (mm) h = 110 (mm) có B 2 3 D f lấy B 2 = 1900 (mm) = 1,9 (m) - Lấy chiều dài ngăn hút 3 (m) - Lấy kích thớc ngăn thu giống kích thớc ngăn hút 1,9x3 (m) - Lấy h 1 = 1 (m) h 2 = 1 (m) h 3 0,5 (m) mh mh mh 5,0 49,0616,0.8,0 5,0 5 5 5 = = mh mh mh 92,0 92,0616,0.5,1 5,0 6 6 6 = = 2.3. Xác định cao độ công trình thu. 1. Cao trình mực nớc tính toán trong ngăn hút Z h = Z min - h Z h : Cao độ mực nớc thấp nhất ở ngăn hút. Z min : Cốt mực nớc thấp nhất ở sông. h: tổn thất ở cửa ngăn thu h = )(033.00132,002,0 mhh L C S C =+=+ Z h = Z min - h = 5,7 0,033 = 5,66 (m) 2. Cao độ công trình thu Z CCT = Z MAX h DP Z CCT : Cao độ công trình thu Z MAX : Cốt mực nớc cao nhất ở sông. Z MAX = 8,5 (m) h DP : Chiều cao dự phòng. h DP = 0,5 (m) Z CCT = Z MAX h DP = 9 (m) - Chiều cao lới bảo vệ: 1,3 (m) - Chiều cao đáy lới đáy công trình 1 (m) - Chiều cao cốt mực nớc min đến miệng loe: 0,92 (m) cốt đáy công trình: Z = 5,62 1,3 1 - 0,92 = 2,4 (m) 2.4. Tính toán trạm bơm cấp I Q = 442 (l/s) Chọn 2 tuyến ống dẫn Q 1 = 221 (l/s) Trang 7 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 2.4.1. Tính đờng kính ống dẫn Chọn D = 400 (mm) v = )/(76,1 4,0 221,0.44 22 sm D Q == 1000i = 9,83 (m/s 2 ) Chiều dài ống dẫn 170 (m) 2.4.2. Tính áp lực toàn phần của máy bơm H TP = (Z C - Z h ) + ah TĐ + h o + h b H TP : áp lực toàn phần của máy bơm Z h : Mực nớc min trong ngăn hút 5,62 (m) Z C : Cốt mực nớc tại TXL 29 (m) h o : Tổn thất áp lực của bể trộn đứng theo TCN 33-85 thì h o = 0,4ữ0,9 (m/s) a: Hệ số tính đến tổn thất cục bộ h TĐ : Tổn thất dọc đờng từ TBI đến TXL h TĐ = 9,83.0,17 = 1,67 (m) h b : tổn thất áp lực trong trạm bơm I H TP = (Z C - Z h ) + ah TĐ + h o + h b = (29-5,62) + 1,1.1,67 + 0,9 + 3 = 30 (m) 2.4.3. Chọn bơm sơ bộ = = )(30 )/(442 mH slQ Chọn 2 máy bơm làm việc và 1 máy bơm dự phòng. Lu lợng 1 máy bơm = = )(30 )/(221 mH slQ Dựa vào sổ tay máy bơm (Th.s Lê Dung) ta chọn máy bơm số hiệu 250-370A. Các thông số máy bơm: - Hiệu suất = 84% - Lu lợng Q = 0ữ320 (l/s) - Cột áp H = 30 (m) - NPSH 3,7 (m) - n = 1450 v/ph - P = 75 kW - D = 334 (mm) - D đ = 250 (mm) - D h = 300 (mm) Trang 8 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 2.4.4. Tính toán kỹ thuật trạm bơm. 1. Sơ đồ bố trí công trình thu và trạm bơm cấp I 2.4.5. Tính tổn thất áp lực Tính tổn thất áp lực cho trạm bơm cấp I với đờng ống hút bất lợi nhất ( ống hút chung số 1 ). A. Tổn thất cho đờng ống hút - Giả sử đờng ống hút riêng có chiều dài là 2 (m). Đờng ống hút chung có chiều dài 3 (m) 1. Tổn thất trên đờng ống hút chung và đờng ống hút riêng a, Tính tổn thất theo chiều dài 21 .1000.1000 liliH d h += = 3,05.0.003 + 3,05.0,002 = 0,015 (m) b, Tính tổn thất cục bộ Chủng loại Số lợng V h Phễu hút 1 0,15 1,31 (m/s) Cút 90 o 1 0,5 Tê 2 1,5 Van khoá 2 1 Côn 450x300(côn thu) 1 0,1 = g v h h I CB .2 . 2 = (1.0,15 + 1.0,5 + 2.1,5 + 2.1 + 0,1). m5,0 81,9.2 31,1 2 = Trang 9 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức H h = 0,515 (m) B, Tính tổn thất áp lực trên đờng ống đẩy chung và đờng ống đẩy riêng. 1. Tính tổn thất theo chiều dài. D = 400 (mm), v = 1,76 (m/s), 1000i = 9,83 (m/km) h = 1000i.0,17 = 9,83.0,17 = 1,67 (m) 2. Tổn thất cục bộ Chủng loại Số lợng V h Tê 2 1,5 1,76 (m/s) Van khoá 2 1 Côn 400x300(côn mở) 1 0,25 h 2 = g v h .2 . 2 = (2.1 + 2.1,5 +1.0,25). m81,0 81,9.2 76,1 2 = H đ = 1,67 + 0,81 = 2,48 (m) 2.4.6. Tính áp lực sơ bộ trạm bơm I H TP = (Z C - Z h ) + ah TĐ + h o + h b H TP : áp lực toàn phần của máy bơm Z h : Mực nớc min trong ngăn hút 5,7 (m) Z C : Cốt mực nớc tại TXL 29 (m) h o : Tổn thất áp lực của bể trộn đứng theo TCN 33-85 thì h o = 0,4ữ0,9 (m/s). Chọn h o = 2 (m). a: Hệ số tính đến tổn thất cục bộ h TĐ : Tổn thất dọc đờng từ TBI đến TXL h TĐ = 2,48 (m) H TP = (Z C - Z h ) + ah TĐ + h o + h b = (29-5,7) + 2,481 + 2 + 0,65 = 29 (m) 2.4.7.Xác định cốt trục máy bơm Ah bha h hh NPSHh PP H ta có NPSH A NPSH + S NPSH: Độ dự trữ chống xâm thực yêu cầu. (m) S: Độ dự trữ an toàn (m) NPSH A NPSH + S = 3,7 + 0,5 = 4,2 (m) Ah bha h hh NPSHh PP H 2,465,0 10 10.0424,010 3 44 )(72,4 m Trang 10 [...]... Trang 11 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức II Thiết kế trạm bơm II 1 Xác định lu lợng và cột áp của mỗi máy bơm trong trạm bơm cấp II Bơm cấp II có nhiệm vụ bơm có nớc từ bể chứa nớc sạch tới mạng lới Mạng lới có đài ở đầu mạng Bơm cấp II có 2 chế độ bơm: QMAX = 1650 (m3/h) = 458,33 (l/s) QMIN = 830 (m3/h) = 230,56 (l/s) chọn sơ bộ 4 máy bơm làm việc và 2 máy bơm dự phòng... tay máy bơm có NPSH = 2,3 (m) S: Độ dự trữ an toàn S = 0,5 (m) 10 4 0,031.10 4 h H hh 0,952 2,8 = 5,93(m) 10 3 Cốt mực nớc thấp nhất trong bể ZMIN = 18 (m) Cốt trục bơm: ZT 23,93 (m) 4 Thiết kế bơm rửa lọc Trang 20 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm Trạm bơm có hai bơm rủa lọc: GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Q = 600(m 3 / h) = 166,67(l / s ) H = 25(m) Dựa vào sổ tay máy bơm ta lựa chọn bơm Omega.. .Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 2.4.8.Xây dựng đờng đặc tính 1 Xây dựng đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song Dựa vào đờng đặc tính của máy bơm 250-370A trong sổ tay máy bơm: ứng với mỗi điểm trên đờng đặc tính của máy bơm ta có từng cặp Q-H nối các điểm đó ta đợc đờng cong đặc tính Xây dựng đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song... đợc đờng cong đặc tính Xây dựng đờng đặc tính của 4 máy bơm làm việc song song Từ đờng đặc tính của 1 máy bơm, ta giữ nguyên tung độ và gấp bốn hoành độ Nối các điểm đó với nhau đờng đặc tính của 4 máy bơm làm việc song song b Xây dựng đờng đặc tính của 2 ống dẫn Trang 17 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Ta có phơng trình đờng đặc tính ống dẫn: + Trong giờ dùng nớc max... 1 1 1 1,7 2 vd = 2.g 0,812 = 0,098m = (1.1 + 1.1,7) 2.9,81 Tổn thất trong trạm bơm h = hh + hd = 3 (m) e Xác định cột áp của máy bơm Do đài đặt cuối mạng lới nên ta xét 3 trờng hợp 1 áp lực của máy bơm trong giờ dùng nớc max và có cháy Trang 16 Vd 0,81 (m/s) Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức max H TP cc = H TP + htr + hd Theo giả thiết có H TP = 50 (m) htr = 3 (m)... là 589 (m) Đờng ống đẩy riêng cho mỗi máy bơm là 2 (m) b Tính toán thiết kế đờng ống hút b.1 Tính toán đờng ống hút chung - Trong giờ dùng nớc max lu lợng nớc vào mỗi ống: QMAX1 = QMAX/2 = 458,33/2 = 229,16 (l/s) Chọn ống hút có DN450 vật liệu gang dẻo mới Trang 12 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm 4Q 4.0,229 4Q 4.0,114 4Q 4.0,114 4Q GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 4.0,057 v = D 2 = 0,45 2 = 1,44(m... cho máy bơm 1 và ống đẩy 2 d.2.1 Tổn thất áp lực trên đờng ống đẩy chung + Chiều dài tính toán của ống đẩy chung c ld = 8(m) Trang 15 Vh 1,62 (m/s) Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm Trong giờ dùng nớc max có GVHD: Th.s Vũ Minh Đức D = 400(mm) v = 1,82(m / s ) 1000i = 10,56(m / km) tổn thất áp lực theo chiều dài trên đờng ống hút chung c ld = 10,56.0,008 = 0,84(m) + Chiều dài tính toán đờng... trạm bơm giờ dùng nớc max d.1.Tính tổn thất áp lực cho máy bơm và đờng ống hút bất lợi nhất d.1.1 Tổn thất theo chiều dài + Chiều dài tính toán của ống hút chung c l h = 8 + 8 = 16(m) Trong giờ dùng nớc max có D = 450(mm) v = 1,44( m / s ) 1000i = 5,6((m) / km) tổn thất áp lực theo chiều dài trên đờng ống hút chung c lh = 5,69.0,016 = 0,091(m) Trang 14 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD:... phép sai lệch 20% so với giá trị trên để phù hợp với thiết kế) 1000i = 2,67 (m/km) b.2 Tính toán đờng ống đẩy riêng - Trong giờ dùng nớc max lu lợng vào mỗi ống QMAX1 = QMAX/4 = 458,33/4 = 114,58 (l/s) Chọn đờng ống đẩy có DN300 Trang 13 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm 4Q 4.0,114 4Q GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 4.0,057 v = D 2 = 0,3 2 = 1,62(m / s) Thoả mãn TCN 33-85.(vđ = 1,2ữ1,8 (m/s) đợc phép... 18 (m) ho: áp lực tự do tại điểm đầu mạng ho = 46 (m) Trang 18 Hdh (m) 55.00 55.00 55.00 55.00 55.00 55.00 55.00 55.00 H (m) 55.44 55.75 56.32 57.05 57.95 59.00 60.22 61.84 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Hđn = (Zc - Zh) + ho = 51 (m) hms: Tổng tổn thất cột nớc trên đờng ống hút và ống đẩy hms = a.(hđd + hhd) hđd: Tổn thất thuỷ lực theo chiều dài trên đờng ống đẩy hhd: . (m) Trang 2 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Phần II: Thiết kế công trình thu trạm bơm cấp I trạm bơm cấp II I. Thiết kế công trình thu trạm bơm cấp I 1. Công trình. Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức Nhiệm vụ thiết kế môn học Công trình thu - trạm bơm Nhiệm vụ: Thiết kế công trình thu Trạm bơm cấp I Trạm bơm cấp II Đề. sông: L B = 31 (m) Trang 3 Thuyết minh đồ án công trình thu trạm bơm GVHD: Th.s Vũ Minh Đức 2. Tính toán công trình thu 2.1 Tính toán cửa thu A, Tính toán diện tích công tác, tổn thất cục bộ