Giáo trình máy bơm và trạm bơm

Li nói ñâu Phân th nhât Máy bơm Chương 1 M ñâu 1.1 ðnh nghĩa 1.2 Sơ lưc vê lch s máy bơm 1.3 Phân loi máy bơm 1.4 Nhng thông sô cơ bn ca máy bơm 1.5 Phm vi s dng các loi bơm Chương 2 Bơm ly tâm 2.1 Phân loi bơm ly tâm 2.2 Sơ ñô câu to và nguyên tac làm viec ca bơm ly tâm 2.3 Trang b ca to máy bơm ly tâm 2.4 Nhng bo phan ch yêu ca bơm ly tâm 2.5 Chuyen ñong ca chât l 60 mét cột nước 2.1.2 Phân loại theo số bánh xe công tác - Bơm cấp: trục bơm lắp bánh xe công tác - Bơm nhiều cấp: trục bơm lắp từ hai bánh xe công tác trở lên Tùy thuộc vào giá trị cột áp yêu cầu trục bơm có hai, ba bốn bánh xe , tương ứng ta có bơm hai cấp, ba cấp bốn cấp Ở bơm này, chất lỏng sau qua bánh xe cấp thứ lại vào bánh xe cấp thứ hai tiếp tục cho ñến hết Cột áp bơm tạo nên tổng cột áp bánh xe 2.1.3 Phân loại theo cách dẫn chất lỏng vào bánh xe - Bơm nước vào phía (Hình 2.1) - Bơm nước vào hai phía (Hình 2.58) Nếu có giá trị cột áp với bơm nước vào phía loại bơm cho lưu lượng lớn 2.1.4 Phân loại theo vị trí trục bơm - Bơm trục ñứng - Bơm trục ngang 2.1.5 Phân loại theo hệ số tỉ tốc - Bơm tỉ tốc thấp: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 50-80 (50 < ns ≤ 80) - Bơm tỉ tốc trung bình: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 80-150 (80 < ns ≤ 150) - Bơm tỉ tốc cao: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 150-300 (150 < ns ≤ 300) - Bơm chéo: loại bơm dòng chảy chuyển động qua bơm nghiêng với trục góc α Hệ số tỉ tốc bơm chéo nằm khoảng 300 - 500 (300 < ns ≤ 500) 2.1.6 Phân loại theo mục đích sử dụng - Bơm nước sạch: loại bơm ly tâm dùng để bơm nước chất hòa tan; thường đặt hệ thống cột nước, hệ thống tiêu, tưới nông nghiệp - Bơm nước thải: thường ñặt hệ thống nước để bơm nước thải sinh hoạt sản xuất, bơm nước bẩn sông rãnh, hố máng - Bơm nước nóng: dùng để bơm nước có nhiệt ñộ từ 800C trở lên - Bơm hóa chất - Bơm bùn đất 2-1 Ngồi ra, phân loại theo cách dẫn nước khỏi máy bơm, theo phương pháp dẫn ñộng ñộng với bơm Loại bơm có kết cấu hồn thiện, hiệu suất cao ñược sử dụng rộng rãi bơm ly tâm nối trực tiếp với động có phận dẫn nước kiểu buồng xoắn 2.2 SƠ ðỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM Trên Hình 2.1 trình bày sơ đồ cấu tạo bơm li tâm trục ngang, kiểu công xôn, loại cấp Hình 2.1 Vẽ lại Sơ đồ cấu tạo bơm ly tâm cấp Bộ phận quan trọng bơm ly tâm bánh xe cơng tác (1), lắp cố định trục (2) bánh xe cơng tác gồm đĩa trước (3), đĩa sau (4) Giữa hai đĩa cánh (5), có chiều cong ngược với chiều quay bánh xe Bánh xe ñược ñặt buồng xoắn (6) Chất lỏng ñược dẫn vào bánh xe công tác qua ống hút (7) dẫn khỏi bơm, qua ống ñẩy (8) Giữa trục bơm vỏ đặt vòng bít (còn gọi cụm nắp bít) để ngăn khơng cho chất lỏng đẩy ngồi Trước cho bơm làm việc ống hút thân bơm phải chứa đầy nước Khi bánh xe cơng tác quay, tác dụng bơm li tâm, chất lỏng chứa ñầy kênh cánh chuyển ñộng từ tâm chu vi khỏi bánh xe với vận tốc lớn, vào buồng xoắn Tại ñây, chuyển động chất lỏng điều hòa hệ theo chiều dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển ñộng chất lỏng giảm dần ñể biến phần áp lực động dòng chảy sau bánh xe thành áp lực dạng sau khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống ñẩy bể chứa Khi chất lỏng bị ñẩy khỏi cửa cửa vào bánh xe tạo nên độ chân khơng Dưới tác dụng áp suất khí lên mặt chất lỏng bể hút, chất lỏng dâng lên qua ống hút vào bánh xe cơng tác, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm Trong bên ly tâm q trình hút đẩy diễn liên tục, cấp chất lỏng bơm liên tục ñều ñặn 2.3 TRANG BỊ CỦA MỘT TỔ MÁY BƠM LY TÂM Một số máy bao gồm ñộng cơ, bơm trang bị bơm: ống hút, ống đẩy, van, khóa, loại đồng hồ (áp kế, chân khơng kế, ) mơ tả Hình • Giỏ chắn rác: lưới uốn theo hình trụ, có đáy, bề mặt đục lổ khe dọc đổ ngăn khơng cho rác rưỡi lẫn nước bị men vào thân bơm Trường hợp bơm cỡ nhỏ, mồi cách ñổ nước vào thân bơm nước lấy từ ống ñẩy giỏ chắn rác đặt van chiều kiểu ñĩa Nếu bơm nước không cần ñặt giỏ chắn rác Khi miệng vào ống hút ñặt phễu thu • Ống hút: ống hút nên bố trí ngắn, chắn, thay đổi hướng • Khóa ống hút: đặt trường hợp bố trí nhiều bơm mà ống hút chung nối với bơm ñặt thấp mực nước bể hút • Van chiều ống đẩy: khơng cho nước từ ống ñẩy quay trở lại bơm trường hợp bơm ñột ngột bị dừng lại ñiện phận chuyển ñộng bị kẹt 2-2 Khi xảy tượng phải dừng máy, kiểm tra tìm nguyên nhân có biện pháp sửa chữa, khắc phục Nếu tiếp tục cho tổ máy làm việc tình trạng dẫn đến hư hỏng tổ máy Ngồi ra, trường hợp hư hỏng đột xuất có tiến hành sửa chữa dự phòng sửa chữa nhỏ sửa chữa lớn Sửa chữa dự phòng tiến hành từ tổ máy làm việc bình thường, chẳng hạn ñiều chỉnh lại khe hở ñệm chống thấm, ñộ láng cụm, nắp bít, vv Sửa chữa nhỏ tiến hành ñối với vài chi tiết riêng biệt tổ máy Sửa chữa lớn tiến hành với toàn tổ máy Cứ sau 5000- 10000 làm việc cần tiến hành sửa chữa lớn Khi sửa chữa lớn phải tháo bơm ra, kiểm tra lại chi tiết chi tiết quay ñể phát hư hỏng có biện pháp sửa chữa thay Trước sửa chữa lớn cần xem lại sổ trực trạm bơm, tập hợp hỏng hóc tổ máy thời gian làm việc trước sửa chữa để nhanh chóng tìm chi tiết hư hỏng Ngồi ra, cần cố gắng điều khiển tự động hóa phần toàn trạm bơm, tùy theo quy mơ nhiệm vụ trạm Trong q trình quản lý nên nghiên cứu bổ xung, sửa ñổi ñiều chưa hợp lý để có quy trình vận hành tốt nhất, nâng cao hiệu suất làm việc trạm, giảm lao động nặng nhọc cơng nhân, giảm chi phí vận hành, đạt giá thành bơm hạ Trên ñây vài nét sơ lược quản lý trạm bơm nói chung Tuy nhiên trạm bơm thoát nước, bơm làm việc với nước bẩn nên ngồi điều nêu việc quản lý trạm bơm nước u cầu có số điểm khác biệt Do làm việc với nước bẩn nên bánh xe công tác chóng bị bẩn chóng bị mài mòn Phải theo dõi thường xun tình trạng bánh xe cơng tác Ít ba ngày phải bơm lắng cặn bể thu lần Sau bơm cặn phải rửa bể thu, kết hợp rửa máy bơm ống hút năm vài ba lần Nước rửa lấy từ hệ thống cấp nước kỹ thuật trạm bơm Cần thường xuyên vớt rác song chắn rác cho ñộ chênh mực nước trước sau song chắn khơng q 5-10cm Nếu trạm đặt máy vớt rác, máy nghiền rác phải kiểm tra chúng thường xuyên hàng ngày tiến hành sửa chữa ñịnh kỳ hàng năm CHƯƠNG 11 CẤP ðIỆN CHO TRẠM BƠM ðể ñảm bảo cho trạm bơm làm việc ñược, cần có truyền tải phân phối ñiện ñến trạm ðộ tin cậy nguồn ñiện cấp cho trạm bơm phụ thuộc vào loại trạm bơm Trạm bơm loại điện lấy từ hai nguồn khơng phụ thuộc Trạm bơm loại hai cần lấy ñiện từ nguồn Trạm bơm cơng suất lớn lấy điện theo tuyến ñiện áp cao 3-10kv cần ñặt trạm biến áp, ñộng dùng ñiện ñiện áp cao lấy điện theo tuyến 3-6kv Trạm bơm cơng suất nhỏ trung bình lấy điện theo tuyến ñiện áp thấp từ mạng ñiện thành phố từ trạm biến áp gần 11.1 ðỘNG CƠ ðIỆN ðộng điện có nhiều loại, loại dùng cho trạm động đồng động khơng đồng xoay chiều * ðộng điện khơng đồng ðộng điện khơng đồng loại dùng rộng rãi trạm bơm nói riêng với loại máy nói chung ðộng điện khơng đồng loại có kết cấu gọn nhẹ, cách mở máy ñơn giản Tùy theo kết cấu rôto, ñộng ñiện khơng đồng chia làm hai loại: lồng sóc rơto dây quấn ðộng điện khơng đồng kiểu lồng sóc, dây quấn đồng nhơm đặt rãnh lõi thép rơto, hình thành lồng Cách mở máy động lồng sóc ñơn giản mở máy trực tiếp giảm ñiện áp xtato mở máy Mở máy trực tiếp ñơn giản, việc đóng trực tiếp động vào lưới ñiện nhờ cầu dao khởi ñộng từ Nhưng cách mở máy làm tụt ñiện áp mạng điện nhiều qn tính máy lớn gây cháy cầu chì nên dùng cơng suất mạng ñiện ñủ lớn Hầu hết trạm bơm ñều mở máy theo phương pháp Trường hợp không mở máy trực tiếp mở cách giảm điện áp xtato, giảm dòng điện mở máy Các phương pháp giảm điện áp • Mắc nối tiếp ñiện kháng vào mạch xtato Khi ñộng ñã quay ổn định ngắt mạch điện kháng • Dùng máy biến áp cho dòng điện qua máy tự biến áp trước vào ñộng ñể giảm ñiện áp Thay đổi vị trí chạy để điện áp đặt vào ñộng lúc mở máy nhỏ nâng lên định mức • Phương pháp đổi nối -tam giác Phương pháp sử dụng ñược làm việc bình thường dây quấn xtato đấu hình tam giác ðộng điện khơng đồng kiểu rơto dây quấn, rãnh lõi thép ñặt dây quấn ba pha Ba đầu nối với vành trượt ñồng Ba chổi than nối với mạch biến trở ngồi (để mở máy điều chỉnh tốc ñộ) tỳ lên ba vành trượt Cách mở máy động khơng đồng rơto dây quấn ñơn giản Người ta thường dùng biến trở nối với dây quấn rôto Cách mở máy làm giảm dòng điện tăng mơ men mở máy làm cồng kềnh thêm kết cấu ñộng * ðộng ñiện ñồng ðộng ñiện ñồng so với động khơng đồng ưu điểm chỗ mơ men quay phụ thuộc điện áp lưới, hệ số cosϕ = Nếu công suất hiệu suất động đồng điện cao 1-3% làm việc ổn định động khơng ñồng ñiện áp lưới thay ñổi Cách mở máy ñộng ñồng phức tạp nhiều so với động khơng đồng Bản thân động khơng tự mở máy phải dùng động phụ trợ cấu tạo động có thêm dây quấn mở máy Quá trình mở máy gồm hai giai đoạn mở máy khơng đồng đưa vào ñồng Giai ñoạn ñầu ñộng ñược mở máy động khơng đồng lồng sóc Sau ñộng ñã quay với tốc ñộ @ gần đồng @ nối với dòng điện kích thích chiều để đưa động vào làm việc ñồng Do cách mở máy phức tạp nên động đồng nên dùng cơng suất lớn (từ 300 kw trở lên) * Chọn ñộng điện Chọn động điện bao gồm cơng việc chọn kiểu loại, điện áp cơng suất ñộng Trong loại ñộng ñộng lồng sóc có giá thành rẻ, cấu tạo đơn giản nên dùng rộng rãi cơng suất 100 kw ðộng rơto dây quấn đắt hơn, kích thước lớn cách vận hành phức tạp hệ số công suất cosϕ thấp Tuy nhiên có ưu điểm dòng điện mở máy khơng đặt động lồng sóc ðộng đồng có hệ số cơng suất cosϕ cao phí tổn vận hành nhỏ ñắt cách mở máy phức tạp Nó sử dụng thích hợp cơng suất lớn u cầu khơng điều chỉnh tốc độ Trong loại ñộng kể người ta lại chế tạo theo hai kiểu Kiểu kín kiểu hở Ở trạm bơm cấp nước thường dùng động kiểu kín Chọn cơng suất động có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật lớn Nếu chọn công suất bé u cầu, động chóng hỏng Nếu chọn lớn quá, không kinh tế Công suất động điện chạy máy bơm tính theo cơng thức (2.41) ðiện áp xoay chiều ñược dùng phổ biến hệ thống 380/220v Hệ thống vừa dùng cho mạng ñộng lực, vừa dùng cho mạng thắp sáng ðộng có cơng suất trung bình dùng điện áp 500v Những động cơng suất lớn sử dụng trực tiếp ñiện áp 6-10kv Tuy nhiên ñộng sử dụng điện áp cao thiết bị điều khiển phức tạp, giá thành cao, vận hành khó 11.2 MÁY BIẾN ÁP VÀ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI Hình 138 giới thiệu sơ đồ bố trí trang bị điện trạm bơm bố trí bốn tổ máy, động dùng điện ñiện áp thấp, dẫn ñến trạm bơm ñiện cao áp Sơ ñồ ñiện tải ñến trạm bơm ñiện cao áp (H-139) ñược áp dụng rộng rãi, ñôi ñiện dẫn ñến trạm bơm ñiện áp thấp Trường hợp sau sơ đồ bố trí trang bị điện ñơn giản ñi nhiều Nhìn chung, trạm biến áp thiết bị phân phối gồm trang bị chủ yếu máy biến áp ñộng lực, ngắt dần, phận tải lưu, máy biến dòng điện điện áp, dao ngắt, sứ cách ñiện, dụng cụ ño lường ro le, Trong phần giới thiệu sơ lược vài thiết bị chủ yếu * Máy biến áp ñộng lực Máy biến áp ñặt trạm bơm máy hạ áp dùng để biến dòng điện xoay chiều điện áp cao thành dòng điện xoay chiều điện áp thấp cung cấp cho ñộng ñiện mạng lưới chiếu sáng Công suất yêu cầu máy biến áp xác định theo cơng thức: S = ∑ KP / cosϕ ηñc + Pcs (11.1) Nếu dùng máy mua Liên Xơ nước châu u tính theo cơng thức: S/ = 1,23 S (11.2) Trong ∑P K ηđc cosϕ Pcs 1,23 tổng cơng suất thiết bị dòng điện (khơng kể thiết bị dự trữ) hệ số yêu cầu công suất hiệu suất ñộng ñiện hệ số công suất ñộng ñiện tổng công suất chiếu sáng hệ số kể ñến thay ñổi nhiệt ñộ so với thiết kế Khi làm việc máy biến áp bị nóng lên Nhiệt độ phát nóng lớn cho phép 1050C Tuy nhiên, cho máy biến áp làm việc thường xun tuổi thọ giảm 8-10 lần Các máy biến áp công suất nhỏ chế tạo kiểu khơ, làm nguội khơng khí Máy cơng suất trung bình (7500 kv trở lại) làm nguội dầu Máy cơng suất lớn làm nguội dầu tăng cường làm nguội nước khơng khí Do ñặc ñiểm cấu tạo làm việc đơi xảy cháy máy biến áp Trong trạm bơm, để an tồn máy biến áp thường ñặt phòng riêng xây ghé vào với trạm bơm Tường sàn phòng phải vật liệu khơng cháy * Máy ngắt dầu Thiết bị đóng cắt mạch điện điện áp cao có nhiều loại Máy ngắt dầu, máy ngắt sinh khí thối, máy ngắt kiểu khơng khí Trong loại máy ngắt dầu sử dụng rộng rãi Máy ngắt ñiện dầu phận thiết bị phân phối ñiện áp cao Nhiệm vụ ñể ñóng ngắt điện điện áp cao có dòng điện phụ tải ngắt mạch Máy ngắt ñiện dầu điều khiển tay tự động ngắt mạch có dòng điện ngắn mạch Vì vậy, khơng thiết bị dòng ngắt mạch điện mà thiết bị bảo vệ đường dây bị ngắn mạch Máy ngắt điện dầu sản xuất có hai loại: loại nhiều dầu loại dầu Máy ngắt nhiều dầu, dầu vừa làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang vừa làm nhiệm vụ cách ñiện Trong máy ngắt dầu, dầu làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang cần cách điện dùng sử ba kê lít Trong máy ngắt nhiều dầu điện áp 10kv trở lại ba pha ñược ñặt thùng, pha có ngắn cách điện Nếu ñiện áp lớn pha ñặt thùng riêng Thùng làm thép hàn Mặt thùng lót giấy gỗ ñể cách ñiện Máy ngắt ñiện nhiều dầu có ưu điểm ngắt dòng điện điện áp lớn kết cấu cồng kềnh, trọng lượng lớn, bị nổ gây cháy nên phải ñặt phòng riêng Loại máy ngắt sản xuất ñiện áp 35500 kv Máy ngắt dầu, pha ñược ñặt thùng riêng Trọng lượng máy ngắt dầu nhỏ máy ngắt nhiều dầu nhiều Chẳng hạn điện áp 10kv cơng suất cắt 250kva máy ngắt nhiều dầu có 250 kg dầu máy ngắt có 10kg Vì dầu nên cấu tạo máy ngắt ñơn giản, chắn an toàn mặt chống nổ, chống cháy, với máy ngắt nhiều dầu, máy ngắt dầu giá thành hạ bị hạn chế điện áp (sử dụng rộng rãi điện áp 6-10 kv điện áp 35110 kv bị hạn chế) Hình 139 Sơ đồ mạng ñiện trạm bơm 1- Mạch cao áp; 2- ðường dây cao áp; 3- ðường dây thấp áp; 4- ðộng chạy bơm 5- ðiện thắp sáng; 6- Dao ngắt; 7- Cái ngắt dầu; 8- Máy biến dòng điện 9- Máy biến ñiện áp; 10- Máy biến áp ñộng lực; 11- Cơng tắc; 12- Tụ điện; 13 - Cầu chì ống Dao ngắt: dao ngắt thiết bị ñóng ngắt mạch ñiện Dao ngắt dùng ñiện áp cao thường gọi dao cách ly, dùng ñiện áp thấp gọi cầu dao Theo quy ñịnh, dao ngắt cách ly sử dụng khơng có dòng điện, tức ngắt máy biến áp sau máy ngắt dầu ñể tránh hồ quang Dao cách ly dùng ñể cách ly thiết bị ñường dây ñang kiểm tra, sửa chữa Cầu dao dùng ñể ngắt ñộng ñiện thiết bị, phụ tùng khỏi nguồn ñiện ðây thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện cơng suất nhỏ khơng đóng ngắt nhiều lần Nếu sơ đồ điều khiển tự động mạch điện đóng cắt nhiều dùng cơng tắc tơ cầu dao làm nhiệu vụ cách ly thiết bị với mạng ñiện cần sửa chữa Trong hệ thống ñiện trạm bơm thường dùng cầu dao ba có hộp bảo vệ Cầu dao thường dùng với ñiện áp 380v 220v ñược chế tạo với ñiện áp ñịnh mức ñến 500v dòng điện định mức đến 1000A * Máy biến ñiện áp Máy biến ñiện áp loại máy biến áp hạ áp ñể cung cấp ñiện cho dụng cụ ño lường rơ le bảo vệ Cuộn dây sơ cấp có nhiều vòng nối song song với mạng điện cần đo Cuộn thứ cấp có vòng dây nối song song với dụng cụ ño rơ le bảo vệ ðiện áp máy biến áp ñược chế tạo ñịnh mức 100v 100√2v dù ñiện áp sơ cấp * Máy biến dòng điện Máy biến dòng ñiện loại máy biến áp dùng ñể biến dòng điện có trị số cao xuống trị số thấp ñể thuận tiện cho việc ño lường nối với thiết bị bảo vệ Ngược lại với máy biến điện áp, máy biến dòng điện có cuộn sơ cấp vòng dây mắc nối tiếp với mạng điện cần đo, cuộn thứ cấp nhiều vòng dây mắc nối tiếp với dụng cụ ño Máy biến dòng điện chế tạo với dòng điện thứ cấp ñịnh mức 5A 1A dòng ñiện sơ cấp Ngồi thiết bị nêu trên, thiết bị phân phối gồm thiết bị bảo vệ (cầu chì, rơ le ) dụng cụ ño lường Trong trạm biến áp, thiết bị phân phối chia làm ba nhóm: thiết bị phân phối ñiện áp cao, thiết bị phân phối ñiện áp thấp bảng ñiều khiển Thiết bị phân phối ñiện áp cao ñược chế tạo theo hai loại: lắp riêng trọn Thiết bị phân phối ñiện áp cao loại trọn ñược lắp sẵn tủ thép nên gọn nhẹ Thiết bị phân phối loại lắp riêng thiết bị ñược lắp riêng tùy theo thiết kế trang bị ñiện trạm bơm Thiết bị phân phối ñiện áp thấp thường ñược lắp bảng chung gồm cầu dao, thiết bị bảo vệ máy biến dòng điện dụng cụ đo lường Bảng ñiều khiển ñặt dụng cụ kiểm tra, ño lường, rơ le bảo vệ tín hiệu, sơ ñồ ñiều khiển ñộng ñiện trang bị thiết bị ñiều khiển thiết bị phân phối ñiện áp cao CHƯƠNG 12 TỰ ðỘNG HÓA TRẠM BƠM Hiện giới, ñiều khiển tự ñộng hóa vấn đề nghiên cứu ngày hồn thiện áp dụng rộng rãi lĩnh vực sản xuất Ở nước ta vấn ñề ñược áp dụng số khâu số ngành sản xuất Trong cấo thoát nước vấn đề tự động hóa chưa ñược áp dụng Nhiệm vụ phải ñi sâu nghiên cứu quy trình sản xuất tự ñộng hóa để góp phần đẩy mạnh cách mạng khoa học kỹ thuật sản xuất, nâng cao hiệu sản xuất chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản xuất 12.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC TỰ ðỘNG HĨA TRẠM BƠM ðiều kiện để tiến hành điều khiển tự động hóa trạm bơm phải có tình trạng tổ máy thiết bị phụ tùng tốt, máy bơm nối trực tiếp với ñộng ñiện, nguồn cấp ñiện cho trạm bơm tin cậy (ñiện lấy từ hai nguồn không phụ thuộc nhau) Theo mức ñộ tự ñộng hóa, trạm bơm chia làm ba loại: bán tự động, tự động hồn tồn điều khiển từ xa Ở trạm bơm ñiều khiển bán tự ñộng thao tác đóng, ngắt máy bơm người thực tình trạng làm việc máy móc, thiết bị cơng trình báo tín hiệu Trạm bơm điều khiển tự động hồn tồn, tất thao tác mở máy, tắt máy kiểm tra tình trạng làm việc máy bơm trang bị ñược thực thiết bị tự động hóa mà khơng có tham gia người Vai trò người tổ chức hệ thống ñiều khiển kiểm tra định kỳ máy móc, thiết bị trạm bơm, kể thiết bị ñiều khiển tự ñộng ðiều khiển từ xa dạng ñiều khiển tự ñộng trạm bơm ñiều khiển ñặt tách riêng so với trạm bơm Mỗi tổ máy có đường liên hệ với trạm điều khiển điều khiển số trạm bơm Hệ thống ñiều khiển tự ñộng gồm mạch mạch điều khiển mạch tín hiệu Mạch gồm cấu dẫn điện đến máy bơm, khóa đệm, cơng tắc, cầu dao điều khiển làm việc thiết bị phụ tùng ñóng ngắt mạch ñiện Mạch ñiều khiển gồm cơng tắc, rơ le, dây dẫn điều khiển, nút bấn cơng tắc đóng, ngắt mạch điều khiển Mạch tín hiệu tạo nên cơng tắc, tín hiệu, ñường dây liên lạc thiết bị tín hiệu Tín hiệu làm việc bình thường tổ máy đèn mầu Tín hiệu cố báo còi chng kết hợp ánh sáng nhấp nháy Các yếu tố tác ñộng lên thiết bị điều khiển tự động hóa gây tín hiệu đóng, ngắt máy thay ñổi cột áp, lưu lượng ống ñẩy; thay ñổi mực nước ñài, bể chứa, bể thu trạm bơm thoát nước, thay ñổi mức nước nhiệt ñổ trục Bơm ly tâm làm việc ñược chúng mồi Vì sơ đồ điều khiển tự ñộng phức tạp Nếu dùng bơm tự mồi việc ñiều khiển ñơn giản nhiều Nhưng bơm giá thành cao kết cấu tương ñối cồng kềnh nên sử dụng Nếu điều kiện xây dựng cho phép nên đặt bơm thấp mực nước bể hút, điều đảm bảo cho tổ máy làm việc chắn, sơ ñồ ñiều khiển đơn giản Khóa đặt đường ống dùng loại dẫn động điện thủy lực Q trình điều khiển tự động trạm bơm thường tiến hành theo trình tự sau: tín hiệu mở máy truyền từ dụng cụ kiểm tra mực nước, áp lực lưu lượng mạng lưới, trang bị mở máy, hệ thống mồi bơm làm việc Một thiết bị ñặc biệt gọi rơ le mồi bơm ñược dùng ñể kiểm tra mồi bơm Khi bơm mồi xong, dụng cụ phát tín hiệu ngắt bơm chân khơng khởi ñộng trang bị ñiện chủ yếu bơm khởi ñộng, thiết bị tự ñộng, ñộng điện để đưa vào làm việc Máy bơm bắt ñầu chạy cột áp ñạt giá trị khởi động rơ le áp lực phát tín hiệu mở khóa điện Khi khóa mở hồn tồn ngắt tín hiệu mở máy Bơm bắt đầu làm việc chế độ bình thường Tín hiệu dùng máy ñể sửa chữa, kiểm tra ñược phát có vi phạm lớn đến chế độ cơng tác bình thường trạm cột áp bị giảm mức, lưu lượng giảm, trục bị nung nóng giới hạn, v v Khi chế ñộ làm việc bị vi phạm đến giới hạn cố tín hiệu cố ñược phát Ở trạm bơm ñiều khiển tự ñộng cần ñặt ñầy ñủ thiết bị kiểm tra tình trạng tổ máy như: cột áp, lưu lượng bơm, nhiệt ñộ ổ trục, mực nước bể hút (hoặc giếng, đài), bơm chân khơng, cường ñộ dòng ñiện ñộng cơ, ñiện áp mạng ñiện v v Các dụng cụ có nhiều sơ đồ phát tín hiệu, tùy theo q trình điều khiển tự ñộng trạm bơm mà sơ ñồ riêng phù hợp 12.2 NHỮNG BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN TỰ ðỘNG Theo mục đích sử dụng thiết bị hệ thống điều khiển tự động hóa trạm bơm chia làm ba nhóm đác-tríc, rơ le cơng tắc từ ðác tríc thiết bị có nhiệm vụ kiểm tra ñiều chỉnh tham số tín hiệu ñưa ñể thuận tiện cho việc vận chuyển nhận ðác tríc gồm loại điện, khí nén, thủy lực Trong hệ thống điều khiển tự động, đác tríc kiểu ñiện loại ñược dùng rộng rãi Rơ le thiết bị mà tác dụng yếu tố bên ngồi (cơ khí, thủy lực, điện, vv ) làm thay đổi dòng tín hiệu ñưa ñể ñiều khiển mạch ñiện Trong hệ thống ñiều khiển tự ñộng trạm bơm thường dùng loại rơ le sau: • • Rơ le áp lực để ñiều khiển cụm mạch tự ñộng hóa áp lực ống ñẩy thay ñổi Rơ le mực nước phát tín hiệu đóng, ngắt tổ máy mực nước đài bể chứa thay đổi • • • • • • • Rơ le tia dùng ñể kiểm tra mồi bơm Tín hiệu ñược phát phụ thuộc vào hướng chuyển ñộng chất lỏng đường ống dẫn Rơ le khóp khơng xác định ñộ chân không ống hút thùng chân không Rơ le thời gian có động tác mở tiếp điểm không tức thời mà phải qua thời gian ngắn ñể chọn lọc ñộng tác Chẳng hạn lúc có hai tín hiệu: lưu lượng giảm chi tiết quay tổ máy bị kẹt rơ le thời gian chọn tín hiệu cố (tổ máy bị kẹt) để đóng mạch thao tác Rơ le trung gian thường mắc nối tiếp với rơ le khác ñể chuyển tín hiệu mạch riêng vào hệ thống chung điều khiển mạch ñiện Rơ le nhiệt ñể kiểm tra phát tín hiệu nhiệt độ ổ trục vòng chèn Rơ le ñiện áp ñể ñảm bảo cho tổ máy làm việc ñiện áp ñịnh Rơ le cố đóng ngắt tổ máy chế ñộ làm việc bị vi phạm nghiêm trọng Công tắc loại thiết bị đóng ngắt mạch tác dụng lực điện từ mạch xung quang dòng ñiện Tùy theo công suất thiết kế công tắc từ có cỡ khác 12.3 SƠ ðỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ RƠLE * Rơ le mực nước kiểu phao Hình 140 giới thiệu kết cấu rơ le mực nước kiểu phao Cấu tạo gồm phao thả bể nối với ñối trọng qua dây mềm Dây lại vắt qua ròng rọc Khi mực nước bể lên, xuống đến vị trí giới hạn nâng lên, hạ xuống theo làm quay hệ thống tay ñòn cặp tiếp ñiểm ñóng lại, ñiều khiển ñóng ngắt máy bơm * Rơ le mực nước kiểu điện cực Hình 141 giới thiệu sơ ñồ cấu tạo rơ le mực nước kiểu điện cực Ngun tắc làm việc dựa vào tính dẫn điện nước Các phận rơ le cuộn dây rơ le ñiện từ hai cặp tiếp ñiểm 2, Rơ le loại ñược ñặt bể thu trạm bơm thoát nước bể áp lực trạm bơm cấp nước Khi mực nước dâng lên ñến ñiện cực mạch cuộn dây đóng kín, cặp tiếp điểm đóng lại cho tín hiệu thao tác đóng ngắt máy bơm Khi mực nước hạ xuống điện cực tiếp ñiểm mở ra, tổ máy tương ứng ñược ngắt đóng lại Mực nước xuống điện cực tượng xảy Trong bể bố trí hai hay nhiều điện cực Các ñiện cực ñặt theo phương thẳng ñứng nằm ngang ðiện cực dùng thép ñồng Dòng điện dòng điện xoay chiều Hình 140 Rơ le mực nước kiểu phao Hình 141 Rơ le mực nước kiểu ñiện cực * Rơ le áp lực Rơ le áp lực có nhiều kiểu như: kiểu ống đàn hồi, kiểu màng mỏng, kiểu pít tơng kiểu chất lỏng Rơ le kiểu ống ñàn hồi loại ñược dùng rộng rãi hệ thống ñiều khiển tự động trạm bơm Hình 142 Rơ le áp lực kiểu ống đàn hồi Hình 142 giới thiệu cấu tạo rơ le áp lực kiểu ống ñàn hồi Cấu tạo gồm kim hai tiếp ñiểm 2, tiếp ñiểm di ñộng gắn kim Mạch điện khép kín áp lực tăng lên giảm ñi giới hạn qui ñịnh * Rơ le kiểm tra mồi bơm Rơ le ñược sử dụng mồi bơm chân khơng (H-143) Rơ le đặt cao máy bơm 0,3-0,5m, mực nước chứa ñầy máy b7m, màng bị cong lên Do cần nâng lên, cơng tắc đóng lại, báo hiệu bơm mồi * Rơ le nhiệt Rơ le nhiệt có nhiều loại: nhiệt kế thủy ngân, hai kim loại ghép, kiểu áp kế nhiệt kế ñiện trở, tùy theo ñiều kiện cụ thể mà áp dụng loại hay loại Rơ le nhiệt kiểu hai kim loại ghép đơn giản Cấu tạo gồm hai kim loại khác ghép chặt lại với Do hệ số nở nhiệt khác nhau, nhiệt ñộ tăng, kim loại ghép bị cong lên đóng tiếp điểm báo tín hiệu phòng điều khiển Hình 143 Rơ le kiểm tra mồi bơm Hình 144 Rơ le ñiện từ * Rơ le ñiện từ Loại rơ le ñược dùng rộng rãi hệ thống ñiều khiển tự ñộng Sơ ñồ cấu tạo ngun tắc làm việc giống cơng tác điện từ tính với dòng điện yếu nhiều Hình 144 giới thiệu sơ đồ cấu tạo rơ le điện từ Cấu tạo gồm cuộn dây có lõi thép tiết diện tròn vng, neo cảm ứng 2, cặp tiếp điểm hai thép đàn hồi Khi có dòng ñiện chạy qua cuộn dây, lõi sắt bị nhiễm từ, hút neo cảm ứng gắn cố ñịnh vỏ rơ le Vì vậy, đầu neo cong lên, đẩy cặp tiếp điểm đóng lại kép kín mạch 12.4 THÍ DỤ VỀ SƠ ðỒ ðIỀU KHIỂN TỰ ðỘNG TRẠM BƠM Sơ ñồ ñiều khiển tự ñộng trạm bơm phụ thuộc vào loạt yếu tố số lượng tổ máy, trang bị trạm bơm, công suất chúng cấp ñiện cho trạm bơm, loại rơ le, đác tríc dùng trạm bơm, vị trí ñặt máy bơm so với mực nước bể hút, việc bảo vệ cố điều khiển khóa, vv Hình 145 giới thiệu sơ đồ đơn giản ñiều khiển tự ñộng tổ máy trang bị ñộng ñiện không ñồng ba pha, máy bơm ñặt thấp mực nước bể hút Trong hệ thống dùng rơ le phao khởi động từ tín hiệu ñóng ngắt tổ máy ñược truyền thẳng từ rơ le phao đến đóng, ngắt tổ máy Rơ le mực nước làm việc với ñiện áp chạy ñộng ñiện Các tiếp điểm tính với cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây khởi ñộng từ ðT Trong hệ thống ñặt thiết bị chuyển việc C ñể cần chuyển hệ thống từ điều khiển tự động sang ñiều khiển tay Khi bể chứa ñầy nước, rơ le phao ngắt mạch có khởi động từ làm từ tính, ngắt dòng điện chạy vào động ñiện (mở tiếp ñiểm 1, 2, 3), tổ máy ngừng làm việc Khi mực nước bể hạ xuống mức quy định, rơ le phao đóng mạch cuộn dây khởi ñộng từ tổ máy làm việc trở lại Sơ đồ khơng bố trí thiết bị kiểm tra làm việc tổ máy ñác tríc mà ñặt rơ le nhiệt ñể bảo vệ động khỏi q tải (R.V) Hình 146 giới thiệu sơ đồ điều khiển tự động trạm bơm nước, trạm bố trí bốn tổ máy Trong sơ đồ bố trí máy hạ áp 220v/240 chỉnh lưu ốt AΓϕ-1 rơ le mực nước kiểu ñiện cực RD rơ le ñiện từ Khi mực nước dâng lên đến điện cực 1D, 2D, 3D, 4D Thì mạch điều khiển phát tín hiệu đóng mạch ñưa tổ máy số 1, 2, 3, vào làm việc Ngược lại, mực nước bể hạ xuống điện cực ngắt 4N, 3N, 2N, 1N, tổ máy 4, 3, 2, ñược ngắt ðiện cực SC để báo tín hiệu mực nước bể lên ñến giới hạn cố Trong trạm bơm ñiều khiển tự ñộng cấu vớt rác phải đặt rơ le thời gian sơ ñồ ñiều khiển phức tạp nhiều Tuy nhiên khơng nên tự động hóa máy nghiền rác khơng làm việc liên tục kết cấu khơng thích hợp với việc điều khiển tự động Các trạm bơm thoát nước cỡ nhỏ trung bình sơ đồ điều khiển đơn giản nên thường tự động hóa hồn tồn Các trạm bơm cỡ lớn, bố trí đường ống thiết bị phức tạp nên thường ñiều khiển bán tự ñộng với bảng điều khiển đặt trạm bơm phòng ñiều khiển gần trạm bơm Hình 145 Sơ ñồ ñiều khiển trạm bơm cấp nước RP:Rơ le mực nước kiểu phao; 1,2, 3, 4: cấp tiếp RN: Rơ le nhiệt; ðT: Cái khởi động từ Hình 146 Sơ đồ điều khiển trạm bơm thoát nước RD: Rơ le mực nước kiểu điện cực, ð: điện cực đóng; N: ðiện cực ngắt; SC: ðiện cực cố CHƯƠNG 13 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ SỐ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA TRẠM BƠM Khi thiết kế trạm bơm nên ñưa số phương án tiến hành so sánh kinh tế-kỹ thuật ñể rút phương án lợi Các tiêu kinh tế xác định q trình kinh tế sở cuối ñể tiến hành so sánh chọn phương án Nội dung tính tốn kinh tế-kỹ thuật gồm vấn đề sau: • Chọn kiểu loại trạm bơm • Chọn số tổ máy loại máy bơm, số bơm dự trữ • ðịnh số lượng ống đẩy cách bố trí đường ống trạm bơm • Tính kết cấu kích thước nhà trạm Tính kinh tế cần xác định hai chi phí chủ yếu: vốn đầu tư chi phí quản lý hàng năm Vốn ñầu tư gồm tồn chi phí xây dựng nhà trạm, mua sắm thiết bị, máy móc, chi phí cho cơng tác lắp đặt máy móc, thiết bị đường ống, chi phí phụ vận chuyển, dọn mặt bằng, làm lán trại, đường sá, Chi phí quản lý hàng năm gồm chi phí trực tiếp chi phí khấu hao cơng trình, trang bị Chi phí trực tiếp bao gồm lượng cho cơng nhân phục vụ, chi phí lượng, chi phí bơi trơn, thắp sáng, sửa chữa máy móc nhà trạm, với trạm bơm nước có chi phí vận chuyển rác, cào rác chi phí cho hệ thống cấp nước kỹ thuật Ngồi có chi phí phụ có chi phí khơng lường trước Giá thành chi phí điện hàng năm tính dựa vào cơng suất tổ máy thời gian làm việc Nếu trạm bơm làm việc bậc suốt ngày đêm chi phí điện tính theo cơng thức: C1 = 103QH2*24*365 / 102ηb ηđc * a (13.1) Trong Q H a ηb ηđc lưu lượng trung bình trạm bơm tính m3/s cột áp trung bình trạm bơm tính m giá tiền điện tính theo kw/h hiệu suất bơm hiệu suất ñộng ñiện Nếu trạm bơm làm việc theo chế ñộ bậc thang C1 = ∑i=1n QiHiTi 365 103 / 3600 102 ηb ηñc * a (13.2) Trong QI Hi lưu lượng trạm bậc thứ i tính m3/h cột áp bơm bậc thứ i Ti thời gian bơm làm việc bậc thứ i, tính Nếu bơm dẫn động động đốt chi phí chất đốt tính theo cơng thức: C1 = ∑i=1n QiHiTi 365 103 / 3600 102 ηb ηñc * α β (13.3) Ở α β chi phí chất ñốt cho kw/h tính kg giá tiền kg chất đốt Trong trạm bơm thường bố trí số bơm làm việc Khi cần tín hiệu suất chung bơm làm viêc Nếu bơm làm việc song song hiệu suất chung chúng làm việc tính theo cơng thức: ηch = (Q1 + Q2 + +Qn) / (Q1/η1 + Q2/η2 + + Qn / ηn) (13.4) Nếu bơm ghép nối tiếp thì: ηch = (H1 + H2 + + Hn) / (H1/η1 + H2/η2 + + Hn / ηn) (13.5) Trong Q1, Q2, ; H1, H2, η1, η2, lưu lượng, cột áp, hiệu suất bơm thứ nhất, thứ hai,… chúng làm việc Chi phí sửa chữa hàng năm lấy dựa vaò giá thành trang thiết bị: với nhà trạm lấy 1-3% giá thành chúng, với tổ máy bơm trang bị lấy 3-5% giá thành chúng Chi phí khấu hao lấy tùy theo thời gian bù vốn Sau dự tính chi phí quản lý vốn đầu tư cần tính số kinh tế-kỹ thuật sau: • Vốn ñầu tư cho 1kw công suất lắp máy: K/ = K / ∑N (13.6) Trong • K tổng số vốn đầu tư ∑N tổng cơng suất tổ máy (kể tổ máy dự trữ ñặt trạm bơm) Giá thành m3 nước bơm lên: C/ = C / ∑W (13.7) Trong C tổng chi phí quản lý hàng năm ∑W tổng lượng nước bơm hàng năm tính m3 • Giá thành tấn-mét nước bơm lên C// = C / ∑Qi Hi Ti • (13.8) Hệ số sử dụng cơng suất KN = Ntc / ∑N Với Nt c (13.9) công suất tiêu thụ thực tế mà tổ máy lấy từ lưới ñiện Ntt = ∑E / ∑T (13.10) Trong ∑E tổng lượng điện liên tục năm tính kw/h ∑T tổng thời gian làm việc thực tế năm trạm ... 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 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 thoát nước ðặc điểm quản lý trạm bơm nước Một số ví dụ trạm bơm nước 9.10... 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