Bài giảng Máy bơm và Trạm bơm

Mỏy bơm cũng sử dụng nhiều trong khai khoỏng mỏ,... Trong nụng nghiệp: Mỏy bơm và trạm bơm được dựng cho tưới, tiờu,... Trong sinh hoạt: Mỏy bơm được sử dụng để cung cấp nước sinh hoạt

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

Trang 2

THỜI LƯỢNG CHƯƠNG TRÌNH: 03 Tín chỉ (45 tiết).

Trong đó: 28 Tiết lý thuyết

02 tiết thí nghiệm

01 tiết thực tế

14 tiết bài tập nhỏ và bài tập lớn

TÀI LIỆU, GIÁO TRÌNH:

1- Máy bơm và trạm bơm (đại học thủy lợi)

2- Bài tập và đồ án môn học máy bơm và trạm bơm (nguyễn công tùng)

3- Sổ tay tra cứu máy bơm, động cơ, máy biến áp…

NỘI DUNG:

Lý thuyết: 12 chương

Bài tập: 13 bài nhỏ và 01 bài tập lớn

HÌNH THỨC THI: Thi viết (70%) + quá trình (30%)

2

Trang 3

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG MÁY BƠM VÀ TRẠM BƠM

Máy bơm và trạm bơm được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực đời sống:

 Trong công nghiệp: Máy bơm được sử dụng để cung cấp nước, xăng,

dầu cho quá trình sản xuất Máy bơm cũng sử dụng nhiều trong khai

khoáng mỏ,

 Trong nông nghiệp: Máy bơm và trạm bơm được dùng cho tưới, tiêu,

 Trong sinh hoạt: Máy bơm được sử dụng để cung cấp nước sinh hoạt,

tiêu thoát nước thải, nước mưa,

3

Trang 4

- Thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên, người Hy Lạp đã chế tạo bơm Pit tông

- Thế kỷ 15, nhà bác học người Ý tên là Leonardo da Vinci đã đưa ra những ý tưởng và khái niệm về máy bơm li tâm.

- Thế kỷ 16, bơm Rôto ra đời.

- Thế kỷ 17, một nhà vật lý người Pháp là Denis Papin (1647-1710) chế tạo thành công máy bơm li tâm đầu tiên.

- Thế kỷ 18, nhà bác học Ơ le đã đưa ra những lý thuyết quan trọng

về sự làm việc của máy thủy lực

- Thế kỷ 19, các nước có nền công nghiệp phát triển như Đức, Anh, Pháp đã xây dựng các trạm bơm cung cấp nước chạy bằng động cơ hơi nước

4

Trang 5

* Sử dụng máy bơm và trạm bơm ở nước ta:

- Thời xưa: Gàu tát, guồng nước,

- Thời Pháp thuộc: Xây dựng TB Sơn Tây (Q=9 m3/s; XD năm 1932; 3 máy bơm ly tâm trục đứng; động cơ dầu),

- Từ 1954 – nay: xây dựng khoảng trên 70.000 trạm bơm, trong đó có trên 2.000 trạm bơm lớn tư ớ i tiêu cho nông nghiệp, ví dụ: TB Yên Sở (90 m3/s); TB Vân Đình (58 m3/s); TB Cốc Thành, Hữu Bị,…

* Cung cấp máy bơm:

- Một số nhà máy sản xuất máy bơm trong nước: Công ty bơm Hải Dương; Công ty bơm EBARA (liên doanh với Nhật)

- Các hãng nước ngoài đặt văn phòng tại Việt Nam: ABS, Grundfos, Flygt, Khải tuyền, Hàn Quốc….

5

Trang 6

TRẠM BƠM TIÊU YÊN SỞ - HÀ NỘI (Q = 90 M3/S) 6

Trang 7

TRẠM BƠM NHƯ QUỲNH – HƯNG YÊN

TRẠM BƠM ĐÔNG MỸ – HÀ NỘI

7

Trang 8

1.2 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY BƠM

Trang 9

1.2 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY BƠM

Trang 10

H = E2 – E1

10

1.3 CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CHỦ YẾU CỦA MÁY BƠM

Trang 11

* TH 1:

11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Q: m3/s; H: m

14

Trang 15

Trang 16

Vỏ bơmCửa vào MB

Cửa ra MB

CHƯƠNG II CẤU TẠO MÁY BƠM CÁNH QUẠT

2.1 CẤU TẠO MÁY BƠM LI TÂM

Thiết bị truyền động

Tổ máy bơm li tâm trục ngang

16

Trang 17

a Cấu tạo bánh xe cánh quạt

- Bánh xe cánh quạt được gắn với trục quay;

- Khi BXCQ quay, chất lỏng nhận năng lượng của cánh quạt truyền cho nó;

17

Trang 18

- Dẫn nước, hướng nước từ ống hút vào bánh xe

cánh quạt;

- Nhận nước từ bánh xe cánh quạt đưa lên ống đẩy;

- Là chỗ tựa cho các bộ phận quay;

- Liên kết các bộ phận tĩnh với nhau

b Vỏ máy bơm :

18

Trang 19

Vỏ bơm

Cánh quạt

Vòng đệm lót

c Các chi tiết khác:

19

Trang 20

d Một số loại máy bơm ly tâm khác

Máy bơm LT hai cửa hút trục ngangMáy bơm ly tâm nhiều cấp trục ngang

Máy bơm LT hai cửa hút trục đứng

20

Máy bơm ly tâm nhiều cấp trục

đứng

Trang 21

Trang 22

Vỏ máy bơm

Cửa vào

22

2.2 CẤU TẠO CỦA MÁY BƠM HƯỚNG TRỤC

Trang 23

Cấu tạo BXCQ, và các chi tiết khác:

23

2.2 CẤU TẠO CỦA MÁY BƠM HƯỚNG TRỤC

Trang 24

Hình ảnh trạm bơm sử dụng máy bơm Hướng trục đứng

24

Trang 26

2.3 MÁY BƠM HƯỚNG CHÉO (HAY CÒN GỌI LÀ MÁY BƠM HỖN LƯU)

26

Trang 27

Máy bơm hỗn lưu trục đứng dạng xoắn ốc

Bơm hỗn lưu hướng trục ngang (Trạm bơm Yên Sở) Máy bơm hỗn lưu trục xiên

Trang 28

Trang 29

2.4 CÂU HỎI THẢO LUẬN

Câu 1: Nêu sự khác nhau và giống nhau giữa máy bơm ly tâm và máy

bơm hướng trục về: Hình dạng vỏ máy bơm, hình dạng bánh xe cánh

Trang 30

3.1 NGUYấN Lí LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM

CHƯƠNG 3 ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM CÁNH QUẠT

30

Đối với máy bơm ly tâm chất lỏng

đi vào song song với trục, chất

lỏng đi ra vuông góc với trục Xét

một chất điểm chất lỏng bất kỳ ở

trong cánh quạt ta thấy đồng thời

tham gia hai chuyển đổng:

I Chuyển động của dũng chất lỏng trong bỏnh xe cỏnh quạt

Trang 31

II Phương trình cơ bản của cột nước lý thuyết

1 Các giả thiết của Ơ le

• Dòng chảy trong khe cánh quạt gồm nhiều dòng nguyên tố hợp thành

• Chất lỏng chảy qua khe cánh quạt là chất lỏng lý tưởng (chất lỏng không nhớt)

• Dòng chảy qua máy là dòng ổ định

2 Thành lập phương trình H l

Công suất mà chất lỏng nhận được từ bánh xe cánh quạt

Nl = .Q.Hl;Công suất bánh xe cánh quạt nhận được từ trục bơm

N = Mn. ;  : Vận tốc góc(rad/s)

…

3.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM

Trang 32

2 Thành lập phương trình H l

* Nhận xét :

 Phương trình (3-4) có thể áp dụng với mọi loại chất lỏng

 Phương trình được ứng dụng với mọi dạng cánh quạt

 Để cho Hl lớn thì ta phải giảm C1u và giảm nhiều nhất C1u = 0 khi 1 = 90o

 Để Hl vô cùng lớn thì cần tăng C2u Do đó phải giảm góc 2, nhưng 2 = 0 thì

Q = 0 (thường 2=8o-15o)

Trang 33

3 Ý nghĩa vật lý của công thức H l∞

(1): là cột nước động

(2): là công của lực li tâm sinh ra khi di chuyển 1 đơn vị trọng lượng chất lỏng từ cửa vào cho đến cửa ra bánh xe cánh quạt Công này sẽ tạo ra áp lực tĩnh tại cửa ra (Ht)u do tốc độ U tạo ra

(3): Biểu thị sự giảm dần động năng và tăng dần của áp năng từ chỗ vào đến chỗ ra khỏi máy bơm Tại chỗ ra nó biến hoàn toàn thành áp năng

Lưu ý: Để tạo cột nước cao phải tạo cột nước tĩnh Ht càng lớn càng tốt, vì

Hd tăng sẽ tăng tổn thất thủy lực

Chứng minh

Trang 34

III Dòng chảy thực tế trong bánh xe cánh quạt

Trang 35

IV Xét ảnh hưởng của góc  2

Khi 2 < 90o thì C2u < U2 => Hđ < Hl/2 hay Hđ < Ht

Khi 2 = 90o thì C2u = U2 => Hđ = Hl/2 hay Hđ = Ht

Khi 2 > 90o thì C2u > U2 => Hđ > Hl/2 hay Hđ > Ht

Vậy chọn tăng H t và giảm H đ thì  2 < 90 o

Trang 36

V Lưu lượng lý thuyết của máy bơm li tâm

Ql =  D2.b2.C2r ;

Trong đó:

D2 là đường kính cửa ra của BXCQ

b2 là chiều rộng khe BXCQ

C2r vận tốc chiếu theo phương bán kính

Trang 37

3.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM HƯỚNG

TRỤC

Đặc điểm: Chất lỏng vào và ra luôn song song với trục.

Nguyên lý làm việc: Khi bánh xe cánh quạt quay, cánh quạt

rẽ nước thành 2 dòng: dòng phía trên và phía dưới mặt

cánh quạt Tốc độ dòng phía trên cánh quạt lớn hơn tốc

độ dòng phía dưới, do đó dẫn đến sự chênh lệch áp

suất giữa mặt trên và mặt dưới, hình thành lực nâng

37

Trang 38

Trong đó: D là đường kính bơm, d là

đường kính trục bơm

- Cột nước lý thuyết:

38

3.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM HƯỚNG TRỤC

- Lưu lượng lý thuyết:

Cánh quạt dạng vặn vỏ đỗ càng xa càng thoải dần

Trang 39

Khi hai dòng chảy theo hai phương khác

nhau gặp nhau ở mép vào cánh quạt, mép

vào cánh hướng dòng, dòng chảy ra từ

cánh quạt gặp dòng chảy trong buồng

xoắn… sinh ra tổn thất xung kích

hxk = S2 (Q-Qtk)2

S2: Hệ số xung kích

3.3 CÁC DẠNG TỔN THẤT VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY BƠM

Trang 40

-Hiệu suất thuỷ lực:

-Công suất khắc phục tổn thất thuỷ lực ht

Nt =  (Q + q) ht ;

Q: Lưu lượng của máy bơm (lưu lượng đưa đến ống dẩy)q: Lưu lượng tổn thất do dò rỉ

Trang 41

Công suất để khắc phục:

Nd =  q (H + ht);

(vẽ hình trên bảng và chỉ ra vị trí gây tổn thất dung tích q)

Trang 42

IV Hiệu suất của máy bơm

Hiệu suất chung của máy bơm:  = c.t.d;

Câu hỏi: Hiệu suất của máy bơm cho biết điều gì?

Trang 43

Trang 44

3.4 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH MÁY BƠM VẼ THEO LÝ THUYẾT

Trang 45

(Giải thích trình tự vẽ trên bảng)

Trang 46

Nl

46

Trang 47

47

Trang 48

Trang 49

ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH MÁY BƠM LY TÂM

49

Ví dụ Đường đặc tính máy bơm li tâm

Trang 50

Ví dụ 01 Đường đặc tính máy bơm hướng trục

Trang 51

1

Trang 52

2

Trang 60

10PHÂN LOẠI MÁY BƠM THEO TỶ TỐC ns

Trang 61

4.3 VẼ LẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM KHI SỐ VÒNG QUAY THAY ĐỔI

I Vẽ lại đường H~Q

Trang 62

I Vẽ lại đường H~Q

Trang 63

Trang 64

4.5 GỌT BÁNH XE CÁNH QUẠT ĐỂ THAY ĐỔI

ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM

1/ GỌT BÁNH XE CÁNH QUẠT

2/ VẼ LẠI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH

(Đọc giáo trình)

Trang 65

 5.1 QUÁ TRèNH PHÁT SINH VÀ DIỄN BIẾN CỦA HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC

- Khi nén, chất lỏng chui vào kim loại qua lỗ rỗng bề mặt kim loại Khi giãn, chất lỏng

đi ra kéo theo các hạt kim loại, sự kéo nén liên tục làm cho kim loại bị mỏi, cuờng độkim loại bị giảm, kim loại càng bị phá hoại

- Do áp suất nuớc va dao động làm cho máy bơm rung, đôi khi làm cho cả nhà máy rung

15

Trang 66

 5.1 QUÁ TRÌNH PHÁT SINH VÀ DIỄN BIẾN CỦA HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC

16

Trang 67

Trang 68

Pk giảm khi:

Trang 69

19

Trang 73

Đặt:

Trang 74

24

Trang 76

Chương 6 CÁC TRƯỜNG HỢP LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM

Trang 79

~ A

H ~ Q

HA Hdh

Hyc ~ Q

A' A

H

Hyc ~ Q A

Trang 80

Trang 83

H

QA

Q II QI

Trang 84

Trang 90

Ch VIII HTCTTB 1

Hình VIII-1 Sơ đồ bố trí 1 hệ thống CTTB TƯỚI

1 CTLN; 2 Kênh dẫn nước

3 Bể lắng cát; 4 Bể hút

5 Nhà máy bơm; 6 ống đẩy;

7 Bể tháo; 8 kênh tưới

 8.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM

CHƯƠNG VIII

HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM

Trang 91

Việc bố trí các công trình của trạm bơm phụ thuộc nhiều điều

kiện thực tế như:

- Mục đích sử dụng của trạm bơm (tưới, tiêu, ).

- Lưu lượng của trạm và lưu lượng mỗi máy.

- Loại máy bơm.

- Địa hình nơi xây dựng (độ dốc lòng sông, chiều rộng bãi sông ).

- Địa chất và địa chất thuỷ văn…

- Chế độ thuỷ văn nguồn nước …

- Hàm lượng bùn cát đáy và các hạt lơ lửng.

- Dạng năng lượng (điện, dầu )

- Vật liệu xây dựng, điều kiện thi công…

Trang 92

 8.2 CHỌN VỊ TRÍ ĐỂ BỐ TRÍ CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TRẠM BƠM

Việc chọn vị trí đặt trạm bơm, phụ thuộc nhiều điều kiện như: mục đích sử

dụng trạm bơm, nguồn nước (sông, hồ chứa, kênh ), địa hình khu vực và địa chất (nền xấu tốt vv ).

• Ngoài ra vị trí đặt trạm bơm còn phụ thuộc nơi cung cấp năng lượng, điều kiện kinh tế – vận chuyển máy móc và yêu cầu kỹ thuật an toàn các thiết bị điện.

Trang 93

1 Đối với trạm bơm tưới

- Đảm bảo khống chế được diện tích tưới lớn nhất, khối lượng đào đắp nhỏ nhất (kênh thẳng, đi qua địa hình địa chất thuận lợi).

- Lấy nước từ nguồn một cách thuân tiện, ổn định bờ của nguồn nước.

Trang 94

Ch VIII HTCTTB 5

2 Đối với trạm bơm tiêu

- Khống chế được diện tích tiêu lớn nhất, khối lượng đào đắp nhỏ nhất (kênh ngắn và thẳng, đi qua địa hình địa chất thuận lợi)

- Công trình giao tiếp ít nhất: (cắt kênh tưới, cắt đường giao thống, )

Trang 95

3 Đối với trạm bơm tưới tiêu kết hợp

- Thoả mãn cả 2 nhiệm vụ tưới và tiêu tốt nhất, ưu tiên nhiệm vụ chính.

=>Khi lựa chọn vị trí trạm bơm cần đề ra nhiều phương án, rồi thông qua tính toán so sánh về kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phương án hợp lý

nhất.

Trang 96

8.3 MỘT SỐ HÌNH THỨC BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM

Trang 97

1) Khi lấy nước ở sông , có các loại:

a- Đặt TB ngoài đê:

– Bố trí NM và CTLN kết hợp bên bờ sông;

– Bố trí NM và CTLN riêng biệt bên bờ sông;

– Bố trí NM và CTLN kết hợp ở lòng sông.

b- Đặt trạm bơm ở trong đê

2) Khi lấy nước ở hồ chứa, có các loại:

– Bố trí kết hợp thượng lưu hồ chứa.

– Bố trí riêng biệt ở hạ lưu hồ chứa.

Trang 98

Hình 8-2 Sơ đồ bố trí c/trình của TB loại riêng biệt với công

trình lấy nước ở lòng sông

2- cửa lấy nước 6- NMB 3- ống dẫn nước 7- bệ đỡ ống đẩy 4- giếng tập trung nước 8- ống đẩy

Một số gợi ý và hình vẽ minh họa:

Trang 100

Đ/v TB lấy nước ở hồ chứa:

• Khi Z < 8m nên chọn sơ đồ kết hợp với CTLN ở thượng lưu (h8-4a).

• Khi MN hồ chứa dao động lớn (Z > 8m), muốn bảo đảm lấy nước quanh năm nên chọn sơ đồ bố trí riêng biệt sau đập, nhà máy x/d sẽ đơn giản vì không chịu tác dụng của nước trong hồ (h8.4b).

• Ngoài ra có thể áp dụng sơ đồ bố trí NM ngang thân đập khi hồ chứa

có MN biến đổi ít (<3m), đập thấp và đ/k ổn định thân đập cho phép.

Trang 102

8.4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

ĐỂ CHỌN MÁY VÀ THIẾT KẾ TRẠM BƠM

I CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN

Khi th/kế TB cần tài liệu và số liệu sau:

• Tài liệu về hiện trạng thủy lợi và quy hoạch thủy lợi của vùng;

• Biểu đồ lưu lượng yêu cầu theo thời gian, Qyc~t, ứng với tần suất thiết kế;

• Tài liệu thủy văn, Z~t (ít nhất là 20 năm);

• Tài liệu địa hình của khu vực (bản đồ lưu vực và bình đồ vị trí đặt trạm);

• Tài liệu địa chất và địa chất thủy văn;

• Tài liệu về nguồn cấp điện (khoảng cách, điện áp,…);

• VLXD, tổ chức và k/thuật thi công, GTVT ở vùng x/d TB;

• Thiết bị, máy móc có thể mua sắm (Máy bơm, động cơ, cầu trục, MBA,…);

• Cấu tạo và các k/thước cơ bản của các c/trình liên quan với TB nếu có (kênh dẫn, kênh tháo, cống, CT b/vệ bờ, );

• Các y/c đ/biệt khác của đ/tượng dùng nước

Trang 103

II TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ CỦA TB

Muốn chọn MB để th/kế TB phải x/đ cột nước và lưu lượng th/kế cho một MB Cột nước của MB cũng là cột nước của TB.

1 Tính toán xác định cột nước thiết kế cho MB

Cột nước thiết kế của MB được xác định theo công thức:

hđhbq- Cột nước địa hình bình quân.

hms -Tổng tổn thất cột nước đường ống ống hút và ống đẩy Vì chưa th/kế đường ống trước khi chọn MB cho nên phải lấy tổn thất theo k/nghiệm:

– T/thất dọc đường có thể tạm lấy: 23m/1km đường ống.

– T/thất cục bộ tạm lấy:

Đ/v TB lấy nước từ sông: 1,01,5m.

Đ/v TB lấy nước từ kênh và hồ chứa: 0,71,0 m

Tiêu đề	Máy Bơm Và Trạm Bơm
Người hướng dẫn	TS. Lưu Văn Quân
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
Thể loại	bài giảng

Định dạng
Số trang	193
Dung lượng	27,73 MB