GIÁO TRÌNH MƠN HỌC MÁY BƠM – TRẠM BƠM MỤC LỤC Lời nói đầu Phần thứ Chương 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Chương 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 Chương 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Chương Máy bơm Mở ñầu ðịnh nghĩa Sơ lược lịch sử máy bơm Phân loại máy bơm Những thông số máy bơm Phạm vi sử dụng loại bơm Bơm ly tâm Phân loại bơm ly tâm Sơ ñồ cấu tạo nguyên tắc làm việc bơm ly tâm Trang bị tổ máy bơm ly tâm Những phận chủ yếu bơm ly tâm Chuyển ñộng chất lỏng bánh xe cơng tác bơm ly tâm Phương trình bơm ly tâm Ảnh hưởng kết cấu cánh dẫn ñến cột áp bơm ly tâm Lưu lượng bơm ly tâm Chiều cao hút Cột áp máy bơm Công suất hiệu suất máy bơm Luật tương tự bơm ly tâm Quan hệ tương tự bơm ly tâm Xác ñịnh ñiểm làm việc đường đặc tính chế độ làm việc thay đổi ðường đặc tính bơm ly tâm ðặc tính đường ống điểm làm việc máy bơm Sự làm việc khơng ổn định máy bơm hệ thống Sự làm việc song song máy bơm ly tâm Sự làm việc nối tiếp bơm ly tâm Hiện tượng xâm thực Lực hướng trục phương pháp cân Các phương pháp ñiều chỉnh bơm ly tâm Khớp nối thủy lực Các phương pháp mồi bơm ly tâm Kết cấu số bơm ly tâm Vận hành bơm ly tâm Bơm hướng trục Sơ ñồ cấu tạo nguyên tắc làm việc Lưới thẳng propin Phương trình bơm hướng trục Lưu lượng bơm hướng trục ðường đặc tính bơm hướng trục Kết cấu bơm hướng trục Bơm sâu 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Chương 5.1 5.2 5.3 Chương 6.1 6.2 6.3 6.4 Chương 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Phần thứ hai Chương 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 Chương 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 Bơm giếng khoan kiểu nhúng chìm Bơm giếng khoan kiểu nửa chìm ðặc tính tính tốn lưu lượng bơm giếng khoan Bơm khí ép Bơm phun tia Một vài nhận xét loại bơm sâu Bơm nước va – Bơm xoáy – Bơm chân khơng Bơm nước va Bơm xốy – sơ ñồ cấu tạo nguyên tắc làm việc Bơm chân khơng Bơm pít tơng Ngun tắc làm việc phân loại bơm pít tơng Lưu lượng bơm pít tơng Các thơng số làm việc khác bơm pít tơng Chụp khơng khí bơm pít tơng Quạt gió máy nén khí Quạt gió ly tâm Quạt gió hướng trục Máy nén khí pít tơng Máy nén khí rơto Máy nén khí ly tâm Trạm bơm Trạm bơm cấp nước Phân loại trạm bơm cấp nước Lưu lượng cột áp máy bơm cấp Lưu lượng cột áp bơm cấp hai Lưu lượng cột áp bơm chữa cháy Một số sơ ñồ bố trí máy bơm trạm bơm Ống hút ống ñẩy ðặc ñiểm xây dựng loại trạm bơm Dự trữ thiết bị cho trạm bơm Thiết bị ño lưu lượng Thiết bị ño áp lực Các thiết bị phụ trạm bơm Hiện tượng nước va cách khắc phục Các ví dụ kết cấu trạm bơm cấp nước Trạm bơm thoát nước Khái niệm chung phân loại trạm bơm thoát nước Lưu lượng máy bơm thể tích bể thu Cột áp tồn phần máy bơm Kết cấu trang bị bể thu Các loại máy bơm nước Bố trí máy bơm ñường ống ðặc ñiểm kết cấu trạm bơm nước ðặc điểm quản lý trạm bơm nước Một số ví dụ trạm bơm nước 9.10 Chương 10 10.1 10.2 10.3 Chương 11 11.1 11.2 Chương 12 12.1 12.2 12.3 12.4 Chương 13 Trạm bơm nước thải dùng khí ép Lắp ráp quản lý máy bơm trạm bơm Lắp ráp máy bơm Lắp ñường ống Vài nét quản lý trạm bơm Cấp ñiện cho trạm bơm ðộng ñiện Máy biến áp thiết bị phân phối Tự động hóa trạm bơm Khái niệm chung cơng tác tự động hóa trạm bơm Những phận hệ thống điều khiển tự ñộng Sơ ñồ cấu tạo nguyên tắc làm việc số rơle Thí dụ sơ đồ điều khiển tự động trạm bơm Tính tốn số kinh tế – kỹ thuật trạm bơm CHƯƠNG MỞ ðẦU 1.1 ðỊNH NGHĨA Nguyên lý làm việc máy bơm dựa sở hút ñẩy nước Trong mười kỷ qua, bơm ñược sử dụng rộng rãi ña dạng Trước hết, bơm ñược dùng ñể vận chuyển nước, hiểu bơm loại máy vận chuyển nước phiến diện q đơn giản Ngồi việc sử dụng ñể cấp, thoát nước sinh hoạt sản xuất, bơm sử dụng rộng rãi để tiêu, tưới nơng nghiệp, tích thủy năng, giao thơng vận tải Có loại bơm sản xuất chuyên dùng cho công nghiệp hóa chất, chế biến dầu mỏ, giấy, than bùn, sữa, … Nếu định nghĩa bơm theo chức khó mà có định nghĩa chung sâu sắc Hiện ñịnh nghĩa chung bơm ñịnh nghĩa theo quan ñiểm lượng Bơm loại máy dùng ñể biến nhận ñược từ ñộng thành lượng chuyển ñộng dòng chất lỏng 1.2 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ MÁY BƠM Những thiết bị dâng nước thô sơ gầu múc nước có cần giếng, bánh xe trước ñã xuất từ kỷ trước công nguyên Vào kỷ thứ II trước công nguyên, người ta nghĩ bơm pít tơng có hai xi lanh Nói chung, trước kỷ 17, loại máy bơm thơ sơ nghiên cứu Từ kỷ 18 trở lại ñây lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bơm ñược phát triển mạnh mẽ ngày hoàn thiện Năm 1640 nhà vật lý Ốt ta hen (ðức) sáng chế bơm pit tơng Những năm 1751-1754 Ơ k lập lên lý thuyết bơm Năm 1838 Xablukoy (Nga) ñã sáng chế bơm ly tâm ñầu tiên Về sau nhiều nhà bác học Giu-cốp-xki, Troplughin, Pơrốsnua lập nên lý thuyết dòng chảy bao quanh hệ thống cánh dẫn, hoàn chỉnh lý thuyết bơm cánh dẫn Ngày giới ngành chế tạo bơm phát triển vơ mạnh mẽ Các bơm có cơng suất tới 4.000 kw tốc độ quay tới 40.000 v/g chế tạo Từ hòa bình lập lại tới nước ta, ngành chế tạo bơm ngày ñược phát triển Việt Nam có sở chuyên nghiên cứu bơm Viện thiết kế thủy lợi, thủy ñiện, Viện thiết kế khí luyện kim, tổ máy thủy lực trường ñại học Bách Khoa Chúng ta có sở sản xuất bơm nhà máy bơm Hải Hưng, khí Nguyễn Văn Cừ (Hà Bắc), khí Hữu Nghị (Hải Hưng), khí Mai ðơng, Trần Hưng ðạo (Hà Nội), khí Kiến Thiết (Hải Phòng),… Ngành chế tạo bơm phức tạp quan trọng lĩnh vực chế tạo máy, đặc trưng với số lượng kiểu bơm khác Nhiệm vụ quan trọng ngành chế tạo bơm nước ta thống hóa định hình hóa với mức ñộ cao bơm, xây dựng ñược biểu ñồ hệ loại bơm Việt Nam Mở rộng danh mục loại bơm ly tâm trục ngang, bơm hướng trục, bơm giếng chế tạo ñược bơm ly tâm trục ñứng công suất lớn, bơm nước thải, bơm giếng loại nhúng chìm bơm dầu, bơm bột giấy 1.3 PHÂN LOẠI MÁY BƠM Bơm phân loại theo nhiều cách Cách phân loại phổ biến theo cấu tạo nguyên tắc làm việc Bơm cánh: phận làm việc bánh xe cơng tác có cánh dẫn Các bánh xe công tác phận chủ yếu ñể trao ñổi lượng với chất lỏng Loại bơm gồm bơm ly tâm, bơm hướng trục bơm xốy Bơm thể tích: việc trao đổi lượng với chất lỏng ñược tiến hành theo nguyên lý nén chất lỏng thể tích kín áp suất thủy tĩnh Loại bơm gồm bơm pít tơng bơm rôto Bơm phun tia: loại bơm chi tiết chuyển động Việc truyền lượng cho chất lỏng bơm thực dòng chất lỏng khác (hoặc khí) có lượng cao Bơm khí ép: loại khơng có chi tiết chuyển động Việc dâng nước ñược tiến hành nhờ cách dùng dòng khí ép hòa trộn với nước thành hỗn hợp khí nước có trọng lượng riêng nhỏ nước Bơm nước ra: lợi dụng lượng nước vơ để vận chuyển chất lỏng Bơm chân không: thuộc loại bơm thể tích làm việc theo nguyên lý thay ñổi áp suất 1.4 NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM Theo chức nó, bơm đặc trưng ba thông số: lưu lượng, cột áp (cột nước), công suất Lưu lượng: lưu lượng bơm lượng chất lỏng cấp ñược ñơn vị thời gian, ký hiệu: Q Q = đơn vị thể tích / ñơn vị thời gian, m3/h, m3/s , l/s, v.v Cột áp bơm: cột áp máy bơm ñộ gia ñơn vị trọng lượng chất lỏng nhận ñược từ vào ñến khỏi máy bơm H = Era - Evào Era = Ev = αr Vr2 + + Zr 2g γ Pr Pv + γ αvVv2 + Zv 2g Trong αr, αv Pr, Vr, Zr Pv, Vv, Zv γ g Hệ số vận tốc Áp lực, vận tốc cao trình dòng chảy khỏi bơm Áp lực, vận tốc cao trình dòng chảy vào bơm Trọng lượng riêng Gia tốc trọng trường Vậy có H= (Pr - Pv) γ + (αr Vr2 - αvVv2) + (Zr – Zv) 2g (1 - 1) Hình 1.1 Sơ đồ ño cột áp bơm Gọi thành phần cột áp tĩnh: Ht Vr P1 Zr Zv Pv Vv Ht = (Pr - Pv) γ + (Zr - Zv) (1 – 2) thành phần ñộng cột áp ñộng: Hñ Hñ = (αr Vr2 - αvVv2) H = Hđ + Ht Thì (1 – 3) 2g (1 – 4) Cơng suất: độ gia lượng ñơn vị trọng lượng chất lỏng nhận ñược qua bơm (tính Nm hay km) cột áp H Tồn độ gia lượng mà dòng chảy nhận ñược qua bơm ñơn vị thời gian gọi cơng suất hữu ích: Nh Nh = GH (kgm/s) = γ QH / 102 (kw) (1 – 5) Trong H G Q γ Tính Tính kg/s hay N/s Tính m3/s Tính kg/m3 Tỉ số cơng suất hữu ích cơng suất yêu cầu gọi hiệu suất bơm η η= Nh N = γ QH 102N (1 – 6) Do đó, cơng suất tiêu thụ bơm sau: N= γ QH (1 – 7) 102η 1.5 PHẠM VI SỬ DỤNG CÁC LOẠI BƠM Bơm thể tích thường sử dụng với cột áp cao lưu lượng nhỏ Bơm pít tơng sử dụng với cột áp đến 1000 w cao Bơm rơto, ren vít, khía gặp nhiều khó khăn chế tạo ổ trục cần áp lực cao nên sử dụng cột áp khơng q sốt Hình 1.2 Khu vực sử dụng kiểu bơm khác Bơm cánh có kết cấu gọn nhẹ ñược dùng rộng rãi khu vực cột áp thấp trung bình, lưu lượng lớn Khu vực sử dụng kiểu bơm xem đồ thị Hình 1.2 tọa độ lơgarít Q-H ... 12.3 12.4 Chương 13 Trạm bơm nước thải dùng khí ép Lắp ráp quản lý máy bơm trạm bơm Lắp ráp máy bơm Lắp ñường ống Vài nét quản lý trạm bơm Cấp ñiện cho trạm bơm ðộng ñiện Máy biến áp thiết bị... cột áp máy bơm cấp Lưu lượng cột áp bơm cấp hai Lưu lượng cột áp bơm chữa cháy Một số sơ đồ bố trí máy bơm trạm bơm Ống hút ống ñẩy ðặc ñiểm xây dựng loại trạm bơm Dự trữ thiết bị cho trạm bơm Thiết... Cột áp tồn phần máy bơm Kết cấu trang bị bể thu Các loại máy bơm thoát nước Bố trí máy bơm đường ống ðặc điểm kết cấu trạm bơm nước ðặc điểm quản lý trạm bơm nước Một số ví dụ trạm bơm nước 9.10