CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU, TRẠM BƠM CẤP I
1. Cách xây dựng đường đăc tính của 1 đường ống
6.5. TÍNH TOÁN KÍCH THỨC NHÀ TRẠM BƠM CẤP I
Trạm bơm cấp I có 4 máy bơm trong đó: 3 máy bơm làm việc, 1 máy bơm dự phòng kết hợp chữa cháy (chỉ sử dụng khi có cháy).
Trong trạm thiết kế như sau (Theo mục 7.7_TCXDVN 33:2006):
Giữa các tổ máy cách nhau là 1m;
Khoảng cách giữa tổ máy bơm và tường là 1m;
Trạm bơm đặt nửa nổi nửa chìm vật liệu xây dựng là gạch hoặc bê tông. Có lớp vật liệu chống thấm cao hơn mực nước ngầm hoặc nước sông là 0,5 m.
6.5.1. Chiều cao nhà máy
Móng nhà máy gồm hai lớp, lớp trên bằng bê tông cốt thép M200, dày 30 cm, lớp dưới bằng bê tông M250 dày 20cm, có các trụ đỡ bằng bê tông cốt thép.
Tường bằng BTCT M200, dày 25 cm. Chiều cao phần trên, chưa kể nóc nhà, Ht
= 4,5 (m).
Chiều cao tầng đặt máy: Hđmlấy bằng 2 (m) Zmđ Cao trình mặt đất Zmđ = 3.8(m)
Zs : cao trình sàn nhà Zs = Zđm +0.7 = 4.5 (m), Chiều cao nóc nhà kể cả xà ngang, Hnóc = 0,9 (m).
Chiều cao tổng cộng nhà máy:
Hnhà= Hdm + Ht + Hnóc= 2+ 4.5 + 0.90 = 7 (m ) Vậy chiều cao toàn bộ nhà máy bao gồm cả móng là:
Hxd = 7+ 1.0 = 8 (m ) 6.5.2. Chiều dài nhà máy
Thiết kế nhà máy bơm không có tường ngăn, chiều dài một gian máy tính từ trung tâm 2 trục máy bơm, với số máy bơm là 4 máy kể cả máy bơm dự trữ và 1 gian sửa chữa.
Chiều dài nhà máy tính theo công thức:
LNM = (n – 1) Lđđ + nLb + Lsc + Ldk + 2t + 0,2 + Lbm + Lct
Trong đó:
n: Số máy bơm, n = 4
Lđđ: Khoảng cách an toàn của 2 máy bơm, chọn Lđđ = 1,0 (m).
Lb: Chiều dài tổ máy bơm, Lb = L= 1.9( m )
Lsc: Chiều dài gian sửa chữa, phải đảm bảo sửa chữa được vật lớn nhất của động cơ hay máy bơm, chọn Lsc = 3.5 (m).
Ldk = 3,5 m Chiều dài phòng điều khiển t: Chiều dày tường đầu hồi, t = 0.2 (m).
Lbm: Chiều dài gian bơm mồi, Lbm = 1.5 m Lct : Chiều dài đoạn cầu thang, Lct = 1 m.
Vậy LNM = (4-1)1.0 + 41.9 + 3.5 +3.5 + 20.2 + 1.5 + 1+ 0.5= 21 (m) 6.5.3. Chiều rộng nhà máy
Phụ thuộc vào loại bơm và cách bố trí ống hút, ống đẩy.
BNM = ttl + a3 + 2a1 + Bb + a2 + thl
Trong đó :
ttl: Chiều dày tường thượng lưu bằng 0.25 (m).
a3: Khoảng cách từ tâm ống hút nằm ngang đến mép tường, a2 = 1.8 (m).
a1: Khoảng cách từ tâm ống đẩy nằm ngang và ống hút nằm ngang đến máy bơm
a1 = 2. 5 (m)
Bb: Bề dài đặt động cơ máy bơm, ở đây chính là chiều dài bệ máy bơm, Bb = 100+ L2 x 2. =100 + 655 x 2 = 1410 mm
a2: Khoảng cách từ tâm ống đẩy nằm ngang đến mép tường, a2 = 2 (m).
thl: Chiều dày tường hạ lưu bằng 0.25 (m).
Vậy chiều rộng nhà máy là:
BNM = 0.25 + 1.8 + 22.5 + 1.41+ 2.0 + 0.25 = 10.6 (m)
Chiều cao nhà máy với đặc thù của trạm bơm cấp nước ta chọn chiều cao nhà máy là: H= 5(m).Vậy nhà máy có kích thước Lx Bx H = 21 x 10.6 x 5 ( m )
CHƯƠNG 7
THIẾT KẾ TRẠM BƠM CẤP II 7.1. BƠM SINH HOẠT
7.1.1. Lưu lượng của trạm bơm cấp II vào mạng lưới
Trạm bơm cấp II của nhà máy nước mặt làm việc theo 2 cấp bơm : - Cấp 1 chạy 4 bơm
- Cấp 2 chạy 6 bơm
Vậy ta bố trí 5 bơm sinh hoạt làm việc và 1 bơm dự phòng.
Qbơm = = 509.8 (l/s)
Trên đường ống từ trạm bơm II đến điểm 1 ta bố trí 2 ống đẩy và 2 ống hút. Q1ong = 1530 ( l/s )
7.1.3. Tính tổn thất áp lực trong trạm bơm cấp II Tổn thất áp lực tính theo công thức:
HTR = hd + hcb
Trong đó:
hd: Tổn thất áp lực theo chiều dài ống hút và ống đẩy.
hcb: Tổn thất áp lực do các phụ tùng thiết bị.
- Tổn thất áp lực cục bộ trên đường ống hút.
Chọn 2 ống hút chung với lưu lượng mỗi ống là:Q1ong = 1530 (l/s Tra bảng tính thủy lực của Ths. Nguyễn Thị Hồng được:
D = 1000 (mm), v = 1,94 (m/s) và 1000i = 4,04 Vậy tổn thất áp lực cho phần ống hút chung là:
hhc = i×L = = 2,0 (m).
-Tổn thất áp lực cho phần ống hút riêng.
Có 6 ống hút riêng với lưu lượng mỗi ống là : Q1ong == 510(l/s)
Q1ong = 510 (l/s). Tra bảng tính thủy lực của Ths. Nguyễn Thị Hồng được:
D =700(mm), v = 1,33 và 1000i = 2.21 Vậy tổn thất áp lực cho phần ống hút riêng là:
hhr = i×L = = 0,044 (m).
- Tổn thất áp lực theo chiều dài cho ống hút chung và riêng là:
H = h + h = 2,0 + 0,044 = 2,044 (m).
- Trong ống hút có các phụ tùng gây ra tổn thất áp lực gồm:
+ Nhóm 1: Ống hút chung
Số TT Danh
mục Đơn vị tính Số
lượng
1 Phễu hút Cái 2 0,15 0,3
2 Cút 900 Cái 2 0,5 1
3 Khoá Cái 2 1 2
4 Tê Cái 2 0.5 1
4.3
Tổn thất cục bộ do các phụ tùng đó tính theo công thức:
Trong đó:
: Hệ số sức cản cục bộ:
V: vận tốc trong ống hút chung (m/s).
0,82 (m)
+ Nhóm 2: Ống hút riêng.
Số
TT Danh mục Đơn vị tính Số lượng
1 Côn Cái 6 0,1 0,6
2 Cút 900 Cái 6 0,5 3
3 Khóa Cái 6 1 6
9.6
(m)
Vậy tổng tổn thất phần hút là:
Hcb-hut = 2,044+ 0,82 + 0,86 = 3,7 (m) Tổn thất cục bộ trên đường ống đẩy:
- Chọn 2 ống đẩy chung với lưu lượng mỗi ống là 1530 (l/s)
Tra bảng tính thủy lực của Ths. Nguyễn Thị Hồng được: D =1000 mm,v = 1,94 (m/s) và 1000i = 4,04
Vậy tổn thất áp lực cho phần ống đẩy chung là:
hđc = i×L = = 0,62 (m).
- Chiều dài ống đẩy riêng: L = 2 (m). Có Q1ong = 510(l/s).
Tra bảng tính thủy lực của Ths. Nguyễn Thị Hồng được:
D = 700 mm, v = 1,33 và 1000i = 2.11 Vậy tổn thất áp lực cho ống đẩy riêng là:
hđr = i×L = = 0,042 (m).
Vậy tổn thất theo chiều dài ống đẩy là:
Hđ = hđc + hđr = 0,62 + 0,042 = 0,624 (m).
- Trong ống đẩy có các phụ tùng gây ra tổn thất áp lực gồm:
(m).
Nhóm 1: Ống đẩy riêng
Số TT Danh mục Đơn vị tính Số lượng
1 Côn mở Cái 6 0,25 1.5
2 Khóa 1 chiều Cái 6 1,7 10.2
3 Khóa 2 chiều Cái 6 1,0 6,0
17.7
17.7 x 0,090 = 1.6 (m) Nhóm 2: Ống đẩy chung
Số TT Danh mục Đơn vị tính Số lượng
1 Khóa 2 chiều cái 2 1,0 2
2 Cút 900 cái 2 0,5 1
3 Tê cái 2 1,0 2
5
0,96 (m) Tổng tổn thất ống đẩy là:
Hcb-đẩy = 0,624 + 1.6 + 0,96= 3.18 (m).
Vậy tổng tổn thất trong trạm bơm cấp II là:
HTB-II = Hcb-hut + Hcb-đẩy = 3.7 + 3.18= 6.9 (m) 7.1.4. Cột nước toàn phần
Cột nước toàn phần của máy bơm II phải cấp nước đến điểm bất lợi nhất trong mạng lưới với áp lực yêu cầu. Do đó ta cần xét cho trường hợp dùng nước max.
Cột áp của bơm được xác định theo công thức:
HTP = Htd + Hđh + h (m).
Trong đó:
HTP : Áp lực toàn phần của máy bơm cấp II
Htd : Áp lực tự do tại nút 1 trên mạng lưới. Theo kết quả tính toán thuỷ lực phương án chọn, ta có: Htd= 28.72(m).
Hdh : chiều cao bơm nước địa hình được xác định theo công thức:
Hđh = Z1 - Zbmin (m).
ZTBII : Cốt mặt đất tại điểm số 1 trên mạng lưới, Z1 = 3.7 (m).
Zbmin : Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa, Zbmin =4.1 (m).
Hđh = 3.7 – 4,1 = - 0,4(m).
h : tổng tổn thất trên ống (hút, đẩy và dẫn).
h = hh + hđ= 6.9(m).
Áp lực toàn phần của máy bơm là:
HTP = Htd + Hđh + h = 28.72 + (- 0,4) + 6.9 = 35.22(m).
7.1.5. Chọn máy bơm, xây dựng đường đặc tính
Chọn bơm sinh hoạt thoả mãn: Qb = 510 (l/s) , H = 36 (m) Dựa vào phần mềm chọn bơm WILO ta chọn máy bơm.
- Đường đặc tính 1 ống cắt đường đặc tính 1 bơm tại điểm A trên hình vẽ: Bơm SCP 400/550 HA-314/6 : Q = 510 l/s ; H = 36 m.
+ Hiệu suất bơm: = 83.75 %.
+ NPSH: (độ dự trữ chống xâm thực) 4.58 (m).
+ Số vòng quay: n = 1450 (vòng/phút).
+ Công suất động cơ: P = 219 (Kw) Các kích thước khác của bơm:
Đường đặc tính 1 ống
Kích thước bơm và động cơ:
a DN1 DN2 H3 H4 HA HP L L0 L1
8 500 400 470 470 1040 1535 2969 1320 667
L2 L3 L4 n S1 S2 S3 Sa Se SL
830 760 560 6 530 250 1050 870 800 2600
7.1.6. Cao trình đặt máy bơm
7.1.6.1. Chọn với điều kiện không sinh ra khí thực Cốt trục máy bơm được xác định bằng công thức:
Zbc + (m).
Trong đó:
: Cốt trục máy bơm cấp II (m)
Zbc : Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa, Zbc = 4.1 (m).
: Chiều cao hút nước địa hình.
Pa : áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc, (kg/m2).
Pb : áp suất bốc hơi bão hoà của chất lỏng bơm ở nhiệt độ làm việc, (kg/m2).
: Tỷ trọng riêng của chất lỏng bơm.
Cao độ của trạm bơm so với mặt nước biển là 6 m. Ở nhiệt độ làm việc20oC, Tra Giáo trình máy bơm và trạm bơm có=10,3(m), = 0.335(m).
Tổn thất trên ống hút hh = 3.7 (m).
NPSHA: Độ dự trữ chống xâm thực cho phép. NPSHA NPSH +S (m) NPSH : Độ dự trữ chống xâm thực cần thiết, NPSH = 4,58 (m).
S : Độ dự trữ an toàn, S = 0,5 (m) NPSHA4.58 + 0,5 = 5,08 (m)
≤ 10,33 – 0,335 – 3.7 –5,08 = 1.2 (m).
Chọn: Hđhh = 1,2 m.
= 4,1+ 1,2= 5.3 (m).
Chiều cao cốt trục máy bơm so với mặt đất:
H = – ZTBI (m)
Với cốt mặt đất nơi đặt trạm bơm , ZTBII = 6 (m), tính được H là:
5.3 – 5.08= 0,22 (m)
7.1.6.2. Xác định độ ngập sâu của miệng ống hút
Để dòng chảy vào thuận tiện miệng ống hút phải ngập sâu dưới mực nước nhỏ nhất trong bể hút (bể chứa) một đoạn h2.
Từ công thức: h2 = (0,6 0,8)Dv, chọn h2 = 0,8Dv. Dv: Đường kính cửa vào DV = 1000 (mm).
h2 = 0,8 1000 = 800 (mm) = 0,8(m).