Thuyết minh đồ án công trình thu-trạm bơm công suất 38000m3

4.6 Tính ống đẩy chung trong trạm bơm 5.1 Tổn thất cục bộ trong công trình thu và trạm bơm cấp I.. Tính tổn thất cho phần hút: Tính tổn thất cho áp lực cho trạm bơm I, với đờng ống hút

Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học CÔNG TRìNH THU - Trạm bơm cấp I -trạm bơm cấp II

Q = 1000 m3/h

Min B

Q = 1800 m3/h

4 Lu lợng nớc cứu hoả của đô thị: 36 l/s

5 Mạng lới có đài ở đầu mạng

6 Chiều dài tuyến dẫn từ trạm bơm cấp II đến đầu mạng lới: L = 1.5 km

7 áp lực d (Cột nớc tự do ) tại điểm ở đầu mạng lới:

Giờ dùng nớc lớn nhất + có cháy Htd = 35 m

Q = 1400 m3/h H = 12 m

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

9 Cốt mặt đất tại điểm đầu mạng lới Zmđ = 24 m

10 Cốt mực nớc thấp nhất trong bể chứa: Zn min = 20m

II Công trình thu và 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

4 Cốt tại điểm đa nớc vào nhà máy: ZXL = 25 m

5 Cốt mặt đất tại công trình thu trạm bơm cấp I: ZCT = 12 m

6 Chiều dài tuyến dẫn từ trạm bơm I đến trạm xử lý: L = 0.2km

7 Cốt mặt nớc của sông: ZMax = 9,5 m

ZMin = 7.0 m

Chơng I: Công trình thu ,trạm bơm cấp I

I Thông số, số liệu tính toán công trình thu :

Theosố liệu đầu bài ta có :

- Chế độ bơm của trạm bơm I liên tục 24/24 tức chiếm 4,17%Qng.đ

- Cốt mặt đất tại vị trí xây dựng TBI là: ZđTBI = 12 m

- Chiều dài tuyến dẫn từ TBI đến trạm xử lý: L =200m

II Tính toán công trình thu:

Theo số liệu của đề bài ta chọ công trình thu nớc gần bờ, gồm có 2 ngăn

thu và 2 ngăn hút

Tại ngăn thu do mực nớc dao động lớn ta bố trí hai hàng cửa thu Cửa thu

bên dới dùng để thu nớc trong mùa nớc kiệt còn cửa thu bên trên để thu nớc

mùa lũ tránh hàm lợng cặn lớn vào ngăn thu.Tại cửa thu bố trí song chắn rác

để tránh không cho rác vào ngăn thu

Giữa ngăn thu và ngăn hút ta bố trí lới chắn rác để giữ lại các rác nhỏ, tôm

cá

1 Tính toán song chắn rác và lới chắn rác:

a Xác định diện tích công tác, tổn thất cục bộ của song chắn rác

Tính toán diện tích công tác của song chắn rác

Diện tích công tác của song chắn rácđợc xác định theo công thức:

 =

v n

K1: hệ số kể đến sự thu hẹp tiết diện do chiều dầy các thanh song chắn

d- chiều dầy của song chắn, chọn thép tròn có đờng kính d =10mm

618 0

.1.251.251.1 = 1.32 m2 Chọn kích thớc song chắn:

- Chọn chiều cao song chắn (phần công tác) là 1400 mm

- Số lợng thanh chắn cần dùng là:

03 0 4 1

32 1

- Kiểm tra song chắn rác:

Diện tích của cửa thu nớc:

618 0

3 2

K n

Tổn thất cục bộ qua song chắn

Tổn thất cục bộ qua song chắn xác định theo công thức:

hSC

g 2

v K

42 0 3 633

b Xác định diện tích công tác, tổn thất cục bộ của lới chắn rác

Lới chắn rác đợc đặt ở ngăn hút trên cửa nối ngăn thu và ngăn hút

Lới có cấu tạo gồm: Một tấm lới căng trên 1 khung thép lới đan bằng các

dây thép có đờng kính d = 1.0 mm, mắt lới 4.5  4.5 mm, mặt ngoài của tấm

lới đặt thêm một tấm lới có kích thớc mắt lới 25  25 mm đan bằng dây thép

đờng kính 3 mm để tăng cờng khả năng chịu lực cho lới

Diện tích công tác của lới chắn rác.

=

v n

0 1 5 4

618 0

Chọn kích thớc lới chắn

Kích thớc cửaBxH (mm)

618 0

s m

Vậy ta chọn kích thớc lới chắn nh đa chọn

Tổn thất cục bộ qua lới chắn đợc xác định theo công thức

hLC

g 2 K

2





Trong đó:

hLC- Tổn thất cục bộ qua lới chắn

- Hệ số phụ thuộc loại thanh đối với loại lới tròn  = 1.79

=>  = 1.79(1.0/4.5)3/4 = 0.58Vậy hLC

81 9 2

35 0 3 58

* Kiểm tra vận tốc ống hút khi một ống có xảy ra sự cố:

Trạm bơm cấp 1 có độ an toàn bậc 1 nên khi có sự cố xảy ra một trong

2 ống thì ống còn lại phải đảm bảo 70% công suất tính toán trở lên

Q 4

6 0 14 3

4326 0 4





= 1.53 m/sTheo 20TCN 33-85 thì vận tốc cho phép khi xảy ra sự cố là: vsc = 1.53 m/s

Nh vậy ta thấy khi xảy ra sự cố, vận tốc làm việc của 1 ống vẫn đảm bảo

Khoảng cách từ mép dới cửa thu đến đáy sông, h1 = 0.71m Chọn h1 = 1m

Khoảng cách từ mép dới cửa đặt lới đến đáy công trình thu, h2 = 0.51m

Chọn h2= 1m

Khoảng cách từ MNTN đến mép trên cửa, h3  0.5m Lấy h3 = 0.7m

Khoảng cách từ MNTN đến miệng vào phễu hút:

Zh : Cao độ mực nớc thấp nhất ở ngăn thu

Zmin : Cốt mực nớc thấp nhất ở sông, Zmin = 7 m

h: Tổn thất cột nớc ở của ngăn thu,

III Tính toán trạm bơm cấp I:

Q = 0.618 m3/s

Để đảm bảo cấp nớc an toàn cho trạm xử lý Chọn số tuyến ống dẫn nớc thô từ

trạm bơm đến trạm xử lý là 2 ống bằng thép, giữa 2 tuyến ống dẫn có số đoạn nối

= 0.309 m3/s

số tuyến ống dẫn n = 2

Do không có số liệu về địa chất của khu đất bờ sông nên ta lựa chọn công

trình thu nớc kiểu phân li, khoảng cách từ trạm bơm I đến công trình thu là 15 m

HTP : áp lực toàn phần của máy bơm (m)

Zh : Mực nớc thấp nhất trong ngăn hút, Zh = 6.973 m

ZC : Cột tại điểm đa nớc vào trạm xử lý, ZC = 25 m

hd: Tổn thất dọc đờng trên đờng ống hút, hd = iL

hc: Tổn thất cục bộ trên đờng ống hút, hc =

03

hd: Tổn thất dọc đờng trên đờng ống đẩy, hd = iL

hc: Tổn thất cục bộ trên đờng ống đẩy, hc =

Ta chọn 2 đờng ống thép dẫn nớc từ trạm bơm I tới trạm xử lý, mỗi ống có

đ-ờng kính 500 mm tơng ứng với lu lợng vận chuyển là 309 l/s Tra bảng ta đợc v =

= 0.00549200 + (0.25 + 1.7 + 1)

81 9 2

47

áp lực toàn phần của máy bơm chọn sơ bộ HTP = 23.647 m

Chọn số lợng bơm trong trạm là 3 máy trong đó;

2 máy làm việc

1 máy dự phòng

Lu lợng của một máy bơm

Q1b = 309 l/s

Tra Sổ tay chọn bơm của Lê Dung ta chọn loại bơm Omega 300 – 300A

Các thông số của loại bơm này nh sau:

D = 500 mm v= 1.47 m/s 1000i = 5.49

Theo (20 TCN 33-85) Vận tốc cho phép trong ống hút từ 1.21.8 m/s

4.6 Tính ống đẩy chung trong trạm bơm

5.1 Tổn thất cục bộ trong công trình thu và trạm bơm cấp I.

Tổn thất cục bộ trong trạm bơm I đợc xác định theo công thức:

hb= hh + hđ

Trong đó :

hb : Tổn thất cục bộ của trạm bơm cấp I (m)

hd : Tổn thất trên đờng ống hút trong trạm

hcb: Tổn thất trên đờng ống đẩy trong trạm

a Tính tổn thất cho phần hút:

Tính tổn thất cho áp lực cho trạm bơm I, với đờng ống hút bất lợi nhất Tổn thất

theo chiều dài: L =15 m với vận tốc hút tăng cờng khi có 1 đờng ống bị sự cố

Lúc này ống hút phải đảm bảo 70% công suất tính toán (theo TCN 33-85):

V 2

1 = 3.8

81 9 2

53

Tổng hệ số kháng các phụ tùng, thiết bị của nhóm II

2 = 1.5 +2 + 0.1 = 3.6

hIIcc= 2

g 2

V22

= 3.6

81 9 2

V12

= 3.95

81 9 2

47

V22

= 2.5

81 9 2

47

hcb = hh

cd + hd

cd = 0.038 + 0.71 = 0.748 m VËy tæn thÊt côc bé cña c«ng tr×nh thu vµ tr¹m b¬m lµ :

L- Chiều dài đờng ống từ TBI đến CTXL nớc đầu tiên, L = 0.2km

1000i- Hệ số tổn thất áp lực trên 0.2 km chiều dài

Tổn thất cục bộ trên đờng ống dẫn

Ta lấy bằng 10 % tổn thất chiều dài ống

TP: Chiều cao công tác của bơm cấp I

Zc: Cốt mực nớc tại công trình xử lý nớc đầu tiên Zc = 12 m

Zh: Cốt mực nớc thấp nhất trong ngăn hút Zh = 6.973 m

dh

Trong đó :

ZCT

Trục bơm: Cốt trục máy bơm cấp I (m)

Zh: Cốt mực nớc thấp nhất trong ngăn hút

53

Vậy: ZCT

Trục bơm  6.973 + 3.434 =10.407 m Chiều cao cốt trục bơm so với mặt đất:

a Xây dựng đờng đặc tính của máy bơm trên biểu đồ.

Dựa trên cẩm nang bơm của máy Omega 250-370A để sử dụng:

Lu lợng từ Q = 80  320 (l/s)

Cột áp H = 10m70m

Cách xây dựng đờng đặc tính bơm trên biểu đồ:

ứng với từng điểm trên đờng đặc tính của máy bơm Omega 250-370A trong

cẩm nang chọn bơm ta có từng cặp Q-H tơng ứng Từ những cặp Q-H tơng ứng

đó ta đa sang biểu đồ và nối những điểm đó với nhau ta đợc đờng đặc tính máy

Xây dựng đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song ( 2 bơm cùng 1

chủng loại)

Cách xây dựng 2 máy bơm làm việc song song, nghĩa là ứng với từng điểm

trên đờng đặc tính 1 máy bơm trên biểu đồ mà ta vời xác định

Ta giữ nguyên cột áp và tăng lu lợng lên 2 lần (giữ nguyên tung độ, tăng

hoành độ lên 2 lần) từ đó ta sẽ có từng điểm tơng ứng và nối các điểm đó lại với

nhau thành đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song

b Xây dựng đờng đặc tính của 2 ống dẫn

Ta có phơng trình đờng đặc tính H2ống = Hdh + a.hd

H2ống: Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn tơng ứng với lu lợng vận chuyển

chia đôi( vì hai đờng ống dẫn có cùng đờng kính và chiều dài vận chuyển)

Hdh : Cột nớc địa hình (m)

Hdh= (Zc- Zh) + h0

Hdh= 25 – 6.973 + 1 = 19.027 m

Zc: Cốt mực nớc tại công trình xử lý nớc đầu tiên , Zc = 25 m

Zh: Cốt mực nớc thấp nhất trong ngăn hút Zh = 6.973 m

h0: áp lực tự do (có tính đến tổn thất áp lực qua bể trộn đứng) h0 = 1 m

a: Hệ số tính đến tổn thất cục bộ trên đờng ống dẫn, ta lấy a = 1,1

hd :Tổn thất áp lực theo chiều dài ống dẫn

9 Kiểm tra khả năng chuyển tải của tuyến dẫn nớc thô với trờng hợp có sự cố.

- Chọn tuyến ống dẫn nớc từ trạm bơm cấp I về công trình xử lý nớc đầu tiên có

chiều dài L= 1200 m bằng 2 đờng ống dẫn song song

- Thiết kế nối ống trên đờng ống vận chuyển từ trạm bơm cấp I đến trạm xử lý

- Hệ thống cấp nớc có độ tin cậy bậc I Theo TCN 33-85 Do đó, khi có sự cố một

đoạn ống nào trên đờng ống dẫn vẫn phải đảm bảo 70% QTT đến công trình xử lý

- Lu lợng từ trạm bơm cấp I làm việc bình thờng:

* Trên biểu đồ cho 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 2 máy bơm Omega 250 - 370A cùng làm việc

song song

- Đờng số 3: Đờng đặc tính của 2 ống dẫn

- Đờng số 4: Đờng đặc tính của 2 ống dẫn khi có một đoạn ống dẫn bị sự cố

- Đờng số 5: Đờng NPSH ( H chân không)

- Đờng số 6: Đờng công suất của máy bơm

* Các điểm trên biểu đồ:

- Điểm A (QA= 623 l/s và HA = 21m) : Điểm làm việc của 2 máy bơm

- Điểm B (QB= 609 l/s và HB = 22 m) : Điểm làm việc của 2 máy bơm khi xảy ra

sự cố

- Điểm C (QC= 325l/s và HQ = 21 m) : Điểm làm việc của một máy bơm khi làm

việc song song

- Điểm D: Độ cao hút nớc chân không của máy bơm

- Điểm E: Công suất của một máy bơm khi làm viêc song song

* Kết luận:

- Máy bơm Omêga 250-370A đợc chọn đã đáp ứng yêu cầu thiết kế

Đảm bảo yêu cầu thiết kế: Qtt = 623 l/s : Htp = 21 m ( Tuy Q và H đều lớn

hơn thiêt kế nhng do khi tính toán không chính xác nên ta có thể chấp nhận đợc)

Đảm bảo điều kiện kiểm tra khi bị sự cố:

QSC  0,7 QBT

609 (l/s)  423.6 (l/s)

Chơng II TíNH TOáN THIếT Kế TRạM BƠM CấP ii.

Thiết kế tổng thể trạm bơm cấp II:

- Theo đề bài trạm bơm cấp II làm việc với 2 chế độ bơm:

- Chế độ làm việc I : 1000 m3/h = 2.63%Qngđ

- Chế độ làm việc II : 1800 m3/h = 4.74%Qngđ

- Ta chọn máy bơm nớc sinh hoạt và máy bơm chữa cháy riêng biệt

I.Thiét kế hệ thống bơm nớc sinh hoạt:

Với chế độ bơm I nghĩa là TB II phải bơm vào mạng lới là:

1000 m3/h = 277.78 l/s Với chế độ bơm II nghĩa là TB II phải bơm vào mạng lới là:

1800 m3/h = 500 l/s

* Dựa vào 2 chế độ bơm của trạm bơm cấp II:

Ta chọn 2 máy bơm làm việc, 1 máy dự phòng

Trong đó:

Giờ bơm Max cả 2 máy bơm cùng làm việc đồng thời với lu lợng mỗi máy là :

Q1

máy bơm= 500/2 = 250 l/s

Giờ bơm Min 1 máy bơm làm việc, còn 1 máy sẽ nghỉ

* Hai đờng ống đẩy chung từ trạm bơm cấp II đến nút 1(Điểm đầu mạng lới) đợc

thiết kế, Hai đờng ống bằng thép có đờng kính D = 450 mm và chiều dài là L =

1500 m

* Kiểm tra vận tốc tuyến ống dẫn:

Trong trờng hợp giờ bơm Max với lu lợng bơm là : Qmax

bơm = 500 l/s

Nh vậy lu lợng mỗi ống là : Q1ống = 500/2 = 250 l/s

Theo bảng tra thuỷ lực trong giờ dùng nớc lớn nhất vận tốc nớc chảy trong ống từ

trạm bơm đến nút 1 (Điểm đầu mạng lới) với v = 1.47 m/s và 1000i =6.2

*Kiểm tra tuyến ống dẫn

- Trong trờng hợp giờ bơm Min với lu lợng bơm là : Qmin

bơm = 277.78 l/s

Nh vậy lu lợng mỗi ống là : Q1ống = 277.78/2 = 138.89 l/s

Theo bảng tra thuỷ lực trong giờ dùng nớc lớn nhất vận tốc nớc chảy trong ống từ

trạm bơm đến nút 1 (Điểm đầu mạng lới) với v = 0.82 m/s và 1000i = 2.06

- Theo quy phạm TCN 33-85, vận tốc ống chảy chung: v= 1.2 2 m/s cho phép

thay đổi 20%

=> Vận tốc ống chảy trong giờ Min đảm bảo:

1 Tính áp lực sơ bộ:

- Vì đài nằm đầu mạng lới nên ta tính 2 trờng hợp ( giờ dung nớc max và giờ dùng

nớc max có cháy ) Tuy nhiên ta chọn hệ thống bơm nớc sinh hoạt và chữa cháy

riêng biệt nên ta chỉ tinh áp lực cho trờng hơp max

HTP = Hđh+Htd+hb+a hd

Trong đó

HTP: áp lực toàn phần của máy bơm

Hđh: Chiều cao bơm nớc địa hình đợc xác định theo công thức:

A : Hệ số kể đến tổn thất cục bộ trên đờng ống từ TB II đến mạng lới, a = 1.1

* Trờng hợp giờ dùng nớc lớn nhất

Ta chọn máy bơm ly tâm trục ngang Omega 250-370A để sử dụng :

Các thông số kĩ thuật của loại bơm này nh sau:

Chọn ống đẩy góp chung có

2.7 Tính ống đẩy chung dẫn đến đầu mạng lới (ống số 3 và số 4 )

Dùng 2 đờng ống bằng thép để dẫn nớc từ trạm bơm 2 dến điểm đầu mạng

lới với chiều dài mỗi ống là 1.5 Km

hb: Tổn thất cục bộ của trạm bơm cấp 2 (m)

hd : Tổn thất trên đờng ống hút và đẩy trong trạm

hcb : Tổn thất qua các phụ tùng thiết bị

a Tính tổn thất cho phần hút:

Tính tổn thất cho áp lực cho trạm bơm 2,với đờng ống hút bất lợi nhất ( ống

hút chung số 1 và phần ống góp hút chung) Tổn thất theo chiều dài L =15 m, lu

l-ợng Q= 500 l/s

Vậy với hai đờng ống hút chung Q= 500/2 = 250/s

Tra bảng tra thuỷ lực ta đợc:

1 = 10.15 + 41.5 + 21 + 10.5 = 8.65.Tæn thÊt ¸p lùc do c¸c phô tïng, thiÕt bÞ cña nhãm 1 g©y ra:

2

1 = 8.65

81 , 9 2

2

=0.6348 m

.Tæng hÖ sè kh¸ng c¸c phô tïng, thiÕt bÞ cña nhãm II

2 = 1 + 0.1 = 1.1 Tæn thÊt ¸p lùc do c¸c phô tïng, thiÕt bÞ cña nhãm II g©y ra:

2

2 = 1.1

81 , 9 2

2

h

h h b  h d  h cb 0.065450.71480.78

b/ TÝnh tæn thÊt ¸p lùc phÇn èng ®Èy:

- Tæn thÊt theo chiÒu dµi

ChiÒu dµi èng ®Èy riªng:

tr¹m b¬m vµ phÇn èng gãp ®Èy chung) víi lu lîng tÝnh to¸n cho giê b¬m max Qtt=

2

1 = 2.95 1.472 = 0.3249 m

Tổng hệ số kháng các phụ tùng, thiết bị của nhóm II

2 = 21.5 + 1 = 4 Tổn thất áp lực do các phụ tùng, thiết bị của nhóm II gây ra:

2

2 =4

81 9 2

47

TP : áp lực toàn phần của máy bơm vào giờ dùng nớc lớn nhất

HTD : áp lực tự do yêu cầu tại điểm đầu mạng lới HTD = 26 m

htrạm : Tổn thất cục bộ của trạm bơm cấp II: hbơm= 1.6133 m

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

hd= 9.3 m

HMaxCC

TP = 26 + 1.6193 + 4 + 9.3 = 40.91 m

4 Xây dựng đờng đặc tính tổng hợp của máy bơm của trạm bơm cấp 2.

4.1 Xây dựng đờng đặc tính của máy bơm trên biểu đồ.

- Chế độ bơm của trạm bơm của trạm bơm 2 là 2 cấp

- Chế độ bơm thứ nhất : Q= 4.74 % Qngày đêm

Bao gồm 2 máy làm việc song song

Lu lợng làm việc của mỗi máy Qmáy bơm = 250 l/s

- Dựa trên cẩm nang bơm của máy Omega 250-370A để sử dụng:

*Cách xây dựng đờng đặc tính bơm trên biểu đồ:

ứng với từng điểm trên đờng đặc tính của máy bơm Omega 250 – 370A

- Cách xây dựng 2 máy bơm làm việc song song, nghĩa là ứng với từng điểm trên

đờng đặc tính 1 máy bơm trên biểu đồ mà ta vừa xác định

Ta giữ nguyên cột áp và tăng lu lợng lên 2 lần (giữ nguyên tung độ, tăng hoành độ

lên 2 lần) từ đó ta xẽ có từng điểm tơng ứng và nối các điểm đó lại với nhau thành

đờng đặc tính của 2 máy bơm làm việc song song

4.2 Xây dựng đờng đặc tính của 2 ống dẫn

Có chế độ bơm 4.74 Qngđ tức là lu lợng yêu cầu tại đầu mạng lới là

H2ống : Tổn thất áp lực trên đờng ống dẫn tơng ứng với lu lợng vận chuyển chia

đôi( vì hai đờng ống dẫn có cùng đờng kính và chiều dài vận chuyển)

Hdh : Cột nớc địa hình (m)

Hdh= (Zc - Zh)+ hTD