Nhà máy của trạm bơm - Phần 1

Phần dưới nước của nhà máy bơm khối tảng

Phần dưới của nhà máy bơm khối tảng có kết cấu dạng khối lớn, kể từ sàn động cơ trở xuống đáy móng nhà máy. Phần này gồm phần cửa lấy nước, ống hút, buồng đặt máy bơm chính, ống đẩy và các van, hệ thống tháo nước thấm nước tháo ...

1. Ống hút của nhà máy bơm khối tảng

Ống hút trong nhà máy bơm khối tảng là bộ phận hướng dòng nước vào máy bơm một cách đều đặn giảm tổn thất cột nước. Người ta đổ bê tông ống hút trong khối bê tông móng nhà máy theo hình dạng thuận dòng bằng cách thay đổi dần tốc độ chảy trong ống hút. Thông qua những kết quả thí nghiệm để xác định kích thước và đưa ra ba dạng: ống hút loại buồng, hai dạng ống hút loại khuỷu cong. Kích thước ống hút do nhà máy chế tạo bơm cung cấp hoặc nếu chưa có ta có thể tham khảo sơ bộ theo Hình 11 - 6 trang sau. Để giảm tổn thất dòng chảy qua ống hút ta tăng kích thước của nó nhưng lại tăng kích thước khối móng nhà máy, làm tăng giá thành xây dựng và phí quản lý. Do vậy cần phải thiết kế hình dạng và kích thước ống hút hợp lý và dùng vữa xi măng số hiệu cao trát bề mặt hay lát thép mặt trong ống hút để giảm sức kháng thủy lực tăng hiệu suất ống hút, đồng thời giảm khối lượng công trình.

Theo tài liệu thí nghiệm ống hút do Liên Xô cũ cung cấp, ta có ba loại sau:

- Loại ống hút kiểu buồng ( hay loại ống hút thẳng hình chữ nhật ) hình 11 - 6,a, loại này có cấu tạo đơn giản, dùng cho máy bơm hướng trục trục đứng có lưu lượng không lớn và đường kính BXCT nhỏ hơn 87 cm. Hệ số sức cản của đường ống với buồng là  = 0,6.

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao lớn chiều rộng nhỏ ( Hình 11 - 6, ). Loại này dùng cho máy bơm li tâm và hướng trục có lưu lượng tương đối lớn. Do dạng cong nên tổn thất cột nước nhỏ hơn loại buồng. Vì cột nước do máy bơm tạo ra không cao mà lưu lượng lại lớn, hệ số sức cản giảm nhỏ ( = 0,5 ) do đó loại này tiết kiệm đáng kể về năng lượng bơm và làm tăng hiệu suất của trạm .

- Loại ống hút khuỷu cong có chiều cao nhỏ nhưng chiều rộng tăng ( H 11 - 6,b)

Loại này dùng khi cao trình đặt máy bơm đặt thấp hơn đáy buồng nhận nước.

a - ống hút kiểu buồng ;  - ống hút khuỷu cong cao; b- ống hút khuỷu cong thấp.

2. Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng.

Phần cửa lấy nước của nhà máy bơm khối tảng ( và ở một số nhà máy loại buồng ) được xây liền với nhà máy nhằm đảm bào lấy đủ nước, ngăn chặn vật nổi và cá vào máy bơm, có khả năng ngắt dòng nước để tiến hành sữa chữa, giảm tổn thất cột nước và phân bố vận tốc đều đặn ở cửa vào ống hút.

Kết cấu phần cửa lấy nước của nhà máy loại khối tảng và loại buồng phụ thuộc vào lưu lượng của máy bơm chính và điều kiện lấy nước ( biên độ mực nước, mức độ đọng rác của nguồn nước ... ): Khi độ sâu nước trong kênh  2,5 m nên dùng cửa lấy nước đơn giản gồm lưới chắn rác đặt nghiêng dọn rác bằng tay, dùng máy đóng mở van sữa chữa bằng máy nâng vít ( xem Hình 11 - 7,a ). Khi trạm bơm có lưu lượng  4 m3/s, lấy nước từ nguồn nước tương đối sạch có thể dùng cửa lấy nước hai rãnh kết hợp cho cửa van và lưới chắn rác và dọn rác bằng cào cơ khí đặt trên cầu trục chữ môn ( Hình 11 - 7, ). Khi trạm bơm có lưu lượng lớn hơn 4 m3/s dùng cửa lấy nước với hai rãnh van riêng cho cửa van và cho lưới chắn rác ( Hình 11 - 7,b ) hoặc lưới nghiêng không rãnh làm sạch bằng máy dọn rác tự di động ( Hình 11 - 7, i size 12{i} {}, ).Ưu điểm của hai loại sau là :

khi tốc độ dòng chảy trong cửa lấy nước đạt đến 1,5 m/s vẫn không phát sinh nước xoáy. Khi nước nguồn có độ đục lớn nên dùng cửa lấy nước xi phông vì loại này không cần phải đặt van sữa chữa, tuy nhiên giá thành xây dựng và chi phí vận hành lớn.

a, - với tiết diện lỗ lấy nước  4 m2; b, , - tiết diện > 4 m2; 1- nguồn nước; 2- lưới chắn rác; 3- tường ngực; 4,13- các rãnh của van sữa chữa và rãnh lưới chắn rác; 5- ống hút; 6- máy nâng kiểu vít; 7- gian máy; 8- xe chuyển rác; 9- cầu trục chữ môn; 10- máy dọn rác; 11- dầm cặp ; 12- nơi dưỡng hộ van sữa chữa.

Rãnh van có thể đặt thép dẫn hướng hoặc không có thép dẫn hướng. Khi trong nước có vật nổi lớn cần phải đặt tường ngực, việc chọn cao trình tường ngực cần đảm bảo không sinh phểu xoáy ở mép dưới của tường, muốn vậy nên đặt mép dưới của tường ngực thấp hơn mực nước nhỏ nhất không nhỏ hơn 0,5 m.

Hình dạng phần vào cửa lấy nước và mép lượn của trụ van chỉ dẫn như ở hình 11 - 8.

Đầu vào của trụ cần có dạng tròn hoặc ellipse. Khi hướng nước vào xiên góc cần tăng chiều dài trụ và làm không đối xứng để cho dòng chảy vào lưới chắn rác và lỗ vào ống hút đều đặn.

a - tường ngực và trần ống hút; ,b - trụ thẳng và trụ xiên; - tường ngực 1; 1,5 - tường ngực thứ nhất và thứ hai; 2- trụ; 3,4,6 - các rãnh lần lượt của: máy dọn rác,lưới chắn rác, van sữa chữa; 7- trần ống hút của máy bơm.

3. Tầng dưới của nhà máy bơm khối tảng.

Tầng dưới của nhà máy bơm khối tảng tính từ sàn đặt động cơ chính trở xuống, thường đặt các ống hút, ống đẩy và các thiết bị phụ thủy lực khác. Các điều kiện ảnh hưởng đến kích thước tầng dưới nhà máy là: lưu lượng máy bơm, loại và kết cấu kích thước máy bơm, giao động mực nước và chiều sâu nước ở bể hút, độ vững chắc của nhà máy, cách tháo lắp thiết bị, vật liệu xây dựng và biện pháp thi công ...

a. Bố trí và kích thước khối móng:

Khối móng của nhà máy bơm khối tảng được đổ bê tông liền khối. Khi nền là đất dưới khối móng cần một số lớp cấu tạo sau đây: lớp sát đáy móng là lớp nhựa đường dày 2 ... 3 cm có lưới thép với đường kính  = 5 ... 6 mm, đặt cách nhau 20 ... 30 mm để giữ cho nhựa khỏi bị chảy; dưới lớp nhựa đường là lớp bê tông thô số hiệu 40 ... 60  dày 15 ... 20 cm; dưới cùng là lớp sỏi hoặc đá dăm dày 5 ... 10 cm và san bằng mặt. Khi nền yếu phải tính toán gia cố nền bằng các biện pháp: nền cao, thả giếng chìm ..v.v... Trong khối móng bố trí đường hầm tập trung nước 4 ( xem Hình 11 - 9 ) từ ống hút khi sữa chữa và nước thấm từ sàn bơm chảy xuống ( xem lại Hệ thống tiêu nước trong nhà máy chương X ), đường hầm có cao trình đáy thấp hơn đáy ống hút từ 10 ... 20 cm và có đường ống 3 nối với ống hút Kích thước ngang của đường hầm tối thiểu 1,8 x 0,8 m để đảm bảo đi lại khi sữa chữa các thiết bị dưới đường hầm. Dọc đường hầm có rãnh tập trung nước về hố bơm tiêu nước trong nhà máy, độ dốc rãnh lấy từ 1/500 ... 1/1000. Kích thước khối móng ( xem Hình 11 - 9 ) tính theo công thức:

hm=h1+h2 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{m} } = { size 24{h} } rSub { size 8{1} } + { size 24{h} } rSub { size 8{2} } } {}, ( m )( 11 - 1 )

Trong đó: h1 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{1} } } {}là chiều dày tấm đáy nhỏ nhất, xác định dựa vào tính toán cân bằng tĩnh. Trường hợp sơ bộ lấy từ 0,8 ... 1,2 m;

h2 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{2} } } {}là chiều cao từ đáy đường hầm đến sàn bơm, nó bằng chiều cao ống hút ho cộng với h6, chiều cao ống hút ho tra được, còn chiều cao h6 là độ chênh giữa đáy ống hút 2 và đáy đường hầm 4 để đảm bảo tháo tự chảy từ ống hút ra đường hầm thường lấy h6 = 0,2 ... 0,3 m  h2 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{2} } } {} = ho + h6 .

Độ cao móng hm size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{m} } } {} có quan hệ với cao trình đặt máy bơm như: hm=Ñdm−h3 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{m} } = { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dm"} } - { size 24{h} } rSub { size 8{3} } } {}, với h3 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{3} } } {} là độ chênh giữa giữa cao trình đặt máy bơm và cao trình sàn bơm, thường sơ bộ lấy h3 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{3} } } {}= 0,6 ... 0,8 m, lấy chính xác từ tài liệu máy bơm.

b. Bố trí và kích thước gian máy bơm.

Gian máy bơm chính là nơi đặt máy bơm chính, ống đẩy, thiết bị phụ và bệ đỡ động cơ điện, yêu cầu phải khô ráo và sạch sẽ và đảm bảo đi lại vận hành. Gian máy bơm có thể ngăn thành từng buồng cho từng tổ máy bơm, cũng có thể không xây ngăn mà để thông giữa các tổ máy. Việc xây ngăn hay không tùy thuộc vào độ cứng của tường nhà máy. Khi chiều cao gian bơm lớn hơn 10 m người ta thường xây tường ngăn để rút ngắn chiều dài nhịp dầm đơ,̃ các dầm chính của động cơ chạy suốt dọc nhà máy, giảm khối lượng bê tông và thép dầm, nhưng cũng làm tăng chiều dài nhà máy tăng khối lượng bê tông của gian máy. Ngược lại, trong kết cấu không có tường ngăn thì chiều dài nhà máy sẽ giảm, nhưng tường thượng hạ lưu nhà máy sẽ dầy hơn để đỡ dầm chính của động cơ. Vì vậy loại không có tường ngăn thường dùng khi chiều cao gian máy bơm từ 5 ... 8 m. Theo kinh nghiệm thường bề dày tường  thượng hạ lưu lấy như sau: khi chiều cao tường 4 m thì lấy  = 0,6m; khi chiều cao tường 6 m lấy  = 0,8 m; cao 8 m lấy  =1 m.

Để chống thấm nước vào giam máy bơm, khi xây dựng mặt ngoài tường ta trát lớp xi măng chống thầm cao hơn mực nước cao nhất một đoạn 0,5 m, phía tường có đắp đất phải quét thêm hai hoặc ba lớp nhựa đường và phủ ngoài bằng bao tải, mặt trong tường quét vôi chống ẩm.

Từ gian bơm xuống ống hút và đường hầm thường làm các cửa lên xuống và cầu thang ở vị trí thuận lợi. Lỗ cửa có kích thước đủ cho người lên xuống, thường lấy đường kính 0,8 m, nếu lỗ vuông thì lấy 0,8 x 0,8 m. Đậy lỗ bằng bằng thép tấm dày 1 ... 1,5 cm, để chồng nước rò lên sàn ta đặt tấm đệm cao su dưới tấm nắp cho kín nước.

* Theo hình vẽ 11 - 9 chiều rộng đáy móng được tính như sau:

Bm=Loh+b size 12{ { size 24{B} } rSub { size 8{m} } = { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "oh"} } +b} {}, ( m )( 11 - 2 )

Trong đó : Loh=l1+d1+b2+0,5.b1 size 12{ { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "oh"} } = { size 24{l} } rSub { size 8{1} } + { size 24{d} } rSub { size 8{1} } + { size 24{b} } rSub { size 8{2} } +0,5 "." { size 24{b} } rSub { size 8{1} } } {}; ( m )

l1 size 12{ { size 24{l} } rSub { size 8{1} } } {}, d1 size 12{ { size 24{d} } rSub { size 8{1} } } {}, b2 size 12{ { size 24{b} } rSub { size 8{2} } } {}lần lượt là: khoảng cách từ mép ngoài tường đến miệng vào ống hút ( thường lấy 0,5 m ); bề dày tường trước ( thường lấy từ 0,6 ... 1 m ); khoảng cách từ mép tường đến bệ máy bơm để đi lại an toàn ( thường lấy 1 ... 1,2 m ).

b1 size 12{ { size 24{b} } rSub { size 8{1} } } {} là kích thước ngoài của bệ đỡ máy bơm, tra ở tài liệu máy bơm.

b = b3+d2+0,5.b1 size 12{ { size 24{b} } rSub { size 8{3} } + { size 24{d} } rSub { size 8{2} } +0,5 "." { size 24{b} } rSub { size 8{1} } } {} ; ( m )

b3 size 12{ { size 24{b} } rSub { size 8{3} } } {} là khoảng cách để đi lại khi cần, thường lấy bằng 0,7 m.

d2 size 12{ { size 24{d} } rSub { size 8{2} } } {} là bề dày tường sau, lấy 0,6 ... 1,2 m.

Tính theo công thức trên nếu không đủ kích thước quản lý trong nhà máy thì có thể kéo dài ống hút ra phía bể hút. Và cũng cần chú ý bố trí kích thước sao cho tầng máy bơm và tầng động cơ phía trên khớp nhau để việc truyền trọng lượng phía trên xuống đúng đường tâm tường tầng dưới.

* Chiều cao toàn bộ tầng dưới sẽ là :

Hd=hm+hgb size 12{ { size 24{H} } rSub { size 8{d} } = { size 24{h} } rSub { size 8{m} } + { size 24{h} } rSub { size 8{ ital "gb"} } } {}; ( m )( 11 - 3 )

Trong đó: chiều cao gian bơm hgb=h3+h4+h5 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{ ital "gb"} } = { size 24{h} } rSub { size 8{3} } + { size 24{h} } rSub { size 8{4} } + { size 24{h} } rSub { size 8{5} } } {}, ( m )

Các kích thước trên phải tra tài liệu máy bơm và dựa thêm vào mực nước lớn nhất ở bể hút. Căn cứ vào máy bơm đã chọn ta tìm cao trình đặt máy bơm ( trên hình là Ñ1 size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{1} } } {} ) và cao trình trung tâm miệng ra máy bơm ( Ñ2 size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{2} } } {}) và căn cứ vào mực nước lớn nhất lấy cao trình sàn động cơ cao hơn mực nước lớn nhất ( Zmax size 12{ { size 24{Z} } rSub { size 8{"max"} } } {}) + độ cao sóng leo ( hsl size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{ ital "sl"} } } {}) và một độ an toàn 0,5 m :

Ñsdc=Zmax+h7=Zmax+hsl+0,5 size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "sdc"} } = { size 24{Z} } rSub { size 8{"max"} } + { size 24{h} } rSub { size 8{7} } = { size 24{Z} } rSub { size 8{"max"} } + { size 24{h} } rSub { size 8{ ital "sl"} } +0,5} {}; ( m )

Khi xác định được các cao trình trên chúng ta sẽ tìm ra các trị số h3,h4,h5 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{3} } , { size 24{h} } rSub { size 8{4} } , { size 24{h} } rSub { size 8{5} } } {}. Trong điều kiện mực nước trước trạm giao động lớn thì h5 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{5} } } {} sẽ rất lớn và yêu cầu miệng ống hút phải ngập dưới mực nước nhỏ nhất một đoạn từ 0,5 ... 1 m lúc nầy có thể phải nối thêm trục giữa máy bơm và động cơ.

* Chiều dài tầng dưới nhà máy nếu có tường ngăn:

Chiều dài tổng cộng của tầng dưới nhà máy sẽ do số máy bơm và cách bố trí thiết bị

phụ quyết định, thường lấy bằng chiều dài gian xây trên mặt đất để bảo đảm nhà máy ổn định và các gian đầu hồi tầng dưới sẽ đặt các thiết bị phụ như: bơm cấp nước kỹ thuật, bể lọc nước, hố tiêu nước ... Do vậy chiều dài tổng cộng của tầng dưới tính như sau:

Ltd=Ltr(n−1)+l+Ddc+b4+2dt+0,2 size 12{ { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "td"} } = { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "tr"} } ( n-1 ) +l+ { size 24{D} } rSub { size 8{ ital "dc"} } + { size 24{b} } rSub { size 8{4} } +2 { size 24{d} } rSub { size 8{t} } +0,2} {}; ( m ) 11 - 4 )

Trong công thức: n là số tổ máy bơm chính;

l - chiều dài sàn lắ́p láp, thường lấy bằng một gian máy, yêu cầu đủ kích thước để đặt các bộ phận cần sữa chữa;

dt size 12{ { size 24{d} } rSub { size 8{t} } } {}- chiều dày tường của gian xây trên mặt đất để đặt động cơ, thường lấy 0,25 ... 0,35 m;

0,2 - hai mép thừa giữa tầng dưới và tầng trên cho truyền lực đúng tâm tầng dưới.

Ddc size 12{ { size 24{D} } rSub { size 8{ ital "dc"} } } {}- đường kính động cơ, ( m );

b4 size 12{ { size 24{b} } rSub { size 8{4} } } {}- lối đi lại giữa vỏ động cơ và tường ngăn, lấy ít nhất 1m khi điện áp thấp và 1,5 m khi điện áp cao;

Ltr=Db+2a4+d size 12{ { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "tr"} } = { size 24{D} } rSub { size 8{b} } +2 { size 24{a} } rSub { size 8{4} } +d} {}là khoảng cách giữa hai trục tổ máy bơm, ( m ), trong đó d size 12{d} {}

là bề dày tường ngăn lấy theo tính toán.

Việc xác định kích thước tầng dưới nhà máy bơm li tâm trục đứng khối tảng cũng tương tự, cần chú ý thêm về kích thước tăng thêm do có van ống đẩy, kích thước bản thân máy bơm ... mà máy bơm hướng trục và hướng chéo không có. Cũng cần chú ý rằng trong thực tế thiết kế từ kích thước tổ máy cộng với những quy định về khoảng cách đi lại, yêu cầu về sữa chữa, về thiết bị phụ ...vv.. đặt lên giấy vẽ và điều chỉnh cho thích hợp để chọn ra kích thước nhà máy chứ không cần phải tính chi tiết theo các công thức trên một cách máy móc sẽ làm mất cân xứng về kích thước nhà máy.

Vật liệu để xây tầng máy bơm khối tảng thường là bê tông cốt thép số hiệu không nhỏ hơn 150  , dùng bê tông chống thấm từ B4 trở lên, để xây dựng trong điều kiện nước ngầm có tính xâm thực thì phải dùng loại xi măng đặc biệt để chống xâm thực.

Phần trên của nhà máy bơm khối tảng và loại buồng.

1. Bố trí tổng thể phần trên của đầu mối nhà máy bơm

Phần trên thông thường bao gồm: gian máy chính, sàn lắp ráp và các nhà phụ xây ghé sát gian máy chính để đặt các thiết bị điện ( thiết bị khởi động, điều khiển, thiết bị phân phối điện ...), trạm máy biến áp và các thiết bị phụ khác. Gian máy chính chứa động cơ điện, các tủ điều khiển tổ máy, bên trên có cầu trục di động để nâng hạ thiết bị nặng cần lắp ráp sữa chữa. Về cấu tạo, phần trên nhà máy là một nhà công nghiệp thông thường, kể từ cao trình sàn động cơ trở lên ( xem khái quát Hình 11 - 10 ). Từ hình vẽ ta thấy quan hệ giữa phần trên và phần dưới của đầu mối nhà máy bơm khối tảng, máy bơm hướng chéo. Phần trên kể từ cao trình sàn động cơ ( Ñ18,5 size 12{Ñ"18",5} {}). Gian máy chính chứa phần trên của động cơ điện, phần bao che gồm có các cột đỡ ( hoặc khung ) mái đỡ dầm cầu trục và phần bao che, bên trên có bố trí cầu trục 4 chạy dọc gian máy, các cửa sổ và cửa ra vào ... Phia trái gian máy chính là phần cửa lấy nước gồm cần trục chữ môn 3 thao tác van, lưới chắn rác và thiết bị dọn rác. Xây ghé bên phải nhà máy chính có gian thiết bị phân phối điện và điều khiển 7 và trạm máy biến áp 5 hạ điện áp từ lưới điện và đưa điện về thiết bị phân phối điện của trạm. Đây là cách bố trí điển hình phần trên của đầu mốì nhà máy bơm khối tảng và của nhà máy kiểu buồng.

a. Cấu tạo các kết cấu của gian máy chính.

Sau đây ta xem xét một số kết cấu trong gian máy chính của nhà máy bơm:

1- van sữa chữa; 2- lưới chắn rác; 3- cần trục chữ môn vớt rác bằng gầu ngoạm; 4- cầu trục gian máy chính; 5- máy biến áp động lực; 6- máy bơm cánh chéo.

Kết cấu khung, cột nhà máy:

Kết cấu khung nhà máy gồm các cột đỡ hoặc khung nhà máy, là bộ phận chịu lực chủ yếu của phần trên nhà máy thường là kết cấu bê tông cốt thép số hiệu cao. Khi trọng lượng nặng nhất cần tháo lắp dưới 5 tấn thường ta dùng các hàng cột hai bên không có dầm nối hai hàng cột, nếu trọng lượng trên lớn hơn 5 tấn thì dùng khung cứng. Kích thước tiết diện cột hoặc khung và diện tích cốt thép trong kết cấu phải được tính toán xác định cụ thể. Tuy nhiên qua kinh nghiệm thiết kế ta có thể chọn sơ bộ ban đầu về tiết diện cột hay dầm, sau đó tính toán cụ thể.

Cột chia làm hai phần, lấy vị trí dầm đỡ cầu trục làm mốc: phần trên dầm đỡ cầu trục làm nơi tựa kết cấu mang lực mái; phần dưới dầm đỡ cầu trục chịu các lực và tải trọng: tải trọng truyền từ dầm đỡ cầu trục truyền tới, tải trọng của kết cấu mang lực mái, tải trọng cầu trục và tải trọng vật nâng, tải trọng cột ... Cột thường có tiết diện chữ nhật: phần trên có tiết diện 380x400, 600x400 mm; phần dưới thường 600 x 400, 400 x 800, 800 x 500 mm ... Khi thiết kế khung cột cần chú ý đến hình thức liên kết giữa tường, kết

cấu liên kết giữa dầm đở cầu trục và cột, liên kết giữa đường ray trên dầm đở cầu trục và dầm đỡ ...

Mái nhà máy gồm :

Kết cấu mang lực mái ( dầm hoặc dàn thép ), kết cấu nền tựa mái, kết cấu bao che. Tiết diện mái bê tông cốt thép thường có dạng chữ T hay chữ nhật chiều rộng cánh chữ T thường lấy lớn hơn 1/50 ... 1/60 chiều dài của dầm, chiều cao giữa nhịp dầm thường lấy bằng 1/10 ... 1/15 chiều dài nhịp dầm. Cần chú ý nếu dầm mái có nhiệm vụ giữ dầm treo cầu trục gian máy thì chọn tiết diện phải lớn và chịu lực lớn hơn.

Cửa sổ và cửa ra vào của nhà máy:

Vì tầng trên nhà máy xây trên mặt đất, để nhận đủ ánh sáng mặt trời và thông gió thoát nhiệt cho nhà máy diện tích cửa phải chọn đủ để đạt những yêu cầu trên. Theo kinh nghiệm ở gian máy chính thường lấy tổng diện tích cửa sổ bằng 1/3 ... 1/5 và không nhỏ hơn 1/8 diện tích mặt sàn động cơ. Ở các gian phụ, diện tích này có thể lấy nhỏ hơn, thường lấy 1/10 ... 1/12 diện tích sàn của các gian đó. Trong các gian đặt tủ điện thường chỉ làm cửa sổ chiếu sáng và bọc lưới thép để ngăn rắn rết bò vào các tủ điện. Chiều rộng cửa sổ thường lấy bội của 500 mm: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6 m. Chiều cao cửa sổ thường lấy bội của 600 mm: 1,2; 1,6; 2,4; 3; 3,6; 4,8 m.

Các cửa lớn phục vụ ra vào thường đặt ở tường đầu hồi thuộc gian lắp ráp để tiện chuyển máy móc thiết bị từ ngoài vào nhà máy. Cửa lớn thường đóng hàng ngày. Kích thước cửa lớn chọn tùy thuộc kích thước phương tiện vận chuyển vào nhà máy và kích thước vật cồng kềnh nhất cần chuyển vào gian lắp ráp và lấy không nhỏ hơn 2,5 m, cao hơn 3 m. Nếu sữa chữa máy biến áp trên sàn lắp ráp thì phải làm đường rây vào nhà máy và bảo đảm đường rây nằm ngang xuyên qua cửa lớn mà độ cao sàn phải cao hơn mặt đất san ủi.

Cấu tạo và tính toán thiết kế kết cấu chi tiết phần trên nhà máy sinh viên cần xem ở các tài liệu và giáo trình kiến trúc, kết cấu ..v.v.. trong giáo trình nầy chỉ trình bày mang tính hệ thống và số liệu đúc kết kinh nghiệm có liên quan trực tiếp đến môn học mà thôi.

b. Sàn lắp ráp trong nhà máy.

Sàn lắp ráp thường đặt phía đầu hồi của gian máy chính, gần đường chở vật liệu máy móc. Yêu cầu diện tích của gian lắp ráp phải đủ để bố trí các cụm thiết bị để tiến hành lắp ráp, sữa chữa ( các cụm thiết bị gồm có: máy biến áp, các giá đỡ trên và dưới của động cơ điện, rô to động cơ, trục, BXCT máy bơm, nắp máy bơm, ổ chịu lực ... ). Cũng có thể kết hợp bố trí một số cụm thiết bị cần sữa chữa trong gian máy chính khi sàn không đủ diện tích nếu bảo đảm việc sữa chữa không ảnh hưởng xấu đến độ an toàn của tổ máy đang vận hành ( xem ví dụ ở Hình 11 - 11 ). Bề rộng sàn lắp ráp nên lấy bằng bề rộng gian máy để tận dụng cầu trục gian máy để nâng và chuyển các cụm thiết bị, việc bố trí vị trí các cụm máy cần bảo đảm tâm nâng nằm trong vùng hoạt động của các móc

cầu trục. Trên sàn gian máy chính cần bố trí các lỗ liên thông với tầng dưới để thả móc cầu trục kéo van và một số thiết bị bên dưới lên để sữa chữa.

1,2- giá đỡ trên và dưới của động cơ; 3- vùng đặt MBA sữa chữa; 4- ổ chịu lực; 5- rôto động cơ điện; 6- trục; 7,8- BXCT và nắp máy bơm; 9,10- ranh giới vùng làm việc củamóc chính và móc phụ cầu trục; 11- trục dầm đỡ cầu trục; 12- lỗ nâng van đĩa; 13,14,15 - động cơ điện.

c. Các gian thiết bị phụ phần điện

Các gian thiết bị phụ phần điện thường được bố trí cùng tầng trên với gian máy, trong đó chứa các tủ điện điều khiển, các thiết bị phân phối cùng phía với trạm máy biến áp để rút ngắn đường dây dẫn điện và dễ quản lý. Nếu số lượng tủ điện quá nhiều thì thường các gian thiết bị điện xây ghé sát và thông với gian máy gian máy chính ( xem Hình 11 - 10 ở trên ), nếu diện tích gian máy có đủ để bố trí các thiết bị điện thì đặt đặt chúng luôn trong gian máy chính ( xem Hình 11 - 13 ). Trường hợp không thể bố trí các gian điện liền với gian máy chính thì mới bố trí chúng ở khu riêng tách khỏi nhà máy, cách bố trí này sẽ không lợi về quản lý. Các gian đặt thiết bị điện phải đảm bảo khô ráo, thông gió tốt, an toàn điện, dùng vật liệu chống cháy để xây buồng .

2. Kích thước phần trên nhà máy bơm

Kích thước phần trên nhà máy phải chọn kết hợp chặt chẽ với các buồng của tầng dưới và có các cầu thang lên xuống thông thương nhau và có các lỗ trục vật để tận dụng các móc cầu trục của gian máy chính.

Kích thước bề rộng gian máy dựa vào yêu cầu đủ để đặt phần trên động cơ điện và các tủ điều khiển, đo lường, đủ khoảng cách để nhân viền đi lại vận hành an toàn, kết hợp với bề rộng nhịp cầu trục đã sản xuất sẵn để chọn, chú ý đến phạm vi hoạt động của các móc cầu trục để bảo đảm nâng hạ vật nặng đúng tâm an toàn. Khoảng cách trục gian động cơ lấy theo công thức sau và cân bằng khoảng cách trục phần dưới của nhà máy:

Ltr'=Ddc+b4 size 12{ { size 24{L} } rSub { size 8{ ital "tr"} } rSup { size 8{'} } = { size 24{D} } rSub { size 8{ ital "dc"} } + { size 24{b} } rSub { size 8{4} } } {}, các ký hiệu như đã giải thích ở phần trước.

Chiều cao tầng trên được xác định chủ yếu theo yêu cầu nâng được cụm thiết bị cao nhất và chuyển chúng qua các thiết bị khác đang làm việc không bị va chạm ( chủ yếu rút BXCT + trục máy bơm hoặc rôto + trục động cơ điện ) đồng thời rút được lõi máy biến áp khi sữa chữa MBA trên sàn lắp ráp.

Chiều cao tầng trên phụ thuộc chủ yếu vào cách bố trí thiết bị chính và điều kiện tháo lắp các cụm thiết bị tại nơi đặt máy và vận chuyển đến sàn lắp ráp để sữa chữa. Yêu cầu cao trình dầm đỡ cầu trục ( Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {}) phải đủ cao để rút các cụm thiết bị cao nhất tại chỗ và cẩu qua các tổ máy đang làm việc không bị va chạm. Theo hình vẽ 11 - 12 cao trình Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {} được xác định theo công thức sau:

Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {} ht+h+c+e size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{t} } +h+c+e} {}+f size 12{+f} {}, ( m ) 11 - 5 )

Trong đó: ht size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{t} } } {}- là chiều cao phần tĩnh của động cơ, ( m );

h - là chiều dài trục động cơ, ( m );

c - là chiều dài dây chão buộc vật nâng , thường lấy 0,5 ... 0,7 m;

f - là khoảng cách tối thiểu từ móc cầu trục đến Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {}, tra bảng cầu trục.

Từ cao trình Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {} và kích thước cầu trục, kết cấu mái... ta tính được chiều cao tầng trên nhà máy. Chú ý rằng cao trình dầm cầu trục còn có liên quan đến việc rút lõi máy biến áp khi sữa chữa MBA trong nhà máy, nếu cao trình xác định theo công thức 11 - 5 mà không bảo đảm sữa chữa MBA thì có thể nâng Ñdct size 12{ { size 24{Ñ} } rSub { size 8{ ital "dct"} } } {} cao lên hoặc đào hố MBA ở sàn lắp ráp để thỏa mãn rút được lõi mà không phải nâng dầm.

Sàn động cơ điện đúc bằng bê tông cốt thép tại chỗ , chiều dày sàn khoảng 12 ... 15 cm, các dầm đỡ động cơ bố trí theo điều kiện cấu tạo của tầng dưới . Nếu buồng máy bơm không có tường ngăn giữa các máy bơm thì dầm chính đặt trên tường thượng hạ lưu nhà máy, nếu có các tường ngăn thì dầm chính đặt dọc nhà máy gối lên các tường ngăn.

1- động cơ điện; 2- máy bơm chính; 12- các tủ điện điều khiển; 14- ống tràn nước ;15- thiết bị phân phối điện; 16- các thùng dầu vận hành; 17- máy bơm tháo nước; giếng nước tháo; 13- đường hầm tập trung nước tháo và nước thấm; 11- cầu trục .

Đặc điểm và cấu tạo nhà máy bơm loại buồng ướt

Về mặt cấu tạo, gian máy bơm của nhà máy loại buồng ướt giống như đối với nhà máy bơm khối tảng. Do vậy các yêu cầu về bố trí và xác định kích thước tầng máy bơm này có thể tham khảo theo cách làm của nhà máy bơm khối tảng. Cần chú ý thêm những vấn đề sau đây cần nghiên cứu khi thiết kê nhà máy kiểu buồng:

- Hiện tượng phát sinh xoáy nước xung quanh ống hút của máy bơm, do vậy cần tính toán lựa chọn kích thước và hình dáng buồng hút cho hợp lý, nhất là khi bơm lưu lượng lớn thì khả năng sinh xoáy nước càng lớn. Do vậy nên đối với loại buồng này chỉ nên dùng với máy bơm có lưu lượng nhỏ hơn 2 m3/s.

- Kết cấu phần móng buồng ướt nhẹ, do vậy để chống trượt và lật cần phải tăng trọng lượng nhà máy và tính toán kiểm tra cân bằng lực với các tổ hợp lực đặc biệt.

- Nhà máy loại buồng ướt, do máy bơm đặt chìm trong nước nên việc bảo dưỡng tu sữa và quản lý không thuận lợi. Vì vậy cần nghiên cứu kiểm tu định kỳ khi trạm không làm việc.

- Nhà máy loại buồng ướt dễ thi công nên được dùng nhiều, nhất là đối với trạm bơm lấy nước trên kênh.

Nhà máy bơm loại buồng khô

Nhà máy bơm buồng khô khác với loại buồng ướt là máy bơm không đặt trong nước mà đặt trong buồng kín nước và đảm bảo khô ráo. Cũng như kiểu buồng nói chung loại này cũng ưa dùng với các loại máy bơm có lưu lượng nhỏ hơn 2 m3/s.

Khi dùng máy bơm trục ngang thì nhà máy chỉ có một tầng ( Hình 11 - 5 ) nhưng phần dưới mặt đất được đúc bằng bê tông cốt thép để đủ cứng và chống thấm nước, cách bố trí nhà máy cũng giống nhà máy bơm móng tách trên mặt đất mà ta sẽ học phần sau, trong chương này.

Khi dùng máy bơm trục đứng nhà máy sẽ có hai tầng: tầng trên đặt động cơ và thiết bị điện còn tầng khô bên dưới đặt máy bơm. Nước từ buồng hút được dẫn đến máy bơm bằng các đường ống kim loại đặt trong buồng khô, buồng khô còn đặt đoạn ống đẩy và các van trên ống đẩy. Thường đường ống lớn và thiết bị trên ống cồng kềnh ( xem Hình 11 - 14 ) ngăn trở việc đi lại trong buồng, do vậy cần xây cầu công tác trên các đường ống để đảm bảo đi lại và vận hành. Kích thước bồng khô xác định theo điều kiện bố trí các thiết bị và đường ống cũng như theo điều kiện cao trình đặt máy bơm. Tấm đáy buồng khô phải bảo đảm không thấm nước và có bố trí rãnh để tiêu nước rò rỉ, bề dày tấm móng đủ bảo đảm nhà máy ổn định và không thấm nước.

Hình 11 - 14 là nhà máy bơm kiểu buồng khô kết hợp với cửa lấy nước, dùng máy bơm song hướng trục đứng. Nhà máy này có hai tầng. Tầng trên 14 đặt động cơ điện, gian xây ghé đầu hồi trái đặt các thiết bị điều khiển và thiết bị phân phối điện, gian lắp ráp ở đầu hồi bên phải gian động cơ, trên phần cửa lấy nước dùng giàn kéo van 22 có đặt ray 23để móc cẩu van và lưới chắn rác. Tầng dưới là buồng khô đúc bằng bê tông cốt thép, trong đó bố trí tổ máy bơm li tâm song hướng, các van 25, các đoạn ống nối 26, đoạn ống nối 9 nối các máy bơm làm việc ghép song song, có cầu công tác 2 đặt trên các ống để đi lại vận hành. Trên ống đẩy 11 đặt van và ống nối, đặt trong hầm có lỗ lên xuống. Phần cửa lấy nước 1 gồm có hai tầng cửa lấy nước 24 để lấy nước khi mực nước nguồn giao động lớn. Khi mực nước nguồn giao động quá 5 m, nhà máy cần nối thêm trục, ổ trục hướng 4 đặt trên dần sàn lửng để đi lại và thao tác van của ống nối 9.

Hình 11 - 15 biểu thị sơ đồ bố trí nhà máy bơm kiểu buồng khô, lấy nước từ nguồn nằm tách biệt với nhà máy, nhà máy dùng máy bơm li tâm song hướng trục ngang 1. Nhà máy một tầng , phần buồng khô đổ bê tông cốt thép, trong đó đặt máy bơm và ống hút 3 + van ống hút, ống đẩy + van một chiều 9 + van 7, đáy buồng có rãnh thấm 8. Đặt

cầu công tác 6 trên ống để đi lại. Gian máy chính thông với một đầu hồi là sàn lắp ráp 10, còn đầu kia thông với các phòng phụ ( nút vệ sinh 14, phòng tắm 15, hành lang thông thương 13, kho dụng cụ điện 16, phòng kỹ sư trưởng 20, phòng của trực ban 21, buồng MBA tự dùng 19, phòng điều khiển 17, phòng thiết bị phân phối 18 ). Dùng sàn đôi 11 để đặt cáp từ gian máy đến các phòng thiết bị phân phối và điều khiển ...

Hình dạng và kích thước phần buồng hút của nhà máy kiểu buồng

Buồng hút là nơi hút nước trực tiếp của bơm do đó yêu cầu nước chảy thật ổn định, không có xoáy nước để bảo đảm hiệu suất của bơm cao và tránh xâm thực cho máy bơm

1. Cách bố trí mặt bằng buồng hút

Trạm bơm vừa và nhỏ thường dùng buồng hút hình chữ nhật. Muốn cho các bơm có điều kiện thủy lực tốt thì tốt nhất mỗi bơm có một buồng hút riêng biệt, nếu trạm có nhiều máy bơm thì giữa các bơm có tường ngăn. Cố gắng nên bố trí dòng chảy vào máy cùng hướng với dòng chảy đoạn kênh nối tiếp với nó, nếu khác hướng phải làm tường hướng dòng để cho dòng chảy điều hòa, giảm đến mức tối đa ảnh hưởng của dòng xiên (Hình 11 - 16,c ). Để tránh cho khi bơm nước không tạo thành xoáy và chảy quẩn, làm giảm hiệu suất bơm, bơm được đặt sát vào tường sau một khoảng  0,75 đường kính miệng vào ống hút Dv, đối với buồng hút hình tròn và nửa tròn không được đặt bơm có trục vào đúng tâm vòng tròn vì dễ tạo ra xoáy nước.

Một số cách bố trí không tốt như đã chỉ ra ở Hình 11 - 16,b.

2. Độ ngập nước trong buồng hút:

Độ ngập nước trong buồng hút chia làm hai phần: phần từ đáy buồng đến miệng hút là h1 và từ mực nước đến miệng hút là h2 ( xem Hình 11 - 17 ):

h = h1+h2 size 12{ { size 24{h} } rSub { size 8{1} } + { size 24{h} } rSub { size 8{2} } } {}( 11 - 6 )

Căn cứ vào số liệu thí nghiệm và phân tích lý luận khi h1  0,5.Dv thì dòng chảy phân bố khá đều, nếu h1 = Dv thì dòng chảy có xoáy và khi h1 = 0,62.Dv là tốt nhất. Đề nghị dùng h1 = ( 0,62 ... 0,8 )Dv, với máy bơm nhỏ dùng giới hạn trên, bơm lớn dùng giới hạn dưới và mọi trường hợp không được nhỏ hơn 0,5 m để dễ lắp ráp.

Độ ngập ống hút h2 của đa số trường hợp được xác định do yêu cầu tránh có xoáy ở buồng hút. Đối với bơm trục đứng nhỏ độ ngập ống hút do yêu cầu của việc tránh xâm thực. Thực ra bơm bị xâm thực do nhiều nguyên nhân chưa xác định hết được, nên trong

thực tế ta hoàn toàn có thể sử dụng những số liệu trên.

Khi độ ngập ống hút hoặc kích thước buồng hút khôngxác định đúng sẽ xẩy ra những trường hợp bất thường như ở Hình 11 - 17* Từ kinh nghiệm cho thấy:

bốn dạng xoáy đầu là do h2 nhỏ, muốn khắc phục chỉ cần tăng h2 là được. Dạng xoáy I và II ánh hưởng không đáng kể tới hiệu suất của bơm, vì vậy dạng II được gọi là mức thấp nhất cho phép tổ máy làm việc. Dạng xoáy III xuất hiện kh