ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI Thuyóỳt minh ọử Aùn Traỷm Bồm GVHD: Nguyóựn Xuỏn Thanh Trang 1 N MễN HC TRM BM THIT K S B TRM BM TI S : 42 GVHD :NGUYN XUN THANH SVTH : : Thit k s b trm bm ti da vo qui hoch thy li cho mt vựng sn xut nụng nghip , m bo ti cn thit phi xõy dng trm bm ti vi cỏc ti liu cho sau : Bng 1 ( Lu lng ti trong cỏc thi k.n v : (m 3 /s) THI GIAN TI T NGY N NGY S NGY LU LNG 16 - 11 1 - 1 22 - 1 13 - 2 1 - 3 1 - 4 11 - 4 1 - 5 16 - 5 31 - 12 15 - 1 12 - 2 28 - 2 26 - 3 10 - 4 30 - 4 10 - 5 25 - 5 46 15 22 15 26 10 20 10 10 4,80 4,40 4,00 3,10 4,80 3,40 4,10 3,10 3,10 2 . Cao trỡnh mc nc u kờnh cn ti : Zi = 124,2 (m) 3 . Cỏc loi mc nc Cao trỡnh mc nc l ngoi sụng ng vi tn sut kin tra P = 1% Z max = 66,60 (m). Cao trỡnh mc nc thp nht ngoi sụng ng vi tn sut kim tra P =90% Z min = 64,2(m). 4 . Cỏc ti liu khỏc : Nhit bỡnh quõn ca mc nc sụng : to = 250C Hm lng phự sa trong nc sụng : ( = 0,75 kg/m 3 . Trờn tuyn xõy dng trm cng nh ni tuyn kờnh i qua tỡnh hỡnh a cht tng i tt, di lp t canh tỏc l t tht pha cỏt. Khu vc xõy dng trm bm gn ng giao thụng liờn tnh v ng in cao th 10 Kv II/ Yờu cu ca ỳ ỏn mụn hc : 1. B trớ tng th cụng trỡnh du mi trm bm ti: 2. Thit k kờnh dn v kờnh thỏo ca trm bm. 3. Tớnh toỏn ct nc thit k v ct nc kim tra ca trm bm. Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Trang 2 4. Chọn máy bơm chính, động cơ điện, máy biến áp, kiểm tra quá tải động cơ và máy biến áp . 5. Tính toán và chọn cao trình đặt máy. Chọn nhà máy. Tính các kích thước cơ bản như chiều rộng, chiều cao, chiều dài của nhà máy; bể hút, bể tháo. 6. Các bản vẽ kỹ thuật kèm theo bản thuyết minh : - Bố trí tổng thể công trình đầu mối, tỷ lệ 1/100 ÷ 1/200. - Hình cắt ngang nhà máy, tỷ lệ 1/50 ( 1/100. - Hình cắt bằng nhà máy, trên đó thể hiện được cấu tạo, bố trí kích thước các tầng tỷ lệ 1/50 ( 1/100. ******* BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI I . Chọn tuyến công trình : Việc chọn tuyến xây dựng trạm bơm phải thỏa mãn các yêu cầu sau : Hướng lấy nước là thuận dòng Công trình lấy nước không bị bồi lắng , xói lở Tuyến công trình phải ổn định , khống chế lớn nhất diện tích tưới tiêu với lượng đào đắp ít Việc chọn tuyến kênh căn cứ vào các tài liệu : Mục đích xây dựng : Trạm bơm tưới Nguồn nước và đặc tính của nó Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Trang 3 Bình đồì vị trí nơi đặt trạm Từ các tài liệu và yêu cầu trên ta tiến hành lập luận , phân tích và vạch ra 1 số phương án về tuyến công trình . Sau khi so sánh kinh tế, kỹ thuật ta chọn được tuyến công trình như trên bình đồ xây dựng TL 1/500. II, Hình thức bố trí và vị trí các công trình : Căn cứ vào tuyến công trình đã chọn ta bố trí các công trình như sau : 1. Bố trí công trình trạm bơm : Do đó lưu lượng yêu cầu trạm bơm lớn . Vì vậy công trình trạm có thể thuộc kiểu nhà máy bơm trọng lực. Nhà máy kiểu này có khả năng chống lại lực đẩy nổi lớn , vì vậy nhà máy bố trí ngoài bờ sông . Đồng thời giao động mực nước giữa mùa lũ và mùa kiệt =2,4 m nên có thể đặt sân động cơ cao hơn mực nước lũ . Bố trí nhà máy bơm kiểu này làm cho kênh dẫn ngắn khối lượng đào đắp ít , khối lượng nạo vét hàng năm ít , giảm được chi phí vận hành . Để định vị trính nhà máy trên tuyến công trình phải dựa vào tài liệu địa chất , mặt bằng khu vực , đường giao thông ra ngoài nhà máy , hướng đặt trạm biến áp , gian điện , gian sửa chữa , nhà quản lý , mặt bằng thi công .Đối với ĐAMH ta có thể dựa vào 1 số yêu cầu sau : Chống lũ cho động cơ : Để đảm bảo cầu động cơ không bị ngập lụt trong mùa mưa lũ thì cao trình sân động cơ phải cao hơn mực nước lũ từ 0,5 m trở nên . Như vậy : Zsân dc = Z lũ-1% + 0,5 = 66,6 + 0,5 = 67,1(m) Vận chuyển giao thông dễ dàng , giảm khối lượng đào đắp và triệt để lợidung thông gió tự nhiên khi cao trình sân động cơ phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0,2 ( 0,3 m Như vậy ta xác định được vị trí nhà máy ở cao trình 66,8 m. 2. Xác định vị trí bể tháo : Để tưới tự chảy cho toàn khu vực ,bể tháo phải bảo đảm khống chế được mực nước yêu cầu ở đầu kênh tưới khi máy bơm làm việc với lưu lượng thiết kế , ngoài ra còn đảm bảo bể tháo phải đặt trên đất nguyên , có khối lượng đào đắp ít nhất , chiều dài ống đẩy ngắn nhất để giảm vốn đầu tư xây dựng và kinh phí quản lý hàng năm của ống đẩy, nhưng phải bảo đảm góc nghiêng của đường ống phải nhỏ hơn góc nộima sát của đất . Sơ bộ xác định được cột nước của trạm bơm : H = Z yc - Z bhmin = 124,2 - 64 = 62,2 m Cột nước của trạm khá lớn nên ta phải bố trí bể tháo cách xa nhà máy. Từ mực nước yêu cầu Zyc = 142,2 ta chọn cao trình bố trí bể tháo : * Xác định được vị trí của các công trình , ta tiến hành vẽ sơ đồ bố trí tổng thể công trình đầu mối được thể hiện trên bình đồ tổng thể xây dựng công trình tỷ lệ 1/500 THIẾT KẾ KÊNH THÁO VÀ KÊNH DẪN I . Xác định các lưu lượng : 1. Lưu lượng thiết kế : Thuyóỳt minh ọử Aùn Traỷm Bồm GVHD: Nguyóựn Xuỏn Thanh Q TK = Q yc = 4,8 0(m 3 /s). 2. Lu lng ln nht , lu lng nh nht Lu lng ln nht thng chn theo cụng thc sau : Q max = 1,2 Q TK = 1,2 .4,8 = 5,76 ( m 3 /s ) Lu lng nh nht : Q min = 0,4.Q TK = 0,4.4,8 = 1,92(m 3 /s). Vy : Q TK = 4,8 ( m 3 /s ) Q max =5,76 ( m 3 /s ) Q min = 1,92 ( m 3 /s ) II. Thit k kờnh thỏo , kờnh dn 1 . Thit k kờnh thỏo : Chn kờnh cú mt ct hỡnh thang. Thit k mt ct ngang ca kờnh vi lu lng thit k Q TK = 4,8 ( m 3 /s ) t ti khu vc l t cỏt pha nờn ta chn : - H s mỏi trong m = 1,75 - H s mỏi ngoi m = 1,5 - H s nhỏm ca kờnh n = 0,0225 - dc ỏy kờnh i = 0,00045 Ta tớnh toỏn theo phng phỏp i chiu mt ct cú li nht v thy lc ca Agrotskin Tớnh f(Rln) = Vi m0 = = 2,28. Suy ra f(R ln ) = 0,04. Tra bng 8-1 PLTL 2 ng vi f(Rln) = 0,04 & n = 0,0225 cú : R ln = 0,81 ( m ) Tớnh b & h : S b chn : ( = b/h = 2,28 ta cú : m m + = 0 = 0,57. Tra bng 8-3 PLTL 2 ng vi ( = 0,57 ta c ln R b =3,44. Suy ra b = R ln . 3,44 = 2,786 m. Chn bTK = 3 m 7,3 81,0 0,3 R b ln == Tra bng ph lc 8-3 vi m = 1,75 h/R ln = 1,48. h = 0,81 x 1,48 = 1,2 (m). Chn h = 2 (m). Chn cao an ton ca kờnh - theo bng 8-13GTTN 1 l : a = 0,5 (m) Chn rng b kờnh - theo bng 8-12 GTTN 1 l : c= 1,5 (m) Kim tra iu kin khụng lng , khụng xúi : Trang 4 Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Dùng Qmax để kiểm tra điều kiện không xói và Qmin để kiểm tra điều kiện không lắng . Ta lập bảng sau : Q ( m 3 /s ) f( R ln ) R ln b b/R ln h/R ln h ω v= Q/ω Q max = 5,76 Q min = 1,92 0,034 0,100 7 0,85 0,49 3 3 3,52 9 6,12 2 1,50 1,197 1,275 0,586 6,67 2,36 0,86 0,81 Chú thích : ( = ( b + m.h ) .h - Vận tốc không lắng cho phép xác định theo công thức sau : [ V KL ] = A . Q 0,2 Trong đó : + Q = Q min = 1,92 ( m 3 /s ) + A : Hệ số được quyết định bởi tốc độ trầm lắng do để cho ρ = 0,7 ( kg/m3 ) < 1.5 . Chọn A = 0,33 . + [VKL ] : vận tốc không lắng cho phép Thay vào công thức ta có : [ V KL ] = 0.33 x 1,92 0,2 = 0,37 ( m/s ) Theo tính toán của bảng 3 ta có : V min = 0,81 (m/s) > [V LK ] = 0,44 Như vậykênh thiết kế bảo đảm không lắng - Vận tốc không xói cho phép , xác định theo công thức : [ V KX ] = K . Q 0,1 Trong đó : K = 0,69 Hệ số phụ thuộc từng lọai đất . Đất trong khu vực xây dựng là đất thịt cát pha . Tra bảng ( 8- 7 ) GTTN1 K = 0,69. Q = Q max = 5,76 (m 3 /s) Thay vào ta có : [ V KX ] = 0,69 . 5,76 0,1 = 0,82 (m/s) . * Xác định cao trình đáy kênh : Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới là Zyc = 124,2 m . Đây cũng chính là cao trình mực nước bể tháo ứng với Q TK . Cao trình đáy kênh là : Zđk = Zyc - h = 124,2 - 2 = 122,2 (m). Ta lập bảng tính cao trình mực nước bể tháo ứng với từng thời kỳ tưới đã cho bảng 4 . Diễn giải bảng 4 : Cột 1 : Lần tưới thứ i Cột 2 : Lưu lượng qua trạm : Cột 3: Tính f ( RLN ) = iii QQQ im 194.0021,028,24 4 0 = ×× = ×× Cột 4 : Từ f( RLN ) tra bảng ( 8-1 ) PLTL 2 được R LN Cột 5 : Từ b đã chọn ta tính b/Rln. Cột 6 : Từ b/RLN tra bảng ( 8-3 ) PLTL 2 được h/R LN Cột 7 : h =Ġ Cột 8 : Cao trình mực nước trong bể tháo : Trang 5 Thuyóỳt minh ọử Aùn Traỷm Bồm GVHD: Nguyóựn Xuỏn Thanh Zbt = Zk + hi = 122,2 + hi Bng 4 TT Q i ( m 3 /s ) f( R LN ) R LN b/R LN h/R LN h Z bt 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4,8 4,4 4,0 3,1 4,8 3,4 4,1 3,1 3,1 0,040 0,044 0,049 0,063 0,040 0,057 0,047 0,063 0,063 0,81 0,77 0,75 0,69 0,81 0,71 0,76 0,69 0,69 2,47 2,60 2,67 2,90 2,47 2,81 2,63 2,96 2,96 1,700 1,673 1,657 1,615 1,700 1,629 1,659 1,596 1,596 1,38 1,29 1,24 1,11 1,38 1,16 1,26 1,10 1,10 123,58 123,49 123,44 123,31 123,58 123,36 123,46 123,3 123,3 2. Thit k kờnh dn : * Ta cú nhn xột : Vỡ trm bm ch phc v cho nhu cu ti nờn kờnh dnv kờnh thỏo s cựng dn 1 lu lng QTK nh nhau , do ú mt ct ngang kờnh dn cú th ly bng mt ct ngang kờnh thỏo . Ngha l chn kờnh dn cú mt ct hớnh thang vi cỏc kớch thc sau : b = 3 m ; h TK = 2 m ; m 1 = 1,75 ; m 2 = 1,5 vt cao an ton : a = 0.5 m Chiu rng b kờnh c = 1,5 m . Vỡ b hỳt gn b sụng , kờnh dn ngn nờn ta chn dc ỏy kờnh i = 0 . Cao trỡnh ỏy kờnh dn : Zk = - hTK Trong ú := - hms = 64,2 ( 0 = 64,2(m) ( vỡ kờnh dn ngn nờn b qua hms ) ( Zk = 64,2 - 2 = 62,2 (m) Cao trỡnh b kờnh dn : Zbk = + a Trong ú : %90p maxbh Z = = = 66,6( m) %90p maxs Z = Z bk = 66,6 + 0,5 = 67,1( m). III. TNH TON CC LOI CT NC 1. Tớnh toỏn ct nc thit k : HTK = Hhbq + hd + h cb Trong ú : + Hhbq : ct nc a hỡnh bỡnh quõn ( m ) + Hhbq c tớnh theo phng phỏp bỡnh quõn gia truyn : Cụng cn tiờu hao bm nc lờn vi ct nc bỡnh quõn gia quyn = cụng cn tiờu hao bm nclờn vi ct nc trong tng thi k == = n i ii n i iidhbq xhxhQxhQxH 11 )()( ( Hhbq = Trang 6 Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Trang 7 Với : Qi ( m3/s ) :Lưu lượng bơm nước trong từng thời kỳ bơm nước ứng với h hi : cột nước địa hình ứng với Qi Kết quả tính toán được lập trong bảng 5 . dd , hcb : tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ trên đường ống chọn theo kinh nghiệm thiết kế . Diễn giải bảng 5 : Cột 1 : thứ tự thời gian thứ i. . Cột 2,3,4 : Thời gian tưới. Cột 5 : Lưu lượng trạm bơm ứng với thời gian tưới Qi Cột 6: cao trình mực nước bể tháo ( Đã tính ở bảng 4 ) Cột 7 : cao trình mực nước bể hút cũng chính là cao trình mực nước sông ứng với tần suất P = 75 % tại vị trí xây dựng trạm bơm . Cột 8 : Cột nước địa hình tương ứng với thời gian tưới thứ i . h i = Z bt - Z bh ( m ) Cột 9 = Cột ( 5 ) x Cột ( 4) . Cột 10 = Cột ( 4 ) x Cột ( 5 ) x Cột ( 8 ) Tính toán cụ thể ở bảng 5 : THỜI GIAN TƯỚI TT Từ ngaìy Đến ngaìy Số ngaìy Q i ( m 3 /s ) Z bt Z bh ( m ) h ( m ) Q i t i Q i h t i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 16- 11 31- 12 46 4,80 123,58 65.90 57,68 220,8 1235,744 2 1-1 15-1 15 4,40 123,49 65.70 57,79 66 2914,14 3 22-1 12-2 22 4,00 123,44 65.30 58,14 88 4716,32 4 13-2 28-2 16 3,1 123,31 65.30 58,01 49,6 2177,296 5 1-3 26-3 26 4,8 123,58 64.80 58,78 124,8 5235,744 6 1-4 10- 4 10 3,40 123,36 65.20 58,16 34 1977,44 7 1-4 30-4 20 4,10 123,46 65.30 58,16 82 3469,12 8 1-5 10-5 10 3,10 123,3 65.50 57,8 31 1791,8 9 16-5 25-5 10 3,10 123,3 65.70 57,6 31 1785,6 Tổng cộng 757,2 25358,628 Suy ra : Hđhbq =Ġ= 33,49 (m) hcb , hd : Chọn theo kinh nghiệm . - hd = 2 ( 3 m/ 1 km dài đường ống. Chọn hd = 0,35 ( m ) Trạm bơm lấy nước trên sông chọn hcb = 1,2 (m) Vậy : HTK = Hđhbq + hcb + hd = 33,49 + 1,2 + 0,35 = 35,04 (m ). 2. Tính cột nước lớn nhất , nhỏ nhất với tần suất thiết kế : (Tần suất thiết kế P = 75% : Để kiểm tra máy bơm ) Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Trang 8 ∑ += ms tk maxâhmaxtk hHH - (hms : tổng tổn thất bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thấtcục bộ ∑h ms = 1,2 + 0,35 = 1,55 ( m ) ⇒ = 58,78 + 1,55 = 60,33 (m). TK max H ⇒ 57,6 + 1,55 = 59,15 (m). = TK min H 3. Tính toán cột nước lớn nhất , cột nước nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra (Tần suất kiểm tra P = 1% , P =90 % ) * Mục đích : Để kiểm tra sự làm việc qúa tải của độngcơ và hiện tượng khí thực + ∑h KT maxâh KT max hH = ms = (124,2 -64,2) + 1,55 = 61,55 (m). KT max H HTKmin = hKTđhmin + ( hms H min KT = (123,3 - 66,6) + 1,55 = 58,25(m) . IV. CHỌN MÁY BƠM VÀ KIỂM TRA QUÁ TẢI ĐỘNG CƠ . 1. Chọn máy bơm chính : a. Chọn số máy bơm : - Lập biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua các thời kỳ bơm nước sắp xếp từ lớn đến nhỏ. - Dựa và biểu đồ lưu lượng ta đề xuất 1 số Phương án chọn số máy bơm. Ta đưa ra các phương án 4,5,6 máy bơm. Ta biết rằng việc chọn số máy bơm là 1 chỉ tiêu có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn cả về mặt thiết kế cũng như quản lý vận hành trạm sau này. Để có được phương án số máy bơm có lợi nhất ta phải tính toán và so sánh nhiều mặt. Hình 1 : Biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua các thời kỳ bơm nước sắp xếp từ lớn đến nhỏ. 4, 8 4, 8 4, 4 4, 4 3, 1 3, 3, 4 1 1 Cách chọn như sau : lấy lưu lượng nhỏ nhất làm lưu lượng cơ bản của trạm. 4 Chọn lưu lượng thiết kế của một máy bơm: Qmbơm = 0,8 (m3/s). n = 4 : Số máy bơm chính của trạm . 6 1 5 2 2 1 5 2 6 1 0 2 0 1 0 1 0 t Thuyãút minh Âäö Aïn Traûm Båm GVHD: Nguyãùn Xuán Thanh Ngoài ra ta còn chọn một máy bơm dự trữ là để máy bơm làm việc luân phiên nhau để sữa chữa đề phòng sự cố và yêu cầu mở rộng hệ thống sau này. Vậy tổng số máy bơm là : n = 4+1 = 5 (máy). b. Chọn loại máy bơm: Như vậy ta chọn máy bơm phải thoả : Q 1m tk = 0,8 (m 3 /s). H TK = 35,04 (m). Từ biểu đồ sản sản phẩm máy bơm ta chọn được máy bơm sau:20HAH-960. 2. Chọn động cơ điện : Với loại máy bơm 20HAH-960(vòng/phút) dựa vào bảng II-TL- ĐAMH ta chọn được động cơ sau :G AM6-126-8 Động cơ này có các thông số kỹ thuật sau : - Công suất động cơ : NH = 820 (kw) . - Điện thế sử dụng : UH = 380 (V) - Số vòng quay n = 730 v/phút -Hiệu suất động cơ ( = 91,5 % - cosϕ = 0,86 - Kiểu trục ngang Sau khi chọn được máy bơm và động cơ ta tiến hành kiểm tra lại theo các điều kiện thực tế mà máy bơm chuyển động sẽ làm việc . a. Kiểm tra quá tải của động cơ : Kiểm tra số vòng quay : Chênh lệch số vòng quay giữa động cơ và máy bơm : Δ n = %0100. 730 730730 n nn âc bâc = − = − < 5% Như vậy ( n nằm trong phạm vi cho phép . b. Kiểm tra công suất : Điều kiện kiểm tra : Động cơ phải có công suất định mức lớn hơn công suất lắp máy lớn nhất trong mỗi chế độ làm việc của động cơ . Nmax < NHđc Trong đó : + NHđc : công suất định mức của động cơ ( Lấy ở bảng thông số kỹ thuật của động cơ ) . + Nmax : Công suất lắp máy lớn nhất của động cơ . Để thỏa mãn yêu cầu này ta chỉ cần kiểm tra 2 trường hợp : + Máy bơm và động cơ làm việc với tần suất thiết kế + Máy bơm và động cơ làm việc với tần suất kiểm tra Khi 1 trong 2 điều kiện trên không thỏa mãn thì phải có biện pháp xử lý hoặc chọn động cơ khác . Kiểm tra trường hợp máy bơm làm việc với tần suất thiết kế ( P = 75% ) * Đối với máy bơm trục đứng thì công suất tỷ lệ nghịch với cột nước do đó ta dùng hmin để kiểm tra : H tk min =35,04 (m). Tra đường đặc tính của máy bơm : 20HAH-960 ứng với HTKmin = 35,04(m) ta được Trang 9 . ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI Thuyóỳt minh ọử Aùn Traỷm Bồm GVHD: Nguyóựn Xuỏn. 3200/10 3200 10 6.3 13,4 V / Thiết kế sơ bộ nhà máy bơm : Trong thiết kế trạm bơm, việc tính và chọn cao trình đặt máy cho trạm bơm có 1 ý nghĩa quan trọng