Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngày nay có nhiều trang thiết bị mới hiện đại được đưa vào làm nhiệm vụ khai thác mỏ và hỗ trợ cho việc khai thác. Hầu hết các mỏ hầm lò và mỏ lộ thiên ở nước ta đều khai thác ở độ sâu dưới mặt nước biển. Vì vậy cấp thoát nước cho mỏ là nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong quá trình khai thác.Được sự giới thiệu của trường Đại học Mỏ Địa Chất, em đã có cơ hội tìm hiểu về Công ty Cổ phần than Mông Dương – TKV, đi sâu và tìm hiểu về hệ thống thoát nước của mỏ. Cùng với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn là PGS.TS Nguyễn Đức Sướng, các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành đồ án này.Nội dung đồ án trình bày chủ yếu về hệ thống thoát nước mức 150 của mỏ than Mông Dương, mà trọng tâm là tính toán và thiết kế máy bơm DF60060x6Trong quá trình làm đồ án, do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót nên kính mong ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để em có cái nhìn sâu sắc hơn về những nội dung trình bày trong đồ án.
Trang 1Trờng Đại học mỏ - Địa chất
Bộ môn máy & thiết bị mỏ
………
đề tài tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Văn Ngành: Máy &Thiết Bị Mỏ Lớp: Máy &Thiết Bị Mỏ-K53 Ngày nhận đề tài: Ngày 25 tháng 01 năm 2012 Ngày nộp đồ án: Ngày 12 tháng 06 năm 2013 Tên đề tài:Tính toán thiết kế máy bơm,trạm bơm thoát nớc Công ty Than Mông Dơng khi khai thác xuống sâu (mức -150 đến -250) Thiết kế: Nhóm máy thủy khí Nội dung thực hiện : 1 Tổng quan về Công ty than Mông Dơng 2 Tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc 3 Tính toán,thiết kế cơ bản máy bơm 4 Quy trình công nghệ gia công chế tạo trục bơm Chủ nhiệm bộ môn Ngời hớng dẫn PGS.TS Vũ Nam Ngạn PGS.TS Nguyễn Đức Sớng Mục Lục Trờng Đại học mỏ - Địa chất 1
Mục Lục 1
Lời nói đầu 4
Chơng I 5
tổng quan về công ty than mông Dơng 5
1.1 Đặc điểm về vị trí địa lý, kinh tế, khí hậu 5
1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý 5
1.1.2 Đặc điểm kinh tế 5
1.1.3 Đặc điểm khí hậu thời tiết của mỏ 5
1.2 Đặc điểm về địa chất và địa chất thủy văn của mỏ 5
1.2.1 Đặc điểm về địa chất công trình của mỏ 5
Trang 21.2.2 Đặc điểm về địa chất thủy văn của mỏ 6
1.3 Nhiệm vụ và tình hình thoát nớc của mỏ 6
1.3.1 Nhiệm vụ và giải pháp thoát nớc mỏ 6
1.3.2 Lợng nớc lu tụ của mỏ trong các mùa 7
1.3.3 Hiện trạng thoát nớc của mỏ 9
1.4 Các trạm bơm đang sử dụng thoát nớc trong mỏ 9
1.4.1 Các trạm bơm 9
1.4.2 Bản vẽ mặt cắt hầm bơm -250 Trung Tâm Mông Dơng 10
1.4.3 Bản vẽ lắp đặt thiết bị trong hầm bơm (hình 1.1) 10
1.4.4 Bản vẽ kết cấu bơm DF600-60x6 10
Chơng ii 11
tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc 11
trạm bơm trung tâm mông dơng (mức -250) 11
2.1 Tính lu lợng yêu cầu của máy bơm 11
2.2 Cột áp sơ bộ của máy bơm 12
2.3 Lựa chọn loại máy bơm và số bơm 12
2.4 Lập sơ đồ thủy lực trạm bơm thoát nớc mỏ : 13
2.5 Tính toán lựa chọn đờng kính ống hút và ống đẩy 15
2.5.1 Tính chọn đờng ống đẩy 15
2.5.2 Tính chọn đờng ống hút 17
2.5.3 Kiểm tra độ bền của ống 18
2.6.Tính toán đờng đặc tính mạng dẫn và xác định điểm làm việc của bơm 18
2.6.1Tính tổn thất trên đờng ống hút 18
2.6.2Tính toán chiều cao đặt bơm 19
2.6.3 Tính tổn thất trên đờng ống đẩy 19
2.6.4 Xác định điểm làm việc của máy bơm và hệ thống 20
2.6.5 Xác định hiệu xuất của máy bơm 23
2.6.6 Điểm làm việc của máy bơm 23
2.6.7 Kiểm tra tính ổn định của máy bơm khi làm việc 24
2.7 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm và biện pháp tránh xâm thực 24
2.7.1 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm 24
2.7.2 Biện pháp tránh xâm thực 24
Chơng iii 25
tính toán thiết kế có bản của máy bơm 25
3.1 Tính toán các thông số cơ bản của bơm 26
3.1.1 Công suất yêu cầu trên trục bơm 26
3.1.2 Công suất động cơ 26
3.1.3 Số vòng quay đặc trng 26
3.2 Tính toán các thông số ở cửa vào của bánh công tác 26
3.2.1 Vẽ sơ đồ kết cấu bánh công tác 26
3.2.2 Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính trục bơm , nơi lắp khớp nối) 27
3.2.3 Xác định đờng kính trục nơi lắp BTC 27
3.2.4 Đờng kính moay ơ của bánh công tác 28
3.2.5 Xác định đờng kính Ds 28
3.2.6 Xác định đờng kính D1 28
3.2.7 Xác định chiều rộng mép vào b1 : 28
3.2.8 Xác định giá trị góc vào của cánh 29
3.2.9 Chiều dầy cánh dẫn S 30
3.3 Tính toán các thông số ở cửa ra của bánh công tác 30
3.3.1 Góc ra của bánh dẫn : 30
3.3.2 Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u2 30
Trang 33.3.3 Tính đờng kính tại cửa ra của bánh công tác D2 31
3.3.4 Tính chiều rộng BCT ở cửa ra b2 31
3.3.5 Xác định giá trị tốc độ tơng đối 31
3.3.6 Xây dựng các tam giác vận tốc cửa vào và ra 31
3.3.7 Xác định số cánh dẫn Z 32
3.3.8 Xác định chiều dầy đĩa bánh công tác 32
3.4 Kiểm tra kết quả tính toán 32
3.4.1 Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp 32
3.4.2 Kiểm nghiệm tỷ số b2/D2 33
3.4.3 Kiểm tra tỷ số D2/D1 33
3.4.4 Kiểm nghiệm tỷ số w1/w2 33
3.5 Xây dựng biên dạng cánh 34
3.5.1 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến (mặt đứng) khi cánh có dạng mặt trụ 34
3.5.2 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến 36
3.6 Tính toán và xây dựng các bộ phân dẫn hớng 38
3.6.1 Bộ phận dẫn hớng vào 38
3.6.2 Bộ phận dẫn hớng ra 40
3.7 Bộ phận dẫn hớng trung gian kiểu cánh dẫn 41
3.8 Bộ phận lót kín 43
3.8.1 Lót kín bánh xe công tác 43
3.8.2 Lót kín trục bơm 44
3.9 Lực tác dụng trong bơm và tính toán trục bơm 46
3.9.1 Lực hớng trục do sự chênh lệch áp phía trớc và phía sau bánh công tác.46 3.9.2 Lực tác dụng bên trong của bánh công tác tại vùng cửa hút 46
3.9.3 Lực phụ hớng trục 47
3.9.4 Tính toán thiết kế bộ phận cân bằng lực hớng trục (đĩa giảm tải,ổ chặn thủy lực) 47
3.9.5 Lực hớng kính FR 51
3.10 Tính toán trục máy bơm 52
3.10.1 Các lực tac dụng lên trục bơm 52
3.10.2 Tính phản lực và vẽ biểu đồ nội lực 54
3.10.3 Tính sơ bộ trục 55
3.10.4 Tính chính xác trục 56
3.10.5 Tính dao động trục (hay tính độ cứng của trục) 58
3.11 Tính chọn then và kiểm nghiệm bền then 58
3.11.1 Tính chọn then 58
3.11.2 Kiểm nghiệm bền then 59
3.12 Tính chọn ổ lăn 59
3.12.1 Chọn loai ổ : 59
3.12.2 Tính chọn ổ theo độ bền lâu 59
3.13 Kiểm tra sơ bộ hiệu suất của bơm 61
3.13.1 Hiệu suất thủy lực 61
3.13.2 Hiệu suất lu lợng 61
3.13.2 Hiệu suất cơ khí 61
Chơng iV 62
Quy trình công nghệ gia công và thiết kế đồ gá 62
4.1 lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục máy bơm 62
4.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu ,điều kiện làm việc của trục 62
4.1.2 Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục 62
4.2 Tính toán và thiết kế đồ gá phay rãnh then 69
4.2.1 Chọn phơng án định vị 69
Trang 44.2.2 Tính toán đồ gá 70
4.2.3 Bản vẽ kết cấu đồ gá 72
4.2.4 Nguyên lý vận hành đồ gá 73
Kết luận 73
TàI LIệU THAM KHảO 74
Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc,ngành công nghiệp mỏ giữ một vai trò quan trọng và cần thiết
Mỏ than Mông Dơng là thành viên của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.Sản xuất bình quân hàng năm 7ữ9 triệu tấn than.Nó đã đóng góp một phần rất lớn về năng lợng (cho xuất khẩu cũng nh tiêu thụ trong nớc) Với nhu cầu cấp thiết và quan trọng của các thiết bị thoát nớc cho khai trờng để phục vụ sản xuất liên tục,nâng cao năng suất.Hiện nay mỏ than Mông Dơng đã khai thác xuống mức -250,các trạm bơm cũ ở mức -150 không còn đáp ứng đợc nhu cầu,vậy cần phải tính toán thiết kế, cũng nh lập quy trình vận hành,bảo quản,sửa chữa khi gặp sự cố cho trạm bơm mới để phục vụ sản xuất nhanh chóng
Sau thời gian thực tập ở mỏ than Mông Dơng,với sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn
Đức Sớng,em đã học tập và tích lũy đợc những kiến thức, kinh nghiệm trong thực tế sản
suất và đồng thời cũng thu thập đợc một số tài liệu liên quan tại nơi thực tập Nay em đợc
chính thức nhận đề tài tốt nghiệp:“ Tính toán thiết kế máy, bơm trạm bơm thoát nớc của Công ty Than Mông Dơng khi xuống sâu (mức -150 ữ -250).
Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sớng và các thầy trong bộ môn Máy và Thiết Bị Mỏ – Trờng Đại học Mỏ - Địa chất,với sự cố gắng của bản thân nay em
đã hoàn thành bản đồ án
Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn còn hạn chế, không thể tránh khỏi những thiếu sót , rất mong đợc sự tham gia góp ý của các thầy cô và các bạn đọc để đồ án của
em đợc hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trờng,thầy giáo Nguyễn Đức Sớng, cùng toàn thể các thầy cô trong bộ môn Máy&Thiết Bị Mỏ - Trờng Đại học Mỏ - Địa chất.Xin chân thành cám ơn đơn vị:Công ty than Mông Dơng đã tạo điều kiện giúp đỡ, góp ý kiến quí báu để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình
Hà Nội,ngày … tháng … năm 2013
Ngời viết đồ án
Trang 5Vũ Văn Văn
Chơng I tổng quan về công ty than mông Dơng
1.1 Đặc điểm về vị trí địa lý, kinh tế, khí hậu
1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý.
Mỏ than Mông Dơng thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh,cách trungtâm thị xã khoảng 10km về hớng Bắc
Phía Bắc, Đông Bắc giáp với sông Mông Dơng và biển
Phía Nam giáp với mỏ than Bắc Quảng Lợi và Bắc Cọc Sáu
Phía Tây giáp với mỏ Khe Chàm
Mỏ than Mông Dơng có ranh giới quản lý của mỏ đợc lấy theo quyết định
số: 1122/QĐ-HĐQT, ngày 16 tháng 5 năm 2008 của chủ tịch Hội đồng quản trị TKV v/v:Phê duyệt quy hoạch điều chỉnh ranh giới các mỏ than thuộc Tập đoàn công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam
Theo hệ tọa độ nhà nớc năm 1972,mỏ đợc giới hạn trong tọa độ địa lý sau:
1.1.3 Đặc điểm khí hậu thời tiết của mỏ.
- Khí hậu mỏ mang đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa,đợc chia ra làm 2 mùa rõ rệt
là mùa ma và mua khô.Mùa ma từ tháng 5 đến tháng 10 chủ yếu tập chung vào các tháng7,8,9 với lợng nớc mùa ma trung bình 2800 ữ 3000 mm.Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4năm sau
- Nhiệt độ trong năm cao nhất là 360C thấp nhất là 80C trung bình 18ữ200C.Do ảnhhởng của gió biển lên độ ẩm không khí lớn trên 80%.Điều này gây ảnh hởng lớn đến sảnxuất kinh doanh cũng nh bảo quản thiết bị của mỏ nhất là trong các tháng mùa ma
- Mỏ Mông Dơng có khí hậu nổ xếp loại II,lợng khí mê tan ( CH4 ) thoát ra đạt tới
5 ữ < 10 m3/ tấn ngày đêm
1.2 Đặc điểm về địa chất và địa chất thủy văn của mỏ
1.2.1 Đặc điểm về địa chất công trình của mỏ.
- Kết quả các công trình thăm dò cho thấy.Mỏ có 13 vỉa than nằm xen kẽ giữa lớp đất
đá.Độ dốc của các vỉa than thay đổi lớn và bất thờng.Các vỉa có góc dốc trung bình từ 150
ữ 450.Hầu hết vách và trụ của các vỉa than đợc cấu tạo bởi thành phần nham thạch.Các vỉa
Trang 6than có cấu tao phức tạp với chiều dầy thay đổi từ ( 2 ữ 20 m ) gây khó khăn cho việc khaithác than ở lò chợ.Đá vách và đá trụ của các vỉa than có độ cứng 8 ữ14,tỷ trọng γ =2,7T/m3.
- Đất đá của tầng chứa than gồm:Cát kết,bột kết,sét kết,cuội kết,sét than và các vỉathan,chúng nằm xen kẽ nhau.Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc,thuộc loại đá cứng bềnvững.Các lớp đá có thế nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi từ 200 đến 400tạo nên cáccánh của nếp uốn rất phức tạp
1.2.2 Đặc điểm về địa chất thủy văn của mỏ.
a) Nớc mặt:
- Nớc mặt trong khu mỏ đợc lu thông và tàng trữ chủ yếu ở sông Mông Dơng và haisuối chính bắt nguồn từ khu Cọc Sáu - Quảng Lợi chảy qua khu mỏ rồi đổ vào sông MôngDơng.Lu lợng suối trong mùa khô khoảng 10 đến 20 l/s,lu lợng mùa ma lớn Qmax ≥ 150l/s.Sông Mông Dơng chảy qua phía bắc khu mỏ,lòng sông rộng 40 ữ 50m, bị bồi lấp bởisét,cát,cuội,sỏi,mực nớc sông thay đổi theo mùa và thuỷ triều,mực nớc lớn nhất vào mùa
ma Hmax=4,2 m,mức nớc cạn nhất vào mùa khô Hmin=0.4 m,cá biệt vào mùa ma năm1979,1986 làm ngập mặt bằng mỏ với mực nớc lên cao tới h = 6,7m,làm ngập toàn bộ mặtbằng mỏ
b) Nớc dới đất:
Tầng chứa nớc đất (tiềm thuỷ): Đợc lu thông trong kẽ nứt các lớp nham thạch từ trụ
vỉa H(10) trở lên,độ giàu nớc thấp (Q = 0.1 ữ 0.2 l/s) nguồn cung cấp chính là nớc ớng vận động chính là Bắc - Nam,đôi khi có áp lực cục bộ
ma,h-Tầng chứa nớc áp lực:Nằm dới trụ vỉa H(10) do lớp bột kết nằm sát trụ vỉa H(10)
duy trì theo chiều ngang cũng nh chiều sâu, chiều dày thay đổi từ vài mét đến hàng chụcmét tạo thành lớp cách nớc.Thực tế cho thấy cột nớc áp lực cao +0.5 m,Q = 0.248 ữ 0.298l/s,độ giàu nớc không cao,hệ số thấm K = 0,000131 ữ 0,119 m/ngđ
Nớc trong đứt gãy:Đặc trng nhất là đứt gãy Mông Dơng có đới huỷ hoại rộng hàng
trăm mét, ngoài ra còn có các đứt gãy với đới huỷ hoại rộng hàng chục mét:A-A;B- C;H-H.Trong các đứt gãy có độ giàu nớc thấp,hệ số thấm KTB = 0,03 m/ngđ nguồn cungcấp chính là nớc ma
B;C-Đặc tính hoá học của nớc:Nớc có vị ngọt,mềm đến cứng (tổng độ khoáng hoá M=
0,1ữ0,5 g/l).Độ pH của nớc dao động từ 6ữ6,8
1.3 Nhiệm vụ và tình hình thoát nớc của mỏ
1.3.1 Nhiệm vụ và giải pháp thoát nớc mỏ.
a) Nhiệm vụ thoát nớc mỏ
Hiện nay mỏ than Mông Dơng đã khai thác xuống sâu mức -250 ở khu trung tâm MôngDơng và đang chuyển sang giai đoạn hai để khai thác khu Đông Bắc Mông Dơng MỏMông Dơng giáp sông Mông Dơng và hai suối Cọc Sáu – Quảng Lợi nên lu lợng nớc đổ
Trang 7về mỏ là rất lớn (nhất là mùa ma) làm ảnh hởng đến việc khai thác Vậy việc thoát nớckhai trờng là nhiệm vụ liên tục và cấp bách.Để việc khai thác đợc diễn ra an toàn và liêntục.
số sau:
Lu lợng bơm Qb =580(m3/h),chiều cao đẩy của bơm H=360(m),chiều cao hút của bơm
HH =6(m),công suất động cơ P=900(KW),số vòng quay n=1480(v/ph),điện áp U=6(KV).Trạm bơm gồm gồm 7 máy bơm: 3 làm việc,3 dự phòng và 1 bảo dỡng sửa chữa
- Nớc thoát ra từ địa tầng mức -250 khu Đông Bắc,từ các đờng lò khai thác nớc theocác rãnh chảy vào hầm chứa mức -250,và đợc tổ hợp máy bơm tại hầm bơm mức -250 khu
Đông Bắc,bơm lên mặt bằng cửa giếng nghiêng phụ mức +6,8,máy bơm với các thông sốsau:
Lu lợng bơm Qb=600(m3/h), chiều cao đẩy của bơm H=360(m), chiều cao hút củabơm HH=6(m),công suất động cơ P=900(KW),số vòng quay n=1480(v/ph),điện ápU=6(KV)
1.3.2 Lợng nớc lu tụ của mỏ trong các mùa.
Dự tính lợng nớc chảy vào hệ thống lò khu TTMD mức -250 và khu ĐBMD mức
-150 tại thời điểm kết thúc khai thác:
Trang 8S : Chiều cao cột nớc tháo khô Khi cột nớc hạ thấp tới lò khai thác thì H=S.
R : Bán kính phát triển phễu hạ thấp mực nớc theo Kusakin:
R=2 ì S H K ì tb
ro : là bán kính giếng lớn: r0 =
π
F (m)+ F: Diện tích khai trờng
mở rộng.Tại thời điểm kết thúc khai thác mức -250 dự tính 70% lợng nớc từ mức -97,5chảy xuống mức -250
Hệ số biến đổi lu lợng đợc tính trên cơ sở tỷ số chênh lêch giữa Qmax tháng lớn nhất
và Qmin tháng bé nhất theo kết quả quan trắc của mỏ hệ số này tạm lấy trung bình là 4
Lu lợng mùa ma (Qma) là lợng nớc trung bình thờng xuyên chảy vào mỏ trong mùa
ma (cha tính lợng nớc bổ cập trực tiếp - Qbc) Qma = Qk* hệ số biến thiên lu lợng
Quá trình khai thác đã phá vỡ cân bằng tự nhiên,các lớp nham thạch bị nứt nẻ làmxuất hiện hệ thống khe nứt mở,do đó nớc mặt và vũ lợng tác động trực tiếp tới dòng chảyvào mỏ làm xuất hiện lợng nớc bổ cập Q3 (Q bổ cập).Thông số Qbc đợc tính trên cơ sở kếtquả quan trắc thực tế của mỏ và số liệu nghiên cứu ĐCTV các mỏ Hà lầm,VàngDanh,Thống Nhất trong đề tài nghiên cứu dòng chảy vào các mỏ hầm lò TVN do ViệnKHCN Mỏ thực hiện năm 2003
Lu lợng cực đại chảy vào khai trờng: Qmax = Qma + Qbc
Bảng 1-01: Kết quả tính toán lợng nớc chảy vào mỏ (đơn vị m 3 /h)
Khu
khai thác
Mức khai trờng
Lu lợng (m 3 /h)
Qmin (m3/h)(tb mùa khô)
Qma (m3/h)(tb mùa ma)
Qmax
(m3/h)
Qtb(m3/h)(năm)
Trang 9+ Tầng (-100)~LV sau khi kết thúc vẫn duy trì tốt hệ thống thoát nớc.
Lu lợng nớc Qmax tính toán trên đây không bao gồm các tình huống đột xuất: nhbục nớc từ lò cũ hoặc túi nớc cục bộ
Cần thờng xuyên làm tốt công tác san lấp hệ thống khe nứt trên mặt mỏ để giảmthiểu lợng nớc ma bổ cập trực tiếp vào hệ thống lò đang khai thác.Thực tế sản xuất chothấy nếu làm đợc tốt công tác san lấp hệ thống khe nứt trên mặt mỏ và tạo các rãnh thoátnớc trên mặt sau các đợt nắng nóng thì sẽ giảm thiểu đáng kể lợng nớc ma bổ cập trực tiếpvào hệ thống lò
1.3.3 Hiện trạng thoát nớc của mỏ.
Hiện tại mỏ than Mông Dơng đang khai thác ở mức -97,5.Việc thoát nớc cỡng bức ởmức này đợc thực hiện bằng trạm bơm mức -97,5 và trạm bơm mức -150 để bơm lên mặtbằng giếng đứng phụ mức +5,3
1.4 Các trạm bơm đang sử dụng thoát nớc trong mỏ
- Trạm bơm ở mức -150 khu Đông Bắc Mông Dơng với 6 máy bơm ( 2 làm việc,2
dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa),ngoài ra còn sử dụng 04 máy bơm mồi chân không chocác máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220 m3/h,công suất11kw
Máy bơm với các thông số sau: Bơm chịu axít, động cơ phòng nổ
Lu lợng bơm: Qb = 450 m3/h
Cột áp của bơm: H = 240 m
Trang 10Chiều cao hút của bơm: Hh = 4,9 m
Hiệu suất: η = 79%
Công suất động cơ: P = 450 KW
Số vòng quay n = 1480v/ph
- Trạm bơm ở mức -250 khu Đông Bắc Mông Dơng với 6 máy bơm (2 làm việc,2
dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa),ngoài ra còn sử dụng 04 máy bơm mồi chân không chocác máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220 m3/h,công suất11kw
Máy bơm với các thông số sau:Bơm chịu axít,động cơ phòng nổ
Trang 11Chơng ii tính toán lựa chọn thiết bị thoát nớc
trạm bơm trung tâm mông dơng (mức -250)
2.1 Tính lu lợng yêu cầu của máy bơm
Theo tài liệu của công ty than Mông Dơng,về việc triển khai phơng án thoát nớc phục
vụ công tác khai thác năm 2013 dựa vào lợng nớc từ các nguồn đổ về mỏ đã thống kê qua các năm đa ra dự kiến lợng nớc phải bơm của năm 2013
Trạm bơm hiện nay có nhiệm vụ thoát nớc cho toàn bô phân tầng mức (-250).Yêu cầu của trạm bơm là phải bơm thoát hết lợng nớc lu tụ trong mỏ trong thời gian ngắn nhất Theo tài liệu thống kê của mỏ than Mông Dơng năm 2013 cho biết lợng nớc các nơi
đổ về mỏ tổng cộng trung bình phải bơm hết trong một ngày đêm của trạm bơm mức 250) nh sau:
Lợng nớc lu tụ mùa khô (tháng 10 ữ tháng 04 năm sau) :
Để xác định lu lợng yêu cầu cần thoát nớc của trạm,ta tính theo công thức sau:
Qyctram = Q
16
lt
(m3/h) (theo [1] công thức (2-66) – T72) (2.1)Trong đó:
Qyctram : Là lu lợng nớc cần thiết của trạm bơm trong một giờ
Qlt : Là lợng nớc lu tụ tại hầm bơm trong các mùa
16 : Là thời gian theo qui phạm an toàn mà trạm bơm phải bơm hết
Thay các giá trị trên vào công thức (2.1) ta tính đợc lu lợng nớc cần thoát nh sau:
Dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống ống dẫn từ hầm bơm mức (-250) lên mức (+6,8) theo
(hình 2.1):
Trang 124 5
6 7 -250
Hình 2.1:Sơ đồ cột áp 1- Bể đẩy
Với : Hđẩy =250 +6,8 = 256,8 m : Là chiều cao đẩy của bơm từ (-250) lên (+6,8)
Hhút = 6 : Là chiều cao hút tối đa của máy bơm
ηod = 0,75 ữ 0,95 :Là hiệu suất ống dẫn,vì ống dẫn là ống thép không dỉ thành nhẵn nên ta lấy ηod = 0,9
Thay các giá trị vào công thức (2.2) ta đợc:
Hsb = 262,8
0,9 = 292 m2.3 Lựa chọn loại máy bơm và số bơm
o Lựa chọn loại máy bơm
Căn cứ vào lu lợng và cột áp sơ bộ cần có để bơm ở mức -250.Căn cứ vào tài
liệu giới thiệu chọn bơm của công ty ta chọn loại bơm sơ bộ nh sau:
Mã hiệu Q(m3/h) H (m) Hhút (m) n (v/ph) Nđc (kW) Dhút (mm) Dđẩy (mm)DF600-
Đây là loại máy bơm đáp ứng yêu cầu thoát nớc đặt ra trong quas trình khai thác của
công ty than Mông Dơng Máy bơm DF600-60x6 là bơm chụi axít,động cơ phòng nổ,đây
Trang 13là máy bơm đợc chế tạo tại Trung Quốc,do công ty TNHH Changsha Swan chế tạo có đặc tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của công ty
(2.3)Trong đó : K : Là số lợng máy bơm cần có
Qlt : Lợng nớc lu tụ một ngày đêm (m3/ngày đêm)
Qb : Lu lợng của máy bơm (m3/h)
Theo công thức (2.3) nếu dùng loại máy bơm DF600-60x6 , để bơm hết lợng nớc lu
tụ bình thờng trong mùa khô thì cần số bơm là:
K = Q min
16.Q
lt b
= 292816.600 = 0,305 Chọn 1 bơm là đủ
Cùng loại bơm trên để bơm hết lợng nớc lu tụ trung bình trong mùa ma thì cần số bơm là:
K = Q
16.Q
tb b
= 765616.600 = 0,7975 Chọn 1 bơm là đủ
Cùng loại bơm trên để bơm hết lợng nớc lu tụ cực đại trong mùa ma thì cần số bơm là:
K = Q max
16.Q
lt b
= 1665616.600 = 1,735 Chọn 2 bơm là đủ
Trong mùa ma thờng có ma lờn và kéo dài,nhng theo thống kê của công ty thì cha có
đợt ma nào kéo dài quá 15 ngày,giờ ma cũng không liên tục kéo dài 24/24 giờ Mặt khác
mỏ Mông Dơng là mỏ hầm lò dễ gặp túi nớc ngầm,bục nớc tràn xuống đờng lò
Vì vậy để đảm bảo an toàn cho ngời,máy móc thiết bị và hoạt động khai thác đợcliên tục Công ty bố trí tại hầm bơm mức -250 với số lợng bơm là 6 máy bơm DF600-60x6,2 làm việc,2 dự phòng và 2 bảo dỡng sửa chữa,và sử dụng 04 máy bơm mồi chânkhông cho các máy bơm làm việc và dự phòng,bơm mồi chân không có lu lợng 220
Trạm bơm đợc đặt trong hầm bơm trung tâm đã đợc thiết kế sẵn,đảm bảo kích thớc
và yêu cầu cho phép mỗi bơm đợc đặt trên bệ bê tông và đợc cố định chặt bằng cácbulong.Các kích thớc sơ bộ của bê tông nh sau(hình 2.2):
Trang 14
Hình 2.2:Bơm đặt trong hầm
Trang 15Hình 2.3:Bệ móng đặt bơm
Các bơm đợc bố trí theo cách hợp lý để thuận tiện sửa chữa lắp đặt các đờng ống hút
và đẩy,thao tác trong quá trình vận hành bơm và 5 đờng ống đẩy đợc đa lên vị trí thuận lợi của giàn ống đẩy.Hệ thống ống dẫn đợc bố trí hợp lý (hình 2.4)
2.5 Tính toán lựa chọn đờng kính ống hút và ống đẩy
2.5.1 Tính chọn đờng ống đẩy.
Chọn đờng ống đẩy sao cho tốc độ nớc đi trong đờng ống đẩy thỏa mãn điều kiện
kinh tế kỹ thuật thờng lấy theo tài liệu [1]:
cđẩy = 1,5 ữ2,2 m/s chọn cđẩy = 2 m/s
Đờng kính trong tối u của ống đẩy theo M.M.Phê Đô Rôp:
20 Q7 3b ≤ ≤d 24 Q7 3b ( theo [1] công thức (2-67) – T72) (2.4)Trong đó: d :Là đờng kính ống đẩy
Qb = 600 m3/h :Là lu lợng của máy bơm DF600-60x6
Thay số liệu vào công thức (2.4) ta đợc:
20 Q7 3b ≤ ≤d 24 Q7 3b = 20 6007 3 ≤ ≤d 24 6007 3 = 310≤ ≤d 372 (mm)
Căn cứ vào qui chẩn ta chọn đờng kính ống đẩy dđẩy = 350 mm
Kiểm nghiệm tốc độ cho phép của nớc trong đờng ống theo tài liệu [1]:
Ta có công thức sau :
Trang 16π = 1,73 m/s (thỏa mãn cđẩy =1,5 ữ2,2 m/s) Đối với nớc trong mỏ hầm lò có chứa ít tạp chất và hạt cứng nên vận tốc cđẩy = 1,73 m/s
là hợp lý
Vậy đờng kính ống đẩy là:dđẩy = 350 mm
Do đờng kính miệng đẩy của máy bơm (Dđẩy = 250 mm) bé hơn đờng kính ống đẩy (dđẩy = 350 mm) nên ta phải tính đoạn ống côn chuyển tiếp lắp giữa ống đẩy và ống đẩycủa bơm
o Tính chọn đoạn ống côn trên đờng ống đẩy.
Do đặc điểm của hầm bơm , hệ thống đẩy trong hầm bơm đợc lắp đặt bằng ống
φ250 mm và φ350 mm nên ta phải thiết kế 2 đoạn ống côn chuyển tiếp từ φ350 mmữφ300
D2= 300 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
L = (5ữ6)( D1- D2) = (5ữ6)(350-300) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 300 là thỏa mãn yêu cầu
- Tính đoạn ống côn φ300 mm ữφ250 mm
D2= 300 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp
D3= 250 mm :là đờng kính ống đẩy của máy bơm
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
L = (5ữ6)( D2- D3) = (5ữ6)(300-250) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 250 mm là thỏa mãn yêu cầu
Trang 172.5.2 Tính chọn đờng ống hút.
Theo tài liệu [1] để đảm bảo điều kiện hút, thờng chọn đờng kính ống hút lớn hơn ờng kính ống đẩy 25 mm ữ 50 mm (tức là lớn hơn đờng kính ống đẩy 1 cấp).Tốc độ nớctrong ống hút thờng là 1ữ1,5 m/s
π = 1,33 m/s (thỏa mãn chút =1ữ1,5 m/s)Vậy đờng kính ống hút là:dhút = 400 mm
Do đờng kính ống hút của máy bơm (Dhút = 300 mm) bé hơn đờng kính ống hút
(dhút = 400 mm) nên ta phải tính đoạn ống côn chuyển tiếp lắp giữa ống hút và ống hút củabơm
o Tính chọn đoạn ống côn trên đờng ống hút.
Do đặc điểm của hầm bơm,hệ thống hút trong hầm bơm đợc lắp đặt bằng ống
φ300mm và φ400 mm nên ta phải thiết kế 2 đoạn ống côn chuyển tiếp từ φ400 mmữφ350
D5= 350 mm :là đờng kính ống côn chuyển tiếp
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau:
Trang 18D6= 300 mm :là đờng kính ống hút của máy bơm.
Chiều dài đoạn ống côn đợc tính toán nh sau (hình:
L = (5ữ6)( D2- D3) = (5ữ6)(300-250) = 250 ữ 300 mm
Qua thực tế đo đạc kiểm tra ta lấy L = 250 mm là thỏa mãn yêu cầu
2.5.3 Kiểm tra độ bền của ống.
Trong quá trình làm việc đờng ống phải chị một áp suất lớn.Lực do áp suất cột nớc tạo
ra có khả năng phá vỡ đờng ống nếu ta chọn đờng ống không đủ lớn, chiều dày thành ờng ống không đủ lớn
đ-Để thỏa mãn về độ bền của ống thì :
Pmax ≤ [P] (2.5)Trong đó: [P] : là áp suất làm việc cho phép của ống đã chọn [P] = 40 at
Pmax : là áp lực lớn nhất do cột nớc tạo ra
Theo tài liệu [1] công thức (2.69) ta có:
Pmax = (0,11ữ0,115).Hhh (at) (2.6)
Từ (2.6) ⇒ Pmax = 0,11.256,8 = 29,532 (at) (thỏa mãn)
dh = 400 mm :là đờng kính ống hút
Thay số vào (2.7) ta đợc : λh = 0,019530, 4 = 0,0265
Vậy λh = 0,0265
Trên đờng ống hút gồm những tổn thất cục bộ sau:
1 van đáy có lới lọc: ξ = 4 ữ 10 ta chọn ξ = 5
h
V
g (2.8)Trong đó : Lh= 6 m : Là chiều dài đờng ống hút
Trang 19g = 9,81 m/s2 : Là gia tốc trọng trờng
Thay vào công thức (2.8) ta đợc:
∆Hh = (0,0265.0, 46 + 5,94)
21,332.9,81 = 0,57 mH2O
2.6.2Tính toán chiều cao đặt bơm.
Theo tài liệu [1] với công thức (2-27) ta xác định chiều cao hút của máy bơm theo phơng trình sau :
e
C
g- ∆Hh – NPSHyc (2.9)Trong đó:
Vậy chiều cao tính toán đặt bơm kể từ mặt thoáng bể hút là : Hh ≤ 3,4 m
2.6.3 Tính tổn thất trên đờng ống đẩy.
Hệ thống ống dẫn của mỏ đợc dùng bằng ống thép CT5.Mặc dù qua thời gian dài sử dụng và nớc mỏ có tính axit,nhng ảnh hởng không lớn lắm đến thiết bị và tổn thất cục bộ trong đờng ống
Tính tổn thất trên đờng ống đẩy theo công thức sau :
d
V
g (theo [1] công thức 1-68 trang26) (2.12)Trong đó : Ld =300 m :Là chiều dài tuyến ống đẩy (Theo tài liệu công ty)
dd =350 mm :Là đờng kính ống đẩy đã chọn ở trên
Vd = 1,73 m/s :Là vận tốc nớc đi trong ống đẩy
Từ sơ đồ tính toán , thiết kế đặt bơm Căn cứ vào tài liệu [1] ta có:
Độ nhám tơng đối của ống đẩy : λd = 0,01953
d
d = 0,019530,35 = 0,0277 (2.13)Vậy λd = 0,0277
Trên đờng ống đẩy gồm những tổn thất cục bộ sau:
3 van một chiều: ξ = 3.(4,5 ữ 14) ta chọn ξ = 25
Trang 20Từ phơng trình đặc tính mạng dẫn,công thức (1-72)-[1]:
Hmd =Hhh + Kmd.Q2 (2.13)Trong đó: Hhh = 262,8 m: Là chiều cao hình học
2.6.4 Xác định điểm làm việc của máy bơm và hệ thống.
Vì đây là bơm nhiều cấp nên ta xây dựng đờng đặc tính cho máy bơm một cấp trớc rồi
từ đó xây dựng đờng đặc tính máy bơm 6 cấp dựa theo nguyên tắc nối tiếp 6 cấp
Theo tài liệu [1] công thức (1-58) và (1-59) ta có phơng trình đặc tính máy bơm nhsau: Hb = Ho.[1-(1- n
o
H
H ).( Q
Qn )2] (2.14)Trong đó: Ho= Hn.(1,025 + 0,0075.nq) (2.15)
Hb = 74 -14.( Q
600)2 (2.16)
Từ phơng trình ta có bảng thông số đặc tính máy bơm nh sau :
Trang 232.6.5 Xác định hiệu xuất của máy bơm.
Theo tài liệu [1] , công thức (2-5) ta có:
η = .Q.
K
g H N
Với : N = 98,1 kW :Là công suất trên trục của máy bơm
ηb :Là hiệu suất máy bơm
Ta có : Q = 600 m3/h =0,167 m3/s
nq = 29,13 v/ph :Là số quay đặc trng của máy bơm
Dựa vào biểu đồ (hình 1-23,tài liệu [1]) ηb = f(nq) ta xác định đợc :ηb = 0,86 Thay số liệu vào công thức (2.19) ta đợc :
(2-2.6.6 Điểm làm việc của máy bơm.
Đa đờng đặc tính mạng dẫn lên hệ trục tọa độ với đờng đặc tính máy bơm, ta xác định
đợc các chế làm việc của máy bơm trên (Hình 2.7)
Ta xác định đợc điểm làm việc của máy bơm và hệ thống nh sau :
- Lu lợng làm việc: Qlv = 760 m3/h
- Cột áp làm việc: Hlv = 286 m
- Hiệu suất làm việc : ηlv = 0,87
Với điểm làm việc của một bơm nh vậy ta đi tính số lợng bơm phải hoạt động khi lợng lựu
tụ lớn nhất là : T=16656 1, 4
16.750= Vậy ta cần 2 bơm cùng hoạt động song song sẽ đảm bảo yêu cầu
Trang 24Với 2 bơm cùng hoạt động song song thì điểm làm việc sẽ thay đổi,theo nguyên tắc ghép
2 bơm song song ta có đờng đặc tính máy bơm (I+II) nh (hình 2.7) ta tìm đợc điểm làm việc chung cho 2 máy là:Mc với Q=1350 m3/h ;H=325 mH2O
2.6.7 Kiểm tra tính ổn định của máy bơm khi làm việc
Thời gian làm việc của các máy bơm trong trạm đợc kiểm tra theo công thức:
T = Q
Q
lt tr
, h ( theo [1]) (2.20)
Trong đó :
Thay các giá trị vào công thức (2.20) ta tính đợc:
2.760= 11 h
Nh vậy theo quy phạm an toàn mỏ hầm lò việc tính toán lựa chọn máy bơm và
hệ thống đờng ống cho thoát nớc mức (-250) của mỏ Mông Dơng là đảm bảo các yêu cầu.
2.7 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm và biện pháp tránh xâm thực
2.7.1 Hiện tợng xâm thực máy bơm ly tâm.
Dới khái niệm về xâm thực ngời ta hiểu rằng đó là việc tạo nên một vùng hơi cục bộ
(bọt khí) ở trong các chất lỏng đang chảy nếu nh áp suất tĩnh tuyệt đối đạt bằng hoặc thấp hơn áp suất bốc hơi của chất lỏng đó,áp suất bốc hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ chất lỏng
và điều kiện khí quyển.Ngợc hẳn với việc đun nóng hoặc ngng đọng,ở hiên tợng xâm thực
là một sự bốc hơi cục bộ chất lỏng mà nó gây nên do một s giảm áp thủy động.Nh vậy ở máy bơm,hiện tợng xâm thực có thể xảy ra ở nơi có áp suất thấp,tốc đọ lớn nhất thí dụ ở mép vào cánh dẫn của bánh công tác nếu chiều cao hút quá lớn Khi áp suất ở mép vào cánh dẫn thấp,đạt áp suất bốc hơi của chất lỏng đợc bơm thì chất lỏng bắt đầu bốc hơi,tạo bọt khí,làm giảm diện tích dòng chảy và do đó tốc độ dòng chảy tăng lên rất lớn gây xô vacác bọt khí vào mép bánh công tác làm gẫy,vỡ cánh.Đó chính là hiện tợng xâm thực,khi hiện tợng xâm thực xẩy ra sẽ gây xô va bọt khí vào cánh gây tiếng ồn ,cánh bánh công tác
có thể bị phá vỡ trong một vài giờ,hiệu suất máy giảm.Tuy nhiên khi hiện tợng xâm thực xâm thực xảy ra rất nhỏ thì lại có tác dụng làm nhẵn bề mặt cánh, tăng một chút hiệu suất bơm
An toàn nhất để không xẩy ra xâm thực là đặt chiều cao hút đủ nhỏ
2.7.2 Biện pháp tránh xâm thực.
Muốn tránh xâm thực có thể dùng những biện pháp sau:
hút đến bơm.
ống hút.
Trang 25Ch¬ng iii tÝnh to¸n thiÕt kÕ cã b¶n cña m¸y b¬m
Trang 26g H
N ρ
η
= (3.1)Trong đó :
Ta chọn Nđc= 900 (kW) bằng công suất máy mẫu
t
n i
v ph
H y ( theo [2],(1-5) ) (3.3)
o Số cấp của bơm i = 6 (cấp)
o Số cửa hút của bánh công tác : y=1
3.2.1 Vẽ sơ đồ kết cấu bánh công tác.
Trang 27
- b2 chiều rộng của cánh dẫn BCT tại điểm ra
- b1 chiều rộng của cánh dẫn BCT tại điểm vào
- D2 đờng kính tại điểm ra của mép cánh dẫn BCT
- D1 đờng kính tại điểm vào của mép cánh dẫn BCT.
N = 794,61 (kW) :là công suất trên trục bơm
n = 1480 (v/ph)
Vậy Mx = 97403 794,61.9,81
1480 = 513019,23 Ncm = 5130192,3 Nmm
o [ ]τ ' là ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm trục (N/cm2)
Đối với thép 30ữ45 thì giá trị:
[ ]τ '=B (200ữ250) =9,81.(200ữ250)=(1962ữ2452,5) N/cm3
Chọn [ ]'
τ = 2452,5 (N/cm2)Thay số vào công thức (3.4) ta đợc:
dr = 3 513019, 23
0, 2.2452,5 = 10 cm =100 mm
3.2.3 Xác định đờng kính trục nơi lắp BTC.
Theo kết cấu bơm mẫu,để thuận tiện khi lắp đặt và tháo bơm, để kết cấu bơm bền vữngthì đờng kính trục nơi lắp bánh công tác lớn hơn đờng kính trục nơi lắp khớp nối
Chọn kích thớc đờng kính trục nơi lắp BCT tăng lên 1,04cm so với dr:
d = dr + 1,2 = 10 + 1 = 11 cm = 110 mm
Trang 283.2.4 Đờng kính moay ơ của bánh công tác.
Đờng kính moay ơ của bánh công tác xác định nh sau:
t s
d C
t r
D C
0,183,14.0, 21.5= 0,0546 m = 54,6 mm (3.7)
- Trên đây là chiều rộng tính toán, trong thức tế do sự đổi hớng đột ngột của dòng chảy ở của vào từ hớng trục sang hớng kính nên ta chọn b1tăng lên 10%
Trang 29t −σ là hệ số thu hẹp ở cửa vào.
o σ là chiều dày cánh tính trên cung tròn đờng kínhD1
Do t1 cha biết nên khi tính toán ta chọn sơ bộ giá trị
k1 = 1,15ữ1,2 , ta chọn k1 =1,2
⇒ C1r = k1C0 =1,2.5 = 6 (m/s)
3.2.8 Xác định giá trị góc vào của cánh β1.
Từ các giá trị tính toán ta có tam giác vận tốc ở cửa vào :
Trang 300
1,0 1
r
C tg
1
1,0 1
60,3687
16, 275
r
C tg
- Để đảm bảo tổn thất nhỏ ta lấy β2 theo ns với ns=106,31 (v/ph),ta chọn β2 = 250
3.3.2 Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u 2
- Theo công thức thực nghiệm ta có:
u2 =k u2 2gH1 (theo [2],(1.32) (3.11)Trong đó : ku2 : là hệ số tốc độ
k u2 1
ψ
= Vì ns =106,31 (v/ph) nên ta chọn ψ =0,85 (ψ là hệ số áp suất)
Trang 31- Do có tổn thất trao đổi ở cửa ra nên giá trị b2 đợc lấy tăng lên về mỗi bên 1 đến 1,5
mm so với giá trị tính toán
b2 = 27,5 (mm)
3.3.5 Xác định giá trị tốc độ tơng đối.
W1 = 1
0 1
6
15, 2( / )sin sin 23, 24
511,83( / )sin sin 25
Trang 321 1 1
2 cos
27 37, 23 11,83
2 2.27.37, 2310,8o
C U W
C U
αα
3.3.8 Xác định chiều dầy đĩa bánh công tác.
ở giáp moay ơ thì chiều dầy m1=10ữ15 mm
Chọn m1 = 15 (mm)
Phía ngoài chọn nhỏ hơn m2 = 10 (mm)
3.4 Kiểm tra kết quả tính toán
3.4.1 Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp.
Trang 33z Sin
ππ
1, 2
sb
k k k
1,1
sb
k k k
b
D = =
Víi ns = 106,32 v/ph ⇒ 2
20,06
w
Víi ns = 106,31 (v/phót) ⇒ 1
21,34
Trang 3510 8
12 14 16 18 20
0 10
20 30 40 50 60 70 80
90 100
Trang 36Hình 3.8:Biên dạng cánh dẫn mặt kinh tuyến
3.5.2 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến.
Khi n=106,31 v/ph cánh dẫn có dạng mặt trụ cong một chiều đơn giản.Vì vậy ta chỉ cần xây dựng biên dạng của một đờng cong trung bình của chiều rộng cánh dẫn là đủ.ở
đây cánh dẫn vuông góc với các đĩa bánh công tác.Hình chiếu của cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến là một đờng cong
Ta xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến bằng phơng pháp giải tích từng
điểm.Phơng pháp thờng dùng để xây dựng biên dạng cánh của bơm.ở đây việc xây dựng biên dạng cánh không phải từng cung tròn mà bằng việc xác định từng điểm trên toàn bộ chiều dài của cánh.Ta thờng cho trớc quy luật biến đổi của một đại lợng nào
đó thí dụ biến đổi của tốc độ hoặc góc từ cửa vào đến cửa ra,từ đó có thể xác định đợc cácgiá trị của chúng trong không gian
Hình 3.9:Xây dựng biên dạng cánh bằng phơng pháp giải tích từng điểm
Giả sử đờng biên dạng cánh đã dựng đợc , ta xét môt điểm P nào đó trên biên dạng cánh (hình 3.4).Cho một phân tố nhỏ của cung tròn PT = r.dϕ ,số gia bán kính là P’T =
dr và góc P’P tơng ứng gần bằng với góc βi của cánh,từ tam giác vuông PP’T ta có:
Trang 37rd r
i
d tg
ϕβ
= (theo [2], (2.3)) (3.15)
Do vËy d
r i
1
1180
ϕ
+
= ∑∆ (theo [2], (2.6)) (3.18) Víi : 1
r
f
ϕπ
Trang 381 2 3 4 5 6
7
8 9 10
o Việc thiết kế máng xoắn thu hẹp dần cũng sẽ khử đợc không gian chết của dòng
chảy ở gần trục quay của bơm.Tốc độ của dòng chảy từ mặt bích nối với ống hút của bơm
đợc tính nh sau :
Ch = Kch 2gH i (theo [2], (3.2)) (3.20) Trong đó :
Trang 39π =
4.0,183,14.3, 43= 0,2585 (m) = 258,5 (mm) (3.21)
o Tốc độ cửa vào BCT:
CD = Ch(1,3 ữ1,5) = 3,43.(1,3 ữ1,5) = ( 4,459 ữ5,145)
Chọn CD = 5 (m/s)
o Cho tốc độ Ch từ mặt bích hút đến CD tốc độ cửa vào BDT thay đổi theo quy luật
điều hòa ( thờng là đờng thẳng)
C h
C 1
C D
Hình 3.12:Qui luật thay đổi của tốc độ
o Nh vậy ta có thể tính đợc các thiết diện IV,III, II, I dựa vào điều kiện tốc độ qua các thiết diện này là không đổi Cp và lu lợng của nó giảm dần khi góc quay của dòng chảytăng lên.Vì lu lợng vào cùng một cửa hút nhng khi đến máng xoắn dẫn vào trục đợc chia làm 2 luồng nên lu lợng đợc chia đôi từ đây,do vậy khi tính các tiết diện IV,III,II,I thì ta chia đôi lu lợng
Vì Cp không đổi nên ta có thể chọn Cp=CD=5(m/s)
Gọi diện tích của các thiết diện IV,III,II,I lần lợt là F4,F3,F2,F1
Vì máy bơm có 6 cấp,1 cửa hút nên ta có:
ở lu lợng giảm dần khi góc quay của dòng chảy tăng lên.Theo [2],hình 25 thì góc ϕIV
có giá trị là 180o kể từ tiết diện 0, góc ϕi giảm dần theo các tiết diện III,II,I tơng ứng 135o