ĐỒ án môn học THIẾT kế sơ bộ TRẠM bơm đề số 31

Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM
(Đề số 31)

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM BƠM TƯỚI
I/ TÀI LIỆU THIẾT KẾ
Dựa vào quy hoạch thủy lợi cho một vùng sản suất 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 đặt trạm bơm tỉ lệ 1/1000,cao độ mặt đất của các đường đồng mức
như bình đồ 1 (xem bảng 1).
2/ Lưu lượng yêu cầu trạm bơm phải cung câp trong các thời kỳ sinh trưởng của cây
trồng như bảng sau:
Bảng 1:
BẢNG LƯU LƯNG YÊU CẦU TƯỚI TRONG CÁC THỜI KỲ
Từ ÷ đến
Số ngày
Lưu lượng yêu cầu (m3/s)
16/11 ÷ 31/12
46
6.20
1/1 ÷ 15/1
15
3.10
22/1 ÷ 12/2
22
4.62
13/2 ÷ 28/2
16

3.10
1/3 ÷ 26/3
26
6.20
1/4 ÷ 10/4
10
4.62
11/4 ÷ 30/4
20
3.10
1/5 ÷ 10/5
10
3.10
16/5 ÷ 25/5
10
3.10
3/ Cao tình mực nước sông tại vò trí xây dựng trạm bơm ứng với tần suất thiết kế P=75%
như bảng 2.
Bảng 2:
BẢNG CAO TRÌNH MỰC NƯỚC BÌNH QUÂN TUẦN CỦA SÔNG
TRONG NĂM THIẾT KẾ
Tháng
11

12

1

2

SVTH : – Lớp TH12
Trang 1

Tuần
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1

Số ngày
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

Cao tình mực nước (m)
14.30
14.40

14.50
13.90
14.20
14.30
14.30
14.10
13.80
13.50


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

3

4

5

2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

Đồ án môn học :Trạm Bơm
13.90
13.40
13.30
13.20
13.40
13.80
13.80
13.90
14.10
14.20
14.30

4/ Cao trình mực nước yêu cầu thiết kế ở đầu kênh tưới là 81.80m
5/ Cao trình mực nước lũ ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra :
P=1% là Zmax= +15.2m
6/ Cao trình mực nước thấp ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra :
P=90% là Zmin= +12.80m

7/ Nhiệt độ trung bình của nước sông t=25oc
8/ Các hạt phù sa trong nước sông có đường kính trung bình d tb=0.04mm, tốc độ chìm
lắng W=1.1mm/s
9/ Trên tuyến xây dựng trạm cũng như nơi tuyến kênh đi qua tình hình đòa chất tương đối
tốt ,dưới lớp đất canh tác là lớp thòt pha cát
10/ Khu vực đặt trạm bơm rất gần đường giao thông và đường dây điện cao thế 10KV
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 cao trình đặt máy.Tính các kích thước cơ bản của nhà
máy, bể hút và bể tháo
6/Các bản vẽ kèm theo thuyết minh.

SVTH : – Lớp TH12
Trang 2


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
A/ BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TRẠM BƠM:
I/ Chọïn tuyến công trình:
Dựa vào bản đồ đòa hình và nhiệm vụ của trạm bơm ta vạch ra một số tuyến công
trình, so sánh và chọn ra tuyến có lợi nhất.Đối với trạm bơm tưới, tuyến công trình có lợi nhất
sẽ là:
-Hướng lấy nước thuận.

-Ổn đònh về mặt bồi lắng,xói lở.
-Khống chế diện tích tưới lớn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất.
Để thỏa mãn được các điều kiện trên ,ta chọn tuyến I để thiết kế.
II/ Chọn vò trí nhà máy:
Để vò trí nhà máy bơm hoạt động bình thường trong quá trình sử dụng ,cần thỏa mãn các
điều kiện sau:
Đảm bảo chống lũ cho động cơ. Để đảm bảo sàn động cơ không bò ngập lụt trong mùa
mưa lũ thì cao trình sàn động cơ(nền nhà) yêu cầu cao hơn mực nước lũ từ 0.5m trở lên.
- Để việc vận chuyển giao thông dể dàng,giảm khối lượng đào đắp và lợi dụng thông gió
tự nhiên thì cao trình sàn động cơ (nền nhà) phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0.2 ÷0.3m
- Dựa vào 2 yêu cầu trên ,đối chiếu với cao trình mực nước lũ lớn nhất ở sông (ứng với
tần suất kiểm tra P=1%) là Z max=15,2m với cao trình mặt đất tự nhiên ta chọn vò trí đặt máy tại
khoảng giữa hai đường đồng mức có cao trình từ (15.00 ÷ 20.00)m
Vậy chọn cao trình sàn động cơ (nền nhà) là: 16.00m.
III/ Xác đònh vò trí bể tháo:
Để tưới tự chảy cho toàn khu vực ,bể tháo phải đảm bảo được mực nước yêu cầu ở đầu
kênh tưới khi máy bơm làm việc với lưu lượng thiết kế ,ngoài ra nên bố trí bể tháo trên đất
nguyên thổ ,khối lượng đào đắp sao cho ít nhất chiều dài ống đẩy ngắn nhất.Dựa vào các yêu
cầu trên đối chiếu với cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới là 81,80 với cao trình mặt đất
tự nhiên ta đặt bể tháo ở cao trình từ (15.00 ÷ 20.00)m.
SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỤM ĐẦU MỐI TRẠM BƠM NHƯ SAU
3
4
5

6

1
7
2

9
8

SVTH : – Lớp TH12
Trang 3


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

1-Sông
2-Kênh dẫn
3-Bể hút
4-Nhà máy
5-Ống đẩy
6-Bể tháo
7-Kênh tháo
8-Đường giao thông 9-Trạm biến áp
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 [Q yc=f(t)]

Q(m3/s)
6,20

Qyc ~t

6,20

4,62

3.10

3,10

5.00

4,62
3,10

3,10 3,10 3,10

t(ngày)
-Lưu lượng thiết kế Qtk được chọn là trò số lớn nhất trong biều đồ, và trò số này có thới
gian duy trì tương đối dài (t ≥ 20ngày). Vậy chọn Qtk =6,20m3/s
-Lưu lượng nhỏ nhất bằng trò số nhỏ nhất trong biểu đồ. Vậy Qmin = 3,10m3/s
-Lưu lượng lớn nhất lấy bằng Qmax = kQTK =1,2*6,20 = 7,44m3/s
C/ THIẾT KẾ KÊNH:
I/ Thiết kế kênh tháo:
Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới mặt ruộng. Kênh phải đảm bảo
dẫn đủ nước, ổn đònh không bò bối lắng và xói lở.Thông qua tính toán thủy lực để xác đònh kích
thước mặt cắt kênh. Dựa vào QTK, 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; i= 0,0001
Trong thiết kế sơ bộ có thể tính độ sâu h theo công thức kinh nghiệm
h = A 3 Q TK = 0,93 6,2 = 1,65
4m 0 i 8,424 0,0001
=
= 0,0135
Q
6,2
Tra phụ lục (8-1) có Rln =1,26m

Lập tỉ số h/Rln = 1,65/1,26 = 1,31 tra phụ lục (8-3) có b/Rln =4,78
Tính:

SVTH : – Lớp TH12
Trang 4

F(R ln) =


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

b
× R ln = 4,78 × 1,26 = 6,02 m
R ln
Chọn b = 6,00m và tính lại h như sau:
Lập tỉ số b/Rln = 6,00/1,26 = 4,76 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,341
Do đó h = h/Rln × Rln =1,341 × 1,26 =1,69m
Vậy btk = 6,00m & htk = 1,69m
Để đảm bảo kênh ổn đònh ta kiểm tra theo:
Điều kiện không xói lở : Vmax < [Vkx]
Điều kiện không bồi lắng : Vmin > [Vkl]
Tính [Vkx] và [Vkl] theo công thức kinh nghiệm sau:
[Vkx] = k Q0,1max =0,53 × 7,440,1 = 0,64 m/s
Với k = 0,53 tra bảng (4-1)
[Vkl] = A Q0,2min =0,33 × 3,10,2 = 1,02 m/s
Vmax ,Vmin là tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với Qyc và Qmax
Do đó: b =

Vmax = Qmax /ωmax và Vmin = Qmin /ωmin
4m 0 i 8,424 0,0001
F(R ln) =
=
= 0,0113
Tính:
Q max
7,44
Tra phụ lục (8-1) có Rln =1,3m
Lập tỉ số b/Rln = 6,00/1,3 = 4,6 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,35
Do đó hmax = h/Rln × Rln =1,35 × 1,3 =1,75m
ωmax=(b+m h)h = (6,00+1,5×1,75)×1,75 = 15,09m2
Vmax = Qmax /ωmax = 7,44/15.09 = 0,49m/s
4m 0 8,424 0,0001
F(R ln) =
=
= 0,0271
Tính:
Q min
3,1

Tra phụ lục (8-1) có Rln =0,97m
Lập tỉ số b/Rln = 6,00/0,97 = 6,18 tra phụ lục (8-1) có h/Rln =1,193
Do đó hmin = h/Rln × Rln =1,193 × 0,97 =1,157m
ωmin=(b+m h)h = (6,00+1,5 ×1,157)×1,157 =8,95m2

Vmin = Qmin /ωmin = 3,10/8,95 = 0,34m
Ta thấy Vmax = 0,49 < [Vkx] = 0,64 Đảm bảo điều kiện không xói lở
Vmin = 0,34 > [Vkl ] = 1,02 Đảm bảo điều kiện không bồi lắng
- Cao trình đáy kênh tháo được xác đònh theo quan hệ :

Zđk =Zyc – htk = 81,8 –1,69 = 80,11m
- Cao trình bờ kênh tháo :
Zbk =Zđk + hmax +a = 80,11+1,75 + 0,4 = 82,26m
Vói a là chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh lấy theo bảng (4-2) ta được a = 0,4
- Chiều rộng bờ kênh tra bảng (4-3) chọn b = 2m
- Xác đònh đường quá trình mực nước trong bể tháo.Cao trình mực nước trong bể tháo
được xác đònh theo công thức:
Zbt = Zđk + h + Σhms
Σhms là cột nước tổn thất từ bể tháo ra kênh , trò số này nhỏ thường bỏ qua
h là độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với các lưu lượng.Dòng chảy trong kênh
tháo tưới là dòng đều nên bài toán lúc này là có Q,b,m,n , i tìm h và lập bảng tính sau:

SVTH : – Lớp TH12
Trang 5


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

BẢNG TÍNH Zbt ĐỐI VỚI TỪNG CẤP LƯU LƯNG

Từ - đến

Số ngày Q(m3/s) F(Rln)

Rln

b/Rln

h/Rln

h(m) Zđk(m)

Zbt(m)

16/11 -31/12
1/1 -15/1
22/11 -12/2
13/2 -28/2
1/3 - 26/3
1/4 - 10/4
11/4 - 30/4
1/5 - 10/5
16/5 - 25/5

46
15
22
16
26
10
20
10
10

1.26
0.96
1.12
0.96

1.26
1.12
0.96
0.96
0.96

4.76
6.25
5.36
6.25
4.76
5.36
6.25
6.25
6.25

1.341
1.145
1.240
1.145
1.341
1.240
1.145
1.145
1.145

1.69
1.10
1.39
1.10

1.69
1.39
1.10
1.10
1.10

81.80
81.21
81.50
81.21
81.80
81.50
81.21
81.21
81.21

6.20
3.10
4.62
3.10
6.20
4.62
3.10
3.10
3.10

0.01359
0.02717
0.01823
0.02717

0.01359
0.01823
0.02717
0.02717
0.02717

80.11
80.11
80.11
80.11
80.11
80.11
80.11
80.11
80.11

Căn cứ vào kết quả tính toán ta vẽ được đường quá trình mực nước trong bể tháo
Zbt(m)

81,80

81,80
81,50
81,21

Zbt ~t
81,50
81,21

t(ngày)

II/ Thiết kế kênh dẫn :
Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn vào bể hút của trạm bơm.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.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 sau:
- Kênh dẫn thường phải đào sâu, kênh tháo vừa đào vừa đắp, nên mái kênh dẫn thường
lấy ít dốc hơn. Khi chiều sâu đào của kênh lớn hơn 5m thì cứ cách 5m phải làm một cơ có chiều
rộng lớn hơn 1m.

SVTH : – Lớp TH12
Trang 6


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

- Khi kênh dẫn không có công trình điều tiết ở đầu kênh thì mực nước trong kênh hoàn
toàn phụ thuộc vào mực nước sông .
- Để đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng trong các thời kỳ thì cao trình đáy kênh dẫn được
xác đònh theo công thức :
Zđk =Zbh min – hTK
Trong đó: hTK = 1,69m (độ sâu dòng chảy khi dẫn với lưu lượng thiết kế)
Zbh min = Zs min - hms =Zs min = 12,80m
Với:
Zbh min là cao trình mực nước thấp nhất ở bể hút ứng với tần suất kiểm tra P=90%
Zs min là cao trình mực nước thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra P=90%
hms là cột nước tổn thất từ sông vào tới bể hút bỏ qua vì không có cống điều tiết
Vậy:

Zđk =Zbh min – htk =12,80 – 1,69 = 11,11m
- Cao trình bờ kênh dẫn xác đònh theo công thức
Zbk = Zbh max +a = 15,20 + 0,4 = 15,60m
Trong đó: Zbh max = Zs max = 15,20m (không dùng cống điều tiết)
Zbh max là cao trình mực nước lớn nhất ở bể hút
Zs max là cao trình mực nước lớn nhất ngoài sông ứng với tần suất kiểm tra P=1%
D/ TÍNH TOÁN CÁC LOẠI CỘT NƯỚC CỦA TRẠM BƠM:
I/ Tính cột nước thiết kế HTK
Cột nước thiết kế của trạm bơm cũng như cột nước thiết kế của máy bơm đước
tính theo công thức:
HTK = hđh bq +Σht
Trong đó: hđh bq là cột nước đòa hình bình quân tính theo công thức:
∑Qi × hi × ti
h dhbq =
∑Qi × ti

Σht là cột nước tổn thất 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 Σht =1,2m
Để dễ dàng xác đònh cột nước đòa hình h i và thời gian tI ta vẽ trên cùng một đồ thò các
đường quan hệ Zbt ~ t và Zbh ~ t .Sau đó tình bằng cách lập bảng
Z(m)
Zbt ~ t

SVTH : – Lớp TH12
Trang 7


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Zbh ~ t

10 10 10
Tháng 11

10 10 11
Tháng 12

10 10
Tháng 1

11

10 10
Tháng 2

BẢNG TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC hđh bq
Thêi gian tíi
Qi
Zbt
3
Tõ
§Õn
Sè ngµy m /s m
16/11 20/11 5
6,20 81,80
21/11 30/11 10
6,20 81,80
1/12 10/12 10
6,20 81,80

11/12 20/12 10
6,20 81,80
21/12 31/12 11
6,20 81,80
1/1
10/1
10
3,10 81,21
11/1 15/1
5
3,10 81,21
22/1 31/1
10
4,62 81,50
1/2
10/2
10
4,62 81,50
11/2 12/2 2
4,62 81,50
13/2 20/2 8
3,10 81,21
21/2 28/2 8
3,10 81,21
1/3
10/3
10
3,10 81,21
11/3 20/3 10
3,10 81,21

21/3 26/3 6
3,10 81,21
1/4
10/4
10
4,62 81,50
11/4 20/4 10
3,10 81,21
21/4 30/4
10
3,10 81,21
1/5
10/5
10
3,10 81,21
16/5 20/5 5
3,10 81,21
20/5 25/5 5
3,10 81,21




Zbh
m
14,40
14,50
13,90
14,20
14,30

14,30
14,10
13,80
13,50
13,90
13,90
13,40
13,30
13,20
13,40
13,80
13,80
13,90
14,10
14,20
14,30

175

Vậy:

8

hi
m
67,4
67,3
67,9
67,6
67,5

66,9
67,1
67,7
68,0
67,6
67,3
67,8
67,9
68,0
67,8
67,7
67,4
67,3
67,1
67,0
66,9

10 10
Tháng 3

Qiti
106 (m3)
2,67
5,24
5,24
5,24
5,89
2,68
1,34
3,99

3,99
0,80
2,14
2,14
2,68
2,68
1,61
3,99
2,68
2,68
2,68
1,34
1,34

63,04
h đhbq =

∑Q h t
∑Q t
i

i i

i i

=

11

10 10

Tháng 4

10 10
Tháng 5

Qihiti
106 (m4)
180,0
352,7
355,8
354,2
397,6
179,3
89,9
270,1
271,3
54,1
144,0
145,1
182,0
182,2
109,2
270,1
180,6
180,4
179,8
89,8
89,6

Qi3ti

106 (m3)
103,0
103,0
103,0
103,0
103,0
12,9
12,9
42,6
42,6
42,6
12,9
12,9
12,9
12,9
12,9
42,6
12,9
12,9
12,9
12,9
12,9

4257,8

839,6

4257,8
= 64,54
63,04

Do đó :
Htk =hđh bq +Σht =64,54+1,2 = 65,74m
II/ TRƯỜNG HP KIỂM TRA:
1/ Cột nước lớn nhất: HKTmax
HKTmax = hđh max + Σht =(Zbt max –Zbh min) + Σht
=(81,80 – 13,20) + 1,20 = 69,80m
KT
2/ Cột nước nhỏ nhất: H min
HKTmin = hđh min + Σht =(Zbt min –Zbh max) +Σht

SVTH : – Lớp TH12
Trang 8

10

11


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

=(81,20 – 14,50 ) + 1,20 = 67,90m
Vậy
HTK = 65,74m
HKTmin = 67,90m
HKTmax = 69,80m
Hđh bq = 64,54m
E/ CHỌN MÁY BƠM – ĐỘNG CƠ – 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. Với lưu lượng Q trạmTK =6,20m3/s chọn số máy bơm n = 3
máy bơm (trong đó có một máy bơm dự trữ)
2/ Chọn loại máy bơm: Với số máy bơm đã được sơ bộ chọn n = 3 ,ta có thể xác
đònh Qtk cho 1 máy bơm như sau:
Q trạm 6,20
Q TK = TK =
= 2,06m 3 / s
n
3
Với QTK =2,06m3/s ,
Htk =65,74
Tra trên biểu đồ sản phẩm các loại máy bơm ta chọn loại máy bơm hướng trục
trục đứng OΠ6-87 có số vòng quay 585v/ph .Từ đường đặt tính điểm công tác của máy bơm sẽ
là : Q=2,06m3/s
H=65,74m
η=82%
Ntr =270KW
II/ Chọn động cơ:
Thông thường mỗi loại máy bơm đều có động cơ đi kèm theo. Trường hợp này ta
phải tiến hành kiểm tra lại theo các điều kiện thực tế mà máy bơm và động cơ sẽ phài làm việc
Chọn loại động cơ B
140/20-10 có các thông số kỹ thuật sau:
NH =300KW
UH = 6000V
n = 590 v/p

η =91.6%

Cosϕ =0.86

Kiểm tra công suất:
Công suất thực ten nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi thường hợp phải
nhỏ hơn công suất của động cơ, tức :
Nmax < NH
Trong đó: NH là công suất đònh mức của động cơ.
Nmax là công suất thực tế lớn nhất mà động cơ phải làm việc ,xác đònh theo công thức:
Ta thấy Nmax < NH đảm bảo điều kiện trên
N max =

9.81KQ b H b 9,81 * 1,1 * 2,06 * 65,74
=
= 1782KW
η b η tr
0,82 * 1

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.
Chọn máy biến áp phải dựa vào;
-Dung lượng yêu cầu của trạm bơm Syc
-Điện áp của nguồn Ung .
-Điện áp của động cơ
Theo sơ đồ đấu điện như hình bên ,ta áp dụng công thức tính S:

Syc = 1.1

k1k 2 ∑ N H
ηđc

+ k 3 N td

Trong đó:
K1 là hệ số phụ tải của động cơ K1 = Ntkmax /NH = 270/300 = 0.9

SVTH : – Lớp TH12
Trang 9


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

K2 là hệ số làm việc đồng thới của trạm bơm
K2 = số máy làm việc/ tổng số máy = 4/5 = 0.8
K3 là hệ số thắp sáng =0.9
Ntd là 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 ,lấy =120KW
ηđc là hiệu suất của động cơ =91,6%
Cosϕ là hệ số công suất =0,86
ΣNH =300KW
0,9 * 0,8 * 1500
S yc = 1,1
+ 0,9 * 120 = 1405KW
0,916
Ta chọn loại máy biến áp JM 5600/10 có Sba = 2000KW
Uca =10KV
Uha = 6,3KV
G/ XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐẶT MÁY BƠM:

Xác đònh cao trình đặt máy bơm dựa vào
Lưu lượng thiết kế Qtk = 6,20m3/s
Cột nước thiết kế Htk = 65,74m
Cột nước lớn nhất Hmax = 69,80m
Cột nước nhỏ nhất Hmin = 67,90m
Mực nước thấp nhất ở bể hút Zbh min = 13,20m
Mực nước cao nhất ở bể hút Zbh max = 81,80m
Nhiệt độ trung bình của nước sông t=25oc
Điểm công tác của máy bơm nằm trên đường đặt tính Q ~ H ứng với góc nghiêng cánh
quạt θ =+3o.Ta chọn đường đặc tính Q ~ H ứng với θ =+3o làm đường đặc tính H=f(Q) thiết kế.
Cao trình đặc máy của máy bơm được xác đònh theo công thức:
Zđm =Zbh min +[hs]
Đối với máy bơm hướng trục trục đứng thì xác đònh cao trình đặc máy theo 2 điều kiện, sau đó
chọn.
1/ Điều kiện đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực khi làm việc với cột
nước thiết kế
Trong đóù cột nước hút cho phép [hs] tính theo công thức
[hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh
Với Ha =10,33-(Zbh/ 900) =10,33-(13,20 / 900) =10,31m
Hbh là cột nước áp lực bốc hơi của nước bơm lên ,căn cứ vào t=25 oc tra phụ
lục ta có Hbh =0,34m
Dựa vào Htk tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc θ =+3o được độ dự trữ khí
thực [∆H]=10m
hmsoh lấy =0,5m
Do đó [hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10,31- 0,34 -10 – 0,50 =-0,53m
Vậy
Zđm1 =Zbh min +[hs] =13,20 – 0,53 = 12,67m
2/ Tính cao trình đặt máy bơm theo yêu cầu dìm cánh quạt xuống dưới mực nước thấp
nhất ở bể hút một độ sâu hsyc =-1m do nhà máy quy đònh:
Zđm2 =Zbhmin +hsyc = 13,20 – 1 =12,20m

Để thỏa mãn cả 2 điều kiện trên ta chọn
Zđmtk = 12,20m

SVTH : – Lớp TH12
Trang 10


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

-Kiểm tra cao trình đặt máy thiết kế trong các trường hợp bất thường
a/Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất Hmax
Với Hmax =69,80 tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc θ =+3o được độ dự trữ khí
thực [∆H]=10.30m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:
[hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10.26-0.34-10.30-0.50 =-0.88m
Vậy
Zđm, =Zbh min +[hs] =64.20-0.88 =63.32m
Nhận xét : Zđm, > Zđmtk
b/Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất H min
Với Hmin =3.0m ,tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc θ=+3o được độ dự trữ khí thực
[∆H]=9.5m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:
[hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10.26-0.34-9.50-0.50 =-0,88m
Vậy
Zđm,, =Zbh max +[hs] =66.60-0,88 =66.52m
Nhận xét : Zđm,, > Zđmtk
Như vậy máy bơm làm việc an toàn trong mọi trường hợp .Chọn cao trình đặt máy thiết kế cho
trạm bơm
Zđmtk = 63.20m là hợp lý
H/ THIẾT KẾ NHÀ MÁY BƠM:

I/ Chọn loại nhà máy: Để chọn loại nhà máy ta dựa vào quy mô trạm bơm,máy bơm được
chọn,độ chênh lệch mực nước bể hút ,điều kiện đòa chất ,điều kiện vật liệu xây dựng ta chọn
loại nhà máy bơm kiểu khối tảng.
II/ Bố trí thiết bò bên trong nhà máy: gồm Tổ máy bơm chính,các thiết bò thủy lực,thiết bò
điện ,các thiết bò nâng hạ và các thiết bò phụ khác trong nhà máy bơm
III/Cấu tạo và kích thước 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 làm bằng bê tông cốt thép M150 .Ở những chỗ khối lớn có thể đổ thêm đá
kích thước 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 co.

SVTH : – Lớp TH12
Trang 11


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

2/ Cấu tạo tầng bơm: Đối với nhà máy bơm kiểu khối tảng ,tầng bơm nắm sâu dưới mặt
đất,chung quanh chòu áp lực đất,nước tác dụng nên tường phải làm bằng bê tông cốt thép M150
3/Cấu tạo tầng động cơ: Tầng động cơ là tầng duy nhất nổi lên trên mặt đất nên ngoài
việc thiết kế đảm bảo kỹ thuật còn phải đảm bảo mỹ thuật,cụ thể như sau:
a/ Sàn động cơ: Bố trí sàn động cơ cao hơn mặt đất thiên nhiên để thoáng gió và
chống ẩm.Sàn được đúc bằng bê tông cốt thép M200 ,dày 15cm .Mặt sàn láng xi măng
b/ Dầm đỡ động cơ: Dầm đúc liền với sàn
c/ Lỗ kéo máy: Phần lớn các trạm bơm dùng khoảng trống giữa 4 dầm làm lổ kéo
máy cho chính xác các máy đó.
d/Cầu thang: Đi lên xuống tầng phải làm cầu thang,Chiều rộng cầu thang =1m, mỗi

bậc lên xuống 0.25m x 0.25m có lan can bảo vệ
e/ Cột nhà: Cột nhà đồng thời là cột đỡ dầm cầu trục, cầu trục ,
vật di chuyển và nóc nhà
g/ Dầm cầu trục: Dầm cầu trục chạy dọc nhà máy được liên kết với các cột nhờ các
vai cột.Nhiệm vụ của dầm là đỡ đường ray để di chuyển cầu trục
h/ Tường và cửa: Tường xây gạch dày 30cm .Trên tường bố trí cửa sổ để thông gió
cho động cơ.Cửa ra vào bố trí ở 2 đầu hồi nhà máy,cửa chính phía gian sửa chữa
i/ Nóc nhà: Nóc nhà đảm bảo không dột ,cách nhiệt và nước mưa thoát nhanh
IV/ Tính toán các kích thước chủ yếu của nhà máy:
1/Chiều cao nhà máy:
a/ Chiều cao tầng dưới mặt đất: xác đònh theo 2 điều kiện:
- Tính theo điều kiện lắp đặt động cơ với máy bơm vả ống hút theo
cống thức: Htb =h1 +hoh +h3 +hb
Trong đó : h1 - chiều dày của bản đáy =1,00m
hoh -chiều cao ống hút =1,40m
h3 -Khoảng cách từ cao trình đặt máy đến sàn bơm phụ thuộc vào chiều
cao vành chống của mỗi loại máy bơm = 0,50m (tra bảng)
hb- chiều dài trục bơm và một phần trục động cơ phụ thuộc vào loại máy
bơm = 4,10m (tra bảng)
Vậy Htb =h1 +hoh +h3 +hb =1,00 +1,40 + 0,50 + 4,10 = 7,00m
-Tính theo điều kiện chống lũ cho động cơ theo công thức:
H’tb =h1 +hmoh +h2+∆Z +δ
Trong đó :
hmoh - Chiều cao miệng ống hút = 2,30m
h2 – Độ ngập sâu của miệng ống hút để ngăn ngừa không khí chui vào máy bơm
lấy = 0,50m
∆Z – Độ dao động mực nước ở bể hút = Zbhmax – Zbhmin = 81,8 -13,2 = 68,6m
δ - Độ cao an toàn chông sóng tràn lấy=0.5m
Vậy H’tb =h1 +hmoh+h2 +∆Z +δ =1,00+2,30+0,5+68,6+0,50=73,1m
Chọn Htb = 73m

b/ Chiều cao tầng động cơ: được tính theo công thức
Hđc =h1 + hat + lmax + ld + hct + δ

SVTH : – Lớp TH12
Trang 12


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Trong đó: h1- chiều cao phần tónh của động cơ theo kích thước đònh hình = 1.08m
hat -chiều cao an toàn để vật di chuyển không va chạm vào vật cố đònh = 0.5m
lmax- chiều dài lớn nhất của vật kéo lên = 2.53m
ld- chiều dài dây buộc loại mềm = 0.70m
hct -chiều cao của cần trục bằng điện = 2.70m
δ- khoảng cách an toàn từ đỉnh c62u trục tới trần nhà = 0.20m
Vậy Hđc =h1 + hat + lmax + ld + hct + δ =1.08+0.50+2.53+0.70+2.70+0.20=7.71m
Chiều cao toàn bộ nhà máy: H=Htb+Hđc+Hnóc =73+7.71=80,71m
2/Chiều rộng nhà máy:
a/Chiều rộng tầng dưới mặt đất: tính theo công thứcsau
Bb= t1+a1+Db+t2+a2
Trong đó : t1 , t2 -Chiều dài tướng thượng hạ lưu nhà máy ,t1 =t2=1.00m
a1,a2 -lối đi lại để lắp ráp trông coi máy bơm lấy =1.50m
Db -đường kính kích thước bên ngoài của máy bơm =1.50m
Vậy : Bb= t1+a1+Db+t2+a2 =1.00+1.50+1.50+1.00+1.50=6.50m
b/ Chiều rộng tầng trên mặt đất: tính theo công thức
Bđc=0.10+t+a3+Dđc+a4+t+0.10
Trong đó: 0.1 gờ móng của tường gạch để cho lực truyền xuống gần trung tâm tường bê
tông ở tầng dưới (m)

t -chiều dày tường gạch =0.30m
a3 ,a4 -Chiều rộng lối đi lấy =2.00m
Dđc -đường kính của động cơ =1.20m
Vậy Bđc=0.1+t+a3+Dđc+a4+t+0.1 =0.1+0.3+2.00+2.00+2.00+0.30+0.10= 8.00m
Chọn chiều rộng nhà máy B=8.00m
3/Chiều dài nhà máy:
a/ Chiều dài 1 gian nhà:
-Tính theo điều kiện bố trí động cơ ở tầng trên theo công thức
L1g =Dđc +a5
Trong đó : a5 – Khoảng cách giữa 2 vỏ của động cơ =1.50m
L1g =Dđc +a5=2.00+1.50=3.50m
-Tính theo điều kiện bố trì máy bơm ở tầng dưới:theo công thức
L’1g =D’b+a6
Trong đó a6 – Khoảng cách giữa 2 vỏ của máy bơm =1.5m
L’1g =D’b+a6 =1.50+1.50=3.00m
-Tính theo điều kiện bố trí ống hút và trỵ pin ở công trình lấy nước
L’’1g =Bmoh+dp
Trong đó: Bmoh – Chiều rộng miệng ống hút =2.30m
dp – chiều dày trụ pin =1.00m
L’’1g =Bmoh+dp =2.30+1.00=3.30m
So sánh ta chọn L1g =3.50m
b/ Chiều dài toàn bộ nhà máy:tính theo công thức
L=(n -1)Ltk1g+Dđc+L1+Lsc+2t+2*0.1
Trong đó:n -tổng số máy trong nhà máy n=4
Ltk1g=3.50m
L1 -khoảng cáchtừ vỏ động cơ đến tường gạch ở đầu hối =1.50m

SVTH : – Lớp TH12
Trang 13

Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Lsc –Chiều dài gian sửa chữa =6.00m
t – Chiều dày tường =0.3m
L=(n -1)Ltk1g+Dđc+L1+Lsc+2t+2*0.1 =(4-1)3.50+2.00+1.50+6.00+0.3*2+0.2=20.80m
K/ ỐNG ĐẨY:
Ống đẩy là đoạn nối tiếp từ máy bơm đến bể tháo.Căn cứ vào vò trí nhà máy và bể tháo
để xác đònh chiều dài ống đẩy,Đường kính kinh tế của ống đẩy có thể tính theo công thức:
Trong đó: n – số ống đẩy làm việc , n=3
Vkt – tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy ,theo kinh nghiệm lấy =2.0m/s
Qbq – lưu lượng bình quân của trạm tính theo công thức
Q bq =

3

∑ Q 3i t i
839,6 * 10 6
=
= 7,45m 3 / s
6
∑ti
15,12 * 10

Vậy :
D kt =

4Q bq

nπVkt

=

4 * 7,45
= 1.5m
3x3.14 * 2.0

L/THIẾT KẾ BỂ HÚT:
Bể có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫ với nhà máy bơm.Bể hút gồm 2 phần:
-Phần mở rộng của kênh dẫn
-Phần tập trung nước
Phần mở rộng có nhiệm vụ nối tiếp kênh dẫn với phần tập trung nước. Chọn góc mở α
o
=45 , I =0.2
Chiều dài đoạn dốc tính theo công thức
Z đk − Z đct 81,11 − 62.02
=
= 5.00 m
i
0.2
Trong đó :Zđk – cao trình đáy kênh dẫn
Zđct – cao trình đáy công trình lấy nước
Phần mở rộng là hình thang,đáy nhỏ bằng đáy kênh dẫn ,đáy lớn bằng chiều dài công
trình lấy nước , chiều cao chính là chiều dài đoạn mở rộng tính theo công thức
Ld =

B − bk
α
Lm = ct

cot g
2
2
o
Trong đó: α - góc mở rộng =40
bk – Chiều rộng đáy kênh dẫn =4.00m
Bct – Chiều dài công trình lấy nước ,đối với trạm bơm trục đứng
Bct = nLtk1g =4*3.50=14.00m
Vậy

B − bk
α 14.00 − 4.00
Lm = ct
cot g =
cot g20o = 13.70m
2
2
2
M/ 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.

SVTH : – Lớp TH12
Trang 14


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

Đồ án môn học :Trạm Bơm

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:
-Ngăn nước bằng nắp đẩy ở miệng ống đẩy
-Ngăn nước bằng xi phông
III/ Cấu tạo bể tháo:
Bể tháo gồm 2 phần:
-Giếng tiêu năng.
Dkt =

4Qbq
nπVkt

-Phần chuyển tiếp thu hẹp vào kênh
Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo:
Hg min=Do+hng min+P = (1.1*Dkt)+0.10+0.20=(1.1*1.4)+0.30=1.84m
Chiều cao thềm ra của giếng tiêu năng được xác đònh theo công thức
ht=Hgmin-hkmin =1.84-1.20=0.64m
Trong đó hkmin là chiều sâu nhỏ nhất trong kênh
Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng
Hgmax=ht+hkmax =0.64+1.91 =2.55m
Trong đó hkmax là chiều sâu lớn nhất trong kênh
Độ ngập lớn nhất của mép trên miệng ra ống đẩy
hngmax =Hgmax-Do –P =2.55-1.54-0.20=0.81m
Vậy chiều cao phía trong của tường bể tháo là
Hb =Hgmax +a =2.55+0.40=2.95m
Trong đó : a – chiều cao an toàn tra bảng sách trạm bơm tập 2
Chiều dài của giếng tiêu năng được xác đònh theo công thức
Lg = Khngmax =6.5*0.81= 5.30m

Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ
lbv=5 hkmax =5*1.91=9.66m lấy =10m
Khoảng cách giữa các tâm miệng ra ống đẩy
B=Do +2b+d=1.54+2*0.3+0.8=2.94m
Trong đó: b – khoảng cách từ mép ống đẩy đến trụ pin lấy theo kinh nghiệm
d – chiều dày của trụ pin
Vậy tổng chiều rộng phía trong bể tháo với đường kính ống đẩy bằng nhau là:
Bb =(n-1)B+Do +2b=(4-1)2.94+1.54+2*0.3=10.96m lấy =11m
Trong đó : n – số đường ống đẩy nối với bể tháo

---------------------------------------------------

SVTH : – Lớp TH12
Trang 15


Trường đại học thủy lợi - Trung tâm ĐH2

SVTH : – Lớp TH12
Trang 16

Đồ án môn học :Trạm Bơm