nhà máy . Việc tính toán xác định các kích thớc cơ bản đó phải dựa vào sơ đồ lắp giáp máy bơm , động cơ điện và các điều kiện đảm bảo về quy trình vận hành và quản lý khai thác sau này nh an toàn về điện, thuận lợi cho công tác sửa chữa, lắp giáp động cơ và các thiết bị khác. Đồng thời nhà máy đợc thiết kế có tính mỹ thuật cao phù hợp với cảnh quan xung quanh.
Hình dạng, kích thớc và kết cấu của nhà máy phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Cách nối tiếp nhà máy với các công trình lấy nớc
- Cấu tạo máy bơm và động cơ chính
- Tình hình nguồn nớc, điều kiện địa chất vị trí đặt công trình
- Tình hình khí hậu, loại vật liệu xây dựng nhà máy bơm
- Chiều cao hút nớc cho phép
- Sự dao động mực nớc trớc trạm
Theo tính toán ở phần trên loại máy bơm đợc chọn để thiết kế nhà máy là loại 20ΠpB-60(n=960 v/ph) và các thông số phục vụ cho việc thiết kế nhà máy đó là: + Lu lợng thiết kế cho mỗi máy: Q1 máy= 0,653 (m3/s)
+ Cột nớc thiết kế của trạm: HTK = 8 m + Độ cao hút nớc cho phép : hyc= -1 m
+ Dao động mực nớc bể hút: + 0,726 4 + 2,2 m
+ Tình hình địa chất nơi xây dựng công trình là tơng đối tốt.
Căn cứ vào các thông số trên ta chọn nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô
4.5.2. Cấu tạo chung toàn nhà máy
Nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô đợc thiết kế 3 tầng.
1. Tầng trên mặt đất ( tầng động cơ )
Tầng động cơ là tầng có cấu tạo kiểu khung nhà công nghiệp, trong đó bố trí các
động cơ của máy bơm , thiết bị khởi động, tổ phân phối điện, cầu trục, gian sửa chữa lắp ráp, là nơi trực tiếp cho công nhân vận hành và điều khiển thiết bị.
2. Tầng dới ( tầng bơm )
Tầng bơm đợc tính từ sàn động cơ trở xuống đến cao trình sàn bơm. Đây là nơi đặt các máy bơm , ống đẩy, ống hút, ngoài ra còn có các thiết bị cơ khí thuỷ lực, máy bơm nớc kỹ thuật, máy bơm tiêu nớc, cầu thang lên xuống.
3. Buồng hút
Là phần kết cấu của nhà máy , đợc tính từ cao trình sàn bơm trở xuống, mỗi máy bơm lấy nớc ở từng buồng riêng biệt.
4.5.3. Cấu tạo chi tiết và kích thớc nhà máy
Để chọn đợc cấu tạo và xác định kích thớc nhà máy hợp lý, trớc hết phải xác định kích thớc định hình của máy bơm 20ΠpB-60-960 và quy cách bố trí nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô.
Kích thớc định hình của máy bơm 20ΠpB-60-960 đợc thể hiện ở hình vẽ IV.1
1. Cấu tạo buồng hút
+ Buồng hút chọn kiểu buồng hình chữ nhật
δ=1,5Dv Dv
δ = 1,5.Dv
Dv: Đờng kính miệng vào của máy bơm , Dv = 0,6 m δ = 1,5.0,6 = 0,9 (m)
+ Độ ngập sâu của miệng vào máy bơm dới mực nớc thấp nhất ở bể hút là: h2 = 0,6 – 0,8 Dv⊄ 0,8 – 1,5 m
h2 = 0,8.0,6 = 0,48 (m)
Vậy phải chọn h2 = 1,48 (m)
+ Khoảng cách từ miệng vào của máy bơm đến đáy buồng hút tốt nhất là ( theo sơ đồ kích thớc định hình của máy bơm)
h1 = 0,82 m
+ Chiều rộng của buồng hút : B1 = 3Dv = 3.0,6 = 1,8 m + Chiều dài của buồng hút:
L = h . B Q . K 1 Q = 6,53 m3/s > 0,5 m3/s chọn K = 17 h: chiều cao của buồng ớt, h = 1,3 m
L = 3, 1. 8, 1 653 ,0 . 17 = 4,7 m
+ Khoảng cách giữa tâm của 2 ống hút liền nhau : B2 = 3Dv + dp
dp: chiều dầy của trụ pin thờng lấy dp = 0,6 – 0,8 m Chọn dp = 0,6 m
B2 = 3.0,6 + 0,6 = 2,4 m
Hình IV.1
2. Cấu tạo tầng bơm
Tầng bơm nằm sâu dới đất, xung quanh chịu áp lực đất nớc tác dụng. Cho nên t- ờng tầng bơm phải làm bằng bê tông cốt thép mác 200. Có độ chống thấm từ
B4 – B6 . Trát tờng cao hơn mực nớc lớn nhất ở bể hút là 0,5 m. Sau đó quét nhựa đờng rồi mới lấp đất. Mặt trong của tờng quét vôi chống ẩm, theo sơ đồ kích thớc
46
định hình của nhà máy thì htb = 5,226 m < 10 m nên trong tầng bơm không phải xây tờng ngăn mà tầng bơm là một gian chung.
Chiều dầy của tờng thợng, hạ lu tầng bơm đợc lấy theo chiều cao tầng bơm (htb ). Theo giáo trình Hớng dẫn đồ án môn học trạm bơm thì htb = ( 4 – 8) m, chọn chiều dầy tờng là :
Thợng lu: t1 = 0,8 m Hạ lu : t2 = 1 m
Từ sàn bơm xuống buồng hút làm cửa lên xuống để tiện khi sửa chữa, kiểm tra. Cửa lên xuống thiết kế dạng hình tròn có φ = 0,8 m . Phía trên làm nắp đậy bằng thép bản dầy 0,005 m . Có lỗ chừa sẵn để bắt bu lông với sàn bơm. Các bu lông này phải đợc chôn sẵn từ khi thi công.
3. Cấu tạo tầng động cơ
Tầng động cơ nhô lên khỏi mặt đất cho nên ngoài việc thiết kế đẩm bảo kỹ thuật còn phải đảm bảo về mặt mỹ thuật.
Tầng động cơ lắp đặt động cơ, các thiết bị khởi động, tủ điều khiển, cầu trục, gian sửa chữa, gian điện. Kích thớc tầng động cơ phụ thuộc vào kích thớc định hình của động cơ và các thiết bị khác và yêu cầu sửa chữa quản lý vận hành đợc dễ dàng, nên bố trí gọn và ngăn nắp.
• Sàn động cơ :
- Sàn động cơ đúc bằng bê tông cốt thép mác 200 dầy 30 cm. Trên tờng bố trí cửa sổ, cửa ra vào để thông gió, thoáng mát. Cao trình sàn động cơ cao hơn mặt đất bên ngoài là 0,1 m để cho nớc không chảy vào sàn tầng động cơ đợc.
- Cao trình sàn động cơ đợc xác định:
Zsàn động cơ = Zđm + 5,226 = - 0,274 + 5,226 = + 4,952 (m)
• Dầm đỡ động cơ
Dầm đỡ động cơ đợc đúc liền với sàn. Dầm chịu các lực tác dụng nh : Trọng lợng bản thân, trọng lợng của động cơ , trọng lợng của sàn động cơ, trọng lợng của ngời và các vật trọng quá trình sửa chữa, chịu lực động có chu kỳ của động cơ khi động cơ làm việc.
Dầm đợc đúc bằng bê tông cốt thép mác 200
+ Dầm chính: Nh phần cấu tạo tầng bơm đã thiết kế , tầng bơm chỉ có một gian chung, không có tờng ngăn. Do đó dầm chính đợc nối lên hai tờng thợng và hạ lu tầng bơm.
- Chiều dài Ldầm bằng chiều rộng của nhà máy
- Chiều cao dầm : hdầm = 1/10 Ldầm⊄ 60cm, chọn hdầm = 0,6 m
- Chiều rộng dầm: bd ≥ 2/3 hd chọn bd = 0,4 m + Dầm phụ:
Dầm phụ nối liền hai dầm chính và có kích thớc mặt cắt ngang bằng dầm chính. Khoảng cách giữa 2 dầm phụ và dầm chính phụ thuộc vào đờng kính động cơ để đặt trực tiếp động cơ lên dầm đợc.
Theo sơ đồ bố trí của nhà máy bơm lắp máy bơm 20ΠpB – 60 – 960 có đờng kính chân động cơ : φ = 1,285 m, đờng kính động cơ: φ = 1,01 m. Vậy khoảng cách mép trong của 2 dầm chính và dầm phụ cũng chính là 1,01 m .
Mặt cắt đặc trng của dầm phụ : hdp = 0,6 m bdp = 0,4 m
• Lỗ kéo máy xuống tầng bơm
Nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô gồm có hai tầng : Tầng động cơ và tầng bơm.
- Khi cần sửa chữa máy bơm thì dùng cầu trục chuyển động cơ ra khỏi bệ máy. Lợi dụng khoảng trống từ mép trong dầm phụ và dầm chính làm kích thớc lỗ kéo máy bơm lên xuống. Máy bơm 20ΠpB – 60 – 960 lỗ kéo máy bơm có kích thớc là : 1,01x 1,01 (m)
- Để đa máy bơm nớc kỹ thuật và máy bơm tiêu nớc tầng bơm lên xuống phải bố trí 1 lỗ ở phía gian sửa chữa. Kích thớc của lỗ phụ thuộc vào kích thớc của thiết bị lớn nhất cần đem xuống tầng bơm.
Thiết kế kích thớc lỗ đa máy bơm nớc kỹ thuật và máy bơm tiêu nớc tầng bơm là hình chữ nhật : KT = 0,6x0,8 (m). Trên mặt lỗ đặt lới sắt để có ánh sáng xuống tầng bơm và an toàn cho công nhân vận hành đi lại.
• Cầu thang : Để lên xuống tầng bơm phải làm cầu thang. Cầu thang đợc bố trí ở gian sửa chữa ở tầng bơm, men theo tờng đầu hồi và tờng thợng lu. Cầu thang có kích thớc rộng 0,8 m , để đảm bảo đi lại không va đầu vào dầm phụ. Cầu thang có hai nhịp, độ dốc m = 0,8, kích thớc bậc lên xuống 0,2x0,2 m . Đoạn nối tiếp giữa hai nhịp là 1 chiếu nghỉ, kích thớc chiếu nghỉ là 0,8x0,8 m . Dọc theo cầu thang có lan can bảo vệ.
Kích thớc lỗ cầu thang đợc xác định nh sau: Lcth
Lcth = (hng + hat + δsàn).m
hng: Chiều cao lớn nhất của ngời lên xuống, chọn hng = 1,8 m hat : Là chiều cao an toàn, hat = 0,3 m
δsàn : Độ dầy sàn động cơ, δsàn = 0,3 m
Lcth = (1,8 + 0,3 + 0,3).0,8 = 1,92 (m) Lấy tròn số là : Lcth = 1,9 (m)
• Cột nhà tầng động cơ :
Cột nhà và cũng là cột đỡ dầm cầu trục, vật di chuyển và nóc nhà. Trong thiết kế để đảm bảo cẩu đợc các vật có trọng lợng nhỏ hơn 5 tấn, chọn kết cấu kiểu khung hở. Cột nhà có kích thớc đặc trng nh hình vẽ :
- Vai cột là nơi tựa của dầm chữ T, trên dầm chữ T có đặt đờng ray để cầu trục di chuyển. Vai đỡ dầm có kích thớc 560x500 mm
- Phần trên vai nh mặt cắt 1-1 có kích thớc: 380x400 mm
- Phần dới vai nh mặt cắt 2-2 có kích thớc: 400x600 mm
• Dầm cầu trục: Dầm cầu trục chạy dọc nhà máy đợc liên kết với các cột nhờ các vai cột. Nhiệm vụ của dầm là để đỡ đờng ray cầu trục di chuyển trên đờng ray đó. Mặt cắt ngang của dầm cầu trục là chữ T có kích thớc : chiều dài cánh 560 mm, chiều dầy cánh 150 mm, chiều cao dầm 500 mm, chiều dầy dầm 200 mm.
• Tờng và cửa sổ:
-Khoảng cách giữa các cột với nhau thiết kế xây gạch chỉ dầy 0,25 m bằng vữa xi măng cát vàng mác 75. Trên tờng bố trí các cửa sổ thông gió và chiếu sáng cho nhà máy . Cửa sổ phải có diện tích ( tính cho 1 phía) là đảm bảo bằng 1/3 – 1/5 diện tích sàn động cơ . Cửa sổ bố trí đóng mở dễ dàng toả nhiệt tốt cho động cơ. thoải mái và dễ chịu cho ngời công nhân vận hành.
- Cửa sổ thiết kế cao 2 m, rộng 1,5 m, mép dới cửa sổ cách sàn động cơ 0,8 m . Cửa sổ thiết kế có sen hoa bằng sắt thanh 12x12 mm, cửa sổ có cánh đóng mở bằng gỗ. Cánh cửa đóng kiểu chớp. Phía nửa trên cửa sổ bố trí khung kính, kích thớc 0,8x1,5 m để lấy ánh sáng.
- Gần sát trần bố trí các cửa chớp để toả nhiệt và thông khí tốt, kích thớc của cửa chớp 0,4x1,5 m, làm chớp bằng bê tông cốt thép cố định. Riêng ở gian điện không bố trí cửa ra vào và cửa sổ chỉ bố trí hai cửa có kích thớc 1,2x0,8 m để thông gió. Cửa phải có lới sắt loại nhỏ chắn để chống chuột, rắn chui vào làm chập mạch điện. 49 1 1 2 2 150 500 560 400 600 200 400 380 600 400 mặt cắt 1-1 mặt cắt 2-2
- Kiểm tra diện tích của cửa sổ đã bố trí xem có đảm bảo diện tích cửa sổ ở một phía phaỉ ≥ (1/3 –1/5 ) diện tích của sàn động cơ không.
- Do bố trí cửa sổ ở các gian nhà máy đều nh nhau cho nên chỉ cần kiểm tra cho một gian là đủ.
Fcửa sổ = ( 2.1,5 ) + ( 0,4.1,5 ) = 3,6 m2
Fsàn động cơ 1 gian = 6,4x2,4 = 15,36 m2
Nh vậy Fcửa sổ > 1/5 Fsàn động cơ 1 gian , đảm bảo điều kiện thông thoáng.
- Cửa ra vào chính của nhà máy bố trí ở đầu hồi phía gian sửa chữa. Cửa có kích thớc phụ thuộc vào phơng tiện ra vào nhà máy. ở đây thiết kế cho ô tô có trọng tải dới 5 tấn ra vào chở vật t thiết bị. Cho nên kích thớc cửa ra vào chính là :
Chiều rộng cửa: bc = 3,5 m Chiều cao cửa: hc = 4 m
Cửa chính thiết kế bằng sắt xếp khi đóng mở đẩy vào hai bên.
• Nóc nhà máy
Nóc nhà máy phải đảm bảo không dột, cách nhiệt tốt, thoát nớc ma nhanh. Để đảm bảo các yêu cầu trên thiết kế mái nhà máy nh sau:
Trình tự từ trên xuống là : 1) Gạch lá nem : 0,05 m
2) Giấy tẩm nhựa đờng và xỉ than : 0,2 m 3) Vữa xi măng : 0,03 m
4) Panen hộp dầy : 0,25 m
Tất cả đợc đỡ bằng các xà ngang, và một xà dọc. Xà ngang đợc nối liền hai cột đối diện làm thành một khung cứng. Mặt cắt của xà ngang có dạng chữ nhật có kích thớc 0,4x0,5 m. Xà ngang đợc đúc bằng bê tông cốt thép mác 200. Để thoát n- ớc ma nhanh, nóc nhà máy đợc làm thoải dần từ giữa ra 2 phía.
• Bố trí gian điện và gian sửa chữa:
Theo tuyến công trình đã chọn thì phía hồi trái của nhà máy gần tuyến đờng giao thông.
Nh vậy thiết kế gian sửa chữa ở bên hồi trái, gian điện bên hồi phải. Gian sửa chữa phải đủ rộng để sửa chữa đợc các thiết bị lớn nhất.
4.5.4. Xác định kích thớc của nhà máy - ống đẩy - bể hút - bể tháo
1. Xác định kích thớc của nhà máy
• Chiều cao nhà máy
+ Chiều cao tầng dới mặt đất ( tầng bơm)
Chiều cao tầng dới mặt đất xác định theo 2 điều kiện :
Điều kiện 1: Tính theo điều kiện lắp đặt động cơ với máy bơm và ống hút.
Htb = h1 + hbh+hsb + hb
h1: Chiều dầy của bản đáy, chọn h1 = 0,6 (m)
hbh: Chiều cao buồng hút, theo kích thớc định hình của nhà máy hbh = 1,3 (m)
hsb: Chiều dầy sàn bơm, chọn hsb = 0,6 (m)
hb : Chiều cao từ sàn bơm đến sàn động cơ , hb = 4,326 (m) Htb = 0,6 + 1,3+ + 4,326 = 6,826 (m)
Điều kiện 2: Tính theo điều kiện chống lũ cho động cơ
H’tb = h1 + hbh+ + h2 + ∆Z +δ
h1: Chiều dầy của bản đáy, h1 = 0,6 (m) hbh = 1,3 (m)
h2 : Độ ngập sâu của miệng hút so với mực nớc thấp ở bể hút để ngăn ngừa không khí chui vào máy bơm , h2 = 1 (m)
∆Z : Độ dao động mực nớc ở bể hút
∆Z = Zbhmax – Zbhmin = 2,2 – 0,726 = 1,474 (m) δ: Độ cao an toàn chống sóng tràn, chọn δ = 0,5 (m)
H’tb= 0,6 + 1,3 + 1 + 1,474 +0,5 = 4,874 (m) So sánh kết quả của 2 điều kiện thấy:
Htb > H’tb => chọn Htb = 6,826 (m) là chiều cao tầng bơm thiết kế . + Chiều cao tầng trên mặt đất (tầng động cơ ) Hđc
Hđc = ht + hat + ltrmax + ld +hct + δ
ht : Chiều cao phần tĩnh của động cơ theo kích thớc định hình, chọn ht = 1,08 (m) hat : Chiều cao an toàn để vật di chuyển không va chạm vào vật cố định, hat = 0,5 m ltrmax : Chiều cao lớn nhất của vật kéo lên (trục máy bơm )
ltrmax = 3,22 (m)
ld : Chiều dài dây buộc (dây móc cẩu) chọn dây mềm thì ld = 0,6 (m)
hctr : Chiều cao của cầu trục, tính từ móc câu tới đỉnh cầu trục, ở đây chọn cầu trục kéo tay nên chọn hctr = 1,8 (m)
δ : Khoảng cách an toàn từ đỉnh cầu trục tới mặt dới của xà ngang, chọn δ = 0,2 (m)
Hđc = 1,08 + 0,5 + 3,22 + 0,6 + 1,8 + 0,2 = 7,4 (m) + Chiều cao toàn bộ nhà máy
H = Htb + Hđc + Hnóc
Hnóc = 0,05 + 0,2 + 0,03 + 0,25 + 0,6 + 0,52 = 1,65 (m)
Hnóc: Chiều cao lớn nhất của nóc nhà tính từ mặt dới xà ngang đến đỉnh tờng chặn. Chiều cao xà ngang : 0,6 (m)
Chiều cao tờng chặn : 0,52 (m)
Vậy: H = 6,826 + 7,4 + 1,58 = 15,876 (m)