ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI

Chọn tuyến công trình : Việc chọn tuyến xđy dựng trạm bơm phải thỏa mên câc yíu cầu sau : Hướng lấy nước lă thuận dòng Công trình lấy nước không bị bồi lắng , xói lở Tuyến công trình ph

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TRẠM BƠM THIẾT KẾ SƠ

BỘ TRẠM BƠM TƯỚI

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Trang 1

ĐỒ ÂN MÔN HỌC TRẠM BƠM

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI

SỐ ĐỀ : 42

GVHD :NGUYỄN XUĐN THANH

SVTH :

Đề:

Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới dựa văo qui hoạch thủy lợi cho một vùng

sản xuất nông nghiệp , để đảm bảo tưới cần thiết phải xđy dựng trạm

bơm tưới với câc tăi

liệu cho sau :

Bảng 1

( Lưu lượng tưới trong câc thời kỳ.Đơn vị : (m3/s)

THỜI GIAN TƯỚI

TỪ NGĂY ĐẾN NGĂY SỐ NGĂY

LƯU LƯỢNG

16 - 11

1 - 1

22 - 1

13 - 2

1 - 3

1 - 4

11 - 4

1 - 5

16 - 5

31 - 12

15 - 1

12 - 2

28 - 2

26 - 3

10 - 4

30 - 4

10 - 5

25 - 5

46

15

22

15

26

10

20

10

10

4,80 4,40 4,00 3,10 4,80 3,40 4,10 3,10 3,10

2 Cao trình mực nước đầu kính cần tưới : Zi = 124,2 (m)

3 Câc loại mực nước

Cao trình mực nước lũ ngoăi sông ứng với tần suất kiển tra P = 1%

Zmax = 66,60 (m)

Cao trình mực nước thấp nhất ngoăi sông ứng với tần suất kiểm tra P

=90%

Zmin = 64,2(m)

4 Câc tăi liệu khâc :

Nhiệt độ bình quđn của mực nước sông : to = 250C

Hăm lượng phù sa trong nước sông : ( = 0,75 kg/m3

Trín tuyến xđy dựng trạm cũng như nơi tuyến kính đi qua tình hình địa

chất tương đối tốt, dưới lớp đất canh tâc lă đất thịt pha cât

Khu vực xđy dựng trạm bơm gần đường giao thông liín tỉnh vă đường

điện

cao thế 10 Kv

II/ Yíu cầu của đồú ân môn học :

1 Bố trí tổng thể công trình dầu mối trạm bơm tưới:

2 Thiết kế kính dẫn vă kính thâo của trạm bơm

3 Tính toân cột nước thiết kế vă cột nước kiểm tra của trạm bơm

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Trang 2

4 Chọn mây bơm chính, động cơ điện, mây biến âp, kiểm tra quâ tải

động cơ vă mây biến âp

5 Tính toân vă chọn cao trình đặt mây Chọn nhă mây Tính câc kích

thước cơ bản như chiều rộng, chiều cao, chiều dăi của nhă mây; bể hút, bể

thâo

6 Câc bản vẽ kỹ thuật kỉm theo bản thuyết minh :

- Bố trí tổng thể công trình đầu mối, tỷ lệ 1/100 ÷ 1/200

- Hình cắt ngang nhă mây, tỷ lệ 1/50 ( 1/100

- Hình cắt bằng nhă mây, trín đó thể hiện được cấu tạo, bố trí kích

thước câc tầng tỷ lệ 1/50 ( 1/100

*******

BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

I Chọn tuyến công trình :

Việc chọn tuyến xđy dựng trạm bơm phải thỏa mên câc yíu cầu sau :

Hướng lấy nước lă thuận dòng

Công trình lấy nước không bị bồi lắng , xói lở

Tuyến công trình phải ổn định , khống chế lớn nhất diện tích tưới tiíu

với

lượng đăo đắp ít

Việc chọn tuyến kính căn cứ văo câc tăi liệu :

Mục đích xđy dựng : Trạm bơm tưới

Nguồn nước vă đặc tính của nó

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Trang 3

Bình đồì vị trí nơi đặt trạm

Từ câc tăi liệu vă yíu cầu trín ta tiến hănh lập luận , phđn tích vă vạch

ra 1

số phương ân về tuyến công trình Sau khi so sânh kinh tế, kỹ thuật ta

chọn

được tuyến công trình như trín bình đồ xđy dựng TL 1/500

II, Hình thức bố trí vă vị trí câc công trình :

Căn cứ văo tuyến công trình đê chọn ta bố trí câc công trình như sau :

1 Bố trí công trình trạm bơm :

Do đó lưu lượng yíu cầu trạm bơm lớn Vì vậy công trình trạm có thể

thuộc kiểu nhă mây bơm trọng lực Nhă mây kiểu năy có khả năng chống lại

lực đẩy nổi lớn , vì vậy nhă mây bố trí ngoăi bờ sông Đồng thời giao động

mực nước giữa mùa lũ vă mùa kiệt =2,4 m nín có thể đặt sđn động cơ cao

hơn mực nước lũ Bố trí nhă mây bơm kiểu năy lăm cho kính dẫn ngắn khối

lượng đăo đắp ít , khối lượng nạo vĩt hăng năm ít , giảm được chi phí vận

hănh

Để định vị trính nhă mây trín tuyến công trình phải dựa văo tăi liệu địa

chất , mặt bằng khu vực , đường giao thông ra ngoăi nhă mây , hướng đặt

trạm biến âp , gian điện , gian sửa chữa , nhă quản lý , mặt bằng thi công

Đối với ĐAMH ta có thể dựa văo 1 số yíu cầu sau :

Chống lũ cho động cơ :

Để đảm bảo cầu động cơ không bị ngập lụt trong mùa mưa lũ thì cao

trình sđn động cơ phải cao hơn mực nước lũ từ 0,5 m trở nín Như vậy :

Zsđn dc = Z lũ-1% + 0,5 = 66,6 + 0,5 = 67,1(m)

Vận chuyển giao thông dễ dăng , giảm khối lượng đăo đắp vă triệt để

lợidung thông gió tự nhiín khi cao trình sđn động cơ phải cao hơn mặt đất tự

nhiín từ 0,2 ( 0,3 m Như vậy ta xâc định được vị trí nhă mây ở cao trình 66,8

m

2 Xâc định vị trí bể thâo :

Để tưới tự chảy cho toăn khu vực ,bể thâo phải bảo đảm khống chế

được mực nước yíu cầu ở đầu kính tưới khi mây bơm lăm việc với lưu lượng

thiết kế , ngoăi ra còn đảm bảo bể thâo phải đặt trín đất nguyín , có khối

lượng đăo đắp ít nhất , chiều dăi ống đẩy ngắn nhất để giảm vốn đầu tư xđy

dựng vă kinh phí quản lý hăng năm của ống đẩy, nhưng phải bảo đảm góc

nghiíng của đường ống phải nhỏ hơn góc nộima sât của đất Sơ bộ xâc định

được cột nước của trạm bơm :

H = Zyc - Zbhmin = 124,2 - 64 = 62,2 m

Cột nước của trạm khâ lớn nín ta phải bố trí bể thâo câch xa nhă mây

Từ mực nước yíu cầu Zyc = 142,2 ta chọn cao trình bố trí bể thâo :

* Xâc định được vị trí của câc công trình , ta tiến hănh vẽ sơ đồ bố trí

tổng thể công trình đầu mối được thể hiện trín bình đồ tổng thể xđy dựng

công trình tỷ lệ 1/500

THIẾT KẾ KÍNH THÂO VĂ KÍNH DẪN

I Xâc định câc lưu lượng :

1 Lưu lượng thiết kế :

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

QTK = Qyc = 4,8 0(m3/s)

2 Lưu lượng lớn nhất , lưu lượng nhỏ nhất

Lưu lượng lớn nhất thường chọn theo công thức sau :

Qmax = 1,2 QTK = 1,2 4,8 = 5,76 ( m3/s )

Lưu lượng nhỏ nhất :

Qmin= 0,4.QTK = 0,4.4,8 = 1,92(m3/s)

Vậy :

QTK = 4,8 ( m3/s )

Qmax =5,76 ( m3/s )

Qmin = 1,92 ( m3/s )

II Thiết kế kính thâo , kính dẫn

1 Thiết kế kính thâo :

Chọn kính có mặt cắt hình thang Thiết kế mặt cắt ngang của kính với

lưu lượng thiết kế

QTK = 4,8 ( m3/s )

Đất tại khu vực lă đất cât pha nín ta chọn :

- Hệ số mâi trong m = 1,75

- Hệ số mâi ngoăi m = 1,5

- Hệ số nhâm của kính n = 0,0225

- Độ dốc đây kính i = 0,00045

Ta tính toân theo phương phâp đối chiếu mặt cắt có lợi nhất về thủy lực

của Agrotskin

Tính f(Rln) =Ġ

Với m0 = IJ = 2,28

Suy ra f(Rln) = 0,04

Tra bảng 8-1 PLTL 2 ứng với f(Rln) = 0,04 & n = 0,0225 có :

Rln = 0,81 ( m )

Tính b & h :

Sơ bộ chọn : ( = b/h = 2,28 ta có :

m

m

+

= β

σ 0 = 0,57

Tra bảng 8-3 PLTL 2 ứng với ( = 0,57 ta được

ln

R

b

=3,44

Suy ra b = Rln 3,44 = 2,786 m

Chọn bTK = 3 m

3 , 7

81 , 0

0 , 3 R

b

ln

=

=

Tra bảng phụ lục 8-3 với m = 1,75

h/Rln = 1,48

h = 0,81 x 1,48 = 1,2 (m)

Chọn h = 2 (m)

Chọn độ cao an toăn của kính - theo bảng 8-13GTTN 1 lă :

a = 0,5 (m)

Chọn độ rộng bờ kính - theo bảng 8-12 GTTN 1 lă :

c= 1,5 (m)

Kiểm tra điều kiện không lắng , không xói :

Trang 4

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Dùng Qmax để kiểm tra điều kiện không xói vă Qmin để kiểm tra điều

kiện không lắng Ta lập bảng sau :

Q ( m3/s ) f( Rln ) Rln b b/Rln h/Rln h ω v= Q/ω

Qmax = 5,76

Qmin = 1,92

0,034 0,100

7

0,85 0,49 3 3 3,529

6,12

2

1,50 1,197 1,275 0,586 6,67 2,36 0,86 0,81

Chú thích : ( = ( b + m.h ) h

- Vận tốc không lắng cho phĩp xâc định theo công thức sau :

[ VKL ] = A Q 0,2 Trong đó :

+ Q = Qmin = 1,92 ( m3/s )

+ A : Hệ số được quyết định bởi tốc độ trầm lắng do để cho ρ = 0,7

( kg/m3 ) < 1.5 Chọn A = 0,33

+ [VKL ] : vận tốc không lắng cho phĩp

Thay văo công thức ta có :

[ VKL ] = 0.33 x 1,920,2 = 0,37 ( m/s )

Theo tính toân của bảng 3 ta có :

Vmin = 0,81 (m/s) > [VLK] = 0,44

Như vậykính thiết kế bảo đảm không lắng

- Vận tốc không xói cho phĩp , xâc định theo công thức :

[ VKX ] = K Q0,1

Trong đó :

K = 0,69 Hệ số phụ thuộc từng lọai đất Đất trong khu vực xđy dựng

lă đất thịt cât pha Tra bảng ( 8- 7 ) GTTN1 K = 0,69

Q = Qmax = 5,76 (m3/s)

Thay văo ta có :

[ VKX ] = 0,69 5,760,1 = 0,82 (m/s)

* Xâc định cao trình đây kính :

Cao trình mực nước yíu cầu đầu kính tưới lă Zyc = 124,2 m Đđy cũng

chính lă cao trình mực nước bể thâo ứng với QTK

Cao trình đây kính lă :

Zđk = Zyc - h = 124,2 - 2 = 122,2 (m)

Ta lập bảng tính cao trình mực nước bể thâo ứng với từng thời kỳ tưới đê cho

bảng 4 Diễn giải bảng 4 :

Cột 1 : Lần tưới thứ i

Cột 2 : Lưu lượng qua trạm :

Cột 3: Tính f ( RLN ) =

i i

Q

i

m 4 2 , 28 0 , 021 0 194

=

×

×

=

×

×

Cột 4 : Từ f( RLN ) tra bảng ( 8-1 ) PLTL 2 được RLN

Cột 5 : Từ b đê chọn ta tính b/Rln

Cột 6 : Từ b/RLN tra bảng ( 8-3 ) PLTL 2 được h/RLN

Cột 7 : h =Ġ

Cột 8 : Cao trình mực nước trong bể thâo :

Trang 5

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Zbt = Zđk + hi = 122,2 + hi

Bảng 4

TT Qi

( m3/s )

f( RLN ) RLN b/RLN h/RLN h Zbt

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4,8

4,4

4,0

3,1

4,8

3,4

4,1

3,1

3,1

0,040 0,044 0,049 0,063 0,040 0,057 0,047 0,063 0,063

0,81 0,77 0,75 0,69 0,81 0,71 0,76 0,69 0,69

2,47 2,60 2,67 2,90 2,47 2,81 2,63 2,96 2,96

1,700 1,673 1,657 1,615 1,700 1,629 1,659 1,596 1,596

1,38 1,29 1,24 1,11 1,38 1,16 1,26 1,10 1,10

123,58 123,49 123,44 123,31 123,58 123,36 123,46 123,3 123,3

2 Thiết kế kính dẫn :

* Ta có nhận xĩt :

Vì trạm bơm chỉ phục vụ cho nhu cầu tưới nín kính dẫnvă kính thâo

sẽ cùng dẫn 1 lưu lượng QTK như nhau , do đó mặt cắt ngang kính dẫn có

thể lấy bằng mặt cắt ngang kính thâo Nghĩa lă chọn kính dẫn có mặt cắt

hính thang với câc kích thước sau :

b = 3 m ; hTK = 2 m ; m1 = 1,75 ; m2 = 1,5

Độ vượt cao an toăn : a = 0.5 m

Chiều rộng bờ kính c = 1,5 m

Vì bể hút ở gần bờ sông , kính dẫn ngắn nín ta chọn độ dốc đây kính

i = 0

Cao trình đây kính dẫn :

Zđk = Ġ - hTK Trong đó :Ġ=Ġ - hms = 64,2 ( 0 = 64,2(m) ( vì kính dẫn ngắn nín bỏ

qua hms )

( Zđk = 64,2 - 2 = 62,2 (m)

Cao trình bờ kính dẫn : Zbk = Ġ + a

Trong đó :

%

90

p

max

bh

Z = = p 90 % = 66,6( m)

max s

Z =

⇒ Zbk = 66,6 + 0,5 = 67,1( m)

III TÍNH TOÂN CÂC LOẠI CỘT NƯỚC

1 Tính toân cột nước thiết kế :

HTK = Hđhbq + hd + h cb Trong đó :

+ Hđhbq : cột nước địa hình bình quđn ( m )

+ Hđhbq được tính theo phương phâp bình quđn gia truyền : “ Công

cần tiíu hao để bơm nước lín với cột nước bình quđn gia

quyền = công

cần tiíu hao để bơm nướclín với cột nước trong từng thời kỳ ”

∑

∑

=

=

i

i i n

i

i i dhbq Q xh Q xh xh xH

1 1

) (

)

γ

( Hđhbq =Ġ

Trang 6

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Trang 7

Với :

Qi ( m3/s ) :Lưu lượng bơm nước trong từng thời kỳ bơm nước ứng

với h

hi : cột nước địa hình ứng với Qi

Kết quả tính toân được lập trong bảng 5

dd , hcb : tổn thất dọc đường vă tổn thất cục bộ trín đường ống chọn

theo kinh nghiệm thiết kế

Diễn giải bảng 5 :

Cột 1 : thứ tự thời gian thứ i

Cột 2,3,4 : Thời gian tưới

Cột 5 : Lưu lượng trạm bơm ứng với thời gian tưới Qi

Cột 6: cao trình mực nước bể thâo ( Đê tính ở bảng 4 )

Cột 7 : cao trình mực nước bể hút cũng chính lă cao trình mực nước

sông ứng với tần suất P = 75 % tại vị trí xđy dựng trạm bơm

Cột 8 : Cột nước địa hình tương ứng với thời gian tưới thứ i

hi = Zbt - Zbh ( m )

Cột 9 = Cột ( 5 ) x Cột ( 4)

Cột 10 = Cột ( 4 ) x Cột ( 5 ) x Cột ( 8 )

Tính toân cụ thể ở bảng 5 :

THỜI GIAN TƯỚI

TT Từ

ngày

Đến ngày

Số ngày

Qi

( m3/s ) Zbt

Zbh

( m )

h ( m )

Qi ti Qi h ti

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1

16-11 31-12 46 4,80 123,58 65.90 57,68 220,8 1235,744

2 1-1 15-1 15 4,40 123,49 65.70 57,79 66 2914,14

3 22-1 12-2 22 4,00 123,44 65.30 58,14 88 4716,32

4 13-2 28-2 16 3,1 123,31 65.30 58,01 49,6 2177,296

5 1-3 26-3 26 4,8 123,58 64.80 58,78 124,8 5235,744

6 1-4

10-4 10 3,40 123,36 65.20 58,16 34 1977,44

7 1-4 30-4 20 4,10 123,46 65.30 58,16 82 3469,12

8 1-5 10-5 10 3,10 123,3 65.50 57,8 31 1791,8

9 16-5 25-5 10 3,10 123,3 65.70 57,6 31 1785,6

Tổng cộng 757,2 25358,628

Suy ra :

Hđhbq =Ġ= 33,49 (m)

hcb , hd : Chọn theo kinh nghiệm

- hd = 2 ( 3 m/ 1 km dăi đường ống Chọn hd = 0,35 ( m )

Trạm bơm lấy nước trín sông chọn hcb = 1,2 (m)

Vậy :

HTK = Hđhbq + hcb + hd = 33,49 + 1,2 + 0,35 = 35,04 (m )

2 Tính cột nước lớn nhất , nhỏ nhất với tần suất thiết kế :

(Tần suất thiết kế P = 75% : Để kiểm tra mây bơm )

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Trang 8

∑

+

= tk ms max

đh max

H

- (hms : tổng tổn thất bao gồm tổn thất dọc đường vă tổn thấtcục bộ

∑hms = 1,2 + 0,35 = 1,55 ( m )

⇒ TK = 58,78 + 1,55 = 60,33 (m)

max

H

⇒ TK =57,6 + 1,55 = 59,15 (m)

min

H

3 Tính toân cột nước lớn nhất , cột nước nhỏ nhất ứng với tần

suất kiểm tra

(Tần suất kiểm tra P = 1% , P =90 % )

* Mục đích :

Để kiểm tra sự lăm việc qúa tải của độngcơ vă hiện tượng khí thực

KT + ∑h

max đh

KT max h

KT = (124,2 -64,2) + 1,55 = 61,55 (m)

max

H

HTKmin = hKTđhmin + ( hms

Hmin KT = (123,3 - 66,6) + 1,55 = 58,25(m)

IV CHỌN MÂY BƠM VĂ KIỂM TRA QUÂ TẢI ĐỘNG CƠ

1 Chọn mây bơm chính :

a Chọn số mây bơm :

- Lập biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua câc thời kỳ bơm nước sắp

xếp từ lớn đến nhỏ

- Dựa vă biểu đồ lưu lượng ta đề xuất 1 số Phương ân chọn số mây

bơm Ta đưa ra câc phương ân 4,5,6 mây bơm Ta biết rằng việc chọn số

mây bơm lă 1 chỉ tiíu có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn cả về mặt thiết kế

cũng như quản lý vận hănh trạm sau năy Để có được phương ân số mây

bơm có lợi nhất ta phải tính toân vă so sânh nhiều mặt

Hình 1 : Biểu đồ lưu lượng của trạm bơm qua câc thời kỳ bơm nước

sắp xếp từ lớn đến nhỏ

4,

8

4,

8 4,4 4 4,

3, 1

4

Câch chọn như sau : lấy lưu lượng nhỏ nhất lăm lưu lượng cơ

bản của trạm 4

Chọn lưu lượng thiết kế của một mây bơm:

Qmbơm = 0,8 (m3/s)

n = 4 : Số mây bơm chính của trạm

6 15 22 15 26 10 20 10 10 t

GVHD: Nguyễn Xuân Thanh

Ngoăi ra ta còn chọn một mây bơm dự trữ lă để mây bơm lăm việc luđn

phiín nhau để sữa chữa đề phòng sự cố vă yíu cầu mở rộng hệ thống sau

năy Vậy tổng số mây bơm lă : n = 4+1 = 5 (mây)

b Chọn loại mây bơm:

Như vậy ta chọn mây bơm phải thoả :

Q1mtk = 0,8 (m3/s)

HTK = 35,04 (m)

Từ biểu đồ sản sản phẩm mây bơm ta chọn được mây bơm

sau:20HAH-960

2 Chọn động cơ điện :

Với loại mây bơm 20HAH-960(vòng/phút) dựa văo bảng II-TL- ĐAMH

ta chọn được động cơ sau :G AM6-126-8

Động cơ năy có câc thông số kỹ thuật sau :

- Công suất động cơ : NH = 820 (kw)

- Điện thế sử dụng : UH = 380 (V)

- Số vòng quay n = 730 v/phút

-Hiệu suất động cơ ( = 91,5 %

- cosϕ = 0,86

- Kiểu trục ngang

Sau khi chọn được mây bơm vă động cơ ta tiến hănh kiểm tra lại theo

câc điều kiện thực tế mă mây bơm chuyển động sẽ lăm việc

a Kiểm tra quâ tải của động cơ :

Kiểm tra số vòng quay :

Chính lệch số vòng quay giữa động cơ vă mây bơm :

Δ n = 100 0%

730

730 730 n

n n

đc

b

đc− = − = < 5%

Như vậy ( n nằm trong phạm vi cho phĩp

b Kiểm tra công suất :

Điều kiện kiểm tra :

Động cơ phải có công suất định mức lớn hơn công suất lắp mây lớn

nhất trong mỗi chế độ lăm việc của động cơ

Nmax < NHđc Trong đó :

+ NHđc : công suất định mức của động cơ ( Lấy ở bảng thông số kỹ

thuật của động cơ )

+ Nmax : Công suất lắp mây lớn nhất của động cơ

Để thỏa mên yíu cầu năy ta chỉ cần kiểm tra 2 trường hợp :

+ Mây bơm vă động cơ lăm việc với tần suất thiết kế

+ Mây bơm vă động cơ lăm việc với tần suất kiểm tra

Khi 1 trong 2 điều kiện trín không thỏa mên thì phải có biện phâp xử lý

hoặc chọn động cơ khâc

Kiểm tra trường hợp mây bơm lăm việc với tần suất thiết kế ( P = 75% )

* Đối với mây bơm trục đứng thì công suất tỷ lệ nghịch với cột nước do

đó

ta dùng hmin để kiểm tra :

Htkmin =35,04 (m)

Tra đường đặc tính của mây bơm : 20HAH-960 ứng với HTKmin =

35,04(m) ta được

Trang 9