Nghiên cứu các giải pháp công trình làm giảm áp lực nước va cho hệ thống trạm bơm nối tiếp

L IC M

N

Trong th i gian th c hi n lu n v n, tôi xin chân thành c m n các ý ki n đóng
góp c a các th y cô giáo, s quan tâm và h tr nhi t tình c a các b n đ ng nghi p.
ng th i, tôi xin c m n s giúp đ nhi t tình v tài li u, thông tin, hình nh có
liên quan t i th c đ a công tr

ng thi công công trình H th ng c p n

c cho khu

kinh t Nghi S n, t nh Thanh Hóa t các đ n v : Vi n K thu t công trình – Tr

ng

i h c Th y l i Hà N i, T ng Công ty T v n xây d ng th y l i Vi t Nam –
CTCP (HEC 1) và c quan b n thân đang công tác.
Bên c nh đó, tôi xin g i l i c m n trân tr ng đ n Khoa Công trình và Phòng
đào t o Tr

ng

i h c Th y l i, t p th l p Cao h c 20C21, b n bè và gia đình đã

t o m i đi u ki n giúp đ tôi trong su t quá trình h c t p và hoàn thành lu n v n t t
nghi p c a mình.
c bi t, tôi xin trân tr ng c m n TS. Tr nh Qu c Công và PGS.TS. Nguy n
Quang Hùng, ng

i th y đã t n tâm h

ng d n tôi hoàn thành lu n v n này.!

Em xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày 10 tháng 03 n m 2015
H c viên

Nguy n

cL i


B N CAM K T
Tôi xin cam k t đây là công trình khoa h c nghiên c u c a riêng cá nhân Tôi.
K t qu nêu trong lu n v n này là trung th c, có ngu n g c rõ ràng, không sao chép
t công trình nghiên c u khoa h c nào khác.
N u n i dung lu n v n không đúng v i cam k t này, Tôi xin hoàn toàn ch u
trách nhi m.
Hà N i, ngày 10 tháng 03 n m 2015
H c viên

Nguy n

cL i


M CL C
M
CH

U

..................................................................................................... - 1 -

NG 1.

T NG QUAN ............................................................................ - 3 -

1.1. T ng quan các tr
1.1.1. Các tr

ng h p làm vi c c a máy b m: ...................................... - 3 -

ng h p làm vi c c a máy b m: .............................................. - 3 -

1.1.2. Máy b m làm vi c chung v i đ

ng ng [4]: ...................................... - 3 -

1.1.3. Các máy b m làm vi c ghép n i ti p [4]: ............................................ - 4 1.2. T ng quan v hi n t

ng n

c va: ............................................................... - 8 -

1.3. T ng quan v tác h i c a n

c va:.............................................................. - 10 -

1.4. K t lu n ch
CH

NG 2.
NG

C

NG

ng 1 ....................................................................................... - 12 S

LÝ LU N PHÂN TÍCH ÁP L C N

C VA TRONG

Y C A B M....................................................................... - 13 -

2.1. M c tiêu: ..................................................................................................... - 13 2.2. Phân lo i n

c va trong đ

ng ng d n: .................................................... - 13 -

2.2.1. Phân lo i theo th i gian đóng van khóa: ........................................... - 13 2.2.2. Phân lo i theo th i đi m xu t hi n áp su t c c đ i: .......................... - 14 2.3. T c đ truy n sóng n
2.4. H th ng ph

c va: ....................................................................... - 17 -

ng trình vi phân truy n song n

c va: ................................ - 18 -

2.4.1. Ph

ng trình đ ng l

2.4.2. Ph

ng trình liên t c:......................................................................... - 20 -

2.4.3. H ph
2.5. Gi i h ph

ng trình n
ng trình n

ng: .................................................................. - 18 -

c va: .................................................................. - 21 c va b ng ph

ng pháp gi i tích: ....................... - 21 -

2.5.1. Gi i h ph

ng trình n

2.5.2. Gi i h ph

ng trình dây chuy n: ...................................................... - 23 -

2.5.3. Tính toán n
2.6. Gi i h ph

c va: ........................................................... - 21 -

c va b ng ph

ng trình n

ng pháp gi i tích: ................................ - 25 -

c va b ng ph

ng pháp đ gi i: ......................... - 28 -

2.6.1. Nh n xét: ............................................................................................. - 28 2.6.2.
2.6.3.

i u ki n biên c b n: ........................................................................ - 29 n v th i gian và quy

c: .............................................................. - 30 -


2.6.4. Ví d phân tích: .................................................................................. - 30 2.7. Tính toán n
2.7.1. Ph

c va có xét đ n t n th t th y l c do ma sát: ......................... - 33 -

ng trình đ c tính t n th t: .......................................................... - 33 -

2.7.2. Phân tích n
2.8. N

c va trong đ

2.8.1. Các tr

c va có xét đ n t n th t do ma sát: .............................. - 35 ng ng d n có áp c a b m: ........................................... - 40 -

ng h p sinh hi n t

ng n

c va: ......................................... - 40 -

2.8.2. Tr

ng h p b m ng ng, van m t chi u đóng ngay: .......................... - 40 -

2.8.3. Tr

ng h p b m ng ng, van đ p: ...................................................... - 42 -

2.8.4. Tr

ng h p b m ng ng, van m t chi u đóng t t : .......................... - 42 -

2.9. Hi n t

ng tách c t n

c trên ng d n b m do n

2.9.1. Khái ni m tách c t n
2.9.2. Tách c t n

c va:........................... - 44 -

c:.................................................................... - 44 -

c trong ng d n khi b m m t đi n: ............................... - 46 -

2.10. K t lu n chung: ......................................................................................... - 51 2.10.1. Tiêu chu n đ phân tích n
2.10.2. Ph

ng pháp phân tích: .................................................................. - 52 -

2.10.3. Gi i pháp gi m thi u n
2.11. K t lu n ch
CH

NG 3.

c va: ........................................................ - 53 -

ng 2 ..................................................................................... - 53 -

TÍNH TOÁN ÁP L C N

VI C N I TI P VÀ

C VA CHO H

XU T CÁC GI I PHÁP ÁP L C N

D NG TÍNH TOÁN V I H
NGHI S N

c va [1]: ............................................. - 51 -

TH NG C P N

TH NG LÀM
C VA – ÁP

C CHO KHU KINH T

................................................................................................... - 54 -

3.1. T ng quan v h th ng c p n

c cho khu kinh t Nghi S n: ..................... - 54 -

3.1.1. M c tiêu, v trí công trình:.................................................................. - 54 3.1.2. Ph

ng án xây d ng: ......................................................................... - 54 -

3.1.3. S đ b trí b m và đ
3.2. Các tr

ng ng áp l c: .............................................. - 55 -

ng h p tính toán áp l c n

c va: ................................................... - 57 -

3.2.1. Các s đ làm vi c c a h th ng ng v i các T h p: ...................... - 57 3.2.2. Các tr
3.2.3. Tr

ng h p có th gây hi n t

ng n

c va: ................................ - 60 -

ng h p ki n ngh tính toán ki m tra: .......................................... - 61 -


3.3. i u ki n ban đ u và đi u ki n biên: .......................................................... - 63 3.4. Tính toán giá tr áp l c n
3.4.1. Tính toán áp l c n
3.4.2. K t qu áp l c n
3.5.

c va: ................................................................. - 63 c va cho các ph

c va c a các ph

xu t gi i pháp gi m áp l c n

ng án: ................................... - 63 ng án: ...................................... - 88 -

c va áp d ng cho h th ng: .................. - 91 -

3.5.1. Phân tích các gi i pháp gi m áp l c n

c va: ................................... - 91 -

3.5.2. Gi i pháp l a ch n áp d ng cho h th ng: ........................................ - 94 3.6. ánh giá hi u qu kinh t và k thu t c a gi i pháp: ................................. - 99 K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................... - 100 TÀI LI U THAM KH O ............................................................................... - 102 -


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1.1: S đ 02 máy b m gi ng nhau ghép n i ti p ...................................... - 5 Hình 1.2: Minh h a 3 c p máy b m n i ti p ghép song song vào 1 ng ............ - 6 Hình 1.3: Minh h a ghép n i ti p 02 tr m b m .................................................. - 7 Hình 1.4: Minh h a s đ ghép n i ti p 03 tr m b m ........................................ - 8 Hình 1.5: Minh h a đ

ng ng d n c a máy b m .............................................. - 9 -

Hình 2.1: N

c va pha th nh t ........................................................................ - 15 -

Hình 2.2: N

c va gi i h n ............................................................................... - 16 -

Hình 2.3: S đ l c tác d ng lên m t ph n t dx c a ng d n n

c có áp ....... - 19 -

Hình 2.4: Bi n d ng theo chi u chu vi ng d n ................................................ - 20 Hình 2.5: S đ tính toán ph

ng trình liên t c ng d n .................................. - 20 -

Hình 2.6: S đ tính toán ph

ng trình dây chuy n gi a hai m t c t ............... - 23 -

Hình 2.7: S đ b trí h th ng b m và đ
Hình 2.8:

ng ng d n có áp ......................... - 26 -

ng đ c tính khi thay đ i ph t i c a máy b m ........................... - 26 -

Hình 2.9: Quy

c chung và h s góc c a các sóng F và f.............................. - 29 -

Hình 2.10: S đ làm vi c máy b m và ng đ y có xét đ n t n th t .................. - 36 Hình 2.11: Phân tích n
Hình 2.12: N

c va trong ng d n khi b m ng ng đ t ng t, van m t chi u đóng khi

có dòng ch y ng
Hình 2.13: N

c va c a ng d n b m xét đ n t n th t th y l c.......... - 40 -

c và H P < V 0 .C/g ................................................................... - 42 -

c va trong ng d n khi b m ng ng đ t ng t, van m t chi u đóng t

t , có ki m soát th i gian đóng van ..................................................................... - 43 Hình 2.14: Hi n t
Hình 2.15: S đ đ

ng tách c t n

c trên ng d n có cút

đ nh cao ................. - 45 -

ng áp l c k ti p nhau theo th i gian sau khi m t đi n .... - 46 -

Hình 2.16: C t d c tuy n ng, xác đ nh đi m có kh n ng tách c t n
Hình 2.17: Phân tích tách c t n

c

c .......... - 48 -

đi m cao ................................................... - 49 -

Hình 3.1: Thông s h c p và nh n n

c trong h th ng ................................. - 54 -

Hình 3.2: Ch tiêu k thu t chính c a d án ...................................................... - 55 Hình 3.3: S đ m t b ng b trí tuy n c a h th ng c p n
Hình 3.4: S đ c t d c tuy n c a h th ng c p n

c ......................... - 56 -

c ...................................... - 56 -


Hình 3.5: S đ c t d c tuy n đ

ng ng d n – T h p 1................................ - 58 -

Hình 3.6: S đ c t d c tuy n đ

ng ng d n – T h p 2................................ - 59 -

Hình 3.7: S đ c t d c tuy n đ

ng ng d n – T h p 3................................ - 59 -

Hình 3.8: S đ phân tích n

c va .................................................................... - 64 -

Hình 3.9: S đ v trí tách c t n

c v i ng Gang........................................... - 68 -

Hình 3.10: S đ đ gi i xét đi m cao C2, ng Gang ......................................... - 75 Hình 3.11: S đ PP đ gi i áp l c n

c va cho ng Gang ................................ - 80 -

Hình 3.12: S đ xác đ nh tách c t n

c v i ng HDPE ................................... - 81 -

Hình 3.13: S đ PP đ gi i áp l c n

c va cho ng HDPE PN8 ...................... - 83 -

Hình 3.14: S đ PP đ gi i áp l c n

c va cho ng HDPE PN10 .................... - 86 -

Hình 3.15: S đ PP đ gi i áp l c n

c va cho ng HDPE PN12,5 ................. - 86 -

Hình 3.16: Gi i pháp b trí van khí

các đi m cao ............................................ - 92 -

Hình 3.17: Gi i pháp b trí b x m t chi u đ t

đi m cao ............................... - 94 -

Hình 3.18: S d ng thi t b ki m soát áp l c sau tr m b m t ng áp .................. - 96 Hình 3.19: Các van khí đ
Hình 3.20: Ph

c b trí trên tuy n ng c a h th ng........................ - 97 -

ng án ch n cho tuy n là ng Nh a HDPE ................................ - 98 -


DANH M C CÁC B NG BI U

B ng 2.1:

Mô đun đàn h i các lo i v t li u và ch t l ng .................................. - 18 -

B ng 2.2:

Mô duyn l u l

B ng 3.1:

Sóng n

c va o n AC, đi m cao C2, ng Gang ............................ - 70 -

B ng 3.2:

Sóng n

c va o n CB, đi m cao C2, ng Gang ............................ - 74 -

B ng 3.3:

Sóng n

c va o n AC, đi m cao C1, ng Gang ............................ - 76 -

B ng 3.4:

Sóng n

c va o n CB, đi m cao C1, ng Gang ............................ - 78 -

B ng 3.5:

Sóng n

c va cho ng HDPE PN8................................................... - 84 -

B ng 3.6:

Sóng n

c va cho ng HDPE PN10................................................. - 85 -

B ng 3.7:

Sóng n

c va cho ng HDPE PN12,5.............................................. - 87 -

B ng 3.8:

T ng h p cao đ c t n

ng c a các lo i đ

c áp l c n

ng ng d n .............................. - 35 -

c va ....................................... - 88 -


-1M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài:
Th c hi n công tác c gi i hóa trong s n xu t nông nghi p, nâng cao ch t
l

ng s n ph m, t o s c nh tranh, bên c nh đ u t máy móc, áp d ng các ti n b

khoa h c k thu t vào s n xu t thì vi c đ u t xây d ng phát tri n tr m b m đi n
dóng vai trò quan tr ng góp ph n nâng cao hi u qu s n xu t , gi m chi phí , t ng
l i nhu n, gi i phóng s c lao đ ng c a con ng
cu c s ng cho con ng
ngu n n

i và h n c là nâng cao ch t l

ng

i. Trong khi xây d ng, phát tri n h th ng tr m b m đ đ a

c lên cao t o ra ch t l ng có áp su t l n c a m t máy b m thì ph i đ u

n i ti p các máy b m. Ghép n i ti p ngh a là n

c t c a ra c a máy b m đ u đ

c

n i vào ng hút c a máy b m ti p theo, trình t n i nh v y s làm t ng c t áp c a
h th ng đ

ng ng khi ghép n i ti p các tr m b m t i m t tr m ho c nhi u tr m.

Tuy nhiên, v i tr m b m n i ti p, c t n
hi m cho tuy n đ

c cao khi x y ra n

c va thì r t nguy

ng ng nên vi c nghiên c u các bi n pháp gi m áp l c n

làm cho công trình làm vi c an toàn, ti t ki m chi phi cho tuy n đ

c va

ng là vi c r t có

ý ngh a khoa h c và th c ti n.
2. M c tiêu c a đ tài:
Xây d ng c s lý thuy t, mô hình toán cho bài toán xác đ nh áp l c n

c va

trong h th ng tr m b m n i ti p t đó đ xu t các gi i pháp công trình làm gi m áp

l cn

c va trong trong đ

ng ng d n c a h th ng tr m b m này.

3. Cách ti p c n:
-

Thu th p các tài li u liên quan đ n đ tài

-

Nghiên c u v s làm vi c c a h th ng tr m b m n i ti p

-

Nghiên c u c s lý thuy t v các tr

ng h p xu t hi n n

c va trong h

th ng tr m b m n i ti p .
-

Nghiên c u các mô hình tính toán cho bài toán n
d nn

-

c va trong đ

c c a h th ng tr m b m n i ti p

xu t các gi i pháp công trình làm gi m áp l c n
ng.

ng ng

c va trong đ

ng


-24. K t qu d ki n đ t đ
-

Xác đ nh đ
đ

-

c:

c các tr

ng h p trong v n hành gây nên n

c va trên tuy n

ng ng c a h th ng tr m b m n i ti p.

Xác đ nh đ

c các giá tr áp l c n

c va trong đ

ng ng ng v i các

ch đ v n hành c a tr m b m.
-

xu t các gi i pháp công trình làm gi m áp l c n

c va. V i m i gi i

pháp công trình đ u có tính toán hi u qu v kinh t , k thu t t đó đ a ra
ki n ngh áp d ng các gi i pháp công trình cho các đi u ki n c th c a
h th ng tr m b m n i ti p.
5. N i dung lu n v n:
Ngoài ph n m đ u kh ng đ nh tính c p thi t c a đ tài, các m c tiêu c n đ t
đ

c khi th c hi n đ tài, các cách ti p c n và ph

ng pháp th c hi n đ đ t đ

các m c tiêu đó. N i dung chính c a lu n v n g m 03 ch

ng chính nh sau:

c


-3CH
1.1. T ng quan các tr
1.1.1. Các tr

NG 1. T NG QUAN

ng h p làm vi c c a máy b m:

ng h p làm vi c c a máy b m:

S làm vi c c a máy b m có th phân ra các tr
+) Máy b m làm vi c chung v i đ

ng h p:

ng ng;

+) May b m làm vi c ghép song song;
+) Máy b m làm vi c ghép n i ti p;
+) Máy b m làm vi c trong m ng đ
Trong đó, tr

ng ng;

ng h p máy b m làm vi c chung v i đ

ng ng là tr

làm vi c chung nh t, c b n nh t, liên quan đ n t t c các tr
ti p c n h
tr

ng h p

ng h p đ a ra.

ng nghiên c u c a đ tài, tác gi s đi sâu trình bày t ng quan v hai

ng h p: Tr

ng h p làm vi c chung v i đ

ng ng và tr

ng h p làm vi c

ghép n i ti p.
1.1.2. Máy b m làm vi c chung v i đ

ng ng [2]:

S làm vi c này là c s đ thi t k thi t b đ ng l c máy b m, ch c n ng
nhi m v c a các h ng m c công trình ph tr trong h th ng tr m b m. S phân
tích và l a ch n máy b m, đi m làm vi c c a máy b m có xét đ n s làm vi c c a

đ

ng ng d a vào đ

ng đ c tính máy b m H – Q.

ng đ c tính và đi m công tác:

a)

ng đ c tính H-Q bi u th quan h gi a l u l
b m t o ra, trên đ

c cho m t ng đ y có đ

Q, ngoài đ m b o c t n

ng kính không đ i su t chi u dài đ xác đ nh đi m
ng ng.

b mđ

cm tl ul

c đ a hình t b hút lên b tháo (H đh = M c n

c b hút), máy b m còn c n ph i s n sinh thêm c t n

kh c ph c t n th t th y l c đ
ng hút và ng đ y.

ng

ng h p đ n gi n nh t là m t máy b m b m

công tác c a t máy làm vi c chung v i đ
tháo - m c n

c b m mà

ng này xác đ nh m t đi m cùng làm vi c gi a b m và đ

ng g i là đi m công tác. Xét tr
n

ng và c t n

ng
cb

c (Σh w ) đ

ng dài (Σh di ) và t n th t c c b (Σh cbi ) trên đ

ng


-4b)

i u ch nh đi m công tác c a máy b m:

i m công tác c a máy b m là giao đi m gi a đ
và đ
đ

ng đ c tính đ

ng ng H

ng -

ng đ c tính máy b m H - Q

Q. Do v y có th đi u ch nh 2 đ

c đi m công tác m i th a mãn đ

cl ul

ng cho tr

ng này đ đ t

c và c t n

cc nb m

.M c khác trong quá trình v n hành tr m b m, đôi khi c ng c n thay đ i l u l
ho c gi nguyên l u l
tr

ng nh ng thay đ i c t n

ng

c đ a hình c n b m. Trong nh ng

ng h p này c n ph i đi u ch nh đi m công tác c a b m.

1.1.3. Các máy b m làm vi c ghép n i ti p [2]:
Khi c n đ a n

c lên cao ho c t o ra ch t l ng có áp su t l n h n áp su t c a

m t máy b m thì ph i đ u n i ti p các máy b m. Ghép n i ti p ngh a là n
c a ra (ho c t

ng đ y ) c a máy b m đ u đ

ct

c n i vào ng hút c a máy b m ti p

theo. Trình t n i nh v y s làm t ng c t áp c a h th ng đ

ng ng.

Vi c ghép n i ti p các máy b m có nhi u d ng khác nhau, tùy thu c vào m c
tiêu nhi m v c a t ng h th ng công trình, c t n

c đ a hình c n đáp ng. Có th

ghép n i ti p các máy b m t i m t tr m ho c nhi u tr m (không quá 02 máy b m
trong cùng 01 tr m). T đây có th phân ra các d ng ghép n i ti p nh sau:
1.1.3.1.Ghép n i ti p 02 máy b m v i nhau:
Ta xét s đ hai máy b m gi ng nhau làm vi c n i ti p (Hình 1.1), s làm
vi c c a hai máy b m đ t

đ cao đ a lý khác nhau th hi n nh sau:


-5-

Hình 1.1: S đ 02 máy b m gi ng nhau ghép n i ti p
Chi u cao c t n
b m gi ng nhau có đ
H

1

, t n th t đ

c c a b m I là H I ', chi u cao đ a hình chung là H'. Hai máy
ng đ c tính b m là Q - H I , II , đ

ng ng II là H 2 , đ

ng đ c tính đ

ng t n th t đ

ng ng I là H

ng ng I là
1

g pđ

đ c tính máy b m Q - H I , II t i đi m E - đi m công tác c a máy b m I.
đi m công tác c a hai máy b m trên ta c n v đ
ng I và II và đ
đ

c v b ng cách c ng tung đ H

chung c a hai máy b m đ
nhân đôi tung đ c a đ

1

+H

2.

c v theo nguyên t c c ng tung đ đ

hai máy b m khi có cùng l u l

ng (hoành đ ),

ng Q - H I , II đ

tác chung c a hai b m, l u l

cđ

ng và c t n

xác đ nh

ng đ c tính chung c a hai

ng đ c tính chung c a hai máy b m ghép n i ti p.

ng ng chung đ

và H A . L u l

cđ

ng

ng đ c tính
ng đ c tính
ng đ c tính c a

đây do b m gi ng nhau nên ta

ng Q - H (I + II) . i m A là đi m công
ct

ng ng v i đi m công tác là Q A

ng Q A có th l n ho c nh h n Q E . N u Q A > Q E (Hình 1.3) thì máy

b m I không đ kh n ng đ y Q A lên b m II mà c n có s giúp s c c a b m II. Giá
tr thi u h t đó c a b m I th hi n

đo n BD. Khi Q A < Q E , ch ng h n Q A = Q F thì

ta nói b m II hút ch t l ng có áp su t d , bi u th đo n GF, b m II c n đ

c ki m

tra xâm th c. C n chú ý khi đ u n i ti p hai b m nh trên, n u đi m B d ch nhi u


-6sang ph i (Q A >> Q E ) thì s làm cho hi n t

ng xâm th c x y ra trong bánh xe

công tác c a máy b m II và đ ng c c a máy b m I d b quá t i. Do v y nên
h

ng v tr

ng h p Q A < Q E n u nh Q A không b ng đ

c QE.

1.1.3.2. N i song song nhi u c p máy b m ghép n i ti p trong cùng m t tr m:

Trong th c t ,

m t s tr m b m ng

i ta còn ghép n i ti p t ng c p (hai

máy b m m t), các c p n y l i n i song song v i nhau. Hình 1.2a là ví d tr m có
ba c p ghép song song, m i c p g m hai máy b m 1 và 2 ghép n i ti p đ đ a n

c

lên đài.

Hình 1.2: Minh h a 3 c p máy b m n i ti p ghép song song vào 1 ng
a) S đ ghép; b)

ng đ c tính

S đ trên th c ch t là s đ "ghép n i ti p - song song". Trên m i c p, máy
b m 1 và 2 làm vi c n i ti p, b m 1 có đ
đ

ng đ c tính H 2 - Q 2 (Hình 1.4b), dùng quy t c ghép n i ti p v đ

tính chung c a m i c p là đ
đ

ng đ c tính H 1 - Q 1 , máy b m 2 có

ng H - Q. Có đ

cđ

ng đ c

ng chung c a m t c p ta v các

ng đ c tính chung c a hai c p H - 2Q, c a ba c p H - 3Q theo nguyên t c ghép

song song. Các giao đi m A 1 , A 2 , A 3 c a các đ
- Q xác đ nh l u l
c ng c t đ

ng trên v i đ

ng c a m t, hai và ba c p máy b m.

ng đ c tính ng H ô
ng đ c tính H - Q

ng đ c tính máy b m hai H 2 - Q 2 , nh ng giao đi m này không nên coi

là đi m công tác vì máy b m th 2 c n ph i có n

c dâng

c a vào do máy b m1


-7cung c p, n u v ng máy b m 1 thì trong máy b m 2 s xu t hi n khí th c d n đ n

đ

ng H 2 - Q 2 gi m th p ho c máy b m 2 ph i ng ng làm vi c.
1.1.3.3.Ghép n i ti p 02 tr m b m v i nhau:
Trong nhi u tr

ng h p, c t n

c đ a hình l n ho c chi u dài đ

ng ng quá

dài, tuy n n i gi a các máy b m làm vi c n i ti p s r t l n. Lúc này thay vi c n i
ti p các máy b m b ng vi c ghép n i ti p các tr m b m.
tr m b m ghép n i ti p khi c t n

u tiên ta hãy xem hai

c đ a hình H đh khá l n (Hình 1.3a) .Các đ

ng

đ c tính trên hai tr m gi ng nhau, b i v y H 1 = H 2 = H và 2H = H đh + h w1 + h w2 ,
đây h w1 , h w2 là t n th t c t n

c trên ng n i và ng d n c a tr m b m th c hai.

Hình 1.3: Minh h a ghép n i ti p 02 tr m b m
a) S đ n i ti p hai tr m b m
b)

1,2 - Các đ
3,4 - đ

ng đ c tính chung c a 2 tr m b m làm vi c n i ti p
ng đ c tính H - Q ch a tr và đã tr t n th t c t n

c h m1 , h m2

ng đ c tính chung khi ch a tr và đã tr t n th t c t n

Vi c t ng l u l

ng trong đ

đó, có th làm cho gi m áp l c

ng ng gây nên vi c t ng t n th t c t n

t m c cho phép ho c không, ta c ng không th bi t tr

ng n ng a tr

ng h p này, ngay tr

áp l c. Lúc ng u nhiên t ng l u l
l

ng thì m t ph n n

b m th hai.

c
ct

c trong

c a vào tr m b m th hai. Tr s gi m áp l c này

có đ t đ n v

ng làm cho áp l c n

c

c tr m b m th hai ng
ng thì m t ph n n

cđ

c, đ

i ta đ t m t tháp n

c

c t tháp s b sung vào

c a vào máy b m hai t ng lên, ng

c l i, khi gi m l u

ng s vào tháp làm gi m b t áp l c

c a vào máy


-8ng đ c tính chung c a hai tr m b m n i ti p đ
Dùng đ

ng 4 ta d dàng xác đ nh l u l

đ a hình nào t

ng ng v i m c n

ta xác đ nh đ

c đi m công tác A, l u l

ng và c t n

c trong b . Ví d

c ch d n

Hình 1.3b.

cđ iv ib tk c tn
ng v i c t n

c

c đ a hình H T

ng c a các máy b m Q A và c t n

c

chung H A .
1.1.3.4.Ghép n i ti p 03 tr m b m v i tr

ng h p c t n

c đ a hình th p:

Ta xem xét s làm vi c c a 03 tr m b m ghép n i ti p (Hình 1.4) có c t n
đ a hình không l n, nh ng đ
các tr m ghép n i ti p đ

ng ng quá dài, t n th t c t n

c l n. C t n

c t o ra đ kh c ph c t n th t c t n

c do đ

c

c do

ng ng

sinh ra.

Hình 1.4: Minh h a s đ ghép n i ti p 03 tr m b m
cu i các đo n ng áp l c c a tr m b m 01 và 02 ng
l c, tháp đ

c thông v i ng qua van ng
tr ng thái bình th

vi c c a các tr m
b m 03), áp l c

c áp

c chi u, van này đóng khi ch đ làm

ng. Khi ng t s c tr m b m 02 (ho c tr m

c a vào c a nó t ng v

t đ ng m đ a m t ph n n

i ta đ t tháp n

t quá áp l c trong tháp, c a van ng

cs

c vào tháp đ gi m b t áp l c c a vào tr m b m 02

(ho c tr m b m 03).
1.2. T ng quan v hi n t
Hi n t

ng n

ng n

c va đã đ

c va:
c nghiên c u nhi u cho các lo i đ

các nhà máy th y đi n. Tuy nhiên, s làm vi c c a máy b m, đ

ng ng áp l c

ng ng b m trong

h th ng tr m b m có nh ng đi m khác bi t so v i s làm vi c c a Tuabin và
đ

ng ng áp l c c a các nhà máy th y đi n. S khác bi t th hi n

tr

c hay sau c a hi n t

ng n

c va d

s xu t hi n

ng và âm hay s xu t hi n c a n

c va

khi thay đ i đi m công tác (ch đ làm vi c) c a máy b m. Vì v y, trong ph n t ng


-9quan này, tác gi s trình bày hi n t
đ

ng n

c va theo s làm vi c c a máy b m và

ng ng d n.
Hình

hi n bày

1.5

th

m t

ng

d n AB d n n

c có

áp t

máy b m MB

lên b x .
Bình

th

ng

máy b m BT làm
vi c v i c t n
hình
l

cđa

và

H đh

l u

ng b m Q, t

ng

ng v i nó là l u t c
trong đ

ng ng d n
Hình 1.5: Minh h a đ

có giá tr V 0 .

Vì do m t nguyên nhân nào đó mà l u l

ng ng d n c a máy b m

ng b m b thay đ i l n, nh hay tr

v b ng không, đ ng th i các van c a x máy b m có s đi u ch nh thích ng. Do
quán tính, nên dòng n

c b gi n ra và d n v b x , làm cho c t áp trong ng gi m

h n trong th i gian ng n. Sau đó, dòng n
d n ép tr l i đ
thay đ i l u l
l n. Hi n t

c theo quan tính và tr ng l

ng ng, làm cho áp l c trong đ

ng nên b

ng ng l i đ t ng t t ng cao. S

ng càng nhanh thì s thay đ i áp su t (gi m và t ng) có giá tr càng
ng này đ

t ng lên đ t ng t đ

c g i là hi n t

ng n

c g i là áp su t n

c va.

Khác v i t t c nh ng v n đ tr

c va. Ph n áp su t gi m xu ng hay

c đây, khi nghiên c u n

xem ch t l ng hoàn toàn không b nén (t c

c va không th

= const) vì r ng n u dùng gi thi t đó

thì m i đi u rút ra t lý lu n s không phù h p v i th c t . Th t v y n u n
toàn không nén đ
b kh i n
đ

c hoàn

c ( = const) thì khi c a van A đóng hoàn toàn và t c th i, toàn

c trong đ

ng ng d n l p t c ng ng l i; và nh v y trên toàn b

ng ng, áp su t s đ ng th i gi m xu ng và t ng lên m t tr s vô cùng l n.


- 10 Nh ng th c t không ph i nh v y mà ph i sau m t th i gian nh t đ nh toàn
b kh i n

c trong ng d n m i d ng l i và ch y ng

c tr l i, còn áp su t c ng

ch gi m và t ng t i m t giá tr xác đ nh nào đó ch không ph i là vô cùng l n. S
d nh v y vì ch t l ng và thành ng đ u có tính đàn h i.
i v i máy b m c t n

c đ a hình l n nói chung và h th ng máy b m làm

vi c ghép n i ti p nói riêng, thì khi đóng van hay ng t máy b m t c th i, trong
đ

ng ng xu t hi n hai lo i áp l c n

d

ng.
c va âm: L u t c trong đ

+) Áp l c n
b o t n th t c a đ
v ic tn
nh h

c đ a hình mà đ

+) Áp l c n
ng n

c va d

N
t

ng n

c va

ng không l n đ đ m

c va âm có giá tr nh h n nhi u

ng ng ph i ch u. Vì v y, giá tr n

c va âm th

ng ít

ng ng.
ng: V i c t n

c va âm, do tr ng l

nhanh chóng xu t hi n, l u t c n
x y ra n

c va âm và áp l c n

ng ng th

ng ng nh . Vì v y, giá tr n

ng đ n k t c u c a đ

có hi n t

c va: Áp l c n

c đ a hình l n, sau m t th i gian ng n

ng kh i n

c có h

c và quán tính, áp l c n

c va

ng đ xu ng van c a x máy b m. Khi

c va d

ng trong đ

ng ng d n là r t nguy hi m.

c va d

ng trong đ

ng ng b m b t đ u xu t hi n sau khi ch m d t hi n

c va âm. Lúc này v i tr ng l

ng và quán tính c a kh i l

ng, n

trong ng b ép chuy n t áp su t ban đ u p 0 (Áp su t b m làm vi c bình th
t ng lên m t giá tr áp l c n
ng

c va ∆p, dòng ch y trong ng có xu h

ng)

ng ch y

c l i v i dòng b m ban đ u.
Vì v y, xem xét áp l c n

van c a x c a máy b m đ

c va d

ng khi van hay máy b m ng t t c th i hay

c đóng t t .

1.3. T ng quan v tác h i c a n

c va:

V i đi u ki n làm vi c c a các h th ng tr m b m nói chung, đ
( ng hút, ng x ) th
l n thì thông th
Vì v y, hi n t
ng)

c

các đ

ng có c ly không l n. Trong tr

ng s d ng các lo i b m c t n
ng n

ng h p có yêu c u c t n

c cao, ti t di n đ

c va (b n ch t là do quán tính c a kh i n

ng ng b m th

ng ít đ

ng ng d n
c

ng ng nh .
c trong đ

ng

c chú tr ng đ n. Khác v i nh ng đ u t

- 11 nghiên c u hi n t

ng n

các công trình đ

th y đi n và các đ

ng ng d n n

c va

ng ng áp l c c a các nhà máy

c quy mô l n. Hi n t

ng n

c va trong đ

ng

ng d n c a các tr m b m nói chung và tr m b m n i ti p nói riêng c ng là m t
v n đ khá m i m . Tuy nhiên, c n c các nh ng k t qu đã nghiên c u, tác gi có
th đ a ra các tác h i c a hi n t

ng n

c va trong các công trình tr m b m nh

sau :
+) T ng l c đ y ngang đ t ng t:
L c đ y ngang là m t trong nh ng l c nguy hi n đ i v i công trình tr m b m,
các công trình tr m b m th

ng đ t khá sâu d

im cn

đ y n i lên nhà máy r t l n. K t h p v i áp l c n
đ

ng ng, van

c va, áp l c n

c tác d ng lên

x t ng lên đ t ng t, gây ra m t l c ngang tác d ng đ t ng t lên

nhà máy, đ y theo h
tr m b m c t n

c c a b hút, t o nên l c

ng t

ng x v phía b hút. Gây nguy hi m cho công trình

c l n.

+) Làm t ng dao đ ng tr m b m:
Trong vi c thi t k các công trình tr m b m, vi c tính toán dao đ ng tr m
b m luôn đ
Thông th

c chú tr ng, đ c bi t là nh h

ng c a nói đ n k t c u nhà máy b m.

ng, vi c tính toán dao đ ng có xét đ n s dao đ ng c a tác t máy b m

khi làm vi c, nh h

ng c a đ ng đ t,.... Tuy nhiên, vi c tính toán r t khó đ a vào

s dao đ ng t ng thêm c a hi n t

ng n

c va có th x y ra trong đ

ng ng. Vì

v y, r t khó có kh n ng d đoán và đ m b o s an toàn k t c u c a nhà máy b m
khi có hi n t

ng này x y ra.

+) Làm t ng đ t ng t áp l c n
Theo b n ch t c a hi n t
t

ng này, áp l c n

v đ

ng n

c trong đ

c trong ng đ y:
c va mà tác gi đã nêu trên, khi x y ra hi n

ng ng t ng lên m t cách đ t ng t, có th gây ra

ng ng đ y (n u có van ng đ y) và có th ra ra h ng cách qu t trong máy

b m (n u không có van b o v ).

đáp ng đi u này, chi u dày đ

l n, nên khó đ m b o yêu c u kinh t k thu t.

ng ng ph i


- 12 -

Hình 1.6 : V đ
1.4. K t lu n ch

ng ng n

c Sông à do hi n t

ng n

c va

ng 1

Trong khi xây d ng, phát tri n h th ng tr m b m đ đ a ngu n n

c lên cao

t o ra ch t l ng có áp su t l n c a m t máy b m thì ph i đ u n i ti p các máy b m.
Ghép n i ti p ngh a là n

c t c a ra c a máy b m đ u đ

c n i vào ng hút c a

máy b m ti p theo, trình t n i nh v y s làm t ng c t áp c a h th ng đ

ng ng

khi ghép n i ti p các tr m b m t i m t tr m ho c nhi u tr m.
Tuy nhiên, v i tr m b m n i ti p, c t n

hi m cho tuy n đ

c cao khi x y ra n

c va thì r t nguy

ng ng nên vi c nghiên c u các bi n pháp gi m áp l c n

làm cho công trình làm vi c an toàn, ti t ki m chi phi cho tuy n đ

c va

ng là vi c r t có

ý ngh a khoa h c và th c ti n.
Trong ph m vi lu n v n này, tác gi không đi sâu nghiên c u b trí tr m b m,
công trình tr m b m, các yêu c u khác trong thi t k công trình tr m b m,.... Lu n
v n này s đi sâu nghiên c u góp ph n đ a ra nh ng gi i pháp gi m thi u nh
h

ng c a n

c va x y ra v i các công trình tr m b m n i ti p (Tr m b m có c t

n

c đ a hình l n). Vi c tính toán đ a ra gi i pháp gi m thi u đ

nh ng c s lý lu n trong tính toán các áp l c n

c va trong đ

h th ng công trình tr m b m n i ti p c th trong th c t .

c đ a ra d a trên
ng ng d n c a các


- 13 CH

NG 2. C

S

LÝ LU N PHÂN TÍCH ÁP L C N
NG

NG

C VA TRONG

YC AB M

2.1. M c tiêu:
N i dung c a ch
th x y ra trong đ

ng này s đi sâu nghiên c u v các hi n t

ng ng. Nêu ra các ph

pháp gi i. C s lý lu n này s đ
n

c, đ c bi t là đ

2.2. Phân lo i n
Hi n t

ng n

Nh ng th c t th

c va có

c va và ph

c g n v i vi c tính toán trong các đ

ng ng d n n
c va trong đ

ng trình c b n c a n

ng n

c c a các công trình tr m b m c t n

ng

ng ng d n
c cao.

ng ng d n:

c va có th x y ra l n nh t khi đóng khóa hay t t máy t c th i.
ng ít x y ra hi n t

ng đó.

i v i tr

ng h p thay đ i ch đ

làm vi c m t cách t t ( óng van khóa t t , thay đ i ch đ làm vi c c a máy
b m) thì hi n t

ng n

c va x y ra v i các lo i hình khác nhau.

2.2.1. Phân lo i theo th i gian đóng van khóa:
S phân lo i này có th xác đ nh cho c quá trình đóng van và m van. Tuy
nhiên, trong trình bày c a các công th c d

i đây, tác gi trình bày theo quá trình

đóng van khóa.
Th i gian duy trì áp su t ∆p i t i van khóa τ 0 = 2L/c, trong kho ng kho ng th i
gian t ≤ τ 0 sau khi đóng khóa, t i khóa ch có hi n t

đóng khóa là

d,

ta có hai tr

ng gi m áp. N u g i th i gian

ng h p:

+) N u th i gian đóng khóa ng n h n m t pha n
xong khóa (t =

d

c va (

d

< τ 0 ) thì khi đóng

< τ 0 ), sóng ph n x gi m áp v n ch a v t i khóa, nên đ

t ng áp su t t i khóa đ

c tích l y l i b ng:
∆pi = ρ .C.(V0 − Vc )

Nh v y, áp su t c c đ i c a n

(2.1)

c va t i khóa khi đóng khóa t t , c ng b ng

áp su t khi đóng t c th i, ch khác là áp su t c c đ i trong tr

ng h p này không

xu t hi n t c th i mà t ng t t trong th i gian đóng khóa.
Tr

ng h p này đ

c g i là: N

c va tr c ti p

+) N u th i gian đóng khóa dài h n m t pha n
d,

c va (

d

> τ 0 ) thì l c t = τ 0 <

khóa v n ch a đóng xong, nên l u t c m i gi m đ n tr s V

t i giá tr V c , do đó khi áp su t n

c va m i b ng:

0

< V c nh ng ch a


- 14 ∆pi = ρ .C.(V0 − Vτ 0 )

(2.2)

Lúc đó sóng ph n x gi m áp đã v t i khóa. T l c đó tr đi t i khóa v a có
hi n t

ng t ng áp do khóa v n ti p t c dóng, v a có hi n t

ng gi m áp tr v .

Nói chung quy lu t bi n đ c a ∆p khá ph c t p nh ng có th kh ng đ nh r ng nó
không th l n h n ho c b ng áp su t n
Tr

ng h p này đ

c va tr c ti p.

c g i là: N

c va gián ti p

2.2.2. Phân lo i theo th i đi m xu t hi n áp su t c c đ i:
S phân lo i này có th đ

c áp d ng cho c quá trình đóng van khóa và quá

trình m van van. Tuy nhiên, đ xét thêm m t tr
vi c c a đ

ng h p khác trong quá trình làm

ng ng d n c a máy b m, tác gi trình bày các công th c d

i đây theo

ng th i s phân lo i này xét v i tr

c va gián

quá trình m khóa.

ti p, v i m c tiêu xác đ nh giá tr c c đ i c a n
Quá trình m van khóa di n ra khi n

ng h p N

c va r i vào pha n

c va nào.

c trên b x v n đ t giá tr

n đ nh H 0 ,

và trong quá trình m van khóa máy b m ch a ho t đ ng ph i h i đ ti n hành b m
n

c. Khi xét hi n t

ng n

c va trong quá trình m van khóa, c n xác đ nh th i

đi m xu t hi n giá tr áp l c n

c va l n nh t. D a vào th i đi m xu t hi n giá tr

∆p max mà có th phân lo i ra các tr

ng h p n

c va khác nhau.

G i (t) là đ m c a van khóa, t c là t s gi a di n tích tháo n
khóa A (Hình 1.7)

th i đi m t và di n tích lúc m khóa hoàn toàn Ω 0 , ta có:
λ (t ) =

G i

là đ t ng t

p/ và c t n

Ω(t )
Ω0

(2.3)

ng đ i v áp su t, t c là t s gi a đ t ng áp su t H =

c áp su t ban đ u t i van khóa H 0 ( ng v i c t n

ng b m v i l u t c và đ m khóa hoàn toàn, H 0 đ
hình t i van khóa A so v i b x ). T đây ta vi t đ
ξ=

Theo cách gi i ph
thi t r ng l u l

c t i van

∆H
∆p
=
H 0 γ .H 0

ng trình truy n sóng n

c làm vi c c a

c xác đ nh b ng c t n

cđa

c:
(2.4)
c va c a N.E. Giucopski v i gi

ng qua khóa t l v i đ m ( ) và c n b c hai c a c t n

c áp


- 15 su t t i khóa (H 0 + H) nh quy lu t dòng ch y qua l , vòi, ta đi đ n công th c xác
đ nh áp su t n

c va t i khóa v i các th i đi m t = n.

(

0

v i n = 1,2,3... d / 0 .

ξ n = 2 µ Bn −1 + µλ2n − λn 1 + 2 µBn −1 + µ 2 λ2n

)

Trong đó:

Bn −1 = λ n −1 1 + ξ n −1 −

µ=
L nl
d,

n

ξ n −1
2µ

(2.5)

C.V0
2.g.H 0

t cho các giá tr n = 1,2,3... d / 0 , ta tình đ

t đó tìm đ

c giá tr đ t ng t

c va c c đ i đ

ng đ i l n nh t

c các giá tr
max .

1,

2,

3 ,...

Lúc đó giá tr áp su t

c xác đ nh là:
∆p = γ .ξ max .H 0

c bi t, n u đ m

(2.6)

(t) thay đ i b c nh t theo th i gian thì sau gi i ph

trình (2.5), Alievi đ a ra k t lu n, phân ra các tr
 Ho c là áp su t c c đ i c a n

ng

ng h p sau:

c va xu t hi n

cu i pha th nh t (n=1),

còn sau đó giá tr bé h n:
max

N

=

1

c va nh th này g i là: N

c va

pha th nh t.
xác đ nh
ph

ch

max

vi c gi i

ng trình (2.5) v i n = 1.
Hình 2.1: N

 Ho c là áp su t n
xong (n =
N

d/ 0)

c va pha th nh t

c va c t ng d n cho t i khi đóng (ho c m ) van khóa
thì đ t đ n tr s l n nh t. N

c va gi i h n.
max

=

gh

=

d

c va nh th này g i là


- 16 xác đ nh giá tr n
khi gi i ph

c va gi i h n,

ng trình (2.5) c n gi i

thi t n khá l n đ cho:
max

=

n-1

=

gh

Hình 2.2: N
V i gi thi t n khá l n, ta xác đ nh đ

c va gi i h n

c giá tr đ t ng t

ng đ i v áp

su t l n nh t nh sau:

ξ gh =

σ
2

(σ

2

+ 4 +σ

)

Trong đó:

τ0

σ = ±µ

Td

(2.7)
=±

V 0 .L
g.H 0 .Td

V i:
C: Là t c đ truy n sóng n

c va, m/s;

V 0 : Là l u t c ban đ u ho c l u t c dòng ch y trong ng khi van khóa m
hoàn toàn, m/s;
H 0 : Là c t n
n

c làm vi c bình th

c đ a hình t van khóa đ n m c n

ng c a đ

ng ng, th

ng l y b ng c t

c b x , m;

T d : Là th i gian đóng (m ) toàn b van khóa, khác hoàn toàn v i th i gian
– là th i gian đ đóng (m ) khóa đ n m t đ m nào đó (

d

d

≤ T d ). L y d u (-) hay

d u (+) trong công th c (2.7) tùy thu c vào l nh v c nghiên c u:


iv iđ

ng ng áp l c c a Tuabin th y đi n:

Khi đóng khóa l y d u d
m i xu t hi n n

ng (+), vì n

c va d

ng xu t hi n tr

c va âm.

Khi m khóa l y d u âm (-), vì n

c va âm xu t hi n tr

c.

c, sau đó


- 17 iv iđ



ng ng d n c a tr m b m:

Khi đóng khóa l y d u d
xu t hi n n

c va d

ng (-), vì n

c va âm xu t hi n tr

ng. Tuy nhiên, giá tr n

c va d

c, sau đó m i

ng c ng có th đ

c xác

đ nh có cùng giá tr đ i s .
Khi m khóa l y d u âm (-), vì n

qd ,

Tiêu chu n đ phân bi t n

c va pha th nh t và n

N

c va pha gi i h n đ

giá tr

c va pha th nh t và n
quá đ đ

-

Khi σ = µ

-

Khi σ = µ

τ0
Td

τ0
Td

c phân bi t thông qua giá tr

(2.8)

=

V0 .L
> σ qd ta có N
g.H 0 .Td

c va pha th nh t

=

V0 .L
< σ qd ta có N
g.H 0 .Td

c va gi i h n

D a trên phân tích hi n t

ng ng d n đ

c va:

ng n

Ch

c va

ng 1, ta có t c đ truy n sóng

c xác đ nh:
∆l
∆t →0 ∆t

C = lim

V i đ dài l p n

c va gi i h n:

4.µ .λ0 (1 − µ .λ0 )
1 − 2 µ .λ0

2.3. T c đ truy n sóng n
c va trong đ

c.

c xác đ nh theo công th c sau:

σ qd =

n

c va âm xu t hi n tr

(2.9)

c l b nén l i (gi n ra) trong kho ng th i gian t.

T c đ truy n sóng áp l c va n

c C ph thu c vào tính đàn h i, tính đ ng

ch t c a v t li u làm ng và c a b n thân ch t l ng. T c đ truy n sóng đ
đ nh theo công th c t ng quát c a I.E. Juc pki:
K
C=

ρ
K d
1+ .
E e

g .K
=

γ

K d
1+ .
E e

Trong đó:
C: T c đ truy n sóng n

c va trong ng, m/s;

K: Mô duyn đàn h i c a ch t l ng, kG/m2;

(2.10)

c xác