(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn, tơi xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp thầy giáo, quan tâm hỗ trợ nhiệt tình bạn đồng nghiệp Đồng thời, tơi xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình tài liệu, thơng tin, hình ảnh có liên quan thực địa cơng trường thi cơng cơng trình Hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn, tĩnh Thanh Hóa từ đơn vị: Viện Kỹ thuật cơng trình – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, Tổng Công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam – CTCP (HEC 1) quan thân cơng tác Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến Khoa Cơng trình Phịng đào tạo Trường Đại học Thủy lợi, tập thể lớp Cao học 20C21, bạn bè gia đình tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn TS Trịnh Quốc Công PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, người thầy tận tâm hướng dẫn tơi hồn thành luận văn này.! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 03 năm 2015 Học viên Nguyễn Đức Lợi BẢN CAM KẾT Tơi xin cam kết cơng trình khoa học nghiên cứu riêng cá nhân Tôi Kết nêu luận văn trung thực, có nguồn gốc rõ ràng, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khoa học khác Nếu nội dung luận văn khơng với cam kết này, Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 10 tháng 03 năm 2015 Học viên Nguyễn Đức Lợi MỤC LỤC MỞ ĐẦU - CHƯƠNG TỔNG QUAN - - 1.1 Tổng quan trường hợp làm việc máy bơm: - 1.1.1 Các trường hợp làm việc máy bơm: - 1.1.2 Máy bơm làm việc chung với đường ống [4]: - 1.1.3 Các máy bơm làm việc ghép nối tiếp [4]: - 1.2 Tổng quan tượng nước va: - 1.3 Tổng quan tác hại nước va: - 10 1.4 Kết luận chương - 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN PHÂN TÍCH ÁP LỰC NƯỚC VA TRONG ĐƯỜNG ỐNG ĐẨY CỦA BƠM - 13 2.1 Mục tiêu: - 13 2.2 Phân loại nước va đường ống dẫn: - 13 2.2.1 Phân loại theo thời gian đóng van khóa: - 13 2.2.2 Phân loại theo thời điểm xuất áp suất cực đại: - 14 2.3 Tốc độ truyền sóng nước va: - 17 2.4 Hệ thống phương trình vi phân truyền song nước va: - 18 2.4.1 Phương trình động lượng: - 18 2.4.2 Phương trình liên tục: - 20 2.4.3 Hệ phương trình nước va: - 21 2.5 Giải hệ phương trình nước va phương pháp giải tích: - 21 2.5.1 Giải hệ phương trình nước va: - 21 2.5.2 Giải hệ phương trình dây chuyền: - 23 2.5.3 Tính tốn nước va phương pháp giải tích: - 25 2.6 Giải hệ phương trình nước va phương pháp đồ giải: - 28 2.6.1 Nhận xét: - 28 2.6.2 Điều kiện biên bản: - 29 2.6.3 Đơn vị thời gian quy ước: - 30 - 2.6.4 Ví dụ phân tích: - 30 2.7 Tính tốn nước va có xét đến tổn thất thủy lực ma sát: - 33 2.7.1 Phương trình đặc tính tổn thất: - 33 2.7.2 Phân tích nước va có xét đến tổn thất ma sát: - 35 2.8 Nước va đường ống dẫn có áp bơm: - 40 - 2.8.1 Các trường hợp sinh tượng nước va: - 40 2.8.2 Trường hợp bơm ngưng, van chiều đóng ngay: - 40 2.8.3 Trường hợp bơm ngưng, van đập: - 42 2.8.4 Trường hợp bơm ngưng, van chiều đóng từ từ: - 42 2.9 Hiện tượng tách cột nước ống dẫn bơm nước va: - 44 2.9.1 Khái niệm tách cột nước: - 44 2.9.2 Tách cột nước ống dẫn bơm điện: - 46 2.10 Kết luận chung: - 51 2.10.1 Tiêu chuẩn để phân tích nước va [1]: - 51 2.10.2 Phương pháp phân tích: - 52 2.10.3 Giải pháp giảm thiểu nước va: - 53 2.11 Kết luận chương - 53 CHƯƠNG TÍNH TỐN ÁP LỰC NƯỚC VA CHO HỆ THỐNG LÀM VIỆC NỐI TIẾP VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ÁP LỰC NƯỚC VA – ÁP DỤNG TÍNH TỐN VỚI HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO KHU KINH TẾ NGHI SƠN - 54 - 3.1 Tổng quan hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn: - 54 3.1.1 Mục tiêu, vị trí cơng trình: - 54 3.1.2 Phương án xây dựng: - 54 3.1.3 Sơ đồ bố trí bơm đường ống áp lực: - 55 3.2 Các trường hợp tính tốn áp lực nước va: - 57 3.2.1 Các sơ đồ làm việc hệ thống ứng với Tổ hợp: - 57 3.2.2 Các trường hợp gây tượng nước va: - 60 3.2.3 Trường hợp kiến nghị tính tốn kiểm tra: - 61 - 3.3 Điều kiện ban đầu điều kiện biên: - 63 3.4 Tính tốn giá trị áp lực nước va: - 63 3.4.1 Tính tốn áp lực nước va cho phương án: - 63 3.4.2 Kết áp lực nước va phương án: - 88 3.5 Đề xuất giải pháp giảm áp lực nước va áp dụng cho hệ thống: - 91 3.5.1 Phân tích giải pháp giảm áp lực nước va: - 91 3.5.2 Giải pháp lựa chọn áp dụng cho hệ thống: - 94 3.6 Đánh giá hiệu kinh tế kỹ thuật giải pháp: - 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 100 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ 02 máy bơm giống ghép nối tiếp - Hình 1.2: Minh họa cặp máy bơm nối tiếp ghép song song vào ống - Hình 1.3: Minh họa ghép nối tiếp 02 trạm bơm - Hình 1.4: Minh họa sơ đồ ghép nối tiếp 03 trạm bơm - Hình 1.5: Minh họa đường ống dẫn máy bơm - Hình 2.1: Nước va pha thứ - 15 Hình 2.2: Nước va giới hạn - 16 Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên phần tử dx ống dẫn nước có áp - 19 Hình 2.4: Biến dạng theo chiều chu vi ống dẫn - 20 Hình 2.5: Sơ đồ tính tốn phương trình liên tục ống dẫn - 20 Hình 2.6: Sơ đồ tính tốn phương trình dây chuyền hai mặt cắt - 23 Hình 2.7: Sơ đồ bố trí hệ thống bơm đường ống dẫn có áp - 26 Hình 2.8: Đường đặc tính thay đổi phụ tải máy bơm - 26 Hình 2.9: Quy ước chung hệ số góc sóng F f - 29 Hình 2.10: Sơ đồ làm việc máy bơm ống đẩy có xét đến tổn thất - 36 Hình 2.11: Phân tích nước va ống dẫn bơm xét đến tổn thất thủy lực - 40 Hình 2.12: Nước va ống dẫn bơm ngừng đột ngột, van chiều đóng có dịng chảy ngược H P < V0.C/g - 42 Hình 2.13: Nước va ống dẫn bơm ngừng đột ngột, van chiều đóng từ từ, có kiểm sốt thời gian đóng van - 43 Hình 2.14: Hiện tượng tách cột nước ống dẫn có cút đỉnh cao - 45 Hình 2.15: Sơ đồ đường áp lực theo thời gian sau điện - 46 Hình 2.16: Cắt dọc tuyến ống, xác định điểm có khả tách cột nước - 48 Hình 2.17: Phân tích tách cột nước điểm cao - 49 Hình 3.1: Thơng số hồ cấp nhận nước hệ thống - 54 Hình 3.2: Chỉ tiêu kỹ thuật dự án - 55 - Hình 3.3: Sơ đồ mặt bố trí tuyến hệ thống cấp nước - 56 Hình 3.4: Sơ đồcắt dọc tuyến hệ thống cấp nước - 56 - Hình 3.5: Sơ đồ cắt dọc tuyến đường ống dẫn – Tổ hợp - 58 Hình 3.6: Sơ đồ cắt dọc tuyến đường ống dẫn – Tổ hợp - 59 Hình 3.7: Sơ đồ cắt dọc tuyến đường ống dẫn – Tổ hợp - 59 - Hình 3.8: Sơ đồ phân tích nước va - 64 Hình 3.9: Sơ đồ vị trí tách cột nước với Ống Gang - 68 Hình 3.10: Sơ đồ đồ giải xét điểm cao C2, ống Gang - 75 Hình 3.11: Sơ đồ PP đồ giải áp lực nước va cho ống Gang - 80 Hình 3.12: Sơ đồ xác định tách cột nước với Ống HDPE - 81 Hình 3.13: Sơ đồ PP đồ giải áp lực nước va cho ống HDPE PN8 - 83 Hình 3.14: Sơ đồ PP đồ giải áp lực nước va cho ống HDPE PN10 - 86 Hình 3.15: Sơ đồ PP đồ giải áp lực nước va cho ống HDPE PN12,5 - 86 Hình 3.16: Giải pháp bố trí van khí điểm cao - 92 Hình 3.17: Giải pháp bố trí bể xả chiều đặt điểm cao - 94 Hình 3.18: Sửdụng thiết bịkiểm soát áp lực sau trạm bơm tăng áp - 96 Hình 3.19: Các van khí bố trí tuyến ống hệ thống - 97 Hình 3.20: Phương án chọn cho tuyến ống Nhựa HDPE - 98 - DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Mô đun đàn hồi loại vật liệu chất lỏng - 18 Bảng 2.2: Mô duyn lưu lượng loại đường ống dẫn - 35 Bảng 3.1: Sóng nước va Đoạn AC, điểm cao C2, ống Gang - 70 Bảng 3.2: Sóng nước va Đoạn CB, điểm cao C2, ống Gang - 74 Bảng 3.3: Sóng nước va Đoạn AC, điểm cao C1, ống Gang - 76 Bảng 3.4: Sóng nước va Đoạn CB, điểm cao C1, ống Gang - 78 Bảng 3.5: Sóng nước va cho ống HDPE PN8 - 84 Bảng 3.6: Sóng nước va cho ống HDPE PN10 - 85 Bảng 3.7: Sóng nước va cho ống HDPE PN12,5 - 87 Bảng 3.8: Tổng hợp cao độ cột nước áp lực nước va - 88 - - 10 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Thực cơng tác giới hóa sản xuất nông nghiệp, nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo cạnh tranh, bên cạnh đầu tư máy móc, áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất việc đầu tư xây dựng phát triển trạm bơm điện dóng vai trị quan trọng góp phần nâng cao hiệu sản xuất , giảm chi phí , tăng lợi nhuận, giải phóng sức lao động người nâng cao chất lượng sống cho người Trong xây dựng, phát triển hệ thống trạm bơm để đưa nguồn nước lên cao tạo chất lỏng có áp suất lớn máy bơm phải đấu nối tiếp máy bơm Ghép nối tiếp nghĩa nước từ cửa máy bơm đầu nối vào ống hút máy bơm tiếp theo, trình tự nối làm tăng cột áp hệ thống đường ống ghép nối tiếp trạm bơm trạm nhiều trạm Tuy nhiên, với trạm bơm nối tiếp, cột nước cao xảy nước va nguy hiểm cho tuyến đường ống nên việc nghiên cứu biện pháp giảm áp lực nước va làm cho cơng trình làm việc an toàn, tiết kiệm chi phi cho tuyến đường việc có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu đề tài: Xây dựng sở lý thuyết, mơ hình tốn cho tốn xác định áp lực nước va hệ thống trạm bơm nối tiếp từ đề xuất giải pháp cơng trình làm giảm áp lực nước va trong đường ống dẫn hệ thống trạm bơm Cách tiếp cận: - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài - Nghiên cứu làm việc hệ thống trạm bơm nối tiếp - Nghiên cứu sở lý thuyết trường hợp xuất nước va hệ thống trạm bơm nối tiếp - Nghiên cứu mơ hình tính tốn cho toán nước va đường ống dẫn nước hệ thống trạm bơm nối tiếp - Đề xuất giải pháp cơng trình làm giảm áp lực nước va đường ống Cao độ cột nước áp lực lớn xuất nước va xác định là: H max = H A== 47,8=5m tạ8i =thời8đ*iể1m9 t154 L s C 3.4.2 Kết áp lực nước va phương án: Từ q trình phân tích tính tốn trường hợp tính tốn áp lực nước va khác tuyến đồng ống Điểm xác định nguy hiểm xẩy tượng nước va mặt cắt đường ống sát van khóa chiều máy bơm Qua kết tính tốn tổng hợp theo trường hợp sau: Bảng 3.8: Tổng hợp cao độ cột nước áp lực nước va Cao độ cột nước áp STT Loại đường ống nước va lớn Thời điểm xuất van khóa A T (s) H (m) Ống Gang D600 125,06 40 Ống Nhựa HDPE PN8 46,64 52 Ống Nhựa HDPE PN10 46,77 172 Ống Nhựa HDPE PN12,5 47,85 154 Từ kết tính tốn cho thấy: Trường hợp sử dụng ống Gang D600 (Phương án 1): - Với đặc tính vật liệu ống Gang, mơ duyn đàn hồi vật liệu lớn vận tốc sóng nước va ống lớn Với điều kiện này, cột nước áp lực nước va đường ống lớn so với cột nước lớn làm việc thiết kế hệ thống Tổ hợp (HP = 66,5m); - Giá trị cột nước áp lực nước va lớn van khóa ΔH Max = (125,06 – 18,5) = 106,56m So sánh với khả chịu tải ống Gang theo yêu cầu thiết kế: +) Áp lực kiểm tra phịng thí nghiệm đạt 560m cột nước; +) Áp lực thử áp tối thiểu bên ngồi cơng trình với đoạn ống phải đạt 105m; Với yêu cầu thiết kế kết tính tốn nước va tác giả trình bày, giá trị cột nước áp lực nước va lớn ống (106,56m) khả chịu tối thiểu trường (105m) gần sát Qua kết tính tốn cho thấy, vị trí điểm cao K0+300 tồn chân không ống, áp suất áp suất bốc nước Vì vậy, cần có giải phải giảm thiểu áp suất để đảm bảo an toàn cho đường ống Tuy nhiên, để đảm bảo tính an tồn u cầu q trình vận hành cần bố trí thiết bị nhiều nhiệm vụ đồng thời như: Van xả khí, cấp khí, để vừa có nhiệm vụ giảm áp lực nước va, vừa có nhiệm vụ đường ống có lợi mặt thủy lực q trình vận hành Ngồi ra, thiết bị thỏa mãn đường ống chảy đầy ống điểm cao bắt đầu vận hành áp lực cân với khơng khí bên hệ thống ngừng hoạt động, nước ống theo trọng lượng hạ xuống mực thấp theo cắt dọc tuyến Trường hợp sử dụng ống nhựa HDPE D630 (Phương án 2): - Với đặc tính vật liệu ống nhựa HDPE, mô duyn đàn hồi vật liệu nhỏ vận tốc sóng nước va ống không lớn Với điều kiện này, cột nước áp lực nước va đường ống nhỏ nhiều so với cột nước lớn làm việc thiết kế hệ thống (HP = 66,5m); - Giá trị cột nước áp lực nước va lớn van khóa ΔHMax = (47,85 – 18,5) = 29,35m So sánh với khả chịu tải ống nhựa HDPE theo yêu cầu thiết kế với áp lực thử tối thiểu vị trí phải đạt: Ống PN12,5: 105m; Ống PN10: 85m; Ống PN8: 52,5m; Với kết so sánh cho thấy, loại đường ống HDPE áp dụng đề đảm bảo yêu điều kiện ảnh hưởng áp lực nước va Tuy nhiên, với điều kiện ảnh hưởng tượng nước va đường ống HDPE không lớn, đặc tính đường ống phải lựa chọn theo điều kiện áp lực lớn vận hành Để đảm bảo tính an tồn u cầu q trình vận hành cần bố trí: Van xả khí, cấp khí, để vừa có nhiệm vụ tránh phát sinh chân khơng, vừa có lợi mặt thủy lợi Đặc biệt, thiết bị làm cân áp lực, tăng tuổi thọ cho khớp nối đường ống HDPE Phân tích lựa chọn phương án: Từ kết tính tốn với Phương án (Ống Gang 600), áp lực nước va lớn xác định đường ống ΔH Max = (125,06 – 18,5) = 106,56m So sánh với khả chịu lực thiết kế đường ống với cột nước áp thiết kế 105m < ΔHMax = 106,56m Tuy giá trị gần nhau, nhận định sử dụng ống Gang D600 để thiết kế cho toàn tuyến đường ống hồn tồn khơng đảm bảo Như vậy, phương án (Sử dụng ống Gang D600 cho toàn tuyến) thiết kế cơng trình ban đầu khơng đảm bảo khả chịu lực khơng có giải pháp giảm thiểu áp lực nước va kèm Ngoài ra, việc tính tốn bố trí thiết bị giảm áp lực nước va có tính chất đề phịng, khó lắp đặt xác tính tốn thiết kế Vì vậy, xét đến tượng nước va, tuyến đường ống không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kiến nghị sử dụng giải pháp thay đổi phương án thiết kế để đảm bảo an toàn Từ kết tính tốn với Phương án (Ống nhựa HDPE D630), áp lực nước va nhỏ so với áp lực loại ống HDPE sử dụng Vì vậy, phương án sử dụng HDPE D630 phương án kiến nghị chọn Với 03 loại ống đưa vào tính tốn là: PN12,5 ; PN10 ; PN8 Ứng với loại ống nhựa HDPE có khả chịu áp tương ứng Theo kết tính tốn Bảng 3.8 trên, phương án tối ưu nhấn kiến nghị lựa chọn Ống nhựa HDPE D630 loại PN8 cho toàn tuyến, Tuy nhiên, phương án chọn ống HDPE cho toàn tuyến, để đảm bảo yêu cầu khác tuổi thọ bích nối, yêu cầu hàn nối, vị trí lấp đất sâu, khả va chạm ống, Loại ống nhựa HDPE lựa chọn PN12,5 ; PN10 hay PN8 phụ thuộc vào điều kiện thực tế đoạn tuyến Trong phạm vi đề tài, tác giả đánh giá lựa chọn dựa kết tính tốn theo u cầu kỹ thuật túy 3.5 Đề xuất giải pháp giảm áp lực nước va áp dụng cho hệ thống: 3.5.1 Phân tích giải pháp giảm áp lực nước va: Với điều kiện cụ thể hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn, kết hợp với kết phân tích nước va hệ thống Các giải pháp hạn chế đưa phân tích sau: o Thay đổi thiết kế; o Dùng thiết bị chống nước va; Giải pháp điều chỉnh thiết kế: +) Thay đổi đường kính ống: Giải pháp không phù hợp với đường ống dẫn dài hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn khơng kinh tế +) Trắc dọc tuyến ống: Thực tế đỉnh cao khó tránh khỏi phương án tuyến ống đưa phải ngắn kinh tế Đồng thời, tuyến ống nghiên cứu xây dựng phần, tận dụng tối đa kết cấu hệ thống trạng +) Dùng ống thiết bị chịu áp lực cao: Giải pháp có lợi với hệ thống nhỏ, ống 250mm, giải pháp thường áp dụng cho hệ thống nhỏ Với điều kiện yêu cầu mặt thủy lực hệ thống cấp nước này, đường kính ống dẫn phải đạt từ D600mm đến D630mm, sử dụng ống có thành dày, van, vỏ bơm thiết bị phụ tùng khác chịu áp lực lớn so với áp lực cơng tác thơng thường Vì vậy, giải pháp việc tốn thêm kinh phí, ống van bơm bị mỏi sau thời gian dài chịu nước va, số đoạn ống phải thay sau thời gian sử dụng, làm cho giải pháp thêm tốn +) Thiết kế tuyến ống theo quy mô áp lực nước va: Với kết tính tốn với Tổ hợp hệ thống cấp nước cho thấy: Giá trị áp lực nước va dương sát với sức chịu tải thiết kế theo điều kiện làm việc bình thường Tuy nhiên, giá trị áp lực nước va âm đường ống phát sinh cách hốc khí chân khơng đường ống điểm cao Điều nguy hiểm cho mơ đỡ mơ néo, đễ làm tách liên kết mố néo với ống ống biến dạng co Với điều kiện thực tế tính tốn cắt dọc tuyến ống Hệ thống cấp nước nghiên cứu, giải pháp áp dụng Giải pháp sử dụng thiết bị chống nước va: Các loại thiết bị chống va vị trí đặt thích hợp tuyến ống xem Hình 2.18 Chương Thiết bị chống nước va chia làm 04 nhóm sau:  Van cho khơng khí vào ống;  Van không cho nước chảy ngược;  Thiết bị cho nước vào ống;  Thiết bị kiểm soát áp lực tháp cắt áp; +) Van cho khơng khí vào ống: +45.50 h w = 21,5m Van khÝ B +32.30 H0= 26,5m BĨ hót Z 0= 18,5m HC = 32 ,3 A C' BĨ x¶ C'' C1 L C1B= 4326m L AC1= 300m Van chiều Máy bơm +0.00 §êng chn Hình 3.16: Giải pháp bố trí van khí điểm cao Van thường kết hợp hai chức bản: Van thu xả khí van chống tách cột nước Là van chống lại áp lực âm, ngăn ngừa việc tạo hốc Khi áp lực ống tụt xuống áp lực khí trời van mở để thu khơng khí vào Khi áp lực ống lên áp lực khí trời van xảkhí ngồi Lưu lượng xả thường thấp nhiều lưu lượng thu Van thu khí xả khí thường kết hợp vào van, gọi van khí để thực 02 chức Với điều kiện làm việc hệ thống cấp nước nghiên cứu giải pháp hữu hiệu Đặc điểm van khí: - Van khí bố trí hạn chế khống chống nước hồn tồn; - Van khí khơng giảm nước va dương Đây đặc điểm phù hợp với tuyến đường ống hệ thống, theo kết tính tốn giá trị nước va dương khơng lớn nhiều so với cột nước bơm bình thường; - Van khí phải chọn kích cỡ để thu đủ khí Van khí khơng ngăn chặn tạo hốc pha nước va âm nên khơng khí khơng đưa vào đủ nhanh Pha nước va dương cần phải xả khí ngồi chậm để tránh va chạm mạnh 02 cột nước; - Việc cho khơng khí vào ống để chống áp lực âm tạo túi khí, túi khí gây tổn thất làm giảm tiết diện dòng chảy Nếu có q nhiều túi khí đường ống dịng chảy gần dừng lại Vì vậy, trường hợp xấu xẩy áp lực nước va tăng lên cao so với việc khơng có túi khí Do đó, khởi động bơm trở lại, cần phải để ý đến việc xả khí, khí xả thật chậm, cho lưu lượng vào ống từ từ cách điều chỉnh van hai chiều đặt sau bơm +) Van không cho nước chảy ngược: Van chiều bơm: Khi điện dòng chảy giảm vận tốc, chênh lệch áp lực bơm bể hút, đến lúc có dịng chảy ngược cột tích tích lũy đập vào bơm Để tránh vấn đề này, người ta phải đặt van chiều sau bơm Nhưng van không ngăn ngừa va tuyến ống mà bảo vệ va xâm nhập vào bơm Giải pháp thường kèm với thiết bị máy bơm Van chiều tuyến ống: Điều kiện không phù hợp với điều kiện cột nước thủy tĩnh hệ thống nhỏ theo chiều thuận Vì vậy, hệ thống cấp nước nghiên cứu, giải pháp không phù hợp Đóng van chiều: Tốt van phải đóng có dịng chảy ngược Nếu đóng trễ, nước chảy ngược qua van, tích lũy động lượng dội vào đĩa, đĩa đập mạnh vào thân van Vì vậy, tính tốn nước va cần xét trường hợp van chiều đóng có dịng chảy ngược +) Thiết bị cho nước vào ống: Hiện tượng tách cột nước hai cột nước va chạm vào tượng nguy hiểm xẩy đường ống Hiện tượng xẩy bơm điểm cao tuyến đường ống khi bơm dừng đột ngột BĨ x¶ mét chiỊu Van mét chiỊu hw = 46,25m +34.50 C BĨ hót Van chiều Z 0= 15,8m A Máy bơm L AC= 2430m HC = 34, 5m +0.00 L CB= 2380m H 0= 7,10m +8.70 Bể xả B Đờng chuẩn Hỡnh 3.17: Giải pháp bố trí bể xả chiều đặt điểm cao Giải pháp phù hợp với điều kiện làm việc hệ thống, giải pháp hạn chế áp lực nước va âm cách cho nước vào đường ống áp lực đường ống tụt xuống Ngoài cho nước vào ống điểm cao khả tạo hốc để ngăn ngừa tượng tách cột nước +) Các thiết bị kiểm sốt áp lực: Có nhiều loại van thiết kế để kiểm soát áp lực nước va dương bơm sau điện Về bản, nguyên lý chung là: Khi áp lực tuyến ống vượt trị số ấn định trước, van mở tức để xả nước chảy ngược bơm Sau chúng đóng từ từ Các van thường đặt trạm bơm, phía hạ lưu van chiều xả nước vào bể hút trời Đây giải pháp bảo vệ bơm đường ống nhiều trường hợp phát sinh nước va chưa tính đến trường hợp bất khả kháng xẩy vận hành hệ thống cấp nước 3.5.2 Giải pháp lựa chọn áp dụng cho hệ thống: Ngun tắc lựa chọn: - Giải pháp có tính chất thông dụng kèm với thiết bị bơm; - Giải pháp giải làm giảm áp lực nước va dương, đồng thời làm giảm ảnh hưởng nước va âm, đặc biệt đường ống không xuất chân không điểm cao; - Vận hành có tính tự động, khơng nhiều kết cấu phụ trợ khác kèm; - Lắp đặt, kiểm tra thay đơn giản; Giải pháp lựa chọn: +) Giải pháp 1: Thiết kế tuyến ống theo quy mô áp lực nước va Căn vào đặc điểm làm việc Tổ hợp hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn, giải pháp ‘’Thiết kế tuyến ống theo quy mô áp lực nước va’’ nghiên cứu áp dụng Vì giá trị nước va dương không lớn nhiều so với trường hợp áp lực bơm bình thường, áp lực nước va âm điểm cao lớn Vì vậy, thiết kế giải pháp kết cấu tăng độ bền nước va âm điểm cao điều cần thiết; +) Giải pháp 2: Sử dụng van không cho nước chảy ngược Căn vào kết phân tích nước Tổ hợp cho thấy: Áp lực nước va dương lớn thường rơi vào vị trí van khóa sau bơm Ví dụ Tổ hợp 1, cao cột nước áp lực nước va van khóa (Ngay sau Trạm bơm cấp 1) lên tới +125,06m cao cao độ cột nước làm việc (+66,50) lần Vì vậy, sử dụng van chiều trước trạm bơm giải pháp đảm bảo an toàn cho bơm +) Giải pháp 3: Sử dụng thiết bị kiểm soát áp lực Căn vào điều kiện làm việc trạm bơm như: Trạm bơm cấp : 03 máy bơm; Trạm bơm tăng áp 01 : 03 máy bơm; Trạm bơm tăng áp 02 : 01 máy bơm; Từ điều kiện thực tế cho thấy, xẩy tượng nước va có máy bơm ngừng đột ngột, máy bơm khác trạm hoạt động, xẩy trường hợp đóng van khóa hệ thơng khơng quy trình, Điều dễ xẩy áp lực nước va đoạn ống trước bơm lớn, khơng kiểm sốt tính tốn trước Vì vậy, để bảo an tồn cho van khóa trước bơm khơng bị hỏng va đập lớn nhiều lần, an toàn cho máy bơm, cần sử dụng giải pháp lắp đặt thiết bị kiểm soát áp lực cho đoạn ống sau trạm bơm Đặc biệt trạm bơm tăng áp Mặt bố trí hố van chống va (Thiết bị kiểm soát áp lực) sử dụng cho trạm bơm tăng áp Hình 3.24 a b 33 1 ab Hình 3.18: Sử dụng thiết bị kiểm soát áp lực sau trạm bơm tăng áp +) Giải pháp 4: Sử dụng van khí Căn vào kết phân tích nước va Tổ hợp hệ thống cho thấy: Tại điểm cao tất tổ hợp tính tốn xuất áp lực nước va âm, sinh tượng tách cột nước, tạo khối khí chân khơng thân ống Căn kiện cắt dọc tuyến ống cho thấy: Trên tuyến ống có nhiều điểm cao có áp lực áp suất khí trời Tuy nhiên, có số điểm cao ý lý trình: K0+300 ; K4+886 K19+560 xuất áp suất chân không ống Căn điều kiện làm việc lợi mặt thủy lực, tuyến đường ống phải làm việc có áp, dịng chảy đầy ống Vì vậy, khởi động bơm phải cho mở từ từ van xả khí khí hết Với trên, giải pháp lựa chọn hữu hiệu sử dụng van khí điểm cao để đảm bảo 02 nhiệm vụ: - Xả khí hệ thống bắt đầu bơm cấp nước; - Cấp khí ngừng bơm, ngăn tượng tách cột nước điểm cao giảm áp lực nước va Khi bố trí van xả khí điểm cao, cần ưu tiên điểm cao gần trước cửa xả trạm bơm Khơng bố trí van khí điểm cao nằm gần ống hút trạm bơm Sơ đồ bố trí van khí đại diện cắt dọc thể Hình 3.25 di õy TRạM BƠM TĂNG áP TRạM BƠM CÊP va n kh Ý, K 0+ 30 va n kh Ý, K 0+ 90 va n kh Ý, K 1+ 14 va n kh Ý, K 2+ 00 TRạM BƠM TĂNG áP đờng cột áp bơm va n kh í, K 2+ 50 K4+626 va n kh Ý, K 4+ 87 va n kh Ý, K 6+ 06 va n kh Ý, K 8+ 18 va n kh Ý, K 9+ 55 va n kh Ý, K 10 +1 84 va n kh Ý, K 10 +6 40 va n kh Ý, K 12 +8 15 va n kh Ý, K 13 +0 45 va n kh Ý, K 14 +1 33 va n kh Ý, K 15 +1 50 K17+130 va n kh Ý, K 18 +4 00 va n kh Ý, K 19 +5 00 va n kh Ý, K 20 +0 00 K21+936 h å ® å n g c hï h å yª n m ü Hình 3.19: Các van khí bố trí tuyến ống hệ thống +) Giải pháp 5: Sử dụng HDPE chủ yếu, có sử dụng ống gang số vị trí cần thiết Căn vào kết phân tích nước va Tổ hợp hệ thống cho thấy, phương án sử dụng ống Gang D600 thường có giá trị áp lực nước va lớn nhiều so với phương án sử dụng ống Nhựa HDPE loại Cần sử dụng ống Gang qua trạm bơm, kênh mương, cầu máng, đường giao thơng, Vì vậy, với chiều dài Ống Gang D600 hệ thống nhỏ, nên phương án chọn xem ống Nhựa HDPE D630 giải pháp tốt giảm thiểu áp lực nước va b¶ng thÔNG Số THIếT Kế TUYếN ĐƯờNG ốNG Hỡnh 3.20: Phng án chọn cho tuyến ống Nhựa HDPE 3.6 Đánh giá hiệu kinh tế kỹ thuật giải pháp: Các giải pháp đề xuất lựa chọn áp dụng Hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn dựa tính tốn tổng thể tuyến ống Có thể phân tích sau: +) Giải pháp 1: Sử dụng van khí Sau cơng trình gặp cố, nghiên cứu áp lực nước va Tuyến đường ống bổ sung thêm nhiều van khí điểm cao để tránh tượng tách cột nước, đồng nghĩa với việc giảm áp lực nước va dương Số lượng vị trí bổ sung cần lắp đặt van khí nêu Hình 3.25 Giải pháp thay cho giải pháp tăng sức chịu tải (Tăng độ cứng vật liệu) đường ống, tăng quy mô trụ đỡ, mố néo, để chịu áp lực chân khơng ống Ngồi ra, giải pháp lắp đặt bổ sung van khí thi cơng nhanh chóng, sớm giải vấn đề cấp bách cấp nước hệ thống +) Giải pháp 2: Phương án vật liệu cho tuyến ống Nhựa HDPE Đây giải pháp phù hợp để giảm áp lực nước va đặc tính kỹ thuật vật liệu chế tạo đường ống Để đảm bảo yêu cầu tiến độ dự án, đoạn đường lựa chọn ống Nhựa HDPE với loại khác nhau, nêu Hình 3.26 Giải pháp giải 02 vấn đề: o Tiến độ cơng trình; o Giảm áp lực nước va; Cho thấy, giải pháp đẩy nhanh tiến độ lắp đặt đường ống, mối nối, sớm đưa cơng trình vào khai thác Đây vấn đề cấp bách có tính Kinh tế xã hội dự án KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Trong luận văn tác giả trình bày với 03 chương, tương ứng với chương tác giả đưa kết sau: Chương 1: Tác giả nêu tổng quan làm việc đồng thời máy bơm, đường ống, trường hợp làm việc riêng trạm bơm, đặc biệt máy bơm làm việc nội tiếp Tổng quan tượng nước va trường hợp phân tích nước va Từ đưa tác hại tượng nước va cho đường ống áp lực nói chung đường ống bơm nói riêng Chương 2: Đây chương nêu lên sở lý luận khoa học cho phương pháp tính tốn nước va đường ống áp lực nói chung đường ống bơm nói riêng Tác giả phân tích từ đường ống áp lực chung để đưa điểm riêng tính tốn nước va đường ống bơm, từ thơng số chung đến việc giải hệ phương trình dây chuyền đường ống Với sở lý luận đó, tác giả sâu nghiên cứu tính tốn đưa ví dụ tính tốn áp lực nước va cụ thể cho trường hợp: - Xét đến ảnh hưởng ma sát; - Các trường hợp tính tốn nước va vận hành bơm; - Phân tích tính nước va có ảnh hưởng tượng tách cột nước điểm cao; Dựa sở lý luận đó, đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng tượng nước va cho đường ống bơm, tương ứng ưu nhược điểm điều kiện áp dụng cho giải pháp Bên cạnh đó, nêu tiêu chuẩn lưu lượng, đường kính ống, trắc dọc đường ống, vận tốc ống, cột nước thủy tĩnh, để nhận định cần thiết hay không cần thiết việc tính tốn áp lực nước va cho hệ thống bơm đường ống Chương 3: Đây chương áp dụng cụ thể sở lý luận khoa học nêu Chương vào cơng trình cụ thể ngồi thực tế Tác giả phân tích rõ ràng chi tiết Tổ hợp làm việc Hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn để xác định điều kiện ban đầu điều kiện biên Từ điều kiện đó, xác định sơ đồ tính tốn cụ thể cho tổ hợp Tính tốn đánh giá kết phân tích nước va cho tổ hợp Từ phân tích giải pháp giảm thiểu nước va lựa chọn giải pháp áp dụng cho cơng trình hệ thống cấp nước Đồng thời, kết hợp với lịch sử giải pháp kỹ thuật mà cơng trình áp dụng, cố xẩy hệ thống, tác giả phân tích tính hiệu kinh tế, kỹ thuật cho giải pháp bổ sung đề xuất áp dụng Kiến nghị: Qua phân tích nước va cho trạm bơm đường ống dẫn, tác giả kiến nghị cần tính tốn ảnh hưởng tượng nước va thiết kế với trường hợp: - Hệ thống bơm có tổng chiều dài thủy động 15m, lưu lượng lớn 120 m3/h; - Hệ thống bơm cao áp có van chiều; - Mọi hệ thống có tượng tách nước +) Hệ thống có đỉnh, cút đứng, điểm cao; +) Ống chuyển tải cần đặt van xả thu khí tự động; +) Ống lúc đầu dốc đứng đường dài (trên 100m), sau dốc ngược lại đường dài - Vận tốc đường ống 1,2 m/s; - Hệ số an tồn (ống, van, vỏ bơm/ áp lực cơng tác) nhỏ 3,5 Việc phân tích nước va cho trạm bơm nối tiếp áp dụng cho cơng trình Hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn, đưa giải pháp giảm áp lực nước va, đảm bảo an toàn cho đường ống trạm bơm xẩy tượng nước va Vì tác giả kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu thêm số vấn đề khác sau: - Nghiên cứu tính tốn thiết bị chống va hệ thống cấp nước; - Nghiên cứu giải pháp thiết kế trắc dọc đường ống đế chống giảm thiểu ảnh hưởng tượng nước va lên hệ thống cấp nước; TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn HD.TL-C-7-83 “Hướng dẫn thiết kế trạm bơm tưới tiêu nước”; Viện Khoa học công nghệ xây dựng, “Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi – Tập 6_Cơng trình thủy điện” ; [2] Bộ mơn Trạm bơm, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội, “Giáo trình Máy bơm Trạm bơm” ; [3] PGS.TS Hồ Sỹ Dự, PGS.TS Nguyễn Duy Hạnh, TS Huỳnh Tấn Lượng, PGS.TS Phan Kỳ Nam, “Giáo trình Cơng trình trạm thủy điện”– NXB Nông Nghiệp, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội ; [4] Lưu Cơng Đào, Nguyễn Tài, “Sổ tay tính tốn thủy lực” - PG KIỄLEP, dịch từ tiếng Nga – NXB Nông Nghiệp, Hà Nội; [5] Trịnh Xuân Lai –NXB Xây Dựng, “Tính tốn mạng lưới phân phối nước phân tích nước va” [6] GS.TS Vũ Văn Tảo, GS.TS Nguyễn Cảnh Cầm, “Giáo trình Thủy lực – Tập 1, 2” - NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 2006 – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội; [7] Tổng công ty tư vấn xây dựng Thủy lợi Việt Nam – CTCP Hồ sơ thiết kế sở Hệ thống cấp nước cho khu kinh tế Nghi Sơn, Thanh Hóa; [8] Viện khoa học công nghệ xây dựng, “Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi – Tập 6_ Cơng trình thủy điện ” ... pháp giải hệ phương trình nước va là: Phương pháp giải tích Phương pháp đồ giải 2.5 Giải hệ phương trình nước va phương pháp giải tích: 2.5.1 Giải hệ phương trình nước va: Để giải hệ phương trình. .. hình tốn cho toán xác định áp lực nước va hệ thống trạm bơm nối tiếp từ đề xuất giải pháp cơng trình làm giảm áp lực nước va trong đường ống dẫn hệ thống trạm bơm Cách tiếp cận: - Thu thập tài... - Nghiên cứu làm việc hệ thống trạm bơm nối tiếp - Nghiên cứu sở lý thuyết trường hợp xuất nước va hệ thống trạm bơm nối tiếp - Nghiên cứu mơ hình tính tốn cho toán nước va đường ống dẫn nước