Cơ Khí Lưu Chất - Máy Bơm, Trạm Bơm (Phần 2) part 1 doc

Lưu lượng mỗi máy bơm từ 0,5 đến hàng chục m3/s, thường dùng với máy bơm có lưu lượng lớn hơn 2 m3/s và lấy nước từ các nguồn nước hở, giao động mực nước bất kỳ... Hình 11 - 3 trình bày

161

Hình 11 - 1 Các loại nhà máy bơm

a - nhà máy lộ thiên móng tách; δ - nhà máy kiểu buồng; b - nhà máy khối tảng; - trạm

bơm thuyền; 1,4 - ống hút, ống đẩy; 2- gian máy; 3- cầu trục dầm treo; 5- tổ máy bơm;

6- buồng nhà máy bơm; 7- gian phụ; 8,12- cần trục chữ môn và cầu trục cầu; 9- trạm

biến áp; 10,11- kênh tháo, kênh dẫn; 13- trống bảo vệ cá; 14- cầu nổi;15-nối cầu

Nhà máy lộ thiên, móng tách : gian máy và máy bơm chính đặt trên mặt đất đã san ủi

mặt bằng ( xem Hình 11 - 1,a) móng tách rời với móng nhà máy;

Nhà máy kiểu buồng ( hay gọi là nửa dưới đất ): máy bơm chính đặt ở buồng thấp

hơn mặt đất san ủi, thường nằm dưới mực nước trong kênh dẫn ( xem Hình 11 - 1,δ );

Nhà máy khối tảng: buồng dưới nước có dạng khối, phần dẫn hoặc ống hút cong của

máy bơm đặt trong khối bê tông móng nhà máy ( xem Hình 11 - 1,b );

Ngoài những nhà máy bơm đặt cố định, trong nông nghiệp còn có những loại trạm

bơm di động, trong đó nhà máy cũng là trạm, có đặc thù riêng ( Hình 11 - 1, và 11 - 2 ):

Hình 11 - 2 Các sơ đồ trạm bơm di động

a - trạm bơm bè: 1- phao; 2- vỏ tổ máy bơm; 3- boong

http://nuoc.com.vn

Trạm bơm nổi ( Hình 11 - 1, ): tổ máy bơm chính đặt trên thuyền ( tàu ) riêng hoặc

máy bơm chính đặt trên bè nổi hay cầu nổi ( Hình 11 - 2, a );

Trạm bơm đặt trên xe ( Hình 11 - 2,δ ): máy bơm chính được lắp trên khung treo trên

máy kéo, có thể di động dọc nguồn nước để hút nước;

Trạm bơm trên rây, bờ dốc ( Hình 8 - 9 ): tổ máy bơm được kéo dọc theo rây để ống

hút đặt ngập dưới mực nước nguồn khi mực nước nguồn giao động lên xuống nhiều

Sau đây trình bày những nguyên lý bố trí và thiết kế cơ bản của các loại nhà máy

bơm đã đề cập đến ở trên

B NHÀ MÁY BƠM KHỐI TẢNG

Nhà máy bơm khối tảng có đặc điểm là sử dụng bê tông liền khối, trong đó ống hút

và khối móng được đổ bê tông thành khối lớn, nhờ vậy mà nhà máy đảm bảo không bị

trượt hoặc bị đẩy nổi v.v Nhà máy này thường được sử dụng đối với trạm bơm trung

bình, lớn và rất lớn với các loại máy bơm li tâm trục đứng ( Hình 11 - 5 ); máy bơm

trục, cánh chéo trục đứng ( Hình 11 - 3 ) và trục ngang loại vừa và lớn ( Hình 11 - 4 )

Lưu lượng mỗi máy bơm từ 0,5 đến hàng chục m3/s, thường dùng với máy bơm có lưu

lượng lớn hơn 2 m3/s và lấy nước từ các nguồn nước hở, giao động mực nước bất kỳ

163

Hình 11 - 3 Nhà máy bơm khối tảng với máy bơm hướng trục trục đứng

a - ống hút kiểu buồng; δ - nhà máy kết hợp với bể tháo; b - nhà máy toàn khối

1- cửa lấy nước của nhà máy; 2- nguồn nước; 3,12- cần trục chữ môn và cầu trục cầu;

4- gian máy; 5- cầu trục dầm; 6- gian phụ; 7- ống đẩy; 8- động cơ điện; 9 - máy bơm

trục; 10- buồng máy bơm; 11- buồng hút ( hay ống hút ); 13- kênh tháo; 14- cầu ôtô

Hình 11 - 3 trình bày một số cách bố trí nhà máy bơm khối tảng dùng với máy bơm

hướng trục trục đứng với các loại ống hút kiểu buồng ( hình a ), ống hút khuỷu cong

(xem hình δ và b ), ống đẩy loại xi phông và nhà máy liền khối với bể xả ( hình δ ), hình

b là một dạng đổ toàn khối phần móng và cả thân máy bơm Phần trên của nhà máy bố

trí gian máy chính và các phòng phụ về điện, các cần trục thao tác van thượng hạ lưu

Hình 11 - 4 trình bày một số cách bố trí nhà máy bơm khối tảng dùng với các tổ máy

bơm hướng trục trục ngang loại vừa và lớn Đặc tính của loại trục ngang là động cơ điện

đặt ở phần sàn khô, ngay trên ống hút khuỷu cong ( hình a và δ ), riêng hình b có dạng

đặc biệt: động cơ điện đặt trong buồng khô dưới mực nưóc, còn phần dẫn nước vào máy

bơm gồm hai hành lang đối xứng hai phía của động cơ điện, giải pháp này cho phép rút

ngắn chiều sâu khối dưới nước nhưng làm tăng bề rộng khối dưới nước

http://nuoc.com.vn

Hình 11 - 4 Bố trí nhà bơm khối tảng với máy bơm hướng trục trục ngang

1- nguồn nước; 2 - phần cửa lấy nước của nhà máy ; 3,5,19 - các cần trục: cầu trục cầu

và cần trục ôtô ; 4- gian máy ; 6- đường tải điện; 7- máy biến áp chính; 8- thiết bị phân

phối điện ; 9,14,18- các cửa van: van cung, van đĩa, van sữa chữa - sự cố; 10- máy tời;

11- kênh tháo; 12- rãnh van sữa chữa; 13- dung tích điều tiết; 15- tổ máy bơm; 16- ống

hút khuỷu cong; 17- máy dọn rác; 20- cầu ô tô

165

Hình 11 - 5 Bố trí nhà máy bơm khối tảng với bơm li tâm trục đứng

a, δ, b - xây dựng trên nền: đất chặt ( lún ≤ 5 cm ), nền đât yếu ( lún > 5 cm ), nền đá

( khi mực nước nguồn giao động lớn ); 1- nguồn nước; 2- phần lấy nước của nhà máy;

3,5- cầu trục chữ môn và cầu trục cầu; 4- gian máy; 6- phòng phụ; 7- nửa tầng cáp; 8-

ống đẩy; 9- van đĩa; 10- động cơ điện; 11,14- máy bơm li tâm và " máy bơm bổ sung";

12- ống hút khuỷu cong; 13- trạm máy biến áp

Hình 11 - 5 biểu thị một số sơ đồ bố trí nhà máy bơm li tâm trục đứng khối tảng tùy

thuộc vào điều kiện tự nhiên nơi đặt nhà máy Hình 11 - 5,a đặc trưng cho loại gian máy

cao bên cạnh là trạm phân phối điện và những phòng phụ khác.Máy bơm chính và ống

hút được đổ liền khối trong móng Đoạn trên của đường ống đẩy làm bằng thép không

có khớp co giản nhiệt độ Kết cấu đơn giản này chỉ được dùng khi chênh lệch độ lún

giữa nhà máy và ống ≤ 2 5 cm, thường dùng khi nền chặt ít nén được ( mô đun biến

dạng không nhỏ hơn 500 kg/cm2 ), đoạn đầu ống đẩy đặt trên nền đất nguyên dạng

Sơ đồ Hình 11 - 5,δ phức tạp hơn sơ đồ a Động cơ điện chính được đặt trên sàn tầng

giữa nằm dưới mực nước lớn nhất, có đặt khớp nhiệt độ ở đoạn ra ống đẩy Khối lượng

kết cấu giếng khớp nhiệt độ và khối mố néo khá lớn gần bằng khối lượng phần dưới của

nhà máy Máy biến áp động lực đặt cạnh phòng phân phối điện có tác dụng gỉam bớt

chiều dài đường dẫn điện ( cáp , cầu thanh góp ) Nền giếng cần phải đặt trên nền đất

nguyên dạng Nhược điểm của sơ đồ này là phải dùng hai khớp biến dạng ( giữa giếng

và nhà máy với mố néo ), trong điều kiện biến dạng lớn sẽ không bảo vệ được khớp

nhiệt độ ngập nước ngầm, rất khó vận hành kết cấu dịch chuyển của khớp nhiệt ở giếng

sâu khi thiếu thiết bị nâng tải trọng

http://nuoc.com.vn

năng lượng Nhược điểm lớn của nó là khi xảy ra sự cố, nhân viên khó thoát thân Đôi

khi lúc giao động mực nước nhỏ hơn 10 m động cơ điện chính cao hơn cao trình không

ngập làm tăng chiều dài trục tổ máy

Sau đây chúng ta nghiên cứu chi tiết hơn về thành phần nhà máy

I Phần dưới nước của nhà máy bơm khối tảng

Phần dưới của nhà máy bơm khối tảng có kết cấu dạng khối lớn, kể từ sàn động cơ

trở xuống đáy móng nhà máy Phần này gồm phần cửa lấy nước, ống hút, buồng đặt

máy bơm chính, ống đẩy và các van, hệ thống tháo nước thấm nước tháo

1 Ống hút của nhà máy bơm khối tảng

Ống hút trong nhà máy bơm khối tảng là bộ phận hướng dòng nước vào máy bơm

một cách đều đặn giảm tổn thất cột nước Người ta đổ bê tông ống hút trong khối bê

tông móng nhà máy theo hình dạng thuận dòng bằng cách thay đổi dần tốc độ chảy

trong ống hút Thông qua những kết quả thí nghiệm để xác định kích thước và đưa ra ba

dạng: ống hút loại buồng, hai dạng ống hút loại khuỷu cong Kích thước ống hút do nhà

máy chế tạo bơm cung cấp hoặc nếu chưa có ta có thể tham khảo sơ bộ theo Hình 11 - 6

trang sau Để giảm tổn thất dòng chảy qua ống hút ta tăng kích thước của nó nhưng lại

tăng kích thước khối móng nhà máy, làm tăng giá thành xây dựng và phí quản lý Do

vậy cần phải thiết kế hình dạng và kích thước ống hút hợp lý và dùng vữa xi măng số

hiệu cao trát bề mặt hay lát thép mặt trong ống hút để giảm sức kháng thủy lực tăng hiệu

suất ống hút, đồng thời giảm khối lượng công trình

Theo tài liệu thí nghiệm ống hút do Liên Xô cũ cung cấp, ta có ba loại sau:

- Loại ống hút kiểu buồng ( hay loại ống hút thẳng hình chữ nhật ) hình 11 - 6,a,

loại này có cấu tạo đơn giản, dùng cho máy bơm hướng trục trục đứng có lưu lượng

không lớn và đường kính BXCT nhỏ hơn 87 cm Hệ số sức cản của đường ống với

buồng là ζ = 0,6

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao lớn chiều rộng nhỏ ( Hình 11 - 6,δ )

Loại này dùng cho máy bơm li tâm và hướng trục có lưu lượng tương đối lớn Do dạng

cong nên tổn thất cột nước nhỏ hơn loại buồng Vì cột nước do máy bơm tạo ra không

cao mà lưu lượng lại lớn, hệ số sức cản giảm nhỏ (ζ = 0,5 ) do đó loại này tiết kiệm

đáng kể về năng lượng bơm và làm tăng hiệu suất của trạm

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao nhỏ nhưng chiều rộng tăng ( H 11 - 6,b)

Loại này dùng khi cao trình đặt máy bơm đặt thấp hơn đáy buồng nhận nước

167

Hình 11 - 6 Hình dạng và kích thước ống hút của nhà máy khối tảng

a - ống hút kiểu buồng ; δ - ống hút khuỷu cong cao; b- ống hút khuỷu cong thấp

2 Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng

Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng ( và ở một số nhà máy loại buồng )

được xây liền với nhà máy nhằm đảm bào lấy đủ nước, ngăn chặn vật nổi và cá vào

máy bơm, có khả năng ngắt dòng nước để tiến hành sữa chữa, giảm tổn thất cột nước và

phân bố vận tốc đều đặn ở cửa vào ống hút

Kết cấu phần cửa lấy nước của nhà máy loại khối tảng và loại buồng phụ thuộc vào

lưu lượng của máy bơm chính và điều kiện lấy nước ( biên độ mực nước, mức độ đọng

rác của nguồn nước ): Khi độ sâu nước trong kênh ≤ 2,5 m nên dùng cửa lấy nước đơn

giản gồm lưới chắn rác đặt nghiêng dọn rác bằng tay, dùng máy đóng mở van sữa chữa

bằng máy nâng vít ( xem Hình 11 - 7,a ) Khi trạm bơm có lưu lượng ≤ 4 m3/s, lấy nước

từ nguồn nước tương đối sạch có thể dùng cửa lấy nước hai rãnh kết hợp cho cửa van và

lưới chắn rác và dọn rác bằng cào cơ khí đặt trên cầu trục chữ môn ( Hình 11 - 7,δ ) Khi

trạm bơm có lưu lượng lớn hơn 4 m3/s dùng cửa lấy nước với hai rãnh van riêng cho cửa

van và cho lưới chắn rác ( Hình 11 - 7,b ) hoặc lưới nghiêng không rãnh làm sạch bằng

máy dọn rác tự di động ( Hình 11 - 7, ι ,∂ ).Ưu điểm của hai loại sau là :

khi tốc độ dòng chảy trong cửa lấy nước đạt đến 1,5 m/s vẫn không phát sinh nước xoáy

Khi nước nguồn có độ đục lớn nên dùng cửa lấy nước xi phông vì loại này không cần

phải đặt van sữa chữa, tuy nhiên giá thành xây dựng và chi phí vận hành lớn

http://nuoc.com.vn

Hình 11 - 7 Các sơ đồ phần lấy nước của nhà máy khối tảng và buồng.a,δ - với

tiết diện lỗ lấy nước ≤ 4 m2; b, ,∂ - tiết diện > 4 m2; 1- nguồn nước; 2- lưới chắn rác; 3-

tường ngực; 4,13- các rãnh của van sữa chữa và rãnh lưới chắn rác; 5- ống hút; 6- máy

nâng kiểu vít; 7- gian máy; 8- xe chuyển rác; 9- cầu trục chữ môn; 10- máy dọn rác; 11-

dầm cặp ; 12- nơi dưỡng hộ van sữa chữa

Rãnh van có thể đặt thép dẫn hướng hoặc không có thép dẫn hướng Khi trong nước

có vật nổi lớn cần phải đặt tường ngực, việc chọn cao trình tường ngực cần đảm bảo

không sinh phểu xoáy ở mép dưới của tường, muốn vậy nên đặt mép dưới của tường

ngực thấp hơn mực nước nhỏ nhất không nhỏ hơn 0,5 m

Hình dạng phần vào cửa lấy nước và mép lượn của trụ van chỉ dẫn như ở hình 11 - 8

Đầu vào của trụ cần có dạng tròn hoặc ellipse Khi hướng nước vào xiên góc cần tăng

chiều dài trụ và làm không đối xứng để cho dòng chảy vào lưới chắn rác và lỗ vào ống

hút đều đặn