Giáo trình

Máy bơm và trạm bơm

Science and Technology

Các loại nhà máy bơm

Tác giả: Nguyễn Quang Đoàn

CÁC LOẠI NHÀ MÁY BƠM

Dựa vào kiểu, hình thức kết cấu nhà máy, vùng sử dụng, điều kiện địa hình, loại nguồn nước ..v.v.. nhà máy bơm được chia ra theo nhiều cách:

- Theo cách lắp trục tổ máy bơm: nhà máy trục ngang hay trục đứng với ống tháo khuỷu hay ống tháo xoắn, loại cáp xuyn hay loại giếng ...

- Theo phương pháp dẫn nước đến máy bơm: nhà máy có ống hút hay tự chảy, loại buồng khô hay buồng ướt, loại ống hút cong đặt trong khối móng nhà máy ...

- Theo cao trình đặt máy bơm so với mực nước ở nguồn: nhà máy với máy bơm đặt cao hơn hay thấp hơn mực nước mực nước nguồn.

- Theo hình thức kết cấu phần trên và phần dưới nhà máy: nhà máy kết cấu phần trên cao, nhà máy có kết cấu phần trên thấp, nhà máy hở, nhà máy có phần dưới dạng khối, nhà máy buồng khô hay buồng ướt.

- Theo giải pháp bố trí công trình chính: Nhà máy tách riêng hay bố trí kết hợp với cửa lấy nước hoặc với công trình tháo.

Đối với trạm bơm phục vụ nông nghiệp việc phân loại nhà máy bơm thường theo điều kiện cấu tạo . Nhà máy của trạm bơm đặt cố định chia ba loại ( Hình 11 - 1 ):

Các loại nhà máy bơm.

a - nhà máy lộ thiên móng tách; δ - nhà máy kiểu buồng; b - nhà máy khối tảng; - trạm bơm thuyền; 1,4 - ống hút, ống đẩy; 2- gian máy; 3- cầu trục dầm treo; 5- tổ máy bơm; 6- buồng nhà máy bơm; 7- gian phụ; 8,12- cần trục chữ môn và cầu trục cầu; 9- trạm biến áp; 10,11- kênh tháo, kênh dẫn; 13- trống bảo vệ cá; 14- cầu nổi;15-nối cầu.

Nhà máy lộ thiên, móng tách : gian máy và máy bơm chính đặt trên mặt đất đã san ủi mặt bằng ( xem Hình 11 - 1,a) móng tách rời với móng nhà máy;

Nhà máy kiểu buồng ( hay gọi là nửa dưới đất ): máy bơm chính đặt ở buồng thấp hơn mặt đất san ủi, thường nằm dưới mực nước trong kênh dẫn ( xem Hình 11 - 1,δ );

Nhà máy khối tảng: buồng dưới nước có dạng khối, phần dẫn hoặc ống hút cong của máy bơm đặt trong khối bê tông móng nhà máy ( xem Hình 11 - 1,b );

Ngoài những nhà máy bơm đặt cố định, trong nông nghiệp còn có những loại trạm bơm di động, trong đó nhà máy cũng là trạm, có đặc thù riêng ( Hình 11 - 1, và 11 - 2 ):

Các sơ đồ trạm bơm di động.

a - trạm bơm bè: 1- phao; 2- vỏ tổ máy bơm; 3- boong.

δ - trạm bơm trên xe: 1- ống hút; 2- thùng xe; 3- van ống đẩy; 4- dầm chìa;5,8- thùng dầu và nhiên liệu, nước; 6- động cơ điedel; bơm li tâm.

Trạm bơm nổi ( Hình 11 - 1, ): tổ máy bơm chính đặt trên thuyền ( tàu ) riêng hoặc máy bơm chính đặt trên bè nổi hay cầu nổi ( Hình 11 - 2, a );

Trạm bơm đặt trên xe ( Hình 11 - 2,δ ): máy bơm chính được lắp trên khung treo trên máy kéo, có thể di động dọc nguồn nước để hút nước;

Trạm bơm trên rây, bờ dốc ( Hình 8 - 9 ): tổ máy bơm được kéo dọc theo rây để ống hút đặt ngập dưới mực nước nguồn khi mực nước nguồn giao động lên xuống nhiều.

Sau đây trình bày những nguyên lý bố trí và thiết kế cơ bản của các loại nhà máy bơm đã đề cập đến ở trên.

NHÀ MÁY BƠM KHỐI TẢNG

Nhà máy bơm khối tảng có đặc điểm là sử dụng bê tông liền khối, trong đó ống hút và khối móng được đổ bê tông thành khối lớn, nhờ vậy mà nhà máy đảm bảo không bị trượt hoặc bị đẩy nổi ..v.v... Nhà máy này thường được sử dụng đối với trạm bơm trung bình, lớn và rất lớn với các loại máy bơm li tâm trục đứng ( Hình 11 - 5 ); máy bơm trục, cánh chéo trục đứng ( Hình 11 - 3 ) và trục ngang loại vừa và lớn ( Hình 11 - 4 ). Lưu lượng mỗi máy bơm từ 0,5 đến hàng chục m3/s, thường dùng với máy bơm có lưu lượng lớn hơn 2 m3/s và lấy nước từ các nguồn nước hở, giao động mực nước bất kỳ.

Nhà máy bơm khối tảng với máy bơm hướng trục trục đứng.

a - ống hút kiểu buồng; δ - nhà máy kết hợp với bể tháo; b - nhà máy toàn khối.

1- cửa lấy nước của nhà máy; 2- nguồn nước; 3,12- cần trục chữ môn và cầu trục cầu;

4- gian máy; 5- cầu trục dầm; 6- gian phụ; 7- ống đẩy; 8- động cơ điện; 9 - máy bơm

trục; 10- buồng máy bơm; 11- buồng hút ( hay ống hút ); 13- kênh tháo; 14- cầu ôtô.

Hình 11 - 3 trình bày một số cách bố trí nhà máy bơm khối tảng dùng với máy bơm hướng trục trục đứng với các loại ống hút kiểu buồng ( hình a ), ống hút khuỷu cong (xem hình δ và b ), ống đẩy loại xi phông và nhà máy liền khối với bể xả {}, hình b là một dạng đổ toàn khối phần móng và cả thân máy bơm. Phần trên của nhà máy bố trí gian máy chính và các phòng phụ về điện, các cần trục thao tác van thượng hạ lưu.

Hình 11 - 4 trình bày một số cách bố trí nhà máy bơm khối tảng dùng với các tổ máy

bơm hướng trục trục ngang loại vừa và lớn. Đặc tính của loại trục ngang là động cơ điện đặt ở phần sàn khô, ngay trên ống hút khuỷu cong ( hình a và δ ), riêng hình b có dạng đặc biệt: động cơ điện đặt trong buồng khô dưới mực nưóc, còn phần dẫn nước vào máy bơm gồm hai hành lang đối xứng hai phía của động cơ điện, giải pháp này cho phép rút ngắn chiều sâu khối dưới nước nhưng làm tăng bề rộng khối dưới nước.

Bố trí nhà bơm khối tảng với máy bơm hướng trục trục ngang.

1- nguồn nước; 2 - phần cửa lấy nước của nhà máy ; 3,5,19 - các cần trục: cầu trục cầu

và cần trục ôtô ; 4- gian máy ; 6- đường tải điện; 7- máy biến áp chính; 8- thiết bị phân

phối điện ; 9,14,18- các cửa van: van cung, van đĩa, van sữa chữa - sự cố; 10- máy tời;

11- kênh tháo; 12- rãnh van sữa chữa; 13- dung tích điều tiết; 15- tổ máy bơm; 16- ống

hút khuỷu cong; 17- máy dọn rác; 20- cầu ô tô.

Bố trí nhà máy bơm khối tảng với bơm li tâm trục đứng.

a, δ, b - xây dựng trên nền: đất chặt ( lún ≤ 5 cm ), nền đât yếu ( lún > 5 cm ), nền đá

( khi mực nước nguồn giao động lớn ); 1- nguồn nước; 2- phần lấy nước của nhà máy;

3,5- cầu trục chữ môn và cầu trục cầu; 4- gian máy; 6- phòng phụ; 7- nửa tầng cáp; 8-

ống đẩy; 9- van đĩa; 10- động cơ điện; 11,14- máy bơm li tâm và " máy bơm bổ sung";

12- ống hút khuỷu cong; 13- trạm máy biến áp.

Hình 11 - 5 biểu thị một số sơ đồ bố trí nhà máy bơm li tâm trục đứng khối tảng tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên nơi đặt nhà máy. Hình 11 - 5,a đặc trưng cho loại gian máy cao bên cạnh là trạm phân phối điện và những phòng phụ khác.Máy bơm chính và ống hút được đổ liền khối trong móng . Đoạn trên của đường ống đẩy làm bằng thép không có khớp co giản nhiệt độ. Kết cấu đơn giản này chỉ được dùng khi chênh lệch độ lún giữa nhà máy và ống ≤ 2 ... 5 cm, thường dùng khi nền chặt ít nén được ( mô đun biến dạng không nhỏ hơn 500 kg/cm2 ), đoạn đầu ống đẩy đặt trên nền đất nguyên dạng.

Sơ đồ Hình 11 - 5,δ phức tạp hơn sơ đồ a. Động cơ điện chính được đặt trên sàn tầng giữa nằm dưới mực nước lớn nhất, có đặt khớp nhiệt độ ở đoạn ra ống đẩy. Khối lượng kết cấu giếng khớp nhiệt độ và khối mố néo khá lớn gần bằng khối lượng phần dưới của nhà máy. Máy biến áp động lực đặt cạnh phòng phân phối điện có tác dụng gỉam bớt chiều dài đường dẫn điện ( cáp , cầu thanh góp ). Nền giếng cần phải đặt trên nền đất nguyên dạng. Nhược điểm của sơ đồ này là phải dùng hai khớp biến dạng ( giữa giếng và nhà máy với mố néo ), trong điều kiện biến dạng lớn sẽ không bảo vệ được khớp nhiệt độ ngập nước ngầm, rất khó vận hành kết cấu dịch chuyển của khớp nhiệt ở giếng sâu khi thiếu thiết bị nâng tải trọng.

Sơ đồ Hình 11 - 5,b có tính đặc biệt là có thêm các tổ "máy bơm bổ sung" 14 dọc buồng bơm chính, gian máy đặt dưới mực nước hồ, và phần ra của ống đẩy lộ trên mặt đất. Ưu điểm chính của sơ đồ này là kết cấu đoạn ra ống đẩy đơn giản: khớp co giản nhiệt độ có thể đặt cao hơn mặt đất mặc dầu điều đó làm tăng chiều dài ống đẩy và tốn năng lượng. Nhược điểm lớn của nó là khi xảy ra sự cố, nhân viên khó thoát thân. Đôi khi lúc giao động mực nước nhỏ hơn 10 m động cơ điện chính cao hơn cao trình không ngập làm tăng chiều dài trục tổ máy.

Sau đây chúng ta nghiên cứu chi tiết hơn về thành phần nhà máy.

Phần dưới nước của nhà máy bơm khối tảng

Phần dưới của nhà máy bơm khối tảng có kết cấu dạng khối lớn, kể từ sàn động cơ trở xuống đáy móng nhà máy. Phần này gồm phần cửa lấy nước, ống hút, buồng đặt máy bơm chính, ống đẩy và các van, hệ thống tháo nước thấm nước tháo ...

Ống hút của nhà máy bơm khối tảng

Ống hút trong nhà máy bơm khối tảng là bộ phận hướng dòng nước vào máy bơm một cách đều đặn giảm tổn thất cột nước. Người ta đổ bê tông ống hút trong khối bê tông móng nhà máy theo hình dạng thuận dòng bằng cách thay đổi dần tốc độ chảy trong ống hút. Thông qua những kết quả thí nghiệm để xác định kích thước và đưa ra ba dạng: ống hút loại buồng, hai dạng ống hút loại khuỷu cong. Kích thước ống hút do nhà máy chế tạo bơm cung cấp hoặc nếu chưa có ta có thể tham khảo sơ bộ theo Hình 11 - 6 trang sau. Để giảm tổn thất dòng chảy qua ống hút ta tăng kích thước của nó nhưng lại tăng kích thước khối móng nhà máy, làm tăng giá thành xây dựng và phí quản lý. Do vậy cần phải thiết kế hình dạng và kích thước ống hút hợp lý và dùng vữa xi măng số hiệu cao trát bề mặt hay lát thép mặt trong ống hút để giảm sức kháng thủy lực tăng hiệu suất ống hút, đồng thời giảm khối lượng công trình.

Theo tài liệu thí nghiệm ống hút do Liên Xô cũ cung cấp, ta có ba loại sau:

- Loại ống hút kiểu buồng ( hay loại ống hút thẳng hình chữ nhật ) hình 11 - 6,a, loại này có cấu tạo đơn giản, dùng cho máy bơm hướng trục trục đứng có lưu lượng không lớn và đường kính BXCT nhỏ hơn 87 cm. Hệ số sức cản của đường ống với buồng là ζ size 12{ζ} {} = 0,6.

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao lớn chiều rộng nhỏ ( Hình 11 - 6,δ ). Loại này dùng cho máy bơm li tâm và hướng trục có lưu lượng tương đối lớn. Do dạng cong nên tổn thất cột nước nhỏ hơn loại buồng. Vì cột nước do máy bơm tạo ra không cao mà lưu lượng lại lớn, hệ số sức cản giảm nhỏ (ζ = 0,5 ) do đó loại này tiết kiệm đáng kể về năng lượng bơm và làm tăng hiệu suất của trạm .

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao nhỏ nhưng chiều rộng tăng ( H 11 - 6,b)

Loại này dùng khi cao trình đặt máy bơm đặt thấp hơn đáy buồng nhận nước.

Hình dạng và kích thước ống hút của nhà máy khối tảng.

a - ống hút kiểu buồng ; δ - ống hút khuỷu cong cao; b- ống hút khuỷu cong thấp.

Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng.

Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng ( và ở một số nhà máy loại buồng ) được xây liền với nhà máy nhằm đảm bào lấy đủ nước, ngăn chặn vật nổi và cá vào máy bơm, có khả năng ngắt dòng nước để tiến hành sữa chữa, giảm tổn thất cột nước và phân bố vận tốc đều đặn ở cửa vào ống hút.

Kết cấu phần cửa lấy nước của nhà máy loại khối tảng và loại buồng phụ thuộc vào lưu lượng của máy bơm chính và điều kiện lấy nước ( biên độ mực nước, mức độ đọng rác của nguồn nước ... ): Khi độ sâu nước trong kênh ≤ 2,5 m nên dùng cửa lấy nước đơn giản gồm lưới chắn rác đặt nghiêng dọn rác bằng tay, dùng máy đóng mở van sữa chữa bằng máy nâng vít ( xem Hình 11 - 7,a ). Khi trạm bơm có lưu lượng ≤ 4 m3/s, lấy nước từ nguồn nước tương đối sạch có thể dùng cửa lấy nước hai rãnh kết hợp cho cửa van và lưới chắn rác và dọn rác bằng cào cơ khí đặt trên cầu trục chữ môn ( Hình 11 - 7,δ ). Khi trạm bơm có lưu lượng lớn hơn 4 m3/s dùng cửa lấy nước với hai rãnh van riêng cho cửa van và cho lưới chắn rác ( Hình 11 - 7,b ) hoặc lưới nghiêng không rãnh làm sạch bằng máy dọn rác tự di động .Ưu điểm của hai loại sau là :

khi tốc độ dòng chảy trong cửa lấy nước đạt đến 1,5 m/s vẫn không phát sinh nước xoáy. Khi nước nguồn có độ đục lớn nên dùng cửa lấy nước xi phông vì loại này không cần phải đặt van sữa chữa, tuy nhiên giá thành xây dựng và chi phí vận hành lớn.

Các sơ đồ phần lấy nước của nhà máy khối tảng và buồng.a,δ - với tiết diện lỗ lấy nước ≤ 4 m2; b, , - tiết diện > 4 m2; 1- nguồn nước; 2- lưới chắn rác; 3- tường ngực; 4,13- các rãnh của van sữa chữa và rãnh lưới chắn rác; 5- ống hút; 6- máy nâng kiểu vít; 7- gian máy; 8- xe chuyển rác; 9- cầu trục chữ môn; 10- máy dọn rác; 11- dầm cặp ; 12- nơi dưỡng hộ van sữa chữa.

Rãnh van có thể đặt thép dẫn hướng hoặc không có thép dẫn hướng. Khi trong nước có vật nổi lớn cần phải đặt tường ngực, việc chọn cao trình tường ngực cần đảm bảo không sinh phểu xoáy ở mép dưới của tường, muốn vậy nên đặt mép dưới của tường ngực thấp hơn mực nước nhỏ nhất không nhỏ hơn 0,5 m.

Hình dạng phần vào cửa lấy nước và mép lượn của trụ van chỉ dẫn như ở hình 11 - 8.

Đầu vào của trụ cần có dạng tròn hoặc ellipse. Khi hướng nước vào xiên góc cần tăng chiều dài trụ và làm không đối xứng để cho dòng chảy vào lưới chắn rác và lỗ vào ống hút đều đặn.

Sơ đồ phần vào của cửa lấy nước nhà máy khối tảng và buồng.

a - tường ngực và trần ống hút; δ,b - trụ thẳng và trụ xiên; - tường ngực 1; 1,5 - tường ngực thứ nhất và thứ hai; 2- trụ; 3,4,6 - các rãnh lần lượt của: máy dọn rác,lưới chắn rác, van sữa chữa; 7- trần ống hút của máy bơm.

Tầng dưới của nhà máy bơm khối tảng.

Tầng dưới của nhà máy bơm khối tảng tính từ sàn đặt động cơ chính trở xuống, thường đặt các ống hút, ống đẩy và các thiết bị phụ thủy lực khác. Các điều kiện ảnh hưởng đến kích thước tầng dưới nhà máy là: lưu lượng máy bơm, loại và kết cấu kích thước máy bơm, giao động mực nước và chiều sâu nước ở bể hút, độ vững chắc của nhà máy, cách tháo lắp thiết bị, vật liệu xây dựng và biện pháp thi công ...

Bố trí và kích thước khối móng:

Khối móng của nhà máy bơm khối tảng được đổ bê tông liền khối. Khi nền là đất dưới khối móng cần một số lớp cấu tạo sau đây: lớp sát đáy móng là lớp nhựa đường dày 2 ... 3 cm có lưới thép với đường kính Φ size 12{Φ} {} = 5 ... 6 mm, đặt cách nhau 20 ... 30 mm để giữ cho nhựa khỏi bị chảy; dưới lớp nhựa đường là lớp bê tông thô số hiệu 40 ... 60 dày 15 ... 20 cm; dưới cùng là lớp sỏi hoặc đá dăm dày 5 ... 10 cm và san bằng mặt. Khi nền yếu phải tính toán gia cố nền bằng các biện pháp: nền cao, thả giếng chìm ..v.v... Trong khối móng bố trí đường hầm tập trung nước 4 ( xem Hình 11 - 9 ) từ ống hút khi sữa chữa và nước thấm từ sàn bơm chảy xuống ( xem lại Hệ thống tiêu nước trong nhà máy chương X ), đường hầm có cao trình đáy thấp hơn đáy ống hút từ 10 ... 20 cm và có đường ống 3 nối với ống hút Kích thước ngang của đường hầm tối thiểu 1,8 x 0,8 m để đảm bảo đi lại khi sữa chữa các thiết bị dưới đường hầm. Dọc đường hầm có rãnh tập trung nước về hố bơm tiêu nước trong nhà máy, độ dốc rãnh lấy từ 1/500 ... 1/1000. Kích thước khối móng ( xem Hình 11 - 9 ) tính theo công thức:

Trong đó: h1 là chiều dày tấm đáy nhỏ nhất, xác định dựa vào tính toán cân bằng tĩnh. Trường hợp sơ bộ lấy từ 0,8 ... 1,2 m;

h2 là chiều cao từ đáy đường hầm đến sàn bơm, nó bằng chiều cao ống hút ho cộng với h6, chiều cao ống hút ho tra được, còn chiều cao h6 là độ chênh giữa đáy ống hút 2 và đáy đường hầm 4 để đảm bảo tháo tự chảy từ ống hút ra đường hầm thường lấy h6 = 0,2 ... 0,3 m ⇒ = ho + h6 .

Độ cao móng có quan hệ với cao trình đặt máy bơm như:

với h3 là độ chênh giữa giữa cao trình đặt máy bơm và cao trình sàn bơm, thường sơ bộ lấy h3= 0,6 ... 0,8 m, lấy chính xác từ tài liệu máy bơm.

Sơ đồ xác định kích thước nhà máy bơm khối tảng.

a - mặt cắt ngang nhà máy ; b - mặt cắt dọc nhà máy.

Bố trí và kích thước gian máy bơm.

Gian máy bơm chính là nơi đặt máy bơm chính, ống đẩy, thiết bị phụ và bệ đỡ động cơ điện, yêu cầu phải khô ráo và sạch sẽ và đảm bảo đi lại vận hành. Gian máy bơm có thể ngăn thành từng buồng cho từng tổ máy bơm, cũng có thể không xây ngăn mà để thông giữa các tổ máy. Việc xây ngăn hay không tùy thuộc vào độ cứng của tường nhà máy. Khi chiều cao gian bơm lớn hơn 10 m người ta thường xây tường ngăn để rút ngắn chiều dài nhịp dầm đơ, các dầm chính của động cơ chạy suốt dọc nhà máy, giảm khối lượng bê tông và thép dầm, nhưng cũng làm tăng chiều dài nhà máy tăng khối lượng bê tông của gian máy. Ngược lại, trong kết cấu không có tường ngăn thì chiều dài nhà máy sẽ giảm, nhưng tường thượng hạ lưu nhà máy sẽ dầy hơn để đỡ dầm chính của động cơ. Vì vậy loại không có tường ngăn thường dùng khi chiều cao gian máy bơm từ 5 ... 8 m. Theo kinh nghiệm thường bề dày tường δ thượng hạ lưu lấy như sau: khi chiều cao tường 4 m thì lấy δ size 12{δ} {} = 0,6m; khi chiều cao tường 6 m lấy δ size 12{δ} {} = 0,8 m; cao 8 m lấy δ size 12{δ} {} =1 m.

Để chống thấm nước vào giam máy bơm, khi xây dựng mặt ngoài tường ta trát lớp xi măng chống thầm cao hơn mực nước cao nhất một đoạn 0,5 m, phía tường có đắp đất phải quét thêm hai hoặc ba lớp nhựa đường và phủ ngoài bằng bao tải, mặt trong tường quét vôi chống ẩm.

Từ gian bơm xuống ống hút và đường hầm thường làm các cửa lên xuống và cầu thang ở vị trí thuận lợi. Lỗ cửa có kích thước đủ cho người lên xuống, thường lấy đường kính 0,8 m, nếu lỗ vuông thì lấy 0,8 x 0,8 m. Đậy lỗ bằng bằng thép tấm dày 1 ... 1,5 cm, để chồng nước rò lên sàn ta đặt tấm đệm cao su dưới tấm nắp cho kín nước.

* Theo hình vẽ 11 - 9 chiều rộng đáy móng được tính như sau:

Trong đó :

l1, δ size 12{δ} {}1, b2 lần lượt là: khoảng cách từ mép ngoài tường đến miệng vào ống hút ( thường lấy 0,5 m ); bề dày tường trước ( thường lấy từ 0,6 ... 1 m ); khoảng cách từ mép tường đến bệ máy bơm để đi lại an toàn ( thường lấy 1 ... 1,2 m ).

b1 là kích thước ngoài của bệ đỡ máy bơm, tra ở tài liệu máy bơm.

b3 là khoảng cách để đi lại khi cần, thường lấy bằng 0,7 m.

δ size 12{δ} {}2 là bề dày tường sau, lấy 0,6 ... 1,2 m.

Tính theo công thức trên nếu không đủ kích thước quản lý trong nhà máy thì có thể kéo dài ống hút ra phía bể hút. Và cũng cần chú ý bố trí kích thước sao cho tầng máy bơm và tầng động cơ phía trên khớp nhau để việc truyền trọng lượng phía trên xuống đúng đường tâm tường tầng dưới.

* Chiều cao toàn bộ tầng dưới sẽ là :

Trong đó: chiều cao gian bơm

Các kích thước trên phải tra tài liệu máy bơm và dựa thêm vào mực nước lớn nhất ở bể hút. Căn cứ vào máy bơm đã chọn ta tìm cao trình đặt máy bơm ( trên hình là size 12{ nabla } {}1 ) và cao trình trung tâm miệng ra máy bơm ( size 12{ nabla } {}2) và căn cứ vào mực nước lớn nhất lấy cao trình sàn động cơ cao hơn mực nước lớn nhất (Zmax) + độ cao sóng leo (hsl) và một độ an toàn 0,5 m :

Khi xác định được các cao trình trên chúng ta sẽ tìm ra các trị số h3,h4 , h 5 .Trong điều kiện mực nước trước trạm giao động lớn thì sẽ rất lớn và yêu cầu miệng ống hút phải ngập dưới mực nước nhỏ nhất một đoạn từ 0,5 ... 1 m lúc nầy có thể phải nối thêm trục giữa máy bơm và động cơ.

* Chiều dài tầng dưới nhà máy nếu có tường ngăn:

Chiều dài tổng cộng của tầng dưới nhà máy sẽ do số máy bơm và cách bố trí thiết bị

phụ quyết định, thường lấy bằng chiều dài gian xây trên mặt đất để bảo đảm nhà máy ổn định và các gian đầu hồi tầng dưới sẽ đặt các thiết bị phụ như: bơm cấp nước kỹ thuật, bể lọc nước, hố tiêu nước ... Do vậy chiều dài tổng cộng của tầng dưới tính như sau:

Trong công thức: n là số tổ máy bơm chính;

l - chiều dài sàn lắp láp, thường lấy bằng một gian máy, yêu cầu đủ kích thước để đặt các bộ phận cần sữa chữa;

δ size 12{δ} {}t- chiều dày tường của gian xây trên mặt đất để đặt động cơ, thường lấy 0,25 ... 0,35 m;

0,2 - hai mép thừa giữa tầng dưới và tầng trên cho truyền lực đúng tâm tầng dưới.

Ddc- đường kính động cơ, ( m );

b4- lối đi lại giữa vỏ động cơ và tường ngăn, lấy ít nhất 1m khi điện áp thấp và 1,5 m khi điện áp cao;

là khoảng cách giữa hai trục tổ máy bơm, ( m ), trong đó δ size 12{δ} {}

là bề dày tường ngăn lấy theo tính toán.

Việc xác định kích thước tầng dưới nhà máy bơm li tâm trục đứng khối tảng cũng tương tự, cần chú ý thêm về kích thước tăng thêm do có van ống đẩy, kích thước bản thân máy bơm ... mà máy bơm hướng trục và hướng chéo không có. Cũng cần chú ý rằng trong thực tế thiết kế từ kích thước tổ máy cộng với những quy định về khoảng cách đi lại, yêu cầu về sữa chữa, về thiết bị phụ ...vv.. đặt lên giấy vẽ và điều chỉnh cho thích hợp để chọn ra kích thước nhà máy chứ không cần phải tính chi tiết theo các công thức trên một cách máy móc sẽ làm mất cân xứng về kích thước nhà máy.

Vật liệu để xây tầng máy bơm khối tảng thường là bê tông cốt thép số hiệu không nhỏ hơn 150 , dùng bê tông chống thấm từ B4 trở lên, để xây dựng trong điều kiện nước ngầm có tính xâm thực thì phải dùng loại xi măng đặc biệt để chống xâm thực.

Phần trên của nhà máy bơm khối tảng và loại buồng.

Bố trí tổng thể phần trên của đầu mối nhà máy bơm

Phần trên thông thường bao gồm: gian máy chính, sàn lắp ráp và các nhà phụ xây ghé sát gian máy chính để đặt các thiết bị điện ( thiết bị khởi động, điều khiển, thiết bị phân phối điện ...), trạm máy biến áp và các thiết bị phụ khác. Gian máy chính chứa động cơ điện, các tủ điều khiển tổ máy, bên trên có cầu trục di động để nâng hạ thiết bị nặng cần lắp ráp sữa chữa. Về cấu tạo, phần trên nhà máy là một nhà công nghiệp thông thường, kể từ cao trình sàn động cơ trở lên ( xem khái quát Hình 11 - 10 ). Từ hình vẽ ta thấy quan hệ giữa phần trên và phần dưới của đầu mối nhà máy bơm khối tảng, máy bơm hướng chéo. Phần trên kể từ cao trình sàn động cơ ( size 12{ nabla } {}18,5). Gian máy chính chứa phần trên của động cơ điện, phần bao che gồm có các cột đỡ ( hoặc khung ) mái đỡ dầm cầu trục và phần bao che, bên trên có bố trí cầu trục 4 chạy dọc gian máy, các cửa sổ và cửa ra vào ... Phia trái gian máy chính là phần cửa lấy nước gồm cần trục chữ môn 3 thao tác van, lưới chắn rác và thiết bị dọn rác. Xây ghé bên phải nhà máy chính có gian thiết bị phân phối điện và điều khiển 7 và trạm máy biến áp 5 hạ điện áp từ lưới điện và đưa điện về thiết bị phân phối điện của trạm. Đây là cách bố trí điển hình phần trên của đầu mối nhà máy bơm khối tảng và của nhà máy kiểu buồng.

Cấu tạo các kết cấu của gian máy chính.

Sau đây ta xem xét một số kết cấu trong gian máy chính của nhà máy bơm:

Bố trí đầu mối trạm bơm khối tảng.

1- van sữa chữa; 2- lưới chắn rác; 3- cần trục chữ môn vớt rác bằng gầu ngoạm; 4- cầu trục gian máy chính; 5- máy biến áp động lực; 6- máy bơm cánh chéo.

Kết cấu khung, cột nhà máy:

Kết cấu khung nhà máy gồm các cột đỡ hoặc khung nhà máy, là bộ phận chịu lực chủ yếu của phần trên nhà máy thường là kết cấu bê tông cốt thép số hiệu cao. Khi trọng lượng nặng nhất cần tháo lắp dưới 5 tấn thường ta dùng các hàng cột hai bên không có dầm nối hai hàng cột, nếu trọng lượng trên lớn hơn 5 tấn thì dùng khung cứng. Kích thước tiết diện cột hoặc khung và diện tích cốt thép trong kết cấu phải được tính toán xác định cụ thể. Tuy nhiên qua kinh nghiệm thiết kế ta có thể chọn sơ bộ ban đầu về tiết diện cột hay dầm, sau đó tính toán cụ thể.

Cột chia làm hai phần, lấy vị trí dầm đỡ cầu trục làm mốc: phần trên dầm đỡ cầu trục làm nơi tựa kết cấu mang lực mái; phần dưới dầm đỡ cầu trục chịu các lực và tải trọng: tải trọng truyền từ dầm đỡ cầu trục truyền tới, tải trọng của kết cấu mang lực mái, tải trọng cầu trục và tải trọng vật nâng, tải trọng cột ... Cột thường có tiết diện chữ nhật: phần trên có tiết diện 380x400, 600x400 mm; phần dưới thường 600 x 400, 400 x 800, 800 x 500 mm ... Khi thiết kế khung cột cần chú ý đến hình thức liên kết giữa tường, kết

cấu liên kết giữa dầm đở cầu trục và cột, liên kết giữa đường ray trên dầm đở cầu trục và dầm đỡ ...

Mái nhà máy gồm :

Kết cấu mang lực mái ( dầm hoặc dàn thép ), kết cấu nền tựa mái, kết cấu bao che. Tiết diện mái bê tông cốt thép thường có dạng chữ T hay chữ nhật chiều rộng cánh chữ T thường lấy lớn hơn 1/50 ... 1/60 chiều dài của dầm, chiều cao giữa nhịp dầm thường lấy bằng 1/10 ... 1/15 chiều dài nhịp dầm. Cần chú ý nếu dầm mái có nhiệm vụ giữ dầm treo cầu trục gian máy thì chọn tiết diện phải lớn và chịu lực lớn hơn.

Cửa sổ và cửa ra vào của nhà máy:

Vì tầng trên nhà máy xây trên mặt đất, để nhận đủ ánh sáng mặt trời và thông gió thoát nhiệt cho nhà máy diện tích cửa phải chọn đủ để đạt những yêu cầu trên. Theo kinh nghiệm ở gian máy chính thường lấy tổng diện tích cửa sổ bằng 1/3 ... 1/5 và không nhỏ hơn 1/8 diện tích mặt sàn động cơ. Ở các gian phụ, diện tích này có thể lấy nhỏ hơn, thường lấy 1/10 ... 1/12 diện tích sàn của các gian đó. Trong các gian đặt tủ điện thường chỉ làm cửa sổ chiếu sáng và bọc lưới thép để ngăn rắn rết bò vào các tủ điện. Chiều rộng cửa sổ thường lấy bội của 500 mm: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6 m. Chiều cao cửa sổ thường lấy bội của 600 mm: 1,2; 1,6; 2,4; 3; 3,6; 4,8 m.

Các cửa lớn phục vụ ra vào thường đặt ở tường đầu hồi thuộc gian lắp ráp để tiện chuyển máy móc thiết bị từ ngoài vào nhà máy. Cửa lớn thường đóng hàng ngày. Kích thước cửa lớn chọn tùy thuộc kích thước phương tiện vận chuyển vào nhà máy và kích thước vật cồng kềnh nhất cần chuyển vào gian lắp ráp và lấy không nhỏ hơn 2,5 m, cao hơn 3 m. Nếu sữa chữa máy biến áp trên sàn lắp ráp thì phải làm đường rây vào nhà máy và bảo đảm đường rây nằm ngang xuyên qua cửa lớn mà độ cao sàn phải cao hơn mặt đất san ủi.

Cấu tạo và tính toán thiết kế kết cấu chi tiết phần trên nhà máy sinh viên cần xem ở các tài liệu và giáo trình kiến trúc, kết cấu ..v.v.. trong giáo trình nầy chỉ trình bày mang tính hệ thống và số liệu đúc kết kinh nghiệm có liên quan trực tiếp đến môn học mà thôi.

Sàn lắp ráp trong nhà máy.

Sàn lắp ráp thường đặt phía đầu hồi của gian máy chính, gần đường chở vật liệu máy móc. Yêu cầu diện tích của gian lắp ráp phải đủ để bố trí các cụm thiết bị để tiến hành lắp ráp, sữa chữa ( các cụm thiết bị gồm có: máy biến áp, các giá đỡ trên và dưới của động cơ điện, rô to động cơ, trục, BXCT máy bơm, nắp máy bơm, ổ chịu lực ... ). Cũng có thể kết hợp bố trí một số cụm thiết bị cần sữa chữa trong gian máy chính khi sàn không đủ diện tích nếu bảo đảm việc sữa chữa không ảnh hưởng xấu đến độ an toàn của tổ máy đang vận hành ( xem ví dụ ở Hình 11 - 11 ). Bề rộng sàn lắp ráp nên lấy bằng bề rộng gian máy để tận dụng cầu trục gian máy để nâng và chuyển các cụm thiết bị, việc bố trí vị trí các cụm máy cần bảo đảm tâm nâng nằm trong vùng hoạt động của các móc

cầu trục. Trên sàn gian máy chính cần bố trí các lỗ liên thông với tầng dưới để thả móc cầu trục kéo van và một số thiết bị bên dưới lên để sữa chữa.

Bố trí các cụm thiết bị sữa chữa trên sàn lắp ráp và gian máy.1,2- giá đỡ trên và dưới của động cơ; 3- vùng đặt MBA sữa chữa; 4- ổ chịu lực; 5- rôto động cơ điện; 6- trục; 7,8- BXCT và nắp máy bơm; 9,10- ranh giới vùng làm việc củamóc chính và móc phụ cầu trục; 11- trục dầm đỡ cầu trục; 12- lỗ nâng van đĩa; 13,14,15 - động cơ điện.

Các gian thiết bị phụ phần điện

Các gian thiết bị phụ phần điện thường được bố trí cùng tầng trên với gian máy, trong đó chứa các tủ điện điều khiển, các thiết bị phân phối cùng phía với trạm máy biến áp để rút ngắn đường dây dẫn điện và dễ quản lý. Nếu số lượng tủ điện quá nhiều thì thường các gian thiết bị điện xây ghé sát và thông với gian máy gian máy chính ( xem Hình 11 - 10 ở trên ), nếu diện tích gian máy có đủ để bố trí các thiết bị điện thì đặt đặt chúng luôn trong gian máy chính ( xem Hình 11 - 13 ). Trường hợp không thể bố trí các gian điện liền với gian máy chính thì mới bố trí chúng ở khu riêng tách khỏi nhà máy, cách bố trí này sẽ không lợi về quản lý. Các gian đặt thiết bị điện phải đảm bảo khô ráo, thông gió tốt, an toàn điện, dùng vật liệu chống cháy để xây buồng .

Kích thước phần trên nhà máy bơm

Kích thước phần trên nhà máy phải chọn kết hợp chặt chẽ với các buồng của tầng dưới và có các cầu thang lên xuống thông thương nhau và có các lỗ trục vật để tận dụng các móc cầu trục của gian máy chính.

Kích thước bề rộng gian máy dựa vào yêu cầu đủ để đặt phần trên động cơ điện và các tủ điều khiển, đo lường, đủ khoảng cách để nhân viền đi lại vận hành an toàn, kết hợp với bề rộng nhịp cầu trục đã sản xuất sẵn để chọn, chú ý đến phạm vi hoạt động của các móc cầu trục để bảo đảm nâng hạ vật nặng đúng tâm an toàn. Khoảng cách trục gian động cơ lấy theo công thức sau và cân bằng khoảng cách trục phần dưới của nhà máy:

,

các ký hiệu như đã giải thích ở phần trước.

Chiều cao tầng trên được xác định chủ yếu theo yêu cầu nâng được cụm thiết bị cao nhất và chuyển chúng qua các thiết bị khác đang làm việc không bị va chạm ( chủ yếu rút BXCT + trục máy bơm hoặc rôto + trục động cơ điện ) đồng thời rút được lõi máy biến áp khi sữa chữa MBA trên sàn lắp ráp.

Chiều cao tầng trên phụ thuộc chủ yếu vào cách bố trí thiết bị chính và điều kiện tháo lắp các cụm thiết bị tại nơi đặt máy và vận chuyển đến sàn lắp ráp để sữa chữa. Yêu cầu cao trình dầm đỡ cầu trục ( size 12{ nabla } {}dct ) phải đủ cao để rút các cụm thiết bị cao nhất tại chỗ và cẩu qua các tổ máy đang làm việc không bị va chạm. Theo hình vẽ 11 - 12 cao trình size 12{ nabla } {}dct được xác định theo công thức sau:

h - là chiều dài trục động cơ, ( m );

c - là chiều dài dây chão buộc vật nâng , thường lấy 0,5 ... 0,7 m;

f - là khoảng cách tối thiểu từ móc cầu trục đến size 12{ nabla } {}dct, tra bảng cầu trục.

Sơ đồ xác định chiều cao tầng trên nhà máy.

a - cắt ngang nhà máy ; b - bình đồ cầu trục.

Từ cao trình size 12{ nabla } {}dct, và kích thước cầu trục, kết cấu mái... ta tính được chiều cao tầng trên nhà máy. Chú ý rằng cao trình dầm cầu trục còn có liên quan đến việc rút lõi máy biến áp khi sữa chữa MBA trong nhà máy, nếu cao trình xác định theo công thức 11 - 5 mà không bảo đảm sữa chữa MBA thì có thể nâng size 12{ nabla } {}dct, cao lên hoặc đào hố MBA ở sàn lắp ráp để thỏa mãn rút được lõi mà không phải nâng dầm.

Sàn động cơ điện đúc bằng bê tông cốt thép tại chỗ , chiều dày sàn khoảng 12 ... 15 cm, các dầm đỡ động cơ bố trí theo điều kiện cấu tạo của tầng dưới . Nếu buồng máy bơm không có tường ngăn giữa các máy bơm thì dầm chính đặt trên tường thượng hạ lưu nhà máy, nếu có các tường ngăn thì dầm chính đặt dọc nhà máy gối lên các tường ngăn.

Cắt dọc và bố trí mặt bằng gian động cơ nhà máy khối tảng.

1- động cơ điện; 2- máy bơm chính; 12- các tủ điện điều khiển; 14- ống tràn nước ;15- thiết bị phân phối điện; 16- các thùng dầu vận hành; 17- máy bơm tháo nước; giếng nước tháo; 13- đường hầm tập trung nước tháo và nước thấm; 11- cầu trục .

Mục lục
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự