Đồ án Thiết kê trạm bơm công suất 6250 m3/ ngày đêm

Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG Nước là một nguồn khoáng sản vô tận, có mặt ở mọi nơi. Đặc biệt là nguồn nước ngầm ở nước ta, tuy có độ sâu không lớn nhưng có tầng chứa nước rất dày và được bảo vệ bởi các tầng cản nước. Nên nước ngầm có chất lượng tương đối tốt. Hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định do đó công nghệ xử lý sau khi thu nước đơn giản, ít tốn kém. Tuy nhiên nước ngầm ở nước ta có hàm lượng sắt tương đối lớn.nên công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử sắt. Việc cung cấp nước vừa đảm bảo số lượng và chất lượng cho người tiêu dùng, vừa đảm bảo nguồn nước không bị cạn kiệt, và hợp lý về kinh tế, ít tốn kém là rất quan trọng. Điều đó đòi hỏi người thiết kế phải tinh tế và khách quan. Phần 2: GIỚI THIỆU TRẠM BƠM Kết cấu trạm bơm gồm tổ máy bơm, đường ống, van, khóa, các thiết bị kiểm tra đo lường, thiết bị điều khiển, thiết bị nâng hạ, thiết bị sửa chữa, nguồn điện hoặc máy phát điện. Trạm bơm được thiết kế là trạm bơm nước ngầm, bơm nước từ giếng khoan hoàn chỉnh thu nước có áp. Trình tự thiết kế: Xác định cấu tạo địa chất, tầng chứa nước, hệ số thấm, bán kính ảnh hưởng và nguồn bổ cập.chọn tầng chứa nước và xác định độ sâu khoang giếng. Dựa vào số liệu chọn số lượng giếng, bố trí giếng, lưu lượng mỗi giếng và khoảng cách giữa các giếng. Tính toán ống lọc: bao gồm chiều dài ống, đường kính ống, loại ống. Xác định khả năng cung cấp nước của giếng bằng cách cho trước lưu lượng và xác định độ hạ mực nước của giếng khi bơm. Cũng có thể làm ngược lại, chọn trước độ hạ mực nước rồi kiểm tra lại lưu lượng giếng sao cho giá trị lưu lượng đáp ứng nhu cầu thiết kế đề ra. Xác định đường kính ống vách phù hợp. Thiết kế phần cách li, bảo vệ. Tính toán cột áp của bơm. Chọn máy bơm. Tài liệu tham khảo Sổ tay máy bơm-ths lê dung NXB xây dựng. Máy bơm và các thiết bị cấp thoát nước-ths lê dung-trần đức hạ NXB xây dựng. Công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước- lê dung NXB xây dựng. Các bảng tính toán thủy lực-ths nguyễn thị hồng NXB xây dựng. Tham khảo ý kiến các anh chị khóa trên. Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Số liệu ban đầu: Lưu lượng thiết kế: Q = 6250 m3/ngđ Tầng địa chất: tầng đất thịt (4,5m) tầng cát pha (13m) tầng đất sét (20m) tầng cát (21m) tầng sỏi (10m) Qua khảo sát ta sẽ tiến hành thu nước ở hai tầng chứa nước là tầng sỏi và tầng cát. Hai tầng này ta có thể coi như là một tầng vì có quan hệ về mặt thủy lực với nhau. Ta tính được hệ số thấm: chọn K1 = 50 (m/ng), K2 = 250 (m/ng) K1m1+ K2m2 50*21+250*10 K = = = 114.5 (m/ng) m1 + m2 21 + 10 Bán kính ảnh hưởng: ở hai tầng địa chất thì bán kính ảnh hưởng ở tầng sỏi là lớn hơn, do bán kính ảnh hưởng của tầng cát nẳm trong tầng sỏi nên chọn bán kính chung là bán kính tầng sỏi R = 1500m. TÍNH TOÁN: Ống lọc: Vận tốc nước chảy qua ống lọc vào giếng V = 60 3√K = 60 3√114.5 = 291.3 (m/ng) Chiều cao ống lọc: Đối với giếng khai thác nước ngầm loại hoàn chỉnh thu nước có áp. Chiều dài công tác ống lọc chọn từ 0.7¸0.9 chiều dài tầng chứa nước, nên ta chọn L = 31*0.8 = 24.8 m Đường kính ống lọc: Q 6250 D = = = 0.275 (m) = 275(mm) pLV p*24.8*291.3 Chọn ống khung xương quấn dây, loại này có diện tích lọc lớn (60¸70) và tiết kiệm kim loại. Khoảng cách giữa các vòng dây từ 1¸1.5 mm. Diện tích xung quanh ống lọc là: w = pDL = p*0.275*24.8 = 21.4 m2 Q : Lưu lượng thiết kế giếng khoan (m3/ngđ) D : Đường kính ống lọc(m) L : Chiều dài công tác ống lọc (m) w : Diện tích xung quanh ống lọc (m2) Ống lắng Chiều dài ống lắng: l = 2.5 m Đường kính bằng đường kính ống lọc: d = 275 mm Phần ống lắng đặt nằm trong đất sét 0.5 m Độ hạ mực nước khi bơm: Q R 6250 1500 S = 0.37 lg = 0.37 lg = 2.63 (m) K m r 114.5*31 0.1375 S : Độ hạ mực nước (m) M : Chiều dày tầng chứa nước (m) K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ng) R : Bán kính ảnh hưởng, xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt ảnh hưởng (m) r : Bán kính ống lọc (m) Tổn thất mực nước qua ống lọc: QS DS = a Kw Chọn ống lọc khung xương quấn dây a = 17 6250*2.63 DS = 17 = 44 (cm) 114.5*21.4 DS : Tổn thất mực nước qua ống lọc (cm) Q : Lưu lượng thiết kế của giếng (m3/ngđ) S : Độ hạ mực nước của giếng khi bơm (m) K : Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ng) w : Diện tích xung quanh ống lọc (m2) a : Hệ số phụ thuộc kết cấu ống lọc Với ống lọc khung xương quấn dây: a = 15¸20 Độ hạ mực nước giới hạn Sgh = H – (0.3¸0.5)m - DS - DHb Sgh = 68.5 – 0.5*31 – 44 - 3 = 6 (m) Sgh : Độ hạ mực nước giới hạn cho phép lớn nhất của giếng thiết kế (m) H : Chiều sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy khi chưa bơm (m) m : Chiều dày tầng chứa nước có áp (m) DS : Tổn thất mực nước qua ống lọc DHb : Độ sâu đặt bơm dưới mực nước động. độ sâu này có thể lấy từ 2¸5 m. Ta chọn 3m nhằm tránh hiện tượng xâm thực, hay tạo vùng nước xoáy vào máy bơm So sánh độ hạ mực nước S và độ hạ mực nước giới hạn Sgh, với mỗi một chỉ số Qb sẽ có một độ hạ mực nước tương ứng nhằm đảm bảo lưu lượng khai thác và độ hạ mực nước để nhóm giếng khoan thiết kế ra kinh tế và đảm bảo yêu cầu nước về cả khối lượng lẫn chất lượng. S = 2.63m < Sgh = 6m ® giếng làm việc ổn định Lưu lượng Bơm giếng khoan cấp nước với chế độ điều hòa K = 1. Lưu lượng nước cho mỗi giờ là như nhau. Qdh = 4.17%Qtk Qdh = 4.17%*6250 = 260.6m3/h = 72.4 l/s Máy bơm chạy ở chế độ điều hòa, để đảm bảo cung cấp đủ lượng nước theo thiết ta phải đóng máy bơm sớm hơn ở giờ cuối cùng. Thời gian bơm chạy ở giờ cuối cùng: 60*4.09 T = = 58.85 phút 4.17 Lưu lượng khai thác giếng: 2.37*KmS 2.37*114.5*31*2.63 Qkth = = = 5479.3 (m3/ngđ) R 1500 Lg lg r 0.1375 Lưu lượng khai thác nhỏ hơn lưu lượng thiết kế tuy nhiên sai số không lớn nên ta có thể chấp nhận lưu lượng này. Chọn một bơm hoạt động và một bơm dự phòng. Bơm dự phòng chỉ hoạt động khi bơm đang hoạt động hỏng, hoặc bơm bị nóng cần nghỉ. Bể chứa đặt cách bơm 400m, bể đặt cao hơn mặt đất 10m, chiều cao bể 7.55m. Chiều dài ống đẩy: Hdh = S + DHb = 2.63 +3 = 5.63 (m) L = 400 + 10 + 7.55 + 5.63 = 423.18 (m) L : Chiều dài ống đẩy (m) R : Bán kính ảnh hưởng (m) Hdh : Chiều cao bơm nước địa hình, xác định bằng hiệu cao trình mặt đất tại điểm tính toán trong mạng lưới và cao trình mực nước thấp nhất trong giếng khoan (m) S : Độ hạ mực nước (m) DHb: Độ sâu đặt bơm dưới mực nước động chọn DHb = 3m Chọn ống đẩy chất liệu nhựa tổng hợp tra bảng ta được: Đường kính ống đẩy : Dd = 280mm Vận tốc trong ống đẩy vd = 1.37 m/s 1000i = 6.32 Do bơm được đặt sâu hơn mực nước thấp nhất một khoảng cách nhất định nên không dùng ống hút mà bơm hút nước trực tiếp trong giếng rồi bơm qua ống đẩy vào bể chứa. Cột áp toàn phần máy bơm H = Hdh + hh + hd Hdh : Chiều cao nước địa hình, bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trong bể chứa và cao trình mực nước thấp nhất trong giếng. hh : Tổng tổn thất thủy lực trên đường ống hút kể từ phiểu hút đến máy bơm. Do không dùng ống hút nên hh = 0 hd : Tổng tổn thất thủy lực trên đường ống đẩy kể từ máy bơm đến bể chứa. chọn mực nước cao nhất trong bể chứa là 7m Bể đặt cao hơn mặt đất 10m. Hdh = 7 + 10 + 2.63 = 19.63 (m) V2 hd = iL + åξ 2g 6.32 (1.37)2 hd = 423.18 + (1.7 + 1 + 0.5 + 0.25) 2*9.8 hh = 3 (m) Cột áp toàn phần: H = 19.63 + 3 = 22.63 (m) I : Tổn thất theo đơn vị chiều dài, tra theo bảng tính toán thủy lực của Sêvêlep L : Chiều dài ống đẩy (m) V: Vận tốc nước tại vị trí có tổn thất (m/s) ξ : Hệ số tổn thất cục bộ g : Gia tốc trọng trường chọn g = 9.8 (m/s2) Qdh = 72.4 l/s Chọn bơm nhúng chìm KM350-1 + U86-2/35 Mã bơm 55311 Công suất định mức: PN = 26 Kw Công suất mở máy: PM = 31 Kw Chiều dài máy bơm L = 1513 mm Đường kính trong đầu nối ống hút: Dh = 150 mm Đường kính trong đầu nối ống đẩy:Dd = 150 mm Đường kính ngoài bánh xe công tác: D = 285 mm Đường kính trong bánh xe công tác: k = 240 mm Đường kính ngoài ống vách E = 355.6 mm Khối lượng bơm và động cơ = 178kg Khối lượng ống bao = 126 kg Lắp đặt đứng Lưu lượng chữa cháy Cho tối đa 2 đám cháy xảy ra cùng một lúc, lưu lượng là 15l/s cho mỗi đám cháy. Với thời gian cháy là 30 phút. Qcc = 15l/s = 0.9 m3/phút Wcc = n*Qcc* tcc = 2*0.9*30 = 54 m3 Qcc : Lưu lượng chữa cháy (m3/phút) Wcc : Dung tích chữa cháy (m3) N : Số đám cháy Tc : Thời gian cháy (phút) Bể chứa Chọn chiều cao chứa nước trong bể là: 7m Chiều cao bảo vệ: 0.5m Chiều cao lớp cạn trong bể: 0.05m Chiều cao đặt ống: 0.2m Từ đó ta có chiều cao bể: 7 + 0.5 + 0.05 + 0.2 = 7.75m Dung tích bể: Wb = Wdh + Wcc (m3) Wb = 260.6 + 54 = 314.6 (m3) Thể tích bể pd2l V = 314.6 (m3) 4 Đường kính bể 4*V 4*314.6 d = = = 7.6 m pl p * 7 Dung tích bể phải xây pd2l p * (7.6)2 * 7.75 Wbpx = = = 351.6 m3 4 Bể đặt cách mặt đất 10m Wdh : dung tích bể điều hòa m3 Wcc: dung tích bể chữa cháy m3 Nhà trạm Một giếng xây dựng một nhà trạm Chiều cao nhà trạm 5m Chiều rộng nhà trạm 4m Chiều dài nhà trạm 4.5m Diện tích nhà trạm: 18 m2 Phần 4: CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC Sự cố Dự đoác nguyên nhân Biện pháp khắc phục Đóng điện động cơ bị gầm Đứt một pha ở cuộn dây stato Chữa động cơ Đấu dây sai Đấu lại dây Công suát tiêu thụ tăng Bánh xe công tác bị cọ sát vào vỏ bơm Điều chỉnh lại khe hở Ổ bị mòn hoặc hỏng Thay ổ trục Nước bơm lên lẫn nhiều cát Đóng bớt khóa trên ống đẩy hoặc thao rửa giếng Bơm bị giảm lưu lượng Mực nước động bị hạ Thả bơm xuống sâu hơn Bánh xe công tác bị mòn Thay bánh xe công tác Lưới chắn rác của bơm bị bít kín Tháo lưới rửa hoăc thay lưới mới Ống lọc của giếng bị bít Thổi rửa giếng Ống đẩy bị hở Thay thế, sửa chữa Ống đẩy bị đóng cặn Tháo ống tẩy rửa Bánh xe công tác bị bám cặn Tẩy rửa Nước không lên Mực nước độnh hạ xuống, hở lưới chắn rác Hạ bơm Lưới chắn rác bị bịt kín hoàn toàn Cọ rửa hoặc thay lưới Bánh xe công tác bị tháo lỏng Tháo bơm sửa chữa Không đủ áp lực Vỡ ống đẩy Thay thế sửa chữa Một vài bánh xe công tác bị tháo lỏng hoặc bị hỏng Kiểm tra sửa chữa Bơm đang làm việc đột nhiên nước không lên Bể hút bị cạn nước, chổ bơm hoặc phễu hút bị hở ra Phải chờ cho đủ nước, nếu thường xảy ra cần bố trí lại ống hút. Bánh xe công tác bị tháo lỏng Kiểm tra, lắp lại Phần 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG QUẢN LÝ TRẠM BƠM Trong quản lý trạm bơm an toàn lao động cũng là một vấn đề rất quan trọng đòi hỏi người vận hành phải chấp hành tuyệt đối. Có như vậy mới đảm bảo cho người và thiết bị, nâng cao độ tin cậy làm việc và hiệu suất của máy móc thiết bị. Các an toàn về lao động được đưa ra cụ thể cho phần bơm và phần điện. Trong trạm cần có các hướng dẫn thao táckhi vận hành tổ máy lúc làm việc bình thường, lúc xảy ra sự cố, hướng dẫn sửa chữa và quản lí các thiết bị có trong trạm.trong hướng dẫn cần ghi rõ trình tự thực hiện các thao tác, quyền hạn và trách nhiệm của công nhân vận hành. Trước khi mở máy cần phải: Kiểm tra lại các bộ phận là việ, dầu mỡ bôi trơn, hệ thống dẫn nước bôi trơn hoặc làm nguội Kiểm tra động cơ điện và dây nối đất bảo vệ. Mồi bơm Không được vận hành bơm khi không có các bộ phận an toàn như nhiệt kế áp kế, van giảm áp ở các bơm cột áp cao… Thường xuyên kiểm tra xiết chặt các bulong đế, bulong ở các đầu nối ống, khớp nối trục… Phải tắt máy khi thấy bơm làm việc bị rung, ồn hoặc có tiếng động bất thường, nước không lên, nhiệt độ ổ trục và dầu bôi trơn cao quá mức cho phép. Khớp nối trục cần có bộ phận bao che. Sau khi lắp ráp bơm mới hoặc đại tu bơm cũ phải thử nghiệm trước khi đi vào vận hành. Trước khi thực hiện việc vận chuyển, nâng hạ, thiết bị trong gian máy cần kiểm tra kỹ độ an toàn của thiết bị nâng và dây cáp. Khi cẩu, vận chuyển thiết bị phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu từ đáy vật nâng đến đỉnh vật cao nhất còn lại tối thiểu là 0.5m. Tốc độ di chuyển theo phương ngang của vật phải dưới 15 m/phút.