Nghiên cứu khả năng ứng dụng khớp nối thủy lực trong trạm bơm

L I C Mă N
đ

Lu năv nă“Nghiênăc u kh n ngă ng d ng kh p n i th y l c trong Tr măb m”
c hoàn thành t iătr ngă i h c Th y l i.
Tác gi xin bày t l i c mă năsơuăs căđ n GS.TS. D

h

ngăThanhăL

ng đƣăt n tình

ng d n tác gi hoàn thành lu nă v nă nƠy.ă Xină chân thành c mă nă cácă gi ng viên

Khoa K thu tătƠiănguyênăn

c ậ tr

ngă

i h c Th y L i,ăcácăđ ng nghi p trong và

ngoƠiăngƠnhăđƣăcungăc p các tài li u ph c v cho lu năv nănƠy.
Tác gi xin bày t lòng bi tă năđ n nh ngăng

i thân trong giaăđình,ăb n bè và

đ ng nghi păđƣăkhíchăl , ng h ,ăđ ng viên v m i m t cho tác gi hoàn thành lu năv nă
này.
Do h n ch v m t th i gian, ki n th c khoa h c và kinh nghi m th c t nên trong

quá trình nghiên c uăđ hoàn thành lu năv n,ăch c ch n khó tránh kh i nh ng thi u sót.
Tác gi r t mong nh nă đ c nh ng nh nă xétă vƠă đóngă gópă c a các th y cô, các nhà
chuyên môn.
Xin trân tr ng c mă n!
Hà N i, ngày tháng 8 n m 2015
Tác gi lu n v n

Tr n Qu c Thanh


L IăCAMă OAN
Tôiăxinăcamăđoanăđ tài lu năv n này là s n ph m nghiên c u c a riêng cá
nhân tôi. Các s li u và k t qu trong lu năv nălƠăhoƠnătoƠnătrungăth căvƠăch aăđ
ai công b tr

căđơy.ăT t c các trích d năđƣăđ

c

c ghi rõ ngu n g c.
Hà N i, ngày

tháng 8 n m 2015

Tác gi lu năv n

Tr n Qu c Thanh


M CL C

M

U ......................................................................................................................... 1

CH

NGă1.ăT NG QUAN V V Nă

NGHIÊN C U .......................................... 4

1.1. Ch đ làm vi c c a Tr măb mă[1] ..................................................................... 4
1.1.1.ă

ngăđ c tính c aămáyăb mălyătơm ............................................................ 4

1.1.2.ă

ngăđ cătínhămáyăb măh

ng tr c ........................................................... 9

1.1.3.ă

ngăđ cătínhămáyăb măh

ng chéo ........................................................ 11

1.2.ă i m công tác c aămáyăb mă[1] ........................................................................ 12
1.3.ă i u ch nh tr ng thái làm vi c c aămáyăb mă[1] ............................................... 14
1.3.1.ă i u ch nh tr ng thái làm vi c c aămáyăb măb ngăph ngăphápăthayăđ i

t n th t c tăn căđ ng ng ................................................................................. 14
1.3.2.ă i u ch nh tr ng thái làm vi c c aămáyăb măb ngăph ngăphápăthayăđ i
đ ngăđ cătínhămáyăb m....................................................................................... 17
1.4.ăCácăph
1.4.1.ă

ngăphápăđi u ch nh s vòng quay c a máyăb mă[1] ........................... 24
ngăc ăh iăn

căvƠăđ ngăc ăđ t trong ..................................................... 24

1.4.2.ă i u ch nh s vòng quay b ng Bi n t n ..................................................... 24
1.4.3.ă i u ch nh s vòng quay b ng Kh p n i th y l c...................................... 28
1.5.ăC ăs lý thuy t v kh p n i truy năđ ng và kh p n i th y l c......................... 30
1.5.1. Lý thuy t v truy năđ ng th yăđ ng ........................................................... 30
1.5.2. Kh p n i th y l c và các lo i kh p n i th y l c ........................................ 31
1.6. Tình hình ng d ng kh p n i th y l c trong tr măb m .................................... 34
1.6.1. Các ng d ng c a kh p n i th y l c trong truy năđ ng............................. 34
1.6.2.

ng d ng kh p n i th y l c trong tr măb măcôngănghi p. ....................... 34

1.6.3.

ng d ng kh p n i th y l c tr măb mănôngănghi p, th y l i. .................. 35

CH NGă2.ăXÂYăD NG THU TăTOÁNăXÁCă NH CH
LÀM VI C VÀ
N NGăL
NG TIÊU TH C A TR MăB MăKHIăMÁYăB MăTHAYă I

C S VÒNG QUAY ............................................................................................ 38
2.1.ăC ăs lý thuy t v l iăđ

ngăđ cătínhămáyăb m khi s vòngăquayăthayăđ i [1] 38

2.1.1.ă nh lu tăđ ng d ng và ng d ngăđ nh lu tăđ ng d ng trong v l iăđ ng
đ cătínhămáyăb măkhiăs vòngăquayăthayăđ i ....................................................... 38
2.1.2. V l iăđ ngăđ c tính H~Q ng v i s vòng quay n1 khi bi tăđ ng
H~Q ng v i s vòng quay n. ............................................................................... 41


2.1.3. V l iăđ ngăđ c tính N~Q ng v i s vòng quay n1 d a vƠoăđ ngăđ c
tính N~Q ng v i s vòng quay n ......................................................................... 44
2.1.4. V l iăđ

ngă ă~Qăkhiăs vòngăquayănăthayăđ i ......................................... 44

2.2. Ch đ làm vi c t ng h p c aămáyăb m ............................................................ 45
2.3. Ch tiêuăđ tìm ch đ làm vi c t iă uăc a Tr măb m ....................................... 46
2.4. Thu t toán tìm ch đ làm vi c t iă uăc a Tr m b m ....................................... 47
CH NGă3.ăHI U QU S D NG KH P N I THU L C TRONG V N
HÀNH TR MăB M..................................................................................................... 50
3.1.ăXácăđ nhăchiăphíăđ uăt ăkh p n i Th y l c ....................................................... 50
3.2.ăXácăđ nh Hi u ích c a Kh p n i th y l c.......................................................... 51
3.2.1. Hi u ích do ti t ki măđi năn ngătiêuăth c a tr măb m .............................. 51
3.2.2. Hi u ích do ti t ki m thi t b đi n ............................................................... 54
3.3. L p ch tiêu t iă uăđ đánhăgiáăhi u qu s d ng kh p n i Th y l c trong
v n hành tr măb m .................................................................................................... 54
3.4. Áp d ng tính toán cho Tr măb măYênăNgh aăậ TP Hà N i .............................. 55
3.4.1. Gi i thi u v Tr măb măYênăNgh a ........................................................... 55

3.4.2.ă

ngăđ cătínhămáyăb măvƠăyêuăc u tiêu thi t k ...................................... 65

3.4.3. Tính toán t iă uăch đ làm vi c c a tr măb măb ngăthayăđ i s vòng
quay ....................................................................................................................... 67
K T LU NăVÀă

NGH ........................................................................................... 76

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................. 77
PH L C ...................................................................................................................... 78


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1 Tam giác v n t c ..........................................................................................4
Hìnhă1.2.ă

ngăđ c tính H~Q v theo lý thuy t c aămáyăb mălyătơm. ....................5

Hìnhă1.3.ă

ngăđ c tính Q~N v theo lý thuy t c aămáyăb mălyătơm .....................7

Hìnhă1.4.ă

ngăđ c tính ~Q ...................................................................................8

Hìnhă1.5.ă

ngăđ cătínhămáyăb mălyătơm ................................................................9

Hìnhă1.6.ă

ngăđ c tính c aămáyăb măh

Hìnhă1.7.ă

ngăđ c tính t ng h pămáyăb măh

Hìnhă1.8.ă

ngăđ cătínhămáyăb măh

Hìnhă1.9.ă

ngăđ c tính t n th t c tăn

ng tr c ................................................10
ng tr c ........................................11

ng chéo ......................................................12
căđ

ng ng ...........................................12

Hìnhă1.10.ă i m công tác c aămáyăb m ...................................................................13
Hìnhă1.11.ăHaiăcáchătìmăđi m công tác c aămáyăb m ..............................................14
Hìnhă1.12.ăQuáătrìnhăthayăđ iăđi măcôngătácăkhiăđi u ch nh b ng khoá ..................15
Hình 1.13. T n th t công su t doăđi u ch nh b ng khoá ngăđ y. ............................17

Hình 1.14. Tam giác v n t c .....................................................................................18
Hìnhă1.15.ăS ăđ đi u ch nh cánh qu tămáyăb m. ....................................................19
Hìnhă1.16.ă

ngăđ cătínhămáyăb mălyătơmă ng v iăcácăđ

Hìnhă1.17.ă

ngăđ cătínhăthayăđ i khi g t bánh xe cánh qu t ...............................23

ng kính khác nhau ....22

Hìnhă1.18.ă i măcôngătácăthayăđ i theo vòng quay. .................................................24
Hình 1.19. Công ty thép Vi t Nh tăđƣăs d ng công ngh bi n t n trong s n xu t ..26
Hình 1.20. Kh p n i thu l c. ..................................................................................29
Hình 1.21. Mô ph ng nguyên lý làm vi c c a kh p n i th y l c.............................30
Hình 1.22. Nguyên lý làm vi c c a kh p n i Th y l c ............................................31
Hình 1.23. Nguyên lý làm vi c c a kh p n i Th y l c ............................................32
Hình 1.24. Kh p n i th y l căchoămáyăb mălƠmămátăậ Nhi tăđi n Ph l i 2...........35
Hình 1.25. Kh p n i tr măb măBangpuăậ TháiăLană(máyăb mă25m3/s/máy) ..........35
Hình 1.26. Kh p n i tr măb măBangpuăậ Thái Lan .................................................36
Hình 1.27. Kh p n i trong tr măb mă“RawăWaterăPumpăStationăBangkok” ...........36
Hìnhă1.28.ăS ăđ k t n i Kh p n i Th y l c v iămáyăb măvƠăđ ngăc ...................37
Hình 2.1. V l iăđ

ngăđ c tính khi s vòngăquayăthayăđ i .....................................41

Hình 2.2. V l iăđ

ngăđ c tính khi s vòngăquayăthayăđ i .....................................43

Hìnhă2.3.ăCácăđi m công tác có th c aămáyăb măđ tìm ch đ làm vi c t iă uăă(khiă
thayăđ i góc nghiêng cánh qu t) ...............................................................................45
Hìnhă2.4.ăCácăđi m công tác có th c aămáyăb măđ tìm ch đ làm vi c t iă uă(Khiă
thayăđ i s vòng quay) ..............................................................................................45
Hìnhă2.5.ăS ăđ kh iăđ tìm ch đ làm vi c t iă uăc aăTBă(Khiăthayăđ i s vòng
quay) ..........................................................................................................................49
Hìnhă3.1.ă

ngăđ cătínhăvƠăđi măcôngătácăbanăđ u c aămáyăb m .........................52

Hìnhă3.2.ă
ngăđ cătínhăvƠăđi m công tác c aămáyăb măsauăkhiăthayăđ i s vòng
quay ...........................................................................................................................53
Hìnhă3.3.ăL uăv c tiêu tr măb măYênăNgh aătrongăh th ng tiêu khu v c phía tây
TP Hà N i..................................................................................................................56
Hình 3.4. B trí t ng th khuăđ u m i tr măb măYênăNgh a ...................................58
Hình 3.5. Ph i c nh t ng th khuăđ u m i Tr măb măYênăNgh a ...........................59
Hìnhă3.6.ă

ngăđ cătínhămáyăb m ..........................................................................65

Hìnhă3.7.ă

ng quá trình yêu c u tiêu ậ Tr măb măYênăNgh a ............................66

Hìnhă3.8.ă

ngăđ cătínhăH~ăQăvƠă ă~ăQăvƠăđi măcôngătácăbanăđ u c aămáyăb m 68

Hìnhă3.9.ă

ngăđ cătínhăN~QăvƠăđi măcôngătácăbanăđ u c aămáyăb m ................68

Hìnhă3.10.ă

ngăđ cătínhăNPSHăvƠăđi măcôngătácăbanăđ u c aămáyăb m ............69

Hình 3.11. Di n bi năquáătrìnhăđi u ch nh s vòngăquayănăt ngă ng v i quá trình
tiêu yêu c u theo gi . ................................................................................................73
Hình 3.12. Di n bi n hi u su t c aămáyăb măkhiăthayăđ i s vòngăquayăt ngă ng
v i quá trình tiêu yêu c u theo gi . ...........................................................................73
Hình 3.13. Th iăgianăb măth c t c aămáyăb mă(Xétătrênăl uăl ng tiêu cho 1h
b mătiêuăyêuăc u) ......................................................................................................74
Hình 3.14. Di n bi năn ngăl ng tiêu th c aămáyăb măkhiăthayăđ i s vòng quay
t ngă ng v i quá trình tiêu yêu c u theo gi . .........................................................74


DANH M C B NG BI U
B ng 3.1. So sánh ch đ làm vi c c aămáyăb măkhiăthayăđ i s vòng quay n .......53
B ng 3.2. B ng quá trình tiêu 48h thi t k - TBăYênăNgh a .....................................66
B ng 3.3. K t qu tính toán l a ch n s máy và s vòngăquayăđi u ch nh t iă u ....70


DANH M C CÁC C M T

TB: Tr măb m
KNTL: Kh p n i th y l c
PTHH: Ph n t h u h n

TCVN: Tiêu chu n Vi t Nam.
TVTK:ăT ăv n thi t k
NXB: Nhà xu t b n

VI T T T


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài.
Tr măb măph c v t

i tiêu, c p thoát n

c

Vi t nam chi m m t v trí quan

tr ng ph c v s n xu t nông nghi păc ngănh ăphátătri năđôăth . Theo th ng kê hi n
nayăn

c ta có kho ng 10.000 tr măb mătrongăđóătrênă2.000ătr măb măl n và v a

v i t ng công su t l p máy v t

i là 250 MW, tiêu là 300 MW.

Choăđ n nay, hàng lo t các tr măb măt
d ngăđ t

i tr c ti p cho 3,5 tri uăha,ăt

iăvùngăđ ng b ng B c B đƣăđ

c xây

i t o ngu n 1,13 tri u ha, tiêu cho kho ng

1 tri u ha.
Các tr mă b mă tiêuă bi u cho m t s vùng có th k đ nă lƠ:ă Lơmă Thao,ă S nă
C

ng, B ch H c,ă

Qu ng,ă

iă

nh,ăThanhă i mă(V nhăPhúc);ăTr nhăXáă,ăKimă ôi,ăMônă

ngăXá,ăTơnăChi,ăV năThaiă(HƠăB c);ăPhùăSa,ă anăHoƠi,ăH ng Vân, La

Khê (Hà Tây);

p B c, Nam H ng,ă ôngă M , Yên S (Hà N i); Nhâm Tràng,

Kinh Thanh, Ch L

ng,ăGiápăBa,ăTri u Xá (Hà Nam); C

Tràng, Kinh Thanh, C căThƠnh,ăNh ăTrácă(Namă

am,ăQu

, Nhâm

nh);ăNh ăQu nh,ăV năLơm,ăV nă

Giangă (H ngă Yên);ă C u Kh i, Ho ng Khánh, Nam Sông Mã, Thi u Duy, Thi u
Th nh, Yên Tôn, Yên Thôn (Thanh Hóa); Linh C mă(HƠăT nh),...
Hi u qu do các tr măb măđemăl i là r t l n, tuy nhiên chi phí xây d ng, thi t
b c ngănh ăchiăphíăqu n lý v năhƠnhăđ c bi t lƠăchiăphíăn ngăl
b măc ngăr tăđángăk . Theo con s s ăb ,ăhƠngăn măn

ng c a các tr m

c ta t n kho ng 1.500 t

đ ngă chiă phíă đi n cho các tr mă b mă nông nghi p và hàng nghìn t đ ng cho các
tr măb mătiêu.
i v i tr măb măvi c l a ch n thi t b c ngănh ăcôngăngh h pălỦăcóăỦăngh aă
vô cùng quan tr ng, không nh ng quy tă đ nhă đ n hình th c k t c u mà còn nh
h

ngăđ n hi u su t c aămáyăb m,ăhi u qu làm vi c c a tr măc ngănh ăchiăphíăxơyă

d ng và qu n lý v n hành sau này c a tr măb m.
Trong quá trình làm vi c,ă máyă b mă khôngă ph iă lúcă nƠoă c ngă lƠmă vi c

c t


2

n

c thi t k ,ăđi m công tác có hi u su tăcaoămƠăđóălƠăm t d i các c tăn

nhau tùy thu c vào m căn

c b hút, b x .ă

có hi u su t cao, nh t là trong nh ngătr

c khác

máyăb măluônălƠmăvi c trong vùng

ng h p làm vi c ngoài c tăn

c thi t k có

Ủăngh aăh t s c quan tr ngăđ nâng cao hi u qu làm vi c c a tr măb m,ăti t ki m
chi phí xây d ngăc ngănh ăqu n lý v n hành. V năđ nƠyăđ
vi căđi u ch nhăđ

ngăđ c tính c aămáyăb măv iă2ăph

c gi i quy t thông qua

ngăpháp:ăthayăđ i s vòng

quayăvƠăthayăđ i góc nghiêng cánh qu tă(đ i v iăcácămáyăb măcóăth thayăđ iăđ

c

góc nghiêng cánh qu t).
Qua quá trình phát tri n c a công ngh ,ă ph

ngă phápă thayă đ i s vòng quay

b ng kh p n i th y l c ngày càng th hi n nhi uă uăđi m tiên ti nănh :ă
+ Gi m thi u mô men kháng khi kh iăđ ng, ch ng rung, ch ng s c.
+ Gi m thi u dòng xung m máy.
+ Kh iăđ ng không t i, gi m th i gian kh iăđ ng.
+ Có th thayăđ iăđ

c t căđ quay.

+ Thi t k đ năgi n, nh g n, ti t ki m di n tích l păđ t.
+ Ti t ki măn ngăl
+ă

ng do t iă uăhóaăhi u su t c a h th ng.

c bi t, trong nh ngătr

ng h p g p s c nh ăk tăđ ngăc ,ăquáăt i, kh p

n i th y l c có kh n ngăx lý s c vƠăđ an toàn cao.
Trên th gi i, kh p n i th y l că đƣă tr i qua l ch s phát tri nă hƠngătr mă n mă
còn t i Vi t Nam, kho ngă10ăn măg năđơyăm i b tăđ u s d ng lo i công ngh này
đ thay th cho các lo i kh p n i c ng gi aămôăt ăvƠăđ ngăc ,ănh ăt i các nhà máy
nhi tăđi n, th yăđi n,ăxiăm ng:ăPh L i, C m Ph ,ăHƠăTiên,ăNh năTr chăầ
V i nhu c u k trên vi c nghiên c u hi u qu c ngănh ăkh n ngă ng d ng c a
kh p n i th y l c trong tính toán thi t k và l păđ t thi t b vào các công trình th y
l i,ăđ c bi t là trong các tr măb mălƠăc n thi t.
2. M c đích và nhi m v c a đ tài.


3

Nghiên c u, phân tích nh ngă uănh
n i th y l c vào các tr măb măph c v t
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u:

a.

iăt

ng nghiên c u:

căđi m và kh n ngă ng d ng c a kh p
i, tiêu và c păthoátăn

c.

Kh p n i th y l c, ch đ làm vi c c aămáyăb m,ătr măb m.
b. Ph m vi nghiên c u:
Các tr măb măt

i tiêu và c păthoátăn

c,ătrongăđóăt p trung vào tr măb mătiêuă

vùngăđ ng b ng sông H ng.
4. Cách ti p c n và ph
-

ng pháp nghiên c u

th c hi nă đ

c các n i dung c aă đ tài, c n s d ngă cácă ph

ngă phápă

nghiên c u sau:
- Dùngă ph

ngă phápă thuă th p s li u, th ngă kêă vƠă phơnă tíchă đ đánhă giáă tìnhă

hình s d ng kh p n i th y l c.
- L pămôăhìnhătoánăđ xácăđ nh ch đ làm vi c c a tr măb m,ăđ
c aămáyăb m,ăcôngăsu tăvƠăn ngăl

ngăđ c tính

ng tiêu th c a tr măb m,ăl p trình b ng các

ngôn ng (PASCAL, Visual Basic, VBA...).
- Áp d ng các lý thuy t v Thu l c,ăMáyăb m,ăTr măb m,...ăvƠăcácămônăh c
khác có liên quan.
5. K t qu d ki n đ t đ

c

- Xây d ng thu tătoánăxácăđ nh ch đ làm vi căvƠăn ngăl
b măkhiămáyăb măthayăđ iăđ

ng tiêu th c a tr m

c s vòng quay.

- ánhăgiáăhi u qu và kh n ngă ng d ng c a kh p n i th y l c vào các tr m
t

i tiêu và c păthoátăn

-

xu tăcácătr

c.
ng h p c n thi t hay không c n thi t s d ng kh p n i th y

l c trong các tr măb m.


4

CH
NGă1.ă
T NG QUAN V V Nă
NGHIÊN C U
LÀM VI C C A TR MăB M [1]

1.1. CH

ngăđ c tính c aămáyăb mălyătơm

1.1.1.

ngăđ c tính c aămáyăb mălƠăm t t p h păcácăđ

ng cong bi u th quan h

gi a các tham s ch y u c aămáyăb m:ăH,ăQ,ăN,ănăvƠăđ cao chân không cho phép
[Hck] ho căđ d tr khí th c cho phép [h].
1.

ng đ c tính H~Q

a.

ngăđ c tính Hl~Q
Ph

ngătrìnhăc tăn
H1 

c lý thuy t

U 2C2U
g

(1.1)

C2

2

W2

C 2r

2
U2

C2U

Hình 1.1 Tam giác v n t c

T tam giác v n t c Hình 1.1 ch ra c a bánh xe cánh qu t có th vi t:
C2U = U2 ậ C2rctg2.
C2r - hình chi u c a v n t c tuy tăđ iălênăph
góc v iă đ

(1.2)
ngăbánăkínhăt i ch ra, s th ng

ng tròn c aă vƠnhă ngoƠiă bánhă xe,ă doă đóă l uă l

(c ngăb ngăl uăl

ng ch y qua bánh xe cánh qu t), có th tính b ng:

Ql = D2b2C2r
T đóăcó:ă

ng ch ra c a bánh xe

(1.3)


5

C2r 

Ql
D 2 b 2

Thay các tr s vào ta có:
H1 

t:

U 22 U 2ctg2

Ql
D2 b 2g
g

U ctg2
U 22
B
 A, 2
D 2 b 2 g
g

Ta có:
Hl  A  BQl

2

H


2

U2
A = g2

2

A1=

K.U 2
g


2
H l oo
H

Hl
h ms

max
h xk
0

Qp

A/B Q

ht
h ms
h xk
0

Hình 1.2.

Q

ngăđ c tính H~Q v theo lý thuy t c aămáyăb mălyătơm.

N u ta nhân hai v ph
n

Qp

ngătrìnhăv i h s

1
s tìmăđ
1 P

căph

ngătrìnhăc t

c lý thuy t khi s cánh qu t có h n:
Hl  A1  B1Ql

(1.4)


6

Nh ă v yă đ

ng quan h gi a H1 vƠă Qă lƠă đ

ng th ng không qua g c to đ .

ng quan h này ph thu c tr s góc ra c a cánh qu t 2.
Cóă3ătr

ng h p (Hình 1.2):

1) Khi 2>90o: cánh qu t ch raăh
ng bi u di n là m tăđ

ng theo chi u quay, ctg2<0ădoăđóăB1<0.

ng th ngăđiălênăngh aălƠăH2 t ngătheoăQ.ă

2) Khi 2=90o,ă ngh aă lƠă ch ra cánh qu t trùng v iă ph

ngă c a bán kính,

ctg2=0ădoăđó
B1=0, H1 

U 22
.
g

ng bi u di n Hl~Q là m tăđ

3) Khi 2< 90o, cánh qu t ch
ctg2>0,ădoăđóăB1>0.ă

ng th ng n m ngang.

ra u nă congă ng

ng quan h H1~Q là m tăđ

c chi u v i chi u quay,

ng th ngăđi xu ng.

Nh ng bánh xe cánh qu t có góc ra 2<90o có nhi uă uăđi măh năcácălo i có
2=90o và 2>90o.ăDoăđóă đơyăch nghiên c uăđ
b.

ngăđ c tính H1~Q khi 2<90o.

ngăđ c tính H~Q
ngăđ c tính Hl~Q

Mu năcóăđ

căđ

trênăch aăxétăđ n các t n th tăsinhăraătrongămáyăb m.ă

ng quan h gi aăl uăl

ng Q và c tăn

c th c t HămƠămáyăb mă

sinh ra ph i kh u tr điăcácăt n th t. Các t n th t làm gi m c tăn

c g m có: t n

th t vì ma sát thu l c và t n th t xung kích.
Trên Hình 1.2 đ
ma sát s cóăđ
Q và c tăn
2.

ng II bi u th quan h H~Q1. N u t II kh u tr các t n th t

ngăcongăIIIăvƠăđ

ngăcongăIVălƠăcácăđ

căHăsauăkhiăđƣăkh u tr các t n th t nói trên.

ng đ c tính N~Q
Trên Hình 1.3 th hi năđ

ngăđ c tính N~Q

Trongăđó
N- công su t tr cămáyăb m;ă

ng quan h gi aăl uăl

ng


7

Nt1- công su t kh c ph c t n th t ma sát thu l c;
Nt2- công su t kh c ph c t n th t xung kích;
Nd- t n th t dung tích;
Nc- t n th tăc ăkhí

N
N
Nd

N ms

Nc

N xk
Nxk

0

Hình 1.3.

Khiăb mă m tăl uăl

Nl
N hq

Qp

Q

ngăđ c tính Q~N v theo lý thuy t c aămáyăb mălyătơm

ng Q lên m tăđ cao Hl,ămáyăb măs tiêu th m t công

su t b ng:
Nl = QHl
Nl g i là công su t lý thuy t.
Thay tr s c a Hl vào, ta có:
Nl = A 2 Q ậ B 2 Q2
V yăđ

ng quan h Nl~Q lƠăđ

ng parabol điăquaăg c to đ .ă

ph thu c vào s thayăđ i c a góc 2 vƠăc ngănh ătrên,ăch xétăđ

ng cong này

ngăcongăđiăxu ng

ng v i 2< 90o.
tìm công su t tr cămáyăb măN,ătrênătungăđ c aăđ th (Hình 1.3) ph i c ng
thêm m t công su t kh c ph c các t n th tă c ăkhíă Nc, t n th t dung tích Nd. N u
kh u tr công su t kh c ph c t n th t thu l c Nt1, ta có công su t hi u qu .

8

3.

ng đ c tính ~Q


100%

~Q

0

Qp

Q

ngăđ c tính ~Q

Hình 1.4.

bi u th s thayă đ i c a hi u su tă máyă b mă  khiă l uă l
ng

i ta v đ

ngă Qă thayă đ i,

ngăđ c tính hi u su t c aămáyăb m.ăTrênătr c hoành c aăđ th Hình

1.4 bi u th đ l n c a Q, tr c tung bi u th  tính theo t l ph nătr m.ă
ng 100% bi u th khi công su t có hi u qu b ng công su t tr c; hi u su t
 = 100%.ă

ng 2 bi u th hi u su t sau khi kh u tr điăt n th tăc ăkhí.ă

ng 3

là hi u su tăsauăkhiăđƣălo i tr t n th tăc ăkhíăvƠădungătích.
ng ~Q lƠăđ

ngăđ c tính hi u su tămáyăb măsauăkhiăđƣăkh u tr 3 lo i t n

th tăc ăkhí,ădungătíchăvƠăthu l c. T iăđi m Q=Qp hi u su t có tr s l n nh t.
Trênăđơyăđƣănghiênăc uăcácăđ
b mălyătơmăv đ

ngăđ c tính H~Q, N~Q và ~Q c a m t máy

c theo lý thuy t. Baăđ

ngăđóăcùngăv iăđ

ngăđ cătínhăhútăn

bi u th m t cáchă đ yă đ đ c tính c a m i lo iă máyă b m.ă Chúngă th

ngă đ

cv

c


9

trên cùng m tăđ th nh Hình 1.5.
Tuy nhiên, vi c dùng lý thuy tă đ v cácă đ
b măđ n nay v năch aăth c hi năđ
chính xác. Nên trong th c t ng

ngă đ c tính cho t ng lo i máy

c vì có nhi u y u t không th xácăđ nhăđ

c

i ta ph i dùng các thí nghi mă môă hìnhă đ xác

đ nh.

Hình 1.5.

1.1.2.

ngăđ cătínhămáyăb măh

Hình 1.6 bi u th cácăđ
tr c. T iă đi mă cóă l uă l

nh t. T A,ăl uăl

ngăđ cătínhămáyăb mălyătơm

ng tr c

ngăđ c tính H~Q, N~Q và ~Q c aămáyăb măh

ng Q=Qp (đi mă Aă trênă đ

ng càng gi m, c tăn

đ c tính c aă máyă b mă h

ng H~Q) s có hi u su t l n

c, công su tăcƠngăt ng.ă aăs cácăđ

n

ng càng gi m, thì c tăn

máyă b mă h

ng Q=0, công su tăNăth

ng N~Q c ngălƠăđ

ngăc ngăb ng kho ng 2Np.ă

ng tr c nh nă h nă soă v iă đ

ph m vi hi u su t cao c ngăs nh h n.

c s gi m

c s t ngăcaoăr t nhanh. Khi Q=0 c t

c H có th t ngălênăb ng kho ng 2Hp.ă

Khiăl uăl

ng

ng tr că đ uă cóă đi m u n l iă (đi m B trên hình v ) và

đi m u nălõmă(đi m C trên hình v ). T Băđ n C khi Q gi m nh , c tăn
đi.ăT C, n uăl uăl

ng

ng

ng d c xu ng.
ng

~Q c a

~Q c aă máyă b mă lyă tơm,ă vìă th

10

H
N

~Q
B

C

A

H~Q

N~Q
Q
Hình 1.6.

S d ăđ
khiăl uăl

ngăđ c tính c aămáyăb măh

ngăđ cătínhămáyăb măh

ng tr c

ng tr c l i có d ngăđ c bi tănh ăv y là vì

ng gi m nh , góc xung kích vào s l n. N u góc xung kích l năđ n m c

đ nƠoăđó,ădòngăch y s tách r i cánh qu t.ăDoăđó,ăt đi m A, khi Q gi m nh c t
n

căt

ngă ng s t ng.ăTu theo c u t oăđ c bi t c a m i lo i cánh qu tăvƠăđi u

ki n dòng ch y

cácătr

ng h p mà t đi măBăđ năđi m C c tăn

c ho c không

t ngăho c gi m nh khi Q gi m nh .
T C tr đi,ăkhiă Qăti p t c gi m, áp su t c a các ch tăđi m n mătrênăcácăl uă
tuy n càng cách xa tâm tr căb măcƠngăl n. S chênh l ch này làm sinh ra m t dòng
ch y vòng t bên ngoài vào tâm tr c. Dòng ch yăvòngăd

i tác d ng xung kích c a

ch t l ng truy năđ ngăn ngăchoăch t l ng, làm cho áp su t l n lên. Khi Q càng gi m
nh h năsoăv i Qp,ăđ chênh l ch c tăn

c trên càng l n, dòng ch y vòng sinh ra

càng mãnh li tă h nă vƠă doă đóă lƠmă choă c tă n

că t ngă v tă lên.ă C ngă gi iă thíchă nh ă

trên, khi dòng ch y ch y vòng sinh ra càng m nh Q gi m nh thìăđ

ng N~Q c ngă

s càng tr nên d c.
Nh ătrênăđƣătrìnhăbƠy,ădòngăch y vòng nh tác d ng xung kích thu l c truy n
n ngă l

ng cho ch t l ngă doă đóă t n th t thu l c sinh ra s r t l nă vƠă đ

tính ~Q c aămáyăb măh
tác c aămáyăb măh

ngă đ c

ng tr c s gi m r t nhanh khi Q gi m nh . Ph m vi công

ng tr căc ngădoăđóămƠănh đi.


11

ngăđ c tính t ng h pămáyăb măh

Hình 1.7.

Trong s tra c uămáyăb m,ăđ

nh ăHình 1.7 Trênăđóăng
c a cánh qu tăvƠăcácăđ

ngăđ cătínhămáyăb măh

i ta bi u th cácăđ

c bi u th

ngăđ ng  vƠăN.ăC ngănh ămáyăb mălyătơm,ăcácăđ

ngăđ cătínhămáyăb măh

Trênăđơyănóiăv cácăđ
tr c. Hi nănay,ămáyăb măh
b măh

ng tr căđ

ng H~Q theoăcácăgócăđ khác nhau

ph i h p bi u th m t cáchăđ yăđ tínhăn ngăc aămáyăb măh
1.1.3.

ng tr c

ngăđóă

ng tr c.

ng chéo

ngăđ c tính c aămáyă b mălyătơmăvƠă máyă b măh
ngăchéoăc ngăđ

ng

c ch t o và s d ng r ng rãi. Máy

ng chéo là lo i máy b măcóăđ c tính trung gian gi a hai lo iămáyăb mălyă

tơmăvƠămáyăb măh

ng tr c. Khi làm vi c,ămáyăb măv a d a vào l c ly tâm, v a

d a vào l cănơngăđ đ aăn

c lên cao.

ngăđ c tính H~Q c aămáyăb măh
H~Q c aămáyăb măh

ngăđ c tính

ng tr c,ănh ngăc ngăkhôngătho iănh ămáyăb mălyătơm,ăth m

chíă cóă lúcă cóă đi m u n (Hình 1.8).ă
t ng,ă nh ngă khôngă d că nh ă đ
không nh n b ngă đ

ng chéo không d cănh ăđ

ngă đ c tính N~Q gi m d nă khiă l uă l

ng N~Q c aă máyă b mă h

ng ~Q c aă máyă b mă h

hi u su tăcaoăc ngăl năh n.ă

ng tr c.ă

ng

ng ~Q

ng tr c và ph m vi làm vi c v i


12

H
N
N~Q
N
H~Q
H

~Q

Q

ngăđ cătínhămáyăb măh

Hình 1.8.

ng chéo

1.2. I M CÔNG TÁC C AăMÁYăB Mă[1]
Khiămáyăb mălƠmăvi c, dòng ch yăđiăquaăđ

ng ng hút và ngăđ y ph i kh c

ph c m t t n th t thu l c. Dòng ch y trong ng hút và ngă đ y là dòng có áp,
th

ngătínhătoánătheoă khuăbìnhăph

th t d căđ

ng có th vi t t ng h păd

h

ms

i d ng sau:

 K.Q 2

(1.5)

∑hms: t ng t n th t c tăn

cătrênăđ

K: h s ph thu c ch t l ng,ăđ
đ

ngăs c kháng. Vì v y, t n th t c c b và t n

ng ng hút và ngăđ y.

ng kính ng,ăđ c tính ng và các thi t b trên

ng ng,ăvvầă
 h ms
 hms~Q

O

Hình 1.9.

Q

ngăđ c tính t n th t c t n

căđ

Chúng ta th yă∑hms=f(Q) là hàm s b c hai c aăQăđ

vƠăđ

c g iălƠăđ

ngăđ c tính t n th t c tăn

căđ

ng ng.

ng ng

c bi u th trên Hình 1.9


13

i m công tác c aă máyă b mălƠătr s xácăđ nhătrênăđ
tho mƣnăđi u ki n làm vi c th c c aămáyăb măv i c tăn
C tăn

c yêu c u bao g m c tăn

ngăđ cătínhă máyă b mă

c yêu c u.

căđ a hình và c tăn

c t n th tătrênăđ

ng

ng, nó b ng:
H0 = Hđh +ă∑hms

(1.6)

đơy:ă
Hđh: c tăn

căđ a hình;

∑hms: t ng c tăn

c t n th tătrênăđ
H

ng ng hút và ngăđ y.

H

H0

H

A

H®h

O

QA



 max

O

Q


 sd ~Q
sd ~Q
QA

Q

Hình 1.10. i m công tác c aămáyăb m

Mu nă tìmă đi m công tác c aă máyă b mă trongă th c t , ta v trên cùng m t h
tr c to đ đ

ngăđ c tính c aămáyăb măH~QăvƠăđ

giao nhau gi aăhaiăđ

ng c tăn

c yêu c u H0.ă i m

ng bi u di năchínhălƠăđi m công tác c aămáyăb m.

Trên Hình 1.10 giao đi m A c aăhaiăđ

ng bi u di nălƠăđi m công tác c a máy

b m.ă
Khi Hđh thayăđ i ho c t n th tătrênăđ

ng ngăthayăđ iăthìăđi m công tác máy

b măs thayăđ i.
Khi Hđh thayăđ iăđ tìmăđi m công tác, t đ

ngăđ c tính c aămáyăb măH~Q,ă


14

l y các giá tr t ngăđ gi măđiă∑hms ta có Hđh~Q.
Trên Hình 1.11 TrìnhăbƠyăcácăđi m công tác A,ăB,ăCăvƠăcácăl uăl

ng QA, QB,

A
B
, H đh
, H Cđh .

QC, ng v i các tr s H đh

H

H

H~Q

H~Q
H ®h ~Q

H yc ~Q
Z bx

A

HA
H ®h

B

H B®h

 h ms

A

H A®h
A*

HC
®h

 h ms~Q

Z bh

 h ms~Q

 h ms

O

QA

C

O

Q

QB

QA Q C

Hình 1.11. Haiăcáchătìmăđi m công tác c aămáyăb m

Nh ăv y v i c tăn

căđ a hình b t k thayăđ i trong ph m vi làm vi c c a máy

b mătaăc ngăcóăth tìmănhanhăchóngăcácăđi m công tác c aămáyăb mă ng v i nó.

1.3. I U CH NH TR NG THÁI LÀM VI C C AăMÁYăB M [1]
1.3.1. i u ch nh tr ng thái làm vi c c aămáyăb măb ngăph
t n th t c tăn

căđ

ngăphápăthayăđ i

ng ng

Trong th c t s n xu t, do nh ng yêu c uădùngăn

căthayăđ i theo th i gian,

cho nên c n ph iăđi u ch nhăđi măcôngătácăđ các thông s Q, H phù h p.
i u ch nhă đ

ngă đ c tính t n th t c tă n

b ngăcáchăt ngăgi m ti t di năn

că đ

ng ngă lƠă thayă đ i t n th t

c qua nh khoáăđ tătrênăđ

ng ngăđ y.

N uădùngăkhoáăđ thu h p ti t di n ch t l ng ch y qua, s c kháng c c b c a
dòng ch y s t ngăvƠăl uăl

ngămáyăb măs gi m.

Nh ăHình 1.12 cho th yăkhiăđóngăkhoá,ăgi m b tăl uăl
chuy n t A1 đ n A2 và A3.
Q A1 > Q A2 > Q A

3

ng,ăđi m công tác d ch

Q


15

H A1 < H A 2 < H A

3

Hình 1.12. Quáătrìnhăthayăđ iăđi m công tác khi đi u ch nh b ng khoá

T n th tătrênăđ

ng ng g m có: t n th t th y l c trên ng hmsô và t n th t qua

khoá hmsk, công th căxácăđ nh t n th tătrênăđ
hms = hmsô + hmsk

ng ng có th vi t:
(1.7)

Trongăđó:ă
h msk   k

t:

2
  
vk
  2k Q 2
2g  k 2g 

(1.8)

 k 
 2   Kk
  2g 
 k


Ta có:
hmsk = Kk.Q2

(1.9)

đơy:ă
k - h s s c kháng c c b c a khóa;
k - ti t di n dòng ch y qua khoá.
Khi gi m ti t di n ch t l ng ch y qua khoá, s t ngăk doăđóăKk s t ngălênăd n


16

đ n hmsk t ng,ălƠmăchoăt n th tătrênăđ

ng ngăt ng.ăRõărƠngăkhiădùngăkhoáă ngăđ y

gi m m t ph n ti t di n,ămáyăb măph i t n m tăn ngăl

ngăđ kh c ph c t n th t

dòng ch y qua khoá. Công su tă đ kh c ph c t n th t qua khoá có th vi tă d
d ng:
Nk 

Qh msk
b

Trongăđó:
hmsk - t n th t qua khoá, (m);
Q - l uăl

ngămáyăb m,ă(m3/s);

b - hi u su tămáyăb m;

 - tr ngăl

ng riêng c a ch t l ng, (N/m3).

G i N là công su t tr cămáyăb m,ătaăcó:ă
N

QH
b

G i N' là công su t tr căkhiăch aăk t n th t qua khóa:
N' 

QH 0
b

G i N0 là công su t s d ng c aămáyăb mătaăcó:ă
N0 = QH
V y:

Nk = N ậ N'

(1.10)

i


17

n=const

H

H

H

H 0K

hK

A

H®h

H0

H0

QA

N

Q
N

NA
NK
C«ng suÊt tæn
thÊt qua khãa

QA

Q

Hình 1.13. T n th t công su t do đi u ch nh b ng khoá ngăđ y.

Trên Hình 1.13 ph nă đ
kh c ph c t n th t c tăn

c g ch gi aă Nă vƠă N’ă lƠă ph n t n th t công su tă đ

c qua khoá.

Vì v y,ăkhiăđi u ch nh b ng khoá hi u su t s d ng s th p.
Hi u su t s d ngăxácăđ nh theo công th c sau:
sd 

Vì:

N 0 QH 0 H 0


b
QH
N
H
b

(1.11)

H0
< 1 nên sd < b
H

Trên Hình 1.10 bi u th quan h sd~Q. Hi u su t s d ngălúcăđi u ch nh b ng
khoá nh h năhi u su tămáyăb mălúcăkhôngăđi u ch nh.
Dùngăkhoáăđi u ch nh không có l i v m t kinh t , ph măviăđi u ch nh h p, ch
có th đi u ch nh v l uăl
ph

ng nh h năl uăl

ngăphápănƠyăđ năgi n,ăđ

ng khi m khoá hoàn toàn. Tuy v y,

c áp d ng nhi u

cácămáyăb mănh .

1.3.2. i u ch nh tr ng thái làm vi c c aămáyăb măb ngăph
đ

ngăphápăthayăđ i

ngăđ cătínhămáyăb m
thayăđ iăđ

ngăđ cătínhămáyăb mătaăcóăth dùng m t s cách nh ăsau: