CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THỦY LỰC
4.2. Tính toán thủy lực ống đẩy của máy bơm
4.2.1 Xác định đường ống kinh tế của máy bơm.
4.2.1.1. Phương án 1.
Chọn vật liệu làm ống bằng thép, đường kính ống sơ bộ theo chỉ tiêu kinh tế tính theo công thức sau:
KT
kt
D 4.Q ( )
n. .V m
= π
(4.10) Trong đó:
• n = 1 : Số ống đẩy của máy bơm.
• Vkt = 1,5 (m/s) : Vận tốc kinh tế trong ống đẩy.
Theo Bảng A.2 – Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8423 : 2010.
• Q = 1000 (m3/ngày.đêm) : Lưu lượng của máy bơm.
KT
4.1000
D 0,099( )
1.3,14.1,5.24.3600 m
⇒ = =
4.2.1.2. Phương án 2.
Đường kính kinh tế của một đoạn ống độc lập có thể xác định theo công thức của Mosnin:
x 3x
DKT =∋ .Q ( )m
(4.11) Trong đó:
• Q = 1000 (m3/ngày.đêm) : Lưu lượng của máy bơm.
• ∋ = 0,5 : Là nhân tố kinh tế, ∋ = 0,15 ÷ 2,0.
• X : Là chỉ số mũ, lấy bằng 0,14.
0,14 3.0,14
DKT 0,5 .(1000 / (24.3600)) 0,139( )m
⇒ = =
Dựa vào kết quả tính toán của 02 phương án trên, để đảm bảo an toàn và hệ thống làm việc độc lập. Nên chọn DKT = 0,15 (m) = 150 (mm).
4.2.2 Chọn loại ống
- Chọn loại ống nhựa mạ kẽm, DN 150. Theo tiêu chuẩn ASTM A53 có các thông số kỹ thuật sau (trích từ catalogue tập đoàn Hòa Phát):
• Đường kính ngoài : 168,3 (mm).
• Kích thước danh nghĩa : 6 (inch).
• Đường kính trong : 150 (mm).
• Bề dày : 3,96 (mm).
• Trọng lượng : 16,04 (kg/m).
• Áp lực thử : 70 (atm).
4.2.3. Lựa chọn các tổ máy bơm.
Tại vị trí xây dựng đập ngăn nước có cao độ mực nước bơm +785,30 (m); bơm cấp nước thô đến trạm xử lý nước Miếu Bà (+1385,0 m). Với độ cao chênh lệch 600,0 (m) cần phải bố trí một số nhà máy bơm trung gian để vận hành theo phương thức bơm chuyển tiếp.
Qua khảo sát địa hình thực tế, tại vị trí 59 (Bể chứa nước cũ, gần ga Depay) ở cao trình +1298,0 (m) có địa hình thuận lợi (bằng phẳng, gần trạm 22/0,4 kV 400kVA), do đó ta
chọn trạm bơm chuyển tiếp thứ 3 (Trạm 3) tại vị trí này (trạm bơm chuyển tiếp 3 sẽ bơm lên trạm xử lý Miếu Bà với chênh lệch cột nước địa hình 97 (m) và chiều dài tuyến đường ống 1165 (m), tuyến đường ống được bố trí dọc bên hành lang đường giao thông.
Đối với đoạn bơm chuyển tiếp từ đập (+785,0 (m)) đến trạm bơm 3 (+1298,0 (m)) có chênh lệch độ cao 513 (m). Ngoài trạm bơm tại đập (Trạm 0), chúng tôi chọn 2 trạm bơm trung gian là trạm 1 và trạm 2 đặt tương ứng tại các cao trình +960,0 (m) và +1130,0 (m) bởi vì:
- Tham khảo các hãng sản xuất máy bơm (Franklin, Grundfos, Caprari…) họ có các loại máy bơm có Q = (30÷80) (m3/h); cột nước từ (115÷198) (m). Trên cơ sở này, ta chọn máy bơm tại các trạm bơm trung gian Q = 42 (m3/s) và cột nước đẩy địa hình H = 171,0 (m).
- Tư vấn cũng đã đưa ra các phương án tăng nhiều trạm bơm trung gian (nhằm giảm cột nước đẩy) để giảm giá thành máy bơm tuy nhiên không mang lại hiệu quả kinh tế bởi vì:
1. Giảm giá thành cho loại máy bơm nhưng số lượng máy bơm tăng lên;
2. Việc chọn nhiều trạm bơm trung gian (bơm chuyển tiếp) thì xác suất gặp sự cố trong quá trình bơm lớn hơn (hệ thông bơm điều khiển tự động, mỗi trạm trung gian có 1 tủ điều khiển và tủ điều khiển trung tâm đặt tại Miếu Bà);
3. Tăng chi phí cho điện tủ điều khiển ở các trạm trung gian;
4. Tăng chi phí cho xây dựng bể trung gian trong điều kiện thi công rất khó khăn;
5. Tăng chi phí cho phần cấp điện tới các trạm bơm.
(Xem bố trí các trạm ở mặt bằng bố trí tổng thể).
4.2.4. Xác định tổn thất cột nước trên đường ống mỗi trạm bơm.
Bảng: Tính toán tổn thất cột nước trên đường ống bơm.
STT DANH
MỤC
KÍ HIỆ
U
ĐƠ
N VỊ CÔNG THỨC SỐ
LƯỢN G
GI Á TRỊ
KẾT QUẢ
TBC ÷TG1 TG1 ÷ TG2 TG2 ÷ TG3 TG3 ÷ Cuối
1 Lưu lượng Q m3/s 0,012 0,012 0,012 0,012
2 Đường
kính ống D m 0,15 0,15 0,15 0,15
3 Vận tốc V m/s
ν Q
=ω 0,65 0,65 0,65 0,65
4 Cột nước
địa hình H1 m 173,700 170,000 172,500 82,500
5 Tổn thất
dọc đường H2 m
1,85 1,85 4,87
10, 666.Q
H2=L C .D 4,435 2,425 3,448 5,550
Hệ số tổn
thất C Đối với ống thép C = 110 110,00 110,00 110,00 110,00
Chiều dài
đường ống L m 923,81 505,14 718,30 1155,98
6 Tổn thất
cục bộ H3 m 2,362 1,199 0,681 8,615
6.1 Do phụ kiện
Van xả khí ξ1
2
h= .2.g
ζ ν 1 6,00 0,131 0,131 0,131 0,131
Van có
đồng hồ ξ2 1 6,00 0,131 0,131 0,131 0,131
Van 1
chiều ξ3 3 2,50 0,164 0,164 0,164 0,164
Van 2 chiều (van
tay gạt)
ξ4 1 3,00 0,066 0,066 0,066 0,066
6.2 Do gấp khúc 6.2.
1
Theo phương
dọc Khủy cong
90° ξ5 3 1,10 0,072 0,072 0,024 0,096
Tổn thất đấu nối đường ống chung khủy
120°
ξ6 1 0,20 0,004 0,004 0,004 0,004
Tổn tất khớp nối ở
các khủy ξ7 8 0,04 0,007 0,007 0,003 0,007
Tổn thất do uốn cong
địa hình
ξ8 34 2,35 1,747 0,610 0,122 0,223
6.2.
2
Theo phương
1
ngang Tổn thất do
uốn cong trên đường
ξ9 9 0,20 0,039 0,013 0,035 7,792
7 Cột áp dự
phòng H4 m 1,000 1,000 1,000 1,000
8 Cột áp yêu
cầu H m H = H1 + H2 + H3 + H4 181,497 174,624 177,630 97,664
4.2.5. Lựa chọn loại máy bơm và các thông số kỹ thuật.
Qua kết quả tính toán bảng trên; tổ máy bơm chính (tại đập) và 02 tổ máy bơm TG1, TG2 có cột nước yêu cầu tương đối cao ~ 180,0 (m) nên ta chọn cùng 01 loại máy bơm như sau:
- May bơm chìm Franklin – USA: Model: 78SR45F85 – 1284
• Lưu lượng : Q = 50 (m3/h);
• Cột áp : H = 200 (m);
• Công suất : N = 45 (KW/3 pha/380V/50HZ/2900VP).
Tổ máy bơm TG3 (tại đồi Vọng Nguyệt, gần ga Depay) có cột nước yêu cầu ~ 103,0 (m); nên ta chọn loại máy bơm như sau:
- Máy bơm trục đứng Franklin – ITALIA: Model: VR65/6-2a
• Lưu lượng : Q = 50 (m3/h);
• Cột áp : H = 120 (m);
• Công suất : N = 30 KW/3 pha/380V/50HZ/2900VP.