Kinh nghiệm thực tế cho thấy khi công suất yêu cầu của máy bơm ≤ 200 kW người ta khuyên dùng động cơ điện dị bộ có điện áp thấp điện áp lưới ≤ 1000 V ; khi công suất yêu cầu của bơm lớn
Trang 1Hình 9 - 8 Xác định Q, H, η dựa vào đường đặc tính của máy bơm
thì công suất lớn nhất xảy ra khi Q = Qmin và H = Hmax ( Hình 9 - 8,b )
Công suất để chọn động cơ điện sẽ là:
Trong đó: ηtd là hiệu suất truyền động Lấy ηtd = 1 với khớp nối đĩa
k là hệ số an toàn công suất, lấy theo bảng sau:
k 1,7 1,5 1,5 1,3 1,15 1,1 1,08 1,05 1,05
Có thể tham khảo thêm tài liệu của Liên Xô cũ: Khi Ndc≤ 20 kW thì k = 1,25; khi
Ndc= 21 50 kW thì k = 1,21; khi Ndc= 51 300 kW thì k = 1,15; khi Ndc> 300
kW thì k = 1,1
Kinh nghiệm thực tế cho thấy khi công suất yêu cầu của máy bơm ≤ 200 kW người
ta khuyên dùng động cơ điện dị bộ có điện áp thấp ( điện áp lưới ≤ 1000 V ); khi công
suất yêu cầu của bơm lớn hơn 200 kW và việc khởi động cũng như dừng máy tiến hành
thường xuyên thì nên dùng động cơ điện dị bộ có điện áp cao ( điện áp > 1000 V ); còn
khi công suất yêu cầu của máy bơm lớn hơn 200 kW và việc khởi động và dừng máy
không thường xuyên thì nên dùng động cơ điện đồng bộ có điện áp cao
Ngoài việc chọn động cơ theo công suất và vòng quay đã nêu trên, khi chọn động cơ
điện còn phải xét đến vấn đề khởi động của từng loại máy bơm mà động cơ kéo Từ
đường N - Q của máy bơm ( xem Hình 9 - 9,a ) ta thấy rằng: bơm li tâm tỉ tốc vừa và
thấp khi khởi động ( khi Q nhỏ ) thì có công suất yêu cầu thấp; còn bơm li tâm tỉ tốc cao
Trang 2Hình 9 - 9 So sánh đường đặc tính công suất các laọi bơm
a - Dạng đường N - Q của các loại máy bơm khác nhau
b - Biểu đồ thay đổi công suất động cơ khi khởi động
và bơm hướng trục khi khởi động ( Q nhỏ ) thì công suất rất lớn Như vậy bơm hướng
trục và bơm li tâm tỉ tốc cao ( nS > 300 v/ph ) phải có công suất khởi động lớn, cần phải
rất chú ý vấn đề khởi động khi chọn động cơ điện cho hai loại máy bơm nầy
Trong mọi trường hợp, mô men quay do động cơ tạo ra phải luôn lớn hơn mô men
cản khi máy bơm làm việc, nhất là khi mở máy Giá trị của các mô men này có thể tra
được trong các bảng tra động cơ Xét khái quát về các loại động cơ điện ta thấy ( xem
Hình 9 - 9,b ): Trục tung biểu thị tỷ số giữa mô men và mô men định mức ( M/MO ),
trục hoành biểu thị tỉ số vòng quay và vòng quay định mức ( n/nO ) đồng thời cũng biểu
thị độ trượt ε = ( nO - n ) /nO, khi khởi động thì ε = 1, khi vòng quay đạt đến vòng quay
định mức thì ε = 0 Từ biểu đồ trên Hình 9 - 9,b ta thấy:
- Đối với máy bơm li tâm sử dụng động cơ dị bộ rô to ngắn mạch Khi khởi động
nếu đóng kín van ống đẩy thì mô men cản diễn biến theo đường I và cao nhất chỉ chiếm
0,35 0,5 mô men định mức Nếu lúc khởi động mở hết van ống đẩy thì mô men cản
diễn biến theo đường II và cũng chỉ đạt đến bằng mô men định mức Đối vơi bơm li tâm
tỉ tốc cao, công suất khi Q = 0 xấp xỉ công suất định mức do vậy đường diễn biến của nó
cũng tương tự đường II Điều này cho thấy đối với máy bơm li tâm nói chung nếu dùng
động cơ điện dị bộ rô to ngắn mạch thì vấn đề khởi động không có gì đáng ngại
- Đối với máy bơm hướng trục, nếu có dùng van ống đẩy khi khởi động thì
đường mô men cản sẽ lên cao theo đường III, do đó có khả năng quá tải động cơ Do
vậy cần tiến hành kiểm tra quá tải khi mở máy trong nội dung chọn động cơ
Hiện nay ở các trạm bơm nho,í động cơ dị bộ rô to ngắn mạch được dùng rất phổ biến
và dùng cầu giao trực tiếp mở máy Với cách khởi động này dòng điện khởi động đột
tăng đến 5 7 lần dòng điện định mức Các động cơ điện phải có cách mở máy thích
hợp với điều kiện công suất nguồn cung cấp cho nó và công suất trạm biến áp Trong
việc mở máy ta cần tìm biện pháp giảm dòng điện và điện áp mở máy Có thể dùng biện
pháp đấu sao - tam giác ( Y/∆ ) để khởi động động cơ có cuộn dây stator đã đấu tam
giác Có thể dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp xuống còn 0,6 đến 0,8 điện áp định mức
rồi đóng máy để khởi động, cách này giảm được điện áp mở máy nhưng lại làm giảm
mô men mở máy, nên nó được dùng cho các động cơ có mô men cản nhỏ, không nên
dùng với động cơ có mô men cản lớn vì có khả năng động cơ không kéo nổi máy bơm
Động cơ điện đồng bộ có mô men quay tỉ lệ bậc nhất với điện áp ( trong khi động cơ
điện dị bộ có mô men quay tỉ lệ bậc hai với điện áp ), do vậy sự thay đổi điện áp trong
dây dẫn ít ảnh hưởng đến mô men quay Đó là một ưu điểm lớn của nó so với động cơ dị
bộ Động cơ đồng bộ cũng thường khởi động bằng các phương pháp khởi động của động
Trang 3cơ dị bộ Trong các trạm thủy điện tích năng, để khởi động "tổ máy ba máy" động cơ
đồng bô,ü khi chuyển chế độ người ta có thể dùng turbin gáo nhỏ để quay tổ máy về chế
độ đồng bộ rồi mới đóng máy vào lưới
Tóm lại nội dung chọn động cơ điện như sau:
- Dựa vào công suất động cơ tính theo công thức ( 9 - 8 ) và vòng quay của máy
bơm đã biết, hình thức trục tổ máy, tra được động cơ điện và các thông số cơ bản của
động cơ được chọn ( trong đó có công suất định mức Nđc và vòng quay định mức )
- Kiểm tra điều kiện quá tải động cơ với cột nước lớn nhất hoặc nhỏ nhất xảy ra
trong hai trường hợp thiết kế và trường hợp kiểm tra Yêu cầu công suất quá tải phải nhỏ
hơn hoặc bằng công suất định mức của động cơ Nđc đã chọn Kiểm tra độ chênh lệch
vòng quay giữa động cơ và máy bơm không được quá 5 %
- Xem xét tính năng khởi động của động cơ có phù hợp với máy bơm hay không
và dùng biện pháp khởi động nào cho thích hợp
D MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM BƠM
Trạm bơm tưới tiêu thường được xây dựng ở vùng nông thôn và thường lấy điện từ
những nguồn điện và sơ đồ nối dây khác nhau Nếu trạm bơm đặt trong khu vực có trạm
hạ áp của nông trang, của trang trại hay của nhà máy thì có thể lấy điện từ trạm hạ áp
Nếu trạm bơm lấy điện từ đường dây cao áp có cấp điện áp cao hơn điện áp động cơ cần
phải xây trạm hạ áp ngay cạnh trạm bơm Máy biến áp được bố trí hoặc cạnh nhà máy
bơm hoặc đặt trong một gian độc lập của nhà máy Nếu trạm bơm được trang bị những
động cơ có điện áp cao ( trên 1.000 V ) thì để có điện tự dùng ( để chạy động cơ nhỏ của
các thiết bị phụ hay chiếu sáng v.v ) cần phải đặt thêm các máy biến áp nhỏ phụ
trong nhà máy Nếu có một số trạm bơm nằm gần nhau thì có thể xây dựng một trạm hạ
thế riêng phục vụ chung cho chúng
Đối với các trạm bơm lớn, quan trọng ví dụ trạm bơm tiêu lớn tiêu nước cho khu vực
rộng thì cần phải lấy điện từ hai nguồn độc lập và tải điện bằng các đường dây độc lập
để đảm bảo tính an toàn cao
Chọn sơ đồ cấp điện nào cũng phải qua tính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật để
quyết định Việc chọn máy biến áo cho trạm bơm nhỏ thường chọn một máy còn trạm
lớn có thể nhiều hơn Để chọn máy biến áp ta phải biết công suất yêu cầu của trạm
(Syc), điện áp của nguồn điện ( Ul ), điện áp động cơ ( Udc ), số máy biến áp
Công suất yêu cầu của trạm hạ áp tính theo công thức sau:
yc
dc
K Ntd
= ( , , ) . +
Trong công thức:
1
K
tk N
dc N
cong suat lon nhat tren truc dong co voi che do thiet ke
cong suat dinh muc cua dong co
2
K so may lam viec
tong so may trong tram
= , gọi là hệ số sử dụng đồng thời ;
Trang 43 0 7 10
K = , , , gọi là hệ số thắp sáng ;
dc
η là hiệu suất của động cơ
Dựa vào Ul, Udc vàSyc và số máy biến áp ta có thể tra ra máy biến áp cần dùng Chú
ý rằng máy biến áp có loại trong và ngoài nước sản xuất Loại nước ngoài sản xuất cần
phải tiến hành tính toán hiệu chỉnh nhiệt độ sau khi tính theo ( 9 - 9 ) rồi mới tra chọn
máy biến áp Cấu tạo và những vấn đề liên quan đến máy biến áp có thể tham khảo
trong các giáo trình và tài liệu liên quan
Trang 5Chương X CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG TRẠM BƠM
Trong trạm bơm, ngoài những thiết bị động lực chính trực tiếp làm nhiệm vụ bơm
nước mà chúng ta đã biết, còn có những thiết bị phụ Nhóm thiết bị phụ gồm có: các
trang thiết bị cơ khí, hệ thống cấp nước kỹ thuật, hệ thống tiêu nước, hệ thống cấp dầu,
hệ thống cấp khí nén, thiết bị tạo chân không, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước
uống và sản xuất, hệ thống thông gió, các thiết bị kiểm tra - đo lường Các thiết bị này
có nhiệm vụ đảm bảo cho trạm bơm làm việc bình thường, tránh sự cố, kiểm tra bảo vệ
công trình và thiết bị làm việc tránh quá tải vv
Các thiết bị phụ cần thỏa mãn những yêu cầu sau:
- Bảo đảm vận hành tiện lợi và an toàn, giá thành rẻ;
- Khi tiến hành sữa chữa công trình và các tổ máy chính cũng như các cụm thiết
bị của hệ thống thiết bị phụ thì việc vận hành trạm vẫn bình thường không bị trỡ ngại
A TRANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ
Các trang thiết bị cơ khí của trạm bơm gồm những loại sau:
- Các cửa van, lưới chắn cùng với phần chi tiết lắp đăt, dịch chuyển chúng;
- Các thiết bị nâng hạ tĩnh tại hoặc di động với các móc, cần kéo và dầm ngang;
- Các máy vớt rác và dọn rác để làm sạch lưới chắn rác;
- Các xe con chuyển thiết bị và vật liệu
Thành phần và kết cấu của các thiết bị cơ khí chủ yếu phụ thuộc vào quy mô của
trạm bơm, biên độ giao động mực nước nguồn và khả năng tồn đọng của vật nổi
I Các loại cửa van phẳng
Hình 10 - 1 Kết cấu cửa van phẳng sữa chữa
1- bản chắn nước; 2- móc treo; 3,5- phần tựa truyền tải trọng lên chi tiết đặt sẵn; 4- tấm
chắn; 6- dầm ngang bằng thép; 7- viền chắn nước; 8- tường ngực
Trang 6Trong trạm bơm thường dùng cửa van dưới sâu ( mép trên van ngập dưới mực nước)
Theo công dụng ta chia các cửa van này làm các loại:
Cửa van chính ( cửa van công tác ) dùng để điều chỉnh mực nước trong kênh hoặc
điều chỉnh cột nước của bơm ( ví dụ dùng khi khởi động máy bơm hướng trục và bơm
hướng chéo ) Cửa van nầy cần phải có khả năng nâng, hạ trong dòng nước đang chảy và
cho phép nước chảy bên dưới mép dưới cửa van
Cửa van sữa chữa ( Hình 10 - 1 ) được dùng để chắn tạm thời dòng chảy ở cửa nước
vào khi cần sữa chữa máy bơm hoặc sữa chữa cửa van chính Kết cấu của nó đơn giản
hơn của cửa van chính vì nó được nâng hạ trong điều kiện nước tĩnh
Cửa van sự cố được dùng trong trường hợp cửa van chính hoặc đường ống áp lực hay
máy bơm chính bị sự cố Khi đó cửa van này sẽ hạ nhanh chắn dòng nước trong điều
kiện nước đang chảy Việc nâng cửa van này thực hiện trong điều kiện dòng nước tĩnh
Cửa van sữa chữa - sự cố làm cả hai chức năng sữa chữa và sự cố Nó được đặt trước
cửa van chính
Các cửa van sữa chữa dưới sâu thường làm dạng trượt phẳng, còn cửa van chính và
sữa chữa - sự cố thường làm dạng phẳng có bánh xe di động Ngoài ra còn có thể dùng
cửa van đĩa hoặc cửa van xoay thay cho cửa van phẳng
II Lưới chắn rác và máy dọn rác
Lưới chắn rác được đặt ở trước tất cả các cửa lấy nước để ngăn rác và vật nổi vào
máy bơm Thông thường lưới được đặt ngay trước ống hút của máy bơm, tuy nhiên cũng
có trường hợp đặt lưới chắn rác ở nơi tách biệt cách xa bể hút ( xem Hình 8 - 8 )
Cấu tạo của lưới chắn rác gồm có: khung chịu lực 1 và các thanh đứng 3( xem Hình
10 - 2 ) Khung chịu lực gồm có hai hoặc nhiều dầm, gồm có các cột và các cột chắn
đứng ( nếu chiều rộng lưới lớn hơn 2 m ) Kích thước lưới chắn rác được xác định theo
vận tốc cho phép của dòng nước qua lưới Khi vớt rác bằng các biện pháp thủ công và
nước ít rác thì vận tốc cho phép V ≤ 0,5 m/s; khi vớt rác bằng phương tiện cơ giới với
điều kiện đọng rác như trên thì V ≤ 1,2 m/s, còn khi trong nước nhiều rác thì V ≤ 1 m/s
Khi lấy nước từ kênh chính thì vận tốc cho phép V có thể được giảm 20 %
Các thanh lưới được làm từ những thanh thép dày 4 16 mm, rộng 50 140 mm
Nếu lưới dùng cho máy bơm hướng trục hoặc cánh chéo thì khoảng trống giữa hai thanh
lưới lấy t ≤ 0,05D2 và nằm trong khoảng 30 ≤ t ≤ 150 mm ; còn đối với máy bơm li tâm
lấy t ≤ 0,03D2 và nằm trong khoảng 30 ≤ t ≤ 100 mm Trường hợp vớt rác bằng phương
pháp thủ công yêu cầu khoảng cách t ≤ 60 mm
Lưới chắn rác có thể đặt nghiêng một góc α = 70 800 để dễ vớt rác, có thể đặt
thẳng đứng đối với vớt rác bằng cơ giới Lưới có thể đặt cố định hoặc có thể tháo lắp
được và được đặt trong rãnh tựa khung lưới
Lưới chắn rác nhỏ dọn rác bằng thủ công nên đặt nghiêng để dễ cào rác và chiều cao
lưới không nên quá 2,5 m, khi vớt rác bằng cơ giới có thể đặt lưới thẳng đứng trong
Trang 7rãnh Lưới chắn rác dưới sâu chỉ nên sử dụng khi chiều cao phần làm việc của lưới nhỏ
hơn 50 % chiều cao cửa lấy nước Việc dọn sạch lưới có thể tiến hành cả khi máy đang
vận hành Ít khi cho phép nâng lưới để dọn rác hoặc kiểm tra khi lưới đang bị đọng rác
Hình 10 - 2 Kết cấu lưới chắn rác
1- khung; 2- tai kéo; 3- thanh lưới; 4,5,8 - chặn ngược, chặn mút, chặn đứng;
6 - thanh giằng; 7- đai gia cố; 8 - rãnh tựa lưới
Máy dọn rác dùng để dọn sạch rác bị dòng nước ép vào lưới ( Hình 10 - 3 ) chúng
gồm có các loại như cào tay, cào truyền động điện v.v Còn các vật nổi trước lưới
được gầu ngoạm treo trên cầu trục chữ môn bốc dỡ ( xem Hình 10 - 5 )
Hình 10 - 3 biểu thị các bộ phận của một loại máy dọn rác kiểu gàu gồm các bộ phận
chính : xe di động, trên đó lắp cơ cấu kéo rác ( vị trí 2 khi hạ, 3 khi nâng ), cơ cấu quay
gàu đặt trong buồng 5 và thùng nhận rác 6 Xe di động chạy dọc theo đường ray 9 đến vị
Trang 8trí cần vớt rác Khi xe đến đúng vị trí vớt rác, các động cơ điện đặt trong buồng 5 sẽ
được hoạt động để hạ gàu 3 xuống vị trí 2 rồi kéo lên trên để gôm rác đưa vào thùng 6
Giếng gôm rác 11 nhận rác từ thùng 6 sau đó rác được đưa đi nơi khác
Hình 10 - 3 Kết cấu máy dọn rác kiểu gàu loại PH - 2000
1- lưới chắn rác; 2,3- vị trí gàu khi hạ và khi nâng; 4- dây cáp; 5- buồng đặt các
cơ cấu điều khiển gàu ; 6 - thùng chứa rác; 7 - bánh xe định hướng; 8- phần di
động; 9- ray; 10- rãnh đặt cáp điện; 11- giếng gôm rác
Ở những nơi tiếp xúc giữa cửa van hoặc lưới chắn rác với phần bê tông còn đặt sẵn
những kết cấu thép để tựa, làm kín nước hay tạo hướng cho van di động Chôn dầm thép
chữ I vào phần bê tông ngưỡng để đỡ cửa van hoặc đỡ lưới chắn rác Chôn thép tấm vào
phần che tường ngực để làm chỗ tựa và làm kín nước phần trên cửa van Ốp thép góc
hình chữ U dọc rãnh đứng để làm rãnh hướng cho xe lăn hay trượt khi nâng hạ cửa van
hoặc lưới chắn rác Tùy thuộc vào kích thước cửa van mà bề rộng rãnh có thể thay đổi từ
0,25 1,5 m và độ sâu tương ứng của rãnh khoét vào trụ pin từ 0,2 0,9 m
III Thiết bị nâng - vận chuyển
Thiết bị nâng - vận chuyển trong nhà máy và ngoài nhà máy gồm có: pa lăng, cầu
trục dầm treo, cầu trục cầu, cần trục chữ môn ( cầu trục chân dê ), cần trục ô tô, máy
nâng trục vít, máy nâng thủy lực, máy tời Các thiết bị này làm tăng tốc độ và giảm
nhẹ lao động khi lắp ráp, sữa chữa các trang thiết bị trong gian máy cũng như vận
chuyển các cửa van và lưới chắn rác ngoài nhà máy Số lượng và kích thước của thiết bị
nâng - vận chuyển tùy thuộc vào chức năng, cường độ sử dụng và khối lượng kích thước
của vật cần nâng Sau đây chúng ta tìm hiểu một số loại thường gặp
1 Pa lăng và cầu trục dầm treo
Pa lăng dùng để nâng hạ vật có trọng lượng ≤ 1 tấn theo phương thẳng đứng và để
dịch chuyển các cửa van sữa chữa nặng ≤ 4 tấn Trường hợp đơn giản, pa lăng được treo
