bài tập lớn thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới đề số 04

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI
----------  ---------ĐỀ SỐ :04

I_ Tài liệu thiết kế:
-Dựa vào quy hoạch thủy lợi cho một vùng sản xuất 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 trạm bơm tỷ lệ 1/1000 ,cao độ mặt đất của các đường đồng mức như
bình đồ.
Bảng-1: Cao độ mặt đất tự nhiên
Ký hiệu
a(m)
b(m)
c(m)
d(m)
e(m)
g(m)
h(m)
Đề (04)
66,0
66,5
67,0
67,5
68,0

68,5
69,0
2>Lưu lượng yêu cầu trạm bơm phải cung cấp trong các thời kỳ sinh trưởng của cây
trồng như bảng sau:
Bảng-2:Bảng lưu lượng yêu cầu tưới trong các thời kỳ
Từ ÷ đến

Số ngày

Lưu lượng yêu cầu (m3/s)

16/11 ÷21/12
46
21.00
01/1 ÷15/01
15
14.00
22/01÷12/02
22
13.60
13/02÷28/02
16
13.60
01/03 ÷26/03
26
21.00
01/04÷10/04
10
13.60
11/04 ÷30/04

20
21.00
01/05 ÷10/05
10
13.60
16/05 ÷25/05
10
13.60
3>Cao trình mực nước sông tại vò trí xây dựng trạm bơm ứng với tần suất thiết kế
P = 75% ghi ở bảng -3
4>Cao trình mực nước yêu cầu thiết kế ở đầu kênh tưới là 68.20 (m) tra bảng-4
5>Cao trình mực nước lũ ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra p=1% là(chẵn)
Zmax =+66,60(m)
6>Cao trình mực nước thấp ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra p=90% là (chẵn)
Zmim =64,20 (m)
7> Nhiệt độ trung bình của nươc sông t = 25 oC.

1


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

8>Các hạt phù xa trong nước sông có đường kính trung bình d tb=0.04mm, tốc độ chìm
lắng W = 1.1mm/s.
9>trên tuyến cũng xây dựng trạm cũng như nơi tuyến kênh đi qua,tình hình đòa chất
tương đối tốt ,dưới lớp đất canh tác là lớp đất thòt pha cát.

10/ Khu vực đặt trạmbơm rất gần đường giao thông và đường dây điện cao thế 10KV.
Bảng-3 :Cao trình mực nước bình quân tuần của sông trong năm thiết kế
Tháng
11

12

1

2

3

4

5

Tuần
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

1
2
3
1
2
3
1
2
3

Số ngày
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

10
10

Cao trình mực nước (m)
65,70
65,80
65,90
65,30
65,60
65,70
65,70
65,50
65,20
64,90
65,30
64,80
64,70
64,60
64,80
65,20
65,20
65,30
65,50
65,60
65,70

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 theo cao trình đặt máy, tính các kích thước cơ bản của
nhà máy, bể hút và bể tháo.
2


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

6> Các bản vẽ kèm theo thuyết minh .
a/ Bố trí tổng thể công trình đầu mối tỷ lệ 1/1000.
b/Cắt ngang nhà máy tỷ lệ 1/50-1/100.
c/Hình chiếu bằng nhà máy có thể hiện cấu tạo,kích thước và bố trí các tầng tỷ
lệ 1/50,1/100,1/200.
THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
A_BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TRẠM BƠM
I_Chọn tuyến công trình :
-Dựa vào bản đồ đòa hình và nhiệm vụ của trạm bơm ta có thể chọn tuyến công trình
như hình vẽ trên bình đồ. Ta chọn tuyến công trình tại đoạn sông gần ngay sau đoạn
cong ở phía bờ lõm, như vậy sẽ chống được sự bồi lắng làm lấp cửa lấy nước .Ở đây các
đường đồng mức tương đối đều nhau nên khối lượng đào đắp cũng đều và nhỏ nhất.
-Hướng lấy nước thuận:
-Ổn đònh về mặt xói lở, bồi lắng
-Khống chế diện tích tưới lớn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất
II_Chọn vò trí nhà máy:
-Như tài liệu đòa hình và tài liệu thuỷ văn đã cho thì đây là sông không có đê bao và
mực nước lên xuống thấp nên ta chọn kiểu nhà máy có sơ đồ bố trí riêng biệt trên bờ

sông .
-Theo tài liệu thủy văn thì mực nước sông lên xuống trong khoảng 2,4(m) .Cao trình
mực nước lũ lớn nhất là ∇lũ+66,6(m) nên ta sơ bộ chọn cao trình sàn động cơ đảm bảo
chống lũ là ∇sàn+67,1(m), và đặt vò trí nhà máy tại tuyến công trình ở nơi có cao trình
∇+67,1(m) cao hơn mặt đất tự nhiên là 0,5m.
-Để việc vận chuyển giao thông được dễ dàng ,khối lượng đào đắp nhỏ, và lợi dụng
thông gió tự nhiên thì cao trình sàn động cơ cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0,2 ÷ 0,3(m).
Vậy ta chọn cao trình sàn động cơ là:
∇sànĐC +67,5(m)
III_Xác đònh vò trí bể tháo :
-Với cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới là ∇ +68,20m và lưu lượng Q= 21,0(m 3/s để
đảm bảo tưới tự chảy cho toàn khu vực và mực nước yêu cầu đầu kênh tưới khi máy
bơm làm việc với lưu lượng thiết kế, ta chọn sơ bộ vò trí bể tháo ở cao trình ∇+68,50m trên
tuyến công trình .
-Từ tuyến công trình và cách chọn vò trí nhà máy, bể tháo ta có sơ đồ bố trí tổng thể
công trình đầu mối trạm bơm tưới như sau :
SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỤM CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TRẠM BƠM NHƯ SAU:

3


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

4
3
1-Sông

5
5

2

6

7
6

8
7

3
2

2-cống nước
3-kênh dẫn
4- bể hút
6-ống đẩy
7-bể tháo
8- kênh tháo
B_CHỌN LƯU LƯNG THIẾT KẾ CHO TRẠM BƠM :
- Chọn lưu lượng thiết kế cho trạm bơm dựa vào đường quá trình lưu lượng cần
[Qyc=f(t) ]
Qm3/s

1- sông
5-Nhà máy

21.0
0

21.0
0
14.0
0

46

15

13.6
0

22

21.0
0
13.6
0

16

26

10

13.6

0

20

10

T(ngày)

-Lưu lượng thiết kế Qtk được chọn là trò số lớn nhất trong biểu đồ và trò số này có thời
gian duy trì tương đối dài (t≥ 20 ngày ). Ở đây lưu lượng lớn nhất là 21.00(m 3/s) và có
thời gian yêu cầu t = 46 ngày, vậy chọn Qtk = 21.00(m3/s).
-Lưu lượng nhỏ nhất bằng trò số nhỏ nhất trong biểu đồ vậy Q min =13.60(m3/s).
-Lưu lượng lớn nhất lấy bằng Qmax= k* Qtk=1.15*21.00 = 24.15(m3/s)( vì Qtk>10 m3/s nên
ta chọn k= 1.15).

4


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

C_THIẾT KẾ KÊNH:
I _Thiết kế kênh tháo :
-Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới mặt ruộng, kênh tháo phải đảm bảo
dẫn đủ nước, ổn đònh không bò bồi lắng và xói lơ. Thông qua tính toán thủy lực để xác
đònh kích thước mặt cắt kênh. Dựa vào Q tk= 21(m3/s) tình hình đòa chất nơi tuyến kênh
đi qua là đất thòt pha cát ta chọn các yếu tố thủy lực như m=1,5; n=0,025,

Qtk= 21(m3/s); i = 0.0001=10*10-4.
-Từ các yếùu tố trên ,sơ bộ ta xác đònh kích thước mặt cắt kênh theo công thức kinh
nghiệm sau :
+Tính b theo phương pháp mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực:
h = A × QTK = 1,0 × 21,00 = 4,58(m)

Trong đó:
A_ hệ số thường lấy từ (0.7 -1.0) ,ở đây ta lấy A =1.0
+Tính f(Rln): tính theo công thức Agơrôtskin
f(Rln) =

4mo * i
8.424 * 0.0001
=
Q
21

= 0,004

có f(Rln) tra bảng thủy lực ta được Rln= 1,98.
h
-Lập tỷ số R
=
LN
b
=2,327 => b=
R ln
b
-Lập tỷ số R
=

LN
h
=1,725 => b=
R ln

h
4,58
=
2,31;
có
RLN =2,31 và m= 1,5 tra bảng(8-3_BTTL) ta được
1,98
b
* Rln = 2,32.1,98 =4,60(m) ta chọn bk=4,60(m)
R ln
b
4,60
=
2,32;
có
RLN =2,32 và m= 1,5 tra bảng(8-3_BTTL) ta được
1,98
b
* Rln = 1,725.1,98 =3,41(m) ta chọn bk=4,60(m)vàhk = 3,41(m)
R ln

-Để đảm bảo kênh ổn đònh ta cần kiểm tra kênh theo các điều kiện sau:
+Điều kiện không xói lở :
Vmax < [ Vkx]
+Điều kiện không bồi lắng : Vmin > [ Vkl]

trong đó :
Vmax ,Vmin _Tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với Qgc ,và Qmin
[ Vkx] ,[ Vkl]_Tốc độ không xói không lắng cho phép phụ thuộc vào tính chất
đất nơi tuyến kênh đi qua .
Tính [ Vkx] ta dùng công thức Ghiếc kan:
•
[ Vkx] = k*Q0.1max (m/s)
Trong đó :
Q_Lưu lượng gia cường Q = 21,0(m3/s)
K_Hệ số quyết đònh bởi tính chất đất nơi tuyến kênh đi qua .Với
đất thòt pha cát K=0.53
5


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Vậy [ Vkx] = 0.53*21,00.1 = 0,718(m/s)
-Vận tốc không lắng cho phép [ Vkl] được xác đònh theo quy phạm của Liên Xô:
[ Vkl] = A*Q0.2min (m/s)
Trong đó :
A_Hệ số phụ thuộc vào tốc độ chìm lắng của bùn cát .
Với W = 1.1mm/s(W<1,5mm/s) thì A = 0.33
Vậy [ Vkl] = 0,33*13,60.2 = 0,556(m/s)
Tính Vmax :
•
Vmax =

Trong đo:ù

•

Qgc

ω gc

3

Qgc = 21,0(m /s)
ω gc_ Tính như sau ω gc = ( b+m*hgc)*hgc

Xác đònh hgc :
Ta có F (Rln) =

4mo * i
8.424 * 0.0001
=
Qmax
21,0

= 0.004

-Có f(Rln) tra bảng tra thủy lực ta được : Rln= 1,98.
b
4,60
b
h

-Lập tỷ số R = 1,98 = 2,32 có
=2,32 và m = 1,5 tra bảng ta được
=1,725
R ln
R ln
LN

=> hgc=

h
* Rln = 1,725*1,98 = 3,416(m)
R ln

=> ω gc = (b + m*hgc)*hgc = (4,60+1,5*3,415)*3,416 = 33,20(m2)
Qgc

21,0

Vậy Vmax = ω = 33,2 = 0,632(m / s )
gc
-Tính Vmin: ứng với Qmin = 13,60 m3/s; n =0.025; i = 10-4; b =4,60(m)
Ta có :
F (Rln) =

4mo * i
8.424 × 0.0001
= 0,006
=
Qmin
13,60

-Có f(Rln) tra bảng tra thủy lực(8-1) ta được : Rln = 1,70
b

4,60

b
h
-Lập tỷ số: R = 1,70 = 2,705 có
= 2,705và m=1,5 tra bảng ta được
=1,455
R ln
R ln
LN

=>hmin=

h
* Rln = 1,455*1,70 = 2,473(m)
R ln

=> ω min = (b +m*hmin)*hmin = (4,60 +1,5*2,473)*2,473 =20,55(m2)
Q

13,60

min
Vậy Vmin = ω = 20,55 = 0,661(m / s )
min

6


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

+Vmax = 0,632(m/s) < [ Vkx] = 0,718(m/s)⇒ Đảm bảo điều kiện không xói lở
+Vmin = 0,661(m/s) < [ Vkl] = 0,556(m/s) )⇒ Đảm bảo điều kiện không bồi lắng
Từ các kết quả trên ta thấy mặt cắt kênh khi tính toán trong thiết kế là hợp lý
Xác đònh Cao trình đáy kênh tháo:
•
Cao trình đáy kênh tháo được xác đònh theo quan hệ :
Zđk = Zyc -htk
Trong đó:
Zyc_Cao trình mực nước đầu kênh tưới Zyc = 68,20(m)
htk _Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lưu lượng thiết kế htk = 3,416(m)
 Zđk = 68,20 – 3,416 = 64,784(m).
Cao trình bờ kênh tháo:
•
Zbk = Zđk + hgc + a
Trong đó :
hgc _Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lưu lượng gia cường h gc = 3,416(m).
a_Chiều cao an toàn của bờ kênh, Với (Q tk = 21,00(m3/s trong khoảng10-30)
nên lấy a = 2,0(m)
Zbk = Zđk + hgc + a = 63,62 + 3,416 + 2,0 = 69,04(m).
Chiều rộng bờ kênh lấy bk = 2.0(m) ứng với lưu lượng Qtk = 21,00(m3/s).
•

MẶT CẮT KÊNH THÁO
69.04
b=2.0

63.62

m =1,5

hk = 3.41

B

Xác đònh đường quá trình mực nước trong bể tháo:
+Tính h ứng với lưu lượng từng ngày:
Q(m3/s); m =1,5; n = 0.025, i =10- 4; b = 4,60m.

•

Ta có

f(Rln) =

4mo * i
Q

+Có f(Rln ) tra bảng tra thủy lực(8-1) ta được : Rln
b

h

+Lập tỷ số: có R và m =1,5 tra bảng ta được R =1,69
LN
Ln
h

=> h = R × RLN (m)
LN

7


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

•

Cao trình mực nước trong bể tháo được xác đònh theo công thức :
Trong công thức trên :
Zbt = Zđk + h + ∑ ht/bt

∑ ht/bt _Cột nước tổn thất từ bể tháo ra kênh, trò số này nhỏ thường bỏ qua.

h_Độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với các lưu lượng, dòng chảy trong kênh
tháo tưới là dòng chảy đều nên bài toán lúc này là có Q,b,m,n,i,tìm h .Để tiện ta
lập bảng tính sau:
Bảng tính Zbt đối với từng cấp lưu lượng

Ztb(m)

- Căn cứ vào kết quả tính toán ta vẽ được đường quá trình mực nước trong bể tháo
67.0
3

67.0
3
66.4
1

46
15
II_Thiết kế kênh dẫn:

66.4
1

22

67.0
3
66.4
1

16

26

10

66.4
1

20

10

10
T(ngày)

8


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

-Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước vào nguồn từ bể hút của trạm bơm. Vì trạm bơm chỉ
có một kênh tháo nên 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 .
-Vì mực nước sông lên xuống thấp nên không cần bố trí cống điều tiết ở đầu kênh
dẫn .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:
-Kênh dẫn thường phải đào sâu ,kênh tháo vừa đào vừa đắp ,nên mái kênh dẫn thường
lấy ít dốc hơn.
-Kênh dẫn không có công trình điều tiết ở đàu kênh thì mực nước trong kênh hoàn toàn

phụ thuộc vào mực nước sông, nên mặt cắt ướt của kênh rất lớn, tốc độ dòng chảy trong
kênh rất nhỏ nên việc bồi lắng không tránh khỏi do đó phải đề ra các biện pháp xử lý
nạo vét hàng năm.
-Để đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng trong các thời kỳ, cao trình đáy kênh dẫn được xác
đònh theo công thức :
Zđk = Zbh min - htk
Trong đó :
htk= 4,58(m)_độ sâu dòng chảy khi dẫn với lưu lượng thiết kế)
Zbhmin_Cao trình bể hút thấp nhất ứng với tần suất kiểm tra P = 90% có giá trò bằng
Zbh min= Zs min- ht
Vì kênh dẫn nước từ sông không có cống điều tiết nên ht ta bỏ qua.

Zbh min= Zs min =+ 64,20(m)
-Ta chọn mặt cắt kênh dẫn như kênh tháo và các yếu tố thủy lực cũng như kênh tháo
.Vậy khi dẫn nước vào bể hút với lưu lượng thiết kế thì độ sâu h tk = 3,41(m)
⇒ Zđk = Zbh min - htk = 64,20 – 3,41 = 60,79(m)
Cao trình bờ kênh dẫn:
•
Zbk = Zbh max + a.
Trong đó :
a_Độ cao an toàn lấy như kênh tháo. Với (Q tk = 21,00m3/s trong khoảng10-30)
nên lấy a = 2,0(m)
Zbhmax _Cao trình mực nước lớn nhất bể hút, nhưng vì kênh dẫn không có cống
điều tiết nên: Zbh max = Zs max = 66,60(m)
Zs max _Cao trình mực nước sông lớn nhất ứng với tần suất kiểm tra :p=1%.
⇒ Zbk = Zbh max + a = 66,60 + 2,0 = 68,60(m)
MẶT CẮT KÊNH DẪN

9

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

68.60

b =2.0

59.62

m =1,5

hk = 3.41

B bơm :
III_Tính toán các loại cột nước của trạm
1>Tính cột nước thiết kế Htk:
-Cột nước thiết kế của trạm bơm cũng như cột nước thiết kế của máy bơm được tính
theo công thức :
Htk = hđh bq + ∑ ht
Trong đó : hđh bq_Cột nước đòa hình bình quân tính theo công thức :

hđh bq =

∑ Qi * hi * ti
∑ Qi * ti

∑ ht_Tổng tổn thất cột nước 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 với trạm bơm có cột nước khá cao hđh >30m, nên ta chọn ∑ ht =10% hđh bq
-Để dễ dàng xác đònh cột nước đòa hình h i và thời gian ti ta vẽ đồ thò các đường quan hệ
Zbt ~ t và Zbh ~t như sau :

67.03

67.03

67.03

67.03

Zbt ~ t
67.03

64.41
64.41

64.41 67.03

64.41
64.41

64.41

65.20

65.30

67.03

67.03

67.03

67.03

64.41

64.41
64.41

64.41

65.50

65.70

dh

65.90 65.30
65.80
6

10

Tháng 11

10

65.60

65.70
65.70

10

Tháng 12

11

11

65.50

11
Tháng 1

9

64.90

10

64.70

64.60

Zbh ~ t

64.80

10
Tháng 2

8

8

64.80

8
Tháng 3

65.20
65.20

10

10

65.30

10
Tháng 4

10

65.60

10

10

5

Tháng 5

BẢNG TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC hđh bq

10


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

-Từ kết quả trên ta xác đònh như sau:
hđh bq =

∑ Qi * hi * ti
∑ Qi * ti

7469,41

= 2802,64 = 2,665( m)

-Từ hđh bq ta tìm được ∑ ht =10%hđh bq = 0,2665(m)
 Htk = hđh bq + ∑ ht = 2,665+ 0,2665 = 2,93(m)
2>Trường hợp kiểm tra :
*Ngoài cột nước thiết kế của máy bơm cần xác đònh cột nước lớn nhất và nhỏ nhất
để kiểm tra hiện tượng khí thực của máy bơm, hiệu suất của động cơ trình làm việc
a.Cột nước lớn nhất Hktmax:
Hktmax = hđh max+ ∑ ht = (Zbt max –Zbh min) + ∑ ht

11


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

hđh max = Zbt max - Zbh min = 68,24 – 64,60 = 3,64(m)
⇒ Hktmax = 3,64 + 0,2665 = 3,906(m).
b.Cột nước nhỏ nhất Hktmin:
Hktmin = hktđh min + ∑ ht
Trong đó :
hktđh max_Xuất hiện khi mực nước bể tháo lớn nhất (bơm với lưulượng gia cường)
và mực nước bể hút xuống thấp nhất (tần suất P= 9%).
hktđh min_Xuất hiện khi mực nước bể tháo xuống thấp nhất(bơm với Q min) và mực
nước bể hút lên cao nhất (tần suất 1%).
 hktđh min = (hbt gc - hbh min) = 3,416-2,473 = 0,943(m)
 Hktmin = 0,943 + 0,2665 = 1,209(m)
Vậy :


Htk
= 2,93(m);
Hktmin = 1,209(m)

Hktmax = 3,91(m);
hđh bq = 2,665(m)
Trong đó :

D_CHỌN MÁY BƠM & CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ 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 nghóa về
mặt kỹ thuật và cả về mặt kinh tế :
Ta có biểu đồ lưu lượng yêu cầu như sau:

QTrạm

Q1 máy

O
t

-Với QTK = 21.00(m3/s). Như vậy để cung cấp đủ lưu lượng cần cho khu tưới ta chọn số
máy bơm là n = 7 và chọn một máy dự trữ

12


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

2>Chọn loại máy bơm: với số máy bơm đã được sơ bộ chọn n =7, ta có thể xác đònh Q tk
cho một máy bơm như sau :
Qtk =

Qtram
21.00
= 3,0(m 3 / s )
=
7
n

Với Qtk = 3,0(m3/s)
Htk = 2,93(m)
-Tra trên biểu đồ sản phẩm các loại máy bơm ta chọn máy bơm (HTĐ3700-5) số vòng
quay 485v/p. Dựa vào đường đặc tính máy bơm ly tâm hướng trục đứng, n= 485 v/p.
η = 78%;
Q1máy= 3,0(m3/s);
NH =270(kw)
II_Chọn động cơ :
Chọn loại động cơ AB14-31-12 có các thông số kỹ thuật sau:
NH =300KW
UH = 6000V

η =91.6%

n = 590 v/p

Cosϕ =0.86

-Để đảm bảo cho động cơ làm việc ổn đònh và lâu dài ta phải kiểm tra công suất động
cơ theo các điều kiện thực tế mà máy bơm và động cơ phải làm việc .
Kiểm tra công suất :
•
-Để động cơ làm việc ổn đònh lâu dài trong mọi trường hợp thì công suất thực tế
phải hơn công suất đònh mức của động cơ.
Nmax < NH
NH _Công suất đònh mức của động cơ (lấy ở bảng thông số kỹ thuật của
động cơ ). Ở đây NH = 270(kw)
Nmax _Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ phải làm việc, xác đònh theo
công thức sau :
N max =

9,81 × K × Qb × H b
η b ×η tr

Trong đó:
K_Hệ số dự trữ và độ thiếu chính xác của đường đặc tính kỹ thuật máy
bơm, có tính đến tổn thất bất thường. Vì NH >100kw nên chọn K = 1,1.
ηb; Qb – Hiệu suất và lưu lượng của máy bơm tra bảng thông số kỹ thuật
η = 78%;
Qb = 3,0(m3/s)
Hb – cột nước của máy bơm cho công suất lớn nhất Hb =3(m)
η tr_Hiệu suất truyền động, động cơ nối tiếp với trục bơm nên η tr =1
⇒ Nmax =
So sánh :

9.81× 1.10 × 3,0 × 3,0
= 101,48(kw)
0.87 × 1

Nmax =101,48(kw) < NH = 300(kw)

⇒ Điều kiện về công suất thoả mãn. Vậy động cơ bảo đảm được chế độ làm việc .

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.
13


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

-Thông thường, để chọn máy biến áp ta dựa vào các tài liệu chủ yếu sau:
+Dung lượng yêu cầu Syc
+Điện áp nguồn Ung,ở đây Ung = 10KV .
+Điện áp động cơ: Với loại động cơ (DK103-8) điện áp của động cơ là 380V
*Với sơ đồ đấu điện trên thì ta dùng công thức sau để tính toán S yc:
Syc = 1.05

K1 * K 2 * ∑ N H
+ K3*Ntd (*)
η dc * cos ϕ

Trong đó:
k1 =

k1_Hệ số phụ tải của động cơ:

tk
N max
101,48
=
= 0,375
NH
270

Ntkmax _Công suất thực tế lớn nhất tại trục của động cơ khi làm việc với tần
suất thiết kế.
NH _Công suất đònh mức của động cơ.
k2 _Hệ số làm việc đồng thời của trạm bơm:

k2 =

n

∑n

=

7
= 0,875
8

k3_Hệ số thắp sáng thường lấy từ(0,7 ÷1).Ở đây ta lấy k3 = 0,85
Ntd_Công suất tự dùng cung cấp điện cho việc thắp sáng chạy các thiết bò
phụ và cung cấp điện cho đòa phương ở xung quanh trạm bơm. Trạm bơm
tương đối nhỏ nên ta lấy Ntd =120(Kw)
ηđc _Hiệu suất động cơ :
ηđc =91%
ϕ
Cos _Hệ số công suất:
Cos ϕ = 0,85
∑ N H _Tổng công suất đònh mức của động cơ kể cả máy dự trữ trong trạm
∑ N H =270×8 = 2160(KW)
bơm:
Thay các thông số vào công thức(*) ta được :
S yc = 1,15 ×

k1 × k 2 × ∑ N H

+ k 3 × N td = 1,15 ×

0,375 × 0,875 × 2160
+ 0,85 × 120 = 1156,41( KVA)
0,91× 0,85

η dc × Cosϕ
Ta chọn loại máy biến áp JM 5600/10 có Sba =2000KW
Uca =10KV
Uha = 6.3KV
SƠ ĐỒ ĐẤU ĐIỆN CHO TRẠM BƠM
-Dựa vào số liệu đã cho: Syc = 1156,41(KVA), Uca =10(KV), Uha= 6.3(KV). Tra bảng số
hiệu kỹ thuật máy biến áp ta chọn máy biến áp chính cho trạm bơm là loại máy biến áp

BA180-10/6,3 có dung lượng 1800KVA cho trạm bơm.

14


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Unguồn

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

Dây điện cao áp
Cầu dao cách ly
Cột thu lôi
Cầu chì cao áp
Máy biến áp chính
Máy biến áp phụ
Cáp cách điện hạ áp
Áp tô mát tổng
Ampekế, vôn kế
Công tơ, biến dòng
Thanh tải
Áp tô mát điện
Áp tô mát
Khởi động từ
Ampekế, biến dòng điện
Cáp cách điện hạ áp
Động cơ điện

E_XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐẶT MÁY :
I_Cao trình mực nước bể hút:
-Cao trình mực nước bể hút dao động theo mức nước sông và nằm trong khoảng từ cao
trình từ ∇64,20m đến ∇66,60m.
II_Cao trình đặt máy bơm:
-Ta có công thức chung để tiùnh cao trình đặt máy bơm cho các loại máy dùng trong
nông nghiệp là :
Zđm1 =Z bhmin +[hs]
Zđm2 =Z bhmin + hs(yc)
Trong đó :
Zđm_Cao trình đặt máy(m)
Z bhmin _Cao trình mực nước thấp nhất của bể hút: Z bhmin =Zsmin = 64,20(m)
[hs] : Độ cao hút nước đòa hình cho phép của máy bơm(m)
hs(YC)_Độ dìm bánh xe cánh quạt yêu cầu: hs(yc) = -1(m)
-Cao trình đặt máy được chọn phải thấp hơn cao trình đặt máy tính toán từ độ cao hút
nước đòa hình cho phép [Hs] ứng với các trường hợp thiết kế (Htk) và kiểm tra
(Hktmax, Hktmin ); [hs] được tính như sau :
[hs] = Hat - hbh – ht oh – [∆h]
Trong đó:
Hat_Cột nước áp lực khí trời trên mặt thoáng của bể hút
15


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

H at = (10,33 −

Z bh min
64,20
) = (10,33 −
) = 10,26(m)
900
900

hbh_p suất ứng với nhiệt độ sôi của nước vì nước có To = 25oC nên tra
bảng (5-2_127 SGT) ta được: hbh = 0,335(m)
ht oh_Tổn thất trong ống hút sơ bộ lầy bằng ht oh = 0,5(m)
[∆h]_Độ cao đặt máy theo độ dự trữ khí thực cho phép
(tính theo CT của Liên Xô TOCT6134-58)
[∆h] = K×∆hth
Trong đó:
K_Hệ số dự trữ do điều kiện kỹ thuật(nhà sản xuất) ấn đònh: K = 1,15
∆hth = σth×HTK
σth_Đối với máy bơm hướng trục thì hệ số khí thực sẽ là
σth = 2,05×10-4×ns(4/3)
Trong đó:
ns_Hệ số tỷ tốc(V/p)
⇒ ns =

3,65 × n × Q
4

H

3

TK

=

3,65 × 590 × 3,0
4

2,93

3

= 1665(V / p)

⇒σth = 2,05×10-4×ns(4/3) = 2,05×10-4×(1665)(4/3) = 4,03
⇒∆hth = σth×HTK = 4,03×2,93 =11,82(m)
⇒ [∆h] = K×∆hth = 1,11× 11,82 = 13,00(m)
⇒ [hs] = Hat - hbh – ht oh – [∆h]= 10,26 – 0,335 – 0,5 – 13,00 = - 3,57(m)
Vậy cao trình đặt máy là
Zđm1 = Z bhmin + [hs] = 64,20 + (-3,57) = 60,63(m)
Zđm2 =Z bhmin + hs(yc) = 64,20 + (-1) = 63,20(m)
Chọn cao trình đặt máy: ZđmTK = min(Zđm1, Zđm2)= 60,63(m)
*Kiểm tra lại:
+ Với Hmax = 3,91(m)
⇒ ns =
-4

(4/3)

3,65 × n × Q
4

3
H max

-4

=

3,65 × 590 × 3,0
4

3,91

3

= 1341(V / p )

(4/3)

⇒σth = 2,05×10 ×ns = 2,05×10 ×(1341)
= 3,02
th
⇒∆h = σth×Hmax = 3,02×3,91 = 11,82(m)
⇒ [∆h] = K×∆hth = 1,11× 11,82 = 13,12(m)
⇒ [hs] = Hat - hbh – ht oh – [∆h]= 10,26 – 0,335 – 0,5 – 13,12 = -3,19(m)
Zđm = Z bhmin + [hs] = 64,20 + (-3,19) = 61,01(m)
+ Với Hmin = 1,21(m)

16

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

⇒ ns =

3,65 × n × Q
4

H

3
min

=

3,65 × 590 × 3,0
4

1,21

3

= 3243(V / p )

⇒σth = 2,05×10-4×ns(4/3) = 2,05×10-4×(3243)(4/3) = 9,81
⇒∆hth = σth×Hmax = 9,81×1,21 =11,87(m)

⇒ [∆h] = K×∆hth = 1,11× 11,87 = 13,17(m)
⇒ [hs] = Hat - hbh – ht oh – [∆h]= 10,26 – 0,335 – 0,5 – 13,17 = - 3,24(m)
Zđm = Z bhmin + [hs] = 64,20 + (-3,24) = 60,96(m)
-Để máy(AB14-31-12) làm việc an toàn trong mọi trường hợp. Vậy ta chọn cao trình đặt
máy thiết kế là: ZđmTK =60,63(m)
F_THIẾT KẾ NHÀ MÁY BƠM:
I_Các bước thực hiện:
1>Chọn loại nhà máy:
-Để chọn loại nhà máy ta dựa vào quy mô trạm bơm lớn nhỏ, máy bơm được
chọn( hướng trục đứng)độ cao hút của máy bơm hs, chênh lệch mực nước bể hút Zh max,
Zh min, điều kiện đòa chất, điều kiện về vật liệu xây dựng ta chọn nhà máy bơm kiểu
khối tảng
2>Bố trí máy móc thiết bò bên trong nhà máy bao gồm:
-Tổ máy bơm chính, các thiết bò thủy lực,thiết bò điện, các thiết bò nâng hạ, các thiết bò
phụ khác trong nhà máy.
3>Xác đònh hình dáng cấu tạo, kết cấu các bộ phận của nhà máy bơm:
-Ống hút, buồng hút, các tầng nhà máy, các kết cấu chòu lực, các kết cấu chống thấm
4>Tính toán và chọn lựa các kích thước cơ bản của nhà máy:
*Khi đònh kích thước của nhà máy bơm dựa vào các điều kiện sau
-Đảm bảo có thể lắp đặt tất cả các thiết bò, đảm bảo đi lại, vận hành, thao tác sửa chữa
thuận lợi.
-Đảm bảo các điều kiện kỹ thuật các bộ phận công trình như điều kiện thủy lực, điều
kiện an toàn lao động.
-Đảm bảo các điều kiện về ánh sáng, thoáng khí
-Đảm bảo vễ kỹ thuật, mỹ thuật, phù hợp với văn hóa đòa phương
II_Cấu tạo và kích các bộ phận công trình nhà máy bơm:
1>Cấu tạo tầng móng và buồng hút:
*Đối với nhà máy bơm kiểu khối tảng:
-Móng kiểu khối tảng bằng bê tông cốt thép, thường dùng loại bê tông số hiệu M150. Ở
những chỗ khối lớn có thể đổ thêm đá kích thước lớn lớn để tiết kiệm. Khối móng có

chứa ống hút nên kích thước của nó phụ thuộc kích thước ống hút, ống hút thường dùng
là các loại ống hút cong.

17


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

2>Cấu tạo tầng bơm: -Tầng bơm lằm sâu mặt đất, chung quanh chòu áp lực đất, nước
tác dụng nên tường phải bằng bê tông cốt thép hiệu ≥ 150 , độ chống thấm B4 - B6
3>Cấu tạo tầng động cơ:
-Tầng động cơ là tầng duy nhất nổi lên trên mặt đất nên ngoài thiết kế đảm bảo kỹ
thuật còn phải đảm bảo mỹ thuật. Tùy theo tình hình chòu lực của mỗi chi tiết mà đònh
kích thước và kết cấu cho thích hợp
a/Sàn động cơ:
-Nên bố trí sàn động cơ cao hơn mặt đất tự nhiên để thoáng gió và chống ẩm. Sàn được
đúc bằng bê tông cốt thép dày(12-15cm) M200. Mặt sàn có thể lát gạch tráng men hay
láng xi măng.
b/Dầm đỡ động cơ:
*Dầm đúc liền với sàn, chòu các lực tác dụng
-Trọng lượng động cơ
-Lực động có chu kỳ khi động cơ làm việc
-Trọng lượng bản thân dầm
-Chiều dài dầm Ld bằng chiều rộng nhà máy trong trường hợp tầng bơm không
có tường ngăn
1 1

) × Ld
8 15
2
-Chiều rộng dầm bd ≥ × hd
3

-Chiều cao dầm hd = ( ~

c/Lỗ kéo máy:
-Phần lớn các trạm bơm dùng khoảng trống giữa 4 dầm làm lỗ kéo máy cho chính các
máy đó
d.Cầu thang:
-Để lên xuống tầng phải làm cầu thang. Cầu thang nên bố trí phía gian sửa chữa men
theo tường thượng lưu hoặc tường đầu hồi. Độ dốc cầu thang vào khoảng m = 1~1,25,
chiều rộng cầu thang 0,8~1,0m, chiều cao, chiều rộng mỗi bậc lên xuống 0,25x0,25m
e/Cột nhà:
-Cột nhà đồng thời là coat đỡ dầm cầu trục, cầu trục, vật di chuyển và nóc nhà. Khi vật
di chuyển có trọng lượng trên 5 tấn thì thiết kế khung cứng. Khi vật di chuyển có trọng
lượng dưới 5 tấn thi có thể thiết kế khung hở.
-Phần trên vai đỡ dầm cầu trục: 0,38x0,4 hoặc 0,5x0,6m
-Phần dưới vai: 0,4x0,6m; 0,4x0,8m; 0,5x0,8m
g/Dầm cầu trục:
-Dầm cầu trục chạy dọc nhà máy được liên kết với các cột nhờ các vai cột. Nhiệm vụ
của các dầm là đỡ đường ray để di chuyển cầu trục
h/Tường và cửa:
18


ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

-Tường xây gạch dày 0,25~0,35m, trên tường bố trí cửa sổ để thông gió cho động cơ.
-Cửa ra vào bố trí ở hai đầu hồi nhà máy có chiều rộng không hẹp hơn 2,5m và chiều
cao lớn hơn 3m.
i/Nóc nhà:
-Nóc nhà phải đảm bảo không dột, cách nhiệt, nước mưa thoát nhanh. Chiều cao giữa
1
1
~  chiều dài xà ngang.
 10 15 

nhòp của xà ngang thường lấy bằng 

-Gian điện phải bố trí ở phía gần đường dây cao áp, kích thước gian điện phải đủ để bố
trí các tủ điện đúng kỹ thuật, an toàn và dễ vận hành.
III_Tính toán các kích thước chủ yếu của nhà máy:
1/Chiều cao nhà máy;
a/Chiều cao tầng dưới mặt đất:
+Tính theo điều kiện lắp đặt động cơ với máy bơm và ống hút.
H tb = h1 + h môh + h 2 + ∆Z + δ

Trong đó:
h1_ chiều dày bản đáy h1 = 1 (m);
hmôh _chiều cao miệng ống hút hmôh = 3,11(m);
h2_ độ ngập sâu của miệng ống hút để ngăn ngừa không khí chui vào máy
bơm h2 = 1(m);
∆Z_độ giao động mực nước bể hút ∆Z = Zbhmax – Zbhmin = 2,40(m);

δ_độ cao an toàn chống sóng tràn δ = 1(m);
H tb = 1 + 3,11 + 1 + 2,40 + 1 = 8,51(m)

b/Chiều cao tầng động cơ:
-Chiều cao tầng động cơ tính từ sàng động cơ tới tầng nhà (không kể nóc nhà) theo CT:
H đc = h t + h at + l t max + l d + h ct + δ

Trong đó:
ht_ chiều cao phần tónh của động cơ theo kích thước đònh hình ht =1,08(m);
hat_chiều cao an toàn để vật di chuyển không va chạm vào vật cố đònh hat =0,5(m);
ltmax_chiều dài lớn nhất của vật kéo lên ltmax = 3,22(m);
ld_chiều dài dây buột, dây mềm ld = 0,7(m);
hct_chiều cao của cầu trục tính từ móc câu đến đỉnh cầu trục, cầu trục điện h ct = 2,7(m);
δ_khoảng cách an toàn từ đỉnh cầu trục tới trần nhà hay mặt dưới của xà ngang thường
lấy δ = 0,2(m);
H đc = 1,08 + 0,5 + 3,22 + 0,7 + 2,7 + 0,2 = 8,40(m )

2/Chiều rộng nhà máy
a/Chiều rộng tầng máy bơm

B b = t 1 + a1 + D b + t 2 + a 2

19


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Trong đó:
t1, t2_ chiều dày tường thượng hạ lưu t1 = t2 = 1(m);
a1,a2 _lối đi lại để trông coi lắp ráp máy a1 = a2 = 2(m);
Db_kích thước bên ngoài của máy bơm Db = 2,94 (m);
B b = 1 + 1,91 + 2,94 + 1,91 + 2 = 8,94(m )

b/Chiều rộng tầng động cơ

B b = 0,1 + t + a 3 + D đc + a 4 + t + 0,1

Trong đó:
T_chiều dày tường gạch t = 0,4(m);
a3,a4_chiều rộng lối đi lại a3 = a4 = 2 (m);
Dđc_đường kính động cơ Dđc = 2(m);

B b = 0,1 + 0,4 + 2 + 2 + 2 + 0,4 + 0,1 = 7(m )

Để phù hợp với tầng máy bơm chọn Bb = 8,34(m).
3/Chiều dài nhà máy
-Chiều dài nhà máy phụ thuộc vào số máy bơm và cách bố trí gian điện, gian sửa chữa.
Đối với nhà máy bơm trục đứng thì nhà máy có 2 tầng trở lên do đó kích thước từng
tầng phải kết hợp chặt chẽ với nhau. Muốn tính được chiều dài toàn bộ nhà máy ta phải
tính chiều dài 1 gian nhà máy cho từng tầng rồi chọn chiều dài 1 gian thiết kế.
a/Tính theo điều kiện bố trí động cơ ở tầng trên.
L 1gian = D đc + a 5

Trong đó:
Dđc_ đường kính động cơ Dđc = 2(m);
a5_khoảng cách giữa 2 vỏ của động cơ a5 = 1,5(m);

L 1gian = D đc + a 5 = 2 + 1,5 = 3,5(m )

b/Tính theo điều kiện bố trí máy bơm ở tầng dưới.
-Khi tầng bơm không có tường ngăn:

L'1gian = D' b +a 6

Trong đó:
D’b_đường kính vỏ ngoài của máy bơm D’b = 3,13(m);
a6_khoảng cách giữa 2 vỏ máy bơm a6 = 1,5(m);
L'1gian = 3,13 + 1 = 4,13(m)

c/Tính theo điều kiện bố trí ống hút.

L"1gian = B môh + d p

Trong đó:
Bmôh _chiều rộng miệng ống hút Bmôh = 3,22(m);
dp_chiều dày trụ pin dp = 1(m).
L"1gian = 3,22 + 1 = 4,22(m )

20


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

Từ các điều kiện trên ta chọn L1gian = 4,63(m).
d/Tính chiều dài toàn bộ nhà máy.
L = (n − 1)L 1gian + D đc + L 1 + L sc + 2t

Trong đó:
N_tổng số máy bơm bố trí trong nhà máy n =8(máy);
L1gian _chiều dài một gian chọn để thiết kế L1gian = 4,22(m);
Dđc_đường kính động cơ Dđc = 2(m);
L1 _khoảng cách từ vỏ động cơ đến tường gạch đầu hồi L 1=2(m);
Lsc_chiều dài gian sửa chữa phải đảm bảo sửa chữa được vật lớn nhất của động
cơ hay máy bơm và 2 lối đi lại an toàn Lsc = 6(m);
t_chiều dày tường đầu hồi t = 0,4(m);
L = (8 − 1) × 4,22 + 2 + 2 + 6 + 2 × 0,4 = 40,34(m )

G_THIẾT KẾ ỐNG ĐẨY
Đường kính kinh tế của ống đẩy được tính theo công thức:
D KT =

4Q bq
nΠVKT

Trong đó:
n_số ống đẩy làm việc n = 7;
VKT _tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy, theo kinh nghiệm thường lấy
VKT= 1,5-2,5(m/s), chọn VKT= 2,5(m/s);
Qbq_lưu lượng bình quân của trạm tính theo công thức:
Q bq = 3

∑Q t
∑t

3
i i
i

Chọn DKT = 1,4(m) = 1.400(mm).
H_THIẾT KẾ BỂ HÚT
-Bể hút có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫn với nhà máy bơm và ngăn cản rác bẩn
chui vào máy bơm. Bể hút có 2 phần:
-Phần mở rộng của kênh dẫn.
-Phần trập trung nước.
-Phần mở rộng có nhiệm vụ nối tiếp kênh dẫn với phần tập trung nước. Góc mở rộng α
quyết đònh rất lớn đến trình trạng dòng chảy trong bể hút, theo kinh nghiệm thì góc mở
rộng α phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy trong kênh có thể lấy như sau: Khi V k =
0,7(m/s) thì α = 45o. Chiều dài đoạn mở rộng tính theo công thức:
Lm =

Trong đó:

B ct − b k
α
cot g
2
2

21


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

α_ là góc mở rộng α = 45o;
Bct _ chiều dài công trình lấy nước Bct = 32,76(m);
bk_chiều rộng đáy kênh dẫn bk = 9(m);
Lm =

32,76 − 9
45 o
cot g
= 28,68(m )
2
2

Chọn Lm = 29(m).
-Do chênh lệch đáy kênh dẫn và đáy công trình lấy nước nên phải làm một đoạn dốc
nối tiếp ở đáy phần mở rộng độ dốc i = 0,2; không nên làm dốc toàn bộ phần mở rộng
vì không có lợi về mặt thủy lực. Chiều dài đoạn dốc tính theo công thức:
Ld =

Z đk − Z đct
i

Trong đó:
Zđk_cao trình đáy kênh dẫn Zđk = 61,00 (m);
Zđct _cao trình đáy công trình lấy nước Zđct = 59,89 (m);
Ld =

61 − 59,89
= 5,55(m)
0,2

Chọn Ld = 6(m).
I_THIẾT KẾ BỂ THÁO
I. Nhiệm vụ của bể tháo:
− Nối tiếp ống đẩy với kênh tháo, đảm bảo phân phối lưu lượng vào các kênh
− Đảm bảo tiêu hết năng lượng trước khi dòng chảy vào kênh.
− Ngăn dòng chảy ngược khi máy bơm ngừng chạy.
II. Các biện pháp ngăn nước chảy ngược từ bể tháo về bể hút khi máy bơm ngừng
làm việc:
-Khi đường kính ống đẩy 1< D <2m thì người ta dùng nắp đậy có bản lề lệch tâm
miệng ra của ống đẩy ( bản lề đặt cao hơn tâm miệng ra ) loại nắp này còn gọi là
van cánh bướm.
III. Tính toán thủy lực để xác đònh kích thước bể tháo:
Bể tháo gồm có 2 phần:
− Giếng tiêu năng;
− Phần chuyển tiếp thu hẹp vào kênh
1. Nhiệm vụ tính toán thủy lực bể tháo:
− Xác đònh chiều sâu ngập miệng ống đẩy dưới mực nước nhỏ nhất ở bể tháo, đảm
bảo dòng chảy ra ngập lặng;
− Xác đònh chiều dài giếng tiêu năng của bể tháo;
− Xác đònh hình dạng, độ dốc thềm ra khỏi giếng tiêu năng;
− Xác đònh chiều dài cần bảo vệ mái kênh và đáy kênh nối với bể tháo;
− Xác đònh các kích thước hợp lý nhất theo quản lý kỹ thuật bể tháo.
22


Đồ Án Trạm Bơm

SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

2. Tính toán thủy lực bể tháo:
a) Đường kính miệng ra ống đẩy: để giảm tốc độ nước ra khỏi ống đẩy, đường kính
miệng ống ra lấy theo kinh nghiệm sau:
D o = 1,1D

Trong đó:
D_ đường kính của ống đẩy D = 140(cm);
D o = 1,1.140 = 154(cm )

Chọn D = 160cm.
b) Tính tốc độ nước chảy ra khỏi miệng ống đẩy :
v ra =

4Q
πD 2o

Trong đó:
Q_lưu lượng tính toán của ống đẩy theo lưu lượng ứng với mực nước nhỏ
nhất bể tháo( Hmin = 8,5m ) Q = 4,5(m3/s);
v ra =

4. 4,5
= 2,24(m / s)
3,14.1,6 2

c) Độ ngập nhỏ nhất của mép trên miệng ra ống đẩy theo lưu lượng ứng với mực
nước nhỏ nhất :
h ng min = 3

v 2ra
2,24 2
=3
= 0,77(m ) ≈ 0,8(m )
2g
2. 9,81

d) Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo:
H g min = D o + h ng min + P

Trong đó:
P_khoảng cách từ đáy miệng ống ra đến đáy bể tháo chọn P = 1,5(m);
H g min = 1,6 + 0,8 + 1,5 = 3,9(m)

e) Chiều cao thềm ra của giếng tiêu năng:

h p = H g min − h K min

Trong đó:
hKmin _chiều sâu mực nước nhỏ nhất trong kênh hKmin = 2,53(m);
h p = 3,9 − 2,53 = 1,37(m)

Cao trình đáy giếng:

∇ đg = ∇ ĐK − h p

∇ĐK _cao trình đáy kênh tháo ∇ĐK = 71,05(m);
∇ đg = 71,05 − 1,37 = 69,68(m)

f) Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng:

H g max = h P + h K max

Trong đó:

23


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

hKmax_chiều sâu mực nước lớn nhất trong kênh hKmax = 3,36(m);
H g max = 1,37 + 3,36 = 4,73(m )

g) Độ sâu ngập lớn nhất của mép trên miệng ra ống đẩy:
h ng max = H g max − D o − P

h ng max = 4,73 − 1,60 − 1,5 = 1,63 (m)

h) Xác đònh chiều cao giếng tiêu năng:

H b = H g max + a

Trong đó:

a_chiều cao an toàn, chọn a = 0,5(m);

H b = 4,73 + 0,5 = 5,23(m)

Khi đó cao trình đỉnh tường bể tháo:

∇ đ = ∇ đg + H b = 69,68 + 5,23 = 74,91(m)

i) Xác đònh chiều dài giếng tiêu năng:
Chiều dài giếng tiêu năng được xác đònh theo công thức thực nghiệm:
L g = K. h ng max

Trong đó:
K_hệ số phụ thuộc vào hình dạng của thềm ra khỏi giếng tiêu năng, hình
dạng tiết diện của miệng ra ống đẩy, hình dạng và chiều cao của thềm, lấy
theo bảng XI-1 trang 136 giáo trình Trạm bơm tập 2:
h

1,37

p
Với K Do = D = 1,6 = 0,85 , thềm nghiêng thì K = 6,2
o

L g = 6,2.1,63 = 10,11(m) chọn Lg = 10,50(m)

K_KIỂM TRA TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG ỐNG HÚT VÀ ỐNG ĐẨY
-Trong các phần tính toán ở trên, do chưa thiết kế được đường ống cho nên ta đã tạm

giả thiết tổng tổn thất cột nước trong đường ống hút và ống đẩy của máy bơm là Σht =
1,5(m). Trên cơ sở đó ta đã tính toán và bố trí như bản vẽ. Bây giờ ta cần phải kiểm tra
lại tổng tổn thất cột nước trong đường ống hút và ống đẩy của máy bơm có phù hợp với
giả thiết hay không.
1_Tổn thất cột nước trong ống đẩy : bao gồm các tổn thất sau đây:
a. Tổn thất cục bộ tại ống loe nối tiếp giữa cửa ra của máy bơm và ống đẩy:
h mr

ξ mr (V1 − V2 ) 2
=
2g

Trong đó:
ξmr_hệ số tổn thất tra hình 5-PL sách bài tập và đồ án môn học máy bơm
và trạm bơm, khi θ = 5o thì ξmr = 0,078;
V1 _vận tốc tại cửa ra máy bơm V1 = 4,84(m/s);
V2 _vận tốc tại cửa vào ống đẩy V2 = 2,67(m/s);

24


Đồ Án Trạm Bơm
SVTH: Nguyễn Tài Chiến

ĐH Thủy Lợi Hà Nội - TTĐH2 - 115 Trần Phú
Phan Rang - Ninh Thuận

h mr =

0,078. (4,84 − 2,67) 2

= 0,01(m )
2. 9,81

b. Tổn thất dọc đường:
-Tính theo công thức của Darcy – Weisbach.
LV
h d = λ 
 D  2g
2

Trong đó:
V_là vận tốc dòng chảy trong ống đẩy V = 2,67(m/s);
λ_hệ số ma sát, đối với ống thép :
9,5


λ = 1,5.  0,0144 +
1/ 2 
1000.V 



9,5
 = 0,03
λ = 1,5.  0,0144 +
1/ 2 
1000. 2,67 


L_chiều dài đoạn ống L = 23(m);

D_đường kính trong của ống D = 1,4(m).

2
 23  2,67
h d = 0,03.  
= 0,18(m )
 1,4  2. 9,81

c.

Tổn thất cục bộ tại khủy cong:
h c = ξ.

V2
2g

Trong đó:
ξ_là hệ số tổn thất tại khủy cong, với θ = 22,5o và R/D = 2 thì ξ = 0,07;
V_là vận tốc dòng chảy trong ống đẩy V = 2,67(m/s);
2,67 2
h c = 0,07.
= 0,03(m )
2. 9,81

d. Tổn thất cục bộ tại miệng ống loe:
ξ r (V1 − V2 ) 2
hr =
2g

Trong đó:

ξr_hệ số tổn thất tra hình 5-PL sách bài tập và đồ án môn học máy bơm và
trạm bơm, khi θ = 7,5o thì ξr = 0,125;
V1_là vận tốc dòng chảy trong ống đẩy V1 = 2,67(m/s);
V2_là vận tốc dòng chảy tại miệng ra V2 = 2,05(m/s);
hr =

e.

0,125.(2,67 − 2,05) 2
= 0,01
2. 9,81

Tổn thất cục bộ tại van nắp:

25