1. Nhiệm vụ của bể thỏo
Bể thỏo là phần cụng trỡnh nối tiếp ống đẩy và kờnh xả nước, cống qua đờ, bể thảo cú cỏc nhiệm vụ sau:
- Nối tiếp ống đẩy và kờnh xả, cống qua đờ, đảm bảo dũng chảy thuận vào kờnh với tổn thất ớt nhất ở bể thỏo;
- Đảm bảo tiờu hao hết năng lượng trước khi dũng chảy vào kờnh
- Ngăn khụng cho dũng chảy ngược từ bể thỏo vào ống đẩy khi mỏy bơm ngừng hoạt động;
Do vậy khi thiết kế bể thỏo cần đảm bảo một số yờu cầu sau: + Kết cấu bể thỏo bền vững và ổn định;
+ Kớch thước và hỡnh dạng bể thỏo đảm bảo cho dũng chảy thuận về mặt thuỷ lực và hợp lớ về mặt kinh tế;
+ Thuận tiện cho việc thi cụng, quản lý và sửa chữạ
Chọn loại bể thỏo thẳng dũng, cú trục của bể thỏo trựng với trục của kờnh xả.
3. Xỏc định cỏch nối tiếp bể thỏo với nhà mỏy bơm và vị trớ đặt bể thỏo
ạ Cỏch nối tiếp bể thỏo với nhà mỏy bơm
Cú hai hỡnh thức bố trớ bể thỏo là: bố trớ bể thỏo liền nhà mỏy và bố trớ bể thỏo rời nhà mỏỵ Đối với trạm bơm La Tiến xem xột hai phương ỏn đặt bể thỏo sau:
* Phương ỏn I: Đặt bể thỏo liền nhà mỏỵ
+ Ưu điểm:
- Cú thể lợi dụng được tường hạ lưu của nhà mỏy làm tường bể thỏo; - Đường ống đẩy ngắn, tiết kiệm được vật liệu làm ống đẩy;
- Đường ống đẩy bố trớ phớa trong tường hạ lưu nờn giảm được hiện tượng nứt góỵ
+ Nhược điểm:
- Phải cú mối nối chống lỳn và chống thấm ở chỗ tiếp giỏp giữa bể thỏo với tường của nhà mỏỵ Và khắc phục triệt để nhược điểm này tương đối khú khăn;
- Phớa tường hạ lưu phải làm bằng bờ tụng cốt thộp cao hơn sàn của động cơ vỡ mực nước bể thỏo lớn nhất ( Zmax 6,12m
bt ) lớn hơn cao trỡnh sàn động cơ (Zsđc = +3,64m ) 2,48m, do đú làm cho nhà mỏy sẽ khụng thụng thoỏng. Tốn điện thắp sỏng cho nhà mỏy;
- Phương ỏn này được bố trớ khi dao động mực nước là thấp hơn miệng ra của ống đẩy ở tường nhà mỏy bơm.
* Phương ỏn II: Đặt bể thỏo xa nhà mỏy
+Ưu điểm:
- Trỏnh được kết cấu bể thỏo khụng nằm trờn nền đất mượn, tăng độ ổn định cho cụng trỡnh;
- Tạo cho tầng trờn được thụng thoỏng và tầng trờn khụng cần phải nõng quỏ cao làm tăng chiều cao của nhà mỏỵ Khụng mất cụng xử lớ khe lỳn giữa nhà mỏy và bể xả.
- Kết cấu đơn giản hơn, khụng phải xử lý thấm vào sàn động cơ. Xử lý kết cấu của bể xả và nhà mỏy đơn giản hơn. Như vậy khụng cú sự ràng buộc giữa nhà mỏy và bể làm cho cụng trỡnh xả ớt ảnh hưởng tới kết cấu nhà mỏy;
+ Nhược điểm:
tường bể thỏo;
- Do bể thỏo nằm xa nhà mỏy do đú phần ống đẩy dẫn ra bể thỏo sẽ lớn. Trờn đường ống đẩy phải bố trớ nhiều khớp nối ở chỗ đường kớnh ống thay đổi, khớp nối chống nhiệt,…Khối lượng bờ tụng cốt thộp của đường ống và cụng trỡnh xử lớ lớn;
- Bố trớ bể thỏo xa nhà mỏy, hiện tượng lỳn khụng đều sinh ra làm cho đường ống dễ bị nứt. Do đú cần cú biện phỏp bảo vệ đường ống đẩy bằng cỏch phớa trờn đắp đất hoặc đặt đường ống trong một đường ống riờng để trỏnh ảnh hưởng của cỏc điều kiện ngoại cảnh tỏc động đến làm hỏng đường ống;
- Phớa dưới ống phải bố trớ cỏc trụ đỡ, bệ nộo nhằm giảm lực dọc trục ở đường ống hoặc phải gia cố nền;
Qua so sỏnh hai phương ỏn trờn nhận thấy chọn phương ỏn II làm phương ỏn thiết kế bể thỏo cho trạm bơm La Tiến phự hợp.Vỡ nếu đặt bể thỏo gần sỏt nhà mỏy thỡ đường ống đẩy ngắn, giảm được chi phớ ống đẩy nhưng khi đú bể thỏo sẽ được đặt trờn lớp đất đắp (đất đắp lại sau khi mở múng) dẫn đến lỳn khụng đều quỏ lớn, hơn nữa do cỏc đường ống quỏ ngắn nờn cỏc khớp co gión khụng thể khắc phục hết được làm bẻ gẫy đường ống, nếu đặt bể thỏo xa nhà mỏy làm tăng chi phớ ống đẩy nhưng ống đẩy sẽ làm việc an toàn hơn rất nhiềụ
b. Vị trớ đặt bể thỏo
Sau khi xem xột tỡnh hỡnh thực tế quyết định đặt bể thỏo cỏch nhà mỏy 5,0 m (đặt bể thỏo ra ngoài lớp đất đắp trả lại sau khi mở múng).
Khi đặt bể thỏo xa nhà mỏy cần phải cú biện bảo vệ ống đẩy khụng bị phỏ hoại bởi mụi trường bờn ngoài, làm cỏc khớp co gión để ống đẩy khụng bị đứt góy do hiện tượng lỳn khụng đều giữa nhà mỏy và bể xả.
4. Vị trớ đặt ống đẩy
Để cho dũng chảy sau khi ra khỏi miệng ống đẩy thuận dũng vào bể thỏo, khụng sinh ra nước chảy xoỏy, súng trong bể thỏo và khi sữa chữa một mỏy khụng ảnh hưởng đến toàn trạm thỡ bố trớ cỏc trụ pin cú chiều dày dtp = 0,6 m, chiều dài trụ pin Ltp=3,5.. Trờn trụ pin bố trớ cầu cụng tỏc và khe phai cú kớch thước 0,2x0,2.
5. Biện phỏp ngăn dũng chảy ngược
Với đường kớnh ống đẩy Dụđ = 0,9 m, chọn hỡnh thức ngăn dũng chảy ngược bằng nắp ống đẩy đúng mở tự động cú bố trớ đối trọng. Nắp ống đẩy cú bố trớ đối trọng được thể hiện trờn hỡnh vẽ 4.7sau:
0.30 0.65 ỉ1. 08 1.04 Hỡnh 4.7. Nắp ống đẩy
6. Tớnh toỏn thủy lực bể thỏo
* Xỏc định đường kớnh miệng ra của ống đẩy
Để giảm tốc độ nước ra khỏi ống đẩy, đường kớnh miệng ra lấy theo cụng thức sau: Do = (1,1 1,2)*Dođ.= (0,991,08)
Trong đú D là đường kớnh ống đẩy, Dođ = 0,9 m ; Vậy chọn Do = 1,2*0,9=1,08 m.
* Xỏc định vận tốc dũng chảy ở miệng ra của ống đẩy Vra
Vận tốc dũng chảy ở miệng ra Vra của ống đẩy được xỏc định theo cụng thức:
2 o ra D * Q * 4 V (4.47) Trong đú:
- Q : Lưu lượng tớnh toỏn ống đẩy khi mực nước nhỏ nhất, tức là Q ứng với cột nước bơm Hmin = 2,95 m, tra đường đặc tớnh của mỏy bơm HTD8400-5,2 ta được Q = 2,67 m3/s; Thay số vào (4.47) ta cú: 2,91 08 , 1 * 14 , 3 67 , 2 * 4 Vra 2 m/s.
*Độ sõu ngập nhỏ nhất của mộp trờn miệng ra của ống đẩy hngmin đảm bảo dũng chảy ra ngập lặng được xỏc định theo cụng thức:
g . 2 V * ) 3 2 ( h 2 ra min ng (4.48) Trong đú:
- Vra :Vận tốc dũng chảy ở miệng ra của ống đẩy, theo tớnh toỏn ở phần trờn Vra = 2,91 m/s;
- g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. Vậy : hngmin = (2 3)* 81 , 9 * 2 91 , 2 2 ( 0,86 1,29) m. Chọn hngmin = 0,9m.
* Chiều sõu nhỏ nhất trong giếng tiờu năng của bể thỏo Hg min
Chiều sõu nhỏ nhất trong giếng tiờu năng của bể thỏo được xỏc định theo cụng thức sau:
Hg min= Do + hngmin + P (4.49)
Trong đú:
- P: Khoảng cỏch từ mộp dưới miệng ra của ống đẩy đến đỏy bể, trong trường hợp này P = 0,25 m.
Cỏc thụng số cũn lại như đó giải thớch ở trờn. Vậy: Hg min= 1,08 + 0,9 + 0,25 = 2,23 ( m). * Chiều cao của thềm tiờu năng ht
Chiều cao của thềm tiờu năng được xỏc định theo cụng thức:
ht = Hg min – hkmin (4.50)
Trong đú:
- hkmin:Cột nước nhỏ nhất trong kờnh, theo tớnh toỏn ở cỏc phần trước thỡ
min k
h =0,77m;
Cỏc thụng số cũn lại như đó giải thớch như trờn. Vậy: ht = 2,23 – 0,77 = 1,46 m.
- Dạng thềm tiờu năng: chọn dạng thềm đứng.
* Cao trỡnh đỏy giếng tiờu năng Ztnđ
Cao trỡnh đỏy giếng tiờu năng tn đ Z được tớnh theo cụng thức: tn đ Z = Zminbt Hgmin (4.51) Trong đú:
- Zminbt : Cao trỡnh mực nước bể thỏo nhỏ nhất, min bt
Z = +4,91m; - Hg min : Chiều sõu nhỏ nhất trong giếng tiờu năng, Hg min= 2,23 m. Vậy: tn
đ
Theo kớch thước định hỡnh của mỏy bơm HTĐ8400-5,2 của cụng ty cổ phần bơm chế tạo bơm Hải Dương và theo thiết kế ống đẩy thẳng tuyến nờn thiết kế hạ thấp cao trỡnh đỏy bể thỏo và kờnh dẫn xuống một độ cao bằng 1,34m. Tức là cao trỡnh đỏy bể thỏo và đỏy kờnh xả lỳc này là:
tn đ Z = 2,68 – 1,34 = 1,34m; kt đ Z = 4,14 – 1,34 = 2,8m;
* Chiều sõu lớn nhất của giếng tiờu năng Hgmax
Chiều sõu lớn nhất của giếng tiờu năng Hgmaxđược xỏc định theo cụng thức:
max g
H = HgminZ (4.52) Trong đú:
- Z: chờnh lệch mực nước trong bể thỏo, ZZmaxbt Zminbt 6,12–4,91 = 1,21m;
Vậy: Hg max= 2,23 + 1,21 = 3,44 (m)
* Độ ngập sõu lớn nhất của mộp trờn miệng ra ống đẩy
Độ ngập sõu lớn nhất trong giếng tiờu năng được xỏc định theo cụng thức: P D H hngmax gmax 0 = 3,44 – 1,08 – 0,25 = 2,11 (m ) (4.53) Trong đú:
- Cỏc thụng số cũn lại giải thớch như trờn.
* Chiều cao của thành bể Hb
Chiều cao của thành bể được xỏc định theo cụng thức:
Hb = Hg max+ a = 3,44 + 0,5 = 3,94 m. (4.54)
Với a : là chiều cao dự trữ từ mực nước lớn nhất trong bể đến mộp tường bể thỏọ Độ cao an toàn a được lấy theo kinh nghiệm, ứng với lưu lượng bằng 11,28 m3/s ta chọn a = 0,5 m.
* Cao trỡnh đỉnh bể thỏo Zđỉnh bể thỏo
Zđỉnh bể thỏo = Hb + tn đ
Z = 3,94 + 2,68 = +6,62 m (4.55)
* Xỏc định chiều dài giếng tiờu năng Lgi
max ng gi K*h
L (4.56)
Trong đú:
- K: Hệ số phụ thuộc vào dạng thềm ra khỏi giếng tiờu năng, hỡnh dạng tiết diện của miệng ra ống đẩy, hỡnh dạng và chiều cao của thềm.
Với tỷ số: KD = 1,35 08 , 1 46 , 1 D h o t , dạng thềm đứng tra bảng 11-1 Giỏo trỡnh trạm bơm nội xuy được K = 1,18;
- hngmax : Độ ngập sõu lớn nhất của mộp trờn miệng ra ống đẩy, hngmax= 2,11m..
Thay cỏc trị số vừa tớnh toỏn được vào (4.56) được: m 5 , 2 11 , 2 * 18 , 1 Lgi .
Để thuận tiện cho việc đi lại kiểm tra và hoành triệt trong quỏ trỡnh thi cụng, sửa chữa chọn thiết kế Lb = 6m.
*Khoảng cỏch giữa hai tõm ống đẩy B
B = Do + 2*b + d. (4.57)
Trong đú:
- Do : Đường kớnh miệng ra của ống đẩy, Do = 1,08 m;
- b :Khoảng cỏch từ mộp ống đẩy đến trụ pin, tuỳ thuộc vào loại nắp ống đẩy ứng với loại nắp ống đẩy cú chốt bản lề phớa trờn b = 0,5 m;
- d : Chiều dày trụ pin ở bể thỏo, lấy d = 0,6 m. Vậy: B = 1,08 + 2*0,5 + 0,6 = 2,68 ( m).
Nhận thấy B < B1gian để cỏc ống đẩy được bố trớ thẳng thỡ khoảng cỏch giữa cỏc tõm miệng ra ống đẩy được lấy bằng chiều rộng một gian nhà mỏy:B = B1gian = 4,45m.
* Chiều rộng toàn bể thỏo Bb
Do đường ống được bố trớ thẳng tuyến nờn chiều rộng phớa trong bể thỏo được lấy bằng chiều rộng của cụng trỡnh lấy nước ở bể hỳt: Bb = Bct = 26,1m
* Chiều dài đoạn thu hẹp Lth
Để đảm bảo dũng chảy vào cống được thuận dũng cần làm đoạn chuyển tiếp thu hẹp giữa bể thỏo và cống. Chiều dài đoạn thu hẹp được tớnh toỏn như sau:
2 g cot . 2 b B L b k th (4.58) Trong đú: - bk : Chiều rộng kờnh bk = 6,0 m;
- : Là gúc thu hẹp, thường lấy = 4050o, chọn 50o.
Vậy: 21,55 . 2 50 cot * 2 0 , 6 1 , 26 m g L o th