Thiết kế thiết bị cho trạm bơm cấp nước sạch

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
------

• ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
•

ĐỀ TÀI :

• THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHO
TRẠM BƠM CẤP NƯỚC SẠCH
•
•
•
•

SVTH
LỚP
GVHD
GVD
TUYỀN

: NGUYỄN NGÂN
: 03C4B
: TS. HUỲNH VĂN HOÀNG
: KS. NGUYỄN THỊ BĂNG

ĐÀ NẴNG 6-2008

NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1. Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của đề tài.
2. Cơ sở lý thuyết về thiết kế thiết bị cho trạm
bơm.
3. Thiết kế thiết bị cho trạm bơm.
4. Đường ống dẫn.
5. Bố trí bơm và các thiết bị tại trạm.
6. Một số vấn đề về tự động hóa tại trạm.
7. Lắp ráp, vận hành và bảo dưỡng thiết bị.
8. Kết luận.


1. Ý NGHĨA KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA
ĐỀ TÀI
 Sơ lược về trạm bơm cấp nước
 Mục đích ý nghĩa kinh tế kỹ thuật


2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ
THIẾT BỊ CHO TRẠM BƠM
 Các phương trình cơ bản sử dụng trong tính
toán thiết kế
 Các loại máy bơm sử dụng trong cấp nước
 Cơ sở để chọn bơm
 Các đường đặc tính của bơm


3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHO
TRẠM BƠM
 Số liệu đầu vào:

Lượng nước yêu cầu của trạm bơm: Q = 25 000 (m 3/ngày).

 Tính sơ bộ đường kính ống:
Đường kính ống d được xác định:

4Q
Q
d=
= 1,13.
( m)
π .v
v

+ Đối với ống hút: dh = 600 (mm), vh = 1,03 (m/s)
+ Đối với ống đẩy: dh = 500 (mm), vh = 1,48 (m/s)

 Chọn loại đường ống:
+ Chọn loại ống dẫn:
Ống thép là loại ống có nhiều ưu điểm nên ống thép được chọn làm
đường ống dẫn trong hệ thống.


3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHO
TRẠM BƠM
+ Bảo vệ đường ống:
3

4

6

1

6

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ ống thép
bằng cathode
1- Trạm bảo vệ; 2- Cáp dẫn;
3- Đường ống;4- Điểm tập trung;
5- Anode; 6- Lớp bảo vệ.

2
2

5

Tính sơ bộ tổn thất thủy lực đường ống:
+ Chọn sơ bộ chiều cao hút và chiều dài hút:
- Chiều cao hút hh = 2 (m).
- Chiều dài toàn bộ ống hút lh = 7 (m).
+ Tính tổn thất

thủy lực trên đường ống.

Htt – Tổng tổn thất trên đường ống hút và ống đẩy.
Htt = hth +htd = 0,197 + 1,22 = 1,417 (m)


3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHO
TRẠM BƠM
Tính sơ cột nước yêu cầu:

Cột nước yêu cầu của máy bơm cũng chính là cột nước yêu cầu của
trạm bơm, nó được xác định bằng tổng chiều cao bơm nước địa hình (H dh) và
tổn thất cột nước từ bể hút đến bể chứa nước: H tk = Hdh + Htt
Htk = Hdh + Htt = 52,8 + 1,417 = 54,217 (m).

 Chọn kiểu bơm:

+ Chọn kiểu loại bơm:
Loại bơm ly tâm trục ngang hai cửa được chế
tạo và ứng dụng rất rộng rãi trong các công trình
bơm chất lỏng sạch dùng trong ăn uống, sinh hoạt,
cấp nước nóng với nhiệt độ nước cho phép đến
1050C.
Để chọn một máy bơm song hướng đáp ứng được lưu lượng
Q = 1041,67 (m3/h) và cột áp H = 54,217 (m) ta tra đường đặc
tính vùng của loại bơm RDL chọn được bơm loại RDL 300 400A, có số vòng quay trên trục là n =1450 (v/ph).

Hình dạng của bơm
RDL 300 - 400A


KẾT CẤU BƠM


3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHO
TRẠM BƠM

h

d1

Chọn động cơ 4A 355S4Y3 có các
thông số kỹ thuật:
+ Nđc = 250 (kW)
+ nđc = 1475 (v/ph).
+ Điện thế sử dụng Uđm = 220/380 V
+ Hiệu suất ηquay = 94,5%.
+ Cosφ = 0,92

h31

 Chọn động cơ kéo bơm:

l1

l31

l10
l30

b10

Các kích thước lắp đặt của động cơ
lv

 Khớp truyền động:
Khớp nối trục vòng đàn hồi có ưu điểm là:
+ Truyền được mômen lớn, không truyền lực dọc trục.
+ Giảm va đập chấn động.
+ Đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây ra.

+ Giá thành rẻ.

d
0

D

d

c

l

Kết cấu nối trục vòng đàn hồi


4. ĐƯỜNG ỐNG DẪN
 Chọn tuyến bố trí và các tiêu chuẩn chọn ống.
 Đường kính ống dẫn.
 Các thiết bị lắp trên đường ống.
4
1

2

3

4

5

3

2
1

Kết cấu van một chiều
lắp trên đường ống

Cấu tạo van một chiều
lắp tại cửa hút

a)

b)

Các kiểu mố ôm
a- Mố ôm kín; b- Mố ôm hở.


THIẾT BỊ LẮP TRÊN
ĐƯỜNG ỐNG

Khớp dãn nỡ nhiệt

Van khóa


TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
ĐÓNG MỞ VAN

5

S1

Fs

S2

6

7

D

d

4 p1

Q1 D

Q1
Q2

p2

8
9

3

p1

Fmsp

p2

d

pT

2
1

p0

10

Qb

Q2
Fmsc

Fmst

Fqt
G

Lực tác dụng lên cụm xilanh khi mở van.
Sơ đồ truyền động thủy lực đóng mở van

KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ TRUYỀN
B

P

A

14
13
12
11

1
2

3

4

5

7

6

T
12

x

p2

8

Kết cấu phân phối kiểu điện từ.
13

x0

11

p1

Kết cấu van an toàn
kiểu van bi

Kết cấu bình tích năng.


KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ TRUYỀN
5

A

6

7

A-A

9

8

10

Kết cấu bơm dầu.

4
3
2
1
A

9

23

10 11

22

21

12

20

13

19

14

15 16

17

18

Kết cấu xilanh thủy lực.


THIẾT BỊ CHỐNG
NƯỚC VA ĐƯỜNG ỐNG
+ Hiện tượng:
Va đập thủy lực là hiện tượng biến đổi áp suất đột ngột khi vận tốc của dòng
chảy tăng hay giảm đột ngột. Khi chất lỏng đang chuyển động với vận tốc
lớn trong ống, nếu đóng khóa đột ngột thì áp suất trong dòng chảy sẽ tăng
vọt lên đó là hiện tượng va đập thủy lực dương. Ngược lại, va đập thủy lực
âm.
+ Chống va đập thủy lực:
• Đóng, mở khóa, van từ từ.
• Dùng đường ống lớn để giảm vận tốc dòng chảy.
• Dùng vật liệu làm ống có môđun đàn hồi bé.
• Dùng những thiết bị tự động tháo chất lỏng ở đường ống ra khi áp suất vượt
trị số định trước.
ECL
1

1
c
=
.
=
+ Công thức tính:

ρ

1+

D ECL
.
δ Eδ

 1
D

ρ .
+
 ECL δ .Eδ






THIẾT BỊ CHỐNG
NƯỚC VA ĐƯỜNG ỐNG
+ Tính va đập thủy lực khi bơm ngừng đột ngột.

- Vận tốc truyền sóng thủy lực:
c=

1
 1
D
ρ .
+
 ECL δ .Eδ

=





1
0,5
 1

103.
+
9
11 
 2.10 0,009.2,2.10 
9

- Tính cột áp nước va
3

4

5

6

7

10

11

8

ZA

Zdh

1 2

= 1153(m / s )

- Ta có cột áp nước va dương:
- Cột áp nước va âm:

H max = 3.H đh + ∆H = 3.52,8 +

H min= H bom − ∆H = 56,6 −

1153.1,48

= 332,4(m)
9,81

1153.1,48
= −121,2(m)
9,81


THIẾT BỊ CHỐNG
NƯỚC VA ĐƯỜNG ỐNG
+ Tính toán kích thước bình điều áp
Để khắc phục hiện tượng nước va đập đường ống và đảm bảo an toàn cho đường
ống, thiết bị lắp trên đường ống ta cần tiến hành lắp bình điều áp cho trạm.

Sơ đồ lắp đặt bình điều áp
1- Đường ống đẩy của trạm;
2- Ống dẫn nước ra; 3- Máy nén khí;
4- Van an toàn; 5- Đồng hồ áp suất; 6- Thiết
bị đo mực nước;
7- Bình điều áp; 8- Đường ống dẫn nước vào.


5. BỐ TRÍ BƠM VÀ CÁC THIẾT BỊ
TẠI TRẠM
 Giới thiệu chung:
Nhà máy của trạm bơm là nơi đặt các thiết bị động lực (máy bơm, động cơ…)
các trang thiết bị phụ (bơm chân không, các hệ thống thiết bị phụ cơ,
điện…) phục vụ cho việc bơm nước thuận lợi và an toàn.

 Các loại nhà máy bơm.

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

 Cấu tạo móng
của tổ máy bơm

4

5

2

1

3

2

Kết cấu móng tổ máy bơm
1- Máy bơm li tâm; 2- Khớp nối; 3- Động cơ điện; 4- Bulông néo; 5- Bê tông cốt thép .


BỐ TRÍ TRONG TRẠM
CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH TẠI TRẠM
+ Bố trí trong nhà trạm.
Bao gồm bố trí bơm, ống, thiết bị điện, các cơ cấu truyền động, máy
phụ và mặt bằng lắp máy v.v…
* Máy bơm thường bố trí các dạng sau đây:
- Bố trí một hàng dọc, một hàng ngang, hai hàng ngang so le có hai độ cao
khác nhau, một hàng dùng cho các bơm trục đứng hoặc các trạm bơm lắp

máy có Q = 4000 m3/h đặt nằm.

+Xác định kích thước chính của trạm bơm.
1

2

3

b2

b1

b4

Các kích thước bố trí trạm bơm.
1- Bơm; 2- Động cơ điện;
3- Tủ điện điều khiển.

L3

L1

L2

L1

L4

L5

Chiều dài của trạm: L = 10,8(m)
Chiều rộng của trạm:B = 2,885 (m)
Chọn B = 3 (m)


MẶT CẮT NGANG
MẶT CẮT DỌC CỦA NHÀ TRẠM
2

3

4

5

10800

3000

1

Sơ đồ mặt cắt ngang nhà trạm.

Mặt cắt dọc nhà trạm
1- Máy bơm; 2- Động cơ;
3- Mặt nền nhà trạm; 4- Cần trục;
5- Nhà trạm.

6. TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM
 Ưu việt của tự động hóa.
Tự động hóa trong trạm bơm làm tăng độ tin cậy, tính liên tục hoạt động
cải thiện công việc cho công nhân làm việc trong trạm. Tăng khả năng tổ
chức, quản lý và vận hành trạm bơm.

 Sơ đồ mồi bơm từ đường ống đẩy.
2

1

3

4

5

6

Sơ đồ mồi bơm từ đường ống đẩy
1- Đường ống hút; 2- Ống tràn;
3- Van điện từ; 4- Rơle điện từ kiểm tra
việc mồi bơm; 5- Đường ống đẩy;
6- Đường ống mồi.


7. LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ BẢO
DƯỠNG THIẾT BỊ
 Lắp ráp thiết bị
 Vận hành máy bơm

 Bảo dưỡng máy bơm khi vận hành


LẮP RÁP ĐƯỜNG ỐNG
Túi không khí

Túi không khí

Không đúng

Đúng

Không đúng

Đúng


8. KẾT LUẬN
Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự nổ lực tìm hiểu và nghiên
cứu, tuy lúc đầu còn nhiều trở ngại do kiến thức còn non kém
nhưng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đã hoàn thành đề
tài tốt nghiệp “Thiết kế thiết bị cho trạm bơm cấp nước sạch”
đúng thời gian qui định.
Đề tài chủ yếu chú trọng đến vấn đề chính là tính toán chọn
các thiết bị lắp đặt cho trạm bơm.Trong quá trình tính toán có thể
dễ dàng nhận ra các nhược điểm sau:
Trong quá trình tính toán nước va cho trạm bơm, do bỏ qua các
tổn thất trên đường ống nên tính kinh tế khi chọn thiết bị không
cao. Tuy nhiên, điều đó lại tăng tính an toàn cho thiết bị và trạm
bơm.

Với khoảng thời gian không nhiều và kiến thức còn hạn chế do
đó, chắc chắn đề tài không tránh khỏi sai sốt. Kính mong nhận
được sự giúp đỡ của thầy cô để em ngày hoàn thiện hơn.


EM XIN CHÂN THÀNH CẢM
ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN!