Đồ án trạm bơm XD thủy lợi thủy điện

Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân PHẦN A: TÀI LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ §I-TÀI LIỆU THIẾT KẾ Theo quy hoạch thủy lợi, trạm bơn Nhơn An cơng trình đầu mối khu tưới Nhơn An, trạm bơm lấy nước sông Ái, bình đồ khu vực xây dựng tỷ lệ 1/500 Tài liệu cần thiết cho việc cho việc xác định quy mô trạm bơm Nhơn An sau: Hệ số tưới đầu mối Bảng 1.1 Hệ số tưới thời gian tưới yêu cầu đầu mối THỜI GIAN TƯỚI HỆ SỐ TƯỚI Từ ngày Đến ngày Số ngày q(l/s.ha) 03 – 01 30 – 01 28 1,35 01 – 02 12 – 02 12 1,29 13 – 02 22 – 02 10 1,13 23 – 02 02– 03 0,90 03 – 03 21 – 03 19 1,05 22 – 03 29 – 03 1,08 01 – 04 15 – 04 15 1,17 16 – 04 30 – 04 15 1,23 01 – 05 23 – 05 23 1,06 24 – 05 07 – 06 14 0,85 Diện tích khu tưới ω = 580 Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới Zyc =58 m Q trình mực nước sơng theo tháng ứng với p = 75% vị trí xây dựng trạm bơm Bảng 1.2 Q trình mực nước sơng theo tháng ứng với p = 75% vị trí xây dựng trạm bơm Tháng Trang Tuần Ngày Mực nước Z(m) 10 46.5 10 46.6 11 46.7 10 46.1 Tháng 4 Tuần Ngày Mực nước Z(m) 10 45.7 10 45.4 10 45.3 10 46.1 10 46.3 10 46.2 46.5 11 46.4 10 46.5 10 46.3 10 46.3 10 46.4 11 46.0 10 46.5 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân – Cao trình mực nước lũ cao ứng với p = 1% Zmax = 47,6 m – Cao trình mực nước thấp ngồi sơng ứng với p = 90% Zmin=44,8 m Các tài liệu khác: – Nhiệt độ bình qn nước sơng t = 25oC – Mật độ phù sa trong nước sông W = 0,87kg/m3 – Trên tuyến thăm dò cho thấy lớp đất tgitj pha cát – Khu vực xây dựng trạm bơm gần đường giao thông liên tỉnh đường điện cao 10KV §2- NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 2.1-Bố trí tổng thể cơng trình đầu mối trạm bơm Nhơn An 2.2 -Thiết kế kênh tháo, kênh dẫn trạm bơm 2.3-Tính tốn loại cột nước 2.4-Chọn máy bơm kiểm tra tải động 2.5-Thiết kế sơ nhà máy,bể hút,bể xả 2.6-Các vẽ kèm theo thuyết minh: vẽ khổ A1(01 02 bản) thể mặt cắt ngang,cắt dọc,mặt nhà máy,bể hút bể xả Trang Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân PHẦN B: THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI §1-BỐ TRÍ TỔNG THỂ CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 1.1 Chọn tuyến cơng trình : Việc chọn tuyến xây dựng trạm bơm phải thỏa mãn yêu cầu sau : Hướng lấy nước thuận dịng Cơng trình lấy nước khơng bị bồi lắng , xói lở Tuyến cơng trình phải ổn định , khống chế lớn diện tích tưới tiêu với lượng đào đắp Việc chọn tuyến kênh vào tài liệu : Mục đích xây dựng : Trạm bơm tưới Nguồn nước đặc tính Bình đồ vị trí nơi đặt trạm Từ tài liệu yêu cầu ta tiến hành lập luận , phân tích vạch số phương án tuyến cơng trình Sau so sánh kinh tế, kỹ thuật ta chọn tuyến cơng trình bình đồ xây dựng TL 1/500 1.2 Hình thức bố trí vị trí cơng trình : Căn vào tuyến cơng trình chọn ta bố trí cơng trình sau : Hnh thức bố trí cơng trình trạm bơm : Do lưu lượng u cầu trạm bơm lớn Vì cơng trình trạm thuộc kiểu nhà máy bơm trọng lực Nhà máy kiểu có khả chống lại lực đẩy lớn , nhà máy bố trí ngồi bờ sơng Mặt khác nên bố trí sàn động cao mực nước lũ Bố trí nhà máy bơm kiểu làm cho kênh dẫn ngắn khối lượng đào đắp , khối lượng nạo vét hàng năm , giảm chi phí vận hành Tuy nhiên bố trí nhà máy kiểu có nhược điểm là: nhà máy bị đe dọa trực tiếp lũ, lực đẩy lớn kết cấu nhà máy phức tạp, khối lượng xây dựng lớn Để định vị trính nhà máy tuyến cơng trình phải dựa vào tài liệu địa chất , mặt khu vực, đường giao thơng ngồi nhà máy, hướng đặt trạm biến áp , gian điện, gian sửa chữa, nhà quản lý, mặt thi cơng Đối với ĐAMH ta dựa vào số yêu cầu sau : Chống lũ cho động : Trang Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Để đảm bảo cầu động không bị ngập lụt mùa mưa lũ cao trình sàn động phải cao mực nước lũ từ 0,5 m trở nên Sơ chọn cao trình sàn động sau: Zsàn dc = Z lũ + 0,5 = 47,6 + 0,5 = 48,1(m) Đây số liệu chọn sơ ban đầu, việc xác định cao trình đặt động thực phụ thuộc vào cao trình đặt máy bơm, loại máy bơm nối trục động máy bơm 1.3 Xác định vị trí bể tháo : Để tưới tự chảy cho toàn khu vực, bể tháo phải bảo đảm khống chế mực nước yêu cầu đầu kênh tưới máy bơm làm việc với lưu lượng thiết kế , ngồi cịn đảm bảo bể tháo phải đặt đất nguyên , có khối lượng đào đắp , chiều dài ống đẩy ngắn để giảm vốn đầu tư xây dựng kinh phí quản lý hàng năm ống đẩy, phải bảo đảm góc nghiêng đường ống phải nhỏ góc nội ma sát đất Sơ xác định cột nước trạm bơm : H = Zyc - Z bhmin = 58,0-44,8= 13,2m Nhận xét: Cột nước trạm tương đối lớn, ta bố trí bể tháo xa với nhà máy Từ mực nước yêu cầu Zyc = 58 m ta chọn cao trình bố trí bể tháo chọn sơ vị trí xây dựng bể tháo vị trí quanh đường đồng mức 57,5 Vị trí đặt nhà máy chổ địa hình phẳng để thuận lợi cho cơng tác thi công nhà máy, kết hợp với mực nước lũ ứng với tần suất p=1% 47.6 (m), ta đặt vị trí nhà máy đường đồng mức 50.0 (m) Sơ đồ bố trí tổng thể cơng trình đầu mối trạm bơm tưới Công trình lấy nước Cơng trình dẫn nước Bể lắng cát Bể tập trung Trang 5 Nhà máy bơm 6.Ống đẩy Bể tháo Kênh tháo Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Phần bố trí cơng trình lă kết nhận định sơ ban đầu Kết tính tốn xác phần sau giúp ta có cao trình vị trí xác để bố trí cơng trình §2-THIẾT KẾ KÊNH THÁO VÀ KÊNH DẪN 2.1 Xác định lưu lượng : 2.1.1 Lưu lượng thiết kế Qtk: Lưu lượng thiết kế xác định theo công thức sau : Qtk=Qyc Trang Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Qtk = Qyc = qtk .10 =1,35.580/1 = 783 (l/s ) = 0,783( m3/s ) ( qtk chọn qmax lưu lượng lớn với số ngày tưới dài lưu lượng yêu cầu tưới theo thời kỳ) Thay vào cơng thức ta có : 2.1.2 Lưu lượng lớn Qmax, lưu lượng nhỏ Qmin: Lưu lượng lớn thường chọn theo công thức sau : Qmax = 1,2Qtk = 1,2 0.783= 0.940 ( m3/s ) Lưu lượng nhỏ : Qmin  qmin .103  0,85.580.1000  493(l / s )  0, 493( m3 / s) Qmin = 0,4Qtk=0,4.0.783= 0.313 (m3/s) Kết luận: Qtk = 0.783 ( m3/s ) Qmax = 0.940 ( m3/s ) Qmin = 0.493 ( m3/s ) Qmin = 0.313 ( m3/s ) 2 Chọn min( Qmin , Qmin ) = Qmin = 0.313 ( m3/s ) làm lưu lượng kiểm tra 2.2 Thiết kế kênh tháo kênh dẫn: 2.2.1 Thiết kế kênh tháo : Nhiệm vụ kênh tháo dẫn nước từ bể tháo đến mặt ruộng Kênh phải đảm bảo dẫn đủ nước, ổn định, không bị bồi lắng xói lỡ Kích thước mặt cắt kênh tháo xác định thơng qua tính tốn thủy lực Chọn kênh có mặt cắt hình thang Thiết kế mặt cắt ngang kênh với lưu lượng thiết kế Qtk = 0.783 ( m3/s ) Tại khu vực cần xây dựng cơng trình có tình hình địa chất tương đối tốt, lớp đất canh tác lớp đất thịt pha cát nên ta chọn tiêu kênh sau Đất khu vực đất thịt pha cát, Qtk = 0.783 ( m3/s ) theo Bảng TCVN 4118-2009 - Hệ số mái m1 = 1,50 - Hệ số mái m2 = 1,25 - Hệ số nhám kênh n = 0,025 - Độ dốc đáy kênh i = x10 -4 Ta tính tốn theo phương pháp đối chiếu mặt cắt có lợi thủy lực Agrotskin Trang Đồ án mơn học: Trạm Bơm Tính f(Rln) = GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân 4.m0 i QTK Với m0 =  m  m = 2,106 - Suy f(Rln) = 0.1521 Tra bảng 8-1 bảng tra thủy lực ứng với f(Rln) = 0.1521 & n = 0,025 có : Rln = 0.5167 ( m ) Tính b & h : Sơ tính h theo cơng thức đảm bảo điều kiện ổn định lòng kênh : h  A3 Qtk Với Qtk = 0.783 (m3/s) A : hệ số, A = 0,71,0  Qtk nhỏ chọn A = 0.95 h  0.95 0.783  0.876(m) = b = 3.Q 0, 25  m =1.322 (m) h Do ta chọn b= h. = 0.876×1.322 = 1.158(m) Chọn bo = 1.2 (m) b 1.2   2.322 Rln 0.5167 Tra bảng phụ lục 8-3 bảng tra thủy lực với m = 1,5 h  1, 725 Rln h = 1.725×0.5167 = 0.891 (m) gần giá trị h giả thuyết Chọn độ cao an toàn kênh - theo Bảng 10 TCVN 4118-2009 : a = 0.2 (m) Chọn độ rộng bờ kênh - theo Bảng TCVN 4118-2009 : c= 0.9 (m) Kiểm tra điều kiện khơng lắng , khơng xói - theo mục 6.3.9 TCVN 4118-2009 : Dùng Qmax để kiểm tra điều kiện khơng xói Qmin để kiểm tra điều kiện không lắng Ta lập bảng sau : Bảng 2.1- Chỉ tiêu thiết kế kênh kiểm tra đk vận tốc KL,KX Chú thích : Trang Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân  - Diện tích mặt cắt ướt kênh (m2)  = ( b + m.h )h - Để đảm bảo điều kiện không lắng V > [ VKL ] Trong : [ VKL ] = A.Q0,2 + Q = Qmin = 0.313 ( m3/s ) + A : Hệ số định tốc độ chìm lắng cho W = 1,1 ( mm/s ) < 1.5 Chọn A = 0.33 + [VKL ] : vận tốc không lắng cho phép Thay vào công thức ta có : [ VKL ] = 0,33 x 0.3130,2 = 0,262 ( m/s ) Theo tính tốn bảng ta có : V = 0,287 (m/s) > [ VKL ] = 0,262 (m/s) Như kênh thiết kế bảo đảm không lắng - Để đảm bảo điều kiện khơng xói Vmax < [ VKX ] Trong : [ VKX ] = K Q0,1 K = 0,53 Hệ số phụ thuộc lọai đất Đất khu vực xây dựng đất thịt pha cát (Bảng 13 TCVN-4118-85) Q = Qmax = 0.94 (m3/s) Thay vào ta có : [ VKX ] = 0,53 x 0.940,1 = 0,527 (m/s) Theo tính toán bảng : Vmax = 0,379 (m/s)< [ VKX ] = 0,527(m/s) Như : đoạn kênh thiết kế bảo đảm điều kiện khơng xói Kết luận : Vmax < [ VKX ] Vmin > [ VKL ] Như vậy, vận tốc dng nước kênh đảm bảo điều kiện: [VKL] < V kênh < [VKX] Do đó, kích thước kênh đê thiết kế hồn tồn chấp nhận Ứng với Qtk = 0.783 (m/s) , có b= 1.2 (m) , chọn htk = 0.89 (m) Trang Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân * Xác định cao trình đáy kênh : Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới Z yc = 58 m Đây cao trình mực nước bể tháo ứng với QTK Cao trình đáy kênh : Zđk = Zyc - h = 58-0.89 = 57.11 (m) Ta lập bảng tính cao trình mực nước bể tháo ứng với thời kỳ tưới cho Xem bảng : Bảng - Xác định ĐMN kênh tháo ứng với lưu lượng khác (Zi~Qi) m=1.5 Từ ngày (1) Đến ngày (2) 3/1 i=0.0002 n=0.025 Số ngày Q (m3/s) f(Rln) Rln bk(m) b/Rln h/Rln h(m) Z(m) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 30/1 28 0.1521 0.517 2.322 1.725 0.89 58.00 1/2 12/2 12 0.1592 0.508 2.362 1.717 0.87 57.98 13/02 22/02 10 0.1818 0.484 2.479 1.693 0.82 57.93 23/02 2/3 0.2282 0.446 2.693 1.647 0.73 57.84 3/3 21/3 19 0.1956 0.417 2.546 1.679 0.79 57.90 22/03 29/3 0.1903 0.476 2.520 1.684 0.80 57.91 1/4 15/4 15 0.1754 0.491 2.446 1.700 0.83 57.94 16/04 30/4 15 0.1671 0.499 2.403 1.708 0.85 57.96 1/5 23/5 23 0.1973 0.473 2.537 1.681 0.80 57.91 24/5 7/6 14 0.783 0.748 0.655 0.522 0.609 0.626 0.679 0.713 0.615 0.493 0.2416 0.437 2.749 1.636 0.71 57.82 1.2 Cột (1),(2), (3) : ngày tưới Cột (4) : Lưu lượng qua trạm Cột (5): Tính f ( RLN ) = m0  i 2,106  0,0002 0.119   Qi Qi Qi Cột (6) : Từ f( RLN ) tra bảng ( 8-1 ) PLTL RLN Cột (8) : Tính b/ Rln Cột (9) : Từ b/RLN tra bảng ( 8-3 ) PLTL h/RLN Cột (10) : h = h R LN R LN Cột (11) : Cao trình mực nước bể tháo : Zbt = Zđk + hi = 57,11 + hi (m) * Chiều rộng bờ kênh: theo bảng - TCVN 4118-85, Lưu lượng kênh Qtk=0.783 Z1đm = 44,8 + 5,83 = 50,63 (m) So sánh Z1đm = 50,63m > Ztkđm = 49,49m Máy bơm làm việc an toàn b) Kiểm tra cao trình đặt máy máy bơm làm việc với cột nước thấp H tkmin: Htkmin = 11,45 (m) tra đường đặc tính Q= 212m3/s [Hck]= 5,2 (m) Tốc độ cửa vào máy bơm vào lúc này: vvào  4Q 4x0, 212   3, (m/s)  Dv 3,14x0,32 Giả thiết giá trị Hat, hbh , htoh khơng đổi, đó: 32 [hs] = 5,2 – 10 + 10,28 + 0,24 – 0,34 - 0,9 = (m) 2x9,81 Khi máy bơm làm việc với cột nước nhỏ mực nước bể hút cao => Z2đm = Zbhmax + [hs] = 47,6 + = 51,6 (m) So sánh Z2đm = 51,6m > Ztkđm = 49,49m Như vậy, máy bơm làm việc an toàn trường hợp Chọn cao trình đặt máy thiết kế trạm bơm Ztkđm = 49,5 m §6 THIẾT KẾ NHÀ MÁY, BỂ HÚT, BỂ XẢ I Chọn loại nhà máy, tính chọn kích thước, cấu tạo nhà máy, ống hút Chọn loại nhà máy Việc lựa chọn loại nhà máy mang ý nghĩa lớn mặt kinh tế lẫn kỹ thuật Loại nhà máy chọn hợp lý góp phần phát huy tối đa ưu điểm loại máy bơm chọn, giảm khối lượng xây dựng, tiện lợi cho việc thi cơng, bố trí thiết bị nhà máy Loại nhà máy phụ thuộc nhiều yếu tố, tổng quát gồm yếu tố chính: Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, địa chất thủy văn) điều kiện kỹ thuật (quy mô trạm bơm, loại máy bơm) Sau ta phân tích yếu tố ảnh hưởng để thấy rõ phụ thuộc Điều kiện tự nhiên: + Địa hình: Địa hình ảnh hưởng đến vị trí đặt nhà máy, ảnh hưởng đến loại nhà máy Trong điều kiện cụ thể đồ án địa hình thuận lợi, cho phép ta đặt trạm bơm chọn (trên bình đồ) Với vị trí cho phép ta chọn loại nhà máy tùy Trang 22 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân ý cho phù hợp với loại máy bơm chọn khối lượng đào đắp, xây dựng + Địa chất: Ảnh hưởng đến ổn định nhà máy, ảnh hưởng đến loại nhà máy Ở đây, địa chất phân bố tuyến, toàn tuyến đất đất thịt pha cát, coi địa chất tương đối tốt, ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại nhà máy + Địa chất thủy văn: Nước ngầm ảnh hưởng xấu đến tính chất đất dẫn đến ổn định cho nhà máy, mực nước ngầm cao thấm vào nhà máy gây khó khăn cho cơng tác quản lý, vận hành Ảnh hưởng đến việc chọn loại nhà máy Ở đây, mực nước ngầm thấp, coi nước ngầm không gây ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn loại nhà máy - Điều kiện kỹ thuật: + Quy mô nhà máy: Quy mơ nhà máy ảnh hưởng đến kích thước, khối lượng cơng trình lấy nước, dẫn nước, vị trí đặt trạm bơm, ảnh hưởng đến loại nhà máy Ở đây, nhà máy có lưu lượng bé, cột nước khơng lớn, loại nhà máy thích hợp nhà máy bơm kiểu móng tách rời + Loại máy bơm: Máy bơm ly tâm hay hướng trục, trục đứng hay trục ngang, mà định đến loại nhà máy Ở đây, máy bơm chọn máy bơm ly tâm trục ngang, loại nhà máy thích hợp nhà máy bơm kiểu móng tách rời Kết luận: Qua việc phân tích trên, ta nhận thấy loại nhà máy bơm thích hợp đồ án nhà máy bơm kiểu móng tách rời, vừa đảm bảo điều kiện kỹ thuật vừa có lợi kinh tế Do loại nhà máy chọn nhà máy bơm kiểu móng tách rời Tính chọn kích thước nhà máy 2.1 Chiều rộng nhà máy Công thức xác định chiều rộng nhà máy: Bb  t  0,  Lt1  lb  LK  Lt  0,  t (m) Trang 23 Đồ án môn học: Trạm Bơm t Lt1 GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân lb Bb LK t Hình : Tính tốn chiều rộng nhà máy Trong đó: + t bề rộng tường thượng lưu nhà máy, t = 20 cm + 0,2m khoảng cách từ mặt bích đến tường để thuận lợi cho tháo lắp + Lt1 , Lt2 chiều dài ống đệm để dễ dàng tháo lắp, khóa máy bơm cần sửa chữa, thường Lt1 = (0,3 – 1)m, chọn Lt1 = 0,4 m, chọn Lt2 = 0,2 + lb kích thước máy bơm, tra bảng kích thước máy bơm ly tâm cửa nước vào,máy bơm 12 Д - 19 ta lb = 1,14m + LK tổng chiều dài thiết bị phụ máy bơm chiều dài đoạn ống nối tổ máy đến tường hạ lưu nhà máy, kích thước thiết bị phụ tra bảng kích thước phận tổ máy bơm ly tâm, chiều dài đoạn ống nối chọn cho phù hợp với nhịp cầu trục + LK= L5+L6+L7 =0,3+0,7+0,5 = 1,5  Bb  0,  0,  0,  1,14  1,5  0,  0,  0,  4, 04( m) Vậy chiều rộng nhà máy Bb = 4,04 m Trang 24 Đồ án môn học: Trạm Bơm 2.2 GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Chiều dài nhà máy Công thức xác định chiều dài nhà máy: L  nL,b  (n  1) a   L1  Lsc  2t (m) Trong đó: - n số tổ máy bơm, n = - L'b kích thước bên ngồi máy, với máy bơm ly tâm cửa nước vào L'b chiều dài tổ máy kể máy bơm động L'b  2( K  Л )  2(0, 660  0,530)  2,380(m) (m) ' Lấy Lb = 2,4 (m) - aδ khoảng cách vỏ máy: a  K  Л  0, 660  0,530  1,190(m) Lấy aδ = 1,2m - L1 khoảng cách từ tổ máy đến tường, để đảm bảo lại lấy L = 1m - t chiều dày tường, t = 0,2 m - Lsc chiều dài sàn sửa chữa, lựa chọn cho đảm bảo sửa chữa vật lớn động hay máy bơm đảm bảo lối lại (Lb’ + 1), lấy Lsc = 2,5 (m) => L  0,  2,5  5* 2,  4*1,   0,  20, 7( m) Vậy chiều dài nhà máy L = 20,7 (m) 2.3 Tính cao trình nhà máy 2.3.1 Cao trình sàn nhà máy Zsdc = Zđm – E Trong đó: Zsdc cao trình sàn đặt động Zđm cao trình đặt máy, Zđm = +49,5 m E kích thước định hình máy bơm 12- Д19 , E=0,525 (m) => Zsdc=49,5 – 0,525 =48,98 (m) 2.3.2 Cao trình dầm cầu trục Cơng thức xác định cao trình dầm cầu trục: Z ctr  Z sdc  hmax  c  e  f (m) Trong đó: - Zctr cao trình dầm cầu trục nhà máy (m) - Zsdc cao trình sàn đặt động cơ, Zsdc = 48,98 (m) - hmax chiều cao lớn vật cần nâng, vật cần nâng có kích thước lớn máy bơm, hmax = hb = E + Д =0,525+0,320 =0,845.Lấy 0,85 (m) - c chiều dài dây chảo, lấy c = 0,7 (m) - e chiều cao dự trữ, lấy e = (m) - f chiều dài ban đầu dây cáp, lấy bảng tra cầu trục f = 1,5 (m) => Z ctr  48,98  0,85  0,   1,5  53, 03( m) Vậy cao trình dầm cầu trục 53,03 (m) Trang 25 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân a Ztrnm Zsgm e hmax c f hctr Zdctr Hình : Xác định cao trình nhà máy 2.3.3 Cao trình trần nhà máy Cơng thức xác định cao trình trần nhà máy: Z trnm  Z ctr  hctr  a (m) Trong đó: - Ztrnm cao trình trần nhà máy (m) - Zdctr cao trình dầm cầu trục, Zdctr = 53,03 (m) - hctr chiều cao cầu trục, hctr = 0,4 (m) - a khoảng cách an toàn từ cầu trục đến trần nhà, lấy a = 0,5 (m) => Z tran  53, 03  0,  0,5  53,93(m) Vậy cao trình trần nhà máy 53,93 (m) Cấu tạo nhà máy - Nhà máy có tầng đặt máy bơm, động thiết bị phụ - Phần móng nhà máy làm tách rời tách rời với bệ móng máy bơm, vật liệu bê tông cốt thép Kích thước móng, hàm lượng cốt thép thơng qua tính toán để xác định, để đơn giản ta lấy theo cấu tạo - Cột nhà: Cột nhà đồng thời cột đỡ dầm cầu trục, cầu trục, vật di chuyển nhà: Phần vai đỡ dầm cầu trục: 0,2 × 0,2m Phần vai 0,2 × 0,2m Kích thước vai cột chi tiết hình vẽ Trang 26 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Chi tiết mũ cột 45° Hình : Kích thước cột đỡ dầm cầu trục - Dầm cầu trục: Dầm cầu trục chạy dọc nhà máy liên kết với cột nhờ vai cột Nhiệm vụ dầm đỡ đường ray để di chuyển cầu trục Mặt cắt ngang dầm cầu trục hình chữ T hình vẽ - Tường cửa: Tường xây gạch dày 20 cm, tường bố trí cửa sổ để thơng gió cho nhà máy Tổng diện tích sổ phía 1/5 diện tích sàn động để nhà thống Cửa sổ bố trí để đóng mở dễ dàng, tỏa nhiệt tốt cho động thoải mái cho người quản lý Cửa vào bố trí đầu hồi nhà máy Cửa bố trí phía gian sửa chữa, có kích thước 2×3m - Nóc nhà: Nóc nhà phải đảm bảo không dột, cách nhiệt nước mưa thoát nhanh Thứ tự từ xuống dưới: gạch nem, giấy tẩm nhựa đường, bê tông bọt xỉ than để tạo dốc, vữa xi măng 5cm, panen hộp 25cm đỡ xà ngang xà dọc nhà Xà ngang nối liền cột đối diện làm thành khung cứng Mặt cắt ngang xà ngang có dạng chữ nhật Để thoát nước mưa nhanh, xà ngang cao thoải dần phía Chiều cao nhịp xà ngang lấy 1/10 chiều dài xà ngang Ống hút Việc lựa chọn ống hút có ý nghĩa mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, kích thước, chất liệu ống hút ảnh hưởng đến tổn thất cột nước đoạn ống ảnh hưởng đến giá thành đầu tư Việc lựa chọn tính tốn ống hút quay cơng việc chính: chọn vật liệu làm ống, tính tốn đường kính ống cấu tạo đường ống - Vật liệu làm ống: ống hút làm nhiều vật liệu, nhiên để đảm bảo độ bền, ổn định ta chọn vật liệu làm ống thép - Đường kính ống: theo TCVN 8423 – 2010: “đường kính ống hút có chiều dài 50m cần lấy theo tốc độ cho phép nước: lưu tốc từ 0,7 m/s đến m/s chọn D ≤ 250 mm; lưu tốc từ m/s đến 1,5 m/s chọn 250 mm < D < 800 mm; lưu tốc từ 1,5 m/s đến 1,8 m/s chọn đường kính ống D ≥ 800 mm” Như vậy, việc tính tốn đường kính ống hút tìm đường kính phù hợp với vận tốc nước cho phép Trang 27 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Cơng thức xác định đường kính ống hút: D 4.Qtk (m) 3,14.V + Trường hợp V = 1(m/s) => D  4.0,196  0,5(m) > 0,25(m) => Không thỏa mãn 3,14.1 + Trường hợp V = (1 - 1,5) m/s => D = (0,5 - 0,41)m => Chọn D = 0,5(m) € (0,25 – 0,8)m => Thỏa mãn Vậy đường kính ống hút chọn Dh = 0,5 (m) - Cấu tạo đường ống: ảnh hưởng lớn đến tổn thất cột nước, ống hút phải hạn chế đến mức tối đa đoạn nối, chỗ nối ống hút phải kín để tránh khơng khí lọt vào, chỗ nối phải dùng khớp nối cứng, đoạn ống hút phải cố định để tránh rung lắc máy bơm làm việc * Thiết kế ống chuyển tiếp Vì ống hút có đường kính lớn cửa vào bánh xe công tác máy bơm nên phải sử dụng đoạn chuyển tiếp, ống nối tiếp thu hẹp tính theo : Lct = (3,5~7)(Dôh-Db) = (3,5~7)(0,5-0,3) = 0,7~1,4 (m) Chọn Lct = m II Thiết kế bể hút Bể hút có nhiệm vụ nối tiếp kênh dẫn với nhà máy bơm Bể gồm phần: phần mở rộng kênh dẫn phần tập trung nước Công trình lấy nước có nhiệm vụ phân phối nước cho nhà máy bơm ngăn cản rác bẩn chui vào máy bơm Phần tập trung nước có dạng hình chữ nhật có chiều dài phụ thuộc vào số máy bơm cách bố trí ống hút, chiều dài trụ pin định Chiều dài ảnh hưởng lớn đến dòng chảy phần mở rộng Khi tỷ số B/bk = 6,2 hình thành khu nước quẩn đáy xoáy mặt Nếu giảm B/b k ≤ tượng cần phải giảm chiều dài phần tập trung nước cách bố trí ống chụm lại Như ta nhận thấy chiều dài phần tập trung nước có ảnh hưởng lớn đến cấu tạo bể hút Chiều dài phần tập trung nước: Bct  nb  (n  1). (m) Trong đó: - n số tổ máy, n = - δ bề dày trụ pin, δ = 0,3m - b chiều rộng khoang nước, xác định sau: b  2.a  Dv (m) Với: + a khoảng cách từ mép ống hút đến trụ pin phải đảm bảo thuận lợi cho công tác lắp đặt sửa chữa ống hút, chọn a = 0,4m + Dv đường kính miệng vào ống hút, thường lấy Dv = (0,5 – 1,5)D => Chọn Dv = D = 0,5m => b  2.0,  0,5 = 1,3(m) Trang 28 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân => Bct  5.1,3  (5  1).0,3  7, 7(m) Kiểm tra tỷ số: Bct 7,   6,  => phải bố trí thêm tuyến bk 1, Tính tốn kích thước cao trình: Tính cao trình a Tính cao trình đáy bể tập trung nước Cao trình đáy bể tập trung nước phải tính tốn cho đảm bảo miệng ống hút phải ngập mực nước thấp bể hút đoạn h2 = (1,3 – 1,5)Dv, h2 € (0,8 – 1,5)m, miệng ống hút phải cách đáy đoạn h1 = (0,62 – 0,8)Dv, hay h1=(0,31-0,4)m để dòng chảy vào miệng ống hút phân bố đặn h1 h2 Zmin Zt k Hình : Xác định cao trình đáy bể tập trung nước Cơng thức xác định cao trình đáy bể tập trung nước: Z t  Z  h1  h2 (m) Trong đó: - Zmin cao trình mực nước thấp bể hút ứng với tần suất p = 90%, Zmin = 44,8m - h1 khoảng cách từ miệng ống hút đến đáy bể tập trung nước, chọn h1 =0,35 m - h2 khoảng cách từ miệng ống hút đến mặt thoáng bể hút, h2 = (1,3-1,5)Dv = (0,65 – 0,75)m Kết hợp với điều kiện h2 € (0,8 – 1,5)m ta chọn h2 = 0,8m => Z t  44,8  0,35  0,8  43, 65(m) Vậy Zt = 43,65m b Tính cao trình đáy kênh cuối kênh dẫn Cơng thức xác định cao trình đáy kênh cuối kênh dẫn: Z ck  Z dk  i.L k (m) Trong đó: - Zđk cao trình đáy kênh dẫn đầu kênh, Zđk = 43,91 m - i độ dốc đáy kênh dẫn, i = 0,0002 - Lk chiều dài kênh dẫn, chọn Lk = 1,0m => Z ck  43,91  0, 0002.1,5  43,91(m) Tính kích thước bể 2.1 Tính L1 Cơng thức xác định L1: B '  bk  L1  cot g (m) 2 Trang 29 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Trong đó: + B’ = 2,5.bk = 2,5.1,2 = 3(m) + bk chiều rộng đáy kênh dẫn, bk = 1,2 m + β1 góc mở rộng tuyến nối tiếp thứ so với phương dòng chảy kênh dẫn, β1 lấy theo vận tốc dòng chảy kênh, vận tơc nhỏ β lấy lớn ngược lại, thông thường nên lấy β1 = (30 – 60o), ta chọn β1 = 60o => L1   1, 60 cot g  1,56(m) 2 Vậy L1 = 1,56m 2.2 Tính L2 Do L2 phải đồng thời thỏa mãn điều kiện đáy bể phải hạ thấp dần để đạt cao trình yêu cầu bể tập trung nước nối tiếp tuyến với tuyến không gây nên xốy nước Do ta phải tính tốn L2 theo điều kiện đáy bể phải hạ thấp kiểm tra lại điều kiện thứ Công thức xác định L2 theo điều kiện đáy bể hạ thấp: L2  (Zck  Zt ) / 0, (m) Trong đó: + Zck cao trình đáy kênh dẫn cuối kênh, Zck = 43,91 m + Zt cao trình đáy bể tập trung nước, Zt = 43,65m => L2  (43,91  43, 65) / 0,  1,3(m) Chọn L2 = 1,5 m Kiểm tra lại L2 theo điều kiện khơng gây xốy nước phần nối tiếp tuyến tuyến Điều kiện kiểm tra: β2 – β1 € (30 – 60o) Công thức xác định góc β2:  /  arc cot g ( L2 ) Bct  B ' Trong đó: + Bct = 7,7 m + B’ = 3,0 m + L2 = 1,5 m => β2/2 = 57,4 o => β2 = 114,9 o Kiểm tra: β2 – β1 = 114,9o – 60o = 54,9o € (30 – 60o) => L2 thỏa mãn Vậy L2 = 1,5m 2.3 Tính chiều dài buồng hút Cơng thức xác định chiều dài buồng hút: L K Q1may B.h (m) Trong đó: - L chiều dài buồng hút (m) - K hệ số dung lượng nước, lấy tùy thuộc vào loại máy bơm lưu lượng, với lưu lượng Q1máy = 0,196m3/s < 0,5 m3/s máy bơm ly tâm, chọn K = 10 - Q1máy lưu lượng thiết kế máy bơm, Q1máy = 0,196(m3/s) - B chiều rộng buồng, B = 1,3m Trang 30 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân - h độ sâu mực nước buồng, h = h1 + h2 = 0,35 + 0,8 = 1,15(m) => L  10.0,196  1,3(m) 1,3.1,15 => Chọn L = 1.5 (m) Vậy chiều dài buồng hút L = 1,5 (m) 2.4 Cấu tạo buồng hút 0,25 0,2 Zmin BTCT M250 dá 1x2 BT lót M100 dá 4x6 0,25 0,2 0,5 0,3 L=1,5 Hình : Cấu tạo buồng hút e Lg m k l k t? ng d B B b Dra b i Hình : Cấu tạo bể tháo Tính cao trình a Cao trình đáy bể tháo Trang 31 h k mi n x k m ax Zma Zd ht Zg H Dra n Zb h g mi n a Zmi P h f ng mi n III Thiết kế bể tháo Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Cơng thức xác định cao trình bể tháo: Z g  Z  hng  Dra  P (m) Trong đó: - Zg cao trình đáy bể tháo(m) - Zmin cao trình mực nước thấp bể tháo kênh dẫn lưu lượng min, Zmin = 57,82 m - hngmin độ sâu mực nước tính từ mép miệng ống đẩy đến mặt thống với mực nước min, cơng thức xác định: hng  (3  4) Vra2 2.g Với: + Vra vận tốc cửa ống đẩy, tính công thức: Vra  4Q1may (m / s)  D 2ra Trong công thức trên: Q1máy =0,196 (m3/s) lưu lượng máy bơm, Dra đường kính miệng ống đẩy tính sau: Dra  (1,1  1, 2) D kt , với Dkt đường kính ống đẩy lấy theo điều kiện kinh tế Dkt tính dựa vào vận tốc kinh tế ống đẩy: D kt  0,327 (m)  Dra = (0,360 – 0,390)m => chọn Dra = 0,375 (m) 4.0,196  1, 77( m / s )  Vra   0,3752  hngmin = (0,48 – 0,64)m => chọn hngmin = 0,5(m) - P khoảng cách từ mép miệng ống đẩy đến đáy bể tháo, thường lấy P = (0,2 – 0,4)m => chọn P = 0,4m - Dra đường kính miệng ống đẩy, tính Dra = 0,375 (m) Z g  Z  hng  Dra  P (m) => Z g  57,82  0,5  0,375  0,  56,55( m) Vậy cao trình đáy bể tháo Zg = 56,55 (m) b Cao trình bờ bể tháo Công thức xác định: Z b  Z max  a (m) Trong đó: + Zmax cao trình mực nước lớn bể tháo kênh dẫn lưu lượng max, Zmax = 58,00 (m) + a khoảng an toàn, thường lấy a = (0,2– 0,3)m, lấy a = 0,2(m)  Z b  58,  0,  58, 2(m) Vậy cao trình bờ bể tháo Zb = 58,20 (m) Tính kích thước bể - f thường lấy (0,4 – 0,8)m => chọn f = 0,4(m) Trang 32 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân - e  h t , ht chiều cao tường bể tháo ht = Zb – Zg = 58,20 – 56,55 = 1,65(m)  e  *1, 65  0,55( m)  Chọn e = 0,6(m) e Lg h k mi n x k m ax Zma Zd m ht Zg H Dra n Zb h g mi n a Zmi P h f ng mi n - ht  H g  hk  ( P  hng  Dra )  hk  (0,  0,5  0,38)  0, 71  0,57(m) - l = m.ht, lấy m = => l = 0,57 - Chiều dài giếng tiêu năng: k l k t? ng d B B b Dra b i Lgi  K h ng max (m) Công thức xác định: Trong đó: + K hệ số phụ thuộc tỷ số ht/Dra, với ht/Dra = 0,57/0,38 = 1,5 tra bảng ta K = 5.5 + hngmax = hngmin + (Zmax – Zmin) = 0,5 + (58,00 – 57,82) = 0,68 (m)  Lgi  5,5.0, 68  3, 75( m)  Chọn Lgi = 3,8(m) Vậy chiều dài giếng tiêu Lgi = 3,8(m) - Chiều rộng bể tháo Công thức xác định: Btong  nB  d (m) Trong đó: Trang 33 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân + n số ống đẩy, n = + Dra = 0,38 (m) + b thường lấy (0,3 – 0,4)m, chọn b = 0,3(m) + B = Dra + 2b + d , với d = 0,3(m)  B = 0,38 + 2.0,3 + 0,3 = 1,28 (m)  Btong  5.1, 28  0,3  6, 7( m) Vậy chiều rộng bể tháo Btổng = 6,7(m) - Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ: Lbv = (4 – 5)hkmax = (4 – 5).0,89 = (3,56 – 4,45)m => Chọn chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ 4(m) IV Thiết kế ống đẩy Ống đẩy trạm bơm thông thường chiếm khối lượng đầu tư tương đối lớn, việc thiết kế ống đẩy khơng có ý nghĩa mặt kỹ thuật mà cịn có ý nghĩa lớn mặt kinh tế Việc thiết kế ống đẩy cho trạm bơm bao gồm việc lựa chọn tuyến ống, lựa chọn số lượng ống, lựa chọn vật liệu làm ống, chọn tiết diện ống dẫn, tính tốn đường kính ống, cấu tạo đường ống - Lựa chọn tuyến ống đẩy: tuyến ống đẩy định đến chiều dài ống đẩy mà ảnh hưởng đến lượng tổn thất tuyến ống, tuyến ống đẩy phải đơn giản, gấp khúc, qua vùng có địa chất tương đối ổn định điều quan trọng tuyến ống qua địa hình thay đổi để giảm khối lượng đào đắp Thông thường thiết kế phải đưa nhiều phương án đặt tuyến ống thơng qua tính tốn kinh tế để xác định, phạm vi đồ án, ta lựa chọn tuyến ống cho ngắn Tuyến ống lựa chọn bình đồ - Số lượng ống: Số lượng ống có ảnh hưởng lớn đến vốn đầu tư cho đường ống Khi ống dài ta nên ghép ống đẩy số tổ máy lại với để giảm số lượng ống, qua giảm kích thước bể tháo, giảm khối lượng đào đất tuyến ống giảm vốn đầu tư cho phận Trong đồ án, nhận thấy chiều dài ống bé, để đơn giản ta chọn số lượng ống đẩy số lượng tổ máy, tức số ống đẩy - Vật liệu làm ống: ảnh hưởng đến giá thành đầu tư tổn thất tuyến ống Khi lưu lượng nhỏ, nên chọn ống thép vừa đảm bảo độ bền vừa thuận lợi cho công tác thi công, lắp ráp Trường hợp lưu lượng lớn nên chọn ống bê tông cốt thép kết hợp với việc ghép ống kinh tế Với đồ án ta chọn vật liệu làm ống thép hợp lý - Tiết diện ống dẫn: Với ống đẩy bê tông cốt thép đổ chỗ tiết diện thich hợp tiếu diện vng chữ nhật phù hợp thuận lợi cho công tác thi công, với ống đẩy bê tơng cốt thép đúc sẵn dùng tiết diện tròn giảm tổn thất tuyến so với việc dùng tiết diện chữ nhật Trường hợp đồ án, với ống thép ta chọn tiết diện ống hình trịn vùa đảm bảo nối tiếp thuận lợi với máy bơm vừa giảm tổn thất tuyến - Đường kính ống: quan hệ mật thiết với vốn đầu tư cho tuyến ống, lẽ đường kính ống lớn, vận tốc ống nhỏ giảm tổn thất nhiên vốn đầu tư cho đường ống lớn Khi đường kính ống nhỏ, vận tốc ống lớn làm tăng tổn thất ống, dẫn đến việc phải lựa chọn máy bơm lớn làm tăng giá thành máy bơm Trang 34 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân giá thành đầu tư cho ống nhỏ Như vậy, nguyên tắc phaỉ đưa nhiều phương án lựa chọn đường kính thơng qua tính tốn kinh tế để lựa chọn, đồ án ta lựa chọn đường kính ống theo đường kính kinh tế Cơng thức xác định đường kính ống theo điều kiện kinh tế: D kt  4.Qbq n. Vkt (m) Với Vkt = (1,5 – 2,5)m/s => chọn Vkt = m Qbq tính theo cơng thức Qbq  Qi3 ti ti Qbq tính theo bảng tính sau: Từ bảng trên, ta có Dkt = 0,327 m * Đoạn chuyển tiếp ống đẩy: Lct =3,5-7(Dkt- D2) = 3,5-7(0.327-0.245) = (0,287- 0,574) Chọn Lct = 0.45 m - Cấu tạo đường ống: Để đảm bảo ổn định tuổi thọ đường ống, dọc theo tuyến ống phải thiết kế mố néo ống thay đổi hướng, ống dài phải làm mố đỡ để đỡ ống Để tránh tác hại môi trường, ống phải đặt cao mặt đất 30cm, mố néo phải đặt đất nguyên thổ Hình : Mố đỡ Hình : Mố néo §8 KẾT LUẬN Trang 35 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Qua việc tính tốn thiết kế nhà máy, ta nhận thấy có nhiều vấn đề phù hợp cho đồ án, tiến hành thiết kế nhà máy bơm thực tế cần phải xem xét lại cho phù hợp như: - Trong đồ án, với công việc cần cân đối phương án lựa chọn phương án dựa vào định tính người thiết kế Tuy nhiên thực tế với công việc cần phải đưa nhiều phương án sau thơng qua tính toán kinh tế (định lượng) định phương án lựa chọn - Khi tính mực nước bể hút: đồ án ta lấy mực nước bể hút với mực nước ngồi sơng, nhiên điều chiều dài kênh nhỏ độ dốc đáy kênh nhỏ, lúc chênh lệch cao trình mực nước ngồi sơng bể hút khơng đáng kể cịn kênh dẫn dài, tổn thất lớn, độ dốc lớn mực nước bể hút mực nước ngồi sông trừ tổn thất kênh độ hạ thấp mực nước kênh Z bh  Z song  i.L  htt (m) Trang 36 ... 46.0 45.5 45.3 Zbh ~ t 10 10 11 Tháng 10 10 Tháng 10 10 Tháng 11 10 10 Tháng Biểu đồ quan hệ Zbh ~ t Zbt ~ t Trang 12 10 10 10 Tháng 11 10 Tháng Đồ án môn học: Trạm Bơm Suy : Hđhbq = GVHD: T.S Nguyễn... biểu đồ yêu cầu nước để đánh giá chọn số máy hợp lý sau: Trang 15 Đồ án mơn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình Xân Nhận xét, Phương án máy bơm cho ΔQ lớn nhất, gây lãng phí Phương án máy bơm. .. Trong điều kiện cụ thể đồ án địa hình thuận lợi, cho phép ta đặt trạm bơm chọn (trên bình đồ) Với vị trí cho phép ta chọn loại nhà máy tùy Trang 22 Đồ án môn học: Trạm Bơm GVHD: T.S Nguyễn Đình