- Căn cứ vào chế độ cấp nước theo yêu cầu của quy trình công nghệ nuôi đã biết gồm: cấp nước lần đầu, cấp nước bổ sung và thay nước hàng tháng cho ao
4.5.Thiết kế sơ bộ các hạng mục của hệ thống.
Vậy hệ số cấp nước thỏa mãn điều kiện bất lợi nhất ứng với trường hợp có hệ số cấp nước lớn nhất là trường hợp cấp nước lần đầu, đợt 2 cho ao nuôi:
4.5.Thiết kế sơ bộ các hạng mục của hệ thống.
Trong đồ án này em thiết kế sơ bộ các hạng mục của trạm bơm cấp nước cho vùng 2 của dự án.
4.5.1. Các chỉ tiêu thiết kế của trạm bơm.
- Lưu lượng thiết kế: Qtk = 0,76 m3/s - Cao trình bể xả thiết kế: tk bx Z = 4,16 m - Cao trình bể hút thiết kế: tk bh Z = 1,5 m - Cao trình bể hút nhỏ nhất: min bh Z = 1 m
- Cao trình bể hút lớn nhất: max bh Z = 2,5 m - Cột nước thiết kế: Htk = 4,16 m - Cột nước nhỏ nhất: Hmin = 2,5 m - Cột nước lớn nhất: Hmax = 4,36 m
4.5.2. Chọn máy bơm, động cơ và máy biến áp. a. Chọn máy bơm chính:
- Số máy bơm: 2 máy chính và một máy dự trữ.
Căn cứ vào Htk = 4,16 (m) và Qtk = 0,76 (m3/s) = 760 (l/s) = 2736 (m3/h); Có: 1 2 2736 2 vung tk tk may Q Q n
= = = 1368 (m3/h); với n – số máy bơm. 1
tk may
H = 4,16 (m).
- Loại máy bơm: Dùng “sổ tra cứu máy bơm” chọn được máy bơm hỗn lưu một cấp trục ngang HL1400-5 của Công ty chế tạo bơm Hải Dương có các thông số sau đây:
Loại máy bơm Q (m 3/h) H (m) [Hck] (m) n (v/ph) Nđc (kw) Dh (mm) Dx (mm) HL1400- 5 1250- 1500 5,7-3 2,5-4,5 980 33 350 350
Từ đường đặc tính thấy loại máy bơm này đảm bảo cung cấp đúng theo lưu lượng và cột nước thiết kế. Điểm công tác của máy bơm là:
Q (m3/h) H (m) [Hck] (m) n (v/ph) Nđc (kw) Ntr (kw) η(%)
1368 4,16 4,1 980 33 27,8 58
Chọn loại động cơ điện trục ngang do Việt Nam chế tạo DK83-6 có các số liệu kỹ thuật sau:
Loại động cơ N (kw) U (V) n (v/ph) η(%) cosϕ
DK83-6 33 380 980 90 0,88
Sau khi chọn động cơ điện kéo máy bơm, ta phải kiểm tra lại công suất:
Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn định mức động cơ: Nmax < NH
NH : Công suất định mức của động cơ . NH =33 kw
Nmax: Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc, xác định theo công thức: Nmax= tr b b b H Q k η η . . . . 81 , 9
Trong đó: k- Hệ số dự trữ về độ thiếu chính xác của đường đặc tính của máy bơm tính đến tổn thất bất thường,lấy theo kinh nghiệm.
Vì NH =33kw k=1,05.
−
b b,Q
η Hiệu suất, lưu lượng của máy bơm tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng
với Hb ( cột nước của máy bơm cho công suất lớn nhất).
Tra trên đường đặc tính Hbmin = Hmin= 2,5 m ứng với Qb= 0,436(m3/s). ηb= 0,42. t
η - Hiệu suất truyền động ηt=1.
Nmax=9,81.1,05.0, 436.2,50, 42.1 = 26,73 (kw) Nmax<NH Thoả mãn điều kiện công suất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì điện áp của động cơ thường là 220/380V, 3000V hay 6000V, nhỏ hơn điện áp của nguồn điện. Do vậy chọn máy biến áp cho trạm bơm.
Chọn máy biến áp dựa vào các tài liệu sau: - Dung lượng yêu cầu của trạm Syc.
- Điện áp nguồn Ung = 10 kV
- Điện áp của động cơ Udc = 6000 V
Dung lượng yêu cầu của trạm bơm được tính toán theo công thức: . ( ) cos . . . . 3 2 1 kVA N k N k k k S td dc dc H yc = ∑ + ϕ η Trong đó:
- k - Hệ số an toàn thường lấy k= 1,05÷1,1. Chọn k=1,1. - k1- Hệ số phụ tải : k1= dc H dc N Nmax k1= dc H dc N Nmax =26,73 0,81 33 =
- k2- Hệ số đồng thời của trạm bơm
m¸y sè Tæng viÖc lµm m¸y Sè K2= = 23 = 0,67 - k3- Hệ số thắp sáng, thường lấy k3 = 0,7÷1 chọn k3 = 1.
- Ntd: Công suất tự dùng cung cấp điện cho việc thắp sáng chạy các thiết bị phụ và cung cấp điện cho địa phương và xung quanh trạm. Ntd = 50÷150 kW.
- ηdc: là hiệu suất của động cơ.
- cosϕ: là hệ số công suất.
- ∑ dcH H
N : là tổng công suất định mức của động cơ trong trạm bơm, kể cả máy dự trữ. ∑ dc H N = 3.33 = 99 kW. 1,1.0,81.0,67.99 1.100 174, 62( ) 0,9.0,88 yc S KVA ⇒ = + =
Từ Syc ta chọn máy biến áp cho trạm bơm là máy BA 180-10/0,4. Các thông số cơ bản của máy biến áp
Loại máy Dung lượng (KVA) Điện áp định mức (KV)
Cao áp Hạ áp
BA 180-10/0,4 180 10 0,4
4.5.2. Thiết kế kênh tháo.
Kênh tháo làm nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới ao nuôi. Các yếu tố thủy lực của kênh được chọn như sau:
- Hệ số mái m = 0 - Hệ số nhám n = 0,014 - Độ dốc đáy kênh i = 1*10-4
Thông qua tính toán thủy lực ở phần 4.4.4: Tính toán các chỉ tiêu thiết kế kênh, kênh tháo có các chỉ tiêu thiết kế sau:
- Lưu lượng thiết kế: Qtk = 0,76 (m3/s) - Bề rộng kênh: B = 2 m
- Độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với Qtk: Htk = 0,89 m. • Kiểm tra điều kiện không lắng và không xói.
Do kênh làm bằng bê tông nên [Vkx] luôn đạt 10 m3/s, luôn thỏa mãn điều kiện không xói. Vì vậy chỉcần kiểm tra điều kiện không lắng: Vmin>[Vkl]
Trong đó: [Vkl] là vận tốc không lắng cho phép, phụ thuộc vào tính chất đất nơi tuyến kênh đi qua, lưu lượng chảy trong kênh và hàm lượng phù sa.
- Tính theo quy phạm Liên Xô [Vkl] = A. 3 min
Q
Trong đó: Qmin – Lưu lượng nhỏ nhất, Qmin = (1/3)Qtk = 0,25 m3/s
A - Hệ số phụ thuộc tốc độ chìm lắng của bùn cát, lấy A = 0,33 [Vkl] = 3
0,33.0, 25 = 0,005 (m/s). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tính Vmin ứng với Qmin = 0,25 m3/s.
+ Xác định f(Rln) theo cách tính của Agơtôtski: ( ) Q i m R f 4 o. ln = ; m = 0 -> 4m0 = 8,0. ( )ln 8. 0,0001 0,32 0, 25 f R = =
+ Sau khi xác định được f(Rln) ta dựa vào bảng tra thủy lực (phụ lục 8-1) dựa vào n = 0,014 có Rln = 0,302
+ Ta lập tỷ số b/Rln = 2/0,302 = 6,62.
+ Tra bảng thủy lực (phụ lục 8-3), ứng với m = 0 h/Rln = 1,277 + Từ đây tính được Hmin theo công thức:
Hmin = Rln*h/Rln = 0,302.1,277= 0,386 m. Ta có: ω =(B m H+ . min).Hmin= 2.0,386 = 0,772 m2 Vmin= min 0, 25 0,324( / ) 0,772 Q m s ω = =
Vậy: Vmin>[Vkl] : Thỏa mãn điều kiện không lắng. - Cao trình đáy kênh tháo:
Zđk = Zđầu - Htk = 3,618 – 0,89 = 2,73 m
Htk – Độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với Qtk. - Cao trình bờ kênh tháo:
Zbk = Zđk + Htk + a = 2,73 + 0,89+0,3 = 3,93 m
Trong đó: a – Chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh, tra bảng 4-2 sách Bài tập và đồ án môn học Máy bơm và trạm bơm, ứng với Qtk < 1 m3/s có a = 0,2 ~ 0,3 (m).
Chọn a = 0,3 m.
4.5.3. Thiết kế kênh dẫn.
Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn vào bể hút trạm bơm. Các yếu tố thủy lực của kênh được chọn theo kênh tháo: m = 0; n = 0,014; i = 1*10-4. Lưu lượng thiết kế là Qtk = 0,76 (m3/s).
Do trạm bơm lấy nước vào bể hút không qua kênh dẫn nên bỏ qua phần tính toán này.
4.5.4. Xác định cao trình đặt máy bơm.
Để xác định cao trình đặt máy bơm ta dựa vào:
- Cao trình mực nước bể hút: Cần đảm bảo khi mực nước tính toán thấp nhất ( min
Bh
∆ ) máy chạy được không sinh ra hiện tượng khí thực.
- Các kết quả tính toán về cao trình đặt máy phụ thuộc vào đặc tính loại máy bơm đã được chọn lựa nhà máy chế tạo có trách nhiệm cung cấp về các số liệu ban đầu.
- Ngoài ra còn dựa vào các yêu cầu khác do người thiết kế căn cứ vào điều kiện cụ thể để quyết định.
Cao trình đặt máy bơm được xác định như sau:
* Để không sinh khí thực thì cao trình đặt máy :
ZđmTK = Zbh min + [hs]TK Trong đó:
Zbh min- Cao trình mực nước thấp nhất ở bể hút; Zbh min = 1(m) Zbh max- Cao trình mực nước lớn nhất ở bể hút; Zbh max= 2,5 (m) [hs]: Độ hút nước địa hình cho phép của máy bơm
[hs] =[ Hck ] - 10 + Hat + 0,24 - Hbh - g v 2 2 - htoh Với :
+ [Hck] là cột nước chân không cho phép của máy bơm. Từ QTk = 1368 (m3/h) tra trên đường đặc tính kỹ thuật của máy bơm được [Hck] = 4,1m .
+ Hat = min 1 10,33 10,33 10,329 900 900 bh Z − = − = (m).
+ Hbh: Cột nước áp lực bốc hơi của máy bơm. Lấy nhiệt độ 250C có Hbh = 0,34 (m); + htoh: Cột nước tổn thất trong ống hút, htoh = 0,5. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tra kích thước định hình của máy bơm ta có Dv = 350 (mm). => v = 2 . . 4 D Q π = 2 4.0,38 3,14.0,35 = 3,95 (m/s). => [hs] = 4,1 - 10 + 10,329 + 0,24 - 0,34 – 3,952/2.9,81 - 0,5 = 3,03 m ⇒ZđmTK = 1 + 3,03 = 4,03 (m)
Vậy chọn cao trình đặt máy thiết kế là TK dm
Z = 4,03 (m).
* Kiểm tra lại cao trình đặt máy khi máy bơm làm việc trong các trường hợp:
- Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước Hmax với Hmax = 4,36 (m) tra vào đường đặc tính được Q = 0,378 (m3/s) và [ Hck ] = 4 m [hs]’ = [ Hck ] - 10 + Hat + 0,24 - Hbh - g v 2 2 - htoh = 4 - 10 + 10,329 + 0,24 - 0,34 – 3,932/2.9,81 - 0,5
= 3,23 (m)
⇒ZđmKT = 1 + 3,23 = 4,23 (m) > ZTK
đm = 4,03 (m)
- Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước Hmin = 2,5 m tra đường đặc tính ta được Q = 0,371 (m3/s) và [ Hck ] = 4,2 m.
[hs]’’ = 4,3 – 10 + 10,329 + 0,24 - 0,34 -3,862/2.9,81 - 0,5 = 3,17 (m)
Khi máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất thì mực nước ở bể hút là lớn nhất , do đó: max [ ]
KT
đm bh s
Z =Z + h ’’ = 2,5 + 3,17 = 5,67 (m) > ZTK
đm = 4,03(m). Vậy máy bơm làm việc an toàn trong mọi trường hợp.
Cao trình đặt máy bơm thiết kế là Ztk
đm = 4,03(m).
4.5.5. Chọn loại nhà máy bơm và bố trí thiết bị. a. Chọn loại nhà máy bơm.
Để chọn loại nhà máy bơm dựa vào: - Quy mô trạm bơm
- Lưu lượng một máy: Q1máy = 380 l/s = 0,38 m3/s
- Máy bơm được chọn là máy bơm hướng trục đứng ZL1410-2 - Chênh lệch mực nước bể hút max min
Z Zbh Zbh
∆ = − = 2,5 – 1 = 1,5 m.
- Điều kiện địa chất và vật liệu xây dựng
Từ các yếu tố trên và dựa vào điều kiện xây dựng nhà máy bơm (chương IX Giáo trình Máy bơm và trạm bơm) chọn loại nhà máy bơm loại móng tách rời.
b. Bố trí máy móc thiết bị bên trong nhà máy
Bố trí máy bơm phải thỏa mãn các yêu cầu sau : - Việc chăm sóc máy bơm thuận tiện.
- Bảo đảm an toàn lao động cho công nhân.
- Do số máy bơm là 4 nên ta bố trí 1 hàng máy bơm.
- Trong nhà máy ta bố trí gian sửa chữa các máy bơm, động cơ hoặc gian đặt tủ điện khi cần thiết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c. Cấu tạo tầng động cơ của nhà máy.
• Sàn động cơ :
Bố trí sàn động cơ cao hơn mặt đất tự nhiên để thoáng gió và chống ẩm. Sàn được đúc bằng bê tông cốt thép dày 15 cm, số hiệu 200#. Mặt sàn láng xi măng.
• Dầm đỡ động cơ :
Dầm đúc liền sàn chịu tác dụng các lực là : - Trọng lượng động cơ
- Lực động có chu kỳ khi động cơ làm việc - Trọng lượng bản thân dầm
• Tường và cửa :
Tường xây gạch chỉ M75#, VXM 50#. Trát tường VTH 50# dày 1,5 cm. Tường quét 1 lớp vôi trắng, 2 lớp ve màu vàng nhạt.
Bố trí cửa chính ở hồi phải nhà máy, làm cửa sắt bịt tôn có kích thước b×h = 2×2,4 m. Bên trên làm cửa lùa bằng kính trắng dày 5 mm, kích thước b×h = 2×0,5 m.
Bố trí cửa sổ bên hồi trái bằng panô khung gỗ tre dày 4 cm, kích thước b×h = 1,2×1,6 m, sen hoa sắt vuông d12 25kg/m2. Cửa lùa kính trắng dày 5mm, kích thước b×h = 1,5×0,5 m.
• Nóc nhà :
Nóc nhà phải đảm bảo không dột, cách nhiệt và nước mưa thoát nhanh. Mái làm tôn Austnam màu đỏ, xà gồ C120, gạch lá nem dày 2 cm. Bê tông than sỉ 2 bên dày 6 cm, giữa dày 12 cm. Sàn mái bê tông cốt thép M200, dày 10 cm.
Để thoát nước mưa nhanh, ở giữa xà ngang cao và thoải về 2 phía. Chiều cao nhịp xà ngang lấy bằng (1÷1/15) chiều dài xà ngang.
Cách bố trí gian điện và gian sửa chữa :
- Gian điện bố trí ở gần đường điện cao áp, kích thước gian điện phải đủ để bố trí các tủ điện đúng kỹ thuật, an toàn và vận hành dễ dàng.
- Gian sửa chữa phải bố trí ở gần đường giao thông để vận chuyển máy móc được thuận tiện
4.5.6. Tính toán các kích thước chủ yếu của nhà máy. a. Chiều cao nhà máy.
Đối với nhà máy lắp máy bơm trục ngang thì nhà máy chỉ có 1 tầng, máy bơm nhỏ nhẹ, nếu xác định chiều cao nhà máy theo điều kiện lắp ráp, di chuyển máy móc thì nhà máy sẽ rất thấp. Trong trường hợp này, chiều cao nhà máy xác định theo điều kiện lấy ánh sáng, thông gió và cân xứng giữa chiều và chiều dài đảm bảo kĩ thuật. Thường lấy chiều cao sàn mặt đáy đến xà ngang đỡ mái nhà từ 3,5 – 5 (m)
Chọn H = 5(m) và chọn mái nhà là mái bằng.
b. Chiều rộng nhà máy.
Vì nhà máy dùng máy trục ngang nên bề rộng nhà máy tính theo công thức: Bb =t1 + 0,2 + Lt1 +Lk +Lb + 0,2+t2
Trong đó: t1,t2: chiều dày tường thượng hạ lưu nhà máy lấy t1=t2= 0,22 m 0,2 : khoảng cách từ mặt bích đến tường đề phòng tháo lắp
Lt1 : chiều dài ống đệm để dễ dàng tháo lắp máy bơm, khoá khi cần sửa chữa. Lấy Lt1=1,0m
Lb : kích thước bên ngoài máy bơm, theo kích thước thực tế của máy bơm. Lấy Lb = 2 m.
Lk : Chiều dài của khóa trên ống đẩy, phụ thuộc vào đường kính của miệng ra của máy bơm, vào khoảng 0,6~0,8. Chọn Lk = 0,8 m.
Bb =0,22+0,2+1+0,8+2+0,2+0,3= 4,72 (m) Chọn Bb = 5,0 (m)
c. Chiều dài nhà máy.
Chiều dài nhà máy bơm phụ thuộc vào số máy bơm, cách bố trí gian điện và gian sửa chữa.
• Chiều dài một gian máy: L1g = L’b+ a6
Trong đó: L’b kích thước bên ngoài máy bơm (gồm máy bơm và động cơ). Chọn L’b = 1.1 = 1 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a6 khoảng cách giữa hai vỏ máy, đối với máy bơm ly tâm hai cửa nước vào phải đảm bảo rút dược Roto của động cơ ra ngoài a6 = 1,5 m
Vậy: L1g = 1 + 1,5 = 2,5 (m) • Chiều dài toàn bộ nhà máy:
L = n.L’b + (n-1)a6 +L1 + Lsc + 2t
Trong đó: n: tổng số máy trong nhà máy, kể cả máy dự trữ n=3
L1 : khoảng cách từ vỏ động cơ tới tường gạch ở đầu hồi lấy L1 = 1 m
Lsc : chiều dài gian sửa chữa phải đảm bảo vật sửa chữa lớn nhất của động cơ hay máy bơm và hai lối đi lại an toàn chọn Lsc = L1 gian = 2,5 m
t: chiều dày của tường ở hai đầu hồi, t=0,22m
⇒L= 3.1+(3-1).1,5+1+2,5+2×0,22 = 9,94 (m) Vậy: L = 9,94 (m).
4.5.7. Thiết kế ống đẩy.
Ống đẩy là đoạn ống nối tiếp từ máy bơm đến bể tháo. Căn cứ vào vị trí nhà máy và bể tháo mà xác định chiều dài ống đẩy. Đường kính kinh tế của ống đẩy tính theo công thức : Dkt = Π . . . 4 kt v n Qbq n: số ống đẩy làm việc n=2
vkt : tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy
Theo kinh nghiệm thường lấy vkt =(1,5-2,5)m/s ta chọn vkt = 2,2 m/s