Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới Việt Hoà - Tỉnh Bắc Giang

Hiệu suất (%) 90,6 Hệ số cosj 0,88 Điện áp U (v) 220/380 4.5. Thiết kế nhà máy 4.5.1. Chọn nhà máy bơm Nhà máy là nơi đặt các thiết bị cơ khí thuỷ động lực chủ yếu như máy bơm , động cơ và các thiết bị phụ như quạt gió, bơm chân không, các loại khoá, máy bơm nước kỹ thuật, thiết bị điều khiển an toàn. Các kích thước cơ bản của nhà máy bao gồm: chiều dài, chiều rộng, chiều cao của nhà máy . Việc tính toán xác định các kích thước cơ bản đó phải dựa vào sơ đồ lắp giáp máy bơm , động cơ điện và các điều kiện đảm bảo về quy trình vận hành và quản lý khai thác sau này như an toàn về điện, thuận lợi cho công tác sửa chữa, lắp giáp động cơ và các thiết bị khác. Đồng thời nhà máy được thiết kế có tính mỹ thuật cao phù hợp với cảnh quan xung quanh. Hình dạng, kích thước và kết cấu của nhà máy phụ thuộc vào các yếu tố sau: Cách nối tiếp nhà máy với các công trình lấy nước Cấu tạo máy bơm và động cơ chính Tình hình nguồn nước, điều kiện địa chất vị trí đặt công trình Tình hình khí hậu, loại vật liệu xây dựng nhà máy bơm Chiều cao hút nước cho phép Sự dao động mực nước trước trạm Theo tính toán ở phần trên loại máy bơm được chọn để thiết kế nhà máy là loại 20PpB-60(n=960 v/ph) và các thông số phục vụ cho việc thiết kế nhà máy đó là: + Lưu lượng thiết kế cho mỗi máy: Q1 máy= 0,653 (m3/s) + Cột nước thiết kế của trạm: HTK = 8 m + Độ cao hút nước cho phép : hyc= -1 m + Dao động mực nước bể hút: + 0,726 4 + 2,2 m + Tình hình địa chất nơi xây dựng công trình là tương đối tốt. Căn cứ vào các thông số trên ta chọn nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô 4.5.2. Cấu tạo chung toàn nhà máy Nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô được thiết kế 3 tầng. 1. Tầng trên mặt đất ( tầng động cơ ) Tầng động cơ là tầng có cấu tạo kiểu khung nhà công nghiệp, trong đó bố trí các động cơ của máy bơm , thiết bị khởi động, tổ phân phối điện, cầu trục, gian sửa chữa lắp ráp, là nơi trực tiếp cho công nhân vận hành và điều khiển thiết bị. 2. Tầng dưới ( tầng bơm ) Tầng bơm được tính từ sàn động cơ trở xuống đến cao trình sàn bơm. Đây là nơi đặt các máy bơm , ống đẩy, ống hút, ngoài ra còn có các thiết bị cơ khí thuỷ lực, máy bơm nước kỹ thuật, máy bơm tiêu nước, cầu thang lên xuống. 3. Buồng hút Là phần kết cấu của nhà máy , được tính từ cao trình sàn bơm trở xuống, mỗi máy bơm lấy nước ở từng buồng riêng biệt. 4.5.3. Cấu tạo chi tiết và kích thước nhà máy Để chọn được cấu tạo và xác định kích thước nhà máy hợp lý, trước hết phải xác định kích thước định hình của máy bơm 20PpB-60-960 và quy cách bố trí nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô. Kích thước định hình của máy bơm 20PpB-60-960 được thể hiện ở hình vẽ IV.1 1. Cấu tạo buồng hút + Buồng hút chọn kiểu buồng hình chữ nhật d = 1,5.Dv Dv: Đường kính miệng vào của máy bơm , Dv = 0,6 m d = 1,5.0,6 = 0,9 (m) + Độ ngập sâu của miệng vào máy bơm dưới mực nước thấp nhất ở bể hút là: h2 = 0,6 – 0,8 Dvậ 0,8 – 1,5 m h2 = 0,8.0,6 = 0,48 (m) Vậy phải chọn h2 = 1,48 (m) + Khoảng cách từ miệng vào của máy bơm đến đáy buồng hút tốt nhất là ( theo sơ đồ kích thước định hình của máy bơm) h1 = 0,82 m + Chiều rộng của buồng hút : B1 = 3Dv = 3.0,6 = 1,8 m + Chiều dài của buồng hút: L = Q = 6,53 m3/s > 0,5 m3/s chọn K = 17 h: chiều cao của buồng ướt, h = 1,3 m L = = 4,7 m + Khoảng cách giữa tâm của 2 ống hút liền nhau : B2 = 3Dv + dp dp: chiều dầy của trụ pin thường lấy dp = 0,6 – 0,8 m Chọn dp = 0,6 m B2 = 3.0,6 + 0,6 = 2,4 m Hình IV.1 2. Cấu tạo tầng bơm Tầng bơm nằm sâu dưới đất, xung quanh chịu áp lực đất nước tác dụng. Cho nên tường tầng bơm phải làm bằng bê tông cốt thép mác 200. Có độ chống thấm từ B4 – B6 . Trát tường cao hơn mực nước lớn nhất ở bể hút là 0,5 m. Sau đó quét nhựa đường rồi mới lấp đất. Mặt trong của tường quét vôi chống ẩm, theo sơ đồ kích thước định hình của nhà máy thì htb = 5,226 m < 10 m nên trong tầng bơm không phải xây tường ngăn mà tầng bơm là một gian chung. Chiều dầy của tường thượng, hạ lưu tầng bơm được lấy theo chiều cao tầng bơm (htb ). Theo giáo trình Hướng dẫn đồ án môn học trạm bơm thì htb = ( 4 – 8) m, chọn chiều dầy tường là : Thượng lưu: t1 = 0,8 m Hạ lưu : t2 = 1 m Từ sàn bơm xuống buồng hút làm cửa lên xuống để tiện khi sửa chữa, kiểm tra. Cửa lên xuống thiết kế dạng hình tròn có f = 0,8 m . Phía trên làm nắp đậy bằng thép bản dầy 0,005 m . Có lỗ chừa sẵn để bắt bu lông với sàn bơm. Các bu lông này phải được chôn sẵn từ khi thi công. 3. Cấu tạo tầng động cơ Tầng động cơ nhô lên khỏi mặt đất cho nên ngoài việc thiết kế đẩm bảo kỹ thuật còn phải đảm bảo về mặt mỹ thuật. Tầng động cơ lắp đặt động cơ, các thiết bị khởi động, tủ điều khiển, cầu trục, gian sửa chữa, gian điện. Kích thước tầng động cơ phụ thuộc vào kích thước định hình của động cơ và các thiết bị khác và yêu cầu sửa chữa quản lý vận hành được dễ dàng, nên bố trí gọn và ngăn nắp. Sàn động cơ : Sàn động cơ đúc bằng bê tông cốt thép mác 200 dầy 30 cm. Trên tường bố trí cửa sổ, cửa ra vào để thông gió, thoáng mát. Cao trình sàn động cơ cao hơn mặt đất bên ngoài là 0,1 m để cho nước không chảy vào sàn tầng động cơ được. Cao trình sàn động cơ được xác định: Zsàn động cơ = Zđm + 5,226 = - 0,274 + 5,226 = + 4,952 (m) Dầm đỡ động cơ Dầm đỡ động cơ được đúc liền với sàn. Dầm chịu các lực tác dụng như : Trọng lượng bản thân, trọng lượng của động cơ , trọng lượng của sàn động cơ, trọng lượng của người và các vật trọng quá trình sửa chữa, chịu lực động có chu kỳ của động cơ khi động cơ làm việc. Dầm được đúc bằng bê tông cốt thép mác 200 + Dầm chính: Như phần cấu tạo tầng bơm đã thiết kế , tầng bơm chỉ có một gian chung, không có tường ngăn. Do đó dầm chính được nối lên hai tường thượng và hạ lưu tầng bơm. - Chiều dài Ldầm bằng chiều rộng của nhà máy Chiều cao dầm : hdầm = 1/10 Ldầm ậ 60cm, chọn hdầm = 0,6 m Chiều rộng dầm: bd ³ 2/3 hd chọn bd = 0,4 m + Dầm phụ: Dầm phụ nối liền hai dầm chính và có kích thước mặt cắt ngang bằng dầm chính. Khoảng cách giữa 2 dầm phụ và dầm chính phụ thuộc vào đường kính động cơ để đặt trực tiếp động cơ lên dầm được. Theo sơ đồ bố trí của nhà máy bơm lắp máy bơm 20PpB – 60 – 960 có đường kính chân động cơ : f = 1,285 m, đường kính động cơ: f = 1,01 m. Vậy khoảng cách mép trong của 2 dầm chính và dầm phụ cũng chính là 1,01 m . Mặt cắt đặc trưng của dầm phụ : hdp = 0,6 m bdp = 0,4 m Lỗ kéo máy xuống tầng bơm Nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô gồm có hai tầng : Tầng động cơ và tầng bơm. Khi cần sửa chữa máy bơm thì dùng cầu trục chuyển động cơ ra khỏi bệ máy. Lợi dụng khoảng trống từ mép trong dầm phụ và dầm chính làm kích thước lỗ kéo máy bơm lên xuống. Máy bơm 20PpB – 60 – 960 lỗ kéo máy bơm có kích thước là : 1,01x 1,01 (m) Để đưa máy bơm nước kỹ thuật và máy bơm tiêu nước tầng bơm lên xuống phải bố trí 1 lỗ ở phía gian sửa chữa. Kích thước của lỗ phụ thuộc vào kích thước của thiết bị lớn nhất cần đem xuống tầng bơm. Thiết kế kích thước lỗ đưa máy bơm nước kỹ thuật và máy bơm tiêu nước tầng bơm là hình chữ nhật : KT = 0,6x0,8 (m). Trên mặt lỗ đặt lưới sắt để có ánh sáng xuống tầng bơm và an toàn cho công nhân vận hành đi lại. Cầu thang : Để lên xuống tầng bơm phải làm cầu thang. Cầu thang được bố trí ở gian sửa chữa ở tầng bơm, men theo tường đầu hồi và tường thượng lưu. Cầu thang có kích thước rộng 0,8 m , để đảm bảo đi lại không va đầu vào dầm phụ. Cầu thang có hai nhịp, độ dốc m = 0,8, kích thước bậc lên xuống 0,2x0,2 m . Đoạn nối tiếp giữa hai nhịp là 1 chiếu nghỉ, kích thước chiếu nghỉ là 0,8x0,8 m . Dọc theo cầu thang có lan can bảo vệ. Kích thước lỗ cầu thang được xác định như sau: Lcth Lcth = (hng + hat + dsàn).m hng: Chiều cao lớn nhất của người lên xuống, chọn hng = 1,8 m hat : Là chiều cao an toàn, hat = 0,3 m dsàn : Độ dầy sàn động cơ, dsàn = 0,3 m Lcth = (1,8 + 0,3 + 0,3).0,8 = 1,92 (m) Lấy tròn số là : Lcth = 1,9 (m) Cột nhà tầng động cơ : Cột nhà và cũng là cột đỡ dầm cầu trục, vật di chuyển và nóc nhà. Trong thiết kế để đảm bảo cẩu được các vật có trọng lượng nhỏ hơn 5 tấn, chọn kết cấu kiểu khung hở. Cột nhà có kích thước đặc trưng như hình vẽ : Vai cột là nơi tựa của dầm chữ T, trên dầm chữ T có đặt đường ray để cầu trục di chuyển. Vai đỡ dầm có kích thước 560x500 mm Phần trên vai như mặt cắt 1-1 có kích thước: 380x400 mm Phần dưới vai như mặt cắt 2-2 có kích thước: 400x600 mm Dầm cầu trục: Dầm cầu trục chạy dọc nhà máy được liên kết với các cột nhờ các vai cột. Nhiệm vụ của dầm là để đỡ đường ray cầu trục di chuyển trên đường ray đó. Mặt cắt ngang của dầm cầu trục là chữ T có kích thước : chiều dài cánh 560 mm, chiều dầy cánh 150 mm, chiều cao dầm 500 mm, chiều dầy dầm 200 mm. Tường và cửa sổ: Khoảng cách giữa các cột với nhau thiết kế xây gạch chỉ dầy 0,25 m bằng vữa xi măng cát vàng mác 75. Trên tường bố trí các cửa sổ thông gió và chiếu sáng cho nhà máy . Cửa sổ phải có diện tích ( tính cho 1 phía) là đảm bảo bằng 1/3 – 1/5 diện tích sàn động cơ . Cửa sổ bố trí đóng mở dễ dàng toả nhiệt tốt cho động cơ. thoải mái và dễ chịu cho người công nhân vận hành. Cửa sổ thiết kế cao 2 m, rộng 1,5 m, mép dưới cửa sổ cách sàn động cơ 0,8 m . Cửa sổ thiết kế có sen hoa bằng sắt thanh 12x12 mm, cửa sổ có cánh đóng mở bằng gỗ. Cánh cửa đóng kiểu chớp. Phía nửa trên cửa sổ bố trí khung kính, kích thước 0,8x1,5 m để lấy ánh sáng. Gần sát trần bố trí các cửa chớp để toả nhiệt và thông khí tốt, kích thước của cửa chớp 0,4x1,5 m, làm chớp bằng bê tông cốt thép cố định. Riêng ở gian điện không bố trí cửa ra vào và cửa sổ chỉ bố trí hai cửa có kích thước 1,2x0,8 m để thông gió. Cửa phải có lưới sắt loại nhỏ chắn để chống chuột, rắn chui vào làm chập mạch điện. Kiểm tra diện tích của cửa sổ đã bố trí xem có đảm bảo diện tích cửa sổ ở một phía phaỉ ³ (1/3 –1/5 ) diện tích của sàn động cơ không. Do bố trí cửa sổ ở các gian nhà máy đều như nhau cho nên chỉ cần kiểm tra cho một gian là đủ. Fcửa sổ = ( 2.1,5 ) + ( 0,4.1,5 ) = 3,6 m2 Fsàn động cơ 1 gian = 6,4x2,4 = 15,36 m2 Như vậy Fcửa sổ > 1/5 Fsàn động cơ 1 gian , đảm bảo điều kiện thông thoáng. Cửa ra vào chính của nhà máy bố trí ở đầu hồi phía gian sửa chữa. Cửa có kích thước phụ thuộc vào phương tiện ra vào nhà máy. ở đây thiết kế cho ô tô có trọng tải dưới 5 tấn ra vào chở vật tư thiết bị. Cho nên kích thước cửa ra vào chính là : Chiều rộng cửa: bc = 3,5 m Chiều cao cửa: hc = 4 m Cửa chính thiết kế bằng sắt xếp khi đóng mở đẩy vào hai bên. Nóc nhà máy Nóc nhà máy phải đảm bảo không dột, cách nhiệt tốt, thoát nước mưa nhanh. Để đảm bảo các yêu cầu trên thiết kế mái nhà máy như sau: Trình tự từ trên xuống là : Gạch lá nem : 0,05 m Giấy tẩm nhựa đường và xỉ than : 0,2 m Vữa xi măng : 0,03 m Panen hộp dầy : 0,25 m Tất cả được đỡ bằng các xà ngang, và một xà dọc. Xà ngang được nối liền hai cột đối diện làm thành một khung cứng. Mặt cắt của xà ngang có dạng chữ nhật có kích thước 0,4x0,5 m. Xà ngang được đúc bằng bê tông cốt thép mác 200. Để thoát nước mưa nhanh, nóc nhà máy được làm thoải dần từ giữa ra 2 phía. Bố trí gian điện và gian sửa chữa: Theo tuyến công trình đã chọn thì phía hồi trái của nhà máy gần tuyến đường giao thông. Như vậy thiết kế gian sửa chữa ở bên hồi trái, gian điện bên hồi phải. Gian sửa chữa phải đủ rộng để sửa chữa được các thiết bị lớn nhất. 4.5.4. Xác định kích thước của nhà máy - ống đẩy - bể hút - bể tháo 1. Xác định kích thước của nhà máy Chiều cao nhà máy + Chiều cao tầng dưới mặt đất ( tầng bơm) Chiều cao tầng dưới mặt đất xác định theo 2 điều kiện : Điều kiện 1: Tính theo điều kiện lắp đặt động cơ với máy bơm và ống hút. Htb = h1 + hbh+hsb + hb h1: Chiều dầy của bản đáy, chọn h1 = 0,6 (m) hbh: Chiều cao buồng hút, theo kích thước định hình của nhà máy hbh = 1,3 (m) hsb: Chiều dầy sàn bơm, chọn hsb = 0,6 (m) hb : Chiều cao từ sàn bơm đến sàn động cơ , hb = 4,326 (m) Htb = 0,6 + 1,3+ + 4,326 = 6,826 (m) Điều kiện 2: Tính theo điều kiện chống lũ cho động cơ H’tb = h1 + hbh+ + h2 + DZ +d h1: Chiều dầy của bản đáy, h1 = 0,6 (m) hbh = 1,3 (m) h2 : Độ ngập sâu của miệng hút so với mực nước thấp ở bể hút để ngăn ngừa không khí chui vào máy bơm , h2 = 1 (m) DZ : Độ dao động mực nước ở bể hút DZ = Zbhmax – Zbhmin = 2,2 – 0,726 = 1,474 (m) d: Độ cao an toàn chống sóng tràn, chọn d = 0,5 (m) H’tb= 0,6 + 1,3 + 1 + 1,474 +0,5 = 4,874 (m) So sánh kết quả của 2 điều kiện thấy: Htb > H’tb => chọn Htb = 6,826 (m) là chiều cao tầng bơm thiết kế . + Chiều cao tầng trên mặt đất (tầng động cơ ) Hđc Hđc = ht + hat + ltrmax + ld +hct + d ht : Chiều cao phần tĩnh của động cơ theo kích thước định hình, chọn ht = 1,08 (m) hat : Chiều cao an toàn để vật di chuyển không va chạm vào vật cố định, hat = 0,5 m ltrmax : Chiều cao lớn nhất của vật kéo lên (trục máy bơm ) ltrmax = 3,22 (m) ld : Chiều dài dây buộc (dây móc cẩu) chọn dây mềm thì ld = 0,6 (m) hctr : Chiều cao của cầu trục, tính từ móc câu tới đỉnh cầu trục, ở đây chọn cầu trục kéo tay nên chọn hctr = 1,8 (m) d : Khoảng cách an toàn từ đỉnh cầu trục tới mặt dưới của xà ngang, chọn d = 0,2 (m) Hđc = 1,08 + 0,5 + 3,22 + 0,6 + 1,8 + 0,2 = 7,4 (m) + Chiều cao toàn bộ nhà máy H = Htb + Hđc + Hnóc Hnóc = 0,05 + 0,2 + 0,03 + 0,25 + 0,6 + 0,52 = 1,65 (m) Hnóc: Chiều cao lớn nhất của nóc nhà tính từ mặt dưới xà ngang đến đỉnh tường chặn. Chiều cao xà ngang : 0,6 (m) Chiều cao tường chặn : 0,52 (m) Vậy: H = 6,826 + 7,4 + 1,58 = 15,876 (m) Xác định chiều rộng nhà máy bơm + Chiều rộng tầng dưới mặt đất Bb = t1+ a1 + Db + t2 +a2 t1,t2: Chiều dầy tường thượng hạ lưu tầng bơm t1 = 0,8 (m) ; t2 = 1 (m) a1, a2: Lối đi lại để lắp ráp, trông coi nhà máy bơm, chọn a1 = 1,5 (m) ; a2 = 1,3 (m) Db: Kích thước bên ngoài của máy bơm , theo kích thước mẫu của nmb . Db tính cả hai bệ đỡ, tính theo công thức Db = C + 2f Với C là khoảng cách giữa 2 bệ đỡ, C = 0,8 (m) f: Chiều rộng bệ đỡ, f = 0,5 (m) Db = 0,8 + 1 = 1,8 (m) Bb = 0,8 + 1,5 + 1,8 + 1 + 1,3 = 6,4 (m) + Chiều rộng tầng động cơ : Bđc Bđc = 0,1 + t + a3 + Dđc + a4 + t + 0,1 0,1 : Gờ móng của tường gạch để cho lực truyền xuống gần trung tâm tường bê tông ở tầng dưới (m) t : Chiều dầy tường gạch, t = 0,25 (m) a3 , a4 : Chiều rộng lối đi lại phụ thuộc vào điện áp của động cơ điện để an toàn cho công nhân đi lại vận hành và bảo quản. Uđc Ê 380V thì ai / 1 m . a3 = 1,2 m a4 = 1 (m) Dđc : Đường kính của động cơ điện, Dđc = 1,285 (m) Bđc = 0,1 + 0,25 + 1,2 + 1,285 + 1 + 0,25 + 0,1= 4,2 (m) Như vậy so sánh chiều rộng của tầng bơm và chiều rộng tầng động cơ thấy Bđc < Bb . Vậy lấy chiều rộng tầng bơm làm chiều rộng thiết kế nhà máy : BNMTK = 6,4 (m) Xác định chiều dài nhà máy bơm Chiều dài nhà máy bơm phụ thuộc vào số tổ máy bơm lắp ở nhà máy , cách bố trí gian điện, gian sửa chữa . Để xác định được chiều dài toàn bộ nhà máy , thì phải xác định chiều dài của 1 gian theo từng tầng rồi chọn chiều dài gian thiết kế. + Chiều dài 1 gian nhà máy tính theo điều kiện bố trí động cơ ở tầng trên L1g = Dđc + a5 a5: Khoảng cách giữa hai vỏ của động cơ , phụ thuộc vào điện áp của động cơ , a5 = 1 m. => L1g = 1,285 + 1 = 2,285 (m) + Tính theo điều kiện bố trí máy bơm ở tầng dưới : L’1g Trạm bơm Việt Hoà tầng bơm không có tường ngăn nên L’1g được tính theo công thức : L’1g = D’b + a6 D’b: Đường kính vỏ ngoài máy bơm , theo kích thước định hình của máy bơm thì D’b = 1 (m). a6 : Khoảng cách 2 vỏ bơm. Theo giáo trình Bài tập và Hướng dẫn đồ án môn học trạm bơm thì a6 /1 (m) . Chọn a6 = 1,2 (m) =>L’1g = 1 + 1,2 = 2,2 (m) +Tính theo điều kiện buồng hút và trụ pin : L”1g L”1g = Bmbh + dp Bmbh: Chiều rộng miệng buồng hút, theo tính toán ở phần trên Bmbh = 1,8 (m) dp:Chiều dầy trụ pin, dp = 0,6 (m) L”1g = 1,8 + 0,6 = 2,4 (m) So sánh: L”1g > L1g > L’1g . Vậy chọn L”1g = 2,4 (m) làm chiều dài một gian thiết kế. + Chiều dài toàn bộ nhà máy LNM = n.+ Lsc + 2.( Tcột/2 + 0,1) + Lđ n:Số máy bơm của nhà máy kể cả máy dự trữ, n= 7 máy. : Chiều dài một gian thiết kế, = 2,4 (m) Lsc , Lđ : Chiều dài gian sửa chữa và chiều dài gian điện, lấy bằng chiều dài thiết kế cho dễ thi công. Tcột: Chiều rộng của cột, Tcột = 0,4 (m) LNM = 7.2,4 + 2,4 + 2.( 0,4/2 + 0,1) + 2,4 = 22,4 (m) 4.6. Tính toán thiết kế các công trình nối tiếp với nhà máy 4.6.1. ống đẩy ống đẩy là đoạn nối tiếp từ nhà máy bơm tới bể tháo. Chiều dài của ống đẩy phụ thuộc vào khoảng cách từ nhà máy tới bể tháo. Đường kính kinh tế của ống đẩy được xác định bằng công thức kinh nghiệm sau: DKT = n: Số ống đẩy làm việc (không kể máy dự trữ), n = 6. VKT: Tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy, theo kinh nghiệm thường lấy VKT = 1,5 (m/s). Qbq: Lưu lượng bình quân của trạm tính theo công thức: Qbq = = 3,85 (m3/s) DKT = = 0,74 (m) 1. ống chuyển tiếp Vì đường kính ống đẩy lớn hơn đường kính miệng ra của máy bơm . Do đó phải lắp một đoạn ống chuyển tiếp. Chiều dài đoạn ống chuyển tiếp (Lct) được tính theo công thức: Lct = 3,5 47(DKT – D1) D1: Đường kính miệng ra của máy bơm , theo kích thước định hình của máy bơm D1 = 0,61 (m) Chọn Lct = 4. (DKT – D1) = 4.( 0,74 – 0,61 ) = 0,52 (m) Bể hút Bể hút có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫn với miệng ống hút. Bể hút có hai phần là : phần mở rộng của kênh dẫn và công trình lấy nước. Công trình lấy nước có nhiệm vụ phân phối nước cho các máy bơm và ngăn cản rác bẩn chui vào máy bơm . Trên bình đồ công trình lấy nước có dạng hình chữ nhật. Có chiều dài phụ thuộc vào số máy bơm , cách bố trí ống hút và chiều dầy trụ pin. Chiều dài này ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy ở phần mở rộng. Được xác định bằng công thức: Bct = n. = 7.2,4 = 16,8 (m) Khi tỷ số = 6,2 thì sẽ hình thành khu nước quẩn dưới đáy và các xoáy trên mặt. Nếu giảm Ê4 thì các hiện tượng trên sẽ mất. Ta có = = 4,0975 xấp xỉ bằng 4 đảm bảo không có các hiện tượng xoáy trên mặt và nước quẩn dưới đáy. Chiều rộng của công trình lấy nước chính là chiều dài của trụ pin, nó phụ thuộc vào các thiết bị như : khe cửa van, tường ngực, khe lưới chắn rác, khe phai và cầu công tác trên đỉnh trụ pin. Chiều cao trụ pin lấy bằng cao trình bờ kênh dẫn là cao trình + 2,6 (m) để đi lại dẽ dàng. Chọn khe phai gồm hai khe và một khe van: Chiều rộng 0,2 (m), chiều sâu 0,15 (m). Chọn khe thả lưới chắn rác : Rộng 0,2 (m), sâu 0,15 (m), nghiêng 60o về phía nhà máy để vớt rác dễ dàng. Chọn chiều dài trụ pin là: Ltrp = 5,2 (m). b) Phần mở rộng Phần mở rộng có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫn và bể hút, chiều dài của đoạn mở rộng phụ thuộc vào góc mở ;. Nếu ; lớn thì chiều dài đoạn mở rộng ngắn, do đó tốc độ dòng chảy giảm đột ngột sinh ra dòng xoáy cuộn trong bể. Nếu ; nhỏ thì chiều dài đoạn mở rộng tăng lên, dẫn đến vận tốc dòng chảy giảm làm cho bùn cát lắng đọng trước bể hútlàm ảnh hưởng tới việc lấy nước của trạm và làm taưng chi phí quản lý hàng năm của trạm bơm . Do đó việc chọn ; làm sao cho ta kết quả là tốt nhất. Theo kinh nghiệm thì góc mở được chọn dựa vào vận tốc dòng chảy trong kênh: Khi Vk = 0,5 40,7 (m/s) thì ;= 40o 445o Khi Vk = 0,7 41 (m/s) thì ;= 30o 440o Vậy ứng với Vkmax = 0,628 (m/s) ta chọn ; = 45o. Do có sự chênh lệch giữa cao trình đáy kênh và cao trình công trình lấy nước do đó ta làm một đoạn dốc nối tiếp ở đáy phần mở rộng, độ dốc nên lấy id = 0,2 4 0,25 . Chọn id = 0,25. Chiều dài của đoạn dốc Ld được xác định theo công thức : Ld = Zđk: Cao trình đáy kênh dẫn theo kết quả tính toán trước, Zđk = - 0,534 (m). Zđct : Cao trình đáy công trình lấy nước bằng cao trình đáy buồng hút, Zđct = Zđm – h2 = - 0,274 – 1,3 = - 1,574 (m) Vậy Ld = = 4,16 (m) Đáy đoạn dốc được làm bằng bê tông cốt thép mác 200, dầy 40 cm được đục lỗ thoát nước đường kính d = 5 cm. Để đảm bảo dòng chảy được ổn định trước khi vào nhà máy , mái và đáy của phần mở rộng được lát bằng các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn có kích thước 80x80x8 cm. Trên bình đồ phần mở rộng là 1 hình thang, đáy nhỏ bằng chiều rộng đáy kênh dẫn, đáy lớn bằng chiều dài công trình lấy nước. Chiều dài đoạn mở rộng được xác định theo công thức: Lmr = Bct: Chiều dài của công trình lấy nước, theo kết quả tính toán ở phần trên ta có Bct = n. L1g – dp + 0,4 L1g : Chiều dài thiết kế của 1 gian, L1g = 2,4 (m) n: Tổng số máy bơm (kể cả máy dự trữ), n = 7. dp : Chiều dầy trụ pin, dp = 0,6(m). 0,4 : Là phần tăng thêm khi bố trí khe lún do trụ pin có khe lún đi qua có chiều dầy tăng thêm là 0,4 m . Bct = 7. 2,4 – 0,6 + 0,4 = 16,6 (m) Bk : Chiều rộng kênh dẫn, theo kết quả thiết kế kênh dẫn ta được: Bk = 4,1 (m) ;: Góc mở rộng, ;= 45o. Lmr = = 15 (m) 4.6.2. Thiết kế bể tháo 1. Nhiệm vụ của bể tháo Bể tháo là công trình quan trọng của trạm bơm. ở trạm bơm Việt Hoà bể tháo được thiết kế nối tiếp với ống đẩy và kênh tưới, và đảm bảo cao trình mực nước khống chế đầu kênh tưới của hệ thống. Khi máy bơm ngừng làm việc phải ngăn được nước từ bể tháo chảy về bể hút. Để đảm bảo được những nhiệm vụ trên của bể tháo, khi thiét kế bể tháo cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Kết cấu bể tháo phải bền vững và ổn định + Kích thước và hình dạng của bể tháo phải đảm bảo cho dòng chảy thuận lợi về mặt thuỷ lực và hợp lý về mặt kinh tế. + Tạo điều kiện cho công tác quản lý, thi công , sửa chữa. 2. Chọn vị trí bể tháo Có hai hình thức bố trí bể tháo : Bố trí bể tháo liền nhà máy Bố trí bể tháo xa nhà máy Tuỳ theo điều kiện cụ thể của loại nhà máy bơm đã thiết kế mà ta chọn hình thức bố trí bể tháo cho phù hợp. Bố trí bể tháo liền nhà máy Bố trí bể tháo liền nhà máy khi cao trình đỉnh tường bể tháo thấp hơn cao trình mép dưới của cửa sổ. + Ưu điểm: Lợi dụng tường hạ lưu nhà máy làm tường của bể tháo. Đường ống đẩy ngắn. ống đẩy bố trí trong tường hạ lưu của nhà máy nên giảm hiện tượng nứt gãy đường ống. + Nhược điểm: Chỉ sử dụng với nhà máy cột nước thấp, dùng máy bơm trục đứng, giao động mực nước của nguồn nước thấp hơn miệng ra ống đẩy ở tường nhà máy bơm. Khi thiết kế phải đặc biệt chú ý tính toán nền móng đảm bảo chống lún đều và ổn định. Phải có khớp nối chống lún và chống thấm ở chỗ tiếp giáp giữa bể tháo với tường nhà máy. Bố trí bể tháo xa nhà máy: +Ưu điểm : Khi cao trình đỉnh tường bể tháo lớn hơn sàn làm việc tương đối cao ( cao hơn mép dưới của cửa sổ) ta phải bố trí bể tháo xa nhà máy => không làm thay đổi kích thước nhà máy. Tránh kết cấu của bể tháo nằm trên đất mượn gây nứt gãy. + Nhược điểm : Phải xây tường bể tháo. ống đẩy dài hơn, nên tốn vật liệu để làm đường ống. Bể tháo thiết kế xa nhà máy nên xảy ra hiện tượng lún không đều gây nứy gãy đường ống. Phải có biện pháp bảo vệ chống rò rỉ và chống xâm thực do nước mưa. Bố trí bệ đỡ bệ néo nhằm giảm lực dọc trục ở đường ống. Ta thấy đối với trạm bơm Việt Hoà cao trình đỉnh bể tháo cao hơn mép dưới cửa sổ, vì vậy để tạo sự thông thoáng và không làm thay đổi đến kích thước của nhà máy ta chọn phương án đặt bể tháo xa nhà máy. Bố trí bể tháo cách nhà máy l = 15 m. DKT = 0,74 (m) nằm trong khoảng 0,7 á 1,2 m theo giáo trình Máy bơm và trạm bơm tập 2 chọn nắp ống đẩy hình cánh bướm có bản lề lệch tâm ở miệng ra. 3. Tính toán thuỷ lực bể tháo Xác định đường kính miệng ra của ống đẩy Để giảm tốc độ nước ra khỏi ống đẩy, đường kính miệng ra lấy theo công thức sau: Dra = (1,1 4 1,2).DKT . Chọn Dra = 1,2 DKT = 1,2 .0,74 = 0,89 (m) Xác định vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy: Vra Vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy được xác định theo công thức: Vra = Q: Lưu lượng tính toán ống đẩy khi mực nước bể tháo là nhỏ nhất. Với = 7,84 (m) Tra vào đường đặc tính Q~H ứng với góc u = 17o được Q = 0,67 (m3/s) Vra = = 0,96 (m/s) Độ ngập nhỏ nhất của mép trên miệng ra của ống đẩy hngmin đảm bảo dòng chảy ra ngập lặng được xác định theo công thức: hngmin = (3 4 4). ậ 0,1 (m) Vra: Vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy, theo tính toán ở phần trên Vra = 0,96 (m/s). g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) Vậy lấy : hngmin = 4 . = 0,2 (m) Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo: Hgtmin Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo được xác định theo công thức : Hgtmin = P + Dra + hngmin P: Khoảng cách từ mép dưới miệng ra của ống đẩy đến đáy bể, chọn P = 0,5 (m) Các thông số còn lại như đã giải thích ở trên. Vậy Hgtmin = 0,5 + 0,89 + 0,2 = 1,6 (m) Chiều cao của thềm tiêu năng: ht Chiều cao của thềm tiêu năng được xác định theo công thức: ht = Hgtmin - hkmin hkmin : Chiều sâu nhỏ nhất trong kênh, hkmin ứng với lưu lượng nhỏ nhất yêu cầu là: = 3,23 (m3/s) có hkmin = 1,133 (m) ht = 1,6 – 1,133 = 0,5 (m) Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng (Hgimax) tính theo công thức: Hgimax = ht + hkmax hkmax : Mực nước lớn nhất trong kênh ứng với lưu lượng Qmax = QTK = 3,23 (m3/s) có hkmax = 1,26 (m) Hgimax = 0,5 + 1,26 = 1,8(m) Độ ngập lớn nhất của mép trên miệng ra của ống đẩy ( hngmax ) tính theo công thức: hngmax = Hgimax – Dra – P = 1,8 – 0,89 – 0,5 = 0,4 (m) Chiều cao dự trữ từ mực nước lớn nhất trong bể tháo đến mép trên tường bể tháo (Hb) Hb = Hgimax + a Chọn độ cao an toàn a = 0,4 (m) Hb = 1,8 + 0,4 = 2,2 (m) chiều dài của bể tiêu năng (Lgi) tính theo công thức kinh nghiệm: Lgi = K.hngmax K : Hệ số phụ thuộc vào