Thành phần thiết bị chính và yêu cầu đối với máy bơm - Tính toán các thông số và chọn máy bơm chính

Cột nước thiết kế Htk

Cột nước thiết kế của máy bơm cũng chính là cột nước của trạm bơm, nó được xác

định bằng tổng của chiều cao bơm nước địa hình bình quân ( H_bqdh ) và tổn thất cột

nước từ bể hút đến bể tháo ( gồm tổn thất cục bộ h_cb tổn thất dọc đường h_d):

Trong công thức ( 9 - 1 ), các thành phần cột nước tính như sau:

Trong giai đoạn đang tiến hành chọn máy chúng ta chưa có đường ống cụ thể,do vậy các trị số các cột nước tổn thất chỉ lấy sơ bộ theo kinh nghiệm : Tổn thất dọc đường lấy 2 ... 3 m trên 1000 m dài đường ống, còn tổn thất cục bộ lấy 0,7 ... 2 m.

Máy bơm chính dùng trong trạm phải chọn theo cột nước thiết kế có tính đến sự giao động của mực nước ở bể hút và bể tháo sao cho trạm bơm làm việc với hiệu suất cao trong mọi thời kỳ làm việc, do vậy phải dùng cột nước bình quân có kể tới duy trì thời gian tương ứng ( bình quân gia quyền ). Cột nước này tính theo lý luận sau : Công tiêu hao để bơm lượng nước lên với cột nước bình quân gia quyền bằng công cần tiêu hao để bơm lượng nước ấy với các cột nước thay đổi theo các thời kỳ, nghĩa là:

từ đây rút ra cột nước bình quân gia quyền địa hình:

trong đó : Qi, Hi là lưu lượng và cột nước địa hình tương ứng với thời kỳ ti.

Các trị số cột nước địa hình Hi là hiệu số mực nước ở bể tháo và mực nước bể hút, do vậy nó phụ thuộc vào chế độ mực nước trong hai bể. Cụ thể:

* Đối với trạm bơm lấy nước từ sông, mực nước bể hút phụ thuộc vào chế độ thủy văn của sông. Để xác định cột nước bình quân địa hình ta dùng giao động mực nước sông của năm thủy văn trung bình ( tần suất p = 50 % ) để tính toán, còn mực nước ở bể tháo phụ thuộc vào mực nước trong kênh tưới nối bể tháo . Nếu trên kênh tưới nầy không có công trình điều tiết đặc biệt thì mực nước trong kênh phụ thuộc lưu lượng và theo trạng thái chảy đều trong kênh. Mực nước sau trạm bơm tiêu phụ thuộc chế độ thủy văn của khu nhận nước tiêu:

- Khi khu nhận nước tiêu là sông thì mực nước phụ thuộc vào hình thức công trình chuyển nước ra sông, nếu dùng kênh hở chuyển nước ra sông thì lấy quá trình mực nước sông theo năm thủy văn trung bình trong thời kỳ tiêu nước.

- Nếu khu nhận nước tiêu là ao, hồ chứa thì phải qua tính toán điều tiết hồ để xác định quá trình thay đổi mực nước theo thời gian tiêu.

* Mực nước ở bể hút của trạm bơm tiêu phụ thuộc vào đặc tính thiết kế và chế độ làm việc của trạm bơm tiêu. Cụ thể như sau:

- Nếu trạm bơm tiêu triệt để, nghĩa là tiêu hết toàn bộ nước trong khu tiêu, thì mực nước lớn nhất trong kênh tiêu đến nhà máy phải được ấn định để tiêu hết khu tiêu, mực nước thay đổi phụ thuộc vào trị số lưu lượng được tải trong kênh . Nếu trước trạm

bơm có xây bể điều tiết thì mực nước trong bể hút sẽ do khả năng điều tiết của bể quyết định. Tuy nhiên việc xây bể điều tiết phải thông qua tính toán kinh tế mà quyết định.

- Nếu trạm bơm chỉ yêu cầu tiêu đến một cao trình nào đó, còn lại một số diện tích vẫn để ngập. Trong trường hợp này giao động mực nước ở bể hút sẽ phụ thuộc vào diện tích và địa hình khu ngập nước, thời gian cho phép ngập và lưu lượng đến trạm.

* Nếu trạm bơm lấy nước tưới từ kênh chính hoặc bơm tưới riêng biệt ở các hệ thống tưới tự chảy thường thiết kế kênh dẫn và kênh tháo có cùng mặt cắt khi địa chất tuyến giống nhau. Trường hợp này mọi cột nước địa hình đều bằng nhau. Còn nếu mặt cắt kênh dẫn và kênh tháo khác nhau thì cột nước địa hình bình quân sẽ lấy trung bình giữa cột nước địa hình lớn nhất ( H_đhmax ) và cột nước địa hình nhỏ nhất ( H_đhmin ):

H_bqdh = (H_đhmax + H_đhmin ) / 2

Công thức cũng còn được dùng khi giao động mực nước hai bể nhỏ hơn 2 m.

Cột nước lớn nhất và nhỏ nhất

Trong vận hành thực tế của trạm bơm, ngoài cột nước thiết kế máy bơm còn làm việc cột nước thay đổi từ thấp nhất ( H_min ) đến cao nhất ( H_max ), để bảo đảm máy bơm làm việc hiệu suất cao và an toàn chúng ta cần pải biết các trị số cột nước giới hạn này để tiến hành kiểm tra những thông số kỹ thuật của máy bơm.

Cột nước lớn nhất được tính theo công thức:

Cột nước nhỏ nhất được tính theo công thức:

Trong đó các cột nước tổn thất cục bộ và dọc đường xác định như trường hợp thiết kế, còn các cột nước địa hình lớn nhất và nhỏ nhất xác định theo mực nước lớn nhất hay nhỏ nhất ở bể tháo ( Zbt ) và ở bể hút ( Zbh ) trong các trường hợp thiết kế và kiểm tra theo dạng công thức chung sau đây:

Các cột nước này chúng ta dùng kiểm tra vùng hiệu suất của máy bơm, kiểm tra khả năng phát sinh khí thực và vấn đề quá tải của động cơ, như đã đã trình bày ở chương III và chương V. Các cột nước lớn nhất và nhỏ nhất cùng tên cũng có giá trị khác nhau khi chúng ta tính cho trường hợp thiết kế hay trường hợp kiểm ta, như ở dòng chảy thiết kế có cột nước lớn nhất, nhỏ nhất thiết kế còn khi dùng dòng chảy kiểm tra sẽ có cột nước lớn nhất và nhỏ nhất kiểm tra. Việc tính toán các trường hợp này sẽ được dùng để đánh giá toàn diện các trường hợp vận hành có thể xảy ra đối với máy bơm và trạm bơm. Ngoài ra trong một số trường hợp cụ thể như thiết kế trạm bơm tưới ở vùng cao, việc xác định trạm bơm một cấp chung cho toàn bộ khu tưới không lợi về kinh tế bằng việc thay nó bằng hệ thống gồm 2, 3 cấp ... Có cách tính toán riêng chọn vị trí đặt các bể tháo của các cấp trạm. Gặp trường hợp này chúng ta có thể tham khảo cách tính ở tài liệu (2 ) hoặc so sánh kinh tế các phương án cấp trạm mà chọn, theo phương pháp tính chung .

Máy bơm do Việt Nam chế tạo

- Máy bơm công xôn trục ngang, có ký hiệu như sau: hai chữ đầu tiên LT biểu thị loại bơm li tâm, dãy chữ số tiếp theo biểu thị lưu lượng ( m³/h ), dãy chữ số cuối cùng biểu thị cột nước ( m ).

Ví dụ 1: LT 450 - 16, biểu thị đây là loại bơm li tâm, có lưu lượng Q = 450 m³/h, cột nước bơm là H = 16 m.

Ví dụ 2: LT 28 - 25 A, biểu thị bơm li tâm, có lưu lượng Q = 28 m³/h, cột nước H = 25 m, đã qua cải tiến ( chữ A ).

- Máy bơm li tâm song hướng ( hai cửa vào ). Ký hiệu cũng tương tự như bơm công xôn chỉ khác là thêm chữ số 2 sau LT để biểu thị bơm song hướng.

Ví dụ LT2 - 280 - 60, biểu thị bơm li tâm song hướng, có lưu lượng Q = 280 m³/h và cột nước H = 60 m.

- Máy bơm đa cấp trục ngang. Ký hiệu: ba chữ đầu LTC biểu thị bơm li tâm đa cấp, chữ số tiếp theo chỉ lưu lượng ( m³/h ), chữ số tiếp theo nữa chỉ cột nước ( m ), chữ số sau dấu nhân chỉ số bánh xe công tác ( số cấp ).

Ví dụ: LTC 5 - 9 x 13, biểu thị bơm li tâm đa cấp, có Q = 5 m³/h, H = 9 m, 13 cấp.

- Máy bơm xoáy. Kí hiệu: hai chữ đầu BX biểu thị máy bơm xoáy, dãy chữ số tiếp theo biểu thị lưu lượng ( m³/h ) và dãy chữ số cuối cùng biểu thị cột nước ( m ).

Ví dụ : BX 3,6 - 16, biểu thị máy bơm xoáy, có Q = 3,6 m³/h và cột nước H = 16 m.

- Máy bơm chân không. Kí hiệu cũng tương tự máy bơm công xôn chỉ khác chữ đầu là BCK là bơm chân không.

Ví dụ: BCK 29-510, biểu thị máy bơm chân không, Q = 29 m³/h và H = 510 mmHg

- Máy bơm hướng trục trục đứng và trục nghiêng. Kí hiệu ba chữ đầu HTĐ hoặc (HTN ) biểu thị bơm hướng trục trục đứng ( trục nghiêng ), dãy chữ số tiếp theo biểu thị lưu lượng ( m³/h ) và dãy chữ số sau dấu gạch ngang là cột nước ( m ).

Ví dụ HTĐ 3600 - 4,5 biểu thị máy bơm hướng trục trục đứng, có Q = 3600 m³/h và cột nước H = 4,5 m.

- Máy bơm li tâm đa cấp trục đứng, Kí hiệu LTCĐ là bơm li tâm đa cấp trục đứng, dãy chữ số tiếp theo là lưu lượng ( m³/h ), chữ số tiếp theo là cột nước của một cấp ( m ) và chữ số sau dấu nhân là số cấp.

Ví dụ : LTCĐ 30 - 4x3, biểu thị máy bơm li tâm đa cấp trục đứng, có Q = 30 m³/h, cột nước một cấp là 4 m và có 3 cấp ( H = 4 x 3 = 12 m ).

- Máy bơm hỗn lưu ( bơm hướng chéo ). Kí hiệu HL là hỗn lưu, tiếp theo là lưu

Máy bơm chế tạo tại Liên Xô cũ:

- Máy bơm công xôn. Chữ số đầu là đường kính cửa vào BXCT tính bằng inch (25 mm ), chữ tiếp theo K ( hoặc KM ) là bơm công xôn ( hoặc bơm công xôn khối ), chữ số tiếp theo nữa là tỷ tốc n_s đã chia 10.

Ví dụ : 3 K - 6 , biểu thị máy bơm công xôn có đường kính cửa vào BXCT D₁ = 3x 25 = 75 mm, tỷ tốc n_S = 6 x 10 = 60 v/ph.

Kí hiệu khác của bơm công xôn. Chữ đầu biểu thị loại bơm công xôn, tỷ số tiếp theo: tử số biểu thị Q ( m3/h ) mẫu số biểu thị H ( m ).

Ví dụ: K 8/18 là bơm công xôn, có lưu lượng Q = 8 m³/h, cột nước H = 18 m.

- Máy bơm li tâm trục đứng. Dãy số đầu biểu thị đường kính cửa vào BXCT tính bằng ( inch ), chữ B chỉ trục đứng, dãy số tiếp theo chỉ tỷ tốc đã chia 10.

Ví dụ : 40 B 24, biểu thị máy bơm li tâm trục đứng, D₁ = 40 x 25 = 100 mm, và tỷ tốc n_S = 24 x 10 = 240 v/ph.

- Máy bơm li tâm đa cấp. Dãy số đầu biểu thị đường kính D₁ ( inch ), chữ M biểu thị loại bơm đa cấp, con số sau dấu gạch ngang chỉ tỷ tốc đã chia 10, số tiếp theo sau dấu nhân chỉ số BXCT ( số cấp ).

Ví dụ 10 M - 6 x 5 là bơm li tâm đa cấp có D₁ = 10 x 25 = 250 mm, n_S = 60 v/ph và có 5 BXCT đặt trên cùng một trục ( bơm đa cấp 5 cấp ).

- Máy bơm song hướng trục ngang. Kí hiệu: số đầu là đường kính D₁ ( inch ), chữ tiếp theo là bơm song hướng, số tiếp theo nữa là tỷ tốc đã chia 10.

Ví dụ 10 6, biểu thị D₁ = 10 x 25 = 250 mm, máy bơm hai cửa, n_S = 60 v/ph.

- Máy bơm song hướng trục đứng . Kí hiệu dãy số đầu và cuối theo cách trên còn chữ H CB là bơm li tâm song hướng trục đứng.

Ví dụ: 20 H CB là bơm li tâm song hướng có đường kính D₁ = 20 x 25 = 500 mm

- Máy bơm hướng trục trục đứng. Số đầu là D₁ ( inch ), chữ Πp là bơm hướng trục cánh cố định, số tiếp theo là tỷ tốc đã chia 10.

Ví dụ: 20 Πp - 60, là máy bơm hướng trục cánh cố định có D₁ = 20 x 25 = 500 mm, tỷ tốc n_S = 60 x 10 = 600 v/ph.

Cách kí hiệu