ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc Thiết kế trạm bơm tới Số đề : 48 Phần I : Mục đích và yêu cầu I- Mục đích Mục đích của đồ án môn học trạm bơm là giúp sinh viên trực tiếp bắt tay vào tính toán , thiết kế sơ bộ các phần chính của 1 trạm bơm. Thông qua đó mà củng cố đợc lý thuyết trên lớp , nắm đợc phơng pháp tính toán , vận dụng các kiến thức đ học trong các môn kỹ thuật cơ sở và chuyên môn để giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong việc thiết kế trạm bơm 1 cách có hệ thống. Đồng thời làm cho sinh viên bớc đầu làm quen với công việc của ngời kỹ s thuỷ lợi trong công tác thiết kế một công trình thuỷ lợi phục vụ nông nghiệp . II- Yêu cầu . 1. Trong quá trình thực hiện , yêu cầu sinh viên hiểu đợc mục đích , ý nghĩa , nội dung các phần tính toán . Nắm vững các bớc tính toán , thiết kế và sự quan hệ giữa ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 1 chúng với nhau , từ đó thấy đợc các công trình trong một trạm bơm liên kết với nhau rất chặt chẽ.cái nọ hỗ trợ cái kia. 2. Phải nắm vững lý thuyết , thiết kế phần nào thì phải nắm chắc lý thuyết phần đó Phát huy sức sáng tạo của cá nhân để nâng cao và mở rộng kiến thức. 3. Cố gắng hoàn thành trớc tiến độ bàn giao công trình. Phần II : Tài liệu Nhiệm vụ thíêt kế I- Tài liệu thiết kế : Dựa vào quy hoạch thuỷ lợi cho 1 vùng sản xuất nông nghiệp , để đảm bảo cho tới cần thiết phải xây dựng một trạm bơm tới với các tài liệu cơ bản sau: 1.Bình đồ khu vực đặt trạm bơm tỷ lệ 1/1000 . Cao độ mặt đất của các đờng đồng mức nghi ở bảng 1. ( với số liệu tơng ứng với đề tài 48 ) Bảng- 1 Ký hiệu a b c d e g h i k l m n o p q r s t Cao độ 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 2.Lu lợng yêu cầu trạm bơm phải cung cấp trong các thời kỳ sinh trởng của cây trồng ghi ở bảng 2 : ( m 3 /s ) Bảng- 2 ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 2 16/11 ữ 31/12 01/01 ữ 15/01 22/01 ữ 12/02 13/02 ữ 28/02 01/03 ữ 26/03 01/04 ữ 10/04 11/04 ữ 30/04 01/05 ữ 10/05 16/05 ữ 25/05 10.80 7.10 7.10 10.80 7.10 7.10 10.80 7.10 7.10 3.Cao trình mực nớc sông tại vị trí xây dựng trạm bơm ứng với tần suất thiết kế P = 75% cho ở bảng 3. Bảng 3. Cao trình mực nớc bình quân tuần của sông trong năm thiết kế ứng với tần suất P = 75% Cao trình mực nớc ( m) Cao trình mực nớc ( m) Tháng Tuần Số ngày Đề tài số 48 Tháng Tuần Số ngày Đề tài số 48 1 10 65.7 1 10 64.7 2 10 65.8 2 10 64.6 11 3 10 65.9 3 3 10 64.8 1 10 65.3 1 10 65.2 2 10 65.6 2 10 65.2 12 3 10 65.7 4 3 10 65.3 1 10 65.7 1 10 65.5 2 10 65.5 2 10 65.6 1 3 10 65.2 5 3 10 65.7 1 10 64.9 2 10 65.3 2 3 10 64.8 4. Cao trình mực nớc yêu cầu thiết kế ở đầu kênh tới ghi ở bảng 4 : - ứng với đề tài 48 tra bảng 4 ( GT HDBT & ĐAMH TB) ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 3 Z k = 84.20 ( m ) 5. Cao trình mực nớc lũ ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra p = 1% - Đề tài 48 : Z S max = +66.60 m 6.Cao trình mực nớc thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra p = 90% - Đề tài số 48 : Z S min = + 64.20 m 7. Nhiệt độ trung bình của nớc sông t 0 = 25 0 C 8.Các hạt phù sa trong nớc sông có đờng kính trung bình d tb = 0.04 mm , tốc độ chìm lắng w = 1,1 mm/s 9. Trên tuyến xây dựng trạm , cũng nh nơi tuyến kênh đi qua tình hình địa chất tơng đối tốt , dới lớp đất canh tác là lớp đất thịt pha cát . 10 . Khu vực đặt trạm bơm rất gần đờng giao thông và đờng dây điện cao thế 10 Kv. II- Nhiệm vụ thiết kế : 1.Bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm 2.Thiết kế kênh tháo , kênh dẫn của trạm bơm 3.Tính toán cột nớc thiết kế và các loại cột nớc kiểm tra của trạm bơm. 4. Chọn máy bơm , động cơ điện và máy biến áp. 5. Chọn loại nhà máy bơm . Tính cao trình đặt máy . Tính các kích thớc cơ bản của nhà máy , bể hút và bể tháo . 6. Các bản vẽ , kèm theo thuyết minh. a- Bố trí tổng thể công trình đầu mối tỷ lệ 1/1000 b- Hình cắt ngang nhà máy , tỷ lệ 1/50 1/100 ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 4 c Hình chiếu bằng nhà máy trên đó thể hiện đợc cấu tạo , cách bố trí và kích thớc các tầng , tỷ lệ 1/50 1/100. Bản vẽ tuân theo đúng các quy phạm kỹ thuật về khổ giấy , nét vẽ , ký hiệu khung tên và gấp đúng kỹ thuật. Phần III : Thiết kế sơ bộ trạm bơm tới Chơng I : Bố trí tổng thể công trình trạm bơm I- Chọn tuyến công trình : Dựa vào bản đồ địa hình và nhiệm vụ của trạm bơm ta có thể xác định đợc một số tuyến công trình , Sau khi so sánh và lựa chọn các phơng án , ta đ chọn đợc một tuyến công trình có lợi nhất , đảm bảo đợc các yêu cầu của một trạm bơm tới nh : - Khống chế đợc diện tích cần tới mà đờng kênh tới ngắn nhất và khối lợng đào đắp ít nhất , phù hợp nhiệm vụ phân phối nớc cho các khu tới có cao trình mực nớc khác nhau. -Điều kiện lấy nớc thuận lợi từ nguồn nớc đến nhà máy bơm, không gây bồi lắng cửa lấy nớc và trong kênh dẫn, không gây xói lở bờ sông . ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 5 - Khống chế diện tích tới lớn nhất và khối lợng đào đắp ít nhất. Tuyến công trình đợc thể hiện trên bản vẽ. II- Chọn vị trí nhà máy : - Với bình đồ đ cho , chênh lệch địa hình không lớn , các đờng đồng mức cách đều 1m , Cao trình thấp nhất là + 66m ( lòng sông ) , cao trình cao nhất là + 83 m. Nh vậy chênh cao lớn nhất trong bình đồ thiết kế là 17 m . Vậy ta có thể coi đây là bình đồ cho một vùng trung du miền núi . Với trờng hợp nguồn nớc là sông ỏ trung du thì việc so sánh lợi hại giữa các phơng án để chọn một vị trí thích hợp nhằm phát huy hiệu quả kinh tế cao và đảm bảo an toàn cho nhà máy trong mùa ma lũ là hết sức cẩn trọng. Sau khi đ quyết định vị trí đặt trạm còn phải xác định cụ thể nhà máy nằm ở vị trí nào trên tuyến công trình . Khi định vị nhà máy phải dựa vào tài liệu địa chất , mặt bằng khu vực , đờng giao thông ra vào nhà máy , vị trí đặt trạm biến áp , gian điện , gian sửa chữa , nhà quản lý , mặt bằng thi công Với phạm vị của nhiệm vụ thiết kế ta có thể dựa vào một số yêu cầu sau : 1. Đảm bảo chống lũ cho động cơ . Để đảm bảo sàn động cơ ( đối với nhà máy lắp bơm trục đứng ) hoặc sàn nhà máy ( đối với nhà máy lắp máy bơm trục ngang kiểu móng tách rời ) không bị ngập lụt trong mùa ma lũ thì cao trình sàn động cơ hoặc nền nhà phải cao hơn mực nớc lũ từ 0.5 m trở lên. ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 6 2. Để việc vận chuyển giao thông đợc dễ dàng , giảm khối lợng đào đắp và để lợi dụng thông gió tự nhiên thì cao trình sàn động cơ ( nền nhà ) phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0.2 0.3 m Dựa vào 2 yêu cầu cơ bản trên , đối chiếu cao trình mực nớc lũ lớn nhất ở sông ( ứng với tần suất kiểm tra p = 1 % ) với cao trình mặt đất tự nhiên để quyết định vị trí nhà máy. - Từ số liệu của đề 48 : ta xác đinh đợc các cao trình : + Cao trình mực nớc lũ kiểm tra p = 1% là Z S max = + 66,6 m + Cao trình mặt đất tự nhiên tại vị trí đặt trạm 67.2 m. + Cao trình sàn động cơ ( nền nhà ) 67.5 m III- Chọn vị trí bể tháo : Để tới tự chảy cho toàn khu vực , bể tháo phải đảm bảo đợc mực nớc yêu cầu ở đầu kênh tới khi máy bơm làm việc với lu lợng thiết kế .Ngoài ra nên bố trí bể tháo trên đất nguyên thổ , khối lợng đào đắp tận dụng ít nhất , chiều dài ống đẩy ngắn nhất Dựa vào các yêu cầu trên đối chiếu cao trình mực nớc yêu cầu đầu kênh tới với cao trình mặt đất tự nhiên để định vị vị trí bể tháo . + Mực nớc yêu cầu đâu kênh tới : Z k = 84.20 ( m) ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 7 KL : Sau khi xác định đợc vị trí của từng công trình tiến hành vẽ sơ đồ bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm Chơng II : Chọn lu lợng thiết kế cho trạm bơm Chọn lu lợng thiết kế trạm bơm dựa vào đờng quá trình lu lợng cần ( Q yc = f(t) - Lu lợng thiết kế Q tk đợc chọn là trị số lớn nhất trong biểu đồ ( Q yc = f(t) nếu trị số này có thời gian duy trì tơng đối dài :( t >= 20 ngày ) Q tk = 10.80 ( m 3 /s) ( tra bảng 2 : thời gian kéo dài 46 ngày ) - Lu lợng nhỏ nhất bằng trị số nhỏ nhất trong biểu đồ : Q min = 7.10 ( m 3 /s) - Lu lợng lớn nhất bằng lu lợng gia cờng Q gc = K. Q TK . Với Q TK > 10 ( m 3 /s) chọn K = 1,15 Q gc = 1,15 . 10,80 = 12,42 ( m 3 /s) ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 8 Chơng III : Thiết kế kênh I Thiết kế kênh tháo . Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nớc từ bể tháo tới mặt ruộng . Kênh tháo phải đảm bảo dẫn đủ nớc , ổn định không bị bồi lắng và xói nở .Thông qua tính toán thuỷ lực để xác định kích thớc mặt cắt kênh . Dựa vào lu lợng thiết kế , tình hình địa chất nơi tuyến kênh đi qua mà chọn các yếu tố thuỷ lực m , n , i cho thích hợp . I.1- Xác định các yếu tố thuỷ lực : - Xác định sơ bộ độ sâu của kênh. h = A. 3 80,10 = 2,21 m 220 cm. Trong đó A là hệ số lấy A = 1. + Chọn hệ số mái : m Tra bảng 8 10 ( GT TN tập I ) với đất thịt pha cát ta có m = 1,5 ( mái trong ) + Chọn độ dốc : i = 0,0001 ( vùng núi ) + Chọn hệ số nhám : n = 0,0225 ỏn mụn hc: Thit k trm bm ti http://www.haquangnguyen.co.cc 9 I.2- Thiết kế mặt cắt kênh. - Ta đ có : Q = 10,8 m 3 /s ; m = 1,5 ; n = 0.0225 ; i = 0,0001. Ta có thể xác định kích thớc mặt cắt kênh ( xác định b ; h theo các bớc sau ). theo phơng pháp tra bảng AGROSKIN ta có : - Tính F(R LN ) = = Q im 4 0 Với m 0 = 2. mm + 2 1 = 2. 5.15.11 2 + = 2,106 F(R LN ) = = Q im 4 0 8,10 0001,0.106,2.4 = 0,0078 Tra bảng 8-1 bảng tính thuỷ lực ta đợc : R Ln = 1.485 ( m ). - Nếu chọn b = 5 m Ln R b = 367,3 485,1 5 = . Tra PL 8-3 ta đợc Ln R h = 1,526 h = 1,486 . 1,526 = 2,27 m 2,3 m * Nếu ta chọn theo mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực ta có : ln = 2( 2 1 m+ - m ) = 2.( 5,15,11 2 + ) = 0,606 Tính trị số : = 1 5,1606,0 106,2 0 = + = + m m Tra pl 8-3 Ln R h = 2 ; Ln R b = 1,21 h = 2 .1,11 = 2,22 m ; b = 1,21 . 1,11 = 1,34 m ( không hợp lý ) Vậy chọn b TK = 5m , h TK = 2,3 m I.3- Kiểm tra các điều kiện về lắng và xói lở. I.3.1- Kiểm tra điều kiện không xói. V max < [ ] KX V [...]... IV : Tính toán các loại cột nớc của trạm bơm I.Tính cột nớc thiết kế H tk : Cột nớc thiết kế của trạm bơm cũng nh cột nớc thiết kế của máy bơm tính theo công thức H TK = h dhbq + h t Trong đó : + h dhbq l cột nớc địa hình bình quân , tính theo công thức h dhbq = Q h t Q t i i i i i + h t Cột nớc tổn thất trong đờng ống hút v ống đẩy của máy bơm Vì cha chọn đợc máy bơm , cha thiết kế đờng ống nên... tổng hợp Các cột nớc của trạm bơm & máy bơm H max = 22,3 m Cột nớc max H TK = 21 m Cột nớc thiết kế H min = 19,3 Cột nớc min Chơng V Chọn máy bơm , Động cơ và máy biến áp I Chọn máy bơm chính I.1- Chọn sô máy bơm: Số lợng máy bơm n của 1 trạm bơm l 1 con số có ý nghĩa về mặt kỹ thuật v cả về kinh tế Nó chi phối trực tiếp đến khâu thiết kế v trong quản lý vận h nh Số lợng máy bơm nhiều dễ đảm bảo chạy... máy bơm Để chọn loại nh máy bơm ta dựa v o - Quy mô trạm bơm - Máy bơm đợc chọn : máy bơm trục đứng OB 3-87 730v/ph - Cao trình đặt máy bơm , Z dm = +62 ( m ) - Độ cao đặt máy bơm : H S = -2 m < 0 - Chênh lệch mực nớc bể hút nhỏ 28 ỏn mụn h c: Thi t k tr m bm t i http://www.haquangnguyen.co.cc - Lu lợng thiết kế 1 máy l Q 1may = 2,7 > 2 m 3 /s - Trênh tuyến xây dựng trạm , cũng nh nơi tuyến kênh... , k = 4/5 = 0,.8 K 3 hệ số thắp sáng K 3 = 1 N td công suất tự dùng cung cấp điện để thắp sáng chạy các thiết bị phụ v cung cấp điện cho địa phơng ở xung quanh trạm bơm Tuỳ theo trạm bơm lớn hay nhỏ m lấy N td = 50 đến 150 kw Ta chọn N td = 100 kw dc hiệu suất động cơ ( 94 % ) Cos : hệ số công suất N trữ N H H ( 0,9 ) Tổng công suất định mức của động cơ trong trạm bơm , kể cả máy dự = 5.1000 = 5000... Do đó phải bố trí trạm biến áp hạ thế để cấp điện cho trạm bơm Khi chọn máy biến áp dựa v o các thông số chủ yếu sau : - Dung lợng yêu cầu của trạm bơm : S YC Với sơ đồ đấu điện đ chọn ta có thể tính theo công thức S YC = 1,1 K 1 K 2 N H dc Cos + K 3 N td ( KV.A) Trong đó : K 1 hệ số phụ tải của động cơ : K 1 = tk N max 717,8 = = 0,718 NH 1000 K 2 hệ số l m việc đồng thời của trạm bơm , k = 4/5 =... dựa v o yêu cầu khác do ngời thiết kế căn cứ v o quyết định I- Xác định cao trình đặt máy bơm I.1-Tính cao trình đặt máy theo điều kiện đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tợng khí thực , khi máy bơm l m việc với cột nớc thiết kế Z DM = Z BH min + [ H S ] Trong đó : - Z BH min Cao trình mực nớc thấp nhất bể hút : Z BH min = +64m - [ H S ] Độ cao đặt máy cho phép của máy bơm [ H S ] = H at - H bh -... 10/6,3 1800 10 6,3 Sơ đồ mắc điện Chơng VI Xác định cao trình đặt máy bơm Xác định cao trình đặt máy bơm dựa v o : 25 ỏn mụn h c: Thi t k tr m bm t i http://www.haquangnguyen.co.cc 1 Cao trình mực nớc bể hút : Cần đảm bảo khi mực nớc tính toán thấp nhất máy chạy đợc , không sinh ra hiện tợng khí thực 2 Các kết quả tính toán về cao trình đặt máy phụ thuộc v o đặc tính loại máy bơm đ đợc lựa chọn ,... loại máy bơm - Máy bơm phải cung cấp đủ lu lợng yêu cầu - Phải l m việc với hiệu suất cao : - Trong quá trình l m việc không đợc xảy ra hiện tợng khí thực - Máy bơm phải đợc chế tạo h ng loạt - Có số vòng quay lớn - Chất lợng lắp ráp tốt Q tk = may tk Qtram = 2,7 ( m 3 /s ) 4 Cột nớc thiết kế của 1 máy l H TK = H tk = 21 m may h Dựa v o Q tk = 2,7 m 3 /s , H TK = 21 m tra biểu đồ sản phẩm bơm ta chọn... nghiêng cánh quạt l m thay đổi đờng đặc tính của máy trong trờng hợp n y Nếu chuyển qóc nghiêng = -3 0 = -4 0 Q max = 2.4 m 3 /s ; ;[ h ] = 11,2 m [h s ] = 10,259 0,335 11,3 0,5 = - 1,876 m Z dm = 64 1,876 = 62,124 m Z dm > Z tk Khi đó máy bơm sẽ l m việc an to n KL : Vậy trong mọi trờng hợp ta chọn cao trình đặt máy bơm l : Z dm = + 62m Chơng VII Thiết kế nhà máy bơm I.Chọn loại nh máy bơm Để... 21 m may h Dựa v o Q tk = 2,7 m 3 /s , H TK = 21 m tra biểu đồ sản phẩm bơm ta chọn đợc loại may may máy bơm hớng trục OB 3-87 do Nga chế tạo Căn cứ v o đờng đặc tính kỹ thuật của máy bơm ( sổ tra cứu máy bơm ) đ chọn ta xác định đợc góc cánh quạt thiết kế = -3 0 Thông số kỹ thuật của máy bơm do nh máy giới thiệu Q H n (m3/s) (m) (v/ph) (%) 3,25 21 730 86 H H bt (m) th (m) 12.5 14 Động cơ Trọng . Nhiệm vụ thiết kế : 1.Bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm 2 .Thiết kế kênh tháo , kênh dẫn của trạm bơm 3.Tính toán cột nớc thiết kế và các loại cột nớc kiểm tra của trạm bơm. 4 16 Chơng IV : Tính toán các loại cột nớc của trạm bơm I.Tính cột nớc thiết kế H tk : Cột nớc thiết kế của trạm bơm cũng nh cột nớc thiết kế của máy bơm tính theo công thức. H TK . công trình tiến hành vẽ sơ đồ bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm Chơng II : Chọn lu lợng thiết kế cho trạm bơm Chọn lu lợng thiết kế trạm bơm dựa vào đờng quá trình