Cơ Khí Lưu Chất - Máy Bơm, Trạm Bơm (Phần 2) part 8 ppsx

Ống thép có thể chôn dưới đất với ống được đúc sẵn hoặc hàn và không có mố néo, mố đỡ và khớp nhiệt độ nếu như lực ma sát giữa ống và nền thỏa mãn điều kiện 12 - 7.. Nếu không thỏa mãn đ

Ống lắp ghép được chế tạo sẵn với áp lực dưới 10 at đem đến ghép tại hiện trường

Hình 12 - 9 trình bày cách nối giữa hai đoạn ống Mối nối được kín nước bởi vòng cao

su 4 tiết diện tròn, phần tựa 3 chặn vòng 4 Khớp nối mèm này cho phép dịch chuyển

hướng trục của hai đoạn một đoạn 5 mm và quay một góc 1,50

Nối ống bê tông có mặt bích nối với ống gang bằng ống lồng thép ( Hình 12 - 10 )

Ống bê tông cốt thép đúc sẵn có ưu điểm tổn thất thủy lực nhỏ hơn ống thép và gang

Ống bê tông cốt thép đổ liền khối được chôn dưới đất Khi lớp đất trên ống dày đến 2

m thì mặt cắt ngang của ống có đoạn nằm ngang ngắn ( Hình 12 - 11) Thường dùng với

Hình 12 - 9 Nối hai đoạn ống bê tông cốt thép 1,2- phần mở rộng của đầu ống; 3- phần tựa; 4- vòng chống rò nước

Hình 12 -10 Kết cấu ống lồng thép

Hình 12 - 11 Mặt cắt ống bê tông cốt thép đổ liền khối

1- thân ống; 2,3- lọc ngược; 4- ồng bê tông amian ; 5- lớp lót bằng bê tông thô

đường kính lớn hơn 1,5 m và chịu áp lực nhỏ hơn 4 5 át

Để giảm ứng suất gây ra do nhiệt độ và nền lún không đều, đường ống được cắt ra

thành từng đoạn 25 50 m và dùng khớp biến dạng ( Hình 12 - 12 )

Bề dày của ống bê tông cốt thép đúc liền có thể xác định gần đúng theo công thức:

δ = 5 + 0 08 , Do + 0 2 , Htt, ( cm ) ( 12 - 8 )

Trong đó : DO - đường kính trong của ống, cm; Htt - cột nước tính toán, m

Chiều sâu lớp đất phủ ống lấy ít nhất 0,8 m đối với những nơi có phương tiện vận tải

qua lại, còn những khu đất khác thì phủ lớp đất trên ống là ít nhất là 0,5 m

Hình 12 - 12 Khớp biến dạng

a- nối bê tông đặt; δ- nối mềm: 1- vữa xi măng; 2- bi tum; 3- cao su định hình

III Ống đẩy bằng thép

Ống thép thường dùng ở dạng ống đặt lộ thiên trên mặt đất, nó có khả năng chịu cột

nước cao và bền Ống có thể dùng loại đã đúc sẵn hoặc hàn trong nhà máy rồi đem đến

hiện trường lắp ghép lại, hoặc hàn ống tại hiện trường Ống thép trong quá trình vận

hành thường bị rỉ Thời hạn sử dụng và độ bền của nó phụ thuộc nhiều vào mức độ bảo

dưỡng chống han rỉ, khi bị han rỉ sẽ làm tăng tổn thất cột nước nên chi phí vận hành

tăng và giảm tuổi thọ ống

Ống thép có thể chôn dưới đất với ống được đúc sẵn hoặc hàn và không có mố néo,

mố đỡ và khớp nhiệt độ nếu như lực ma sát giữa ống và nền thỏa mãn điều kiện (12 - 7)

Nếu không thỏa mãn điều kiện trên thì ống đặt ngầm cũng giống như ống đặt trên mặt

đất đều phải có mố néo, mố đỡ và khớp nhiệt độ Khớp nhiệt độ đặt giữa hai mố néo, tốt

nhất ngay phía sau mố néo trên, không nên chôn khớp nhiệt độ dưới đất vì han rỉ làm

hỏng khớp, nếu phải có khớp nhiệt ở ống ngầm thì nên đặt trong hố riêng không bị lấp

đất Ở những chỗ trục ống thay đổi và chỗ ống bị phân nhánh hay đường kính thay đổi

cần phải tăng chiều dày vỏ ống

Khi đường kính ống lớn hơn 2 m, cần chọn hình thức bố trí trên mặt đất Hình thức

đường ống đẩy đặt lộ trên mặt đất có hai loại: đường ống liên tục giữa hai mố néo

(không có khớp nhiệt độ ) và đường ống không liên tục giữa hai mố néo ( có đặt khớp

nhiệt độ giữa hai mố néo ) Hình thức ống liên tục rất hiếm khi sử dụng, nó được dùng

khi đường ống có khuỷu cong hoặc trục ống là trục cong, khi nhiệt độ thay đổi sẽ sinh

ứng suất nhiệt trong ống Hình thức ống không liên tục, nhờ có khớp nhiệt độ đặt trên

ống do vậy khi nhiệt độ thay đổi hai đầu đoạn ống chỗ khớp nhiệt được chuyển động tự

do nên loại được ứng suất do nhiệt gây ra, và cũng chính vì vậy hình thức đường ống

này được sử dụng rộng rãi

Trên đường ống không liên tục, mố néo ( xem Hình 12 - 13 ) được đặt tại những nơi

tim ống thay đổi phương hoặc trên đoạn ống trục ống thẳng nhưng dài hơn 200 m để giữ

chặt đường ống không cho dịch chuyển Cấu tạo mố néo có thể dùng mố kín ( ống được

đổ bê tông bao quanh, Hình 12 - 13,a ) hoặc dùng mố néo hở ( dùng các vòng thép hàn

vào ống và chôn các đầu của vòng thép vào bê tông để néo ống, Hình 12 - 13,b )

Hình 12 - 13 Mố néo kín và mố néo hở

Để đở đường ống giữa các mố néo khỏi võng đặt các mố đỡ Khoảng cách giữa các

mố đỡ lấy theo tính toán, thường từ 4 7 lần đường kính ống Có các loại mố đỡ như:

mố yên ngựa, mố có vòng tựa Mố đỡ yên ngựa là loại đơn giản nhất ( Hình 12 - 14,a ),

Hình 12 - 14 Các loại mố đỡ đường ống

được dùng cho ống có đường kính ống nhỏ hơn 1 m, để giảm ma sát ta đặt tấm thép lót

giữa ống và mố Khi đường ống có đường kính lớn hơn sẽ dùng mố đỡ có vòng tựa tiếp

xúc trượt ( với ống có đường kính nhỏ hơn 1,6 m ) và có vòng tựa con lăn ( với đường

ống có đường kính lớn hơn 1,6 m, Hình 12 - 14,b )

Khớp nhiệt độ được bố trí gần mố néo trên giữa hai mố néo để loại bỏ ứng suất do

nhiệt độ gây nên trong ống khi nhiệt độ thay đổi

Các loại kết cấu của đường ống, của các mố néo, mố đỡ và khớp nhiệt độ và nội

dung bố trí, tính toán chúng đã được trình bày khá chi tiết trong Giáo trình Trạm Thủy

điện, do vậy trong giáo trình nầy không trình bày trùng lặp

Để tiện cho việc lắp ráp sữa chữa, khoảng cách từ đáy ống đến mặt đất lấy ≥ 0,6 m

III Ống gang và ống làm bằng chất dẽo

Ống gang được chế tạo có đường kính từ 0,6 1 m bằng gang xám Để nối các đoạn

ống ta lồng đầu ống loe ra ngoài đầu ống không loe, giữa khe hở của chúng đặt các vật

chống rò nước làm bằng sợi đay tẩm nhựa hoặc cao su và được siết chặt nhờ các vòng

bít Ống gang có đường kính từ 65 300 mm có chiều dài 2 6 m; đường kính từ 400

đến 1 m - dài 5 10 m Ưu điểm của ống gang là chống rỉ tốt hơn ống thép, tuổi thọ cao

và tổn thất thủy lực suốt thời gian khai thác không đổi Nhược điểm là khối lượng lớn

và giá thành cao

Ống làm bằng chất dẽo được chế tạo với đường kính 10 630 mm, chịu áp lực tương

ứng từ 2,5; 4; 6 at và được nối ống bằng cách hàn Ưu điểm của ống chất dẽo là không

rỉ, tổn thất cột nước nhỏ hơn ống thép 30%, có tính đàn hồi cao nên làm việc trong quá

trình quá độ tốt Nhược điểm là chịu lực kém hơn

IV Xác định đường kính kinh tế của ống

Đường kính ống nếu lấy lớn sẽ tăng giá thành nhưng lại giảm tổn thất năng lượng

nước trong ống; ngược lại, nếu giảm đường kính ống thì giá thành được giảm nhưng lại

tăng tổn thất năng lượng Do vậy để xác định đường kính ống cần phải thông qua so

sánh phương án với các đường kính khác nhau theo nguyên tắc thời hạn bù vốn hoặc phí

tổn quản lý nhỏ nhất

Sau đây trình bày cách xác định đường kính ống kinh tế theo nguyên tắc phí tổn quản

lí nhỏ nhất:

Ở đây : a - giá thành 1 kWh điện lượng tiêu thụ;

E - tổng điện lượng hao tổn hàng năm trên 1 m dài ống;

K - vốn đầu tư cho 1 m dài ống;

b - tỷ lệ khấu hao hoàn vốn và sữa chữa tính theo % vốn đầu tư K

Tổng chi phí điện lượng E tính theo công suất sau:

tb

Qdt

k tb

T

Q

T dt

= ∫9 81 = 9 81 ∫

0

3 0

.

Trong công thức:

Q - lưu lượng của đường ống từng thời gian;

htt - tổn thất cột nước trên 1 m đường ống;

k - đặc tính lưu lượng đơn vị;

T - thời gian làm việc của ống đẩy trong năm;

ηtb= η ηb. dc ηtd ηm là hiệu suất trạm bơm gồm: hiệu suất máy bơm, hiệu

suất động cơ điện, hiệu suất truyền động và hiệu suất lưới ( hiệu suất lưới tính từ tủ phân

phối đến động cơ điện, thường lấy ηm= 0,98 1 )

Để đơn giản tính toán dựa vào biểu đồ lưu lượng nước dùng dạng bậc thang đưa biểu

thức dưới dấu tích phân thành: 3

0

3 Q

T dt tb

∫ = ,đưa về sai phân ta có:

tb

q

i

Q ti i

n

i t i n

∑

=

∑

( 3 ) 1

1

n tbη qtbT

3

Để xác định đường kính kinh tế của ống theo nguyên tắc phí quản lý nhỏ nhất thường

dùng phương pháp đồ giải như Hình 12 - 15 sau:

Hình 12 - 15 Đồ giải xác địng đường kính ống kinh tế

Cách làm: Với mỗi đường kính D ta tính được K và E và vẽ ra hai đường cong biểu

diễn quan hệ aE ∼ D và bK ∼ D, sau đó cộng tung độ tương ứng của hai quan hệ trên ta

được đường ( aE + bK ) ∼ D, tìm ra được giá trị đường kính kinh tế Dktứng với Cmin

E CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC ( BỂ THÁO )

I Công dụng và phân loại bể tháo

Bể tháo là công trình nối phần cuối ống đẩy với kênh tưới ( đối với trạm bơm tưới )

hoặc nối với sông, hồ ( đối với trạm bơm tiêu ) hoặc các công trình lấy nước dẫn nước

đến nơi dùng nước khác ( như cấp nước sinh hoạt, cấp nước công nghiệp )

Bể tháo có những yêu cầu sau:

- Bảo đảm dòng chảy vào kênh hoặc nơi lấy nước thuận dòng, tổn thất ít;

- Phân phối và khống chế mực nước, bảo đảm yêu cầu cho các kênh tưới;

- Ngăn được dòng nước chảy ngược về ống đẩy khi đột nhiên dừng máy

* Về mặt kết cấu bể tháo và biện pháp ngăn dòng chảy ngược khi cắt máy bơm có thể

chia bể tháo thành các loại sau:

Bể tháo sử dụng thiết bị cơ khí ngăn dòng ( Hình12 -16 ; 12-17; 12 -18 );

Bể tháo sử dụng nguyên lý xi phông ( xem Hình 12 - 22 );

Bể tháo có tường tràn ( xem Hình 12 - 26 );

Hình 12 - 16 Sơ đồ bể tháo trang bị van nắp

1- ống đẩy; 2- ống thông khí; 3- van nắp; 4- rãnh đặt sữa chữa; 5- cầu công tác;

6- giếng làm lặng nước; 7- kênh tháo

Hình 12 - 17 Sơ đồ bể tháo trang bị van ngược

1- ống đẩy; 2- van ngược; 3- phần loe cửa ra ống đẩy; 4- giếng làm lặng nước;

5- kênh tháo; 6- ống dẫn khí

Hình 12 - 18.Sơ đồ bể tháo trang bị van phẳng đóng nhanh

1- ống đẩy; 2- ngưỡng lỗ tràn; 3- tời điện; 4- cầu trục; 5,6- van sữa chữa và van chính

* Theo sự nối tiếp giữa kênh và bể tháo có thể chia ra ba loại: thẳng dòng ( hình 12 -

19,a ), phân dòng ( hình 12 - 19,c ) và rẽ ngang ( 12 - 19,b ):

Hình 12 - 19 Sơ đồ bể tháo nối tiếp với kênh tháo

Bể tháo phân dòng nối tiếp với nhiều kênh dẫn nước khi trạm bơm phụ trách nhiều

khu tưới Bể tháo rẽ dòng nối với một kênh khi điều kiện địa hình không thuận lợi, loại

này chỉ dùng với trạm nhỏ có lưu lượng nhỏ hơn 1 m3/s

* Theo vị trí và cách nối tiếp với nhà máy bơm có thể chia ra hai lọai bể tháo: bể tháo

xây tách xa nhà máy và bể tháo xây liền ( kết hợp ) với nhà máy Loại bể tháo kết hợp

được dùng với trạm có cột nước thấp, bơm trục đứng và giao động mực nước nguồn thấp

hơn miệng ra ống đẩy Hình thức này phải tính nền móng cẩn thận để bảo đảm lún đều

và ổn định khi thi công xong và chú ý đến chống thấm chỗ tiếp giáp giữa bể tháo với

tường nhà máy

II Bể tháo sử dụng thiết bị đóng mở cơ khí

Bể tháo trang bị thiết bị đóng mở cơ khí nhờ có hình dạng phần chảy đơn giản do vậy

tổn thất thủy lực và giá thành rẻ và dễ xây dựng nó có thể dùng với mọi giao động mực

nước và lưu lượng Nhược điểm của nó là rò nước qua khe hở ở các bộ phận chống rò và

qua các cửa van chảy ngược vào ống đẩy

1.Các loại thiết bị cơ khí để chặn dòng chảy ngược:

Van nắp: Van nắp là một đĩa thép có trục quay nằm ngang phía trên mép cửa ra của

đoạn loe ống đẩy ( Hình 12 - 16 và 12 - 20 ) Chu vi cửa ra đặt vòng cao su chống rò

nước Khi khởi động máy bơm, nước đầy ống và đẩy van nắp để vào bể tháo Khi ngắt

bơm, dưới áp lực của cột nước trong bể tháo và trọng lượng bản thân sẽ đóng nắp van

lại Để hạn chế va đập giữa nắp với vòng chống rò cũng như để mở van được hoàn toàn

Hình 12 - 20 Sơ đồ van nắp có đối trọng

1- đoạn loe cửa ra; 2- đĩa; 3- bản lề; 4- đối trọng; 5- ống thông khí