ĐỒ án môn học THIẾT kế TRẠM bơm đề số 63

Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BƠM
(Đề số 63)

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 - bảng 1.
Bảng-1: Cao độ mặt đất tự nhiên (m)

Ký
hiệu
Đề 63

a

b

c

d

e

g

h

i

k

l

m

n

o

13

14

15

16

16

15

16

17

18

19

20

21

22

2) Lưu lượng yêu cầu trạm bơm phải cung câp trong các thời kỳ sinh trưởng của
cây trồng như bảng sau:
Bảng lưu lượng yêu cầu tưới trong các thời kỳ
Từ ÷ đến
16/11 ÷ 31/12
1/1 ÷ 15/1
22/1 ÷ 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

Số ngày
46
15
22
16

26
10
20
10
10

Bảng 2
Lưu lượng yêu cầu (m3/s)
25,2
24,0
16,6
25,2
16,6
16,6
25,2
16,0
16,0

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 cao trình mực nước bình quân tuần của sông trong năm thiết kế
ứng với tần suất p=75%
Bảng 3
Tháng
Tuần
Số ngày
Cao tình mực nước (m)
1
10
14.30

11
2
10
14.40
3
10
14.50
1
10
13.90
12
2
10
14.20
3
10
14.30
1
1
10
14.30
2
10
14.10

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-1-

Trường đại học thủy lợi

2
3

4

5

Đồ án môn học :Trạm Bơm

3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

10
10
10
10
10

10
10
10
10
10
10
10
10

13.80
13.50
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 23.80m
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 34KV
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 : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-2-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
A- BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TRẠM BƠM
I- CHỌN TUYẾN CÔNG TRÌNH:
Dựa vào bản đồ đòa hình và nhiệm vụ của trạm bơm ta vạch ra ba tuyến
công trình (I, II, III) tại đoạn sông cong, 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 cửa lấy nước.
-Khống chế diện tích tưới lớn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất.
Điều kiện
I
II
III
Ghi chú
Thuận dòng chảy
3
2
1
Đủ để bố trí trạm bơm
3
1
2
Khối lượng đào đắp ít
2
1
3
Để thỏa mãn được các điều kiện trên ,ta chọn tuyến II để thiết kế.
II- CHỌN VỊ 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 ĐỊNH VỊ 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.

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-3-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỤM ĐẦU MỐI TRẠM BƠM NHƯ SAU
3
4
5

6

1
7
2
9

8

1-Sông
4-Nhà máy
7-Kênh tháo

2-Kênh dẫn
5-Ống đẩy
8-Đường giao thông

3-Bể hút
6-Bể tháo
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
[Qyc=f(t)]

Q(m3/s)
25,2

Qyc ~t
25,2

25,2

24,0

3.10 3,10

16,6
5.00

16,6
3,10

16,6

16,0 16,0
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 =25,20m3/s
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-4-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

-Lưu lượng nhỏ nhất bằng trò số nhỏ nhất trong biểu đồ. Vậy Q min = 16,0m3/s
-Lưu lượng lớn nhất lấy bằng Qmax = kQTK =1,15*25,2= 28,98m3/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 Q TK, 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 = A3 QTK = 0,83 25,2 = 2,35m
F ( R ln) =

Tính:

4m0 i 8,424 0,0001
=
= 0,003343
Q
25,2

Tra phụ lục (8-1) có Rln =2,13m
Lập tỉ số h/Rln = 2,35/2,13 = 1,103 tra phụ lục (8-3) có b/Rln =6,8
Do đó:

b=

b
× R ln = 6,8 × 2,13 = 14,5 m
R ln

Chọn b = 14,50m và tính lại h như sau:
Lập tỉ số b/Rln = 14,5/2,13 = 6,81 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,104
Do đó h = h/Rln × Rln =1,104 × 2,13 =2,35m
Vậy btk = 14,50m & htk = 2,35m
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 × 28,980,1 = 0,742 m/s
Với k = 0,53 tra bảng (4-1)
[Vkl] = A Q0,2min =0,33 × 160,2 = 0,51 m/s
Vmax ,Vmin là tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với Qyc và Qmax
Vmax = Qmax /ωmax và Vmin = Qmin /ωmin

Tính:

F ( R ln) =

4m0 i 8,424 0,0001
=
= 0,00291
Qmax
28,98

Tra phụ lục (8-1) có Rln =2,25m
Lập tỉ số b/Rln = 14,5/2,25 = 6,44 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,13
Do đó hmax = h/Rln × Rln =1,13 × 2,25 =2,54m
ωmax=(b+m h)h = (14,5+1,5×2,54)×2,54 = 46,507m2
Vmax = Qmax /ωmax = 28,98/46,507 = 0,623m/s
Tính:

F ( R ln) =

4m0 8,424 0,0001
=
= 0,00526

Qmin
16

Tra phụ lục (8-1) có Rln =1,8m
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-5-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Lập tỉ số b/Rln = 14,5/1,8 = 8,06 tra phụ lục (8-3) có h/Rln =1,004
Do đó hmin = h/Rln × Rln =1,004 × 1,8 =1,807m
ωmin=(b+m h)h = (14,50+1,5 ×1,807)×1,807 =31,0994m2

Vmin = Qmin /ωmin = 16/31,0994 = 0,514m/s
Ta thấy Vmax = 0,623 < [Vkx] = 0,742 Đảm bảo điều kiện không xói lở
Vmin = 0,514 > [Vkl ] = 0,51 Đảm bảo điều kiện không bồi lắng
- Cao trình đáy kênh tháo được xác đònh theo quan hệ :
Zđk =Zyc – htk = 23,8 –2,35 = 21,45m
- Cao trình bờ kênh tháo :
Zbk =Zđk + hmax +a = 21,45+2,54 + 0,5 = 24,5m
Vớiù a là chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh lấy theo bảng (4-2) ta được a = 0,5
- 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:
BẢNG TÍNH Zbt ĐỐI VỚI TỪNG CẤP LƯU LƯNG

Số ngày Q(m3/s)

Từ - đến
16/11 ÷ 31/12

46

25,2

1/1 ÷ 15/1

15

24,0

22/1 ÷ 12/2

22

16,6

13/2 ÷ 28/2

16

25,2

1/3 ÷ 26/3

26

16,6

1/4 ÷ 10/4

10

16,6

11/4 ÷ 30/4

20

25,2

1/5 ÷ 10/5

10

16,0

16/5 ÷ 25/5

10

16,0

F(Rln)

Rln

b/Rln

h/Rln

h(m) Zđk(m)

Zbt(m)

0,00334
0,00351
0,00508
0,00334
0,00508
0,00508
0,00334
0,00527
0,00527

2,13
2,07
1,83
2,13
1,83
1,83

2,13
1,8
1,8

6,81
7,00
7,92
6,81
7,92
7,92
6,81
8,06
8,06

1,100
1,085
1,020
1,140
1,020
1,020
1,140
1,041
1,041

2,34
2,25
1,87
2,43
1,87
1,87

2,43
1,87
1,87

23,79
23,70
23,32
23,88
23,32
23,32
23,88
23,32
23,32

21,45
21,45
21,45
21,45
21,45
21,45
21,45
21,45
21,45

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

23,88
23,79

Zbt ~t

23,7

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-6-

23,88


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

23,32
81,21

23,32

23,32
81,

23,32 23,32

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.
- 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 = 2,35m (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 – 2,35 = 10,45m
- 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 TOÁN 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:

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-7-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

HTK = hđh bq +Σht
Trong đó: hđh bq là cột nước đòa hình bình quân tính theo công thức:
h dhbq =

∑Q × h × t
∑Q × t
i

i

i

i

i

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 đối với
máy bơm cột nước thấp Σht =1-:-1,5m chọn Σht=1,27m.
Để dễ dàng xác đònh cột nước đòa hình hi 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

Zbh ~ t

10 10 10 10 10 11 10 10 11 10 10 8
Tháng 11
Tháng 12
Tháng 1
Tháng 2

Thời gian tới
Số
Từ
Đến
ngày

10 10 11 10 10 10 10 10 11
Tháng 3
Tháng 4
Tháng 5

BẢNG TÍNH TOÁN CỘT NƯỚC hđh bq
Qi
Zbt
Zbh
hi
Qiti
Qihiti
m3/s

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

m

m
-8-

m

106 (m3) 106 (m3)

Q3 iti
106 (m3)


Trường đại học thủy lợi

16/11
21/11
1/12
11/12
21/12
1/1
11/1
22/1
1/2
11/2
13/2
21/2

1/3
11/3
21/3
1/4
11/4
21/4
1/5
16/5
20/5

20/11
30/11
10/12
20/12
31/12
10/1
15/1
31/1
10/2
12/2
20/2
28/2
10/3
20/3
26/3
10/4
20/4
30/4
10/5
20/5

25/5

5
10
10
10
11
10
5
10
10
2
8
8
10
10
6
10
10
10
10
5
5
175

Vậy:

Đồ án môn học :Trạm Bơm

25,2

25,2
25,2
25,2
25,2
24,0
24,0
16,6
16,6
16,6
25,2
25,2
16,6
16,6
16,6
16,6
25,2
25,2
16,0
16,0
16,0

23,88
23,88
23,8
23,88
23,88
23,7
23,7
23,32
23,32

23,32
23,88
23,88
23,32
23,32
23,32
23,32
23,88
23,88
23,32
23,32
23,32

hđhbq =

14,4
14,5
13,9
14,2
14,3
14,3
14,1
13,8
13,5
13,9
13,9
13,4
13,3
13,2
13,4

13,8
13,8
13,9
14,1
14,2
14,3

∑Q h t
∑Q t

i i i
i i

=

9,48
9,38
9,9
9,68
9,58
9,4
9,6
9,52
9,82
9,42
9,98
10,48
10,02
10,12
9,92

9,52
10,08
9,98
9,22
9,12
9,02

10,89
21,77
21,77
21,77
23,95
20,74
10,37
14,34
14,34
2,87
17,42
17,42
14,34
14,34
8,61
14,34
21,77
21,77
13,82
6,91
6,91
320,47

103,203
204,229
215,551
210,761
229,442
194,918
99,533
136,540
140,842
27,021
173,834
182,543
143,711
145,145
85,366
136,540
219,470
217,293
127,457
63,037
62,346
3118,781

6913,299
13826,599
13826,599
13826,599
15209,259
11943,936
5971,968

3952,192
3952,192
790,438
11061,279
11061,279
3952,192
3952,192
2371,315
3952,192
13826,599
13826,599
3538,944
1769,472
1769,472
161.294,615

3118,781
= 9,73
320,47

Do đó :
Htk =hđh bq +Σht =9,73+1,2 7= 11m
II- TRƯỜNG HP KIỂM TRA:
1) Cột nước lớn nhất: HKTmax
HKTmax = hđh max + Σht =(Zbt max –Zbh min) + Σht = (23,88– 13,20) + 1,27 = 11,95m
2) Cột nước nhỏ nhất: HKTmin
HKTmin = hđh min + Σht =(Zbt min –Zbh max) +Σht
=(23,32 – 14,50 ) + 1,27 = 10,09m
Vậy
HTK = 11m

HKTmin = 10,09m
HKTmax = 11,95m
Hđh bq = 9,73m

E- CHỌN MÁY BƠM – ĐỘNG CƠ – MÁY BIẾN ÁP:
I- CHỌN MÁY BƠM CHÍNH:

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-9-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

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 =25,20m3/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:
QTK =

trạm
QTK
25,2
=
= 8,4m 3 / s
n
3

Với QTK =8,4m3/s ,
Htk =11m
Tra trên biểu đồ sản phẩm các loại máy bơm ở sổ tra cứu máy bơm ta chọn loại
máy bơm hướng trục trục đứng OΠB2-145 có số vòng quay 365v/ph. Từ đường đặc tính
của máy bơm sẽ là : Q=8,4m3/s H=11m
η=84% Ntr =1600KW D=1450mm
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 điện
AB-17-49-16 có các thông số kỹ thuật sau:
NH =1600KW
UH = 6000V
n = 365 v/p
η =93%
Cosϕ =0.89
G=16,8 tấn
Kiểm tra công suất:
Công suất thực tế 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:
N max =

9.81KQb H b 9,81 * 1,05 * 8,4 * 11
=

= 1072,138KW
η bη tr
0,93 *1

Ta thấy Nmax=1072,138KW < NH =1600KW đảm bảo điều kiện trên
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

Trong đó:
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-10-

+ k 3 N td


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

K1 là hệ số phụ tải của động cơ K1 = Ntkmax /NH = 1072,138/1600 = 0.67
K2 là hệ số làm việc đồng thới của trạm bơm
K2 = số máy làm việc/ tổng số máy = 3/4 = 0.75
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 =93%
Cosϕ là hệ số công suất =0,89
ΣNH =300KW
S yc = 1,1

0,67 * 0,75 * 3 *1600
+ 0,9 * 120 = 2960,903KW
0,93

Tra ô«r tra cứu máy bơm, Ta chọn loại máy biến áp BA3200-10/6,3 có: S ba = 3200KVA
Uca =10KV
Uha = 6,3KV

F- XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐẶT MÁY BƠM:
Xác đònh cao trình đặt máy bơm dựa vào
Lưu lượng thiết kế
Qtk = 25,2m3/s
Cột nước thiết kế
Htk = 11m
Cột nước lớn nhất
Hmax = 11,95m
Cột nước nhỏ nhất
Hmin = 10,09m

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 =-4o. Ta chọn đường đặc tính Q ~ H ứng với θ =-4o 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 =-4o được độ dự
trữ khí thực [∆H]=9,5m
hmsoh lấy =0,5m
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-11-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Do đó [hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10,31- 0,34 -9,5 – 0,50 =-0,03m
Vậy

Zđm1 =Zbh min +[hs] =13,20 – 0,03 = 13,17m
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
-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 H max
Với Hmax =11,95m tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc θ =-4o được độ dự trữ
khí thực [∆H]=9,5m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:
[hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10.31-0.34-9,5-0.50 =-0,03m
Vậy
Zđm, =Zbh min +[hs] =13,2-0.03 =13,17m
Nhận xét : Zđm, > Zđmtk
b) Trường hợp máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất H min
Với Hmin =10,09m ,tra trên đường đặc tính Q ~ H ứng với góc θ=-4o được độ dự trữ
khí thực [∆H]=9.5m ,coi Ha ,Hbh ,hmsoh không đổi ,ta có:
[hs] =Ha –Hbh –[∆H] - hmsoh =10,31-0,34-9,50-0,50 =-0,03m
Vậy
Zđm,, =Zbh max +[hs] =14,5-0,03 =14,47m
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 = 12,2m là hợp lý

G- THIẾT KẾ NHÀ MÁY BƠM:
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-12-

Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm 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 BỊ 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.

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 tự 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
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-13-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

c) Lỗ kéo máy: Phần lớn các trạm bơm dùng khoảng trống giữa 4 dầm làm lỗ
kéo máy cho chính xác các máy đó.
d) Cầu thang: Đi lên xuống tầng phải làm cầu thang, chiều rộng cầu thang
=1,2m, 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 =2,62*D=2,62*1,45=3,77m
h3 -Khoảng cách từ cao trình đặt máy đến sàn bơm phụ thuộc vào chiều
cao vành chống của mỗi loại máy bơm = 0,57m (tra bảng)
hb- chiều dài trục bơm và một phần trục động cơ phụ thuộc vào loại

máy bơm = 6,85m (tra bảng)
Vậy Htb =h1 +hoh +h3 +hb =1,00 +3,77 + 0,57 + 6,85 = 12,19m
-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 = 2,62*D=2,62*1,45=3,77m
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 = 14,5 -13,2 = 1,3m
δ - Độ cao an toàn chống sóng tràn lấy=0.5m
Vậy H’tb =h1 +hmoh+h2 +∆Z +δ =1,00+3,77+0,5+1,3+0,50=7,07m
Chọn trò số lớn nhất: Htb = 12,19m
b) Chiều cao tầng động cơ: được tính theo công thức
Hđc =h1 + hat + lmax + ld + hct + δ
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
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-14-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

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 =12,19 + 7.71 + 0 =19,9m
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 =2,2m
Vậy : Bb= t1+a1+Db+t2+a2 =1.00+1.50+2.2+1.00+1.50=7,2m
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 =2m
Dđc -đường kính của động cơ =2m
Vậy Bđc=0.1+t+a3+Dđc+a4+t+0.1 =0.1+0.3+2+2+2+0.30+0.10= 6,8m
Chọn trò số lớn Bd và Bđc Vậy chiều rộng nhà máy B=7,2m
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 =1,5m
L1g =Dđc +a5=2+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 =2,2+1,5=3,7m
-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 =2,6*D=2,6*1,45=3,77m
dp – chiều dày trụ pin =1m
L’’1g =Bmoh+dp =3,77+1=4,77m
So sánh chọ Lg lớn nhất ta chọn L1g =4,77 m
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=3+1=4 (1 máy dự trữ)
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-15-


Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Ltk1g=4,77m
L1 -khoảng cách từ vỏ động cơ đến tường gạch ở đầu hồi =1,5m
Lsc –Chiều dài gian sửa chữa chọn =8m
t – Chiều dày tường =0.3m
L=(n-1)Ltk1g+Dđc+L1+Lsc+2t+2*0.1=(4-1)*4,77+2+1,5+8+0,3*2+0,2=26,61m

H- 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
Dkt =

công thức:

4Qbq
nπVkt

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.
Qbq = 3

Dkt =

∑ Qi3 t i
161.294,615 *10 6
=
= 22,01m 3 / s
6
∑ ti
15,12 * 10

4Qbq
nπVkt

=

4 * 22,01
= 2,16m
3 x3,14 * 2

I- 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

Ld =

Z đk − Z đct 10,45 − 4,01
=
= 5m
i
0.2

-Phần tập trung nước
Phần mở rộng có nhiệm vụ nối tiếp kênh dẫn với phần tập trung nước. Chọn góc
mở α =45o, I =0.2
Chiều dài đoạn dốc tính theo công thức
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
B − bk
α
Lm = ct
cot g
2
2

Trong đó: α - góc mở rộng =45o
bk – Chiều rộng đáy kênh dẫn =14,5m
Bct – Chiều dài công trình lấy nước ,đối với trạm bơm trục đứng
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-16-

Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

Lm =

Bct − bk
α 19,08 − 14,5
cot g =
cot g 45 o / 2 = 5,496m
2
2
2

Với Bct = nLtk1g =4*4,77=19,08m

K- THIẾT KẾ BỂ THÁO:
I- NHIỆM VỤ CỦA BỂ THÁO:
Nối tiếp ống đẩy với kênh tháo, đảm bảo phân phối lưu lượng vào các kênh.
Đảm bảo tiêu hết năng lượng trước khi dòng chảy vào kênh.
Ngăn dòng chảy ngược khi máy bơm ngừng chạy.
II- CÁC BIỆN PHÁP NGĂN NƯỚC CHẢY NGƯC 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 = (1,1xDkt)+0,1+0,2=(1,1x1,45)+0,3=1,895m
Chiều cao thềm ra của giếng tiêu năng được xác đònh theo công thức
ht=Hgmin-hkmin =1,895-1,807=0,09m
Trong đó hkmin là chiều sâu nhỏ nhất trong kênh
Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng
Hgmax=ht+hkmax =0,09+2,54 =2,63m
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 =2,63-1,1x1,45-0,2=0,835m
Vậy chiều cao phía trong của tường bể tháo là
Hb =Hgmax +a =2,63+0,5=3,13m
Trong đó : a – chiều cao an toàn tra bảng sách trạm bơm tập 2 trang 229
Chiều dài của giếng tiêu năng được xác đònh theo công thức
Lg = Khngmax =6,5x0,835= 5,43m
Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ
lbv=5 hkmax =5x2,54=12,7m lấy =13m
Khoảng cách giữa các tâm miệng ra ống đẩy
B=Do +2b+d=1,1x1,45+2x0,3+0,8=2,995m
Trong đó: b – khoảng cách từ mép ống đẩy đến trụ pin lấy theo kinh nghiệm 0,3m
SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-17-

Trường đại học thủy lợi

Đồ án môn học :Trạm Bơm

d – chiều dày của trụ pin lấy 0,8m
Vậy tổng chiều rộng phía trong bể tháo với đường kính ống đẩy bằng nhau là:
Bb =(n-1)B+Do +2b=(4-1)2,995+1,1x1,45+2x0.3=11,18m lấy =12m
Trong đó : n – số đường ống đẩy nối với bể tháo.
Đà Lạt ngày 17 tháng 12 năm 2007
Sinh viên thực hiện

Lê Khắc Tuyến

SVTH : Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-18-