ĐỒ án môn học THIẾT kế TRẠM bơm đề số 63

II NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 1) Bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm 2) Thiết kế kênh tháo, kênh dẫn của trạm bơm 3) Tính toán cột nước thiết kế, các loại cột nước kiểm tra của trạm bơm 4) Chọn máy bơm, động cơ điện và máy biến áp 5) Chọn loại nhà máy bơm. Tính cao trình đặt máy. Tính các kích thước cơ bản của nhà máy, bể hút và bể tháo 6) Các bản vẽ kèm theo thuyết minh

Trang 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM

(Đề số 63) THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI I- TÀI LIỆU THIẾT KẾ

Dựa vào quy hoạch thủy lợi cho một vùng sản suất nông nghiệp, để đảm bảo tưới cần thiết phải xây dựng một trạm bơm tưới với các tài liệu cơ bản như sau:

1) Bình đồ khu vực đặt trạm bơm tỉ lệ 1/1000, cao độ mặt đất của các đường đồng mức như bình đồ 1 - bảng 1

Bảng-1: Cao độ mặt đất tự nhiên (m)

Ký

2) Lưu lượng yêu cầu trạm bơm phải cung câp trong các thời kỳ sinh trưởng của cây trồng như bảng sau:

Bảng lưu lượng yêu cầu tưới trong các thời kỳ Bảng 2

Từ  đến Số ngày Lưu lượng yêu cầu (m 3 /s)

3) Cao tình mực nước sông tại vị trí xây dựng trạm bơm ứng với tần suất thiết kế P=75% như bảng 2

Bảng cao trình mực nước bình quân tuần của sông trong năm thiết kế

ứng với tần suất p=75%

Bảng 3

11

12

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-1-

Trang 2

3 10 13.80 2

5

4) Cao trình mực nước yêu cầu thiết kế ở đầu kênh tưới là 23.80m

5) Cao trình mực nước lũ ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra :

P=1% là Zmax= +15.2m 6) Cao trình mực nước thấp ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra :

P=90% là Zmin= +12.80m 7) Nhiệt độ trung bình của nước sông t=25oc

8/ Các hạt phù sa trong nước sông có đường kính trung bình dtb=0.04mm, tốc độ chìm lắng W=1.1mm/s

9) Trên tuyến xây dựng trạm cũng như nơi tuyến kênh đi qua tình hình địa chất tương đối tốt, dưới lớp đất canh tác là lớp thịt pha cát

10) Khu vực đặt trạm bơm rất gần đường giao thông và đường dây điện cao thế 34KV

II- NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:

1) Bố trí tổng thể công trình đầu mối của trạm bơm

2) Thiết kế kênh tháo, kênh dẫn của trạm bơm

3) Tính toán cột nước thiết kế, các loại cột nước kiểm tra của trạm bơm

4) Chọn máy bơm, động cơ điện và máy biến áp

5) Chọn loại nhà máy bơm Tính cao trình đặt máy Tính các kích thước cơ bản của nhà máy, bể hút và bể tháo

6) Các bản vẽ kèm theo thuyết minh

-2-

Trang 3

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN A- BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TRẠM BƠM

I- CHỌN TUYẾN CÔNG TRÌNH :

Dựa vào bản đồ địa hình và nhiệm vụ của trạm bơm ta vạch ra ba tuyến công trình (I, II, III) tại đoạn sông cong, so sánh và chọn ra tuyến có lợi nhất Đối với trạm bơm tưới, tuyến công trình có lợi nhất sẽ là:

-Hướng lấy nước thuận

-Ổn định về mặt bồi lắng,xói lở cửa lấy nước

-Khống chế diện tích tưới lớn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất

Để thỏa mãn được các điều kiện trên ,ta chọn tuyến II để thiết kế

II- CHỌN VỊ TRÍ NHÀ MÁY:

Để vị trí nhà máy bơm hoạt động bình thường trong quá trình sử dụng, cần thỏa mãn các điều kiện sau:

Đảm bảo chống lũ cho động cơ Để đảm bảo sàn động cơ không bị ngập lụt trong mùa mưa lũ thì cao trình sàn động cơ(nền nhà) yêu cầu cao hơn mực nước lũ từ 0.5m trở lên

- Để việc vận chuyển giao thông dể dàng,giảm khối lượng đào đắp và lợi dụng thông gió tự nhiên thì cao trình sàn động cơ (nền nhà) phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0.2 0.3m

- Dựa vào 2 yêu cầu trên ,đối chiếu với cao trình mực nước lũ lớn nhất ở sông (ứng với tần suất kiểm tra P=1%) là Zmax=15,2m với cao trình mặt đất tự nhiên ta chọn

vị trí đặt máy tại khoảng giữa hai đường đồng mức có cao trình từ (15.00  20.00)m Vậy chọn cao trình sàn động cơ (nền nhà) là: 16.00m

III- XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ BỂ THÁO:

Để tưới tự chảy cho toàn khu vực, bể tháo phải đảm bảo được mực nước yêu cầu

ở đầu kênh tưới khi máy bơm làm việc với lưu lượng thiết kế, ngoài ra nên bố trí bể tháo trên đất nguyên thổ, khối lượng đào đắp sao cho ít nhất chiều dài ống đẩy ngắn nhất.Dựa vào các yêu cầu trên đối chiếu với cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới là 81,80 với cao trình mặt đất tự nhiên ta đặt bể tháo ở cao trình từ (15.00  20.00)m

-3-

Trang 4

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỤM ĐẦU MỐI TRẠM BƠM NHƯ SAU

3 4

1

7

9

7-Kênh tháo 8-Đường giao thông 9-Trạm biến áp

B- CHỌN LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ CHO TRẠM BƠM

Chọn lưu lượng thiết kế cho trạm bơm dựa vào đường quá trình lưu lượng cần [Qyc=f(t)]

Q(m3/s)

25,2 Qyc ~t

25,2 25,2

24,0

t(ngày) -Lưu lượng thiết kế Qtk được chọn là trị số lớn nhất trong biều đồ, và trị số này có thới gian duy trì tương đối dài (t  20ngày) Vậy chọn Qtk =25,20m3/s

-4-

Trang 5

-Lưu lượng nhỏ nhất bằng trị số nhỏ nhất trong biểu đồ Vậy Qmin = 16,0m3/s

-Lưu lượng lớn nhất lấy bằng Qmax = kQTK =1,15*25,2= 28,98m3/s

C- THIẾT KẾ KÊNH

I- THIẾT KẾ KÊNH THÁO:

Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới mặt ruộng Kênh phải đảm bảo dẫn đủ nước, ổn định không bị bối lắng và xói lở Thông qua tính toán thủy lực để xác định kích thước mặt cắt kênh Dựa vào QTK, tình hình địa chất nơi tuyến kênh đi qua là đất thịt pha cát ta chọn các yếu tố thủy lực như m = 1,5; n = 0,025; i= 0,0001

Trong thiết kế sơ bộ có thể tính độ sâu h theo công thức kinh nghiệm

m Q

A

h 3 TK  0 , 8 3 25 , 2  2 , 35

2 , 25

0001 , 0 424 , 8 4

ln)



Q

i m R

F

Tra phụ lục (8-1) có Rln =2,13m

Lập tỉ số h/Rln = 2,35/2,13 = 1,103 tra phụ lục (8-3) có b/Rln =6,8

R

b

Chọn b = 14,50m và tính lại h như sau:

Lập tỉ số b/Rln = 14,5/2,13 = 6,81 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,104

Do đó h = h/Rln  Rln =1,104  2,13 =2,35m

Vậy b tk = 14,50m & h tk = 2,35m

Để đảm bảo kênh ổn định ta kiểm tra theo:

Điều kiện không xói lở : Vmax < [Vkx] Điều kiện không bồi lắng : Vmin > [Vkl] Tính [Vkx] và [Vkl] theo công thức kinh nghiệm sau:

[Vkx] = k Q0,1

max =0,53  28,980,1 = 0,742 m/s Với k = 0,53 tra bảng (4-1)

[Vkl] = A Q0,2

min =0,33  160,2 = 0,51 m/s

Vmax ,Vmin là tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với Qyc và Qmax

Vmax = Qmax /max và Vmin = Qmin /min

98 , 28

0001 , 0 424 , 8 4

ln) (

max



Q

i m R

F

Do đó hmax = h/Rln  Rln =1,13  2,25 =2,54m

Vmax = Qmax /max = 28,98/46,507 = 0,623m/s

16

0001 , 0 424 , 8 4

ln) (

min



Q

m R

F

Do đó hmin = h/Rln  Rln =1,004  1,8 =1,807m

-5-

Trang 6

min=(b+m h)h = (14,50+1,5 1,807)1,807 =31,0994m2

Vmin = Qmin /min = 16/31,0994 = 0,514m/s

Ta thấy Vmax = 0,623 < [Vkx] = 0,742 Đảm bảo điều kiện không xói lở

Vmin = 0,514 > [Vkl ] = 0,51 Đảm bảo điều kiện không bồi lắng

- Cao trình đáy kênh tháo được xác định theo quan hệ :

Zđk =Zyc – htk = 23,8 –2,35 = 21,45m

- Cao trình bờ kênh tháo :

Zbk =Zđk + hmax +a = 21,45+2,54 + 0,5 = 24,5m Vớiù a là chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh lấy theo bảng (4-2) ta được a = 0,5

- Chiều rộng bờ kênh tra bảng (4-3) chọn b = 2m

- Xác định đường quá trình mực nước trong bể tháo Cao trình mực nước trong bể tháo được xác định theo công thức:

Zbt = Zđk + h + hms

hms là cột nước tổn thất từ bể tháo ra kênh , trị số này nhỏ thường bỏ qua

h là độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với các lưu lượng

Dòng chảy trong kênh tháo tưới là dòng đều nên bài toán lúc này là có Q,b,m,n , i tìm h và lập bảng tính sau:

BẢNG TÍNH Zbt ĐỐI VỚI TỪNG CẤP LƯU LƯỢNG

Căn cứ vào kết quả tính toán ta vẽ được đường quá trình mực nước trong bể tháo

Zbt(m) 23,88 Zbt ~t 23,88

23,79 23,7

23,32 23,32 23,32 23,32 23,32

81,21 81,

-6-

Trang 7

t(ngày)

II- THIẾT KẾ KÊNH DẪN:

Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn vào bể hút của trạm bơm Lưu lượng chảy trong kênh dẫn bằng lưu lượng chảy trong kênh tháo nên lấy mặt cắt ướt của kênh dẫn bằng mặt cắt ướt của kênh tháo chỉ khác nhau về cao trình Tuy vậy nếu phân tích kỹ về đặc điểm, điều kiện làm việc thì kênh dẫn và kênh tháo có những đặc điểm khác nhau sau:

- Kênh dẫn thường phải đào sâu, kênh tháo vừa đào vừa đắp, nên mái kênh dẫn thường lấy ít dốc hơn Khi chiều sâu đào của kênh lớn hơn 5m thì cứ cách 5m phải làm một cơ có chiều rộng lớn hơn 1m

- Khi kênh dẫn không có công trình điều tiết ở đầu kênh thì mực nước trong kênh hoàn toàn phụ thuộc vào mực nước sông

- Để đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng trong các thời kỳ thì cao trình đáy kênh dẫn được xác định theo công thức :

Zđk =Zbh min – hTK

Trong đó: hTK = 2,35m (độ sâu dòng chảy khi dẫn với lưu lượng thiết kế)

Zbh min = Zs min - hms =Zs min = 12,80m Với:

Zbh min là cao trình mực nước thấp nhất ở bể hút ứng với tần suất kiểm tra P=90%

Zs min là cao trình mực nước thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra P=90%

hms là cột nước tổn thất từ sông vào tới bể hút bỏ qua vì không có cống điều tiết

Vậy: Zđk =Zbh min – htk =12,80 – 2,35 = 10,45m

- Cao trình bờ kênh dẫn xác định theo công thức

Zbk = Zbh max +a = 15,20 + 0,4 = 15,60m Trong đó: Zbh max = Zs max = 15,20m (không dùng cống điều tiết)

Zbh max là cao trình mực nước lớn nhất ở bể hút

Zs max là cao trình mực nước lớn nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra P=1%

D- TÍNH TOÁN CÁC LOẠI CỘT NƯỚC CỦA TRẠM BƠM:

I- TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC THIẾT KẾ HTK

Cột nước thiết kế của trạm bơm cũng như cột nước thiết kế của máy bơm đước tính theo công thức:

HTK = hđh bq +ht

-7-

Trang 8

Trong đó: hđh bq là cột nước địa hình bình quân tính theo công thức:







i i

i i i dhbq Q t

t h Q h

ht là cột nước tổn thất trong đường ống hút và ống đẩy của máy bơm Vì chưa chọn được máy bơm, chưa thiết kế đường ống nên thường lấy theo kinh nghiệm đối với máy bơm cột nước thấp ht =1-:-1,5m chọn ht=1,27m

Để dễ dàng xác định cột nước địa hình hi và thời gian tI ta vẽ trên cùng một đồ thị các đường quan hệ Zbt ~ t và Zbh ~ t Sau đó tình bằng cách lập bảng

Z(m)

Zbt ~ t

Zbh ~ t

10 10 10 10 10 11 10 10 11 10 10 8 10 10 11 10 10 10 10 10 11

BẢNG TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC hđh bq

iti

-8-

Trang 9

21/11 30/11 10 25,2 23,88 14,5 9,38 21,77 204,229 13826,599

47 , 320

781 , 3118





i i

i i i đhbq

t Q

t h Q h

Do đó : Htk =hđh bq +ht =9,73+1,2 7= 11m

II- TRƯỜNG HỢP KIỂM TRA:

1) Cột nước lớn nhất: H KT

max

HKT

max = hđh max + ht =(Zbt max –Zbh min) + ht = (23,88– 13,20) + 1,27 = 11,95m

2) Cột nước nhỏ nhất: H KT

min

HKT min = hđh min + ht =(Zbt min –Zbh max) +ht

=(23,32 – 14,50 ) + 1,27 = 10,09m

Vậy H TK = 11m H KT

min = 10,09m

H KT

max = 11,95m H đh bq = 9,73m

E- CHỌN MÁY BƠM – ĐỘNG CƠ – MÁY BIẾN ÁP:

I- CHỌN MÁY BƠM CHÍNH:

1) Chọn số máy bơm : Số lượng máy bơm của một trạm bơm là con số có ý nghĩa

về mặt kỹ thuật và cả về mặt kinh tế Với lưu lượng Qtrạm

TK =25,20m3/s chọn số máy bơm

n = 3 máy bơm (trong đó có một máy bơm dự trữ)

-9-

Trang 10

2) Chọn loại máy bơm: Với số máy bơm đã được sơ bộ chọn n = 3 ,ta có thể xác

định Qtk cho 1 máy bơm như sau:

s m n

Q Q

trạm TK

TK 8 , 4 /

3

2 ,



 Với QTK =8,4m3/s , Htk =11m Tra trên biểu đồ sản phẩm các loại máy bơm ở sổ tra cứu máy bơm ta chọn loại máy bơm hướng trục trục đứng OB2-145 có số vòng quay 365v/ph Từ đường đặc tính

II- CHỌN ĐỘNG CƠ:

Thông thường mỗi loại máy bơm đều có động cơ đi kèm theo Trường hợp này ta phải tiến hành kiểm tra lại theo các điều kiện thực tế mà máy bơm và động cơ sẽ phài làm việc

Chọn loại động cơ điện AB-17-49-16 có các thông số kỹ thuật sau:

Kiểm tra công suất:

Công suất thực tế nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi thường hợp phải nhỏ hơn công suất của động cơ tức :

Nmax < NH

Trong đó: NH là công suất định mức của động cơ

Nmax là công suất thực tế lớn nhất mà động cơ phải làm việc, xác định theo công thức:

Ta thấy Nmax=1072,138KW < NH =1600KW đảm bảo điều kiện trên

III- CHỌN MÁY BIẾN ÁP:

Vì điện áp của động cơ thường là 200/380v, 3000v hay 6000v,nhỏ hơn điện áp nguồn Do đó phải bố trí trạm biến áp cho trạm bơm

Chọn máy biến áp phải dựa vào:

-Dung lượng yêu cầu của trạm bơm Syc

-Điện áp của nguồn Ung -Điện áp của động cơ Theo sơ đồ đấu điện như hình bên, ta áp dụng công thức tính S:

Trong đó:

K1 là hệ số phụ tải của động cơ K1 = Ntk

max /NH = 1072,138/1600 = 0.67

K2 là hệ số làm việc đồng thới của trạm bơm

K2 = số máy làm việc/ tổng số máy = 3/4 = 0.75

K3 là hệ số thắp sáng =0.9

-10-

KW H

KQ N

tr b

b

b 1072 , 138

1

* 93 , 0

11

* 4 , 8

* 05 , 1

* 81 , 9 81

9



td 3 đc

H 2 1

yc 1 1k k N k N







Trang 11

Ntd là công suất tự dùng cung cấp điện cho việc thắp sáng chạy các thiết bị phụ và cung cấp điện cho địa phương ở xung quanh trạm bơm, lấy =120KW

đc là hiệu suất của động cơ =93%

Cos là hệ số công suất =0,89

KW

93 , 0

1600

* 3

* 75 , 0

* 67 , 0 1 ,



Tra ô«r tra cứu máy bơm, Ta chọn loại máy biến áp BA3200-10/6,3 có: Sba = 3200KVA

Uca =10KV

F- XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐẶT MÁY BƠM:

Xác định cao trình đặt máy bơm dựa vào

Lưu lượng thiết kế Qtk = 25,2m3/s Cột nước thiết kế Htk = 11m

Mực nước thấp nhất ở bể hút Zbh min = 13,20m Mực nước cao nhất ở bể hút Zbh max = 81,80m Nhiệt độ trung bình của nước sông t=25oc Điểm công tác của máy bơm nằm trên đường đặt tính Q ~ H ứng với góc nghiêng cánh quạt  =-4o Ta chọn đường đặc tính Q ~ H ứng với  =-4olàm đường đặc tính H=f(Q) thiết kế Cao trình đặc máy của máy bơm được xác định theo công thức:

Zđm =Zbh min +[hs] Đối với máy bơm hướng trục trục đứng thì xác định cao trình đặc máy theo 2 điều kiện, sau đó chọn

1) Điều kiện đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực khi làm việc với cột nước thiết kế

Trong đóù cột nước hút cho phép [hs] tính theo công thức

[hs] =Ha –Hbh –[H] - hmsoh

Với Ha =10,33-(Zbh/ 900) =10,33-(13,20 / 900) =10,31m

Hbh là cột nước áp lực bốc hơi của nước bơm lên ,căn cứ vào t=25oc tra phụ lục ta có Hbh =0,34m

Dựa vào Htk tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc  =-4ođược độ dự trữ khí thực [H]=9,5m

hmsoh lấy =0,5m

Do đó [hs] =Ha –Hbh –[H] - hmsoh =10,31- 0,34 -9,5 – 0,50 =-0,03m

Vậy Zđm1 =Zbh min +[hs] =13,20 – 0,03 = 13,17m

2) Tính cao trình đặt máy bơm theo yêu cầu dìm cánh quạt xuống dưới mực nước thấp nhất ở bể hút một độ sâu hsyc =-1m do nhà máy quy định:

Zđm2 =Zbhmin +hsyc = 13,20 – 1 =12,20m

-11-

Trang 12

Để thỏa mãn cả 2 điều kiện trên ta chọn

Zđmtk = 12,20m -Kiểm tra cao trình đặt máy thiết kế trong các trường hợp bất thường

a) Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất Hmax

Với Hmax =11,95m tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc  =-4ođược độ dự trữ khí thực [H]=9,5m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:

[hs] =Ha –Hbh –[H] - hmsoh =10.31-0.34-9,5-0.50 =-0,03m Vậy Zđm, =Zbh min +[hs] =13,2-0.03 =13,17m

Nhận xét : Zđm, > Zđmtk

b) Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất Hmin

Với Hmin =10,09m ,tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc =-4ođược độ dự trữ khí thực [H]=9.5m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:

[hs] =Ha –Hbh –[H] - hmsoh =10,31-0,34-9,50-0,50 =-0,03m Vậy Zđm,, =Zbh max +[hs] =14,5-0,03 =14,47m

Nhận xét : Zđm,, > Zđmtk

Như vậy máy bơm làm việc an toàn trong mọi trường hợp Chọn cao trình đặt máy thiết kế cho trạm bơm Zđmtk = 12,2m là hợp lý

G- THIẾT KẾ NHÀ MÁY BƠM:

I- CHỌN LOẠI NHÀ MÁY:

Để chọn loại nhà máy ta dựa vào quy mô trạm bơm,máy bơm được chọn,độ chênh lệch mực nước bể hút, điều kiện địa chất, điều kiện vật liệu xây dựng ta chọn loại nhà máy bơm kiểu khối tảng

II- BỐ TRÍ THIẾT BỊ BÊN TRONG NHÀ MÁY:

-12-

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	288,5 KB