TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN13505:2022 NGÀY 01/01/2022 VỀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI – TRẠM BƠM CẤP, THOÁT NƯỚC – YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hiệu lực: Còn hiệu lực

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13505:2022

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – TRẠM BƠM CẤP, THOÁT NƯỚC – YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic Structures – Water Supply and Drainage Pumping Stations – Design Requirements

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ, định nghĩa

4 Quy định chung

4.1 Phân loại trạm bơm

4.2 Cấp thiết kế của trạm bơm

4.3 Các yếu tố cơ bản cần phải xét tới

4.4 Tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế

5 Bố trí các công trình khu đầu mối trạm bơm

5.1 Sơ đồ bố trí các công trình trong khu đầu mối trạm bơm

5.2 Lựa chọn vị trí bố trí đầu mối trạm bơm

5.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí công trình của trạm bơm

5.4 Bố trí công trình trạm bơm trong một số trường hợp khác

6 Xác định các đặc trưng lưu lượng và cột nước của trạm bơm

6.1 Các lưu lượng đặc trưng của trạm bơm

6.2 Các mực nước đặc trưng của trạm bơm

6.3 Các cột nước địa hình đặc trưng của trạm bơm

6.4 Cột nước tổn thất đường ống và cột nước bơm yêu cầu

6.5 Các cột nước bơm đặc trưng

7 Chọn máy bơm và động cơ

7.1 Chọn máy bơm

7.2 Chọn động cơ kéo máy bơm

8 Khí thực máy bơm và xác định cao trình đặt máy

8.1 Hiện tượng khí thực, độ cao đặt máy và cao trình đặt máy

8.2 Xác định độ cao đặt máy theo điều kiện chống khí thực

9 Nhà máy bơm

9.1 Các loại nhà máy bơm

9.2 Yêu cầu chung về kích thước nhà máy bơm

9.3 Nhà máy bơm kiểu khối tảng

9.4 Nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

9.5 Nhà máy bơm kiểu buồng ướt

9.6 Nhà máy bơm kiểu buồng khô

9.7 Nhà máy bơm mỏng tách rời

9.8 Nhà máy bơm lắp máy bơm chìm

9.9 Trạm bơm di động

9.10 Trạm bơm nổi

10 Công trình lấy nước vào trạm bơm

10.1 Quy định chung đối với công trình lấy nước

10.2 Công trình lấy nước từ sông

10.3 Công trình lấy nước từ hồ chứa

10.4 Công trình lấy nước trên kênh

10.5 Bộ phận chắn cá ở công trình lấy nước

11 Công trình dẫn nước tới nhà máy bơm

11.1 Các quy định chung về công trình dẫn nước

11.2 Công trình dẫn nước là đường ống có áp

11.3 Công trình dẫn nước là đường ống không áp

11.4 Công trình dẫn nước là đường ống chân không

11.5 Công trình dẫn nước là kênh hở

12 Bể hút trước nhà máy bơm

12.1 Nhiệm vụ của bể hút

12.2 Tính toán thủy lực bể hút

13 Ống đẩy của trạm bơm

13.1 Các quy định chung

13.2 Vật liệu làm ống

13.3 Xác định đường kính kinh tế của ống đẩy

13.4 Bố trí thiết bị trên đường ống đẩy

13.5 Tính toán nước va trong ống đẩy

13.6 Đường ống đẩy bằng thép

13.7 Đường ống đẩy bằng gang đúc

13.8 Đường ống đẩy bằng bê tông cốt thép

13.9 Đường ống đẩy bằng chất dẻo HDPE

13.10 Các yêu cầu khác về thiết kế đường ống đẩy

14 Bể xả của trạm bơm

14.1 Nhiệm vụ của bể xả và lựa chọn loại bể xả

14.2 Các yêu cầu chung về thiết kế bể xả

14.3 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có nắp ống đẩy hoặc có cửa van đóng nhanh

14.4 Tính toán thủy lực bể xả có ống đẩy xi phông

14.5 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có tường tràn

15 Các hệ thống thiết bị phụ trợ

15.1 Các hệ thống thiết bị phụ trợ trong trạm bơm

15.2 Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật

15.3 Hệ thống cung cấp dầu

15.4 Hệ thống mồi nước cho máy bơm chính

15.5 Hệ thống tiêu nước trong nhà máy

15.6 Hệ thống thông gió cho nhà máy bơm

15.7 Hệ thống chữa cháy

15.8 Các thiết bị cơ khí và phụ kiện của đường ống

15.9 Cửa van và cửa phai ở trạm bơm

15.10 Lưới chắn rác và thiết bị vớt rác

15.11 Thiết bị nâng chuyển

15.12 Thiết bị đo lường thủy lực

15.13 Thiết bị quan trắc công trình trạm bơm

16 Hệ thống thiết bị điện trạm bơm

16.1 Động cơ điện

16.2 Máy biến áp cho trạm bơm

16.3 Hệ thống điện trong trạm bơm

17 Hệ thống tín hiệu, vận hành, điều khiển và tự động hóa

17.1 Hệ thống đo lường và tín hiệu

17.2 Hình thức điều khiển vận hành trạm bơm

17.3 Hệ thống SCADA

Phụ lục A (Tham khảo) Áp suất khí trời và áp suất bốc hơi của nước

Phụ lục B (Tham khảo) Xác định các kích thước cơ bản của một số kiểu nhà máy bơm

Phụ lục C (Tham khảo) Kích thước buồng hút của nhà máy bơm

Phụ lục D (Tham khảo) Đường kính kinh tế ống đẩy thép và gang dẻo

Phụ lục E (Tham khảo) Dòng điện lâu dài cho phép của cáp điện động lực

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 13505:2022 do Trường đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ công bố.

TCVN 13505:2022 thay thế TCVN 8423:2010; TCVN 9141:2012; TCVN 9142:2012.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – TRẠM BƠM CÁP, THOÁT NƯỚC – YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic Structures – Water Supply and Drainage Pumping Stations – Design Requirements

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế trạm bơm cấp nước, thoát nước thuộc hệ thống công trình thủy lợi.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 4116, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công – Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 4118, Công trình thủy lợi – Hệ thống dẫn, chuyển nước – Yêu cầu thiết kế;

TCVN 4244, Thiết bị nâng – Thiết kế, chế tạo và kiểm tra kỹ thuật;

TCVN 4253, Công trình thủy lợi – Nền các công trình thủy công – Yêu cầu thiết kế;

TCVN 5308, Quy phạm kỹ thuật an toàn trong công tác xây dựng;

TCVN 6306-1÷13, Máy biến áp điện lực;

TCVN 6627-1÷18, Máy điện quay;

TCVN 7114, Chiếu sáng nơi làm việc – Phần 1: Trong nhà; Phần 3: Ngoài nhà;

TCVN 7540-1, Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc – Phần 1: Hiệu suất năng lượng;

TCVN 7540-2, Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc – Phần 2: Phương pháp xác định hiệu suất năng lượng;

TCVN 7957, Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 8215, Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế, bố trí, thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối;

TCVN 8299, Công trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế cửa van, khe van bằng thép;

TCVN 8300, Công trình thủy lợi – Máy đóng mở kiểu xi lanh thủy lực – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, lắp đặt, nghiệm thu, bàn giao;

TCVN 8301, Công trình thủy lợi – Máy đóng mở kiểu vít – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo, lắp

TCVN 8477, Công trình thủy lợi – Thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8478, Công trình thủy lợi – Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8635, Công trình thủy lợi – Ống xi phông kết cấu thép – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và kiểm tra;

TCVN 8636, Công trình thủy lợi – Đường ống áp lực bằng thép – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và lắp đặt;

TCVN 8640, Công trình thủy lợi – Máy đóng mở kiểu cáp – Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo, lắp đặt và nghiệm thu;

TCVN 9152, Công trình thủy lợi – Quy trình thiết kế tường chắn công trình thủy lợi;

TCVN 9163, Công trình thủy lợi – Bản vẽ cơ điện – Yêu cầu về nội dung;

TCVN 9168, Công trình thủy lợi – Hệ thống tưới tiêu – Phương pháp xác định hệ số tưới lúa;

TCVN 9385, Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống;

TCVN 9903, Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu hạ mực nước ngầm;

TCVN 9398, Công tác trắc địa trong xây dựng công trình – Yêu cầu chung;

TCVN 10406, Công trình thủy lợi – Tính toán hệ số tiêu thiết kế;

TCVN 12571, Công trình thủy lợi – Thành phần nội dung công tác khảo sát, tính toán thủy văn trong giai đoạn lập dự án và thiết kế.

3 Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1 Máy bơm (Pump)

Một loại máy thủy lực nhận năng lượng từ bên ngoài và truyền lại cho chất lỏng; nhờ đó, năng lượng của chất lỏng tăng lên và chất lỏng di chuyển được đến một vị trí tương ứng.

3.2 Trạm bơm (Pumping station)

Một hệ thống bao gồm các công trình, các thiết bị thủy động lực và các thiết bị phụ trợ, được bố trí để chuyển nước từ một nơi này đến một nơi khác.

3.3 Tổ máy bơm (Pump set)

Một tổ hợp các thiết bị, bao gồm máy bơm, động cơ kéo máy bơm và các thiết bị truyền động từ động cơ sang máy bơm.

3.4 Thiết bị thủy động lực (Hydrodynamic devices)

Các tổ máy bơm chính, gồm cả ống hút, ống đẩy và các thiết bị trên đường ống đó, được bố trí ở nhà máy bơm.

3.5 Nhà máy bơm (Pump house)

Nơi đặt các thiết bị thủy động lực chủ yếu và các hệ thống thiết bị phụ trợ, đồng thời còn bố trí hệ thống đường ống nối tiếp.

3.6 Nguồn nước (Water sources)

Nơi lấy nước đối với trạm bơm cấp nước hoặc nơi nhận nước đối với trạm bơm thoát nước. Nguồn nước có thể là sông, kênh mương, hồ chứa, ao đầm, bể nước, đường ống dẫn nước, v.v…

3.7 Chu kỳ làm việc của trạm bơm (Duty cycle of pumping station)

Thời gian lặp lại quá trình làm việc của trạm bơm, thường là vụ hoặc năm đối với trạm bơm cấp nước tưới, là ngày đối với trạm bơm cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp, là thời gian của trận mưa đối với trạm bơm thoát nước mưa.

3.8 Đường quá trình (Time series)

Chuỗi các số liệu được sắp xếp theo thứ tự thời gian. Thông thường, đường quá trình biểu thị giá trị của một đại lượng tại các thời điểm cách đều nhau liên tiếp trong một quãng thời gian; ví dụ: mực nước nguồn, lưu lượng nước yêu cầu,…

3.9 Nhu cầu nước (Water demand)

Lượng nước cần thiết của hệ thống (tưới, tiêu, cấp nước,…) mà trạm bơm cần đáp ứng. Nhu cầu nước thường được thể hiện bằng đường quá trình lưu lượng nước yêu cầu trong một chu kỳ làm việc của trạm bơm.

3.10 Khớp nối trục (Couplings)

Chi tiết trung gian dùng để kết nối các trục với nhau, làm nhiệm vụ truyền chuyển động từ trục động cơ đến trục máy bơm.

Trong các trạm bơm, có thể gặp các loại khớp nối: khớp nối trực tiếp, cụm trục và các khớp nối trung gian, khớp nối bánh răng giảm tốc độ hoặc chuyển hướng chuyển động, khớp nối thủy lực (biến tốc hoặc không biến tốc), khớp nối điện từ, khớp nối đai truyền,… Ngoài nhiệm vụ truyền động, khớp nối còn có tác dụng đóng mở các cơ cấu, ngăn ngừa quá tải, giảm lực động, giảm tác động của nước va, bù sai lệnh tâm giữa các trục.

3.11 Thiết bị phụ (Auxiliary equipments)

Những thiết bị được bố trí để đảm bảo hoạt động của các tổ máy bơm chính và các công việc vận hành và quản lý trạm bơm.

3.12 Thiết bị cơ khí (Mechanical equipments)

Những chi tiết bằng kim loại; ở trạm bơm, thiết bị cơ khí gồm cửa van, cửa phai, lưới chắn rác,…

3.13 Sơ đồ nối điện (Electrical wiring diagram)

Sự biểu diễn trực quan đơn giản về sự kết nối của các dây điện cùng các thiết bị và linh kiện của hệ thống điện. Sơ đồ nối điện của trạm bơm điện thường được thể hiện dưới dạng sơ đồ điện một sợi.

3.14 Hệ thống SCADA (Supervisory control and data acquisition)

Hệ thống thu thập số liệu để phục vụ việc giám sát, điều khiển và vận hành một hệ thống (ở đây là hệ thống trạm bơm).

4. Quy định chung

4.1 Phân loại trạm bơm

4.1.1 Phân loại theo nhiệm vụ:

– Trạm bơm cấp nước: Cấp nước tưới cho cây trồng và những đối tượng khác;

– Trạm bơm tưới: Cấp nước tưới riêng cho đối tượng cây trồng;

– Trạm bơm thoát nước (còn gọi là trạm bơm tiêu): Chuyển nước thừa (nước mưa, nước thải,…) trong khu vực ra nguồn nước;

– Trạm bơm cấp nguồn: Cấp nguồn nước chưa xử lý cho các ngành sử dụng nước khác.

4.1.2 Phân loại theo dạng năng lượng để chạy máy bơm:

– Trạm bơm điện: Sử dụng động cơ điện để chạy máy bơm;

– Trạm bơm dầu (hoặc xăng): Sử dụng động diezen (hoặc động cơ xăng) để chạy máy bơm;

– Trạm bơm khí ga: Sử dụng khí ga để chạy máy bơm;

– Trạm bơm thủy năng: Sử dụng năng lượng nước để chạy máy bơm, như: trạm bơm nước va, trạm bơm turbin.

4.1.3 Phân loại theo trạng thái vị trí:

– Trạm bơm cố định;

– Trạm bơm di động (trên ray, trên cửa van, trên xe cơ giới);

– Trạm bơm nổi (trên thuyền, trên phao).

4.1.4 Phân loại theo quy mô:

– Trạm bơm nhỏ: Q_tr.TK < 1 m³/s;

– Trạm bơm vừa: 1 ≤ Q_tr.TK < 20 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 1 m³/s nhưng N_đc ≥ 150 kW;

– Trạm bơm lớn: 20 ≤ Q_tr.TK < 50 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 20 m³/s nhưng Q_b ≥ 10 m³/s hoặc N_đc ≥ 800 kW;

– Trạm bơm rất lớn: 50 ≤ Q_tr.TK < 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 50 m³/s nhưng Q_b ≥ 16 m³/s hoặc N_đc ≥ 1200 kW;

– Trạm bơm đặc biệt lớn: Q_tr.TK ≥ 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 100 m³/s nhưng Q_b ≥ 25 m³/s hoặc N_đc ≥ 2000 kW.

GHI CHÚ: Q_tr_._TK là lưu lượng thiết kế trạm bơm; Q_b là lưu lượng một máy bơm; N_đc, là công suất định mức của động cơ kéo máy bơm.

4.2 Cấp thiết kế của trạm bơm

Theo lưu lượng thiết kế trạm bơm Q_tr.TK, lưu lượng định mức máy bơm Q_b và công suất định mức của động cơ N_đc, trạm bơm được phân cấp thiết kế như sau:

– Cấp IV: Q_tr.TK < 1 m³/s;

– Cấp III: 1 ≤ Q_tr.TK < 20 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 1 m³/s nhưng N_đc ≥ 150 kW;

– Cấp II: 20 ≤ Q_tr.TK < 50 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 20 m³/s nhưng Q_b ≥ 10 m³/s hoặc N_đc ≥ 800 kW;

– Cấp I: 50 ≤ Q_tr.TK < 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 50 m³/s nhưng Q_b ≥ 16 m³/s hoặc N_đc ≥ 1200 kW;

– Cấp đặc biệt: Q_tr.TK ≥ 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 100 m³/s nhưng Q_b ≥ 25 m³/s hoặc N_đ_c ≥ 2000 kW.

4.3 Các yếu tố cơ bản cần phải xét tới

Hồ sơ thiết kế công trình trạm bơm được tiến hành trên cơ sở tính toán kỹ thuật và kinh tế, trong đó có xét đến các yếu tố:

– Địa hình, địa chất và địa chất thủy văn tại vị trí đặt trạm bơm; diễn biến hình thái lòng sông và bờ sông đối với trạm bơm đặt trên bờ hoặc lòng sông để lấy nước từ sông; vấn đề xử lý nền công trình khi xây dựng trên nền đất đắp, đất mềm yếu;

– Chế độ thủy văn của nguồn nước;

– Vật liệu xây dựng và vấn đề sử dụng vật liệu tại chỗ;

– Năng lượng cung cấp cho trạm bơm và chế độ cung cấp năng lượng;

– Điều kiện về thi công: kỹ thuật thi công, tổ chức thi công;

– Thời gian xây dựng, khả năng xây dựng theo đợt và đưa từng phần công trình vào khai thác trong giai đoạn thi công; thời gian hoạt động của dự án;

– Những yêu cầu đối với tuổi thọ của công trình và thiết bị, sự thuận lợi cho khai thác với chi phí thấp;

– Sử dụng tổng hợp nguồn nước cho các đối tượng khác nhau;

– Tự động hóa điều khiển, vận hành công trình;

– Nhu cầu sử dụng đất, thu hồi đất và giải phóng mặt bằng để xây dựng công trình, v.v…

4.4 Tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế

4.4.1 Yêu cầu chung về tài liệu

Tài liệu phục vụ thiết kế phải phù hợp với loại công trình, cấp công trình và giai đoạn thiết kế. Thành phần, khối lượng khảo sát (địa hình, địa chất,…) và thu thập tài liệu phục vụ cho công tác thiết kế được áp dụng theo các tiêu chuẩn viện dẫn có liên quan, được thể hiện trong bản thuyết minh về nhiệm vụ, phương án khảo sát và thu thập tài liệu được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

4.4.2 Tài liệu về nhu cầu nước

Tài liệu về nhu cầu nước mà trạm bơm phục vụ là số liệu tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu của hệ thống (tưới, tiêu, cấp nước,…) theo thời gian. Bước thời gian của biểu đồ tổng hợp nhu cầu nước được lấy như sau: đối với hệ thống tưới là các ngày trong năm hoặc trong vụ; đối với hệ thống tiêu thoát nước là các ngày trong năm hoặc trong vụ, hay các giờ trong trận mưa tùy theo tính chất khẩn trương của vấn đề tiêu úng; đối với trạm bơm cấp nước là các giờ trong ngày.

4.4.3 Tài liệu thủy văn của nguồn nước

Tài liệu thủy văn nguồn nước là các số liệu về mực nước, lưu lượng, hàm lượng bùn cát và nhiệt độ nước của nguồn. Các số liệu này thường được thể hiện dưới dạng đường quá trình. Để xác định các đại lượng thủy văn phục vụ cho thiết kế trạm bơm, cần các tài liệu sau:

– Đối với trạm bơm lấy nước từ sông hoặc trạm bơm thoát nước ra sông, cần có số liệu đo mực nước sông bình quân ngày của các ngày trong năm, đồng thời có các số liệu mực nước lớn nhất và mực nước nhỏ nhất của các tháng và các năm. Mẫu số liệu phải đảm bảo tính ngẫu nhiên và tính đại biểu (cho tổng thể đại lượng thống kê); dung lượng mẫu phải đủ lớn (thường tối thiểu từ 20 trị số trở lên), sai số lấy mẫu nằm trong phạm vi cho phép.

– Đối với trạm bơm lấy nước từ hồ chứa, yêu cầu về số liệu thủy văn cũng tương tự như đối với nguồn nước là sông, ngoài ra cần có thêm số liệu về chế độ vận hành hồ chứa.

– Đối với trạm bơm cấp nước sinh hoạt và công nghiệp, cần có tài liệu mực nước bể hút và bể xả theo các giờ trong ngày.

– Đối với những nguồn nước mà dự kiến sẽ có những thay đổi đáng kể trong tương lai, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của hệ thống công trình trạm bơm, cần có tài liệu dự báo về chế độ thủy văn của nguồn. Thời gian dự báo phải phù hợp với gian thời gian hoạt động của dự án đầu tư xây dựng công trình.

4.4.4 Tài liệu địa hình, địa chất và địa chất thủy văn

Tài liệu địa hình khu vực xây dựng trạm bơm gồm: bình đồ, các mặt cắt dọc, các mặt cắt ngang như yêu cầu đối với đầu mối công trình thủy lợi. Nếu công trình có yêu cầu thí nghiệm mô hình, cần mở rộng phạm vi khảo sát như đo thêm một đoạn sông hoặc một khu vực hồ chứa.

Tài liệu địa chất công trình và địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm bơm gồm: bình đồ các hố khoan địa chất khu vực xây dựng, hình trụ các hố khoan, các mặt cắt địa chất dọc và ngang tuyến công trình, các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, các số liệu về địa chất thủy văn. Nếu có hiện tượng cát đùn, cát chảy mạnh và cần tiêu nước ngầm hố móng bằng giếng thì cần khảo sát địa chất thủy văn cho một số điểm trong phạm vi bán kính ảnh hưởng của nước ngầm.

4.4.5 Tài liệu khí tượng

Các tài liệu khí tượng bao gồm các số liệu đo mưa, bốc hơi, gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí,… Để xác định các đặc trưng khí tượng phục vụ cho thiết kế trạm bơm, cần có số liệu khí tượng của các ngày trong năm. Mẫu số liệu phải đảm bảo tính ngẫu nhiên và tính đại biểu (cho tổng thể đại lượng thống kê); dung lượng mẫu phải đủ lớn (thường tối thiểu từ 20 trị số trở lên), sai số lấy mẫu nằm trong phạm vi cho phép.

Đối với trạm bơm thoát nước có tính khẩn trương cao (cho đô thị, công nghiệp,…) thì cần có thêm tài liệu mưa giờ của một số trận mưa điển hình.

4.4.6 Tài liệu về công trình đã xây dựng

Đối với các trạm bơm được thiết kế nâng cấp sửa chữa hoặc xây dựng lại, cần thu thập các tài liệu về hồ sơ thiết kế trước đó hoặc bản vẽ hoàn công và bản vẽ hiện trạng công trình. Ngoài ra, cần thu thập các tài liệu về vận hành công trình.

4.4.7 Các tài liệu khác

Các tài liệu khác liên quan đến việc xây dựng và phục vụ của trạm bơm cần được thu thập bao gồm:

– Tài liệu về hiện trạng hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội;

– Tài liệu về tình hình dân sinh, kinh tế;

– Tài liệu về các quy hoạch (quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch thủy lợi, quy hoạch đê điều, quy hoạch xây dựng, quy hoạch phát triển kinh tế – xã hội,…).

5 Bố trí các công trình khu đầu mối trạm bơm

5.1 Sơ đồ bố trí các công trình trong khu đầu mối trạm bơm

Một sơ đồ bố trí khu đầu mối trạm bơm thường bao gồm các công trình cơ bản:

– Công trình lấy nước;

– Công trình dẫn nước đến nhà máy bơm;

– Bể lắng cát;

– Bể tập trung nước (còn gọi là bể hút);

– Nhà máy bơm;

– Ống đẩy;

– Công trình tháo nước (còn gọi là bể xả hoặc bể tháo).

Tùy theo điều kiện cụ thể, có thể giảm bớt công trình so với danh mục trên, hoặc có thể cần bố trí thêm công trình khác như: cống xả qua đê, cống lấy nước tự chảy, cống tiêu tự chảy, v.v…

5.2 Lựa chọn vị trí bố trí đầu mối trạm bơm

5.2.1 Để lựa chọn vị trí đặt trạm bơm đầu mối, cần phải nghiên cứu, xem xét các yếu tố cơ bản đã nêu ở 4.3.

5.2.2 Tùy thuộc vào địa hình và chiều cao cột nước bơm, việc bơm nước lên có thể thực hiện theo sơ đồ trạm bơm một cấp hoặc nhiều cấp. Số cấp trạm bơm phải được xác định trên cơ sở so sánh kinh tế và kỹ thuật các phương án

5.2.3 Đối với trạm bơm cấp nước tưới, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

– Đặt ở vị trí cao để khống chế được hầu hết diện tích cần tưới mà đường kênh (hoặc đường ống) tưới là ngắn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất;

– Lấy nước xuôi thuận, không gây bồi lắng ở cửa lấy nước, không gây xói lở bờ nguồn nước;

– Hạn chế sự lắng đọng bùn cát làm bồi lấp cửa lấy nước và công trình dẫn nước; hạn chế lắng đọng bùn cát trên kênh (hoặc đường ống) tưới.

5.2.4 Đối với trạm bơm thoát nước, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

– Đặt ở vị trí thấp để khống chế diện tích tiêu nhiều nhất, tập trung nước nhanh về trạm bơm, khối lượng đào đắp hệ thống kênh (hoặc đường ống) tiêu là ít nhất;

– Thích hợp với việc phân khu tiêu nước, giảm bớt năng lượng tiêu thụ, các công trình không chồng chéo lên nhau.

5.2.5 Đối với trạm bơm tưới tiêu kết hợp, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

– Thỏa mãn cả hai nhiệm vụ tưới và tiêu tới mức cao nhất, nhưng ưu tiên nhiệm vụ chính;

– Tránh lãng phí về hiệu ích sử dụng công trình và thiết bị.

5.2.6 Khi lựa chọn vị trí trạm bơm cần đề ra một số phương án để tính toán và so sánh, rồi chọn ra phương án tốt nhất về kinh tế – kỹ thuật.

5.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí công trình của trạm bơm

5.3.1 Sơ đồ bố trí các công trình của trạm bơm cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã nêu ở 4.3; trong đó, các yếu tố phụ thuộc nhiều nhất là:

– Mục đích sử dụng của trạm bơm (cấp nước tưới, cấp nước sinh hoạt, tiêu thoát nước,…);

– Lưu lượng của trạm bơm;

– Lưu lượng, cột nước và chiều cao hút nước cho phép của máy bơm, loại máy bơm;

– Biên độ dao động mực nước nguồn;

– Khả năng ổn định của đất nền ở khu vực nguồn nước (lòng sông, bờ sông, bãi sông).

5.3.2 Các loại sơ đồ bố trí công trình trạm bơm

Sơ đồ bố trí hệ thống các công trình của trạm bơm được phân loại theo hình thức của các công trình và vị trí tương hỗ giữa chúng. Dưới đây là các sơ đồ bố trí cơ bản trạm bơm cấp nước:

a) Xét đến vị trí giữa công trình lấy nước, nhà máy bơm và công trình tháo nước, có các sơ đồ:

– Bố trí riêng biệt hay kết hợp với công trình lấy nước;

– Bố trí riêng biệt hay kết hợp với công trình tháo nước;

– Bố trí liền toàn bộ.

b) Xét riêng vị trí giữa nhà máy bơm và công trình lấy nước:

– Khi lấy nước từ sông, có các sơ đồ:

+ Bố trí riêng biệt bên bờ sông (nhà máy bơm có thể đặt ngoài đê hay trong đê);

+ Bố trí kết hợp bên bờ sông;

+ Bố trí riêng biệt ở lòng sông;

+ Bố trí kết hợp ở lòng sông.

– Khi lấy nước từ hồ chứa, có các sơ đồ:

+ Bố trí riêng biệt ở hạ lưu hồ chứa;

+ Bố trí kết hợp ở thượng lưu hồ chứa;

+ Bố trí kết hợp giữa thân đập.

– Khi lấy nước từ kênh, có các đồ:

+ Bố trí riêng biệt;

+ Bố trí kết hợp.

5.3.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí các công trình của trạm bơm cấp nước

5.3.3.1 Bố trí kết hợp công trình tháo nước với nhà máy bơm được áp dụng khi: mực ở bể xả thấp so với sàn tầng trên mặt đất của nhà máy bơm, máy bơm có cột nước thấp và dao động mực nước ở bể xả nhỏ (< 3 m), hoặc khi xây bể xả kiểu có ống đẩy xi phông. Cần chú ý xử lý nền bể xả do nằm trên nền đất đắp.

5.3.3.2 Khi có đầy đủ điều kiện, có thể bố trí kết hợp nhà máy bơm với công trình lấy nước và công trình tháo nước thành một cụm công trình tập trung theo sơ đồ bố trí liền toàn bộ.

5.3.3.3 Chỉ sử dụng công trình lấy nước ở lòng sông khi đã so sánh kinh tế – kỹ thuật với các kiểu công trình khác và sau khi đã có ý kiến thỏa thuận của các tổ chức cùng sử dụng tổng hợp nguồn nước; thường sơ đồ này chỉ áp dụng đối với các trạm bơm quy mô vừa trở lên, có lưu lượng lớn hơn 3 m³/s.

5.3.3.4 Kiểu bố trí kết hợp ở lòng sông nên được áp dụng khi dao động mực nước ở nguồn lớn, bờ sông không ổn định, phần bãi sông bị ngập có bề rộng lớn (> 300 m), chiều sâu nước gần bờ không đủ để lấy nước; hoặc khi không có những điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy bơm kiểu đặt ở bờ sông và công trình dẫn nước từ lòng sông tới nhà máy bơm nếu nhà máy bơm đặt ở bờ sông.

5.3.3.5 Kiểu bố trí riêng biệt ở lòng sông được áp dụng trong trường hợp nếu chứng minh được tính bất hợp lý của việc tăng kích cỡ của kiểu công trình trạm bơm kết hợp với công trình lấy nước ở lòng sông, khi khó đi lại tới nhà máy bơm và khi có khả năng bố trí các công trình dẫn nước tự chảy tới bờ sông. Trong trường hợp này công trình lấy nước được xây dựng theo kiểu ngập ở lòng sông, còn nhà máy bơm đặt ở bờ sông. Lưu lượng của công trình lấy nước kiểu này không nên quá 3 m³/s.

5.3.3.6 Đối với nguồn nước có nhiều phù sa đường kính hạt nhỏ không gây tác hại đến các bộ phận của máy bơm và có thể lấy phù sa bón ruộng thì nên bố trí công trình lấy nước kết hợp với nhà máy bơm với các tầng cửa lấy nước để luôn luôn lấy được nước dòng mặt, tránh lấy bùn cát đáy.

5.3.3.7 Trong trường hợp bãi sông dốc và hẹp (< 300 m) và mực nước sông biến đổi giữa mùa lũ và mùa kiệt trung bình (dưới 8 m), nên chọn sơ đồ bố trí kiểu kết hợp với công trình lấy nước bên bờ sông tại vị trí đường mép nước lớn nhất.

5.3.3.8 Trong trường hợp bãi sông rộng, mực nước sông biến đổi ít (dưới 4 m) nên chọn sơ đồ bố trí kiểu riêng biệt trên bãi sông; công trình lấy nước đặt ở mép nước lớn nhất, còn nhà máy bơm đặt trên bãi sông; công trình dẫn nước là kênh hở hoặc ống dẫn tự chảy.

5.3.3.9 Trong trường hợp mực nước sông biến đổi lớn (từ 8 m ÷ 20 m), có thể áp dụng sơ đồ bố trí kiểu kết hợp với công trình lấy nước ở lòng sông. Khi xây dựng nhà máy ở lòng sông nên chú ý đến điều kiện vận tải thủy trên sông.

5.3.3.10 Trường hợp trạm bơm nhỏ, mực nước sông lên xuống trong phạm vi chiều cao hút nước cho phép của máy bơm, một cách đơn giản có thể đặt ống hút trên các giá đỡ và lấy nước trực tiếp từ sông.

5.3.3.11 Trong điều kiện lượng bùn cát ở nguồn quá lớn, lưu lượng trạm bơm nhỏ, thì dùng phương án bố trí công trình lấy nước kiểu gầu đào, còn trạm bơm bố trí riêng biệt ở trên bờ (xem 10.2.18).

5.3.3.12 Trạm bơm lấy nước ở hồ chứa có mực nước lên xuống dưới 8 m nên chọn sơ đồ bố trí kết hợp với công trình lấy nước ở thượng lưu đập.

5.3.3.13 Khi mực nước hồ chứa lên xuống nhiều, nên kết hợp với công trình của hồ chứa, chọn sơ đồ bố trí riêng biệt ở sau đập. Khi đó cần chú ý kết hợp với cống ngầm tháo nước của hồ chứa, ống hút của máy bơm hút nước trực tiếp từ cống ngầm. Nếu gặp trường hợp không cho phép lấy nước qua cống ngầm mà phải xây dựng một đường ống lấy nước riêng qua thân đập thì cần so sánh với phương án đặt nhà máy ở thượng lưu đập.

5.3.3.14 Có thể áp dụng sơ đồ bố trí nhà máy bơm xây ngang thân đập khi hồ chứa có mực nước biến đổi ít (dưới 3 m) đập thấp và điều kiện ổn định thân đập cho phép.

5.3.3.15 Các trạm bơm lấy nước trên kênh có thể bố trí nhà máy bơm kết hợp với công trình lấy nước.

5.3.3.16 Đối với những vùng phục vụ nhỏ, nằm ven sông hoặc hồ chứa có mực nước thay đổi lớn, điều kiện địa hình và địa chất phức tạp, lưu lượng yêu cầu không lớn (dưới 3 m³/s) nên dùng các loại trạm bơm đặc biệt như: trạm bơm thuyền, trạm bơm phao, trạm bơm di động trên ray,…

5.3.4 Khi thiết kế, cần đưa ra một số sơ đồ bố trí và thông qua tính toán kỹ thuật – kinh tế để so sánh mà chọn ra sơ đồ bố trí tốt nhất.

5.3.5 Khi bố trí và thiết kế các công trình trạm bơm phải tính toán tiết kiệm diện tích xây dựng; cần quan tâm đến vẻ đẹp kiến trúc và môi trường cảnh quan của công trình. Nên bố trí trồng cây xanh trong khu vực trạm bơm với những loại cây phù hợp với khí hậu và thổ nhưỡng. Diện tích trồng cây nên lấy không ít hơn (15% ÷ 25%) tổng diện tích khu đầu mối. Khu vực trạm bơm cần có hàng rào bao quanh để bảo vệ.

5.4 Bố trí công trình trạm bơm trong một số trường hợp riêng

5.4.1 Trạm bơm có cống xả qua đê

Đối với trạm bơm tưới có bể xả đặt ngoài đê, hoặc trạm bơm tiêu có bể xả đặt trong đê, để nối tiếp bể xả với kênh xả cần bố trí cống xả qua đê. Nên thiết kế cống xả qua đê với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,15 ÷ 0,25) m khi trạm bơm làm việc với lưu lượng thiết kế.

5.4.2 Trạm bơm tưới có kết hợp lấy nước tự chảy

Trong những điều kiện cụ thể, vào thời gian mực nước nguồn cao, có thể dừng bơm và tranh thủ lấy nước qua một công trình lấy nước tự chảy.

Nếu công trình lấy nước tự chảy là một cống qua đê được xây dựng riêng thì cống này nên được bố trí gần trạm bơm để thuận tiện cho việc quản lý vận hành và nên được thiết kế với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,15 ÷ 0,25) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

Trong những điều kiện cụ thể, có thể hợp nhất cống lấy nước bơm và cống lấy nước tự chảy thành một cống lấy nước chung; khi đó cần bố trí thêm công trình và thiết bị thích hợp để có thể chuyển đổi chế độ vận hành (bơm hoặc tự chảy) của cụm công trình đầu mối. Nên thiết kế cống lấy nước chung với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

5.4.3 Trạm bơm tiêu có kết hợp tiêu tự chảy

Đối với trạm bơm tiêu, trong những điều kiện cụ thể, vào thời gian mực nước nguồn thấp, có thể dừng bơm và tranh thủ tiêu qua một công trình tiêu tự chảy.

Nếu công trình tiêu tự chảy là một cống qua đê được xây dựng riêng, thì cống này nên được bố trí gần trạm bơm để thuận tiện cho việc quản lý vận hành và nên được thiết kế với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

Trong những điều kiện cụ thể, có thể hợp nhất cống xả bơm và cống tiêu tự chảy thành một cống chung; khi đó cần bố trí thêm công trình và thiết bị thích hợp để có thể thay đổi chế độ vận hành (bơm hoặc tự chảy) của cụm công trình đầu mối. Nên thiết kế cống chung với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế. Một số trường hợp, có thể sử dụng tầng dưới của nhà máy bơm để kết hợp làm một phần của cống chung này.

5.4.4 Trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ

Trong những điều kiện cụ thể, có thể xây dựng trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ (tưới, cấp nước sinh hoạt, cấp nước công nghiệp…) nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng máy móc và công trình, giảm chi phí đầu tư so với khi xây dựng các trạm bơm cho từng nhiệm vụ riêng biệt.

Điều kiện ảnh hưởng lớn nhất khi chọn sơ đồ bố trí các công trình ở trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ là sự khác nhau về mực nước (ở bể hút và ở bể xả) và sự khác nhau về lưu lượng bơm khi trạm bơm làm việc cho các nhiệm vụ khác nhau. Do đó, cần phải xem xét khả năng đáp ứng của máy bơm, thiết bị và công trình cho các nhiệm vụ.

Khi bố trí các công trình trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ, cần chọn sơ đồ bố trí hợp lý để giảm các công trình giao nhau, thuận tiện cho việc quản lý, vận hành và giảm chi phí xây dựng công trình.

Chọn máy bơm cho trạm bơm cần đảm bảo đáp ứng tất cả các nhiệm vụ, nhưng ưu tiên cho nhiệm vụ chính (thường là nhiệm vụ có lưu lượng bơm lớn nhất, hoặc có năng lượng tiêu thụ nhiều nhất).

Thiết kế công trình và lựa chọn thiết bị cho trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ cũng tương tự như đối với trạm bơm riêng biệt một nhiệm vụ.

5.4.5 Trạm bơm kết hợp tưới và tiêu, bơm và tự chảy

Trong những điều kiện cụ thể, để nâng cao hiệu quả sử dụng máy móc và công trình, giảm chi phí đầu tư và chi phí quản lý,… phải ưu tiên giải pháp bố trí một trạm bơm để thực hiện cả hai nhiệm vụ tưới và tiêu ở cả hai chế độ bơm và tự chảy; khi đó, cần bố trí công trình và thiết bị thích hợp để có thể vận hành được ở bất cứ chế độ nào trong các chế độ sau đây:

– Cấp nước bằng bơm;

– Cấp nước tự chảy;

– Tiêu nước bằng bơm;

– Tiêu nước tự chảy.

5.4.6 Trạm bơm cấp nước cho vùng cao

Trạm bơm cấp nước cho vùng cao thường có ống đẩy dài, chi phí xây dựng đường ống lớn, do đó cần chú trọng chọn đường ống và máy bơm theo phương pháp tối ưu.

Cần xét đến việc phân cấp các trạm bơm theo các phân khu cấp nước để tiết kiệm chi phí xây dựng, công suất động cơ và năng lượng tiêu thụ để bơm nước.

Cần tính toán nước va sinh ra trên đường ống khi dừng máy bơm đột ngột. Cần bố trí các thiết bị bảo vệ đường ống khi hoạt động, cũng như các thiết bị phục vụ công tác vận hành, sửa chữa, thau rửa đường ống.

5.4.7 Ở trạm bơm lấy nước ở sông miền núi có nhiều cuội đá và chiều sâu nhỏ, nên sử dụng công trình lấy nước kiểu đáy, nhà máy bơm đặt riêng biệt. Lưới chắn rác của công trình lấy nước kiểu đáy phải đặt nằm ngang, hoặc với độ dốc xuống là 0,2 theo chiều dòng chảy. Khi xây dựng đập dâng phải đặt lưới chắn rác ở trên ngưỡng của đập. Việc dẫn nước đến nhà máy bơm được thực hiện nhờ kênh hở; kênh này có thể dùng làm bể lắng cát; không nên sử dụng ống tự chảy thay cho kênh hở.

5.4.8 Khi dòng chảy mặt không đủ, hoặc khi chất lượng của nước mặt không đạt mức cho phép, hoặc do những nguyên nhân khác cản trở việc sử dụng công trình lấy nước kiểu bình thường thì có thể chọn công trình lấy nước cho trạm bơm theo kiểu thấm lọc.

5.4.9 Khi thiết kế các công trình (xem 5.1) của trạm bơm có cấp công trình từ cấp II trở lên, nếu chưa có luận cứ xác đáng hoặc chưa có số liệu thí nghiệm của công trình tương tự; hay trạm bơm có cấp công trình là cấp III trở xuống, nếu chưa có luận cứ xác đáng hoặc chưa có số liệu thí nghiệm của công trình tương tự và trong điều kiện nguồn nước phức tạp thì cần tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực để nghiên cứu những vấn đề kỹ thuật. Tỷ lệ mô hình, nội dung và trình tự thí nghiệm cần căn cứ vào các tiêu chuẩn về thí nghiệm mô hình thủy lực công trình thủy lợi, thủy điện và của các ngành có liên quan.

Có thể sử dụng mô hình số để xem xét nhanh nhiều phương án, rồi từ đó chọn ra một hoặc một số phương án được coi là tốt nhất để tiến hành thí nghiệm mô hình vật lý nhằm giảm bớt chi phí thí nghiệm.

5.4.10 Khi xây dựng những công trình lấy nước, dẫn nước có khả năng phát sinh hiện tượng các bề mặt tiếp xúc với dòng chảy bị các sinh vật (hàu, sò, rong rêu,…) bao phủ thì phải dự kiến các biện pháp chống lại các hiện tượng đó (clo hóa, xói rửa bằng nước nóng, hoặc sơn bằng loại sơn đặc biệt,…).

5.4.11 Trong trường hợp hàm lượng và kích thước hạt bùn cát trong nước nguồn không đảm bảo yêu cầu làm việc của máy bơm (các hạt có đường kính ≥ 0,2 mm) thì phải bố trí bể lắng cát ở đầu mối lấy nước hoặc trên kênh dẫn nước.

Nếu có yêu cầu làm giảm bớt lượng bùn cát thì cần xây dựng bể lắng cát. Vận tốc dòng chảy trong bể lắng cát thường lấy từ 0,15 m/s ÷ 0,3 m/s đối với trạm bơm cấp nước vào hệ thống tưới bằng kênh hở; và từ 0,02 m/s ÷ 0,07 m/s đối với trạm bơm cấp nước vào hệ thống tưới bằng đường ống.

Nên lợi dụng tối đa việc thau rửa bể lắng cát bằng thủy lực.

5.4.12 Không xây dựng các công trình ở trong vùng có nguy cơ sạt lở đất (có dòng đất đá do mưa lớn gây ra) nếu chưa thực hiện những biện pháp bảo vệ mái dốc địa hình.

5.4.13 Để bảo vệ nhà máy bơm và các công trình của trạm bơm đầu mối, cần dự kiến trường hợp các công trình có thế năng lớn (ống đẩy có áp suất lớn, bể xả đặt cao,…) bị sự cố (đổ, vỡ,…), từ đó đưa ra giải pháp ngăn ngừa tác động nguy hại của dòng chảy tập trung làm xói lở, phá hủy công trình.

6 Xác định các đặc trưng lưu lượng và cột nước của trạm bơm

6.1 Các lưu lượng đặc trưng của trạm bơm

6.1.1 Lưu lượng thiết kế của trạm bơm

Lưu lượng thiết kế của trạm bơm Q_tr.TK là lưu lượng mà trạm bơm phải cung cấp ứng với mức đảm bảo quy định; cụ thể như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.TK được chọn là trị số lớn nhất (hoặc gần lớn nhất) trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc= f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo nếu trị số này có tổng thời gian xuất hiện liên tục t_a đủ dài (t_a ≥ 20 ngày) theo quy định ở 8.3.3, TCVN 4118.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.TK = Q_x.max, trong đó Q_x_._max là lưu lượng trung bình lớn nhất trong quãng thời gian liên tục x trên biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tiêu tại đầu mối Q_tr_.yc= f(t); lấy x = 1 ngày (24 h) đối với đất nông nghiệp, x = (1 ÷ 2) h đối với đất đô thị và đất công nghiệp.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.TK được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

6.1.2 Lưu lượng lớn nhất của trạm bơm

Lưu lượng lớn nhất của trạm bơm Q_tr.max được xác định như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.max là trị số lớn nhất trong hai trị số sau (theo 8.3.5, TCVN 4118):

– Trị số số lớn nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_t_r_.yc= f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo; nếu trị số này lớn hơn Q_tr.TK nêu ở 6.1.1.

– Trị số được tính theo công thức:

Q_tr.max = K_Q x Q_tk

trong đó: K_Q là hệ số bất thường, phụ thuộc vào trị số của Q_tr.TK, được xác định như sau:

Q_tr.TK < 1 m³/s: K_Q = 1,20 ÷ 1,30;

Q_tr.TK = (1 ÷ 10)m³/s: K_Q = 1,15 ÷ 1,20;

Q_tr.TK >10 m³/s: K_Q = 1,10 ÷ 1,15.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.max được lấy bằng lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.max được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

6.1.3 Lưu lượng nhỏ nhất của trạm bơm

Lưu lượng nhỏ nhất của trạm bơm Q_tr.min được xác định như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.min được chọn là trị số nhỏ nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc = f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.min được chọn là trị số nhỏ nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc = f(t) trong trận mưa tính toán ứng với tần suất đảm bảo.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.min được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

GHI CHÚ: Q_tr.min có thể là lưu lượng ứng với trường hợp trạm bơm chạy với số máy ít nhất theo chế độ vận hành.

6.1.4 Một số yêu cầu khác

– Đối với trạm bơm làm việc trong hệ thống mà ở đó có sự điều tiết nước của các phần tử (như: bể nước, đài nước, ao hồ, vùng trũng, vùng thấm, kênh mương, đường ống, thiết bị hoặc công trình điều chỉnh dòng chảy,…), thì các đặc trưng thủy lực (lưu lượng, mực nước,…) thiết kế của trạm bơm phải được xác định trên cơ sở tính toán thủy lực hệ thống. Tính toán với các kịch bản (mưa, mực nước nguồn,…) và các phương án công trình khác nhau để tìm ra phương án tốt nhất. Nên sử dụng công cụ phần mềm (thủy lực, hoặc thủy lực – thủy văn) thích hợp để mô hình hóa hệ thống và thực hiện các phép tính toán, phân tích.

– Nếu có trường hợp chưa được quy định thì các đặc trưng (lưu lượng, mực nước,…) thiết kế của trạm bơm được xác định thông qua luận chứng kinh tế – kỹ thuật và được cấp quyết định đồng ý.

6.2 Các mực nước đặc trưng của trạm bơm

6.2.1 Các mực nước đặc trưng ở bể hút

6.2.1.1 Mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế

Mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với mức đảm bảo phục vụ (tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 75% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV).

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở công trình dẫn nước tiêu tới trạm bơm. Ngoài ra, mực nước này còn phải xét đến trường hợp cần tiêu nước đệm trong hệ thống kênh tiêu hoặc hồ điều hòa nước (nếu có).

– Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 80% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm của nguồn nước đến và đặc điểm của công trình dẫn nước tới trạm bơm.

6.2.1.2 Mực nước bể hút lớn nhất thiết kế

Mực nước bể hút lớn nhất thiết kế Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 25% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Ngoài ra, đối với trạm bơm đặt trong đê, mực nước này còn được người thiết kế tính toán và đề xuất, đảm bảo sự hợp lý giữa cao trình sàn tầng nổi trên mặt đất của nhà máy bơm và năng lượng bơm.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất thiết kế ở công trình dẫn nước tiêu tới trạm bơm (với trận mưa lớn có tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 10% ÷ 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV), sao cho nước tự chảy được đến bể hút trạm bơm và diện tích cần tiêu được đảm bảo không bị úng ngập.

– Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 5% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bh.max.TK được xác định cụ thể, phù hợp với yêu cầu làm việc đối với trạm bơm và đặc điểm của nguồn nước.

6.2.1.3 Mực nước bể hút nhỏ nhất kiểm tra

Mực nước bể hút nhỏ nhất kiểm tra Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất trong chế độ khai thác kiểm tra mà trạm bơm cần làm việc mà không bắt buộc phải cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 80% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Với Z_bh.min.KT, trạm bơm phải lấy được 75% lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

Z_bh.min.KT cũng có thể được xác định ứng với mực nước nguồn thấp nhất đã xảy ra; khi đó trạm bơm vẫn đảm bảo lấy được nước; lưu lượng nước lấy được do tư vấn thiết kế đề xuất và cơ quan có thẩm quyền quyết định.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Không quy định mực nước này, tức là Z_bh.min.KT có thể lấy bằng Z_bh.min.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 99% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm của nguồn nước đến và đặc điểm của công trình lấy nước và dẫn nước tới trạm bơm.

6.2.1.4 Mực nước bể hút lớn nhất kiểm tra

Mực nước bể hút lớn nhất kiểm tra Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác kiểm tra mà trạm bơm cần làm việc mà không bắt buộc phải cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Ngoài ra, đối với trạm bơm đặt trong đê, mực nước này còn được người thiết kế tính toán và đề xuất, sao cho kết cấu công trình và máy bơm hợp lý, đồng thời tiết kiệm được năng lượng bơm, kể cả trường hợp bố trí công trình lấy nước tự chảy tranh thủ khi mực nước sông cao.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có thể xảy ra khi cường độ mưa lớn vượt quá cường độ mưa ứng với tần suất đảm bảo phục vụ. Có thể lấy Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất từng xảy ra trong lịch sử.

– Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 1% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 5% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bh.max.KT được xác định cụ thể, phù hợp với yêu cầu làm việc đối với trạm bơm và đặc điểm của nguồn nước.

6.2.1.5 Mực nước nguồn nhỏ nhất để tính toán ổn định kết cấu công trình, nền móng và sự an toàn làm việc của máy móc thiết bị:

Mực nước này ứng với tần suất 99% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt, tần suất 97% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp I, tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp II và III, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV.

Đối với trạm bơm cấp nước, mực nước này cũng được dùng cho các tính toán: cao trình đặt máy bơm, buồng hút hoặc bể hút, khí thực máy bơm.

6.2.1.6 Ảnh hưởng của rác tới mực nước bể hút

Tổn thất cục bộ do rác tạo ra ở lưới chắn rác của các trạm bơm khá lớn. Mức tổn thất này phải được đánh giá qua khảo sát thực tế và lựa chọn từ (0,3 ÷ 0,6) m tùy thuộc vào lượng rác thường có ở nguồn và trên đường dẫn nước đến trạm bơm.

6.2.2 Các mực nước đặc trưng ở bể xả

6.2.2.1 Mực nước bể xả lớn nhất thiết kế

Mực nước bể xả lớn nhất thiết kế Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ mực nước lớn nhất thiết kế tại đầu kênh xả.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.max.TK là cột nước toàn phần lớn nhất thiết kế tại điểm đó.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước trong thời gian cần tiêu ứng với mức đảm bảo phục vụ (tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 10% ÷ 20% đối với trạm bơm có cấp công trình cấp IV), trạm bơm phải bơm đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK. Cho phép lấy Z_bx.max.TK với mức bảo đảm cao hơn quy định trên nếu được cấp quyết định chấp thuận.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy văn của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.2 Mực nước bể xả nhỏ nhất thiết kế

Mực nước bể xả nhỏ nhất thiết kế Z_bx.min.TK là mực nhỏ nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, có quan hệ mực nước nhỏ nhất thiết kế tại đầu kênh xả, thường là khi trạm bơm làm việc với Q_tr.min.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.min.TK là cột nước toàn phần nhỏ nhất thiết kế tại điểm đó, thường là khi trạm bơm làm việc với Q_tr.min.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước trong thời gian cần tiêu và đặc tính của công trình xả nước tiêu ra nguồn khi bơm với lưu lượng nhỏ nhất Q_tr.min.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy văn của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.3 Mực nước bể xả lớn nhất kiểm tra

Mực nước bể xả lớn nhất kiểm tra Z_bx.max.KT là mực lớn nhất mà trạm bơm có thể làm việc trong chế độ khai thác kiểm tra mà không bắt buộc phải cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất kiểm tra tại đầu kênh xả.

– Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào hệ thống đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.max.KT là cột nước toàn phần lớn nhất kiểm tra tại điểm đó.

– Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 5% và đặc tính của công trình xả nước ra nguồn.

– Đối với trạm bơm khác: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy lực của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.4 Mực nước bể xả nhỏ nhất kiểm tra

Không quy định mực nước này, tức là Z_bx.min.KT có thể lấy bằng Z_bx.min.TK.

6.2.3 Xác định các đặc trưng mực nước và lưu lượng cho trạm bơm vùng ảnh hưởng triều

– Đối với trạm bơm tiêu kết hợp tiêu tự chảy tại vùng ảnh hưởng triều, chọn mô hình triều tiêu (tự chảy) thiết kế là trung bình các chân triều cao trong thời đoạn tiêu.

– Đối với trạm bơm tưới kết hợp với tưới tự chảy tại vùng ảnh hưởng triều, chọn mô hình triều tưới (tự chảy) thiết kế là trung bình các đỉnh triều thấp trong thời đoạn tưới.

6.3 Các cột nước địa hình đặc trưng của trạm bơm

6.3.1 Cột nước địa hình lớn nhất thiết kế

Cột nước địa hình lớn nhất thiết kế H_đh.max.TK là chênh lệch giữa mực nước bể xả lớn nhất thiết kế và mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế ứng với mức đảm bảo phục vụ:

H_đh.max.TK = Z_bx.max.TK – Z_bh.min.TK

(1)

Với cột nước này máy bơm phải bơm đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.3.2 Cột nước địa hình nhỏ nhất thiết kế

Cột nước địa hình nhỏ nhất thiết kế H_đh.min.TK là chênh lệch giữa mực nước bể xả nhỏ nhất thiết kế và mực nước bể hút lớn nhất thiết kế:

H_đh.m_in_.TK = Z_bx.min.TK – Z_bh.max.TK

(2)

Với cột nước này máy bơm phải bơm đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.3.3 Cột nước địa hình trung bình thiết kế

Cột nước địa hình trung bình thiết kế H_đh.tb.TK là cột nước địa hình mà trạm bơm thường xuyên phải làm việc trong một chu kỳ bơm ứng với tần suất thiết kế.

Với cột nước này máy bơm phải bơm đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

Xác định H_đh.tb.TK theo các phương pháp sau:

– Theo phương pháp bình quân gia quyền với trọng số là lượng nước bơm (khi lưu lượng và thời gian làm việc của trạm bơm thay đổi lớn giữa các thời đoạn):

(3)

trong đó:

i – Số thứ tự thời đoạn làm việc của trạm bơm, mà trong thời đoạn đó, lưu lượng Q và cột nước địa hình h là không đổi;

n – Số thời đoạn;

Q_i – Lưu lượng yêu cầu của trạm bơm trong thời đoạn thứ i, m³/s;

h_i – Cột nước địa hình trong thời đoạn thứ i, m;

t_i – Thời gian làm việc của trạm bơm trong thời đoạn thứ i, h.

Trong tính toán H_đ_h.tb.TK, nên lập bảng như Bảng 1.

Bảng 1 – Bảng thống kê và tính toán cột nước địa hình trung bình thiết kế

STT	Thời gian bơm (ngày / giờ)			Q_i (m³/s)	Z_bx (m)	Z_bh (m)	h_i (m)	Q_it_i	Q_ih_it_i
STT	Từ	Đến	t_i	Q_i (m³/s)	Z_bx (m)	Z_bh (m)	h_i (m)	Q_it_i	Q_ih_it_i
1	…	…	…	…	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…
n	…	…	…	…	…	…	…	…	…
Cộng:								ΣQ_it_i	ΣQ_ih_it_i

– Theo phương pháp bình quân gia quyền với trọng số là thời gian bơm (khi lưu lượng làm việc của trạm bơm thay đổi ít, nhưng thời gian làm việc thay đổi nhiều giữa các thời đoạn):

(4)

– Theo phương pháp bình quân số học (trạm bơm nhỏ và lưu lượng và thời gian làm việc của trạm bơm thay đổi không nhiều giữa các thời đoạn):

(5)

– Theo phương pháp bình quân đơn giản:

H_đ_h.tb.TK = Z_bx.tb.TK – Z_bh.tb.TK

(6)

Z_bx.tb.TK – Mực nước bể xả trung bình đơn giản:

Z_bx.tb.TK =	Z_bx._max_.TK + Z_bx._min_.TK	(7)
	2

Z_bh.tb.TK – Mực nước bể hút trung bình đơn giản:

Z_b_h_.tb.TK =	Z_b_h_._max_.TK + Z_b_h_._min_.TK	(8)
	2

hoặc theo công thức:

H_đh_.tb.TK =	H_đh_._max_.TK + H_đh_._min_.TK	(9)
	2

trong đó:

H_đh.max.TK – Cột nước địa hình lớn nhất thiết kế (xem 6.2.1);

H_đh.min.TK – Cột nước địa hình nhỏ nhất thiết kế (xem 6.2.2).

6.3.4 Cột nước địa hình lớn nhất kiểm tra

Cột nước địa hình lớn nhất kiểm tra H_đ_h.max.KT là chênh lệch giữa mực nước bể xả lớn nhất kiểm tra và mực nước bể hút nhỏ nhất kiểm tra.

H_đh.max.KT = Z_bx.max.KT – Z_bh.min.KT

(10)

Với cột nước này, máy bơm không bắt buộc phải đảm bảo đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.3.5 Cột nước địa hình nhỏ nhất kiểm tra

Cột nước địa hình nhỏ nhất kiểm tra H_đ_h.min.KT là chênh lệch giữa mực nước bể xả nhỏ nhất kiểm tra và mực nước bể hút lớn nhất kiểm tra.

H_đh.min.KT = Z_bx.min.KT – Z_bh.max.KT

(11)

Với cột nước này, máy bơm không bắt buộc phải đảm bảo đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.4 Cột nước tổn thất đường ống và cột nước bơm yêu cầu

6.4.1 Cột nước tổn thất đường ống

6.4.1.1 Cột nước tổn thất đường ống h_tt là tổng tổn thất cột nước thủy lực trên đường ống hút và trên đường ống đẩy của máy bơm, được tính theo công thức:

h_tt = h_tt_._h + h_tt_._đ = Σh_d + Σh_c

(12)

trong đó:

h_tt_._h – Cột nước tổn thất trên đường ống hút, m;

h_tt_._đ – Cột nước tổn thất trên đường ống đẩy, m;

Σh_d – Cột nước tổn thất dọc đường theo chiều dài ống hút và ống đẩy, m;

Σh_c – Cột nước tổn thất cục bộ trên ống hút và ống đẩy, m.

6.4.1.2 Ban đầu, do chưa xác định máy bơm và các thiết bị, ống hút và ống đẩy, cột nước tổn thất sơ bộ lấy theo kinh nghiệm:

h_d = (2 ÷ 3) m trên 1 km chiều dài đường ống;

h_c = (0,75 ÷ 1,0) m đối với trạm bơm lấy nước từ kênh hoặc từ hồ chứa và trạm bơm thoát nước ra kênh hoặc hồ chứa;

Σh_c = (1,0 ÷ 1,5) m đối với trạm bơm lấy nước từ sông và trạm bơm thoát nước ra sông;

Σh_c = (1,5 ÷ 2,0) m đối với trạm bơm có hệ thống đường ống nối ghép chung giữa các máy bơm.

Hoặc có thể sơ bộ xác định lưu lượng thiết kế, đường kính (tham khảo Bảng D.1 và Bảng D.2), chiều dài, hình dạng tuyến, bố trí phụ tùng và thiết bị trên đường ống, rồi để từ đó tính toán ra h_tt.

6.4.2 Cột nước bơm yêu cầu

6.4.2.1 Sơ bộ tính cột nước bơm yêu cầu H₀ theo công thức:

H₀ = H_đ_h.tb.TK + h_tt

với h_tt đã sơ bộ xác định ở trên (xem 6.4.1.2).

6.4.2.2 Xác định đường quan hệ cột nước bơm yêu cầu H₀ theo lưu lượng bơm Q

Với cột nước bơm yêu cầu H₀ được sơ bộ tính toán và với lưu lượng thiết kế trạm bơm Q_tr.TK (xem 6.1.1), sơ bộ xác định số máy và chọn máy bơm; sau đó sơ bộ thiết kế đường ống. Từ đó tính toán lại h_tt và H₀ để xác định các thông số làm việc của máy bơm và chọn lại máy bơm cho đến khi phù hợp.

Công thức chung để tính toán cột nước bơm yêu cầu H₀:

H₀ = H_đ_h + h_tt = H_đ_h + SxQ²

(13)

trong đó:

Q – Lưu lượng chảy qua máy bơm và đường ống, m³/s;

S – Hệ số, phụ thuộc chất lỏng, đường kính ống, đặc tính ống và các thiết bị trên đường ống.

Phải sử dụng lý thuyết về điểm làm việc của máy bơm để xác định các cột nước bơm đặc trưng (khi đã sơ bộ chọn bơm và đường ống) như dưới đây (xem 6.5).

6.5 Các cột nước bơm đặc trưng

6.5.1 Cột nước bơm trung bình thiết kế

Cột nước bơm trung bình thiết kế (cũng là cột nước mà máy bơm thường xuyên làm việc), được tính theo công thức:

H_t_b.TK = H_đ_h.tb.TK + h_tt

(14)

trong đó:

H_đ_h.tb.TK – Cột nước địa hình trung bình thiết kế (xem 6.3.3), m;

h_tt – Cột nước tổn thất trên đường ống ứng với H_đ_h = H_đ_h.tb.TK, m.

Với H_tb.TK, máy bơm làm việc ở vùng hiệu suất cao nhất trên đường đặc tính.

6.5.2 Cột nước bơm lớn nhất thiết kế

H_max_.TK = H_đ_h._max_.TK + h_tt

(15)

trong đó:

H_đh.max.TK – Cột nước địa hình lớn nhất thiết kế (xem 6.3.1), m;

h_tt – Cột nước tổn thất trên đường ống ứng với H_đ_h = H_đh.max.TK, m.

Với H_max.TK, máy bơm phải cung cấp đủ lưu lượng Q_b = Q_b.TK, trong đó Q_b.TK đã được xác định (xem 7.1.3.2), và làm việc ở vùng có hiệu suất cao trên đường đặc tính.

6.5.3 Cột nước bơm nhỏ nhất thiết kế

H_min.TK = H_đh.min.TK + h_tt

(16)

trong đó:

H_đh.min.TK – Cột nước địa hình nhỏ nhất thiết kế (xem 6.3.2), m;

h_tt – Cột nước tổn thất trên đường ống ứng với H_đh = H_đh.min.TK, m.

Với H_min.TK, máy bơm làm việc ở vùng có hiệu suất cao trên đường đặc tính.

6.5.4 Cột nước bơm lớn nhất kiểm tra

H_max.KT = H_đh.max.KT + h_tt

(17)

trong đó:

H_đh.max.KT – Cột nước địa hình lớn nhất kiểm tra (xem 6.3.4), m;

h_tt – Cột nước tổn thất trên đường ống ứng với H_đ_h = H_đh.max.KT, m.

Với H_max.KT, máy bơm không bắt buộc phải cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.5.5 Cột nước bơm nhỏ nhất kiểm tra

H_min.KT = H_đh.min.KT + h_tt

(18)

H_đh.min.KT – Cột nước địa hình nhỏ nhất kiểm tra (xem 6.3.5), m;

h_tt – Cột nước tổn thất trên đường ống ứng với H_đh= H_đh.min.KT, m.

Với H_min.KT, máy bơm không bắt buộc phải cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK.

6.5.6 Các yêu cầu khác khi xác định các cột nước máy bơm đặc trưng:

Cần sử dụng thông số và đường đặc tính của 2 đến 3 máy bơm sẵn có của một số nhà sản xuất để mượn làm mẫu cho việc tính toán thiết kế, trong đó có việc xác định các cột nước đặc trưng trên đây.

Các thông số: lưu lượng bơm Q_b, cột nước bơm H_b, cột nước tổn thất đường ống h_tt (xem từ 6.5.1 đến 6.5.5) phải được xác định thông qua việc tìm điểm làm việc của máy bơm mượn làm mẫu.

7 Chọn máy bơm và động cơ

7.1 Chọn máy bơm

7.1.1 Các loại máy bơm nước

Trong các loại máy bơm nước, máy bơm cánh quạt được sử dụng phổ biến nhất. Để thuận lợi cho công tác thiết kế trạm bơm, máy bơm cánh quạt được phân loại như sau:

a) Theo nguyên lý tác dụng:

– Máy bơm ly tâm, gồm: bơm ly tâm một cửa hút, bơm ly tâm hai cửa hút, bơm ly tâm nhiều cấp;

– Máy bơm hướng trục, gồm: bơm hướng trục cánh quạt cố định, bơm hướng trục cánh quạt xoay được;

– Máy bơm hỗn lưu (còn gọi là bơm hướng chéo).

b) Theo đặc điểm của đĩa bánh xe cánh quạt:

– Máy bơm có bánh xe cánh quạt kín;

– Máy bơm có bánh xe cánh quạt hở;

– Máy bơm có bánh xe cánh quạt chống tắc rác.

c) Theo đặc điểm buồng máy bơm:

– Máy bơm buồng kim loại;

– Máy bơm buồng xoắn bê tông.

d) Theo phương đặt trục máy bơm:

– Máy bơm trục ngang;

– Máy bơm trục đứng;

– Máy bơm trục xiên.

e) Theo vị trí đặt động cơ kéo máy bơm so với mặt nước:

– Máy bơm có động cơ đặt trên khô;

– Máy bơm có động cơ điện đặt ngập trong nước (còn gọi là máy bơm chìm);

– Máy bơm có động cơ điện đặt ngập trong nước và di động trên mái dốc (còn gọi là máy bơm chìm xiên).

f) Phân loại máy bơm theo cỡ máy

Theo lưu lượng định mức của máy bơm Q_b và công suất định mức của động cơ kéo máy bơm N_đc như sau:

– Máy bơm nhỏ: Q_b < 0,3 m³/s và N_đc < 150 kW;

– Máy bơm vừa: 0,3 m³/s ≤ Q_b < 2 m³/s, hoặc Q_b < 0,3 m³/s nhưng N_đc ≥ 150 kW;

– Máy bơm lớn: 2 m³/s ≤ Q_b < 10 m³/s, hoặc Q_b < 2 m³/s nhưng N_đc ≥ 500 kW;

– Máy bơm rất lớn: 10 m³/s ≤ Q_b < 20 m³/s, hoặc Q_b < 10 m³/s nhưng N_đc ≥ 1200 kW;

– Máy bơm đặc biệt lớn: Q_b ≥ 20 m³/s, hoặc Q_b < 20 m³/s nhưng N_đc ≥ 2000 kW,

trong đó:

Q_b – Lưu lượng định mức của máy bơm;

N_đc – Công suất định mức của động cơ kéo máy bơm.

7.1.2 Chọn số máy bơm

7.1.2.1 Số tổ máy phải phù hợp với biểu đồ nhu cầu nước. Số tổ máy lắp trong trạm bơm lấy từ 2 đến 8, tốt nhất là từ 3 đến 5.

7.1.2.2 Số máy lắp trong trạm bơm có thể lớn hơn 8 nếu gặp một trong các trường hợp sau:

– Không có loại máy bơm nào có lưu lượng đủ lớn để đáp ứng yêu cầu số máy lắp trong trạm bơm ≤ 8 theo 7.1.2.1.

– Trạm bơm được phân kỳ xây dựng thành nhiều giai đoạn mà các giai đoạn cách nhau từ 5 năm trở lên;

– Các tính toán kinh tế – kỹ thuật khẳng định sự hợp lý của việc chọn nhiều tổ máy hơn;

– Trạm bơm đặt các máy bơm có cột nước khác nhau (trạm bơm tưới cho các khu vực khác nhau; trạm bơm tưới tiêu kết hợp; trạm bơm cấp nước sinh hoạt, chữa cháy, rửa lọc trong trạm cấp nước,…).

7.1.2.3 Số máy bơm dự phòng

a) Đối với đối tượng phục vụ cho phép gián đoạn thời gian ngắn hoặc giảm lưu lượng yêu cầu, không quy định máy bơm dự phòng.

b) Đối với đối tượng phục vụ không cho phép gián đoạn hoặc giảm lưu lượng yêu cầu thì bố trí máy bơm dự phòng; số máy dự phòng là 1 đối với trạm bơm có tổng số máy đến 8, là 1 ÷ 2 đối với trạm bơm có tổng số máy từ 9 máy trở lên.

c) Đối với trạm bơm làm việc trong các điều kiện khó khăn, ảnh hưởng tới độ tin cậy làm việc của máy bơm và thiết bị (như: môi trường có tính ăn mòn cao, hoặc hàm lượng bùn cát thô trong nước lớn, số lần khởi động máy bơm nhiều, v.v…) thì bố trí máy bơm dự phòng; số máy dự phòng là 1 ÷ 2 đối với trạm bơm có tổng số máy đến 8, là 2 ÷ 3 đối với trạm bơm có tổng số máy từ 9 máy trở lên.

d) Trạm bơm kết hợp phục vụ ngành khác, số máy dự phòng cần tuân theo quy định của ngành đó.

7.1.2.4 Số máy trong trạm bơm có thể được chọn bằng 1 nếu gặp một trong các trường hợp sau:

– Các trạm bơm cấp nước tưới có lưu lượng nhỏ hơn 0,3 m³/s và công suất nhỏ ≤ 33 kW;

– Khi có luận chứng riêng rằng việc đặt 1 máy là hợp lý.

Khi chọn số máy lắp trong trạm là 1, trong kho của khu trạm bơm nên có 1 tổ máy dự phòng để có thể lắp đặt thay thế nhanh trong trường hợp cần thiết.

7.1.2.5 Khi cần bố trí ống đẩy chung, số máy bơm trong trạm bơm nên là bội số của 2 hoặc 3 để dễ dàng hợp nhất các ống đẩy.

7.1.3 Chọn máy bơm

7.1.3.1 Yêu cầu đối với máy bơm

Máy bơm được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

– Bảo đảm cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_b.TK khi làm việc với các cột nước thiết kế;

– Có hiệu suất cao trong phạm vi làm việc yêu cầu;

– Khả năng chống khí thực tốt (tức là, đường đặc tính [H_ck] cao, hay đường đặc tính [Δh] thấp, hay đường đặc tính NPSHr thấp) trong phạm vi làm việc yêu cầu và máy bơm không bị khí thực;

– Động cơ đi kèm không bị quả tải trong phạm vi làm việc yêu cầu;

– Có độ tin cậy làm việc cao;

– Thuận tiện cho việc mua sắm, vận chuyển, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, thay thế linh kiện.

7.1.3.2 Cách chọn máy bơm

Từ lưu lượng thiết kế trạm bơm Q_tr.TK và số máy bơm làm việc n, tính được lưu lượng yêu cầu đối với một máy bơm Q_b_.tk:

Q_b.TK =	Q_tr_.TK	(19)
	n

Có lưu lượng Q_b.TK và các cột nước bơm đặc trưng (H_tb.TK, H_max_._TK, H_min.TK), dựa vào tài liệu sản phẩm máy bơm của các nhà sản xuất, tiến hành chọn máy bơm.

Trường hợp đặc biệt, nếu không chọn được máy bơm nào thỏa mãn điểm làm việc yêu cầu, thì áp dụng luật tương tự (luật đồng dạng) để thay đổi vòng quay hoặc giảm đường kính bánh xe cánh quạt (chỉ áp dụng đối với máy bơm ly tâm) sao cho máy bơm mới thỏa mãn yêu cầu.

Đối với các trạm bơm có lưu lượng yêu cầu và cột nước yêu cầu thay đổi lớn, có thể dùng các máy bơm lớn nhỏ khác nhau trong cùng một trạm bơm.

7.1.3.3 Chọn máy bơm phải kết hợp chặt chẽ với chọn số máy bơm, kết cấu công trình trạm và các vấn đề liên quan khác, sao cho có được phương án tốt nhất về kỹ thuật và kinh tế.

7.1.3.4 Sau khi đã xác định được lưu lượng yêu cầu một máy bơm Q_b.TK và các cột nước bơm đặc trưng, cần tập hợp thành bảng các thông số yêu cầu chọn máy bơm (xem Bảng 2) để phục vụ cho việc mua sắm máy bơm và thiết bị.

Bảng 2 – Thống kê các thông số yêu cầu để chọn máy bơm

Cột nước

Trường hợp làm việc với cột nước đặc trưng:

H_m_i_n.KT

H_m_i_n.TK

H_tb.TK

H_max.TK

H_max.KT

Mực nước bể hút (m)

Mực nước bể xả (m)

Cột nước địa hình (m)

Cột nước tổn thất (m)

Cột nước bơm yêu cầu (m)

Yêu cầu về lưu lượng bơm (m³/s)

Q_b.TK =	Q_tr.TK
	n

Yêu cầu về hiệu suất bơm

Cao

Cao nhất

Cao

Yêu cầu chống khí thực

–

Không bị khí thực

–

Yêu cầu công suất động cơ

–

Không bị quá tải

–

CHÚ THÍCH 1: Tại H_min.KT và H_max_._KT máy bơm không bắt buộc phải cung cấp đủ lưu lượng thiết kế trạm Q_tr.TK và phải có biện pháp đảm bảo các thiết bị thủy động lực không bị hư hại (không bị khí thực, không bị quá tải).

CHÚ THÍCH 2: n – Số máy bơm trong trạm bơm, chưa kể máy bơm dự phòng.

CHÚ THÍCH 3: Khi có các phương án máy bơm khác loại máy (như máy bơm dùng động cơ khô và bơm chìm) được đưa vào xem xét, cần thống nhất vị trí mặt cắt vào của máy bơm (nơi máy bơm nối với ống hút) và vị trí mặt cắt ra của máy bơm (nơi máy bơm nối với ống đẩy) trong việc xác định các thông số làm việc (Q, H, η,…) của máy bơm để quy đổi về một mặt bằng khi so sánh thông số, đặc tính của máy bơm.

CHÚ THÍCH 4: Hiệu suất bơm η là tích số của hiệu suất ma sát thủy lực η_tl, hiệu suất xung kích thủy lực η_xk và hiệu suất cơ khí η_ck của máy bơm, tính từ cửa vào đến cửa ra của máy bơm (η = η_tlxη_xkxη_ck).

7.2 Chọn động cơ kéo máy bơm

7.2.1 Yêu cầu chung về động cơ kéo máy bơm

7.2.1.1 Đối với trạm bơm, chi phí năng lượng thường là lớn nhất trong các loại chi phí quản lý, cho nên phải chú ý đến vấn đề tiết kiệm năng lượng và phải chọn động cơ hợp lý để phát huy hết công suất.

7.2.1.2 Chọn động cơ phải chú ý tới các điều kiện khởi động và làm việc của động cơ. Khi khởi động, động cơ không gây ảnh hưởng đến các hộ dùng điện khác.

7.2.1.3 Động cơ phải đảm bảo phối hợp làm việc với máy bơm hiệu quả, có thể trợ giúp bảo vệ máy bơm và các thiết bị cơ khí khác khi làm việc bình thường, cũng như khi khởi động và khi dừng máy.

7.2.1.4 Một số trường hợp, cần có động cơ thích hợp cho việc thay đổi số vòng quay để điều chỉnh trạng thái làm việc của máy bơm.

7.2.1.5 Động cơ phải có kiểu trục phù hợp với trục máy bơm, tạo sự thuận lợi cho việc kết nối giữa động cơ với máy bơm.

7.2.1.6 Thiết bị truyền động từ động cơ sang máy bơm phải có hiệu suất truyền động cao, trợ giúp bảo vệ động cơ và máy bơm. Trong những trường hợp cần thiết, thiết bị truyền động có thể làm nhiệm vụ điều chỉnh số vòng quay của máy bơm.

7.2.1.7 Cần xét đến mọi trường hợp quá tải có thể xảy ra, nhất là ở các trạm bơm có mực nước thượng, hạ lưu thay đổi nhiều, hoặc các trạm bơm có đường ống đẩy kiểu xi phông.

7.2.2 Các loại động cơ sử dụng kéo máy bơm

7.2.2.1 Động cơ điện

Hầu hết các trạm bơm cấp, thoát nước đều sử dụng động cơ điện; trong đó, động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc được sử dụng rộng rãi nhất. Tùy theo công suất định mức, cấp điện áp của động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc dùng trong trạm bơm thường được chọn như sau:

N_đc < 200 kW: thường dùng điện áp 380 V;

N_đc = 200 kW ÷ 400 kW: có thể dùng điện áp 380 V hoặc 6 kV;

N_đc = 400 kW ÷ 1000 kW: nên dùng điện áp 6 kV;

N_đc = 1000 kw ÷ 2000 kW: có thể dùng điện áp 6 kV hoặc 10 kV;

N_đc > 2000 kW: nên dùng điện áp 10 kV.

7.2.2.2 Động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong được sử dụng khi nguồn điện quá xa trạm bơm, trạm bơm hoạt động không thường xuyên, trạm bơm lưu động,… và khi dùng động cơ đốt trong là kinh tế hơn so với động cơ điện.

7.2.3 Xác định công suất động điện kéo máy bơm

7.2.3.1 Tính công suất yêu cầu động cơ

Công suất yêu cầu lớn nhất đối với với động cơ kéo máy bơm được tính theo công thức:

(20)

trong đó:

Q_b, H_b, η_b – Lưu lượng bơm, m³/s, cột nước bơm, m, và hiệu suất bơm tại điểm làm việc cho công suất trục bơm là lớn nhất trong phạm vi cột nước yêu cầu (xem Bảng 2), được xác định thông qua việc tìm điểm làm việc của máy bơm.

η_td – Hiệu suất truyền động, xác định theo thông số kỹ thuật của thiết bị truyền động;

γ – Trọng lượng riêng của chất lỏng đi qua máy bơm, N/m³;

K – Hệ số dự trữ công suất để đảm bảo an toàn và có tính đến các tổn thất bất thường có thể xảy ra (xem Bảng 3).

Bảng 3 – Hệ số dự trữ công suất K

N(kW)	2 ÷ 5	5 ÷ 50	50 ÷ 100	100 ÷ 500	> 500
K	1,7 ÷ 1,5	1,5 ÷ 1,3	1,3 ÷ 1,2	1,2 ÷ 1,15	1,15 ÷ 1,05

Với chất lỏng là nước ở nhiệt độ bình thường, γ ≈ 9810 N/m³ và dùng đơn vị đo công suất là kW thì công thức (20) được viết thành:

(21)

7.2.3.2 Điều chỉnh công suất động điện cơ theo nhiệt độ

Khi nhiệt độ môi trường vượt quá nhiệt độ làm việc bình thường, cần điều chỉnh công suất định mức thực tế của động cơ theo đề nghị của nhà chế tạo. Trong tính toán sơ bộ, có thể nhân công suất định mức với hệ số điều chỉnh nhiệt độ K_t như sau đây (xem Bảng 4).

Bảng 4 – Hệ số nhiệt độ K_t

Loại động cơ điện	Nhiệt độ môi trường xung quanh (°C)
Loại động cơ điện	40	45	50
Không đồng bộ	0,95	0,90	0,85
Đồng bộ	0,95	0,875	0,75

7.2.4 Chọn động cơ điện

Dựa vào tài liệu về thông số kỹ thuật động cơ của các nhà sản xuất, tiến hành chọn động cơ, sao cho:

– Động cơ có kết cấu trục phù hợp với máy bơm;

– Công suất định mức của động cơ phải bằng hoặc lớn hơn công suất yêu cầu lớn nhất: N_đc ≥ N^yc_max;

– Số vòng quay định mức của động cơ n_đ_c bằng số vòng quay định mức của máy bơm n_b, hoặc nếu có sai khác thì sai số không vượt quá mức cho phép (thường lấy là 3%):

(22)

Với các máy bơm có số vòng quay n_b < 500 r/min và công suất động cơ N_đ_c > 200 kW, nên chọn động cơ có số vòng quay n_đ_c > 1000 r/min kèm theo hộp giảm tốc để giảm kích thước và trọng lượng của động cơ.

Đối với các máy bơm đã có động cơ đi kèm, cần kiểm tra động cơ theo điều kiện:

(23)

8 Khí thực máy bơm và xác định cao trình đặt máy

8.1 Hiện tượng khí thực, độ cao đặt máy và cao trình đặt máy

8.1.1 Khi thiết kế trạm bơm, cần đảm bảo máy bơm không bị khí thực trong phạm vi cột nước làm việc yêu cầu.

8.1.2 Độ cao đặt máy

Để ngăn ngừa hiện tượng khí thực, độ cao đặt máy (còn gọi là độ cao hút nước địa hình) h_s tính từ mặt thoáng bể hút tới điểm tính toán không được vượt quá độ cao hút nước cho phép [h_s]:

h_s ≤ [h_s]

(24)

Khi tính toán h_s theo độ cao chân không cho phép [H_ck] hoặc theo độ dự trữ khí thực cho phép [Δh] thì điểm tính toán là điểm trung tâm bánh xe cánh quạt của máy bơm (xem Hình 1).

Khi tính toán h_s theo cột nước hút thực dương cho phép NPSHr (Required net positive suction head) thì điểm tính toán là tâm của tiết diện s-s ngay ở mép vào cánh quạt (xem Hình 2).

Đối với máy bơm trục ngang thì điểm tính toán nằm trên tuyến tâm trục máy bơm.

Quy ước rằng, h_s dương khi điểm tính toán nằm trên mực nước bể hút, ngược lại h_s âm khi điểm tính toán nằm dưới mực nước bể hút.

Hình 1 – Điểm tính toán khi xác định độ cao mặt máy theo [H_ck] hoặc [Δh]

Hình 2 – Điểm tính toán khi xác định độ cao đặt máy theo NPSH

8.1.3 Cao trình đặt máy

Để an toàn về khí thực, cao trình đặt máy Z_đm được xác định theo điều kiện:

Z_đm = Z_bh.tt + [h_s]

(25)

trong đó:

Z_bh.tt – Cao trình mực nước bể hút tính toán so với mặt chuẩn, m;

[h_s] – Độ cao đặt máy cho phép, m, xác định theo điều kiện đảm bảo an toàn khí thực cho máy bơm.

8.2 Xác định độ cao đặt máy theo điều kiện chống khí thực

8.2.1 Xác định độ cao đặt máy theo độ cao chân không cho phép

Công thức xác định:

[h_s] = [H_ck] – 10 + H_a + 0,24 – H_bh –	v²_v	– h_tt.oh – S	(26)
	2 x g

trong đó:

[H_ck] – Độ cao chân không cho phép, m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét;

H_a – Cột nước áp suất khí trời tại mặt thoáng bể hút, m;

H_bh – Cột nước áp suất bốc hơi của chất lỏng đi qua máy, m, phụ thuộc nhiệt độ (xem Bảng A.2);

v_v – Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt cửa vào máy bơm, m/s;

h_tt_.oh – Tổn thất thủy lực trên đường ống hút tính từ mặt thoáng bể hút tới cửa vào máy bơm, m;

g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s²;

S – Độ cao an toàn tăng thêm, lấy S = (0,5 ÷ 1,0) m.

Cột nước áp suất khí trời H_a, phụ thuộc cao trình mặt thoáng bể hút Z_bh, tra ở các bảng có sẵn (xem Bảng A.1), hoặc tính theo công thức gần đúng:

H_a = 10,33 –	Z_bh	(27)
	900

Khi đã chọn cao trình đặt máy, hoặc đối với những trạm bơm đã xây dựng thì cần kiểm tra điều kiện an toàn khí thực theo điều kiện:

H_ck.a ≤ [H_ck] – S

(28)

với:

H_ck.a = Z_đm.a – Z_bh.a + 10 – H_a – 0,24 + H_bh +	v²_v	+ h_tt.oh	(29)
	2 x g

trong đó:

_Hck.a – Độ cao chân không đang có của hệ thống, m;

[H_ck] – Độ cao chân không cho phép, m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét;

Z_đ_m.a – Cao trình đặt máy đã chọn, m;

Z_bh.a – Mực nước bể hút đang xét, m;

Các ký hiệu khác đã được giải thích ở trên (xem 8.2.1).

8.2.2 Xác định độ cao đặt máy theo độ cao dự trữ khí thực cho phép

Công thức xác định:

[h_s] = H_a – h_tt.oh – [Δh] – S

(30)

trong đó:

[Δh] – Độ cao dự trữ khí thực cho phép, m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét;

H_a, H_bh, h_tt_._oh – Đã được giải thích ở trên (xem 8.2.1).

Khi đã chọn cao trình đặt máy, hoặc đối với những trạm bơm đã xây dựng thì cần kiểm tra an toàn khí thực theo điều kiện:

Δh_a ≥ [Δh] + S

(31)

với

Δh_a = -Z_đm.a + Z_bh.a + H_a – H_bh – h_tt.oh

(32)

trong đó:

Δh_a – Độ cao dự trữ khí thực đang có của hệ thống, m;

[Δh] – Độ cao dự trữ khí thực cho phép, m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét;

Các ký hiệu khác đã được giải thích ở trên (xem 8.2.1).

8.2.3 Xác định độ cao đặt máy theo cột nước hút thực dương cho phép

Công thức xác định:

[h_s] = H_a – H_bh -h_tt_._oh – NPSHr – S

(33)

trong đó:

NPSHr – Cột nước hút thực dương cho phép (yêu cầu), m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét;

H_a, H_bh, h_tt_._oh – Đã được giải thích ở trên (xem 8.2.1).

Khi đã chọn cao trình đặt máy, hoặc đối với những trạm bơm đã xây dựng thì cần kiểm tra điều kiện an toàn khí thực theo điều kiện:

NPSHa ≥ NPSHr + S

(34)

với:

NPSHa = -Z_đma + Z_bh.a + H_a – H_bh – h_tt.oh

(35)

trong đó:

NPSHa – Cột nước hút thực dương đang có của hệ thống, m;

NPSHr – Cột nước hút thực dương cho phép, m, tra trên đường đặc tính của máy bơm ứng với điểm làm việc đang xét.

Các ký hiệu khác đã được giải thích như ở trên (xem 8.2.1).

9 Nhà máy bơm

9.1 Các loại nhà máy bơm

9.1.1 Xác định hình dạng và kết cấu của nhà máy bơm phải dựa vào các yếu tố sau:

– Hình dạng, kích thước và các đặc điểm khác của máy bơm và động cơ kéo máy bơm;

– Đặc điểm của nguồn nước;

– Điều kiện địa hình, địa chất nơi đặt trạm;

– Điều kiện khí hậu;

– Vật liệu xây dựng, v.v…

9.1.2 Chọn loại nhà máy bơm

Khi thiết kế trạm bơm, cần phân tích để chọn loại nhà máy bơm phù hợp trong các loại cơ bản sau đây:

– Nhà máy bơm kiểu khối tảng;

– Nhà máy bơm kiểu buồng xoắn bê tông;

– Nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt chìm;

– Nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt khô;

– Nhà máy bơm kiểu buồng khô;

– Nhà máy bơm kiểu móng tách rời;

– Nhà máy bơm lắp máy bơm chìm;

– Nhà máy bơm của trạm bơm di động (trên ray, trên xe cơ giới);

– Nhà máy bơm của trạm bơm nổi (trạm bơm thuyền, trạm bơm phao);

Ngoài ra, còn có các kiểu nhà máy bơm: lắp máy bơm bơm trục vít, lắp máy bơm trục xiên, lắp máy bơm trên cánh van, v.v…

Ở các bảng và hình vẽ minh họa sau đây trình bày hình dạng của một số loại, kiểu nhà máy bơm chủ yếu có liên quan chặt chẽ với loại máy bơm.

Bảng 5 – Hình dạng một số trạm bơm có Q_tr > 1 m³/s

Nhà máy bơm	Loại máy bơm	Sơ đồ nhà máy
Khối tảng	Hướng trục trục đứng	Hình 3-a và 4-a
Khối tảng	Ly tâm 1 cửa hút trục đứng	Hình 3-b
Khối tảng giếng sâu	Ly tâm 1 cửa hút trục đứng	Hình 3-c
Buồng khô	Ly tâm 1 cửa hút trục đứng; Hướng trục trục đứng	Hình 3-d
Buồng khô	Ly tâm 2 cửa hút trục đứng	Hình 3-e
Buồng khô	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 3-g
Buồng khô	Hướng trục trục đứng	Hình 3-h
Buồng khô giếng sâu	Ly tâm 1 hoặc 2 cửa hút trục đứng	Hình 3-i
Buồng khô giếng sâu	Ly tâm 1 cửa hút trục đứng; Hướng trục trục đứng	Hình 3-h
Buồng ướt máy đặt tầng khô	Ly tâm 1 cửa hút trục đứng	Hình 3-k
Buồng ướt máy đặt tầng khô	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 4-b
Buồng ướt máy chìm	Hướng trục trục đứng	Hình 4-c
Móng tách rời	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hlnh 4-d
Móng tách rời kết hợp công trình lấy nước	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 4-e
Thuyền	Hướng trục trục ngang	Hình 4-g
Thuyền	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 4-h
Buồng xoắn bê tông	Trục đứng (hướng trục; hỗn lưu; li tâm)	Hình 7
Lắp máy bơm chìm	Chìm (hướng trục; hỗn lưu)	Hình 6-a

Bảng 6 – Hình dạng một số trạm bơm có Q_tr ≤ 1 m³/s

Nhà máy bơm	Loại máy bơm	Sơ đồ nhà máy
Buồng khô	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 3-g
Buồng khô	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang	Hình 5-a
Buồng khô	Hướng trục trục ngang	Hình 5-b
Buồng khô	Hướng trục trục đứng	Hình 3-h
Buồng ướt máy bơm đặt tầng khô	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang; Ly tâm 2 cửa hút trục ngang; Hướng trục trục ngang	Hình 4-b
Buồng ướt máy bơm đặt chìm	Hướng trục trục đứng	Hình 4-c
Móng tách rời	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang; Ly tâm 2 cửa hút trục ngang; Hướng trục trục ngang	Hình 4-d
Móng tách rời kết hợp công trình lấy nước	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang; Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 4-e
Thuyền	Ly tâm 2 cửa hút trục ngang; Hướng trục trục ngang	Hlnh 4-g và 4-h
Di động trên đường ray ở mái dốc	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang; Ly tâm 2 cửa hút trục ngang	Hình 4-i
Di động trên xe cơ giới	Ly tâm 1 cửa hút trục ngang; Ly tâm 2 cửa hút trục ngang
Lắp máy bơm chìm	Chìm (hướng trục, hỗn lưu)	Hình 6-b
Lắp máy bơm chìm xiên	Chìm xiên	Hình 30

Hình 3 – Sơ đồ kết cấu các loại nhà máy bơm

Hình 4 – Sơ đồ kết cấu các loại trạm bơm

Hình 5 – Sơ đồ kết cấu các loại trạm bơm

Hình 6 – Sơ đồ kết cấu các loại trạm bơm

Hình 7 – Sơ đồ kết cấu các loại trạm bơm

9.2 Yêu cầu chung về kích thước nhà máy bơm

9.2.1 Đối với các trạm bơm cố định

9.2.1.1 Xác định kích thước của nhà máy bơm dựa vào kích thước và đặc điểm của các thiết bị đặt trong nhà máy; đồng thời, còn căn cứ vào điều kiện địa hình, mực nước thấp nhất và lớn nhất ở hai phía thượng và hạ lưu và các điều kiện có liên quan khác.

9.2.1.2 Thiết kế nhà đặt máy bơm phải đảm bảo điều kiện làm việc an toàn và thuận lợi cho công tác quản lý; có sàn lắp ráp, sửa chữa và sàn bố trí các thiết bị phục vụ công tác quản lý với diện tích mặt bằng phù hợp; có hệ thống thông gió và chiếu sáng phù hợp; có không gian để bố trí thiết bị phòng cháy và chữa cháy, có các hành lang và cầu thang để nối liên thông giữa các tầng của nhà máy; có giải pháp vận chuyển máy móc, thiết bị phù hợp; có rãnh thu nước, giếng tập trung nước và lắp đặt thiết bị bơm phù hợp để tiêu nước rò rỉ vào trong nhà máy.

9.2.1.3 Chiều cao đặt thiết bị nâng chuyền phải tính đến kích thước của các thiết bị cần vận chuyển với khoảng cách an toàn được đảm bảo. Trường hợp di chuyển vật nặng bằng cáp treo mềm thì chiều cao an toàn trên các vật tĩnh lấy từ 0,5 m đến 0,7 m; còn trường hợp di chuyển bằng thanh treo cứng thì chiều cao an toàn đó lấy từ 0,25 m đến 0,35 m. Khoảng cách an toàn từ vật nâng tới các vật cố định phía bên cạnh đường di chuyển không được nhỏ hơn 0,30 m.

Khi nâng các trục của máy bơm trục đứng và của động cơ điện phải treo cứng vào móc cầu trục, trong tất cả các trường hợp khác bằng dây cáp mềm; chiều dài của dây cáp treo được xác định theo điều kiện góc treo cáp ≤ 60°.

9.2.1.4 Khoảng cách lối đi lại giữa các thiết bị và kết cấu xây dựng được chọn theo hướng dẫn (xem Bảng 7).

9.2.1.5 Các thiết bị phân phối điện và các gian phòng quản lý có thể bố trí trong nhà máy bơm, ở phía các đầu hồi, phần không gian bên trên các ống dẫn nước, hoặc làm nhà riêng biệt.

9.2.1.6 Phòng đặt thiết bị ắc quy cần phải thiết kế theo các yêu cầu an toàn điện, hóa chất sử dụng trong ắc quy.

9.2.1.7 Đối với những nhà máy bơm có hệ thống cáp điện phức tạp cần thiết kế hệ thống treo cáp điện, sử dụng tầng kép, tầng lửng để đặt cáp nhưng chiều cao không nhỏ hơn 1,8 m. Trong tất cả các trường hợp còn lại cần thiết kế các rãnh cáp ngầm.

9.2.1.8 Các thiết bị chủ yếu phải được bố trí trong vùng hoạt động của máy chính. Nếu thiết bị phụ trợ có khối lượng lớn hơn 100 kg đặt ở ngoài vùng hoạt động của máy chính cần dự kiến vị trí để lắp đặt.

9.2.1.9 Trường hợp nhà máy chôn sâu hoặc nhà máy bơm khối tảng, việc lắp đặt các thiết bị có thể thực hiện bằng cổng trục chân dê hoặc cẩu trên ô tô qua các lỗ tháo lắp hoặc các mái có thể đẩy sang bên.

9.2.1.10 Nhà máy bơm phải tính toán đảm bảo không ngập nước. Cao trình sàn đặt trên mặt đất tối thiểu phải cao hơn cao độ mực nước lớn nhất kể cả độ dềnh do sóng và độ cao an toàn.

Kích thước tầng dưới mặt đất của nhà máy bơm phải là nhỏ nhất, đồng thời đảm bảo thuận lợi cho việc bố trí và vận hành các thiết bị cũng như điều kiện về độ bền và độ ổn định của công trình.

Bảng 7 – Chiều rộng tối thiểu lối đi lại trong nhà máy bơm

Đơn vị tính bằng m

Các lối đi lại	Lưu lượng máy bơm (m³/s)
Các lối đi lại	Đến 0,5	Từ 0,5 ÷ 2,0	Trên 2,0
Lối đi lại giữa mặt mút của thiết bị và tường	1,0	1,2	1,2
Lối đi lại giữa các mặt mút của thiết bị	1,0	1,2	1,2 ÷1,5
Lối đi lại giữa các thiết bị và tường	1,0	1,25	1,5
Lối đi lại giữa các thiết bị đặt song song	1,0 ÷ 1,2	1,2 ÷ 1,5	1,5 ÷ 2,0
Lối đi lại giữa bệ của tổ máy và bảng điện hoặc tủ điện phân phối	2,0	2,0	2,0
Lối đi lại giữa các phần động của động cơ	1,2	1,5	1,5
Lối đi lại giữa các tổ máy bơm trục đứng		1,0	1,5
CHÚ THÍCH 1: Lối đi lại giữa các thiết bị và tường cần được chuẩn xác lại theo vùng hoạt động của móc và của thiết bị nâng. Không được kéo xiên móc cẩu khi lắp đặt thiết bị. CHÚ THÍCH 2: Lối đi lại giữa các tổ máy bơm trục đứng phải phù hợp với kích thước của ống hút hoặc buồng hút. Các kích thước, hình dạng của ống hút và buồng hút của máy bơm phải lấy theo chỉ dẫn của nhà chế tạo thiết bị hay theo tài liệu thí nghiệm mô hình của các đơn vị nghiên cứu. CHÚ THÍCH 3: Lối đi lại giữa các phần nhô ra của máy và của móng phải lấy theo tổ máy lớn nhất. CHÚ THÍCH 4: Tổ máy có công suất đến 10 kW cho phép đặt bên tường nhà máy bơm, trong các giá đỡ. CHÚ THÍCH 5: Có thể đặt 2 tổ máy có lưu lượng mỗi tổ đến 0,5 m³/s với các động cơ điện hạ thế 380 V trên một bệ móng với điều kiện là xung quanh bệ móng để lối đi lại không nhỏ hơn 0,7 m; khoảng cách lưu không giữa các tổ máy không nhỏ hơn 0,3 mm. CHÚ THÍCH 6: Kích thước các lối đi lại giữa các thiết bị và các kết cấu xây dựng của nhà máy bơm làm việc tự động có thể giảm 20% đến 25% khi có luận chứng cụ thể, nhưng không nhỏ hơn 0,7 mm.

9.2.1.11 Ống hút cong, buồng hút, buồng xoắn, bệ đỡ của máy bơm được xác định theo đề xuất hay chỉ dẫn thiết kế lắp đặt của nhà sản xuất máy bơm. Dung sai đổ bê tông của các kết cấu này lấy theo tiêu chuẩn về bê tông cốt thép toàn khối dùng cho các công trình thủy công, đồng thời phải tuân theo yêu cầu của nhà sản xuất bơm.

9.2.1.12 Trong nhà máy bơm cần bố trí gian để lắp ráp hoặc sửa chữa máy bơm và thiết bị. Đối với các trạm cấp nước, gian lắp ráp và sửa chữa phải đủ để sửa chữa 1 tổ máy bơm nếu trong nhà máy có đến 6 tổ máy, đủ để sửa chữa đồng thời 2 tổ máy nếu trong nhà máy có từ 7 tổ máy trở lên. Đối với các trạm bơm thoát nước mưa, gian lắp ráp và sửa chữa phải đủ để sửa chữa 1 tổ máy nếu trong nhà máy có đến 8 tổ máy, đủ để sửa chữa đồng thời 2 tổ máy nếu trong nhà máy có từ 9 tổ máy trở lên.

Nếu việc lắp ráp và sửa chữa máy bơm và thiết bị có thể sử dụng lối đi lại giữa các tổ máy, hoặc lối đi lại phía tường trước, hoặc lối đi lại phía tường sau, hoặc chỗ trống của các tổ máy chưa lắp đặt, thì có thể giảm bớt diện tích gian lắp ráp, hoặc có thể không phải làm gian lắp ráp riêng, miễn là đảm bảo diện tích cho các nhu cầu nêu trên đây.

Nếu có thể, việc sửa chữa những phần thiết bị cồng kềnh có thể thực hiện ở ngoài nhà máy bơm.

Khi có luận chứng đặc biệt, có thể bố trí các máy công cụ của xưởng sửa chữa dọc theo tường của gian lắp ráp ngoài vùng hoạt động của cầu trục chính.

9.2.1.13 Việc kiểm tra các máy biến áp lực của các trạm biến áp bố trí trên cùng mặt bằng với trạm bơm mà tại đó cần trục có sức nâng đủ lớn thì nên thực hiện tại sàn lắp ráp của gian máy.

9.2.1.14 Ống hút và ống đẩy xuyên qua tường nhà máy được liên kết với tường theo một trong hai hình thức sau:

– Ngàm cứng: Được áp dụng khi tường nhà được dùng làm gối néo. Ống được xuyên qua một lỗ dự kiến được trừ sẵn trên tường. Trên đoạn ống qua tường có vòng ôm và vành chống thấm bằng thép được hàn với cốt thép chính của công trình. Sau đó đổ bê tông chèn và sau khi phần bê tông này đã co ngót đạt trạng thái ổn định thì phụt thêm chất chống thấm vào các chỗ có thể có nước thấm qua.

– Ngàm mềm: Được áp dụng cho các trường hợp còn lại, đặc biệt là trong các vùng có động đất. Khe hở giữa tường và ống không nhỏ hơn 50 mm. Nếu chỗ ống xuyên qua tường thấp hơn mực nước ngầm phải đặt các vành chống thấm mềm.

9.2.1.15 Đường ống của các hệ thống phụ cho phép đặt trong các rãnh lộ thiên hoặc ngầm, trừ các ống của hệ thống thông gió. Các ống nói trên cũng có thể đặt chìm vào các kết cấu bê tông, nhưng phải đảm bảo không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của các kết cấu đó.

Tránh đặt các ống dẫn trong gian điện kỹ thuật. Nếu việc tránh này không thể thực hiện được thì ống dẫn nói trên phải được bao phủ bởi một lớp cách điện và đặt trong vỏ riêng. Không đặt các ống dẫn qua gian nhà để ắc quy.

9.2.2 Đối với các trạm bơm nổi

9.2.2.1 Các trạm bơm nổi (trên thuyền và trên phao) phải được chế tạo theo các tiêu chuẩn chuyên ngành và theo các yêu cầu chỉ dẫn trong tài liệu này.

9.2.2.2 Thiết kế kỹ thuật của trạm bơm nổi có tải trọng toàn bộ trên 15 tấn hoặc số người làm việc trên trạm bơm nổi nhiều hơn 12, phải được cơ quan đăng kiểm của ngành vận tải thủy thẩm định theo quy định đối với phương tiện thủy nội địa.

9.3 Nhà máy bơm kiểu khối tảng

9.3.1 Đặc điểm của nhà máy bơm khối tảng

Nhà máy bơm khối tảng có ống hút được đúc liền khối trong khối mỏng, nhà máy nặng, chống đẩy nổi tốt. Tính từ trên xuống nhà máy bơm (xem Hình 9) gồm các tầng:

– Tầng động cơ (còn gọi là tầng trên hay gian động cơ);

– Tầng bơm (còn gọi là gian bơm);

– Tầng móng (còn gọi là tầng ống hút).

Cả tầng bơm và tầng móng được gọi là tầng dưới.

9.3.2 Điều kiện xây dựng nhà máy bơm khối tảng

Các điều kiện xây dựng nhà máy bơm khối tảng gồm:

– Lắp máy bơm lớn với lưu lượng một máy ≥ 2 m³/s;

– Sử dụng máy bơm trục đứng;

– Độ cao đặt máy h_s ≤ 0 để phù hợp kết cấu ống hút lớn;

– Biên độ dao động mực nước bể hút ΔZ có thể bất kỳ; nếu ΔZ lớn thì nhà máy bơm sẽ là kiểu khối tảng giếng sâu;

– Nền rắn chắc; nếu nền mềm yếu thì phải được xử lý.

9.3.3 Ống hút nhà máy bơm khối tảng

Ống hút có nhiệm vụ hướng chất lỏng chảy vào máy bơm một cách xuôi thuận, vận tốc biến đổi từ từ và sự phân bố vận tốc đều đặn, đặc biệt là ở tiết diện trước khi vào máy bơm.

Kích thước của ống hút đi kèm máy bơm được thí nghiệm mô hình để tìm ra. Khi không có thí nghiệm mô hình, sơ bộ có thể tham khảo tài liệu ống hút định hình của một số nghiên cứu đã có, như kết quả nghiên cứu của Nga thể hiện trên Hình 8 với các kích thước được tính theo tỷ lệ đường kính bánh xe cánh quạt D.

Đối với máy bơm lớn thì nên chọn ống hút có dạng cong, ống hút ở Hình 8-a có kích thước mặt bằng nhỏ, chiều cao miệng ống lớn; còn ống hút như ở Hình 8-b có kích thước mặt bằng lớn, chiều cao miệng ống thấp.

Đối với những máy bơm có đường kính bánh xe cánh quạt nhỏ hơn 1 m, có thể dùng ống hút thẳng với dạng buồng hình chữ nhật như Hình 8-c. Tuy nhiên, dòng chảy tại chỗ ngoặt lên máy bơm không được thuận và có thể ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của máy bơm.

Hình 8 – Một số loại ống hút định hình

9.3.4 Yêu cầu cấu tạo đối với tầng móng

Việc xác định các kích thước tầng móng phải căn cứ vào kích thước ống hút và sơ đồ bố trí phối hợp giữa các tầng và các bộ phận của nhà máy (xem Hình 9) sao cho tối ưu về kết cấu và công năng.

Lớp lót đáy móng bằng bê tông thường mác M100, chiều dày (10 ÷ 20) cm, trị số nhỏ khi đáy hố móng nông và nằm trên mực nước ngầm, trị số lớn khi đáy hố móng sâu và nằm dưới mực nước ngầm.

Lỗ lên xuống ống hút: Từ gian bơm xuống ống hút làm lỗ lên xuống. Lỗ có kích thước đủ cho người lên xuống, nếu là lỗ tròn thì lấy đường kính lỗ d ≥ 0,6 m, nếu là lỗ vuông thì lấy bề rộng mỗi cạnh lỗ a ≥ 0,6 m). Trên lỗ có nắp đậy bằng thép tấm dày từ (10 ÷ 15) mm, chừa lỗ để bắt bu lông với sàn và có gioăng cao su để chống nước rò lên sàn. Ở đoạn ống hút gần chỗ khủyu cong, không cho phép bố trí lỗ lên xuống, hố tập trung nước, các thang lên xuống và các chi tiết khác làm dòng chảy trong ống hút bị sai lệch so với yêu cầu thiết kế ống hút.

Đường hầm tập trung nước: Có nhiệm vụ tập trung nước từ ống hút khi sửa chữa và nước thấm từ sàn bơm xuống. Đáy hầm thấp hơn đáy ống hút (10 ÷ 20) cm. Bố trí ống nối với ống hút, trên ống có van để có thể đóng mở được từ sàn tầng bơm. Chiều rộng hầm ≥ 0,8 m; chiều cao ≥ 1,8 m để có thể đi lại khi cần thiết. Dọc đường hầm có rãnh tập trung nước về hố bơm tiêu với độ dốc 1/500 ÷ 1/1000. Cần có lỗ thông hơi và ống thông hơi để không khí được bù vào trong đường hầm khi tiêu nước. Từ sàn gian bơm có lỗ lên xuống đường hầm với cấu tạo tương tự như lỗ lên xuống ống hút.

Hình 9 – Sơ đồ cắt ngang nhà máy bơm khối tảng

9.3.5 Yêu cầu cấu tạo đối với tầng bơm

Tầng bơm (còn gọi là gian bơm) là nơi đặt máy bơm chính và một số thiết bị khác.

Có 2 loại gian bơm là có và không có tường ngăn (xem Hình 10):

– Tầng bơm không tường ngăn: Được áp dụng khi chiều cao tầng bơm H_tb ≤ 10 m. Chiều dày tường trước δ₁ của loại này lấy như sau:

H_tb = 4 m thì δ₁ = 0,6 m

H_tb = 6 m thì δ₁ = 0,8 m

H_tb= 8 m thì δ₁ = 1,0 m.

Chiều dày của tường sau δ₂ thường lớn hơn khoảng 0,2 m so với chiều dày tường trước.


a) Loại không có tường ngăn	b) Loại có tường ngăn

Hình 10 – Sơ đồ mặt bằng gian bơm

Hệ thống dầm đỡ động cơ của loại gian bơm này được bố trí như sau: dầm chính gối lên tường trước và tường sau; còn dầm phụ được gối lên 2 dầm chính.

– Tầng bơm có tường ngăn: Được áp dụng khi chiều cao tầng bơm H_tb > 10 m nhằm giảm bớt chiều dày tường. Chiều dày của tường trước δ1, của tường sau δ₂ và của tường ngăn δ_tnthường được lấy từ 0,6 m trở lên tùy theo kích thước máy bơm, chiều rộng và chiều cao gian bơm.

Hệ thống dầm đỡ động cơ của loại gian bơm này được bố trí như sau: dầm chính gối lên tường ngăn; còn dầm phụ được gối lên 2 dầm chính.

Một số yêu cầu khác:

– Tại vị trí gian sửa chữa, nên có tầng dưới để lên xuống tầng bơm khi cần tháo lắp hoặc kiểm tra thiết bị cũng như các bộ phận công trình.

– Tại vị trí gian điện, có thể có tầng dưới để chống hiện tượng lún không đều giữa các gian nhà, nhưng cần tận dụng để bố trí các thiết bị phụ nhằm tránh lãng phí.

– Tầng dưới thường xây bằng bê tông cốt thép với mác bê tông từ 250 trở lên, độ chống thấm từ B4 trở lên.

– Trước khi lấp đất hoặc cho ngập nước, mặt ngoài tường bê tông của tầng dưới cần được phủ lớp chất chống thấm để tăng cường chống ẩm cho buồng bên trong.

– Mặt trong tường tầng dưới nên được sơn để chống ẩm và làm cho buồng được sáng sủa hơn.

– Mặt nền bê tông nên được sơn theo quy cách sơn sàn nhà công nghiệp hoặc lát.

9.3.6 Yêu cầu cấu tạo đối với tầng trên

Tầng này là tầng trên mặt đất hoặc mặt nước, nơi bố trí các động cơ của máy bơm chính, các thiết bị khởi động, tủ phân phối điện, cầu trục, gian sửa chữa lắp ráp và các gian phụ khác.

Tính toán xác định các kích thước tầng trên phải kết hợp chặt chẽ với các gian tầng dưới.

Khung nhà: Thường là kiểu khung cứng bằng bê tông cốt thép, chịu tải trọng mái nhà, tải trọng cầu trục và vật nâng, tải trọng bản thân, tải trọng gió.

Mái nhà: Gồm kết cấu mang lực mái (dầm hoặc dàn), kết cấu nền tựa mái (bản), kết cấu bao che. Cần có các lớp vật liệu chống thấm dột và cách nhiệt cho trên mái nhà.

Bản sàn đặt động cơ: Được làm bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, chiều dày sàn khoảng từ 15 cm đến 30 cm tùy theo kết quả tính kết cấu. Dầm đỡ động cơ (dầm chính và dầm phụ) cũng là kết cấu đỡ sàn.

Cửa sổ: Tổng diện tích cửa sổ để thông gió và chiếu sáng bằng (1/3 ÷ 1/6) diện tích sàn và không được nhỏ hơn 1/8 diện tích sàn động cơ. Diện tích cửa sổ cần được tính theo điều kiện thông gió cho nhà máy bơm. Ở các gian phụ, diện tích cửa sổ có thể nhỏ hơn, nhưng thường không nhỏ hơn 1/10 đến 1/12 diện tích sàn gian đó. Cấu tạo và kiểu đóng mở của cửa sổ nhà máy bơm được lấy theo loại cửa sổ dùng cho nhà công nghiệp. Cửa sổ còn phải phù hợp khí hậu, điều kiện lao động của công nhân và vẻ đẹp ngôi nhà. Cửa sổ cần được thiết kế sao cho mở được hầu hết khẩu độ của tất cả các cửa và việc đóng mở là thuận lợi. Nên bố trí kết cấu đóng mở cửa số bằng cơ khí hoặc cơ điện.

Cửa ra vào: Cần bố trí cửa lớn để chuyển máy móc từ ngoài vào nhà máy. Kích thước cửa lớn phụ thuộc phương tiện vận chuyển hoặc bộ phận cồng kềnh nhất.

Cầu thang xuống tầng dưới: Độ dốc khoảng 1:1,25; bề rộng (1,0 ÷ 1,5) m; lan can bảo vệ cao (0,9 ÷ 1,0) m.

Các gian phụ khác: Gian sửa chữa và gian điện thường được bố trí ở hai phía đầu hồi nhà máy bơm; nhưng cũng có thể bố trí gian điện và gian sửa chữa ở phía tường trước hoặc tường sau của gian động cơ nếu đủ diện tích và có lợi hơn. Trong gian điện, đặt tập trung các tủ điện. Có thể đặt các tủ điều khiển tổ máy phân tán tại các gian chứa động cơ kéo máy bơm khi sử dụng động cơ hạ thế (380 V). Có thể bố trí gian điện riêng biệt bên ngoài nhà máy bơm.

Phòng điều khiển: Cần bố trí phòng điều khiển riêng và có đủ trang thiết bị cần thiết để tạo điều kiện thuận lợi cho người vận hành trạm bơm.

Nếu xây dựng các nhà máy bơm kiểu không có tầng trên (kiểu lộ thiên) khi đó phải sử dụng các động cơ và thiết bị tự kín nước hoặc phải được che mưa bằng các chụp riêng hoặc sử dụng máy bơm chìm. Đối với những trạm bơm này, việc di chuyển lắp đặt thiết bị có thể thực hiện bằng cổng trục bố trí thường trực tại trạm bơm, hoặc dùng cần cẩu cơ động trên xe.

– Các bề mặt của tường và mặt dưới sàn mái cần được sơn bằng sơn chịu ẩm.

9.3.7 Xác định các kích thước cơ bản của nhà máy bơm

Việc xác định các kích thước cơ bản của nhà máy bơm khối tảng được nêu chi tiết ở C.1. Trong trường hợp cần thiết, người thiết kế điều chỉnh công thức tính toán cho thích hợp.

9.4 Nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

9.4.1 Đặc điểm nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

Chất lỏng ra khỏi bánh xe cánh quạt được dẫn trong một buồng xoắn được đúc bằng bê tông. Buồng xoắn của máy bơm là một bộ phận thuộc công trình thủy công của nhà máy bơm.

Vỏ buồng xoắn nên làm bằng bê tông mác cao đúc sẵn, hoặc bằng tấm kim loại hàn tại chỗ, hoặc là ván khuôn gỗ,… Nếu làm khuôn bê tông mác cao hoặc khuôn kim loại thì khuôn đó được giữ lại và trở thành lớp áo của buồng xoắn, khi đó mặt trong của lớp áo buồng xoắn phải được làm trơn nhẵn. Khi vỏ buồng xoắn lớn, cần phải chia ra thành các cấu kiện nhỏ hơn để thuận tiện cho công việc vận chuyển, lắp đặt. Các cấu kiện đó được lắp ghép và được liên kết với nhau bằng vật liệu thích hợp.

9.4.2 Điều kiện xây dựng nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

Nhà máy bơm buồng xoắn bê tông được sử dụng khi:

– Máy bơm được lắp là loại trục đứng (bánh xe cánh quạt hướng trục, hướng chéo hở, hướng chéo kín);

– Lưu lượng máy bơm lớn hơn 2 m³/s và có thể đến 50 m³/s hoặc hơn nữa, tùy theo nhà sản xuất;

– Độ cao đặt máy h_s thường là âm để phù hợp với máy bơm lớn;

– Dao động mực nước bể hút ΔZ có thể là bất kỳ;

– Địa chất nền tốt; nếu nền mềm yếu thì cần có biện pháp xử lý.

9.4.3 Xác định kích thước buồng xoắn và nhà máy bơm

9.4.3.1 Xác định kích thước tầng dưới

Kích thước tầng dưới phụ thuộc kích thước của buồng xoắn. Thông thường nhà chế tạo bơm có kích thước buồng xoắn đi kèm theo.

Nguyên tắc và phương pháp tính toán xác định các kích thước cơ bản cũng tương tự như đối với tầng dưới của nhà máy bơm khối tảng (xem C.1); người thiết kế cần điều chỉnh công thức tính toán cho phù hợp.

9.4.3.2 Xác định kích thước tầng trên

Việc xác định kích thước tầng trên được căn cứ vào sự bố trí thiết bị trong nhà máy và phương pháp nâng chuyển thiết bị.

Nguyên tắc và phương pháp tính toán xác định các kích thước cơ bản cũng tương tự như đối với tầng trên của nhà máy bơm khối tảng (xem C.1); người thiết kế cần điều chỉnh công thức tính toán cho phù hợp.

Hình 11 – Hình cắt ngang nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

9.5 Nhà máy bơm kiểu buồng ướt

9.5.1 Đặc điểm và điều kiện xây dựng của nhà máy bơm kiểu buồng ướt

9.5.1.1 Đặc điểm của nhà máy kiểu buồng ướt

Ở nhà máy bơm kiểu buồng ướt, máy bơm hút nước trực tiếp từ một buồng có dạng hình hộp chữ nhật qua miệng loa hướng nước của máy bơm. Buồng ướt (cũng gọi là buồng hút) có cấu tạo đơn giản và dễ thi công, nhưng không được thuận dòng như đối với nhà máy bơm khối tảng và nhà máy bơm buồng xoắn bê tông.

Tùy theo điều kiện cụ thể, chọn một trong các kiểu lắp đặt điển hình (xem Hình 12).

a)	b)	c)

a) Kiểu buồng ướt máy đặt chìm một sàn với miệng ống xả phía dưới sàn

b) Kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô một sàn với ống xả phía trên sàn

c) Kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô hai sàn

Hình 12 – Các kiểu lắp máy ở nhà máy bơm buồng ướt

9.5.1.2 Điều kiện xây dựng nhà máy kiểu buồng ướt

Nhà máy bơm kiểu buồng ướt được xây dựng khi:

– Lắp máy bơm có lưu lượng đến khoảng 10 m³/s, nhưng cũng có thể đến khoảng 15 m³/s theo một số nhà chế tạo bơm;

– Máy bơm trục đứng (hướng trục, hỗn lưu hoặc ly tâm);

– Độ cao đặt máy h_s ≤ 0 để phù hợp kích thước lớn của buồng hút;

– Mực nước bể hút không làm ổ trục ở cổ bơm bị ngập đối với kiểu buồng ướt máy đặt chìm.

9.5.2 Tính toán buồng ướt

Khi thiết kế buồng ướt phải thỏa mãn các yêu cầu:

– Hạn chế các dòng xoáy mặt và các dòng xoáy cục bộ trong buồng hút, đặc biệt là chỗ vào loa hướng nước của máy bơm;

– Độ ngập miệng vào loa hút nước đảm bảo không khí không lọt vào miệng loa do hiện tượng xoáy mặt;

– Khoảng cách từ miệng loa hút nước đến đáy buồng và đến tường sau hợp lý;

– Hạn chế sự ảnh hưởng của các máy bơm bên cạnh (khi bố trí nhiều máy bơm chung một buồng) để máy bơm vẫn làm việc bình thường;

Hình 13 – Sơ đồ cắt ngang nhà máy bơm buồng ướt máy bơm đặt chìm

Hình 14 – Sơ đồ cắt ngang nhà máy bơm buồng ướt máy bơm đặt tầng khô

Khi đã biết lưu lượng bơm Q_b, đường kính miệng vào loa hướng nước D_v (hoặc đường kính thân bơm quy ước D), cao trình mực nước thấp nhất trong buồng Z_min, cần xác định các thông số kích thước buồng ướt, bao gồm: h₁, h₂, h, B, G, d, L, W, v, θ, Z_db (xem Hình 15), trong đó:

h₁ – Chiều cao h₁ từ đáy buồng tới miệng loa;

h₂ – Độ ngập sâu tối thiểu của miệng loa dưới mực nước nhỏ nhất trong buồng ướt;

h – Độ sâu nước trong buồng ướt; h = h₁ + h₂ (ở nhà máy bơm kiểu buồng ướt máy đặt tầng khô (xem Hình 15) thì h là chiều cao của buồng ướt tính từ đáy buồng đến mặt dưới sàn đặt máy bơm nếu mặt này nằm dưới mực nước nhỏ nhất trong buồng hút);

B – Chiều rộng buồng hút;

G – Khoảng cách từ tâm máy bơm tới tường sau;

d – Khoảng cách từ mép miệng loa tới tường sau;

L – Chiều dài buồng ướt;

W – Thể tích nước tối thiểu trong buồng ướt;

v – Vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác, m/s;

θ – Góc nghiêng của thềm vào buồng;

Z_db – Cao trình đáy buồng.

Hình 15 – Sơ đồ tính toán kích thước buồng ướt

Nên lấy theo kết quả thí nghiệm buồng ướt kèm theo máy bơm do nhà sản xuất máy bơm nghiên cứu và đề xuất; ví dụ, có thể tham khảo thông số buồng hút của một số nơi (xem C.1).

Khi không có tài liệu thí nghiệm đó, có thể xác định kích thước buồng ướt tiêu chuẩn như sau:

– Theo đường kính miệng vào:

h₁ = (0,5÷0,6)xD_v

h₂ = (1,3÷1,5)xD_v

B = (2÷2,5)xD_v

L = 4xD_v

d = 0,25xD_v

– Theo đường kính thân bơm:

h₁ =(0,7÷1,0)xD

h₂ = (1,6÷1,8)xD

B = (2,5÷3)xD

L = 4,5xD

G = 1,1xD

Thể tích nước tối thiểu trong buồng được tính:
W= BxhxL, m³	(36)
Yêu cầu:
W ≥ KxQ_b	(37)

trong đó: K là hệ số dung lượng nước, được lấy như sau:

Q_b < 0,5 m³/s, chọn K = 25 ÷ 30

Q_b ≥ 0,5 m³/s, chọn K = 15 ÷ 20

(Giá trị lớn cho máy bơm hướng trục, giá trị nhỏ cho máy bơm ly tâm).

Một số yêu cầu khác đối với buồng hút:

– Trong các thông số tính toán trên đây, chỉ có h₂ càng lấy lớn thêm càng an toàn; còn đối với các thông số khác (h₁, B, G,…) không được thay đổi so với phạm vi đã nghiên cứu.

– Khi lấy B nhỏ thì cần tăng h₂.

– Đề phòng các trường hợp bất lợi không lường trước, h₂ cần được tăng thêm một độ sâu an toàn h_at so với trị số h₂ tối thiểu của các nghiên cứu; lấy h_at = (0,5 ÷ 1,0) m.

– Kích thước buồng ướt có thể được thay đổi theo hướng nhỏ gọn hơn so với buồng ướt tiêu chuẩn trên đây nếu áp dụng các biện pháp giảm xoáy mặt và xoáy quẩn trong buồng.

– Với các máy bơm có Q < 1 m³/s có thể đặt nhiều máy đặt chung trong một buồng, nhưng phải tăng thêm h₂ từ 1,2 đến 1,5 lần so với các trị số tính như trên.

9.5.3 Vận tốc dòng chảy ở buồng ướt

Vận tốc dòng chảy tại chỗ vào buồng ướt được khống chế: v ≤ 0,5 m/s khi có lưới chắn rác; v ≤ 0,7 m/s khi không có lưới chắn rác.

Vận tốc chung của dòng chảy trong buồng ướt (ngay phía trước miệng hút) được khống chế: v ≤ 0,5 m/s.

9.5.4 Xác định các kích thước cơ bản của nhà máy bơm kiểu buồng ướt

Các thông số kích thước của buồng ướt đã xác định là cơ sở để tính toán các kích thước của tầng dưới và tầng trên của nhà máy.

Nguyên tắc và phương pháp tính toán xác định các kích thước cơ bản của nhà máy cũng tương tự như đối với nhà máy bơm khối tảng (xem C.1); nhưng cần điều chỉnh công thức tính toán cho phù hợp.

9.6 Nhà máy bơm kiểu buồng khô

9.6.1 Đặc điểm của nhà máy bơm kiểu buồng khô

Nhà máy bơm kiểu buồng khô có máy bơm và một phần ống hút được bố trí trong một khoang cách ly với nước. Miệng ống hút thò ra bể hút để lấy nước cho máy bơm.

9.6.2 Điều kiện xây dựng nhà máy bơm kiểu buồng khô

Nhà máy bơm kiểu buồng khô được sử dụng khi:

– Lắp máy bơm có lưu lượng Qb ≤ 2 m³/s;

– Máy bơm trục đứng hoặc ngang (hướng trục, hướng chéo, ly tâm);

– Độ cao đặt máy h_s có thể dương hoặc âm;

– Dao động mực nước bể hút ΔZ có thể là bất kỳ.


a) Khi dùng bơm trục đứng	b) Khi dùng bơm trục ngang

Hình 16 – Sơ đồ cắt ngang nhà máy bơm buồng khô

9.6.3 Xác định kích thước nhà máy bơm buồng khô

Việc xác định kích thước được căn cứ vào sự bố trí tổ máy bơm, thiết bị, đường ống, phương pháp nâng chuyển vật nặng trong nhà máy. Nguyên tắc và phương pháp tính toán xác định các kích thước cơ bản của nhà máy bơm buồng khô cũng tương tự như đối với nhà máy bơm khối tảng (xem C.1) và nhà máy bơm buồng ướt; nhưng cần điều chỉnh công thức tính toán cho phù hợp.

9.6.4 Bố trí ống hút và miệng ống hút của nhà máy bơm kiểu buồng khô

Vận tốc dòng chảy trong ống hút của nhà máy bơm kiểu buồng khô lấy trong khoảng v = (1,2 ÷ 1,5) m/s; từ vận tốc này xác định được đường kính ống hút D.

Nếu đường kính ống hút lớn hơn đường kính miệng vào máy bơm thì cần bố trí một đoạn ống thu hẹp dần với góc ở chóp từ 8° đến 12°.

Các thông số kích thước lắp đặt của miệng ống hút gồm: D₀, h₁, h₂, h₃, θ (xem Hình 17), trong đó:

D₀ – Đường kính miệng ống hút, m;

h₁ – Chiều cao h₁ từ đáy bể hút tới tâm miệng ống hút, m;

h₂ – Độ ngập sâu tối thiểu của tâm miệng ống hút dưới mực nước nhỏ nhất trong bể hút, m;

h₃ – Độ ngập sâu tối thiểu của mép trên miệng ống hút dưới mực nước nhỏ nhất bể hút, m;

a), b) Bố trí thẳng hàng; c), d) Bố trí so le; e) Bố trí theo cụm;

1 – Động cơ điện; 2 – Máy bơm

Hình 19 – Bố trí máy bơm trong nhà máy móng tách rời

9.7.3.2 Các yêu cầu khi bố trí máy bơm và thiết bị

Khoảng cách giữa các máy bơm phải đủ rộng để đi lại trông nom động cơ và máy bơm được thuận lợi.

Khoảng cách tối thiểu từ vỏ động cơ đến các thiết bị khác là 1,0 m nếu động cơ dùng điện hạ thế và 1,5 m nếu động cơ dùng điện trung thế.

Khoảng cách từ máy bơm (hoặc bệ bơm) đến mép tường đầu hồi lấy từ 0,7 m ÷ 1,2 m.

Trên đường ống hút và ống đẩy trong nhà máy, bố trí các đoạn nối để thuận tiện cho việc tháo lắp máy bơm hay một thiết bị nào đó mà không phải tháo các thiết bị bên cạnh.

Khoảng cách từ mặt bích của ống đến tường phải đủ để đưa các dụng cụ tháo lắp và thao tác thuận tiện (thường lấy từ 0,3 m ÷ 0,5 m).

Khi phải tháo máy bơm theo chiều dọc trục, khoảng cách đối diện phải lớn hơn chiều dài của đoạn trục cần tháo ra.

Cần bố trí các sàn công tác để có thể thuận tiện trong việc đi lại trông coi thiết bị.

9.7.4 Bố trí đường ống hút trong nhà máy bơm móng tách rời

9.7.4.1 Bố trí và ghép nối đường ống hút của nhà máy bơm móng tách rời

Ống hút phải đảm bảo thật kín, không cho không khí lọt vào.

Tổn thất trên đường ống hút phải nhỏ; làm ngắn nhất tới mức có thể (thường không dài quá 25 m); số khuỷu cong là ít nhất (thường không nên quá 4).

Vận tốc v trong ống hút có đường kính D lấy như sau: với D ≤ 250 mm lấy V = (0,7 ÷ 1,0) m/s; với D = (300 ÷ 800) mm, lấy v = (1,0 ÷ 1,5) m/s; với D > 800 mm, lấy v = (1,5 ÷ 2,0) m/s. Vận tốc ở miệng vào ống hút nhỏ hơn trong ống hút, thường lấy V = (0,6 ÷ 1,2) m/s.

Do miệng vào máy bơm khá nhỏ, cần bố trí đoạn nối ống hút với miệng vào máy bơm thu hẹp dần (còn gọi là côn thu) với góc ở chóp từ 8° đến 12°. Các thiết bị và phụ tùng trên đường ống hút (van, cút cong,…) phải bố trí trước đoạn côn thu này.

Số ống hút nên bằng số máy bơm; nếu vì điều kiện kỹ thuật và kinh tế mà cần phải làm số ống hút ít hơn số máy bơm trong các trường hợp: ống dài và đường kính nhỏ (d ≤ 300 mm), hoặc tránh phải xây bể hút quá rộng,… thì có thể ghép hai hoặc nhiều máy bơm cùng chung một hay nhiều ống hút.

1‘, 1″, 2’, 2″, 2”‘, 3′, 3″ – Van khóa; 4 – Ống hút; 5 – Ống góp;

B1, B2, B3 – Máy bơm

Hình 20 – Một số sơ đồ ghép ống hút với máy bơm trong nhà máy bơm móng tách rời

Đoạn ống hút gắn với thành bể hút nên có đai thép giữ cho khỏi bị rung. Những chỗ ống hút xuyên qua tường nhà máy bơm hoặc tường bể hút không nên gắn cứng để khi nhà máy và bể hút lún không đều thì ống hút không bị chịu lực lớn do chuyển vị gây ra.

Để không khí không đọng trong ống, thành trên của ống hút phải luôn luôn đặt chếch lên về phía máy bơm với độ dốc ≥ 0,005. Sau đây là một số trường hợp bố trí ống hút đúng và không đúng cần lưu ý khi thiết kế (xem Hình 21).

Đối với những ống hút dài, việc thiết kế ống hút phải tuân theo các tiêu chuẩn thiết kế đối với đường ống áp lực (và chân không), đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu làm việc của máy bơm.

Hình 21 – Bố trí ống hút đúng và không đúng

9.7.4.2 Bố trí miệng ống hút và tính toán bể hút của nhà máy bơm móng tách rời

– Đối với các ống hút nhỏ (d ≤ 400 mm):

+ Khi có trụ pin:

h₁ = 0,8xD_v

h₂ ≥ (0,5÷0,6)xD_v

B = 3xD_v

L = nxB + Σd_tp

L_tp ≥ 2xD_v (và đủ để bố trí các thiết bị)

+ Khi không có trụ pin:

h₁ = 0,8xD_v

h₂ ≥ (0,5÷0,6)xD_v (khi chỉ có 1 máy)

h₂ ≥ (1,3÷1,5)xD_v (khi có 2 trở lên)

b ≥ 3xD_v

L = nxB

trong đó:

D_v – Đường kính miệng vào ống hút, tính theo điều kiện vận tốc ở miệng vào ống v = (0,8 ÷ 1,0) m/s;

h₁ – Độ cao từ miệng ống hút đến đáy bể hút;

h₂ – Độ sâu từ mực nước thấp nhất đến điểm cao nhất của miệng ống hút;

n – Số lượng miệng ống hút;

Σd_tp – Tổng chiều dày các trụ pin giữa các ống hút;

B – Bề rộng một khoang lấy nước;

L_tp – Chiều dài trụ pin tính từ đầu trụ pin đến điểm gần nhất của miệng ống hút;

b – Khoảng cách giữa các tâm miệng ống trên mặt bằng;

L – Chiều rộng toàn tuyến lấy nước.

– Đối với các ống hút lớn (d > 400 mm), tính toán và bố trí như miệng ống hút tương tự như ống hút của nhà máy bơm kiểu buồng khô.

9.7.5 Bố trí và nối ghép ống đẩy trong nhà máy bơm móng tách rời

9.7.5.1 Bố trí đường ống đẩy trong nhà máy bơm

Đoạn ống đẩy ở bên trong nhà máy bơm nên làm bằng ống thép. Khi số đường ống đẩy ngoài nhà máy ít hơn số máy bơm thì ống đẩy nên được ghép nối trong nhà máy để dễ dàng vận hành các van nhằm bơm nước vào bất cứ đường ống đẩy nào ở ngoài nhà máy.

Đường kính các đoạn ống đẩy trong nhà máy bơm nên được chọn theo vận tốc kinh tế (xem 13.3).

Vận tốc dòng chảy ở cửa ra máy bơm rất lớn, vì vậy phải có đoạn ống nối mở rộng dần (côn mở) với góc ở chóp từ 8° ÷ 12°. Các thiết bị trên đường ống đẩy (van một chiều, van hai chiều, cút cong,..) phải bố trí sau đoạn côn mở này.

Khi đặt đường ống trong các rãnh phải có nắp đậy, chiều rộng b và sâu h của rãnh được xác định như sau:

b = D_ng+ (0,15 ÷ 0,3), m

h = D_ng + h’ + 0,2, m

trong đó:

D_ng – là đường kính ngoài của ống, m;

h’ – Chiều cao của van (nếu có lắp van) tính từ điểm ngoài ống đến điểm cao nhất của van, m.

Khi đường ống lớn hơn 400 mm thì có thể đặt ngay trên sàn nhà máy. Trong mọi trường hợp, nếu không có những điều kiện kỹ thuật đặc biệt bảo đảm thì không nên đặt ống đẩy phía trên động cơ.

Trên đường ống đẩy những chỗ có đặt các thiết bị như van khóa, van một chiều,… phải xây bệ đỡ để khỏi bị võng đường ống ảnh hưởng đến máy bơm và bản thân ống.

Để tránh ứng lực sinh ra vì nhiệt làm gãy ống đẩy hoặc truyền lực từ ống vào máy bơm tạo ra ngẫu lực làm cho máy bơm bị lệch trục thì phải bố trí khớp nối co giãn trên ống đẩy.

θ – Góc nghiêng của tiết diện miệng ống so với phương nằm ngang.

Các thông số này được xác định như sau:

– Khi đặt miệng ống đẩy nằm ngang:

h₁ ≥ 1,25xD

h₂ ≥ 2,5xD

– Khi đặt miệng ống đẩy nằm nghiêng:

h₁ ≥ (1÷1,5)xD

h₃ ≥ 1,5xD

θ ≤ 30°

Khi giữa các ống hút có bố trí các trụ pin, lấy chiều rộng một khoang (giữa hai mép trụ pin) B = 3xD₀; khi không bố trí trụ pin (đối với máy bơm nhỏ), lấy khoảng cách giữa hai máy bơm b = 3xD₀.


a) Miệng nằm ngang	b) Miệng nằm nghiêng

Hình 17 – Bố trí miệng ống hút nhà máy bơm kiểu buồng khô

9.7 Nhà máy bơm móng tách rời

9.7.1 Đặc điểm của nhà máy bơm móng tách rời

Máy bơm được đặt trên bệ móng tách rời với móng nhà máy và các bệ móng đỡ các thiết bị khác (van một chiều, van cửa,…). Nền nhà máy là chỉ là tấm bê tông mỏng có tác dụng chống ẩm từ đất ngấm lên. Nhà máy chỉ có một tầng nằm trên mặt đất (ví dụ như ở Hình 18).

9.7.2 Điều kiện xây dựng nhà máy bơm móng tách rời

Nhà máy bơm móng tách rời được áp dụng khi:

– Máy bơm nhỏ, lưu lượng máy bơm nhỏ hơn 2 m³/s;

– Sử dụng máy bơm trục ngang hoặc máy bơm trục đứng có động cơ lắp bên trên;

– Độ cao đặt máy h_s dương;

– Mực nước bể hút thấp hơn cao trình nền nhà máy để tránh bị ngập sàn.

Hình 18 – Nhà máy bơm móng tách rời lắp máy bơm ly tâm trục ngang hai cửa hút

9.7.3 Bố trí máy bơm và thiết bị trong nhà máy

9.7.3.1 Hình thức bố trí tổ máy bơm

Chọn hình thức bố trí tổ máy bơm cần đảm bảo:

– Việc chăm sóc máy bơm thuận tiện;

– Bảo đảm an toàn lao động cho người vận hành;

– Tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí các đường ống.

Có các hình thức bố trí như sau:

– Khi số máy không nhiều, bố trí một hàng (xem Hình 19-a,b).

– Khi số máy nhiều có thể bố trí thành hai hàng so le (xem Hình 19-c,d), hoặc bố trí thành cụm (Hình 19-e) để giảm chiều dài nhà máy.

9.7.5.2 Ghép nối ống đẩy trong nhà máy bơm

Có thể ghép hai hay nhiều máy bơm chung một hay nhiều đường ống đẩy khi ống đẩy bên ngoài dài. Việc nối tiếp các đoạn ống đẩy bên trong nhà máy bơm cần thỏa mãn các điều kiện sau:

– Đóng một hoặc nhiều đường ống mà các máy bơm vẫn bơm được.

– Tháo các thiết bị nhanh chóng khi cần thiết; điều kiện đi lại trông nom các thiết bị dễ dàng.

– Bảo đảm các điều kiện làm việc của các máy bơm với các đường ống đẩy ngoài nhà máy.

– Bố trí các van khóa để có thể sửa chữa bất kỳ máy bơm mà không ảnh hưởng đến sự làm việc của các máy khác.

9.7.6 Tính toán các kích thước cơ bản của nhà máy

Kích thước nhà máy phụ thuộc kích thước máy và bệ máy, cách bố trí đường ống và các thiết bị trong nhà máy và điều kiện về quản lý vận hành; đồng thời, phải xét đến việc bố trí hệ thống bơm chân không để mồi nước, máy bơm tiêu nước rò rỉ và các thiết bị cơ khí, điện lực khác.

Nguyên tắc và phương pháp tính toán xác định các kích thước cơ bản của nhà máy bơm móng tách rời cũng tương tự như đối với nhà máy bơm khối tảng (xem C.1) và nhà máy bơm buồng khô, nhưng cần điều chỉnh công thức tính toán cho phù hợp (xem C.2).

9.8 Nhà máy bơm lắp máy bơm chìm

9.8.1 Đặc điểm và điều kiện xây dựng

Máy bơm chìm có động cơ đặt ngập trong nước, được làm kín nước một cách nghiêm ngặt. Kết cấu nhà máy lắp bơm chìm có thể không cần tầng trên, hoặc có thể đặt kết hợp vào công trình khác.

Nhà máy bơm lắp máy bơm chìm có nhiều dạng:

– Nhà máy lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống (bánh xe cánh quạt loại hướng trục, hoặc hỗn lưu) (ví dụ như ở Hình 22).

– Nhà máy lắp bơm chìm hút nước trực tiếp từ buồng hút (bánh xe cánh quạt loại ly tâm, hỗn lưu, hoặc hướng trục) (ví dụ như ở Hình 23).

– Nhà máy bơm phối hợp với công trình khác như: cống dưới đê, cống dưới đập, cửa van cống,…

Điều kiện sử dụng máy bơm chìm:

– Nên sử dụng máy bơm chìm cho trạm bơm lấy nước đặt ở ngoài đê và biên độ dao động mực nước nguồn lớn; hoặc trạm bơm cần phải đặt khuất dưới mặt đất để tránh ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường; hoặc cho các trạm bơm lưu động thường xuyên phải thay đổi vị trí đặt bơm;

– Chỉ nên sử dụng bơm chìm có công suất động cơ ≤ 500 kW nếu dùng điện hạ thế.

Hình 22 – Nhà máy lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống

Hình 23 – Nhà máy lắp bơm ly tâm trục đứng hút nước trực tiếp từ buồng hút

9.8.2 Nhà máy bơm chìm trục đứng đặt trong ống

9.8.2.1 Các kiểu lắp máy bơm trong nhà máy

Tùy theo điều kiện cụ thể mà chọn một trong các kiểu lắp đặt thông dụng như trên Hình 24:


a) Kiểu 1	b) Kiểu 2

c) Kiểu 3	d) Kiểu 4

Hình 24 – Sơ đồ các kiểu bố trí lắp đặt máy bơm chìm trục đứng trong ống

Hình 25 – Các dạng ống xả đứng (D1, D2, D3) và các dạng khuỷu nối ống đứng với ống ngang (E2, E4, E4) dùng cho máy bơm chìm trục đứng trong ống

– Kiểu lắp đặt 1 (xem Hình 24-a):

Máy bơm được đặt trong ống bê tông với bộ phận đỡ máy bơm D3 (xem Hình 25).

– Kiểu lắp đặt 2 (xem Hình 24-b):

Lắp đặt máy bơm trong ống thép, đoạn ống bên trên có dạng D1 (xem Hình 23).

– Kiểu lắp đặt 3 (xem Hình 24-c):

Dòng chảy đổ vào một khoang kín thông qua một khủy kiểu E1 (xem Hình 25).

– Kiểu lắp đặt 4 (xem Hình 24-d):

Miệng ra ống xả được lắp một van nắp để ngăn dòng chảy ngược. Dùng khuỷu loại E2 hoặc E4 (xem Hình 25) để nối tiếp ống bơm với ống xả.

– Kiểu lắp đặt 5 (xem Hình 26-b):

Phía trước máy bơm có một vách hướng dòng (bằng thép hoặc bê tông) dạng gấp khúc choán hết chiều ngang buồng hút.

9.8.2.2 Tính toán buồng hút của nhà máy bơm lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống

Việc tính toán các kích thước buồng hút của nhà máy bơm lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống cũng giống như đối với nhà máy bơm kiểu buồng ướt (xem 9.5.2).

Nên lấy theo kết quả thí nghiệm buồng ướt kèm máy bơm do nhà sản xuất máy bơm nghiên cứu và đề xuất. Ví dụ, có thể tham khảo thông số buồng hút của hãng bơm Flygt (xem C.2).


a) Không có vách hướng dòng	b) Có vách hướng dòng

Hình 26 – Buồng hút của nhà máy bơm lắp máy bơm chìm trục đứng đặt trong ống

9.8.3 Nhà máy lắp bơm chìm hút nước trực tiếp từ buồng hút

9.8.3.1 Các kiểu lắp máy bơm trong nhà máy

Tùy theo điều kiện cụ thể mà chọn một trong các kiểu lắp đặt sau:

– Kiểu máy bơm đỡ ống đẩy;

– Kiểu ống đẩy đỡ máy bơm;

Ngoài ra còn một số kiểu đặt khác tùy thuộc điều kiện cụ thể.

9.8.3.2 Tính toán buồng hút của nhà máy bơm lắp bơm chìm hút nước trực tiếp từ buồng hút

Việc tính toán các kích thước buồng hút của nhà máy bơm lắp bơm chìm hút nước trực tiếp từ buồng hút cũng tương tự như đối với bể hút của nhà máy bơm móng tách rời (xem 9.7.4.2). Nên lấy thông số buồng ướt kèm máy bơm do nhà sản xuất máy bơm đề xuất. Khi không có số liệu của nhà sản xuất, có thể tính toán kích thước buồng hút như dưới đây.

Hình 27 – Sơ đồ lắp bơm chìm hút nước trực tiếp từ buồng hút

Từ sơ đồ bố trí máy bơm và thiết bị trong buồng như Hình 27, các thông số kích thước lắp đặt của miệng ống hút gồm: h₁, h₂, b, L, a, W, trong đó:

h₁ – Chiều cao h₁ từ đáy bể hút tới tâm miệng ống hút, m;

h₂ – Độ ngập sâu tối thiểu của tâm miệng loa dưới mực nước nhỏ nhất trong bể hút, m;

b – Khoảng cách giữa hai máy bơm, m;

a – Khoảng cách từ vỏ máy bơm tới tường, m;

B – Chiều rộng buồng hút, m;

L – Chiều dài buồng hút, m;

W – Thể tích nước nhỏ nhất trong buồng hút, m³.

được xác định như sau:

h₁ ≥ 1,25xD_v

h₂ ≥ 2,5xD_v

b = 3xD_v

B = nxb

a ≥ (0,2 ÷ 0,3) m

L ≥ 4xD_v

W = Bx(h_i+h₂)xL

trong đó: D_v là kích miệng vào máy bơm; hoặc nếu chưa rõ D thì có thể lấy D_v = D’ với .

Yêu cầu:

W ≥ KxQ (38)

trong đó:

Q – Lưu lượng máy bơm, m³/s;

K – Hệ số dung lượng nước, chọn như sau:

Q < 0,5 m³/s, chọn K = 25;

Q ≥ 0,5 m³/s, chọn K = 15.

Lưu ý rằng, trong thực tế có rất nhiều trạm bơm có buồng hút là một ống trụ tròn, việc tính toán buồng hút cũng được suy luận tương tự.

9.9 Trạm bơm di động

9.9.1 Đặc điểm và điều kiện xây dựng

Trạm bơm di động là trạm bơm mà nhà máy bơm có thể thay đổi được vị trí theo mực nước nguồn hoặc theo các nơi phục vụ khác nhau.

9.9.2 Trạm bơm di động trên mái dốc

Trạm bơm này được bố trí trên đường ray nghiêng theo mái dốc của bờ nguồn nước.

Nền và kết cấu đỡ đường ray và đỡ ống đầy nghiêng phải ổn định; nếu cần phải bố trí hệ thống dầm, trụ và cọc.

Hình 28 – Trạm bơm di động trên mái dốc

Hình 29 – Trạm bơm di động trên mái dốc

9.9.3 Trạm bơm lắp máy bơm chìm xiên

Trạm bơm này dùng máy bơm chìm có bánh xe. Máy bơm chìm di chuyển được trên đường ray nghiêng. Nền và kết cấu đỡ đường ray và đỡ ống đẩy nghiêng phải ổn định; nếu cần thì bố trí hệ thống dầm, trụ, cọc.

Hình 30 – Trạm bơm dùng máy bơm chìm xiên

9.9.4 Trạm bơm cơ động

Trạm bơm cơ động được sử dụng khi cần di chuyển. Trạm bơm cơ động có thể trang bị động cơ điện hoặc động cơ đốt trong.

Tùy theo kết cấu và phương pháp di chuyển, chọn trong các loại sau:

– Trạm bơm cơ động đường bộ có xe kéo riêng.

– Trạm bơm cơ động đường bộ kiểu tự hành, máy bơm được lắp trên một khung riêng bắt chặt vào xe chở bơm, động cơ của xe cũng là nguồn động lực để chạy máy bơm.

9.10 Trạm bơm nổi

9.10.1 Trạm bơm thuyền

9.10.1.1 Đặc điểm và điều kiện sử dụng

Trạm bơm thuyền thuộc loại nhà máy bơm kiểu buồng khô mà nền là nước.

Trạm bơm thuyền được sử dụng khi: mực nước nguồn lên xuống thường xuyên, hoặc khi cần chuyển vị trí để phục vụ cho các nơi cách nhau, mà việc xây dựng trạm bơm cố định là không kinh tế bằng.

Thuyền làm bằng bê tông cốt thép, thép tấm hay bằng gỗ; nên làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép để thuyền bền hơn và không bị rò nước. Khi trạm bơm thuyền dùng máy bơm chạy điện thì không được làm vỏ bằng gỗ. Trạm bơm thuyền có thể di chuyển bằng chèo hoặc dùng ca nô kéo.

9.10.1.2 Xác định các kích thước cơ bản của thuyền bơm

Kích thước của các bộ phận thuyền phải được xác định bằng tính toán kết cấu. Cấu tạo của thuyền phải xét và kết hợp chặt chẽ với các thiết bị đặt trên thuyền. Có thể tham khảo phương pháp tính toán các kích thước cơ bản của trạm bơm thuyền ở C.3.

9.10.1.3 Cửa lấy nước của trạm bơm thuyền

Cửa lấy nước của trạm bơm thuyền có thể bố trí bên mạn thuyền hoặc dưới đáy thuyền.

Khi bố trí bên mạn thuyền thì mép trên của cửa sổ lấy nước phải ngập dưới mực nước từ 0,8 m trở lên. Muốn bảo đảm độ ngập đó có thể giảm chiều cao của cửa vào buồng bằng cách bố trí hai lỗ hút cho một bơm. Ở miệng vào cửa sổ lấy nước bố trí khe ở phía ngoài, trong khe đặt lưới chắn rác. Khi cần sửa chữa máy bơm, đặt cửa van thay vào vị trí khe của lưới chắn rác.

Khi không bố trí được bên mạn thuyền, cửa lấy nước sẽ bố trí ở đáy thuyền với các hộp lăng trụ bằng kim loại làm buồng lấy nước. Phía trên hộp kim loại có lỗ kiểm tra thường xuyên được đậy kín, mép trên cửa hộp phải cao hơn mực nước ở mớn nước lớn nhất khoảng 0,25 m để tránh nước chảy vào thuyền. Chiều rộng của hộp phải bảo đảm dễ dàng tháo lắp loa ống hút máy bơm. Lưới chắn rác bố trí dưới cùng, có thể rửa lưới đó bằng dòng nước chảy ngược lại được bơm qua lỗ kiểm tra. Lỗ kiểm tra có kích thước để người xuống được trong hộp kim loại. Cần có các cửa van để ngăn nước vào hộp khi sửa chữa máy bơm, hoặc khi cho máy nghỉ thời gian dài.

Vận tốc nước chảy vào cửa lấy nước có thể lấy khoảng (1,0 ÷ 1,5) m/s có tính đến sự thu hẹp do lưới chắn rác bị lấp vít gây nên.

Nếu ở nguồn nước có nuôi cá thì phải bố trí bộ phận chắn cá ở cửa lấy nước và phải thỏa thuận với đơn vị nuôi cá.

9.10.1.4 Ống đẩy của trạm bơm thuyền

Nước được chuyển từ thuyền bơm lên bờ qua các ống đẩy. Số lượng đường ống đẩy nên lấy bằng số lượng các tổ máy bơm. Có thể ghép song song hai hay nhiều máy bơm vào một đường ống đẩy chung khi tổ máy có lưu lượng nhỏ (< 0,5 m³/s). Nếu máy bơm có lưu lượng lớn (> 3 m³/s) và khi không thể chế tạo các khớp nối bản lề có kích thước lớn cần thiết thì có thể dùng 2 đường ống đẩy cho mỗi máy.

Các ống đẩy được đặt nổi trên các thùng phao. Kết cấu của các ống đẩy đặt nổi phải đảm bảo cho thùng phao có thể di động được trong phạm vi dao động lên xuống của mực nước nguồn cộng thêm 10% để dự phòng cho trường hợp thùng phao bị nghiêng lớn nhất.

Khi thiết kế phao đỡ ống đẩy, phải tính cả tải trọng nước chứa trong ống, tải trọng do áp lực thủy động của nước nguồn, tải trọng gió bão tác động lên phao và ống và các lực phát sinh khi thùng phao dồn ép vào ống đẩy.

Ống đẩy bằng kim loại được bố trí thành các nhịp, mỗi nhịp có các khớp nối bản lề ở hai đầu. Chiều dài nhịp ống được giới hạn bởi độ bền và độ cứng của ống và bởi sức chịu tải của thùng phao.

Để lắp đặt các thùng phao trung gian một cách chính xác, phải thiết kế tạo nền nhân tạo riêng cho các thùng phao.

Các khớp nối của ống đẩy phải có độ co dãn cho phép cả theo chiều dài để đảm bảo khả năng bù cho sự biến dạng khi làm việc.

Để tạo các khớp nối cho ống đẩy kim loại có đường kính từ 300 mm ÷ 1000 mm, cần sử dụng kiểu khớp nối cầu xoay được.

Đối với các ống đẩy có đường kính nhỏ có thể sử dụng các ống mềm (ống cao su cốt thép cuốn dạng lò xo, ống vải bạt chuyên dụng,…).

Để giảm chiều dài của đường ống đẩy nối từ thuyền vào bờ phải đặt trạm bơm thuyền ở bên bờ có độ dốc lớn trong vùng có chiều sâu nước lớn nhất.

9.10.2 Trạm bơm nổi trên phao

9.10.2.1 Đặc điểm và điều kiện áp dụng

Trong một số trường hợp, có thể sử dụng trạm bơm nổi trên cầu phao. Hình thức kết cấu, vật liệu, dạng phao đỡ cần được lựa chọn cho phù hợp với sự bố trí tổ máy bơm và thiết bị. Trạm bơm nổi trên phao có thể di chuyển bằng chèo hoặc dùng ca nô kéo.

Trạm bơm trên phao có điều kiện áp dụng và yêu cầu thiết kế giống như đối với trạm bơm thuyền.

GHI CHÚ: Kích thước trên hình vẽ là mm, cao trình là m

Hình 31 – Sơ đồ cắt ngang một trạm bơm nổi trên phao

9.10.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật

Thân thùng phao thường được gia công bằng thép (kết cấu hàn) hoặc bằng bê tông cốt thép vỏ mỏng (đổ liền khối hoặc kết hợp vừa lắp ghép vừa đổ liền khối). Các thùng phao bằng bê tông cốt thép nên được chế tạo tại các xưởng đóng tàu thuyền chuyên môn sâu. Thùng phao cũng có thể làm bằng chất dẻo.

Các tổ máy chính phải đặt ở trong khoang dọc theo chiều dài của thùng phao. Bệ lắp đặt máy bơm và động cơ phải đủ cứng để các biến dạng là nhỏ, đảm bảo máy bơm không bị lệch tâm. Để tăng độ cứng cho các bệ tổ máy có công suất lớn (≥500 kW), các dầm dọc và dầm ngang của khung bệ máy cần bố trí trùng với hệ thống khung dầm của đáy thùng phao. Các kết cấu không làm cản trở việc sửa chữa lớp ốp mặt của thùng phao.

Các thiết bị của hệ thống thùng phao gồm máy bơm tiêu nước thùng phao, hệ thống tạo tải trọng dằn, các hệ thống chống cháy, hệ thống thông gió… nên đặt ở các cầu công tác hoặc ở những nơi dễ vận hành nhưng không thấp hơn sàn thùng phao 0,6 m.

Để đề phòng tình trạng các tổ máy bị mất độ đồng tâm khi thân thùng phao bị biến dạng, phải dự kiến đặt các khớp co dãn trên các đường ống hút và ống ống đẩy.

Trong mọi chế độ làm việc, thùng phao phải được điều chỉnh ở mức “0” bằng hệ thống tải trọng dằn. Trong thiết kế, lắp đặt máy bơm, động cơ và ống đẩy cần phải đảm bảo độ nghiêng ngang và độ chênh dọc như nhau (nhưng ngược chiều nhau) khi thùng phao ở trạng thái làm việc và di chuyển. Trị số giới hạn cho phép độ nghiêng ngang và độ chênh dọc phải do nhà máy chế tạo thiết bị quy định.

Trạm bơm có thể có hoặc không có nhà che mưa nắng tùy theo máy bơm và động cơ. Nếu dùng máy bơm chìm thì thường không cần có nhà che, khi đó các tủ điện được đặt ở nhà trên bờ.

Các bộ phận (dầm, sàn, khung, vách che, mái nhà, cầu trục, tủ điện và các thiết bị khác) bên trên thùng phao phải có kết cấu nhẹ. Khung trạm bơm nên làm bằng thép hoặc kim loại nhẹ. Vách che chắn và mái nhà nên bằng bằng tấm tôn hoặc chất dẻo có lớp xốp cách nhiệt.

Hệ thống tiêu rút nước thùng phao có không ít hơn 2 máy bơm và đường ống dẫn nước chính được bố trí theo đường vòng khép kín với các phần lấy nước đặt ở bốn góc của mỗi khoang. Để đảm bảo quản lý giám sát thường xuyên, cần lắp đặt hệ thống báo hiệu tình trạng mức nước trong các thùng phao.

Để làm đầy khoảng không gian dành cho tải trọng dằn cần có máy bơm riêng. Khi có luận chứng phù hợp có thể sử dụng máy bơm chữa cháy để bơm nước dùng làm tải trọng dằn. Không sử dụng máy bơm tiêu rút nước để bơm nước làm tải trọng dằn.

Nếu thùng phao của trạm bơm được chia thành các khoang độc lập thì trong mỗi khoang phải có hệ thống tiêu rút nước và hệ thống tải trọng dằn riêng biệt.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với ống đẩy của trạm bơm trên thuyền cũng áp dụng cho trạm bơm nổi trên phao (xem 9.10.1.4).

9.10.3 Các yêu cầu khác đối với trạm bơm nổi

9.10.3.1 Cần bố trí hệ thống neo giữ, các công trình và thiết bị bảo vệ trạm bơm nổi để đảm bảo sự an toàn hoạt động của trạm bơm trước các tác động của dòng chảy trong nguồn, của gió bão, sóng nước,… và các tác động của tự nhiên cũng như nhân tạo khác.

9.10.3.2 Trong các hồ chứa mà bờ chưa ổn định hoặc có sóng lớn, phải đặt các trạm bơm nổi trong các vịnh thiên nhiên được bảo vệ chống sóng. Nếu điều kiện tự nhiên không cho phép, phải tính toán hợp lý của sự bố trí trạm bơm vào trong khoang gầu (xem 10.2.18).

9.10.3.3 Trong thời gian làm việc, vị trí của trạm bơm được neo cố định. Trên các sông mà hướng dòng là rõ ràng, phải cố định trạm bơm nổi bằng hệ thống 3 neo, trong đó 2 neo được đặt ở phía bờ và 1 neo ở phía sông. Góc dây neo <45° so với chiều dọc của trạm bơm. Khi hướng dòng chảy không rõ ràng, phải cố định trạm bơm bằng 4 neo. Trong trường hợp biên độ dao động mực nước nguồn lớn, hệ thống neo phải đảm bảo cho thuyền không bị lật, chìm.

9.10.3.4 Thông thường phải có cầu công tác riêng để đi lại giữa trạm bơm và bờ, kích cỡ và độ bền của cầu phao phải đảm bảo vận chuyển được thiết bị có khối lượng lớn nhất của trạm bơm.

9.10.3.5 Để đưa thiết bị nặng hơn lên thùng phao phải dự kiến các phương tiện nổi và thiết bị nâng chuyển để bốc dỡ lên bờ cũng như xuống thùng phao. Thường thùng phao được trang bị cần cẩu cầu điều khiển bằng tay có sức nặng tới 10 tấn. Trong trường hợp cần thiết khi phải lắp đặt thiết bị nặng hơn phải sử dụng các cần cẩu cầu ghép đôi điều khiển bằng tay.

10 Công trình lấy nước vào trạm bơm

10.1 Quy định chung đối với công trình lấy nước

10.1.1 Công trình lấy nước nằm ở đầu hệ thống công trình trạm bơm, lấy nước từ nguồn cung cấp trực tiếp cho máy bơm hoặc qua công trình dẫn nước, hạn chế bùn cát và rác nổi trôi về nhà máy bơm.

10.1.2 Công trình lấy nước phải đảm bảo cho nhà máy bơm có thể ngừng làm việc từng bộ phận hoặc toàn bộ trong thời gian tu sửa, nạo vét, hoặc có sự cố bất thường.

10.1.3 Lựa chọn loại công trình lấy nước

Căn cứ vào những điều kiện cụ thể, chọn trong các loại công trình lấy nước sau:

– Theo mục đích sử dụng của trạm bơm: Có các loại công trình lấy nước cho trạm bơm cấp nước tưới, trạm bơm tiêu thoát nước, trạm bơm cấp nước cho dân dụng và công nghiệp,…

– Theo nguồn nước khác nhau: Có các loại công trình lấy nước từ sông, từ hồ chứa, hoặc từ kênh.

– Theo đặc điểm xây dựng: Có các loại xây dựng kết hợp hoặc riêng biệt với nhà máy bơm, sao cho phù hợp với điều kiện tự nhiên (thủy văn, địa chất, địa hình,…) và các điều kiện về kinh tế.

Tùy theo những điều kiện cụ thể mà chọn loại công trình lấy nước bên bờ sông hay giữa lòng sông; công trình lấy nước luôn ngập dưới nước hay ngập tạm thời (vào mùa lũ) hoặc không bị ngập; công trình lấy nước cố định hoặc di động; công trình lấy nước quanh năm hoặc từng mùa.

10.1.4 Khi thiết kế công trình lấy nước, việc chọn sơ đồ bố trí tổng thể, cũng như lựa chọn từng chi tiết kết cấu và thiết bị phải được cân nhắc với các phương án khác nhau. Phải đề cập đến các điều kiện tự nhiên và các ngành kinh tế khác cùng sử dụng nguồn nước (giao thông thủy, phát điện, môi trường,…) đồng thời chú ý tới sự phát triển trong tương lai.

10.1.5 Kết cấu và thiết bị của công trình lấy nước phải bảo đảm chế độ làm việc bình thường và quản lý tiện lợi, đồng thời công tác sửa chữa có thể thực hiện được một cách thuận tiện trong mọi trường hợp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các trạm bơm làm việc liên tục quanh năm.

10.4.6 Khi thiết kế các công trình lấy nước lớn hoặc khi điều kiện nguồn nước phức tạp, cần tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực (xem 5.4.9), kể cả các thí nghiệm về sự ảnh hưởng của công trình lấy nước đến dòng chảy trên sông và đến sự biến dạng của lòng sông.

10.2 Công trình lấy nước từ sông

10.2.1 Công trình lấy nước từ sông không được làm thay đổi một cách căn bản chế độ của nguồn nước, phải bảo đảm cho dòng chảy được thuận. Các công trình xây dựng bên bờ hoặc giữa sông không được làm hẹp quá (15% ÷ 30%) tiết diện ướt của sông để bảo đảm cho thuyền bè qua lại bình thường.

Lưu lượng nước lấy từ sông khi không có công trình điều tiết dòng chảy phải ít hơn (20% ÷ 25%) lưu lượng kiệt của sông. Khi lấy nhiều hơn, phải được cơ quan có thẩm quyền cho phép.

10.2.2 Công trình lấy nước bố trí ở nơi lòng sông và bờ sông ổn định, hạn chế hiện tượng lắng đọng bùn cát làm bồi lấp cửa lấy nước và hạn chế lượng cát thô qua máy bơm. Tuyệt đối không bố trí công trình lấy nước ở bãi cát nông.

10.2.3 Khi đào bờ sông để xây dựng công trình lấy nước, có thể phải tính toán chỉnh trị dòng sông để chống bùn cát đáy chảy vào công trình lấy nước.

10.2.4 Theo yêu cầu bảo vệ các bộ phận máy bơm, có thể phải bố trí bể lắng cát để loại bỏ những hạt cát có đường kính lớn. Tuy nhiên, có thể chấp nhận không làm bể lắng cát trước trạm bơm nếu giải pháp tăng khả năng chống bào mòn các bộ phận máy bơm là kinh tế hơn so với làm bể lắng cát.

10.2.5 Bố trí công trình lấy nước theo chiều ngang sông

Theo chiều ngang của sông, vị trí công trình lấy nước ở bên bờ sông hay ở giữa lòng sông tùy thuộc vào các điều kiện: biên độ dao động mực nước sông, địa hình và địa chất của bờ sông và lòng sông, bùn cát trong nước sông, điều kiện thi công và quản lý, v.v… Có các cách bố trí sau đây:

– Khi biên độ mực nước sông lên xuống nhỏ (dưới 2 m ÷ 3 m) nên bố trí các cống lấy nước loại không ngập ở bờ sông (xem Hình 32).

– Khi lưu lượng lấy vào nhỏ (khoảng 2 m³/s ÷ 3 m3/s) và biên độ mực nước sông lên xuống trung bình (khoảng 3 m ÷ 5 m) thì nên bố trí công trình lấy nước loại ngập ở bờ sông (xem Hình 33).

Hình 32 – Sơ đồ bố trí công trình lấy nước loại không ngập ở bờ sông

Hình 33 – Sơ đồ bố trí công trình lấy nước loại ngập ở bờ sông

– Đối với những đoạn sông có đê và khoảng cách từ mép nước sông đến đê ngắn, công trình lấy nước có thể kết hợp với cống qua đê (xem Hình 34). Nước từ sau cống được dẫn về bể hút trạm bơm đặt ở trong đê bằng kênh hở hoặc bằng đường ống.

– Khi biên độ mực nước sông lên xuống lớn (> 6 m), lưu lượng lấy vào trung bình và lớn (≥ 3 m³/s), có thể bố trí công trình lấy nước kết hợp nhà máy bơm ở bờ sông (xem Hình 35).

Hình 34 – Sơ đồ một công trình lấy nước kết hợp cống qua đê

Hình 35 – Sơ đồ một công trình lấy nước kết hợp trạm bơm bên bờ sông (Trạm bơm lắp máy bơm chìm hỗn lưu trục đứng)

– Đối với các trạm bơm từ trung bình trở lên, có thể bố trí công trình lấy nước loại không ngập kiểu tháp giữa sông hoặc loại cống ngầm bên bờ sông,…

– Có thể bố trí công trình lấy nước kết hợp với nhà máy bơm; sự kết hợp này có thể là ở bờ sông hay ở lòng sông tùy theo điều kiện thủy văn, địa hình, địa chất,…

– Đối với công trình lấy nước kết hợp với nhà máy bơm ở lòng, nếu công trình lấy nước đặt không quá xa bờ (≤ 40 m) thì ống đẩy chuyển nước vào bờ có thể đặt trên cầu nối liền nhà máy với bờ sông.

10.2.6 Khi chọn công trình lấy nước xây giữa lòng sông, công trình có dạng như một trụ pin lớn rỗng bên trong, các ngăn lấy nước phải tương ứng với số đường ống dẫn ra, cao trình ngăn thu nước có hố lắng bùn cát thường sâu khoảng 0,5 m ÷ 1,0 m tùy theo lưu lượng và hàm lượng bùn cát.

10.2.7 Khi mực nước sông dao động lớn và hàm lượng bùn cát trong nước thay đổi nhiều theo mùa, nên bố trí các cửa lấy nước của công trình lấy nước thành nhiều tầng theo chiều sâu dòng chảy. Ngưỡng các cửa sổ ở tầng dưới cùng phải cao hơn đáy sông khoảng 1 m trở lên. Về mùa lũ mực nước sông dâng cao và lượng bùn cát tăng lên thì dùng phai đóng cửa sổ ở các tầng dưới và chỉ lấy nước ở các cửa sổ gần mặt nước. Mép trên của cửa sổ tầng trên cùng phải thấp hơn mực nước lớn nhất từ 1 m ÷ 1,5 m và thấp hơn lớp rác nổi trên mặt nước từ 0,2 m ÷ 0,3 m. Mép trên cửa sổ tầng dưới cùng phải thấp hơn mực nước thấp nhất trong sông từ 0,4 m ÷ 0,5 m.

10.2.8 Diện tích các cửa lấy nước được xác định theo lưu lượng và vận tốc cho phép. Vận tốc cho phép của dòng chảy qua cửa lấy nước lấy khoảng từ 0,5 m/s ÷ 0,6 m/s. Nếu có rác nhiều thì có thể mở rộng hơn để vận tốc qua lưới nhỏ hơn.

10.2.9 Cần bố trí đường đi lại giữa bờ sông và công trình lấy nước. Nếu công trình lấy nước xa bờ, có thể dùng cầu công tác kiểu cầu treo; khi xa quá có thể dùng thuyền.

10.2.10 Vật liệu chính để xây dựng công trình lấy nước

Công trình lấy nước lớn được xây bằng bê tông cốt thép; nên dùng vữa bê tông mác từ 250 đến 300 và độ chống thấm từ B4 đến B6.

Công trình lấy nước loại nhỏ có thể xây bằng đá, bê tông, hoặc xây hỗn hợp.

Khi công trình lấy nước xa bờ sông và tách rời với nhà máy bơm, thường dùng các ống chuyển nước về nhà máy bơm bằng bê tông cốt thép, thép, hay chất dẻo,… tùy theo tính toán kỹ thuật và kinh tế.

Để tránh bị xói lớp đất bảo vệ ở bên trên, đường ống đặt thấp hơn mặt đất tự nhiên của lòng sông hoặc bờ sông, bảo vệ bằng các vật gia cố (đá đổ, rọ đá, bó cành cây,…).

10.2.11 Nền công trình lấy nước tùy theo điều kiện địa chất có thể là nền tự nhiên hoặc nền nhân tạo (nền cọc, giếng chìm, bê tông bịt đáy,…). Khi xác định chiều sâu đặt móng phải chú ý tới hiện tượng có thể bị xói lở ở chân móng. Chân móng công trình cần đặt thấp hơn chiều sâu xói lở h_x_l ≥ 2 m khi là nền tự nhiên, h_x_l ≥ 2 m khi là nền nhân tạo. Khi nền xấu thì xung quanh móng công trình phải có hàng cừ chắn.

10.2.12 Tùy thuộc điều kiện địa chất cụ thể mà phải gia cố bờ mái và đáy sông xung quanh công trình lấy nước để chống xói lở, bởi vì tại chỗ xây dựng công trình trạng thái dòng chảy sẽ có sự thay đổi.

10.2.13 Xác định hình dạng và kích thước công trình lấy nước

Việc xác định hình dạng và kích thước công trình lấy nước phải tùy theo điều kiện ổn định của kết cấu công trình, lưu lượng nước lấy vào, độ dao động mực nước sông và các điều kiện về lắp ráp, sửa chữa, vận hành thiết bị.

Hướng của công trình lấy nước nên tạo với hướng của dòng chảy sông một góc nhỏ hơn 90°, thường lấy từ 25° ÷ 30°, trường hợp bất khả kháng mới lấy ≥ 90°.

10.2.14 Ở các công trình lấy nước loại không ngập, cao độ đỉnh tường trụ pin phải trên mực nước lớn nhất kể cả chiều cao sóng leo lớn nhất và không nhỏ hơn (0,5 ÷ 1,0) m.

10.2.15 Đối với những đoạn sông có đê mà đặt trạm bơm trong đê, công trình lấy nước nên kết hợp với cống qua đê. Nước từ sông được dẫn đến cống qua đê bằng một đoạn kênh hở ngắn. Nước từ sau cống qua đê được dẫn về bể hút trạm bơm bằng kênh hở hoặc bằng đường ống. Xác định tiết diện đường ống này theo vận tốc cho phép lớn nhất khoảng (0,5 ÷ 0,6) m/s nếu là cống hở (dòng chảy có mặt thoáng) và khoảng (0,6 ÷ 0,8) m/s nếu là cống ngầm; trường hợp tính toán là mực nước sông nhỏ nhất.

10.2.16 Bố trí cửa van, khe phai

Cửa van đóng mở để điều chỉnh lưu lượng và mực nước hạ lưu, đồng thời để đóng ngăn lũ khi cần thiết. Cửa van có thể bố trí sau lưới chắn rác. Việc lựa chọn kết cấu công trình và thiết bị kéo cửa van, cánh phai và lưới vớt rác phải căn cứ vào lực nâng tính toán, vận tốc nâng tính toán, kích thước của khoang cống và các yêu cầu kỹ thuật khác.

Phai dùng để đóng cửa lấy nước trong thời gian sửa chữa hoặc khi cửa van có sự cố. Phai có thể bố trí trước cửa van và lưới chắn rác. Có thể dùng phai một hàng hoặc hai hàng; ngày nay thường dùng phai một hàng với tấm phai bằng kim loại có gioăng cao su làm kín.

10.2.17 Lưới chắn rác và hình thức vớt rác tại công trình lấy nước

Kích thước khe hở lưới chắn rác thường từ 10 mm ÷ 80 mm theo chiều ngang, từ 350 mm ÷ 400 mm chiều đứng; các thanh ngang không được cản trở lược cào rác. Có thể bố trí 2 lớp lưới chắn rác, lưới chắn rác thô và lưới chắn rác nhỏ. Kích thước khe lưới còn phải phù hợp với khả năng cho rác đi qua của máy bơm.

Tính toán ổn định của lưới chắn rác theo độ chênh mực nước trước và sau lưới chắn rác với tiết diện các lỗ lưới bị lấp vít tới 25% hoặc hơn thế khi nhiều rác.

Lưới chắn rác nên bố trí phía ngoài tường ngực hoặc tường công trình để thuận tiện cho việc cào rác. Lưới chắn rác được đặt nghiêng một góc β = (70° ÷ 80°) so với đường nằm ngang. Nhưng khi trụ pin quá cao, có thể bố trí lưới chắn rác thẳng đứng để không làm tăng kích thước công trình.

Nên dùng máy vớt rác cơ giới tự động hoặc bán tự động; hình thức vớt rác thủ công chỉ nên áp dụng đối với trạm bơm nhỏ.

10.2.18 Trong điều kiện lượng bùn cát quá lớn, lưu lượng trạm bơm nhỏ, thì dùng phương án bố trí công trình lấy nước kiểu gầu (xem Hình 36). Khi lượng bùn cát đáy lớn dùng kiểu gầu phía dưới, để rửa bùn cát lắng đọng nên thiết kế theo kiểu tự rửa.

Vận tốc dòng chảy vào gầu nên lấy trong phạm vi (0,05 ÷ 0,3) m/s. Khi mực nước nhỏ nhất, vận tốc đó có thể lớn hơn nhưng không được vượt quá vận tốc nước chảy trong sông. Cao trình đáy gầu được xác định ở điều kiện mực nước nhỏ nhất tính toán và gầu lấy nước với lưu lượng thiết kế, nhưng chú ý đào sâu thêm cho phần chứa bùn cát lắng đọng. Cần tính toán xác định chu kỳ nạo vét bùn cát trong gầu và khối lượng bùn cát mỗi lần nạo vét.

Góc dẫn nước vào gầu lấy nước phía trên không nên lớn hơn 30°, trường hợp không thể bố trí được như vậy có thể đến 60°.

Khi hàm lượng bùn cát lớn (ρ ≥ 5 kg/m³) và độ sâu ở phần vào gầu không lớn thì phải dự kiến làm cống điều tiết, cống này có thể được tạo ngưỡng phụ bằng thả phai.

Thành gầu có thể tạo bằng mái đất nghiêng; hoặc phía trong bờ là mái đất nghiêng, phía ngoài sông là tường bê tông cốt thép hay tường đá xây.

a – Gầu làm nhô ra sông; b – Gầu làm lấn vào bờ;

1 – Lấy nước phía trên; 2 – Lấy nước phía dưới; 3 – Lấy nước hai phía;

4 – Công trình lấy nước; 5 – Các dòng đáy; 6 – Các dòng mặt

Hình 36 – Các sơ đồ công trình lấy nước kiểu gầu đào

10.3 Công trình lấy nước từ hồ chứa

10.3.1 Khi xây dựng các công trình lấy nước cho trạm bơm ở hồ chứa, cần nghiên cứu những vấn đề sau:

– Thời gian bồi lắng hồ chứa, chế độ chuyển động của bùn cát;

– Độ dao động của mực nước trong hồ;

– Các điều kiện địa chất nền, vấn đề bồi lắng, xói lở bờ;

– Độ lớn của sóng và hướng gió chủ đạo, v.v…

10.3.2 Chọn vị trí công trình lấy nước

Nếu độ dao động mực nước hồ nhỏ thì bố trí công trình lấy nước ở phía thượng lưu đập. Nếu độ dao động mực nước hồ lớn thì bố trí công trình lấy nước ờ hạ lưu đập, khi đó dẫn tới nhà máy bơm bằng các ống đặt trong thân đập làm bằng bê tông cốt thép hoặc thép; cũng có thể lợi dụng đường ống tháo bùn cát đáy của hồ để làm đường ống dẫn tới nhà máy, nhưng khi xả bùn cát đáy cho hồ trạm bơm sẽ phải ngừng làm việc. Có thể bố trí nhà máy bơm kết hợp với đập hoặc ở trong trụ pin (mố bên) của đập nếu việc kết hợp là có lợi về kinh tế – kỹ thuật.

Không nên đặt công trình lấy nước ở thượng nguồn của hồ chứa; tuy nhiên, khi xác định được thời gian bồi lắng là dài và bùn cát lắng đọng ở phía nước đổ vào hồ không nhiều, thì công trình lấy nước va trạm bơm nên ưu tiên bố trí ở vị trí bờ hồ gần khu phục vụ của trạm bơm để giảm bớt khối lượng kênh hoặc đường ống dẫn nước chính tới khu phục vụ.

Nên chọn vị trí mà ở đó tác dụng của sóng nhỏ nhất; cần tính đến lực gió, hướng gió.

10.3.3 Các yêu cầu thiết kế đã trình bày ở phần công trình lấy nước ở từ sông (xem 10.2) đều có thể áp dụng cho công trình lấy nước ở hồ chứa.

10.4 Công trình lấy nước trên kênh

Các yêu cầu thiết kế đã trình bày ở phần công trình lấy nước ở từ sông (xem 10.2) đều có thể áp dụng cho công trình lấy nước từ kênh, nhưng có thể đơn giản hơn.

Các công trình lấy nước trên kênh thường được kết hợp với nhà máy bơm; công trình lấy nước đồng thời là công trình tập trung nước xây liền với nhà máy.

Đối với các trạm bơm lớn, công trình lấy nước trên kênh cần có trụ pin, trên trụ pin bố trí lưới chắn rác, cửa van, cửa phai sửa chữa. Đối với trạm bơm nhỏ, công trình lấy nước thường không xây trụ pin, ống hút máy bơm lấy nước thẳng từ bể tập trung.

Ở trạm bơm nhỏ làm việc theo mùa, có thể tháo cạn kênh dẫn được, có thể không đặt phai sửa chữa.

10.5 Bộ phận chắn cá ở công trình lấy nước

Đối với công trình lấy nước từ các nguồn nước có nuôi trồng thủy sản, cần bố trí thiết bị bảo vệ cá như một bộ phận của công trình lấy nước, hoặc dưới dạng công trình bảo vệ riêng biệt trên các kênh dẫn nước tới.

Lưới chắn cá có các lỗ hoặc khe lưới rộng từ 3 mm ÷ 4 mm, đặt trước các cửa lấy nước. Vận tốc dòng chảy lớn nhất cho phép ngay tại vị trí ngay trước lưới là 0,1 m/s, và qua lỗ hoặc khe lưới là 0,25 m/s.

Các thông số của công trình và thiết bị chắn cá cần có sự tham gia của người sở hữu khu nuôi cá đó. Khi cần có thể phải nghiên cứu về đặc trưng thủy sản, ngư học của vùng công trình lấy nước.

11 Công trình dẫn nước tới nhà máy bơm

11.1 Các quy định chung về công trình dẫn nước

11.1.1 Công trình dẫn nước tới nhà máy bơm dùng để nối công trình lấy nước hoặc nguồn nước với nhà máy bơm, được xây dựng khi bố trí nhà máy bơm tách rời với công trình lấy nước hoặc khi bố trí nhà máy bơm cách xa bờ nguồn nước. Công trình dẫn nước có thể là kênh hở hoặc đường ống ngầm.

11.1.2 Tính toán và thiết kế công trình dẫn nước được thực hiện theo các lý thuyết về thủy lực, kỹ thuật tài nguyên nước, kỹ thuật công trình thủy, kết cấu công trình,… có liên quan.

11.1.3 Công trình dẫn nước tới nhà máy bơm cần bảo đảm các yêu cầu:

– Phù hợp với biểu đồ lấy nước của trạm bơm;

– Chế độ làm việc của công trình lấy nước phù hợp với đặc tính máy bơm;

– Phù hợp với điều kiện thay đổi của mực nước nguồn hoặc điều kiện khống chế mực nước lưu lượng của công trình lấy nước;

– Vận tốc dòng chảy phải đảm bảo điều kiện không bồi lắng và không xói lở, đồng thời tổn thất thủy lực dọc đường và cục bộ trên công trình dẫn nước nhỏ để nhà máy bơm không phải đặt sâu và tiết kiệm năng lượng bơm. Nếu vận tốc dòng chảy không đáp ứng yêu cầu về chống bồi lắng và xói lở, cần có biện pháp xử lý thích hợp để công trình dẫn nước được ổn định.

11.1.4 Lựa chọn hình thức công trình dẫn nước

11.1.4.1 Chọn công trình dẫn nước là đường ống khi độ dao động mực nước nguồn lớn mà ở bãi sông không thể bố trí được nhà máy bên mép nước sông vì bị ngập lũ, địa chất tuyến dẫn nước xấu, nước nguồn chứa nhiều bùn cát, có đường giao thông ở bên trên, cần tiết kiệm đất mặt,… và giải pháp đường ống là kinh tế hơn so với giải pháp kênh dẫn.

11.1.4.2 Chọn công trình dẫn nước là kênh hở khi độ dao động mực nước nguồn nhỏ và thay đổi không đột ngột, địa chất tuyến dẫn nước tốt cho việc làm kênh, nước nguồn chứa ít bùn cát,… và giải pháp kênh hở là kinh tế hơn so với giải pháp đường ống.

11.1.4.3 Khi chưa rõ hình thức công trình dẫn nước nào là tốt hơn thì nên so sánh kinh tế để luận chứng và quyết định.

11.1.5 Đối với kênh dẫn nước là kênh của hệ thống tiêu có hồ điều hòa, đoạn kênh dẫn từ hồ điều hòa đến trạm bơm cần được thiết kế để có thể rút nước hồ đến độ sâu nhỏ nhất trong hồ; cần tính toán thủy lực hệ thống để xác định rõ về sự phối hợp làm việc giữa các công trình: trạm bơm, hồ điều hòa và kênh dẫn để xác định các thông số thiết kế của các công trình này.

11.1.6 Cần bố trí công trình khống chế mực nước và điều tiết lưu lượng ở đầu công trình dẫn nước bằng kênh hở cho những trường hợp sau:

– Khi chiều dài kênh dẫn lớn, không có tràn xả nước sự cố để tránh hiện tượng tràn kênh;

– Kênh phải tháo cạn để sửa chữa, nạo vét;

– Hàm lượng bùn cát ở nguồn nước quá lớn.

11.2 Công trình dẫn nước là đường ống có áp

11.2.1 Đường ống dẫn nước có áp được áp dụng cho bất kỳ lưu lượng nào và bất kỳ dao động mực nước nào ở nguồn nước.

11.2.2 Đường ống dẫn nước có áp được đặt dốc xuống về phía nhà máy bơm.

11.2.3 Tùy theo tính toán kỹ thuật và kinh tế mà chọn vật liệu làm đường ống dẫn nước phù hợp. Thông thường, ở các trạm bơm có lưu lượng nhỏ và trung bình, có thể dùng đường ống dẫn nước bằng thép, gang hoặc chất dẻo; ở các trạm bơm có lưu lượng lớn, đường ống dẫn nước nên được làm bằng bê tông cốt thép.

11.2.4 Khi đường ống dẫn nước tới nhà máy bơm làm bằng bê tông cốt thép, ống được xây thành một khung hộp liền khối có nhiều ngăn với số ngăn thường bằng số máy bơm; tuy nhiên, cũng có thể làm từng đường ống riêng biệt.

11.2.5 Trước nhà máy bơm bố trí giếng để kiểm tra; từ giếng đó, các đường ống dẫn riêng biệt sẽ dẫn nước vào các máy bơm.

11.2.6 Tiết diện của ống dẫn nước cũng chọn như đối với ống đẩy, cần chú ý khi chọn vận tốc lớn sẽ gây ra tổn thất lớn trên đường ống, vì vậy máy phải đặt chìm quá sâu, làm tăng chi phí xây dựng nhà máy và tốn thêm năng lượng bơm. Vận tốc dòng chảy trong đường ống dẫn nước thường lấy từ 1,5 m/s ÷ 2,5 m/s và phải thông qua tính toán kỹ thuật và kinh tế.

11.2.7 Đường ống dẫn nước phải được thiết kế với vận tốc và độ dốc thích hợp để loại trừ khả năng đọng khí hoặc lắng đọng bùn cát trong ống.

11.2.8 Đường ống dẫn nước được chôn sâu trong đất, thành trên của ống phải thấp hơn từ 0,5 m ÷ 1,0 m so với cao trình mặt đất dự kiến bị xói đến. Ống dẫn nước phải được đặt trên nền chắc chắn để loại trừ khả năng bị lún quá mức cho phép. Nếu đất nền yếu, phải có giải pháp xử lý nền. Cần đặc biệt chú ý bảo vệ ống dẫn nước ở vùng có tác dụng của sóng. Đường ống dẫn nước đặt ở lòng sông, hồ, biển và nơi có mực nước ngầm cao phải được thiết kế kết cấu chống đẩy nổi ống.

11.2.9 Cần bố trí các giếng kiểm tra để có thể sửa chữa, nạo vét và các xử lý kỹ thuật khác khi cần thiết. Các đường ống dẫn nước của các trạm bơm kiểu lòng sông phải thiết kế có lối vào trong để kiểm tra và sửa chữa thường xuyên.

11.2.10 Khí có luận chứng riêng, có thể thiết kế các đường ống dự phòng hoặc đặt các ống dẫn nước trong các hành lang riêng. Kích thước của hành lang lấy theo điều kiện đảm bảo được việc sửa chữa ống, từ thành ống đến tường và đáy hành lang lấy bằng 0,5 m; bề rộng đường đi lại không nhỏ hơn 0,7 m, chiều cao đường đi lại ở chỗ nhỏ nhất là 1,7 m. Lối ra của hành lang thông với nhà máy bơm phải được đóng kín bằng cửa không rò nước.

11.3 Công trình dẫn nước là đường ống không áp

11.3.1 Các yêu cầu thiết kế đường ống dẫn nước có áp cũng được áp dụng cho đường ống dẫn nước không áp. Tuy nhiên, ở các điều sau là những quy định riêng cho thiết kế đường ống dẫn nước không áp đến nhà máy bơm.

11.3.2 Đường ống dẫn nước không áp có thể được sử dụng để chuyển lưu lượng nước lớn hơn 5 m³/s và dao động mực nước không lớn.

11.3.3 Đường ống dẫn nước không áp cần được thiết kế có độ dốc không đổi, dốc xuống về phía trạm bơm.

11.3.4 Với mọi chế độ khai thác, khoảng cách giữa mực nước lớn nhất có thể xảy ra và đỉnh vòm ống không nhỏ hơn 0,2 m.

11.3.5 Vận tốc của dòng chảy trong đường ống dẫn nước không áp không nhỏ hơn 0,7 m/s.

11.4 Công trình dẫn nước là đường ống chân không

11.4.1 Các yêu cầu thiết kế đường ống dẫn nước có áp cũng được áp dụng cho đường ống dẫn nước chân không. Tuy nhiên, ở các điều sau là những quy định riêng cho thiết kế đường ống dẫn nước chân không đến nhà máy bơm.

11.4.2 Trường hợp cần thiết mới sử dụng ống dẫn nước kiểu chân không ở các công trình lấy nước và phải luận chứng được việc sử dụng các loại đường dẫn nước khác là không kinh tế bằng.

11.4.3 Ống dẫn nước kiểu chân không phải được thiết kế dốc lên liên tục với độ dốc đỉnh ống không nhỏ hơn 0,005 tại bất cứ vị trí nào trên tuyến ống.

11.4.4 Ống dẫn nước chân không phải được thiết kế bằng ống thép hoặc ống chất dẻo. Đường kính ống phải được xác định thông qua tính toán kỹ thuật và kinh tế với sự phối hợp làm việc giữa đường ống với máy bơm và các hạng mục công trình của trạm bơm.

11.4.5 Độ cao chân không tính toán trong ống thép không được vượt quá 6 m cột nước.

11.4.6 Cần đảm bảo thành ống được kín hoàn toàn để không khí không lọt vào đường ống.

11.5 Công trình dẫn nước là kênh hở

11.5.1 Kênh dẫn loại tự điều tiết

11.5.1.1 Kênh dẫn tự điều tiết được thiết kế với đường bờ kênh nằm ngang, được dùng khi kênh ngắn. Khi trạm bơm không làm việc (Q_b = 0) thì mực nước trong kênh là đường nằm ngang và ngang với mực nước ở đầu kênh phía nguồn nước. Khi trạm bơm làm việc, đường mực nước trong kênh có thể là dạng đường dòng đều, đường nước dâng, hay đường nước đổ tùy theo lưu lượng bơm.

11.5.1.2 Khi kênh làm việc với đường nước đổ, cần có biện pháp khống chế mực nước cuối kênh không xuống thấp hơn mực nước nhỏ nhất thiết kế ở bể hút nhằm bảo vệ máy bơm.

11.5.1.3. Về nguyên tắc, không cần bố trí công trình điều tiết ở đầu kênh. Tuy nhiên, nếu cần chặn nước khi nạo vét sửa chữa kênh, hoặc khi mực nước nguồn dâng cao hơn mức thiết kế thì vẫn bố trí công trình chắn nước ở đầu kênh.

11.5.2 Kênh dẫn loại không tự điều tiết

11.5.2.1 Kênh không tự điều tiết được thiết kế với đường bờ kênh song song với đáy kênh và dốc xuống về phía trạm bơm. Đường mực nước trên kênh được thiết kế để luôn luôn thấp hơn đường bờ kênh một độ cao an toàn chống tràn bờ.

11.5.2.2 Cần bố trí công trình điều tiết ở đầu kênh để khống chế mực nước trong kênh phù hợp với mực nước nguồn và chế độ làm việc của trạm bơm. Cần dự kiến biện pháp phối hợp làm việc giữa trạm bơm với cửa lấy nước, nhất là khi mực nước nguồn hoặc lưu lượng bơm thay đổi nhiều và nhanh.

11.5.2.3 Nên bố trí tràn sự cố ở phía cuối kênh để đề phòng trường hợp dừng máy đột ngột, nước trong kênh dâng lên cao mà cống điều tiết chưa đóng kịp.

11.5.2.4 Nên dùng lưu lượng lớn nhất trong đường quá trình lưu lượng yêu cầu để thiết kế kênh ở trạng thái chảy đều. Khi không bơm với lưu lượng lớn nhất thì cần phải xét điều kiện phối hợp làm việc giữa kênh dẫn và trạm bơm.

Hình 37 – Kênh dẫn tự điều tiết

Hình 38 – Kênh dẫn không tự điều tiết

12 Bể hút trước nhà máy bơm

12.1 Nhiệm vụ của bể hút

Phía trước nhà máy bơm, bố trí một đoạn công trình để nối tiếp công trình dẫn nước với nhà máy với chiều rộng lớn hơn và độ dốc tăng lên để phân phối nước vào các ống hút của máy bơm, đồng thời đảm bảo miệng ống hút ngập dưới mực nước thấp nhất một độ sâu cần thiết. Đoạn công trình này được gọi là bể hút (hoặc bể tập trung nước).

12.2 Tính toán thủy lực bể hút

12.2.1 Tường cánh

Nối tiếp giữa mái nghiêng của bể hút với trụ biên bể hút trước nhà máy bơm bằng tường cánh nghiêng 45° với mép trong trụ biên.

Nếu kênh dẫn có hệ số mái m = 0 (mái kênh là tường thẳng đứng) thì không có tường cánh này.

Hình 39 – Sơ đồ bể hút điển hình của trạm bơm

12.2.2 Đoạn dốc

Độ dốc đáy bể tập trung i_b nên lấy bằng (0,2 ÷ 0,25). Không nên làm dốc toàn bộ đoạn mở rộng.

Đường chân mái dốc của bể tập trung nên thiết kế thành một đường thẳng trên bình đồ, nối đường chân mái kênh dẫn nước với mặt trong của trụ biên.

Chiều dài đoạn dốc được tính theo công thức:

(39)

trong đó:

Z_đk – Cao độ đáy kênh dẫn đến bể hút;

Z_đb – Cao độ đáy bể hút.

12.2.3 Đoạn mở rộng

Đường đáy bể hút thiết kế thành một đường thẳng trên bình đồ, nối chân mái kênh dẫn với mặt trong của trụ biên.

Góc ở tâm α của đoạn mở rộng của bể lấy như sau:

V_k = (0,5 ÷ 0,7) m/s thì lấy α = (45° ÷ 40°)

V_k = (0,7 ÷ 1,0) m/s thì lấy α = (40° ÷ 30°)

Không nên lấy α lớn hơn vì sẽ làm cho vận tốc ở cửa vào máy bơm phân bố không đều.

Chiều dài đoạn mở rộng L_mr được tính theo công thức:

(40)

trong đó:

B_k – Chiều rộng đáy kênh dẫn đến bể hút;

B_t – Chiều dài tuyến lấy nước.

12.2.4 Chiều dài tuyến lấy nước

Cần giảm đến mức tối thiểu chiều dài tuyến lấy nước B_t. Tỷ số giữa chiều dài tuyến lấy nước và chiều rộng đáy kênh dẫn được khống chế như sau:

(41)

Để giảm B_t, ở trạm bơm kiểu khối tảng và kiểu buồng ướt có thể xây các trụ pin đầu chụm lại; ở trạm bơm kiểu buồng khô và kiểu móng tách rời có thể chụm các miệng ống hút lại gần nhau.

12.2.5 Bộ phận chắn rác và hình thức vớt rác tại bể hút

12.2.5.1 Nếu ở công trình lấy nước riêng biệt của trạm bơm chưa có bộ phận chắn rác, hoặc đã có nhưng rác đến bể hút vẫn ảnh hưởng đến sự làm việc của máy bơm thì phải bố trí bộ phận vớt rác tại trụ pin bể hút, phía trước miệng ống hút (hoặc buồng hút) của máy bơm. Yêu cầu thiết kế lưới chắn rác và hình thức vớt rác cũng giống như đối với lưới chắn rác tại công trình lấy nước (xem 10.2.17).

12.2.5.2 Khi lượng rác nhiều hoặc rác quá bẩn, nên bố trí công trình chắn rác xa nhà máy bơm. Công trình vớt rác này được đặt ở một vị trí thích hợp, thuận tiện cho việc vớt rác và vận chuyển rác đi, thuận lợi cho sự phân bố dòng chảy ở đoạn dòng từ sau công trình tới các máy bơm. Khoảng cách từ lưới vớt rác tới miệng ống hút của máy bơm nên lấy không nhỏ hơn B_t; trong đó B_t là chiều rộng của tuyến lấy nước ở bể hút đã nêu (xem 12.2.4).

12.2.6 Chiều dài trụ pin

Chiều dài của trụ pin L_tp tính từ đầu trụ pin tới miệng vào ống hút lấy bằng 2D_v, trong đó: D_v là đường kính miệng vào ống hút; nếu miệng vào ống hút không là hình tròn thì tính theo D_v tương đương. Ngoài ra, chiều dài L_tp cần phải đủ để bố trí các thiết bị (van, phai, lưới chắn rác,…).

Khi bể tập trung nhỏ, thường không có trụ pin, khoảng cách giữa hai tâm miệng vào ống hút lấy lớn hơn hoặc bằng D_v.

12.2.7 Cửa vào ống hút phải thiết kế cho đều đặn, tốt nhất là dùng tiết diện chữ nhật, mặt bên làm sát mép tường trụ pin của bể hút. Mép trên miệng ống hút nên lượn tròn.

12.2.8 Nên gia cố mái và đáy bể hút và có thiết bị thoát nước để tránh xói đất và giảm áp lực đẩy nổi lên đáy công trình.

13 Ống đẩy của trạm bơm

13.1 Các quy định chung

13.1.1 Ống đẩy của trạm bơm là công trình chuyển nước có áp, có nhiệm vụ chuyển nước từ nhà máy lên bể xả hoặc vào một đường ống khác.

Ống đẩy thường được phân loại như sau:

– Theo vật liệu xây dựng, có ống bê tông cốt thép, thép, gang, chất dẻo, cao su, v.v…

– Thep phương pháp sản xuất ống có ống hàn, ống đúc, ống đúc ly lâm, ống thi công tại chỗ, v.v…

– Theo áp lực làm việc của ống, có loại làm việc với áp lực thấp (dưới 20 mH₂O), với áp lực trung bình ((20 ÷ 50) mH₂O)), với áp lực cao (từ 50 mH₂O trở lên).

– Theo cách đặt ống, có ống chôn dưới đất và ống đặt lộ thiên.

– Ngoài ra, còn phân loại theo chức năng làm việc của đường ống (ống chính, ống nhánh).

13.1.2 Khi thiết kế hệ thống đường ống đẩy, cần thực hiện những nội dung sau:

– Chọn tuyến đường ống và định vị trí các mố néo và mố đỡ;

– Chọn vật liệu làm ống;

– Xác định đường kính kinh tế và chọn số đường ống;

– Bố trí các thiết bị trên đường ống;

– Kiểm tra áp lực nước va;

– Thiết kế đường ống, các chỗ nối tiếp đường ống, mố néo và mố đỡ trung gian.

13.1.3 Thiết kế các đường ống đẩy theo các lý thuyết về thủy lực, cơ học kết cấu, kết cấu công trình, địa kỹ thuật,… và các tiêu chuẩn hiện hành có liên quan, phụ thuộc vật liệu làm ống và áp lực làm việc của đường ống, có chú ý đến chức năng làm việc của đường ống trạm bơm.

13.1.4 Chọn tuyến ống đẩy

Tuyến đường ống đẩy phải đảm bảo các yêu cầu sau:

– Tuyến thẳng nhất, số chỗ ống ngoặt là ít nhất trên mặt bằng cũng như trên mặt cắt đứng theo chiều dài ống đẩy;

– Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn tốt;

– Có thể đi lại thi công được và có thể thi công cơ giới được nhiều nhất;

– Ống được bảo vệ không bị nước mưa xói lở nền và việc bảo vệ được nhà máy và các công trình khác nếu ống bị vỡ;

– Việc đi lại, quản lý và sửa chữa ống về sau là thuận tiện.

13.1.5 Khi không có mố néo, độ dốc cho phép đặt ống xác định theo công thức:

(42)

và cần đảm bảo điều kiện:

m ≤ tgφ (43)

trong đó:

m – Độ dốc của nền đặt ống đẩy;

α – Góc dốc nền đặt ống so với mặt nằm ngang;

φ – Góc ma sát trong của đất nền đặt ống đẩy;

f – Hệ số ma sát của vật liệu ống với đất nền ướt, trị số này xác định theo thí nghiệm, nếu không có thí nghiệm thì tạm lấy theo bảng dưới đây (xem Bảng 8);

k – Hệ số an toàn ổn định trượt, lấy theo quy định tiêu chuẩn hiện hành và không nhỏ hơn 1,1.

13.1.6 Độ dốc đặt ống kim loại không có mố néo không nên lớn hơn 1:3, còn có mố néo có thể đặt với bất cứ độ dốc nào.

13.1.7 Không được đặt ống trên lớp đá đệm, gạch đệm, hoặc các lớp đệm cứng khác. Nếu phải đặt ống đẩy trên nền đất đá cứng thì phải lót một lớp cát san bằng hoặc lớp cát hoặc đất mềm dày từ 15 cm trở lên, không có đá to hoặc đất cục lẫn vào.

Bảng 8 – Hệ số ma sát f giữa các bề mặt

Đặc tính của mặt tiếp xúc trượt	Hệ số ma sát f
Đá xây hoặc bê tông với nền đất khô cứng	0,60 ÷ 0,65
Đá xây hoặc bê tông với đất sét ẩm	0,30
Đá xây hoặc bê tông với đất sét ướt	0,20
Đá xây hoặc bê tông với cát khô	0,50 ÷ 0,55
Đá xây hoặc bê tông với cát ướt	0,40 ÷ 0,45
Đá xây hoặc bê tông với đất thịt khô	0,40 ÷ 0,45
Đá xây hoặc bê tông với đất thịt ướt	0,25
Đá xây hoặc bê tông với đất pha cát khô	0,45 ÷ 0,50
Đá xây hoặc bê tông với đất pha cát ướt	0,35
Thép với thép có bôi trơn ít	0,15
Thép với gang có bôi trơn ít	0,15
Thép với đá có bôi trơn ít	0,40 ÷ 0,45

13.2. Vật liệu làm ống

Có thể chọn vật liệu làm ống như sau:

– Dùng ống thép với bất kỳ áp suất làm việc và đường kính nào.

– Dùng ống đẩy bằng bê tông cốt thép đúc tại chỗ khi đường kính ống lớn hơn 1,5 m và chịu áp suất nhỏ hơn (40 ÷ 50) mH₂O.

– Dùng ống đẩy bằng bê tông cốt thép đúc sẵn khi đường kính ống từ 0,6 m ÷ 1,5 m và áp suất làm việc dưới 50 mH₂O.

– Dùng ống gang với áp suất làm việc đến 60 mH₂O và đường kính đến 1,4 m.

– Dùng ống bằng chất dẻo với áp suất làm việc từ thấp đến trung bình, tùy theo loại chất dẻo.

– Ngoài ra, có thể dùng ống đẩy mềm bằng cao su, vải bạt,… khi đường kính ống nhỏ và áp suất làm việc không cao.

13.3 Xác định đường kính kinh tế của ống đẩy

13.3.1 Khi chiều dài đường ống tính từ nhà máy đến bể xả nhỏ, nên chọn mỗi máy bơm vào một ống đẩy. Khi chiều dài đường ống dài, nên ghép nối đường ống đẩy làm việc song song.

13.3.2 Xác định đường kính kinh tế của ống đẩy

Cần đưa ra nhiều phương án đường kính khác nhau, sau đó sử dụng một hoặc một số chỉ tiêu kinh tế thích hợp để tìm ra phương án đường kính tốt nhất.

Có thể lấy chỉ tiêu đánh giá là chi phí quản lý nhỏ nhất cho 1 m đường ống:

C = axE + bxC_xd → min (44)

trong đó:

C – Chi phí quản lý hằng năm cho 1 m đường ống;

a – Đơn giá năng lượng tiêu thụ, đ/kWh;

E – Tổng năng lượng hao tổn hằng năm trên 1 m dài đường ống, kWh;

C_xd – Chi phí xây dựng 1 m đường ống, đ;

b – Tỷ lệ chi phí cho khấu hao hoàn vốn và sửa chữa, tính theo phần trăm của C_xd.

Tổng năng lượng tiêu thụ E được tính theo công thức sau:

(45)

trong đó:

Q – Lưu lượng làm việc đường ống tại thời điểm t, m³/s;

h_tt – Tổn thất cột nước trên 1 m chiều dài đường ống đẩy, m;

K – Đặc tính lưu lượng đơn vị của ống, m⁶/s²;

i – Số thứ tự của thời đoạn mà trong thời đoạn đó lưu lượng qua ống là không đổi;

n – Số thời đoạn làm việc của đường ống;

Q_i – Lưu lượng qua ống đẩy trong thời đoạn thứ i, m³/s;

η_tr – Hiệu suất của trạm bơm, là tích số của hiệu suất máy bơm η_b, hiệu suất động cơ η_đc, hiệu suất truyền động η_tđ và hiệu suất mạng lưới điện η_m (η_tb = η_bxη_đcxη_tđxη_m);

T – Tổng thời gian làm việc của ống trong 1 năm, h.

13.3.3 Khi chiều dài đường ống đẩy không dài (≤ 300 m), có thể dùng giá trị bình quân của lưu lượng qua ống đẩy Q_bq rồi dựa vào các bảng tra sẵn để xác định D_kt; trong đó lưu lượng bình quân qua ống được tính theo công thức:

(46)

hoặc đơn giản hơn có thể lấy lưu lượng bình quân là lưu lượng thiết kế của một ống đẩy.

13.3.4 Trong thực tế, các trạm bơm tưới, tiêu thường có đường ống đẩy ngắn (≤ 100 m), mỗi máy bơm có một đường ống riêng lên bể xả; khi đó có thể lấy lưu lượng thiết kế máy bơm, rồi tra bằng kinh nghiệm (xem Bảng D.1 và Bảng D.2) để tìm đường kính kinh tế D_kt.

13.3.5 Đối với các trạm bơm liền phần sau và có chiều dài đường ống đẩy ngắn, có thể lấy đường kính ống đẩy bằng đường kính miệng ra máy bơm, nhưng trong mọi trường hợp, vận tốc trong ống đẩy không được lớn hơn 3,5 m/s.

13.4. Bố trí thiết bị trên đường ống đẩy

13.4.1. Trên đường ống đẩy, trong các trường hợp cần thiết phải đặt các thiết bị:

– Các đoạn ống co dãn;

– Các van (hoặc ống) xả khí, nạp khí;

– Các van xả nước, xả cặn, v.v…

13.4.2. Bố trí đoạn nối ống co dãn

Trên đường ống đẩy, cần phải bố trí ống co dãn ở các vị trí:

– Tại nơi mà chuyển vị ở các chỗ nối đầu ống không bù được chuyển vị dọc của ống do sự thay đổi nhiệt độ của không khí, của nước, của đất và sự lún của đất.

– Trên các chỗ đất nền đặt ống bị lún không đều.

– Tại các đường ống thép đặt trong tuy nen, trong rãnh hoặc trên giá đỡ.

Khoảng cách giữa các đoạn ống co dãn và các giá đỡ cứng phải được xác định bằng tính toán, có xét đến kết cấu của chúng.

13.4.3. Bố trí van xả khí

Các van xả khí phải đặt ở vị trí các van nạp khí và cả ở những điểm nhô lên cao của các đoạn cong trên trắc dọc tuyến ống đẩy. Có thể không cần đặt van xả khí trong các trường hợp khi ở chế độ làm việc bình thường của đường ống đẩy, không khí bảo đảm được dòng nước cuốn đi.

Có thể đặt ống thông khí thay cho van xả khí tự động ở một số vị trí, nếu trong quá trình vận hành đường ống đẩy việc xả khí không đòi hỏi thường xuyên; khi đó, việc đóng mở ống thông khí được thực hiện bằng khóa vặn tay.

13.4.4 Bố trí van xả nước súc rửa ống

Đường kính của ống xả nước và nạp không khí phải bảo đảm rút hết nước trong đoạn ống đẩy trong khoảng thời gian không quá 2 h.

Kết cấu ống cấp nước để súc rửa cặn đường ống đẩy phải bảo đảm khả năng tạo nên vận tốc trong đường ống không nhỏ hơn 1,1 lần vận tốc tính toán lớn nhất trong đường ống.

Khi súc rửa bằng nước và khí nén, vận tốc tối thiểu của hỗn hợp (tại các vị trí có áp lực cao nhất) không nhỏ hơn 1,2 lần vận tốc lớn nhất trong ống khi vận hành; lưu lượng nước nên lấy bằng (10% ÷ 25%) lưu lượng của hỗn hợp nước và khí rửa ống. Nước đã dùng để súc rửa phải được dẫn tới sông suối, rãnh, khe gần nhất. Khi không thể dẫn đi được toàn bộ hoặc một phần lượng nước đã dùng để xói rửa thì có thể đưa nước đó tự chảy vào giếng rồi bơm đi.

13.5 Tính toán nước va trong ống đẩy

13.5.1 Đối với các đường ống ngắn thì không cần thiết tính toán nước va vì áp lực tăng lên không đáng kể. Đối với những ống dài hoặc áp suất làm việc lớn, khi thiết kế cần phải tính toán nước va.

13.5.2 Tính toán nước va trong ống cần áp dụng những tài liệu, chỉ dẫn thiết kế riêng.

13.5.3 Qua tính toán, nếu thấy hiện tượng nước va gây ra áp suất lớn và có thể phá hủy ống, hoặc máy bơm, hoặc bộ phận công trình, thì cần xác định giải pháp khắc phục thích hợp. Cần đưa ra một số phương án và giải pháp chống nước va, từ đó giải bài toán nước va, rồi so sánh kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn.

13.6 Đường ống đẩy bằng thép

13.6.1 Thiết kế các đường ống đẩy thép theo các lý thuyết về thủy lực, cơ học kết cấu, kết cấu công trình, địa kỹ thuật,… và các chuẩn có liên quan.

13.6.2 Ở những chỗ ngoặt của đường ống đẩy, dùng các ống nối chuyển tiếp với góc ngoặt nhỏ hơn 15° ÷ 22,5°, sao cho trục ống quay thành một vòng cung có bán kính lớn hơn 5D₀; trong đó: D₀ là đường kính trong của ống đẩy. Độ hẹp của ống ở chỗ cong không được vượt quá trị số 0,01D₀ và ở chỗ đầu lắp ráp không quá 0,005D₀, khe hở hai đầu ống ở chỗ nối không được quá 1/4 bề dày thành ống. Thường được nối các chỗ cong bằng cách hàn đối đầu.

13.6.3 Nếu chôn ống thép dưới đất thì phủ đất rời, rồi đầm chặt từng lớp; không được phủ bằng đất sét nặng, đất bùn, than bùn và đất thịt đóng cục.

13.6.4 Các hình thức nối ống đẩy thép

Tùy theo đường kính ống, điều kiện làm việc của ống mà chọn phương pháp nối ống cho phù hợp. Thông thường có các kiểu nối ống thép như sau:

– Nối cứng hai đoạn ống thẳng bằng mặt bích và bu lông (có nhiều kiểu tạo bích khác nhau);

– Nối cứng hai đoạn ống thẳng bằng hàn (hàn đối đầu, hàn với ống lồng);

– Nối mềm hai đoạn ống thẳng bằng ống lồng với mặt bích và bu lông, có đệm cao su làm kín nước;

– Khớp nối lắp ráp điều chỉnh được độ dài khớp, v.v…

13.6.5 Ống đẩy thép của trạm bơm thuyền phải có mối nối ống dạng khớp cầu; chiều dài một đoạn ống (khoảng cách giữa tâm hai khớp cầu) phụ thuộc vào trị số lực cho phép có thể truyền đến mạn thuyền phao và độ bền của thành ống. Góc quay của loại khớp cầu là 15° ÷ 20°, được chèn bằng cao su để chống rò rỉ.

16.6.6 Khi đặt song song một số đường ống đẩy, khoảng cách giữa bề mặt ngoài của ống cần căn cứ vào các điều kiện thi công, điều kiện bảo vệ các ống dẫn kề nhau khi một trong các ống bị sự cố, tùy thuộc vào loại vật liệu, áp lực bên trong và điều kiện địa chất, nhưng không được nhỏ hơn:

0,7 m khi đường kính ống tới 300 mm;

1,0 m khi đường kính ống từ 400 mm đến 1000 mm;

1,5 m khi đường kính ống lớn hơn 1000 mm.

13.6.7 Nếu được chôn dưới đất thì ống đẩy bằng thép phải có kết cấu toàn hàn, không sử dụng khớp nối chuyển tiếp co dãn nhiệt, không có mố néo và mố đỡ trung gian. Khi có luận chứng riêng có thể đặt các ống co dãn nhiệt tại một số vị trí thay đổi đột ngột về nhiệt độ, địa chất và điều kiện thi công.

13.6.8 Sự lựa chọn các phương pháp bảo vệ các ống thép chống ăn mòn bên trong và bên ngoài phải được luận chứng bằng các tài liệu về tính chất ăn mòn của đất, của nước vận chuyển trong ống và cả bằng những tài liệu về khả năng ăn mòn ống bởi hiện tượng điện hóa do các dòng điện tản trong đất.

13.6.9 Cần xét đến khả năng độ dày thành ống bị giảm dần theo thời gian do hiện tượng ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa và hiện tượng bị mài mòn cơ học. Tăng độ dày thành ống thêm 1 mm cho các đường ống không bị bào mòn bởi phù sa và sự phá hoại của sinh vật trong nước; tăng thêm từ 2 mm đến 3 mm cho các đường ống có sự bào mòn bởi phù sa và sự phá hoại của sinh vật trong nước.

13.6.10 Neo ống đẩy thép

13.6.10.1 Mố néo cứng

Cần chọn loại mố néo cứng phù hợp; có loại là bệ bê tông ôm chặt lấy ống, có loại là bệ bê tông cho ống đặt lên và dùng các vòng đai kim loại gắn ống vào mố, v.v…

Mố néo cứng được bố trí ở những chỗ ống đổi hướng với góc ngoặt lớn và tại những vị trí trên các đoạn ống thẳng theo những khoảng cách nhất định thông qua các tính toán ổn định. Mố néo cứng phải chịu lực được dọc trục ống do tác động của các yếu tố: nhiệt độ, ma sát của nước với thành ống, trọng lượng ống, lực ly tâm do nước chảy chỗ ống ngoặt gây ra, v.v…

Kết cấu đoạn ống giữa hai mố néo cứng phải sao cho là “tĩnh định”: khi bố trí thiết bị co dãn vì nhiệt ở gần bệ trên thì đoạn ống có kết cấu kiểu “đứng”, còn khi bố trí thiết bị co dãn gần bệ dưới thì đoạn ống có kết cấu kiểu “treo”.

13.6.10.2 Mố đỡ trung gian

Giữa các mố néo cứng cần bố trí các mố đỡ trung gian để chịu các lực tác động vào ống, kể cả lực do ma sát vì nhiệt sinh ra, làm ống xê dịch.

Đối với ống đẩy nhỏ (D₀ ≤ 800 mm): Dùng dạng đơn giản nhất là mố đỡ là dạng yên ngựa, Bệ bê tông ôm ống một góc tâm từ 90° ÷ 120°. Để giảm ma sát, cần đặt tấm đệm thép ở dưới ống. Cần chú ý khi trượt trên bệ, ống có thể bị mài mất sơn và bị rỉ.

Đối với những ống đẩy lớn (800 mm ≤ D₀ ≤ 2000 mm): Dùng bệ kiểu “đu đưa”; hoặc mố đỡ có vòng đai thép ôm lấy ống (xem Hình 40); hoặc mố đỡ có con lăn và có vòng đai thép ôm lấy ống.

Đối với những ống đẩy rất lớn (D₀ > 2000 mm): Dùng mố đỡ kiểu có con lăn và có vòng đai thép ôm lấy ống.

Khoảng cách giữa các mố đỡ trung gian được xác định theo tính toán kết cấu, coi như dầm liên tục nhiều nhịp; chiều dài mỗi nhịp thường là (4 ÷ 7) lần đường kính ống.

Hình 40 – Mố đỡ trung gian có vành đai thép ôm ống

13.7 Đường ống đẩy bằng gang đúc

13.7.1 Ống gang được sản xuất bằng phương pháp đúc ly tâm theo từng đoạn với chiều dài từ 2 m ÷ 7 m; đường kính có thể đến 2400 mm, phổ biến từ 80 mm ÷ 1200 mm. Phụ tùng tiêu chuẩn nối ống gang được sản xuất bằng cách đúc khuôn. Nên dòng ống gang có lớp lót xi măng ở mặt trong.

13.7.2 Các hình thức nối ống gang

Ống gang được nối bởi nhiều kiểu khác nhau, tùy thuộc vào từng điều kiện mà áp dụng cho phù hợp. Ở Hình 41 là một số mối nối điển hình.

a) Nối kiểu đẩy sập; b) Nối cơ khí; c) Nối mặt bích; d) Nối cầu; e) Nối đai bán nguyệt; f) Nối rắc co

Hình 41 – Một số mối nối ống gang

Kiểu nối đẩy sập có chèn vòng cao su (xem Hình 41-a) được dùng rộng rãi nhất. Kiểu này dễ dàng lắp ráp và ít bị rò rỉ, cho phép chuyển dịch dọc ống trong một phạm vi nhất định, tuy nhiên không chống lại được lực xô ngang sinh ra tại nơi thay đổi hướng tuyến ống. Mối nối này có thể cho phép đổi hướng ống đến 5° tùy thuộc vào đường kính.

Mối nối cơ khí với vòng chặn (xem Hình 41-b). Vòng chặn không dùng để chống lại lực đẩy dọc, nhưng đôi khi dùng cùng với các bó sợi đay để chuyển lực dọc đến mặt cắt liền kề và tạo ra lực cản lại đất. Mối nối này có thể tạo ra góc nghiêng đến 8° tùy thuộc vào đường kính.

Ống nối mặt bích (xem Hình 41-c) được tạo ra bằng cách đặt các đầu ống sát nhau và xiết chặt ốc bu lông. Mối nối này có thể chống lại được cả lực dọc ống và mô men. Mối nối mặt bích khi chôn xuống đất có thể bị rỉ và sự lún đất có thể làm hỏng đường ống, vì vậy cần phải có biện pháp bảo vệ mối nối.

Khớp nối cầu linh động (xem Hình 41-d) cho phép độ lệch giữa các đoạn lên đến 15°. Vòng đệm cao su sẽ đảm bảo kín nước. Loại ống này được sử dụng trong những trường hợp mà sự biến dạng lớn dễ xảy ra.

Mối nối đai bán nguyệt (xem Hình 41-e) gồm hai đai nửa vòng tròn được xiết bằng bu lông ôm vòng quanh ống. Các đai được gài vào đường rãnh ở cuối ống và thêm vào đó một vòng đệm cao su để làm kín nước. Mối nối này được sử dụng ở những nơi có điều kiện giống như đối với ống nối bích.

Mối nối kiểu rắc co (xem Hình 41-f) bao gồm một vành giữa và hai vành bên cùng ép vào vành giữa. Khi siết ốc bu lông, hai vành bên ép vào vòng đệm ở dưới vành đai giữa. Cách ghép này cho phép có độ quay của rắc co, độ lệch của đường ống và độ di chuyển dọc ống; thường được sử dụng thêm cho đường ống có các mối nối bằng mặt bích, hoặc để làm khớp lắp ráp cho tuyến ống có các mối khác trên tuyến là mối nối cứng.

Một số kiểu nối ống gang có thể dùng cho ống thép và ngược lại.

13.7.3 Các hình thức neo ống đẩy gang cũng giống như đối với ống đẩy thép.

13.8 Đường ống đẩy bằng bê tông cốt thép

13.8.1 Ống đẩy bằng bê tông cốt thép đúc tại chỗ được thiết kế theo các yêu cầu về chịu lực và về độ võng khi làm việc với các tổ hợp tải trọng từ bên trong và từ bên ngoài. Đối với ống đẩy bê tông cốt thép, không cho phép xuất hiện vết nứt.

13.8.2 Ống đẩy bê tông cốt thép đúc tại chỗ khi chiều dày thành ống nhỏ hơn 7 cm đặt một hàng cốt thép và khi chiều dày đó lớn hơn 8 cm đặt hai hàng cốt thép.

Khi đường kính ống đẩy lớn (từ 1,2 m ÷ 1,5 m) nên làm ống đẩy có dạng đáy bằng. Chiều rộng đáy ống nên lấy bằng đường kính ngoài hoặc đường kính trong của ống. Dưới đáy ống đẩy đặt một lớp bằng bê tông lót mác 100, dày từ 0,10 m ÷ 0,15 m.

13.8.3 Chiều dày thành ống, mác bê tông và đường kính cốt thép được dựa vào tính toán kết cấu, đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật, có chú ý tới điều kiện làm việc và tầm quan trọng của đường ống. Theo yêu cầu cấu tạo, đường kính cốt thép không nhỏ hơn 6 mm; khoảng cách các vòng thép không vượt quá 1,5 bề dày thành ống và không nên ít hơn 6 vòng trên 1 mét dài ống đẩy.

Chiều dày thành ống có thể sơ bộ tính gần đúng theo công thức:

δ = 3,5 + 0,06x(D₀ – 15), cm

(47)

trong đó: D₀ là đường kính trong của ống, cm.

13.8.4 Ống bê tông cốt thép phải được phân đoạn và được nối với nhau bằng khớp nối chống nhiệt; cần bố trí khớp chống lún khí đất nền lún không đều. Khoảng cách giữa các khớp nối co dãn vì nhiệt nên lấy từ 20 m đến 30 m.

13.8.5 Có nhiều kiểu nối ống; đối với vùng có nhiệt độ thay đổi lớn nên dùng khớp nối ống kiểu có ống lồng bê tông cốt thép, hoặc ống lồng gang có vòng đệm cao su. Đối với vùng có nhiệt độ thay đổi ít có thể dùng khớp nối cứng.

13.8.6 Khi nối từ ống đẩy bằng bê tông cốt thép sang ống thép phải có mố néo.

13.8.7 Ống đẩy bằng bê tông cốt thép đúc sẵn có thể tiết kiệm cốt thép, giá thành hạ, được dùng nhiều ở nhiều loại hệ thống đường ống khác nhau, trong đó có ống đẩy trạm bơm.

13.8.8 Ống đẩy bằng bê tông cốt thép ở trạm bơm có thể làm với tiết diện hình chữ nhật. Điều đó rất có lợi khi nối tiếp với bể xả trạm bơm và một số vị trí khác. Khi chuyển từ tiết diện tròn sang tiết diện hình chữ nhật, trên đoạn chuyển đổi phải giữ cho diện tích tiết diện ống không đổi, góc ở tâm của hai thành ống đối diện nhau không lớn hơn 8°, chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa tiết diện tròn và tiết diện chữ nhật nên lấy lớn hơn 1,5D với D là đường kính ống đẩy tròn.

13.9 Đường ống đầy bằng chất dẻo HDPE

13.9.1 Điều kiện áp dụng

Ống HDPE có thể sử dụng đối với ống đẩy có áp suất làm việc nhỏ và trung bình. Khi ống làm việc với nhiệt độ cao hơn 20 °C cần điều chỉnh áp suất làm việc cho phép theo nhiệt độ.

13.9.2 Đặt ống đẩy HDPE

Khi chôn ống dưới đất, cần phải đào rãnh. Độ rộng của rãnh được xác định theo đường kính ống sao cho thuận tiện cho công tác lắp đặt. Đáy ống không được đặt trên mặt nền đá cứng hay đá cuội mà phải đặt trên lớp đệm cát hạt trung hoặc cát hạt thô đã được làm phẳng và đầm chặt.

Khi đặt ống lộ thiên cao hơn mặt đất cần có các kết cấu đỡ ống, kết cấu này được tính sao cho đảm bảo yêu cầu chịu lực theo phương dọc ống.

13.9.3 Việc nối ống chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp hàn nhiệt. Quy trình hàn ống, nhiệt độ đĩa hàn, áp lực ép hàn và thời gian các bước trong quy trình hàn phụ thuộc vào đường kính ống, chiều dày thành ống và được thực hiện nghiêm ngặt theo quy định của nhà sản xuất ống và máy hàn.

13.9.4 Độ lệch mối hàn nhiệt cho phép được đo bằng chiều cao của gờ ống nhô lên do với ống bên cạnh phải được tuân theo các quy định.

13.10 Các yêu cầu khác về thiết kế đường ống đẩy

13.10.1 Các ống nối lồng đầu và ống ghép mặt bích cần đặt từ dưới lên trên theo độ dốc và theo hướng miệng loe đầu ống, đưa đầu nhẵn của ống lồng vào đầu loe của ống đã đặt trước.

13.10.2 Những chỗ ống ngoặt gấp theo mặt phẳng nằm ngang và phương đứng phải xây mố néo. Mố néo được xây hoàn thiện sau khi lắp ống xong.

13.10.3 Các vòng cao su đệm ở ống lồng đầu và các khớp nối không được nhăn, dúm. Khi đặt ống, dùng phương pháp ép theo hướng xuyên tâm, đặt thẳng góc với trục ống.

13.10.4 Những bộ phận gá ghép có mặt bích và van khóa được đặt cùng một lúc với ống, còn các van an toàn và thiết bị khác sẽ đặt sau khi thử ống xong.

13.10.5 Khi đặt các bộ phận gá ghép có mặt bích và van khoá, không được gây ứng lực kéo cho vật liệu. Những bộ phận nối của mặt bích (khớp, ống loe, mối hàn) phải ghép chặt sít với nhau sau khi đã siết chặt tất cả các bu lông. Mối nối mặt bích không được lệch, nghiêng; không cho phép bù chỗ lệch nghiêng đó bằng cách chêm tấm đệm vát chéo, mà phải cân chỉnh lại đường ống. Mối nối mặt bích không nên dùng khi ống được phủ đất; nếu bắt buộc phải dùng thì cần có giải pháp bảo vệ cho mặt bích và bu lông không bị rỉ.

13.10.6 Chiều sâu lớp đất phủ ống ít nhất 0,8 m đối với những nơi có phương tiện vận tải qua lại, hoặc khu đất trồng trọt, còn những khu đất khác thì phủ lớp đất trên ống ít nhất là 0,5 m.

13.10.7 Khi ống đẩy thay đổi từ đường kính nhỏ đến đường kính lớn, nên làm đoạn chuyển tiếp là đoạn ống loe có chiều dài I = (6÷7)x(D₂-D₁), trong đó: D₁ và D₂ là đường kính trong của hai ống nối nhau. Góc chóp trung tâm của ống loe lấy từ 8° ÷ 10°, ống chuyển tiếp này nên làm bằng thép.

13.10.8 Dọc theo đường ống dài cần phải thiết kế hệ thống thoát nước mưa và nước ngầm.

13.10.9 Ống đẩy đặt ở vùng động đất:

– Cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng đến nền đặt ống. Nham thạch chưa phong hoá và bán nham thạch là loại nền chịu động đất tốt; còn cuội, cát, đất thịt có kẽ hổng lớn sẽ bão hoà nước, đất sét dẻo chảy hoặc chảy là loại nền xấu. Có thể đặt ống thông thường ở vùng động đất, nhưng ở vùng động đất cấp 8 và cấp 9 thì cần chú ý những điểm sau:

– Ống đẩy phải làm bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép, ống bê tông cốt thép phải dùng cốt là cáp thép dự ứng lực.

– Nối ống phải bằng khớp nối mềm, cho phép ống xê dịch dọc trục và quay được; mối nối ống với bể xả và nhà máy cũng phải là khớp mềm.

13.10.10 Trong trường hợp trạm bơm có cả nhiệm vụ cấp nước đô thị, công nghiệp,…, cần phải đặt hai đường ống ở vùng có động đất cấp 8 và cấp 9.

13.10.11 Thử áp lực ống đẩy

Với những đường ống đẩy dài (> 50 m) hoặc áp suất làm việc từ trung bình trở lên (> 20 m, tính tại điểm có áp suất lớn nhất), khi xây dựng xong hoặc khi sửa chữa xong phải thử ống bằng nước áp lực bên trong.

– Đối với ống chôn dưới đất, thử hai lần:

+ Thử sơ bộ (thử độ bền) cho từng đoạn ống được tiến hành sau khi đã xây mố néo và chêm chặt khe nối ống, nhưng chưa lấp đất. Riêng đối với ống bê tông cốt thép, thử sơ bộ có thể dùng khí ép.

+ Thử kết thúc (thử độ kín) sau khi đã lấp đất, được tiến hành không sớm hơn 24 giờ sau khi phủ đất lên ống đẩy.

– Đối với ống đặt hở trên trên mặt đất, thử một lần để kiểm tra độ bền và độ kín.

– Khi thử ống, không lắp các thiết bị: van an toàn và van xả hoặc thu khí; phải dùng tấm bịt ở nơi ống đẩy nối với các thiết bị này mà không được dùng van cách ly.

– Cần có hồ sơ thiết kế và đề cương thử áp lực ống.

14 Bể xả của trạm bơm

14.1 Nhiệm vụ của bể xả và lựa chọn loại bể xả

14.1.1 Nhiệm vụ của bể xả

Bể xả (còn gọi là bể tháo hay công trình tháo nước), có các nhiệm vụ:

– Nối tiếp dòng chảy từ ống đẩy với kênh xả phía sau bể xả, bảo đảm dòng chảy vào kênh xả thuận dòng và tổn thất thủy lực ít;

– Phân phối lưu lượng và khống chế mực nước cho các kênh xả;

– Kịp thời ngăn dòng chảy ngược từ bể xả về ống đẩy khi máy bơm ngừng chạy;

– Tiêu hao động năng thừa từ miệng ống đẩy ra kênh xả.

14.1.2 Phân loại bể xả

Theo các tiêu chí khác nhau, bể xả được phân loại như sau:

a) Theo cách nối tiếp với kênh xả có các loại:

– Bể xả thẳng dòng: Nối với một kênh xả có trục kênh trùng với trục của bể xả.

– Bể xả rẽ dòng: Nối tiếp với kênh xả có trục thẳng góc với trục bể xả, áp dụng khi điều kiện địa hình không thuận lợi.

– Bể xả phân dòng: Nối tiếp với nhiều kênh xả, thường gặp khi trạm bơm phục vụ nhiều vùng khác nhau.

b) Theo vị trí và cách nối tiếp với nhà máy bơm có các loại:

– Bể xả xa nhà máy;

– Bể xả gần nhà máy;

– Bể xả liền với nhà máy.

Bể xả xây liền nhà máy được sử dụng khi trạm bơm có cột nước thấp, mực nước bể xả thấp hơn cao trình sàn tầng trên nhà máy.

c) Theo phương pháp ngắt dòng chảy trở lại ống đẩy có các loại:

– Bể xả có nắp ống đẩy đóng mở tự động;

– Bể xả có cửa van phẳng tự động đóng nhanh;

– Bể xả có ống đẩy dạng xi phông;

– Bể xả có đập tràn.

14.1.3 Lựa chọn loại bể xả

14.1.3.1 Bể xả có van nắp ống đẩy tự đóng mở

Khi ống đẩy đường kính dưới 0,6 m nên chọn loại van nắp không có đối trọng. Miệng ra ống đẩy nên làm nghiêng một góc β = 15° ÷ 20° so với phương đứng để van nắp đóng kín. Khi đường kính ống đẩy lớn hơn (0,7 ÷ 1,2) m, cần dùng van nắp có đối trọng, hoặc dùng kiểu van cánh bướm có bản lề lệch tâm, hoặc van nhiều tấm mỗi tấm có trục quay riêng. Khi đường kính ống đẩy lớn hơn 1,2 m cần làm van nắp có nhiều tấm, mỗi tấm có trục quay riêng. Trong tính toán lực tác dụng vào cánh van, cần xét đến lực động do sự đóng van đột ngột khi dừng máy bơm.

Bể xả có van nắp ống đẩy có kết cấu đơn giản, tiện lợi, làm việc bảo đảm, nhưng có nhược điểm là tổn thất thủy lực qua van nắp lớn.

14.1.3.2 Bể xả có van tự động đóng nhanh

Khi ống đẩy có đường kính lớn hơn 2 m, có thể chọn van phẳng kéo lên, hạ xuống tự động bằng tời điện thay cho van nắp ống đẩy.

Chiều cao cửa van phẳng chỉ làm đủ để che miệng ống đẩy còn trên đó làm tường ngực. Đỉnh tường ngực vượt lên trên mực nước cao nhất khoảng 0,4 m và là ngưỡng để nước tràn qua khi máy bơm chạy mà thiết bị mở cửa van bị hỏng. Tiết diện lỗ tràn phía trên tường ngực nên lấy bằng 0,7 tiết diện ống đẩy.

Để khắc phục sự cố mất điện đột ngột làm cho van không đóng được, cần có nguồn điện riêng.

14.1.3.3 Bể xả có ống đẩy xi phông

Có thể dùng bể xả có ống đẩy xi phông đối với các trạm bơm có lưu lượng lớn nhỏ khác nhau. Bể xả này không cần cửa van và trụ pin ngăn nước, cần phải có van phá chân không để đóng mở ống thông khí trên đỉnh xi phông; khi máy bơm làm việc thì van này phải đóng kín; còn khi tắt máy bơm thì van này phải mở ra kịp thời.

14.1.3.4 Bể xả có tường tràn

Bể xả có tường tràn được dùng khi đường kính ống đẩy lớn hơn 1 m, biên độ dao động mực nước ở bể xả nhỏ. Khi máy bơm làm việc, mực nước trong bể chứa của bể phải cao hơn mực nước lớn nhất trong bể xả một độ cao dự trữ a₀.

14.2 Các yêu cầu chung về thiết kế bể xả

14.2.1 Kết cấu của bể xả được xác định thông qua việc tính toán ổn định và kết cấu.

14.2.2 Phải kiểm tra thấm và áp lực thấm từ phía bể xả về phía bể hút. Cần phải đặt tầng lọc để tránh xói đất do dòng thấm gây ra.

14.2.3 Cần tính toán kiểm tra bể khi tháo cạn để sửa chữa, lúc nước ở hạ lưu vẫn đầy; đồng thời phải kiểm tra từng khoang khi cần sửa chữa, trong khi các máy bơm khác vẫn làm việc.

14.2.4 Các kích thước của bể xả phải được xác định trên cơ sở tính toán thủy lực, khi cần có thể thí nghiệm mô hình. Mặt khác, phải thoả mãn các yêu cầu lắp ráp, sửa chữa thiết bị và quản lý.

14.2.5 Bể xả có hai phần, phần giếng tiêu năng sát miệng ra ống đẩy và phần chuyển tiếp tới kênh xả để bảo đảm nước chảy vào kênh xả với vận tốc biến đổi đều đặn.

14.3 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có nắp ống đẩy hoặc có cửa van đóng nhanh

14.3.1 Miệng ra ống đẩy

Miệng ra ống đẩy được mở rộng để giảm động năng dòng chảy và giảm tổn thất cục bộ tại miệng ra. Đường kính miệng ra ống đẩy D₀ xác định theo công thức:

D₀ = (1,1 +1,2)xD_ođ

(48)

trong đố: D_ođ là đường kính ống đẩy trước bể xả.

Đoạn ống chuyển tiếp đường kính từ D_ođ sang D₀ có góc loe ở tâm từ 8° ÷ 12°.

14.3.2 Tính vận tốc ở miệng ra

Vận tốc tính toán ở miệng ra v_ra được tính theo công thức:

(49)

trong đó: Q là lưu lượng tính toán ống đẩy khi mực nước bể xả nhỏ nhất.

14.3.3 Độ sâu ngập nhỏ nhất của mép trên miệng ra

Mép trên miệng ra cần ngập dưới mực nước nhỏ nhất ở bể xả với độ sâu h_ng.min, xác định theo công thức:

(50)

và h_ng.minkhông nhỏ hơn 0,1 m.

Nếu phía sau miệng ống xả là công trình cứng, có thể đặt miệng ống xả không theo điều kiện này.

14.3.4 Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng

Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng h_g.minđược tính theo công thức:

h_g.min= D₀ + h_ng.min+ P

(51)

trong đó: P là khoảng cách từ mép dưới miệng ra đến đáy bể để việc lắp van được thuận lợi, tùy theo cấu tạo van nắp mà lấy P = (0,2 ÷ 0,3) m; riêng đối với van đóng nhanh có thể lấy P = 0.

Hình 42 – Sơ đồ điển hình bể xả thẳng dòng có nắp ống đẩy

14.3.5 Chiều cao thềm ra của giếng tiêu năng

Chiều cao thềm ra của giếng tiêu năng h_t được tính theo công thức:

h_t = h_g.min– h_k.min

(52)

trong đó: h_k.minlà chiều sâu nhỏ nhất trong kênh xả.

14.3.6 Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng

Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng h_g.maxđược xác định theo công thức:

h_g.max= h_t+ h_k.max

(53)

Tùy theo chế độ làm việc của kênh xả mà xác định độ sâu này. Đối với kênh xả tưới làm việc theo chế độ dòng đều thì h_k.max là độ sâu ứng với lưu lượng lớn nhất của trạm bơm; đối với kênh xả tiêu thì h_k.max có quan hệ với mực nước nguồn lớn nhất và đặc tính của các công trình chuyển nước ra nguồn.

14.3.7 Độ sâu ngập lớn nhất của mép trên miệng ra ống đẩy

Độ sâu ngập lớn nhất của mép trên miệng ra ống đẩy h_ng.maxtính theo công thức:

h_ng.max= h_g.max– D₀ – P

(54)

14.3.8 Độ cao dự trữ chống tràn

Để không bị tràn, cao trình đỉnh tường bể xả cần cao hơn mực nước lớn nhất một độ cao an toàn a, lấy theo lưu lượng thiết kế trạm bơm (xem Bảng 9).

Bảng 9 – Độ cao an toàn a

Lưu lượng của trạm Q_tr (m³/s)	1	1 ÷ 10	10 ÷ 30	> 30
Độ cao an toàn a (m)	0,3	0,4	0,5	≥ 0,6

14.3.9 Chiều cao tường bể xả

Chiều cao phía trong của tường bể H_b được xác định theo công thức:

H_b = h_g.max+ a

(55)

14.3.10 Chiều dài của giếng tiêu năng

Chiều dài của giếng tiêu năng L_g trong bể xả tính từ tâm tiết diện miệng ra đến chân ngưỡng tiêu năng được xác định theo công thức:

L_g = K x h_ng.max

(56)

trong đó: K là hệ số phụ thuộc dạng của thềm ra, chiều cao của thềm và đường kính miệng ra.

Có thể lập tỷ số K_D = h_t / D₀ rồi xác định K theo Bảng 10.

Bảng 10 – Hệ số K

K_D = h_t/D₀	Hệ số K
K_D = h_t/D₀	Thềm nghiêng	Thềm đứng
0,5	6,5	4
1	5,8	1,6
1,5	–	1
2	–	0,85
2,5	–	0,85

Nếu miệng ra ống đẩy là hình chữ nhật thì giảm L_g đi 20% so với L_g khi miệng ra là hình tròn.

14.3.11 Khoảng cách giữa các tâm miệng ra ống đẩy

Khoảng cách giữa các tâm miệng ra ống đẩy B được xác định theo công thức:

B = D₀ + 2xb + d

(57)

trong đó:

d – Chiều dày của trụ pin ở bể xả d = (0,6 ÷ 0,8) m;

b – Khoảng cách từ mép ổng đẩy đến trụ pin, với van nắp có chốt bản lề phía trên b = (0,3 ÷ 0,4) m; với van nắp kiểu cánh bướm b=0,5 m; với van đóng nhanh b = 0.

Với nhà máy bơm lớn và ống đẩy ngắn, bố trí tuyến các ống đẩy đều song song với nhau và với trục bể xả.

14.3.12 Chiều rộng bể xả

Chiều rộng bể xả B_b là khoảng cách giữa hai mép trong của tường bên, được tính theo công thức:

B_b = (n-1)xB + D₀ + 2xb

(58)

trong đó: n là số đường ống đẩy.

14.3.13 Chiều dài đoạn thu hẹp

Sau phần giếng tiêu năng có hình chữ nhật, nếu bể xả nối tiếp với một kênh xả có đáy hẹp hơn chiều rộng bể xả thì cần bố trí một đoạn thu hẹp có chiều dài L_th được tính theo công thức:

(59)

trong đó:

B_k – Chiều rộng đáy kênh xả;

α – Góc thu hẹp; lấy α = (40° ÷ 50°).

14.3.14 Trụ pin bể xả

Ở các bể xả của trạm bơm có lưu lượng một máy lớn hơn 1 m³/s, bố trí trụ pin để có thể sửa chữa máy bơm khi các máy khác vẫn có thể hoạt động.

14.3.15 Ống thông khí ở bể xả

Cần có ống thông khí từ ống đẩy lên tại vị trí trước nắp ống đẩy. Đỉnh ống thông khí nhô cao hơn mực nước cao nhất ở bể xả một khoảng 30 cm và có lưới che để các vật thể khỏi rơi vào.

Đường kính ống thông khí d_k xác định theo nguyên lý phá chân không, có thể lấy:

(60)

trong đó: D là đường kính ống đẩy, (m).

14.3.16 Tường cánh bể xả

Để chặn mái nghiêng của kênh dẫn đến, cần bố trí tường cánh. Trên mặt bằng, tường cánh nghiêng một góc 45° so với mặt trong của thành bể đoạn giếng tiêu năng.

14.3.17 Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ

Để tránh đoạn kênh sau bể xả bị xói, cần gia cố bảo vệ kênh xả một đoạn L_bv tính theo công thức:

L_bv = (4 ÷ 5)xh_k.max

(61)

Lưu ý rằng, nếu sau bể xả là công trình cứng không bị xói thì không phải áp dụng điều kiện này.

14.3.18 Trong một số trường hợp, có thể xây dựng bể xả kiểu tháp có tường đứng ở 4 phía. Khoảng cách từ miệng ra ống xả đến tường đối diện cần lấy bằng (4 ÷ 6)xD₀. Góc thu hẹp α của bể có thể lấy lớn hơn so với quy định ở 14.3.13. Tổn thất thủy lực từ bể xả vào kênh xả (hoặc cống xả) không được lớn hơn (0,05 ÷ 0,10) m.

14.4 Tính toán thủy lực bể xả có ống đẩy xi phông

14.4.1 Xi phông nối tiếp với bể xả làm bằng kim loại khi đường kính nhỏ, làm bằng bê tông cốt thép khi đường kính lớn.

Hình 43 – Sơ đồ một bể xả có ống đẩy xi phông

14.4.2 Mép trên miệng ra cần ngập dưới mực nước nhỏ nhất ở bể xả với độ sâu h_ng.minđể bảo đảm dòng chảy ngập lặng:

(62)

trong đó: v_ra là vận tốc lớn nhất chảy ra miệng xi phông.

14.4.3 Đỉnh dưới họng xi phông phải cao hơn mực nước lớn nhất một khoảng δ = (0,2 ÷ 0,3) m, khi trong bể có hiện tượng sóng do gió lớn gây ra, có thể lấy lớn hơn.

14.4.4 Vận tốc trung bình mặt cắt của dòng chảy ở họng xi phông làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép nhẵn phải lớn hơn trị số cho phép:

(63)

trong đó: R_h là bán kính thủy lực ở họng xi phông, m.

14.4.5 Vận tốc lớn nhất của dòng chảy trong xi phông trong điều kiện bình thường nên lấy giới hạn là 2.5 m/s. Có chú ý đến vận tốc tính toán van phá chân không.

14.4.6 Hình dạng ống xi phông tiết diện tròn

Khi làm ống cong trơn ở đỉnh xi phông (xem Hình 44-a), kích thước ống này được xác định theo công thức:

(64)

trong đó:

r – Bán kính cong, m, của đường tim đoạn ống cong, thường lấy r = (1,2 ÷ 1,5)xh;

h – Chiều cao hoặc đường kính tiết diện ống xi phông trước đoạn cong, m.

Khi làm ống gấp khúc gồm hai đoạn bẻ góc 45° (xem Hình 44-b), kích thước được xác định theo công thức:

(65)

Hình 44 – Hình dạng ống xi phông tiết diện tròn

14.4.7 Với ống xi phông làm bằng bê tông cốt thép (xem Hình 45), khi chuyển từ ống đẩy tròn sang ống xi phông hình chữ nhật, đoạn chuyển tiếp nên lấy b = D, còn chiều cao tiết diện cuối đoạn này là h = 0,785xD; trong đó: D là đường kính ống đẩy. Chiều dài đoạn chuyển tiếp từ tiết diện tròn sang tiết diện chữ nhật nên lấy lớn hơn 1,5xD.

14.4.8 Cần bảo đảm cho đường ống xi phông thật kín. Tổn thất thủy lực trong ống xi phông được tính bằng các công thức thủy lực.

14.4.9 Trị số vận tốc ra khỏi miệng xi phông nên lấy bằng (1 ÷ 1,5) m/s, miệng ra nên làm hình chữ nhật, từ họng xi phông đến miệng ra nên làm loe rộng trên bình đồ với góc loe trung tâm 10°.

14.4.10 Độ dốc nhánh lên và nhánh xuống của xi phông phụ thuộc vào kết cấu công trình bể xả, vật liệu và địa chất. Độ dốc nhánh đi xuống nên lấy 1:1 hoặc nhỏ hơn; độ dốc nhánh lên nhỏ hơn độ dốc nhánh xuống. Nếu làm xi phông liền khối với nhà máy bơm thì có thể lấy độ dốc lớn hơn, thậm chí nhánh xuống có thể thẳng đứng, nhưng tổn thất thủy lực sẽ tăng lên.

14.4.11 Khoảng cách từ miệng ra xi phông đến đáy bể nên lấy bằng (0,5 ÷ 1,25)xD₀; trong đó: D₀ là đường kính miệng ra. Nếu xi phông bằng bê tông cốt thép thì khoảng cách này có thể lấy bằng 0.

14.4.12 Chiều dài và chiều rộng bể tiêu năng tính toán như bể xả có nắp ống đẩy (xem 14.3), chú ý đến hình dạng miệng ra xi phông.

14.4.13 Chiều dài đoạn kênh cần bảo vệ sau bể xả xi phông nên lấy lớn gấp (1,5 ÷ 2) lần so với bể xả có nắp ống đẩy.

14.4.14 Trên đỉnh họng xi phông bố trí lỗ thông khí có diện tích tiết diện tối thiểu bằng 1,5% tiết diện họng xi phông. Khi máy bơm làm việc, lỗ này đóng kín hoàn toàn để mồi nước cho xi phông. Khi tắt máy bơm, lỗ này phải mở ra tức thì để không khí kịp thời xâm nhập vào họng xi phông nhằm phá chân không và ngắt dòng chảy ngược. Việc đóng mở lỗ thông khí được thực hiện tự động bởi van phá chân không.

Hình 45 – Một xi phông bằng bê tông cốt thép đổ liền khối

14.4.15 Van phá chân không

Các yêu cầu thiết kế van phá chân không:

– Bảo đảm xi phông mồi nước nhanh và phá chân không nhanh;

– Làm việc tự động, kể cả khi nguồn điện chính cho trạm bơm bị sự cố;

– Đóng kín không để không khí lọt vào họng xi phông khi làm việc;

– Tổn thất thủy lực do van gây ra cho dòng chảy trên ống đẩy là nhỏ;

– Làm việc bảo đảm, bền và tiện lợi;

Van phá chân không có các loại hay được dùng:

– Van phá chân không cơ khí, điều khiển bằng điện với cấu tạo kích thích thủy động lực;

– Van phá chân không cơ khí thủy lực, làm việc tự động do tác dụng của dòng chảy trong xi phông.

Hai loại van phá chân không này được chế tạo ở nhà máy cơ khí theo thông số đặt hàng của người thiết kế trạm bơm.

Ngoài ra, có thể dùng van thủy lực phá chân không khi độ dao động mực nước ở bể xả nhỏ hơn (0,3 ÷ 0,5) m.

14.5 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có tường tràn

14.5.1 Bể xả thẳng dòng có tường tràn (xem Hình 46): Nước từ ống đẩy chảy ra bể chứa, rồi tràn qua đỉnh tường tràn ở ba mặt bể chứa ra bể xả chung. Mỗi ống đẩy có một bể chứa riêng.

14.5.2 Chiều cao lớn nhất của tường tràn bể chứa H_bc được tính theo công thức:

H_bc = D₀ + a₀

(66)

trong đó:

D₀ – Đường kính miệng ra ống đẩy;

a₀ – Chiều cao dự trữ của đỉnh tường tràn so với mực nước lớn nhất trong bể xả chung thường lấy bằng 0,1 m.

Mép dưới miệng ra của ống đẩy đặt sát đáy bể chứa.

14.5.3 Chiều cao thềm ra bể chứa h_p được tính theo công thức:

h_p = D₀ – h_k.max

(67)

trong đó: h_k.maxlà chiều sâu lớn nhất trong kênh xả.

14.5.4 Chiều rộng bể chứa lấy bằng D₀.

14.5.5 Chiều dài bể chứa L_p nên lấy:

L_p = 4 x D₀

(68)

Hình 46 – Sơ đồ tính toán thủy lực bể xả có tường tràn

14.5.6 Cột nước dâng trên đỉnh tường tràn H được xác định theo công thức:

(69)

trong đó:

m₁ – Hệ số lưu lượng;

Q_max– Lưu lượng lớn nhất của trạm, m³/s;

n – Số lượng bể chứa;

I – Tổng chiều dài tường tràn của một bể chứa, m.

Trên đồ thị ở Hình 47 cho các trị số m₁, m và ɛ, trong đó:

m – Hệ số lưu lượng tính với cột nước m;

ɛ – Tỷ số giữa tỷ động năng của dòng chảy đến với vận tốc v₀ và tỷ động năng của dòng chảy ra khỏi ống đẩy với vận tốc v_ra:

Khi tra trên đồ thị Hình 47, lấy trị số lưu lượng trên 1 mét dài tường tràn: , m³/s.

Cần bảo đảm sự phân bố vận tốc dòng chảy ra kênh được đều đặn. Có thể làm hàng tường răng hướng dòng và tiêu năng.

Hình 47 – Biểu đồ quan hệ của các đại lượng m, m₁ và ɛ

15 Các hệ thống thiết bị phụ trợ

15.1 Các hệ thống thiết bị phụ trợ trong trạm bơm

15.1.1 Các thiết bị phụ trợ của trạm bơm có nhiệm vụ đảm bảo cho sự làm việc bình thường của các tổ máy bơm chính, ngoài ra còn phục vụ cho công tác lắp đặt, sửa chữa và các nhu cầu khác trong trạm bơm.

15.1.2 Trong trạm bơm, thiết bị phụ thường bao gồm:

– Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật;

– Hệ thống cung cấp dầu;

– Hệ thống mồi nước cho máy bơm chính;

– Hệ thống tiêu nước trong nhà máy;

– Hệ thống thông gió nhà máy bơm;

– Hệ thống chữa cháy;

– Các thiết bị cơ khí và phụ kiện của đường ống;

– Cửa van và cửa phai;

– Lưới chắn rác và thiết bị vớt rác;

– Thiết bị nâng chuyển;

– Thiết bị đo lường thủy lực;

– Thiết bị quan trắc chuyển vị công trình.

Tùy theo điều kiện cụ thể, các hệ thống thiết bị phụ trong trạm bơm có thể giảm bớt hoặc tăng thêm so với các hạng mục thiết bị đã liệt kê trên đây.

15.2 Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật

15.2.1 Nhiệm vụ của hệ thống nước kỹ thuật

Trong trạm bơm, có thể cần bố trí hệ thống nước kỹ thuật cho các nhu cầu sau:

– Các ổ trục máy bơm bằng cao su (ở các máy bơm trục lớn), cần đưa nước sạch vào để làm mát và làm trơn, tránh cho ổ trục cao su bị cháy và bị mài mòn nhanh do ma sát với trục bơm và với các hạt bùn cát lọt vào.

– Các vòng chặn của máy bơm loại làm mát bằng nước, cần đưa nước sạch vào để làm mát, tránh cho vòng chặn bị cháy và bị mài mòn nhanh do ma sát với trục bơm và với các hạt bùn cát lọt vào.

– Đối với các bầu dầu ở ổ bi động cơ, hộp giảm tốc, khớp nối thủy lực,… loại làm mát dầu bằng nước, cần đưa nước sạch vào mát dầu trong bầu.

Việc thiết kế hệ thống nước kỹ thuật phải căn cứ vào công nghệ của máy móc, thiết bị của nhà sản xuất, được hướng dẫn và mô tả trong hồ sơ thiết bị.

15.2.2 Lựa chọn hình thức cung cấp nước kỹ thuật

Tùy theo điều kiện cụ thể, có thể chọn một trong các hình thức cung cấp nước kỹ thuật sau đây:

– Hệ thống nước kỹ thuật dùng nước sạch của đô thị;

– Hệ thống nước kỹ thuật dùng đài lọc;

– Hệ thống nước kỹ thuật dùng giếng lọc;

– Hệ thống nước kỹ thuật dùng bể lọc.

15.2.3 Xác định lưu lượng nước kỹ thuật yêu cầu

Lưu lượng nước kỹ thuật yêu cầu Q_kt được tính như sau:

Q_kt = (q₁ + q₂ + q₃)xn

(70)

trong đó:

n – Số máy tổ máy bơm làm việc

q₁ – Lưu lượng nước kỹ thuật cần thiết cho một máy bơm;

q₂ – Lưu lượng nước kỹ thuật cần thiết cho một động cơ;

q₃ – Lưu lượng nước kỹ thuật cần thiết cho thiết bị truyền động (hộp giảm tốc, khớp nối).

15.2.4 Xác định cột nước cho hệ thống nước kỹ thuật dùng đài lọc

Tính toán cho các trường hợp phục vụ của hệ thống, rồi so sánh để chọn cột nước thỏa mãn cho tất cả các trường hợp theo trình tự sau:

a) Trường hợp làm mát ổ trục máy bơm

Mực nước ngăn sạch của đài phải cao hơn ổ trục máy bơm một độ cao H₁, tính theo công thức:

(71)

trong đó:

H_b – Cột nước áp suất tại ổ trục máy bơm, m;

– Cột nước tổn thất trên đường ống từ ngăn sạch của đài lọc tới ổ trục của máy bơm xa nhất, m;

Δh⁽¹⁾ – Cột nước dự trữ, lấy theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bơm; trong tính toán sơ bộ có thể lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước thô lên đài lọc trong trường hợp này sẽ là:

(72)

trong đó:

H’ – Độ cao tính từ mực nước bể hút của máy bơm nước kỹ thuật đến ổ trục máy bơm, m;

H_lQC – Cột nước tổn thất qua tầng lọc, m;

Σh_ms – Cột nước tổn thất trong đường ống hút và ống đầy của máy bơm nước kỹ thuật, m.

b) Trường hợp làm mát dầu ổ bi động cơ

Mực nước ngăn sạch của đài phải cao hơn ổ bi động cơ một độ cao H₂, tính theo công thức:

(73)

trong đó:

– Cột nước tổn thất trên đường ống từ ngăn sạch của đài lọc tới ổ bi động cơ xa nhất, m;

Δh⁽²⁾– Cột nước dự trữ, lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước thô lên đài lọc trong trường hợp này sẽ là:

(74)

trong đó: H” – Độ cao tính từ mực nước bể hút của máy bơm nước kỹ thuật đến ổ bi của động cơ, m;

c) Cột nước yêu cầu của máy bơm nước kỹ thuật

Cột nước yêu cầu H_KT của máy bơm nước kỹ thuật được chọn trị số lớn nhất trong hai trường hợp trên: .

Hình 48 – Sơ đồ hệ thống cấp nước kỹ thuật dùng đài lọc

15.2.5 Xác định cột nước cho hệ thống nước kỹ thuật dùng bể lọc

Tính toán cho các trường hợp phục vụ của hệ thống, rồi so sánh để chọn cột nước thỏa mãn cho tất cả các trường hợp theo trình tự sau:

a) Trường hợp làm mát ổ trục máy bơm

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước sạch trong trường hợp này sẽ là:

(75)

trong đó:

H_b – Cột nước áp suất tại ổ trục máy bơm, m;

– Cột nước địa hình của máy bơm kỹ thuật, m, tính từ mực nước bể hút đến ổ trục máy bơm;

– Cột nước tổn thất trên ống hút và ống đẩy của máy bơm kỹ thuật, m, tính từ mực nước ngăn sạch của bể lọc tới ổ trục của máy bơm xa nhất

Δh⁽¹⁾– Cột nước dự trữ, lấy theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bơm; trong tính toán sơ bộ có thể lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

b) Trường hợp làm mát dầu ổ bi động cơ

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước sạch trong trường hợp này sẽ là:

(76)

trong đó:

– Cột nước địa hình của máy bơm kỹ thuật, m, tính từ mực nước bể hút đến ổ bi động cơ;

– Cột nước tổn thất trên ống hút và ống đẩy của máy bơm kỹ thuật, m, tính từ mực nước ngăn sạch của bể lọc tới ổ bi động cơ xa nhất;

Δh⁽²⁾ – Cột nước dự trữ, lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

c) Cột nước yêu cầu của máy bơm nước kỹ thuật

Cột nước yêu cầu H_KT của máy bơm nước kỹ thuật được chọn trị số lớn nhất trong hai trường hợp trên: .

Hình 49 – Sơ đồ hệ thống cấp nước kỹ thuật dùng bể lọc

15.2.6 Xác định cột nước cho hệ thống nước kỹ thuật dùng giếng lọc

Tính toán cho các trường hợp phục vụ của hệ thống, rồi so sánh để chọn cột nước thỏa mãn cho tất cả các trường hợp theo trình tự sau:

a) Trường hợp làm mát và bôi trơn ổ trục máy bơm

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước sạch trong trường hợp này sẽ là:

(77)

trong đó:

H_b – Cột nước áp suất tại ồ trục máy bơm, m;

– Cột nước tổn thất trên ống hút và ống đẩy của máy bơm kỹ thuật, m. tính từ mực nước giếng lọc tới ổ trục máy của máy bơm xa nhất;

Δh⁽¹⁾– Cột nước dự trữ, lấy theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bơm; trong tính toán sơ bộ có thể lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

b) Trường hợp làm mát dầu ổ bi động cơ

Cột nước của máy bơm nước kỹ thuật bơm nước sạch trong trường hợp này sẽ là:

(78)

trong đó:

– Cột nước tổn thất trên ống hút và ống đẩy của máy bơm kỹ thuật, m, tính từ mực nước giếng lọc tới ổ bi động cơ xa nhất m;

Δh⁽²⁾– Cột nước dự trữ, lấy khoảng (3 ÷ 5) m.

c) Cột nước yêu cầu của máy bơm nước kỹ thuật

Cột nước yêu cầu H_KT của máy bơm nước kỹ thuật được chọn trị số lớn nhất trong hai trường hợp trên: .

Hình 50 – Sơ đồ hệ thống cấp nước kỹ thuật dùng giếng lọc

15.2.7 Một số yêu cầu khác đối với hệ thống nước kỹ thuật

15.2.7.1 Tầng lọc của bể lọc hoặc đài lọc

Có thể bố trí tầng lọc ngang hoặc đứng, làm việc theo nguyên lý lọc ngược, gồm nhiều lớp vật liệu. Chiều dày mỗi lớp, cấp phối đường kính vật liệu được tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế tầng lọc ngược. Giữa các lớp có lưới chắn để giữ vật liệu và khi thau rửa được dễ dàng.

Sàn đỡ tầng lọc và tường ngăn giữa bể bẩn và bể sạch thường làm bằng bê tông cốt thép.

15.2.7.2 Thể tích bể lọc hoặc đài lọc

Dung tích ngăn chứa nước sạch phải bảo đảm cấp nước được trong thời gian 20 phút.

Diện tích tầng lọc F_lo_c được xác định theo công thức:

(79)

trong đó:

Q – Lưu lượng bơm nước kỹ thuật, m³/s;

V_l_oc – Vận tốc nước thấm qua tầng lọc, m/s.

Lưu tốc thấm qua tầng lọc V_l_oc phụ thuộc vào cấu tạo tầng lọc, thông thường V_l_oc = (6 ÷ 12) m/h.

Tổn thất thủy lực trong bể lọc lẩy khoảng (3 ÷ 3,5) m. Chiều cao lớp nước trên mặt lớp lọc trong bể lọc lấy không nhỏ hơn 2 m. Chiều cao xây dựng của bể phải vượt quá mức nước tính toán trong bể lọc ít nhất là 0,3 m.

15.2.7.3 Chọn máy bơm nước kỹ thuật

Căn cứ Q_KT và H_KT, tiến hành chọn máy bơm; số máy bơm kỹ thuật không ít hơn 2 chiếc cho mỗi nhóm, trong đó có 1 chiếc dự trữ.

15.2.7.4 Bố trí đường ống nước kỹ thuật

Nước kỹ thuật được đưa vào một đường ống chung, từ đó đi qua các ống nhánh tới các máy bơm và các động cơ; trên ống nhánh có van điều chỉnh lưu lượng.

Ở các trạm bơm lớn, đường ống dẫn chính của hệ thống cấp nước kỹ thuật cần bố trí theo mạng vòng.

Đối với lượng nước kỹ thuật dùng để làm mát, chỉ bị nóng lên mà không bị bẩn, nên bố trí hệ thống đường ống thu hồi nước, dẫn về ngăn chứa nước sạch để làm nguội và tái sử dụng.

Vận tốc dòng chảy trong đường ống dẫn nước kỹ thuật v = (1,0 ÷ 2,0) m/s; vận tốc dòng chảy trong đường ống ống hút của máy bơm nước kỹ thuật: v = (0,8 ÷ 1,2) m/s.

15.2.7.5 Hệ thống cấp nước kỹ thuật phải được thiết kế sao cho có thể ngừng làm việc từng bộ phận để phục vụ thau rửa, sửa chữa, bảo dưỡng và kiểm tra mà không ảnh hưởng đến sự làm việc của trạm bơm.

15.2.7.6 Có thể áp dụng các sơ đồ cấp nước kỹ thuật như sau:

– Kiểu tập trung: áp dụng cho trạm bơm có lưu lượng trung bình, không quá 8 tổ máy.

– Kiểu nhóm: áp dụng cho các trạm bơm có từ 9 tổ máy trở lên. Mỗi nhóm phụ trách (5 ÷ 8) tổ máy bơm.

– Kiểu riêng rẽ cho từng tổ máy: áp dụng cho các tổ máy bơm có lưu lượng lớn và khi có yêu cầu của nhà chế tạo thiết bị.

15.2.7.7 Cần có hai công trình đầu mối lấy nước thô cho hệ thống cấp nước kỹ thuật. Các đầu mối phải làm việc được theo kiểu luân phiên và sẵn sàng thay thế nhau khi cần thiết. Tại các đầu mối lấy nước phải bố trí lưới chắn rác có thể tháo lắp được và có thể được rửa sạch rác bằng phương pháp thủ công, cơ giới hoặc thủy lực.

15.2.7.8 Cần bố trí hệ thống mồi nước tự động cho máy bơm kỹ thuật. Khi có điều kiện, nên bố trí bơm kỹ thuật thấp hơn mực nước nhỏ nhất ở phía hút để khỏi phải mồi nước.

15.2.7.9 Chế độ làm việc của máy bơm nước kỹ thuật phải thiết kế theo chế độ tự động, cần có hệ thống thông báo tín hiệu tự động về hoạt động của các phần đầu mối lấy nước, ở ống dẫn và ở bộ phận lọc nếu sự cố xảy ra như tắc rác, tắc lọc. Việc điều chỉnh lưu lượng, ngắt các ống dẫn và việc thau rửa thiết bị lọc có thể không cần thiết kế theo chế độ làm việc tự động.

15.2.7.10 Khi có sự khác nhau lớn về chất lượng nước kỹ thuật yêu cầu cho các nhóm đối tượng trong trạm bơm, cần phải xét việc bố trí hệ thống cấp nước kỹ thuật tách riêng cho mỗi nhóm đối tượng.

15.2.7.11 Việc thiết kế công trình xử lý nước thô thành nước kỹ thuật được tham khảo các tiêu chuẩn về công nghệ xử lý nước. Đối với việc xử lý nước thô thành nước kỹ thuật, chủ yếu áp dụng hình thức xử lý cơ học (tách rác, lắng cặn, lọc cặn), có thể không cần thiết phải xử lý sinh học và hóa học.

15.3 Hệ thống cung cấp dầu

15.3.1 Các bộ phận thiết bị tiêu thụ dầu chủ yếu là nồi dầu của động cơ điện và của máy bơm, khớp nối thủy lực, hộp bánh răng, thiết bị nâng thủy lực, thùng dầu của biến thế.

15.3.2 Các hệ thống ống dẫn dầu và thùng chứa dầu cho các loại dầu khác nhau, phải được bố trí riêng biệt; riêng hệ thống cấp dầu cho biến thế do nhà máy chế tạo thiết bị quy định.

15.3.3 Tùy thuộc vào chiều cao bố trí thiết bị hệ thống cung cấp dầu, quá trình vận hành cung cấp dầu tới vị trí sử dụng dầu có thể thuộc loại tự chảy, loại bơm cưỡng bức và loại kết hợp. Bố trí hệ thống cấp dầu theo hình thức hệ thống hỗn hợp là hợp lý nhất: dầu đã qua sử dụng sẽ tự chảy từ thiết bị chứa dầu về thùng dầu thao tác; còn khi nạp dầu vào các thiết bị chứa dầu và tháo dầu đã sử dụng ra thì dùng máy bơm riêng.

15.3.4 Trong nhà máy chỉ được bố trí các thùng dầu thao tác, máy lọc ép dầu di động và hai máy bơm (1 máy bơm cho dầu sạch và 1 máy bơm cho dầu đã qua sử dụng). Khi xác định lưu lượng của các máy bơm dầu phải căn cứ vào điều kiện bơm đầy xi téc vận chuyển trong thời gian từ 2 h ÷ 3 h, nhưng không được nhỏ hơn 4 m³/h, đồng thời áp lực bơm dầu không nhỏ hơn 0,3 MPa.

Đối với các trạm bơm có dung lượng sử dụng dầu nhỏ dưới 10 m³, có thể bố trí một máy bơm dầu và được sử dụng cùng một hệ thống các ống dẫn để bơm các loại dầu khác nhau. Trong trường hợp này cần phải bố trí các thiết bị cho phép rửa nhanh các ống dẫn dầu và máy bơm bằng dầu sạch bơm qua thiết bị lọc đầu.

15.3.5 Phải dự kiến bố trí các thiết bị lọc dầu di động. Trong các trạm bơm đặc biệt lớn phải sử dụng thiết bị lọc dầu cố định. Trong trường hợp này phải thiết kế bố trí thiết bị lọc và thí nghiệm dầu ở ngoài nhà máy. Việc tái sinh dầu hoàn toàn có thể được tiến hành ở các trạm trung tâm.

15.3.6 Trong trường hợp chung, hệ thống dầu của các trạm bơm lớn phải có hai thùng dầu thao tác (hoặc một thùng dầu có hai ngăn) một để bảo quản dầu sạch và một để trữ dầu đã sử dụng.

Nếu dung tích của các thiết bị chứa dầu không lớn hơn dung tích thùng dầu thao tác hoặc nếu có thể nhận được các loại dầu cần thiết từ các kho dầu lân cận thì không cần bố trí các thùng chứa dầu sạch.

Nếu không có các thùng dầu sạch hoặc nếu việc lọc sạch dầu có thể thực hiện ở các xí nghiệp lân cận thì không phải bố trí các thùng chứa dầu mới.

Nếu như tất cả lượng dầu từ các thiết bị chứa đầy dầu và ống dẫn dầu có thể được tháo về thùng dầu thao tác hoặc phương tiện vận chuyển thì không cần bố trí các thùng chứa dầu đã qua sử dụng.

Dầu bôi trơn thường được chứa trong thùng nhỏ.

Có thể bố trí các thùng dầu sạch và thùng dầu đã qua sử dụng ở ngoài trời hoặc ở dưới đất.

15.3.7 Trong nhà máy bơm, bố trí các thùng dầu thao tác và các máy bơm dầu trong phòng cách ly riêng và phải có hai lối ra vào. Các tường, trần và cửa ra vào phải làm bằng vật liệu chịu lửa. Hệ thống thông gió kiểu hút độc lập cho phòng cách ly chứa dầu phải đảm bảo trong 1 giờ không khí được thông không dưới 3 lần. Quạt gió phải được đảm bảo an toàn về nổ.

Khi trong phòng của hệ thống dầu đặt các thùng chứa có tổng dung tích tới 10 m³, khi không có thiết bị lọc dầu cố định và khi diện tích của phòng đặt các thùng dầu không quá 100 m² thì có thể sử dụng phòng chỉ có một cửa ra vào. Trong trường hợp này, để thông hơi chỉ cần bố trí một giếng hút không khí.

Phòng đặt hệ thống dầu phải được ngăn cách với các phòng khác bằng một ngưỡng cửa, chiều cao của ngưỡng phải bảo đảm giữ được toàn bộ thể tích dầu trong trường hợp xảy ra sự cố tràn dầu.

15.3.8 Dung tích các thùng để chứa dầu sạch và dầu đã qua sử dụng không được nhỏ hơn 110% tổng dung tích dầu của các thiết bị chứa dầu cộng với lượng dầu dự trữ bổ sung trong 3 tháng (lượng dầu dự trữ để bù lại lượng dầu bị hao phí trong vận hành máy móc thiết bị).

Dung tích các thùng dầu thao tác dành cho dầu sạch và dầu đã qua sử dụng không được nhỏ hơn 110% dung tích dầu của tổ máy chứa nhiều dầu nhất cộng với lượng dầu dự trữ bổ sung trong 15 ngày (nếu như ở trạm có thùng bảo quản dầu) hoặc bằng lượng dầu dữ trữ bổ sung trong 3 tháng (nếu như ở trạm không có các thùng để bảo quản dầu). Dung tích của các thùng dầu bằng bội số dung tích xi téc ô tô chở dầu. Việc thiết kế bể chứa dầu thao tác và bể chứa dầu dự trữ cũng cần phải tính toán trên cơ sở mặt bằng hiện trạng, đồng thời lợi dụng khả năng cung ứng dầu để giảm nhỏ yêu cầu thiết kế này.

15.3.9 Ống dẫn dầu phải là ống thép và được đặt dốc xuống về phía tháo dầu. Khi lựa chọn đường kính ống dẫn dầu phải căn cứ vào tốc độ cho phép tùy thuộc vào độ nhớt của dầu.

15.3.10 Trong tất cả các phòng mà ở đó có công nhân thao tác với dầu, phải bố trí các bình chữa cháy bằng các chất tạo bọt và các họng nước chữa cháy với vòi tạo thành các hạt bụi nước.

Phải dùng nước để thử nghiệm độ kín của bộ làm mát dầu của các ống dẫn dầu trong thời gian 5 phút với áp lực 0,5 MPa, sau đó mới thử bằng áp lực làm việc, nhưng không nhỏ hơn 0,2 MPa.

15.3.11 Việc thiết kế hệ thống cung cấp dầu phải căn cứ vào công nghệ của máy móc, thiết bị của nhà sản xuất, được hướng dẫn và mô tả trong hồ sơ thiết bị.

15.4 Hệ thống mồi nước cho máy bơm chính

15.4.1 Nhiệm vụ của hệ thống mồi nước cho máy bơm chính

Ở những trạm bơm dùng máy bơm có cao trình trung tâm bánh xe cánh quạt cao hơn mực nước ở bể hút thì phải mồi nước vào đầy vỏ máy bơm và ống hút trước khi khởi động máy bơm.

15.4.2 Các hình thức mồi nước cho máy bơm chính:

– Mồi nước bằng bơm chân không

– Mồi nước bằng bơm tia

– Mồi nước bằng đổ nước trực tiếp

– Mồi nước bằng hình thức tự mồi

– Ngoài ra, còn có các hình thức khác như: dùng bơm pit tông đẩy tay, hoặc bằng các dụng cụ thô sơ (thùng, bể chứa nước) đối với các máy bơm nhỏ.

15.4.3 Tính toán các thông số cơ bản cho hệ thống mồi nước bằng bơm chân không

15.4.3.1 Xác định lưu lượng yêu cầu của máy bơm chân không

Lưu lượng không khí yêu cầu Q_kk đối với máy bơm chân không được xác định theo công thức:

(80)

trong đó:

W – Thể tích không khí cần hút (trong ống hút và trong máy bơm), m³;

H_a – Cột nước áp suất ban đầu, m;

H_e – Cột nước áp suất yêu cầu, m;

T – Thời gian bơm mồi nước, phút; lấy T = (2 ÷ 5) phút, tùy theo tính khẩn trương của việc mồi nước;

F – Hệ số phụ thuộc và đường đặc tính của bơm mồi.

15.4.3.2 Xác định cột áp yêu cầu của máy bơm chân không

Xác định cột nước áp suất yêu cầu H_e theo công thức:

H_e = h_s + Δh

(81)

trong đó:

h_s – Chiều cao hút nước địa hình của máy bơm chính, m, tính từ mặt thoáng bể hút đến tâm máy bơm, m;

Δh – Khoảng cách từ tâm máy bơm đỉnh vỏ máy bơm, m.

Có Q_kk, H_e, chọn được loại máy. Nên có thêm một máy bơm chân không dự phòng được cất trong kho.

15.4.4 Tính toán các thông số cơ bản cho hệ thống mồi nước đổ nước trực tiếp

15.4.4.1 Xác định lưu lượng yêu cầu của máy bơm mồi

Lưu lượng bơm yêu cầu Q_b đối với máy bơm mồi được tính theo công thức sau:

(82)

trong đó:

W – Thể tích nước cần làm đầy (trong ống hút và trong máy bơm), m³;

T – Thời gian mồi nước, phút; thường lấy từ T = (2 ÷ 5) phút, tùy theo tính khẩn trương của việc mồi nước (tưới, tiêu, cấp thoát nước, chữa cháy,…);

K – Hệ số dự trữ, đề phòng rò rì nước ở van đáy, K = (1,1 ÷ 1,2).

15.4.4.2 Xác định cột nước bơm yêu cầu đối với máy bơm mồi

Cột nước bơm yêu cầu H_b đối với máy bơm mồi được tính theo công thức:

H_b = h_s + Δh + Σh_ms, m

(83)

trong đó:

h_s – Chiều cao hút nước địa hình của máy bơm chính, m, tính từ mực nước bể hút thấp nhất đến tâm máy bơm;

Δh – Khoảng cách từ tâm máy bơm đỉnh vỏ máy bơm, m;

Σh_ms – Tổn thất thủy lực trên đường ống hút và ống đẩy của máy bơm mồi, m, tính từ bể hút của máy bơm mồi đến vị trí điểm đổ nước mồi, m.

Có các trị số Q_b, H_b, tra trên đường đặc tính tổng hợp của máy bơm, chọn được máy bơm. Số máy bơm mồi nên chọn là hai máy, trong đó có một máy dự trữ.

15.4.5 Các yêu cầu khác khi thiết kế hệ thống mồi nước

15.4.5.1 Đối với máy bơm chỉnh có lưu lượng ≥ 0,5 m³/s và mỗi ngày đêm phải thực hiện khởi động 2 lần trở lên thì phải có hệ thống mồi nước bằng thiết bị điều khiển tự động.

15.4.5.2 Nước tuần hoàn trong máy bơm chân không phải là nước kỹ thuật sạch. Nếu nước từ bể hút trạm bơm là nước bẩn, cần phải xử lý trước khi chảy tới thùng chứa nước tuần hoàn của bơm chân không.

15.4.5.3 Với các hình thức mồi nước khác (dùng bơm tia, bơm pit tông đẩy tay, bơm cánh gạt đẩy tay, bể nước tự chảy, đổ nước thủ công,…), cần lập công thức tính toán cho phù hợp.

15.5 Hệ thống tiêu nước trong nhà máy

15.5.1 Yêu cầu chung đối với hệ thống tiêu nước trong nhà máy

15.5.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống tiêu nước trong nhà máy

Đối với các trạm bơm có tầng dưới mặt đất, điển hình là trạm bơm kiểu khối tảng hoặc trạm bơm kiểu buồng, cần bố trí hệ thống tiêu nước trong nhà máy để tiêu các loại nước sau:

– Nước trong ống hút (hoặc buồng hút): khi cần sửa chữa máy bơm và ống hút (hoặc buồng hút).

– Nước thấm: qua tường, qua bản đáy,… vào tầng có sàn đặt dưới mực nước ngầm hoặc dưới mực nước bể hút.

– Nước rò rỉ: qua ổ trục, mặt bích, các van trên đường ống,… của máy bơm chính và các máy bơm phụ trong nhà máy bơm.

Tùy theo loại nhà máy, loại nước cần tiêu có thể thay đổi so với các loại nước nêu trên đây.

15.5.1.2 Các loại hệ thống tiêu nước trong nhà máy:

– Hệ thống tiêu tập trung: Tất cả các loại nước cần tiêu được dẫn về một bể tập trung nước đặt trong nhà máy, từ đó được đưa khỏi nhà máy bằng máy bơm. Với hệ thống này, lưu lượng tiêu khá lớn do phải bơm cả lượng nước trong đường hầm và trong bể tập trung nước.

– Hệ thống tiêu phân tán: Từng ống hút (hoặc buồng hút) của nhà máy bơm được tiêu nước riêng biệt khi cần sửa chữa. Với hệ thống này, lưu lượng tiêu nhỏ hơn so với hệ thống tiêu tập trung, nhưng phải tốn công di chuyển, lắp đặt máy bơm tiêu.

15.5.1.3 Bố trí hệ thống tiêu nước tập trung

Các bộ phận của hệ thống tiêu nước tập trung được bố trí như sau:

– Đường hầm tập trung nước: Có nhiệm vụ tập trung nước từ ống hút (hoặc buồng hút). Đáy hầm thấp hơn đáy ống hút (hoặc buồng hút) từ 10 cm ÷ 20 cm. Chiều rộng hầm ≥ 0,8 m và chiều cao hầm ≥1,8 m để có thể đi lại khi cần thiết. Dọc đường hầm có rãnh tập trung nước về hố bơm tiêu với độ dốc từ 1/500 ÷ 1/1000, bề rộng rãnh từ 0,2 m ÷ 0,3 m, độ sâu rãnh từ 0,15 m ÷ 0,25 m. Cần có lỗ thông hơi và ống thông hơi để không khí được bù vào trong đường hầm khi tiêu nước, tránh hiện tượng tạo chân không trong đường hầm. Từ sàn gian bơm có lỗ lên xuống đường hầm khi cần thiết; cấu tạo lỗ thông hơi cũng giống như lỗ lên xuống ống hút.

– Rãnh gom nước thấm và rò rỉ: Trên mặt sàn, bố trí rãnh dẫn nước sát tường chạy dọc nhà máy phía trên đường hầm để thu gom lượng nước thấm và rò rỉ, rồi cho chảy xuống đường hầm qua các lỗ xuyên qua sàn.

– Ống dẫn nước từ ống hút (hoặc buồng hút) của máy bơm chính đến đường hầm: Là ống kim loại, trên ống có van đóng mở; trục van này được nối dài lên sàn bên trên để thuận tiện cho việc đóng mở van.

– Bể tập trung nước: Ở cuối đường hầm, tại đầu hồi nhà máy, bố trí bể tập trung nước với cao trình đáy bể thấp hơn đáy đường hầm từ 0,3 m ÷ 0,5 m. Nếu ở gian đầu hồi nhà máy không có tầng dưới thì có thể sử dụng một phần đường hầm làm bể tập trung nước, hoặc có thể bố trí bể tập trung nước ra bên ngoài nhà máy.

– Máy bơm tiêu và đường ống bơm: Máy bơm tiêu được bố trí cố định trên sàn phía trên bể tập trung nước, hút nước từ bể tập trung qua ống hút xuyên qua nóc bể và dẫn ra ngoài bể hút của trạm bơm qua đường ống đẩy. Đường kính các ống dẫn nước bơm tiêu được chọn theo vận tốc dòng chảy: V = (1,5 ÷ 2,5) m/s đối với các ống xả của máy bơm; V = (0,8 ÷ 1,2) m/s đối với ống hút của máy bơm.

15.5.1.4 Bố trí hệ thống tiêu nước phân tán

Tại đáy ống hút (hoặc buồng hút) của mỗi máy bơm, bố trí một hố với kích thước (dài, rộng, sâu) đủ để bố trí miệng ống hút của máy bơm tiêu (nếu dùng bơm thường), hoặc máy bơm tiêu (nếu dùng bơm chìm).

Bố trí lối lên xuống để kéo, thả ống hút máy bơm tiêu (hoặc máy bơm tiêu) ở phía sau cửa van (hoặc cửa phai) của máy bơm chính. Việc kéo thả máy bơm tiêu được thực hiện bằng các thiết bị nâng chuyển phù hợp; có thể dùng cầu trục ở bể hút (nếu có sẵn) hoặc giá nâng di động.

Máy bơm tiêu được đặt trên sàn ở đỉnh trụ pin bể hút (nếu dùng máy bơm ly tâm), hoặc đặt ở hố thu nước ở đáy đường hầm (nếu dùng máy bơm chìm).

Ống đẩy của máy bơm nên dùng ống lắp ráp cơ động, hoặc ống mềm (ống vải, ống nhựa,…) đưa nước tiêu ra bể hút của trạm bơm.

Các lượng nước thấm và rò rỉ vào sàn bơm thường nhỏ, được thu vào rãnh sát tường chạy dọc nhà máy dẫn về hố thu nước ở sàn, rồi dùng máy bơm riêng để bơm đi. Rãnh thu nước có độ dốc 1/500 ÷ 1/1000.

15.5.2 Xác định lưu lượng bơm tiêu

Lưu lượng tính toán của máy bơm tiêu Qt được xác định theo:

(84)

trong đó:

W – Thể tích nước cần tiêu ở ống hút (hoặc buồng hút), đường hầm và bể tập trung, tính đối với trường hợp khi mực nước ở bể hút là lớn nhất, m³.

t – Thời gian bơm nước; thường lấy bằng (5 ÷ 7) h đối với hệ thống tiêu tập trung và (3 ÷ 4) h đối với hệ thống tiêu phân tán;

q – Lưu lượng rò rỉ qua các khe hở ở mép vật chắn nước của cửa van (hoặc cửa phai) ngăn nước từ bể hút và bể xả vào ống hút (hoặc buồng hút), tính theo công thức:

q = 3,6xq₁xL, m³/h

(85)

trong đó:

q₁ – Lưu lượng rò rỉ trên 1 mét dài khe hở, trung bình có thể lấy: q₁ = (0,5 ÷ 1) l/s.m;

L – Tổng chiều dài của khe hở có nước rò rỉ qua ở cửa van hoặc cửa phai chắn nước, m.

Lưu ý rằng, đối với hệ thống tiêu phân tán, thể tích nước cần tiêu W không bao gồm nước từ đường hầm và bể tập trung nước.

15.5.3 Xác định cột nước bơm tiêu

Cột nước bơm tiêu H_T được tính theo công thức:

H_T = H_đh + Σh_ms

(86)

trong đó:

h_đh – Cột nước địa hình của máy bơm tiêu, m;

Σh_ms – Cột nước tổn thất thủy lực trên đường ống hút và ống xả của máy bơm tiêu, m.

15.5.4 Chọn máy bơm tiêu

Căn cứ vào Q_T và H_T để chọn máy bơm tiêu. Thường chọn ít nhất là hai máy, trong đó có một máy dự trữ.

15.5.5 Các yêu cầu khác đối với hệ thống tiêu nước trong nhà máy

15.5.5.1 Lượng nước thấm và nước rò rỉ thường không lớn; có thể sơ bộ lấy khoảng (1 ÷ 5) m³/h đối với trạm bơm nhỏ, (5 ÷ 10) m³/h đối với trạm bơm trung bình và (10 ÷ 20) m³/h đối với trạm bơm lớn.

15.5.5.2 Các sàn nhà máy đặt cao hơn mực nước lớn nhất của bể hút thì thiết kế hệ thống tiêu nước cho sàn đó bằng tự chảy ra bể hút.

15.5.5.3 Các máy bơm tiêu đặt cố định cần được thiết kế để đóng mở tự động theo chế độ mực nước trong bể hút của máy bơm tiêu, cần bố trí hệ thống thông báo tín hiệu mực nước trong bể hút để theo dõi và cảnh báo khẩn cấp cho trường hợp vượt quá mức quy định có nguy cơ gây ngập sàn.

15.5.5.4 Việc mồi nước cho máy bơm tiêu cần được thực hiện tự động. Có thể mồi nước bằng hình thức đổ nước trực tiếp, hoặc bằng hình thức mồi chân không, có thể dùng bơm chìm hoặc bơm tự mồi làm máy bơm tiêu.

15.5.5.5 Dung tích bể hút của máy bơm tiêu được chọn sao cho tỷ số giữa thời gian chạy và thời gian nghỉ của máy bơm không được lớn hơn 1/10 khi chỉ tiêu nước thấm và nước rò rỉ và thời gian mỗi lần chạy máy không nhỏ hơn 5 phút.

15.5.5.6 Đề phòng xảy ra sự cố mất điện của nguồn điện chính, đối với trạm bơm lớn, máy bơm tiêu nước nhà máy phải có nguồn điện dự trữ, lấy từ một nguồn độc lập, hoặc từ máy phát điện dự phòng của trạm bơm; đối với trạm bơm nhỏ và vừa, cần phải bố trí máy bơm tiêu dự phòng chạy bằng động cơ xăng dầu.

15.5.5.7 Lưu lượng nước rò rỉ qua khe hở ở mép vật chắn nước (thường làm bằng cao su) của cửa van (hoặc cửa phai) ngăn nước từ bể hút vào ống hút (hoặc buồng hút) là khá lớn. Vì vậy, để giảm lưu lượng này, bề mặt tiếp xúc giữa vật chắn nước bộ phận đặt sẵn (tấm thép) phải thật phẳng, đồng thời, áp suất lên vật chắn nước không được nhỏ hơn 0,012 MPa (theo diện tích bề mặt tiếp xúc).

15.6. Hệ thống thông gió cho nhà máy bơm

15.6.1 Các yêu cầu chung đối với hệ thống thông gió cho nhà máy bơm

15.6.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống thông gió cho nhà máy bơm:

– Đảm bảo nhiệt độ không khí trong gian động cơ không quá cao. Thường khống chế nhiệt độ trong nhà máy được phép cao hơn nhiệt độ ngoài trời 5°C.

– Đảm bảo nhiệt độ bên trong nhà máy bơm đáp ứng điều kiện làm việc của các loại máy móc, thiết bị theo hướng dẫn hoặc quy định của nhà sản xuất.

– Duy trì nhiệt độ bên trong nhà máy bơm theo các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, môi trường làm việc, bảo hộ lao động của người làm việc trong trạm bơm. Mỗi giờ phải thay đổi lượng không khí trong nhà máy ít nhất là 2 đến 3 lần.

15.6.1.2 Các hình thức thông gió cho nhà máy bơm:

(1) Thông gió đơn giản bằng cách lắp quạt gió vào phần quay của động cơ để làm mát trực tiếp động cơ. Nhiệt lượng từ động cơ được quạt gió đưa ra buồng nhà máy, rồi sau đó phát tán ra môi trường xung quanh nhà. Hình thức thông gió này có giá thành thấp, nhưng chỉ áp dụng đối với động cơ nhỏ.

(2) Thông gió tự nhiên bằng cách bố trí nhiều cửa sổ đối xứng xung quanh nhà máy. Hình thức này được áp dụng khi vận tốc gió trong vùng đủ lớn, sàn động cơ nằm trên mặt đất, động cơ có quạt gió lắp vào phần quay để thoát nhiệt ra buồng nhà máy.

(3) Kết hợp thông gió tự nhiên và thông gió bằng máy: Hình thức thông gió này cũng giống như hình thức thông gió tự nhiên nói trên, nhưng lượng gió tự nhiên không đủ. Dùng máy quạt gió kiểu hướng trục để tăng thêm không khí ở ngoài vào nhà máy. Hình thức thông gió này cần lượng không khí lớn.

(4) Dùng máy quạt gió đặt trong đường ống lấy không khí mát từ ngoài thổi vào trong động cơ mà đẩy không khí nóng ra ngoài. Hình thức thông gió này cũng yêu cầu lượng không khí lớn.

(5) Dùng máy quạt gió đặt trong ống thông gió, trực tiếp hút không khí nóng trong động cơ và đưa ra ngoài nhà máy. Hình thức thông gió này có ưu điểm là lượng không khí cần làm mát máy nhỏ, hiệu quả cao. Ở các nhà máy bơm lớn kiểu giếng và động cơ đặt dưới sâu, nên chọn hình thức thông gió này.

15.6.1.3 Thiết kế hệ thống thông gió cho trạm bơm phải tuân theo các tiêu chuẩn hiện hành về thiết kế thông gió chung cho các nhà máy sử dụng động cơ điện trong sản xuất; đồng thời đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn này.

15.6.1.4 Việc thiết kế hệ thống thông gió phải căn cứ vào công nghệ của máy móc, thiết bị của nhà sản xuất, được hướng dẫn và mô tả trong hồ sơ thiết bị.

15.6.1.5 Khi thiết kế hệ thống thông gió cho động cơ, cần tuân theo quy định của nhà chế tạo (lưu lượng và áp suất gió, hướng gió vào và ra, kết cấu bộ phận thông gió,…).

15.6.2 Xác định lượng không khí cần phải thông gió

a) Lượng không khí cần phải thông gió tính theo lượng nhiệt tỏa ra

Lượng không khí cần phải thông gió cho nhà máy bơm được xác định theo công thức:

(87)

Q_th – Lượng nhiệt thừa trong nhà, kcal/h;

C – Tỷ nhiệt của không khí, C = 0,24 kcal/kg.°C;

t₂ – Nhiệt độ không khí bên ngoài đưa vào, °C, lấy bằng nhiệt độ không khí trung bình của tháng nóng nhất lúc 13 giờ;

t₁ – Nhiệt độ cho phép lớn nhất của không khí trong nhà, °C, thường lấy lớn hơn t₂ từ 5 °C ÷ 7 °C để hiệu suất động cơ giảm không đáng kể;

γ_k – Khối lượng riêng của không khí đưa vào, xác định theo công thức:

(88)

Lượng nhiệt thừa trong nhà máy được xác định theo công thức:

Q_th = ΣQ_t_ỏ_a – ΣQ_tt, kcal/h

(89)

trong đó:

ΣQ_t_ỏ_a – Tổng lượng nhiệt toả ra nhà máy bơm, kcal/h;

ΣQ_tt – Tổng lượng nhiệt tổn thất ra xung quanh nhà máy, kcal/h.

Tổng lượng nhiệt toả ra được xác định theo công thức:

ΣQ_t_ỏ_a= Q_đc + Q_dd, kcal/h

(90)

trong đó:

Q_đc – Lượng nhiệt do động cơ điện toả ra, kcal/h;

Q_dd – Lượng nhiệt do dây dẫn toả ra, kcal/h.

Lượng nhiệt do động cơ điện toả ra:

(91)

trong đó:

N – Công suất định mức của động cơ, kW;

η_đc – Hiệu suất của động cơ;

β – Hệ số phụ tải của động cơ;

n – Số máy bơm chạy đồng thời;

860 – Đương lượng nhiệt của 1 kWh, kcal/kWh.

Nếu làm mát động cơ điện bằng đường ống kín, lượng nhiệt toả ra buồng chỉ bằng (7,5% ÷ 10%) toàn bộ nhiệt lượng toả ra của động cơ theo tính toán ở công thức (91).

Lượng nhiệt do các thanh dẫn điện, cáp điện toả ra được xác định theo công thức:

Q_dd = 2160xi², kcal/h

(92)

trong đó: i – Mật độ trung bình của dòng điện trên cáp điện hoặc thanh dẫn điện, A/mm².

Lượng nhiệt tổn thất ra xung quanh nhà:

ΣQ_tt = ΣkxFx(t₁-t₂), kcal/h

(93)

trong đó:

k – Hệ số truyền nhiệt qua tường, cửa sổ,… của 1°C, kcal/m².h (xem Bảng 11);

F – Diện tích của tường, cửa sổ,…, m².

Bảng 11 – Hệ số truyền nhiệt k

Đặc tính của bề mặt	Hệ số k (kcal/m².h)
Đặc tính của bề mặt	Đối với mặt trong	Đối với mặt ngoài
Cửa ra vào bằng gỗ	2	2,5
Cửa sổ gỗ	2	5
Tường gạch dày 64 cm	0,91	0,91
Tường gạch dày 51 cm	1,1	1,1
Tường gạch dày 38 cm	1,38	1,38

b) Lượng không khí cần phải thông gió theo yêu cầu về số lần thay đổi không khí

Lượng không khí cần thông gió theo yêu cầu về số lần thay đổi không khí được xác định theo công thức:

(94)

trong đó:

W_b – Thể tích buồng động cơ, m³;

n – Số lần cần thay đổi không khí trong buồng; n = 2 ÷ 3.

c) Xác định lượng không khí cần thông gió

Lượng không khí cần phải thông gió W_c được chọn trị số lớn nhất trong hai trường hợp trên:

15.6.3 Xác định lượng không khí thông gió được bằng tự nhiên

Lượng không khí thông gió được bằng tự nhiên trong 1 giờ được tính theo công thức:

(95)

trong đó:

ΣF_c – Tổng diện tích lấy gió của các cửa sổ m², tính cho một phía tường;

– Vận tốc gió trung bình tính toán, m/s, lấy bằng vận tốc gió trung bình của tháng nóng nhất đo lúc 13 giờ;

α – Góc giữa hướng của gió và pháp tuyến của mặt phẳng cửa sổ lấy gió.

15.6.4 Xác định hình thức thông gió và lưu lượng máy thông gió

So sánh lượng không khí cần phải thông gió với lượng không khí thông gió được bằng tự nhiên đã tính trên đây để chọn hình thức thông gió:

– Nếu W_c ≤ W_tn thì áp dụng hình thức thông gió tự nhiên hoàn toàn;

– Nếu W_c > W_tn thì áp dụng hình thức thông gió kết hợp; khi đó, lưu lượng thông gió bằng máy là:

W_m = W_c – W_tn, m³/h

(96)

15.6.5 Chọn máy quạt gió

Với tổng lưu lượng thông gió bằng máy W_m, tham khảo thông số máy thông gió của các nhà sản suất, tiến hành chọn số máy và loại máy thông gió phù hợp.

Loại máy quạt gió ly tâm có áp suất gió lớn (100 mmHg ÷ 1500 mmHg), nhưng lưu lượng nhỏ; loại hướng trục có áp lực gió nhỏ nhưng có lưu lượng gió lớn.

15.6.6 Bố trí hệ thống thông gió

15.6.6.1 Với hình thức thông gió kết hợp, thường sử dụng máy quạt gió hướng trục đặt trên tường nhà máy. Hướng gió của máy thông gió phải cùng hướng với hướng gió tự nhiên chủ đạo của tháng nóng nhất mà trạm bơm làm việc. Nếu thổi không khí mát từ bên ngoài vào nhà thì đặt quạt dưới thấp (gần sàn nhà); nếu hút không khí nóng từ trong nhà đẩy ra ngoài thì đặt máy quạt gió trên cao (gần trần nhà).

15.6.6.2 Với hình thức thông gió lấy không khí mát từ ngoài nhà thổi trực tiếp vào trong động cơ thì dùng máy quạt gió ly tâm. Tùy theo công suất, máy quạt gió có thể phụ trách một, một số, hoặc toàn bộ các động cơ của nhà máy bơm.

15.6.6.3 Với hình thức thông gió trực tiếp hút không khí nóng trong động cơ thì dùng máy quạt gió ly tâm. Mỗi động cơ có một máy quạt riêng, hút không khí nóng từ động cơ rồi đưa vào một ống đẩy riêng ra bên ngoài. Khi các đường ống đẩy riêng dài, để giảm không gian chiếm chỗ, có thể ghép vào một ống đẩy chung rồi mới đi ra ngoài nhà máy.

15.6.7 Tiết diện của ống thông gió được xác định theo vận tốc không khí v_kk cho phép như sau:

v_kk = (2,5 ÷ 3) m/s ở lưới lọc khí cửa vào;

v_kk = (3 ÷ 5) m/s ở trong ống dẫn không khí;

v_kk = (10 ÷ 12) m/s ở miệng ống ra gian máy.

15.7 Hệ thống chữa cháy

15.7.1 Đối với nhà máy bơm, cần thiết kế hệ thống chữa cháy theo các tiêu chuẩn hiện hành về thiết kế hệ thống chữa cháy nói chung và theo các yêu cầu của tài liệu này.

15.7.2 Lưu lượng máy bơm chữa cháy Q_cccho đám cháy ở trạm bơm lấy theo khối tích của công trình (xem Bảng 12) như sau:

Bảng 12 – Lưu lượng nước chữa cháy cho trạm bơm

Đặc điểm của nhà máy	Q_cc (l/s) dập tắt đám cháy trong nhà máy theo khối tích các buồng trong nhà máy			Q_cc (l/s) dập tắt đám cháy ngoài nhà máy theo khối tích phần nhà máy trên mặt đất
Đặc điểm của nhà máy	≤ 3 000	3 ÷ ≤ 5	5 ÷ ≤ 20	≤ 3 000	3 ÷ ≤ 5	5 ÷ ≤ 20
Bằng gạch và bê tông	5	10	15	2,5	5	7,5
Bằng gỗ	15	20	25	5	10	15

15.7.3 Cột nước của máy bơm chữa cháy phải tạo được cột nước tự do ở đầu miệng lăng vòi chữa cháy cao hơn nóc nhà 15 m, tính cho vị trí cao nhất và xa nhất của nóc nhà.

Xác định cột nước bơm chữa cháy H_cc được tính theo công thức:

(97)

trong đó:

H_đh – Cột nước địa hình của máy bơm chữa cháy, tính từ mực nước bể hút của máy bơm chữa cháy đến điểm cao nhất của nóc nhà, m;

– Tổn thất thủy lực trên đường hút và ống đẩy ống thép của máy bơm chữa cháy, tính từ bể hút của bơm chữa cháy đến họng chữa cháy xa nhất, m;

– Tổn thất thủy lực trên ống mềm của vòi chữa cháy tính từ điểm nối với họng chữa cháy tới miệng tra của lăng phun, m;

h_td – Cột nước áp suất tự do, lấy h_td =15 m.

15.7.4 Nguồn nước chữa cháy phải đảm bảo luôn luôn đủ cung cấp cho máy bơm chữa cháy; do đó, nên lấy nước chữa cháy từ bể hút của trạm bơm.

Nếu có thời gian không thể lấy nước trực tiếp từ nguồn cung cấp nước thì phải có biện pháp dự trữ nước để chữa cháy. Lượng nước cần dự trữ chữa cháy không được nhỏ hơn lượng nước chữa cháy tính toán trong 3 giờ.

15.7.5 Các máy bơm chữa cháy phải là loại tự mồi nước, hoặc thiết kế bố trí hệ thống mồi nước tin cậy cho máy bơm. Máy bơm phải làm việc được trong mọi điều kiện.

15.7.6 Hệ thống đường ống đẩy của máy bơm chữa cháy phải dẫn đến khắp nơi trong nhà máy, nhất là những chỗ dễ xảy ra cháy, sao cho nước từ họng chữa cháy đi qua ống dẫn mềm dài 20 m có thể phun được tới mọi điểm bất kỳ trong nhà máy. Mỗi họng chữa cháy trong nhà có lưu lượng không nhỏ hơn 2,5 l/s.

15.7.7 Hệ thống đường ống đẩy của máy bơm chữa cháy phải dẫn đến những nơi có thể xảy ra cháy bên ngoài nhà máy, sao cho nước từ họng chữa cháy đi qua ống dẫn mềm dài 20 m có thể phun được tới điểm bất kỳ trên nóc nhà máy và các nhà khác trong khuôn viên trạm bơm. Mỗi họng chữa cháy ngoài nhà có lưu lượng không nhỏ hơn 5 l/s.

15.7.8 Bố trí họng chữa cháy ở các gian máy chính và ở cả các gian phụ (gian sửa chữa, gian điện), cạnh lối đi, nơi dễ thấy và dễ sử dụng. Họng chữa cháy được gắn trên vách tường, tâm họng cao 1,25 m so với mặt sàn. Cửa của các tủ tường để đặt họng chữa cháy cho phép làm bằng vật liệu dễ cháy. Mỗi họng chữa cháy phải có van, lăng phun nước và cuộn vòi mềm có đủ độ dài theo tính toán. Đường kính ống, chiều dài cuộn vòi mềm, đường kính lăng phải cùng loại cho tất cả các họng trong nhà.

15.7.9 Bố trí họng chữa cháy ngoài nhà sao cho khoảng cách giữa hai trụ nước chữa cháy ngoài nhà không quá 120 m.

15.7.10 Bộ phận điều khiển máy bơm chữa cháy phải đảm bảo cho máy hoạt động không chậm quá 3 phút kể từ khi có tín hiệu báo cháy. Máy bơm cấp nước chữa cháy có thể điều khiển bằng tay tại chỗ hoặc điều khiển tự động từ xa. Khi lưu lượng nước chữa cháy bên ngoài từ 25 l/s trở lên, thì nhất thiết máy bơm chữa cháy phải có bộ phận điều khiển từ xa, đồng thời bố trí bộ phận điều khiển bằng tay.

15.7.11 Đối với các trạm bơm lớn, máy bơm chữa cháy phải được đấu nối với 2 nguồn điện, trong đó có một nguồn chính và một nguồn điện dự trữ. Nguồn điện dự trữ phải độc lập với nguồn điện chính, hoặc từ máy phát điện dự phòng của trạm bơm.

15.7.12 Để nâng cao hệ số sử dụng của máy bơm chữa cháy, có thể bố trí máy bơm này kiêm thêm nhiệm vụ đưa nước thô từ bể hút lên bể nước thô của bể lọc (nếu có) trong hệ thống nước kỹ thuật khi trên bể tháo chưa có nước.

15.7.13 Đường ống của máy bơm chữa cháy trong nhà máy bơm phải là ống thép. Vận tốc dòng chảy trong đường ống thép dẫn nước chữa cháy v = (1,5 ÷ 2,5) m/s; vận tốc dòng chảy trong đường ống hút thép của máy bơm chữa cháy v = (0,8 ÷ 1,2) m/s.

15.7.14 Ngoài hệ thống chữa cháy bằng nước, trong nhà máy bơm còn bố trí các bình hoá chất chữa cháy: bình chữa cháy khí CO₂; bình chữa cháy bột khô. Sau đây là quy định về số lượng bình chữa cháy và trọng lượng hóa chất trong bình cho các động cơ chính:

– Khi động cơ có công suất dưới 100 kW phải dùng 1 bình chữa cháy khí CO₂ loại 3 kg trở lên và 1 bình chữa cháy bột khô loại 3 kg trở lên.

– Khi động cơ có công suất dưới 500 kW phải dùng 1 bình chữa cháy khí CO₂ loại 5 kg trở lên và 1 bình chữa cháy bột khô loại 5 kg trở lên.

– Khi động cơ có công suất trên 1000 kW phải dùng 2 bình chữa cháy khí CO₂ loại 5 kg trở lên và 2 bình chữa cháy bột khô loại 5 kg trở lên.

– Ở các gian phụ trong nhà máy (gian điện và gian sửa chữa), bố trí các bình chữa cháy với khối lượng hóa chất bằng (25% ÷ 30%) so với khối lượng dùng cho các động cơ.

15.7.15 Đối với hệ thống nhiên liệu, hệ thống dầu, các động cơ điện và các máy biến thế phải thiết kế bố trí hệ thống chữa cháy chuyên dụng theo đề xuất của nhà sản xuất thiết bị.

15.7.16 Ngoài hệ thống chữa cháy bằng nước và hoá chất, trong nhà máy bơm và các nhà trong trạm bơm còn cần chuẩn bị thêm dụng cụ chữa cháy khác như xẻng, câu liêm, bao tải,…

15.8 Các thiết bị cơ khí và phụ kiện của đường ống

15.8.1 Các van trên đường ổng

15.8.1.1 Van hai chiều

Van hai chiều (còn gọi là van cách ly) có thể đóng hoàn toàn để không có dòng chảy đi qua; hoặc đóng một phần để giảm dòng chảy đi qua, khi đó van được coi là đang ở trạng thái điều tiết lưu lượng. Khi van mở hoàn toàn thì có lưu lượng qua van là lớn nhất.

15.8.1.2 Van một chiều

Van một chiều được sử dụng để ngăn dòng chảy ngược khi bơm ngừng hoạt động.

15.8.1.3 Các loại van khác:

– Van xả khí: Được bố trí trong những hệ thống đường ống dài để xả khí tích tụ ở chỗ ống nhô cao khi dòng nước không tự cuốn đi được trong quá trình làm việc bình thường cũng như khi súc rửa đường ống.

– Van phá chân không: Cần đặt ở những nơi thích hợp trên đường ống để giữ độ chân không trong ống không vượt quá mức cho phép.

– Van giảm áp: Để điều chỉnh áp suất áp suất phía hạ lưu theo yêu cầu.

– Van giữ áp: Để điều chỉnh áp suất phía thượng lau theo yêu cầu.

– Van chống nước va: Để bảo vệ ống khỏi tác hại của hiện tượng nước và do dừng bơm đột ngột.

15.8.2 Các loại van và phụ kiện còn có rất nhiều loại khác, cần được xác định để bố trí một cách thích hợp, đảm bảo sự làm việc bình thường và an toàn của đường ống.

15.8.3 Các quy định khi bố trí van ở trạm bơm

15.8.3.1 Bố trí và vận hành các van, cùng với việc đảm bảo mục đích của việc đóng mở hoặc điều chỉnh dòng chảy, còn phải đảm bảo sự phù hợp với đường đặc tính của máy bơm.

15.8.3.2 Van hai chiều được bố trí tại những vị trí thích hợp trên hệ thống đường ống để cách ly một bộ phận của hệ thống khi cần thiết (khi cần nghỉ hoạt động, hoặc cần sửa chữa,…) và phải đảm bảo phần còn lại của hệ thống vẫn hoạt động được.

15.8.3.3 Không đặt van hai chiều trên đường ống hút của máy bơm nhằm mục đích điều chỉnh lưu lượng dòng chảy. Trường hợp bắt buộc phải đặt van hai chiều trên đường ống hút của máy bơm thì trước khi khởi động máy bơm và trong khi máy bơm làm việc, phải mở hoàn toàn van này.

15.8.3.4 Nếu đặt van hai chiều trên đường ống đẩy của máy bơm hướng trục thì khi khởi động máy bơm phải đảm bảo van này mở hoàn toàn, hoặc ở một độ mở mà không làm quá tải động cơ hay gây khí thực máy bơm.

15.8.3.5 Không cần bố trí van một chiều trên ống đẩy nếu có các điều kiện sau: ống đẩy ngắn; lượng nước trên hệ thống phía sau máy bơm nhanh chóng tháo hết về bể hút khi tắt máy bơm, tổ máy bơm cho phép quay ngược chiều trong một thời gian nhất định mà máy móc và thiết bị không bị hư hại.

15.8.3.6 Ở các trạm bơm bố trí máy bơm làm việc song song hoặc nối tiếp, phải bố trí các van trên hệ thống một cách thích hợp và phải dự kiến sự phối hợp làm việc giữa các van và các tổ máy sao cho máy móc thiết bị không bị hư hại trong quá trình khởi động, khi đang làm việc và khi dừng máy.

15.8.3.7 Đường kính d_v của van hai chiều nên lấy bằng đường kính D của ống khi D ≤ 400 mm. Khi D ≥ 400 mm, phải dựa trên cơ sở tính toán kinh tế-kỹ thuật để xác định đường kính d_v của van.

15.8.3.8 Van đóng mở có đường kính lớn hơn 400 mm cũng như tất cả loại van đóng mở điều khiển từ xa hoặc tự động phải được dẫn động bằng điện hoặc bằng thủy lực. Dẫn động thủy lực được sử dụng khi cần phải ngăn chặn dòng nước ngược chảy qua máy bơm và khi không thực hiện được việc cung cấp điện từ hai nguồn độc lập với nhau.

15.9 Cửa van và cửa phai ở trạm bơm

15.9.1 Các quy định chung cho cửa van và cửa phai ở trạm bơm

15.9.1.1 Khi thiết kế cửa van và cửa phai của trạm bơm, phải căn cứ vào nhiệm vụ, thời gian phục vụ, điều kiện làm việc, sơ đồ đóng mở cửa van, cũng như các điều kiện về chế tạo, vận chuyển các kết cấu cửa van tới nơi lắp ráp.

15.9.1.2 Khi thiết kế cửa van phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành có liên quan đến việc thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành có liên quan (trong đó có tiêu chuẩn TCVN 8299).

15.9.1.3 Cửa van ở trạm bơm phải được thiết kế với mức độ kín nước cao, đảm bảo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa công trình và thiết bị, đặc biệt là khi sửa chữa máy bơm.

15.9.1.4 Cửa phai được làm thành từng tấm với kích thước phù hợp, thuận tiện cho việc thả phai.

15.9.1.5 Để giảm khối lượng và kích thước của cửa van và cửa phai, cần bố trí tường ngực bê tông cố thép phù hợp.

15.9.2. Cửa van, cửa phai tại bể hút trạm bơm

15.9.2.1 Tại phía trước miệng vào ống hút (hoặc buồng hút) của máy bơm lưu lượng lớn (Q_b ≥ 2 m³/s) nên bố trí các trụ pin để phân phối nước và hướng dòng chảy vào miệng hút (hoặc ống hút) của máy bơm được đều đặn. Trên trụ pin có các khe van, khe phai, khe lưới chắn rác và các thiết bị đóng mở như cầu trục, hoặc cổng trục.

15.9.2.2 Tùy theo điều kiện cụ thể, cần phân tích để lựa chọn phương án bố trí cả cửa phai và cửa van, hoặc chỉ có cửa phai. Việc dùng cửa van sẽ làm cho thời gian dành cho công tác ngăn nước được nhanh hơn so với khi dùng cửa phai, nhưng tốn thêm chi phí xây dựng.

15.9.2.3 Cửa phai được bố trí để sửa chữa máy bơm và ống hút (hoặc buồng hút) và các bộ phận công trình hoặc thiết bị phía sau cửa phai khi cần thiết. Cửa phai được bố trí trước cửa van; có thể trước hoặc sau lưới chắn rác.

Đối với trạm bơm có số máy làm việc đến 5 thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1 khoang trụ pin. Đối với trạm bơm có số máy làm việc từ 6 trở lên thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 2 khoang trụ pin bể hút.

15.9.2.4 Khi có bố trí cửa van, đối với trạm bơm có số máy làm việc đến 5 thì có 1 cửa van; đối với trạm bơm có số máy làm việc từ 6 trở lên thì có 2 cửa van. Cửa van này thường dùng loại cửa van phẳng bằng thép.

15.9.3 Cửa phai tại bể xả trạm bơm

15.9.3.1 Tại miệng ra ống xả của máy bơm lưu lượng lớn (Q_b ≥ 2 m³/s), nên bố trí cửa phai để sửa chữa máy bơm, ống xả hoặc van nắp khi cần thiết.

Đối với trạm bơm có số máy làm việc đến 5 thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1 khoang trụ pin bể xả. Đối với trạm bơm có số máy làm việc từ 6 trở lên thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 2 khoang trụ pin bể xả.

15.9.3.2 Ở các trụ pin của bể xả, có các khe phai và các thiết bị đóng mở như cổng trục hoặc pa lăng trên dầm treo,… Trụ pin bể xả còn có nhiệm vụ hướng dòng chảy vào công trình phía sau được đều đặn.

15.9.4. Cửa van và cửa phai tại công trình lấy nước cho trạm bơm

15.9.4.1 Cửa van đóng mở để điều chỉnh lưu lượng lấy vào và mực nước phía sau van, đồng thời để đóng ngăn lũ khi cần thiết. Cửa van có thể bố trí sau lưới chắn rác. Mỗi khoang lấy nước, hoặc mỗi cửa sổ lấy nước phải có một cửa van.

15.9.4.2 Phai dùng để đóng cửa lấy nước trong thời gian sửa chữa hoặc khi cửa van có sự cố. Phai có thể bố trí trước cửa van và lưới chắn rác.

Công trình có số khoang là 1 thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1 khoang. Đối với công trình có số khoang từ 2 trở lên thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1/2 số khoang.

15.9.5 Cửa van và cửa phai tại cổng xả qua đê của trạm bơm tiêu

15.9.5.1 Cửa van cống xả được mở ra khi trạm bơm làm việc và đóng lại để ngăn lũ khi cần thiết, hoặc khi trạm bơm nghỉ làm việc. Mỗi khoang cống phải có một cửa van.

15.9.5.2 Cửa phai dùng để đóng cống trong thời gian sửa chữa hoặc khi cửa van có sự cố. Cửa phai được bố trí sau cửa van.

Đối với cống xả có số khoang là 1 thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1 khoang trụ pin cống. Đối với cống xả có số khoang từ 2 trở lên thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1/2 số khoang trụ pin cống.

15.9.6 Cửa van và cửa phai tại cống tự chảy của trạm bơm tiêu

15.9.6.1 Cống tự chảy của trạm bơm tiêu được bố trí khi đầu mối trạm bơm có tiêu tự chảy. Cửa van của cống được mở ra khi đầu mối làm việc ở chế độ tiêu tự chảy. Cửa van này đóng kín để ngăn lũ khi cần thiết, hoặc khi đầu mối làm việc ở chế độ bơm. Mỗi khoang cống phải có một cửa van.

15.9.6.2 Cửa phai dùng để đóng cống trong thời gian sửa chữa hoặc khi cửa van có sự cố. Cửa phai được bố trí sau cửa van theo chiều dòng chảy.

Đối với cống tự chảy có số khoang là 1 thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1 khoang trụ pin cống. Đối với cống tự chảy có số khoang từ 2 trở lên thì số tấm phai phải đủ để ngăn nước cho 1/2 số khoang trụ pin cống.

15.10 Lưới chắn rác và thiết bị vớt rác

15.10.1 Bố trí lưới chắn rác

15.10.1.1 Lưới chắn rác của trạm bơm thường được đặt tại các trụ pin ở bể hút, phía trước miệng vào ống hút (hoặc buồng hút) của máy bơm để ngăn rác vào máy bơm.

15.10.1.2 Khi lượng rác quá nhiều, hoặc rác quá bẩn, nên bố trí công trình chắn rác từ xa. Công trình chắn rác từ xa được đặt ở một vị trí thích hợp, thuận tiện cho việc vớt rác và vận chuyển rác đi, đảm bảo vệ sinh cho khu vực quản lý trạm bơm, thuận lợi cho sự phân bố dòng chảy ở đoạn dòng từ sau công trình tới các máy bơm. Chiều dài đoạn kênh dẫn nước từ công trình vớt rác từ xa đến đầu trụ pin bể hút của nhà máy bơm không nhỏ hơn (1,5 ÷ 2)xB_t, trong đó B_t là chiều rộng của tuyến lấy nước ở bể hút.

15.10.1.3 Để tăng hiệu quả của việc chắn rác và vớt rác và giảm tổn thất thủy lực qua lưới chắn rác, tại công trình vớt rác có thể bố trí nhiều lưới chắn rác dọc theo chiều dòng chảy; lưới trước vớt rác thô, lưới sau vớt rác nhỏ.

15.10.1.4 Dọc theo trụ pin ở bể hút (hoặc ở công trình vớt rác), lưới chắn rác bố trí ở phía trước cửa van, và có thể trước hoặc sau cửa phai, tùy theo phương pháp vớt rác và thiết bị vớt rác.

15.10.1.5 Nếu với rác bằng thủ công, lưới chắn rác được đặt nghiêng một góc từ 70° ÷ 80° so với đường nằm ngang; nhưng khi trụ pin quá cao, có thể bố trí lưới chắn rác thẳng đứng để không làm tăng kích thước công trình. Nếu vớt rác bằng máy, lưới chắn rác được đặt nghiêng một góc từ 70° ÷ 90° so với đường nằm ngang, tùy theo loại máy.

15.10.2 Cấu tạo lưới chắn rác

15.10.2.1 Vật liệu chế tạo lưới chắn rác được làm bằng thép thường, hoặc thép không gỉ khi môi trường có tính ăn mòn cao.

15.10.2.2 Ở các trạm bơm tưới và tiêu, lưới chắn rác thường có dạng thanh, được chế tạo từ các thanh thép dẹt có chiều dày từ 4 mm ÷ 16 mm và chiều rộng từ 50 mm ÷ 100 mm. Mặt cắt ngang của thanh thép có thể là hình chữ nhật, hình chữ nhật có mép lượn tròn, hình nêm với mép lượn tròn, hình elip,… Các thanh thép đặt theo phương đứng.

15.10.2.3 Khoảng khe hở hai thanh kề nhau phải nhỏ hơn khoảng cách nhỏ nhất giữa hai cánh quạt của máy bơm để rác đi qua được mà không bị giữ lại trong máy bơm. Ở các trạm bơm tưới và tiêu, bề rộng khe hở lưới chắn rác thường từ 10 mm ÷ 80 mm. Các thanh dọc tựa vào các thanh ngang, khoảng cách giữa các thanh ngang thường từ 350 mm ÷ 400 mm. Các thanh dọc và thanh ngang được liên kết vào khung thép tạo thành tấm lưới vớt rác.

15.10.2.4 Để giảm diện tích lưới chắn rác, nên bố trí tường ngực. Tường ngực không được ảnh hưởng đến dòng chảy vào ống hút (hoặc buồng hút của máy bơm) ở chế độ mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế.

15.10.2.5 Khi lỗ đặt lưới chắn rác có chiều cao lớn, có thể chia lưới thành nhiều tấm để thuận tiện cho việc lắp đặt.

15.10.3 Tổn thất cột nước qua lưới chắn rác

Tổn thất cột nước h_C_R qua lưới chắn rác dạng thanh dẹt đặt vuông góc với dòng chảy, có thể được xác định theo công thức:

(98)

trong đó:

v – Vận tốc trung bình của dòng chảy trước lưới chắn rác, m/s;

– Hệ số sức cản cục bộ qua lưới có thể tính theo công thức:

(99)

trong đó:

k – Hệ số; k = 0,504 đối với các thanh hình chữ nhật; k = 0,318 đối với các thanh hình chữ nhật có mép lượn tròn; k = 0,182 đối với các thanh hình nêm có mép lượn tròn;

I – Chiều rộng thanh lưới;

b – Bề rộng khoảng không giữa các thanh lưới;

α – Góc nghiêng của lưới so với phương nằm ngang;

ω₁ – Diện tích của tất cả các phần từ của lưới;

ω_b – Diện tích bị rác bám ở khoảng trống giữa các phần tử của lưới;

ω – Diện tích của lỗ không kể lưới (diện tích lỗ đặt lưới).

15.10.4 Tính toán ổn định của lưới chắn rác theo độ chênh mực nước trước và sau lưới chắn rác với tiết diện các khe lưới bị lấp vít tới 25%, hoặc có thể đến 1,0 m khi có nhiều rác như ở nhiều trạm bơm hiện nay.

15.10.5 Hình thức vớt rác

Đối với các trạm bơm có lượng rác ít và chiều cao tấm lưới chắn rác nhỏ (≤ 2,5 m) thì có thể vớt rác bằng thủ công. Khi lượng rác cần vớt nhiều hoặc chiều sâu vớt rác lớn, nên vớt rác bằng cơ giới.

15.10.6 Lựa chọn máy vớt rác

15.10.6.1 Các loại máy vớt rác có thể sử dụng cho trạm bơm

Theo nguyên lý hoạt động, máy vớt rác có các loại sau:

– Máy vớt rác có bàn cào kéo bằng pa-lăng cáp. Loại này được chia thành loại có thanh dẫn hướng và loại không có thanh dẫn hướng. Loại có thanh dẫn hướng được chia thành loại làm sạch phía trước và loại làm sạch phía sau.

– Máy vớt rác có bàn cào kéo bằng kết cấu cơ khí. Loại này được chia thành loại bàn cào kéo trượt, loại bàn cào kéo bằng tay gấp, và loại bàn cào kéo bằng xi lanh thủy lực.

– Máy vớt rác có gầu gắn trên vòng xích. Loại này được chia thành loại xích có dẫn hướng và loại xích không có dẫn hướng.

– Máy vớt rác có lược cào quay tuần hoàn trên dàn đỡ cố định hoặc dàn đỡ di động.

Ngoài ra, máy vớt rác còn được phân loại:

– Theo tính liên tục của việc lấy rác: có máy làm việc liên tục, hay gián đoạn;

– Theo sự kết hợp với lưới chắn rác: có máy kết hợp, hay riêng biệt với lưới chắn rác;

– Theo sự di chuyển của máy: có máy đặt cố định, hay di động (trên ray, trên thanh trượt, trên bánh hơi, hay trên bánh xích);

– Theo hình thức chuyển rác đi: có máy đổ rác vào băng chuyền, hay chuyển rác kiểu gầu treo,…

15.10.6.2 Các thông số cơ bản để chọn máy vớt rác

Cần tính toán xác định các thông số sau:

– Tải trọng rác của bộ phận lấy rác, kg;

– Năng suất vớt rác, kg/h;

– Bề rộng khe hở và chiều dày thanh lưới chắn rác;

– Độ sâu lưới chắn rác;

– Kích thước và cao độ các bộ phận công trình,…

15.10.6.3 Máy với rác được chọn phải đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế; đồng thời còn phải đảm bảo yêu cầu về vệ sinh môi trường.

15.11 Thiết bị nâng chuyển

15.11.1 Nhiệm vụ của thiết bị nâng chuyển ở trạm bơm:

– Phục vụ cho công tác lắp đặt máy móc và thiết bị; hoặc khi tháo lắp máy móc và thiết bị để bảo dưỡng hay sửa chữa.

– Phục vụ cho công tác vận hành đối với các thiết bị cần thường xuyên nâng hạ.

15.11.2 Phải dựa vào trọng lượng của bộ phận thiết bị nặng nhất có thể tháo rời để xác định trọng lượng vật nâng yêu cầu Q_vn và hình thức nâng chuyển:

Nếu Q_vn < 1 tấn, có thể dùng giá ba chân đặt tạm thời để nâng hạ và di chuyển vật nặng, hoặc lắp cố định dầm thép chữ H và đặt pa lăng kéo tay lên đỏ để kéo vật nặng lên và di chuyển dọc theo dầm. Các hình thức này thường dùng ở các trạm bơm và công trình nhỏ.

Nếu Q_vn = (1 ÷ 5) tấn và việc nâng chuyển không thường xuyên, nên dùng thiết bị nâng chuyển là cầu trục hoặc cổng trục kéo tay.

Nếu Q_vn > 5 tấn (hoặc Q_vn < 5 tấn nhưng việc nâng chuyển được thực hiện thường xuyên), nên dùng thiết bị nâng chuyển là cầu trục hoặc cổng trục chạy bằng động cơ điện.

15.11.3 Lựa chọn cầu trục ở trạm bơm

Dựa vào kích thước của công trình đỡ cầu trục (khung nhà máy bơm, dàn công tác,…) để xác định chiều dài nhịp cầu trục L_c_t và dựa vào trọng lượng vật nâng yêu cầu P_vnđể xác định tải trọng định mức của cầu trục. Với 2 thông số cơ bản này, dựa vào bảng quy cách, thông số cầu trục của các nhà sản xuất để chọn cầu trục cho phù hợp.

15.11.4 Lựa chọn thiết bị nâng chuyển ngoài nhà máy

15.11.4.1 Đối với các trạm bơm vừa và lớn, tại bể hút và bể xả, để nâng hạ vật nặng (cửa van, cửa phai, thiết bị vớt rác,…), cần lựa chọn thiết bị thích hợp trong các loại: cổng trục di động trên ray, cầu trục di động trên dàn công tác, máy đóng mở kiểu vít hoặc kiểu cáp, xi lanh thủy lực…

15.11.4.2 Nếu ở bể hút và bể xả của trạm bơm, các cửa van được thiết kế để đóng mở đồng thời, thì sử dụng máy đóng mở đặt cố định.

15.11.4.3 Các cửa van ở các cống qua đê (cống lấy nước tưới, cống xả tiêu bằng bơm, cống tiêu tự chảy,…) của trạm bơm phải sử dụng máy đóng mở đặt cố định.

15.11.5 Các máy đóng mở cửa van chạy bằng điện có thể được điều khiển từ trung tâm hoặc điều khiển tại chỗ. Quy trình vận hành các máy đóng mở cửa van phải phù hợp với quy trình vận hành chung của các máy móc, thiết bị của trạm bơm.

15.11.6 Khi thiết kế thiết bị nâng chuyển cho trạm bơm, còn phải tuân thủ các quy định trong các tiêu chuẩn có liên quan (TCVN 4244; TCVN 8301; TCVN 8640).

15.12 Thiết bị đo lường thủy lực

15.12.1 Các quy định chung về đo lường thủy lực

15.12.1.1 Trong trạm bơm, cần đo lường các đại lượng và thông số sau:

– Đo mực nước tại vị trí ngay trước buồng hút hoặc ống hút của máy bơm, bể hút, bể xả, thượng và hạ lưu các cống và các công trình trong khu đầu mối;

– Đo áp suất dòng chảy tại cửa vào và cửa ra máy bơm;

– Đo lưu lượng dòng chảy của máy bơm, trạm bơm, đường ống,…

15.12.1.2 Mục đích của việc đo lường thủy lực:

– Xác định các thông số làm việc của máy bơm (lưu lượng bơm, cột nước bơm, công suất bơm, hiệu suất bơm,…) theo thời gian thực để phục vụ cho việc vận hành máy bơm an toàn và hiệu quả. Ngoài ra, việc đo là rất cần thiết cho việc tự động hoá và hiện đại hỏa vận hành trạm bơm.

– Xác định lượng nước cung cấp cho để tính chi phí dịch vụ cấp nước.

15.12.1.3 Yêu cầu về đo áp suất:

Các trạm bơm đều phải có thiết bị đo áp suất dòng chảy tại mặt cắt cửa vào và cửa ra của máy bơm. Nếu mặt cắt cửa vào hoặc mặt cắt cửa ra không có điều kiện đặt thiết bị áp suất thì có thể bố trí thiết bị đo áp suất tại những vị trí thay thế phù hợp.

15.12.1.4 Yêu cầu về đo lưu lượng:

– Ở các trạm bơm cần xác định chi phí dịch vụ bơm nước theo lượng nước thì cần bố trí thiết bị đo lưu lượng cố định.

– Ở các trạm bơm, việc đo lưu lượng không cần thường xuyên, thì sử dụng thiết bị đo kiểu di động.

– Ở các trạm bơm nhỏ có thể không phải bố trí thiết bị đo lưu lượng.

15.12.2 Thiết bị đo lưu lượng dòng chảy

15.12.2.1 Ống văng-tu-ri

Ống văng-tu-ri có dạng hình chóp cụt, tỷ số giữa đường kính nhỏ d và đường kính lớn D của ống thường dao động từ 0,3 ÷ 0,7.

Ống văng-tu-ri dùng để đo lưu lượng ở đường ống có đường kính từ 150 mm trở lên. Ống phải lắp giữa hai đoạn ống thẳng, đoạn trước ống có chiều dài bằng 13 lần đường kính ống; đoạn sau ống có chiều dài 5 lần đường kính ống.

Lưu lượng Q chảy qua ống được xác định bằng công thức:

(100)

trong đó:

d – Đường kính nhỏ của ống văng-tu-ri, mm;

h_n – Độ chênh cột chất lỏng trong ống đo áp lắp đặt tại đường kính nhỏ và đường kính lớn của ống, mm;

γ – Khối lượng riêng của nước, kg/m³;

c – Hệ số phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, loại chất lỏng dùng để đo áp lực và đơn vị đo lường sử dụng. Nếu trong ống đo áp lực, chất lỏng dùng là thủy ngân, d tính bằng mm, y khối lượng của nước là kg/m³ thì hệ số c = 0,04435 ứng với nhiệt độ nước từ 0 °C đến 20 °C;

α – Hệ số phụ thuộc vào tỷ số d/D, được xác định như Bảng 13.

Tổn thất cột nước h qua ống văng-tu-ri có thể tính bằng công thức:

(101)

Bảng 13 – Hệ số α

d/D	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
a	0,989	0,994	1,006	1,032	1,089

Ống văng-tu-ri có các ưu điểm sau:

– Do không có bánh xe quay, nên có thể dùng để đo chất lỏng bẩn;

– Đo được lưu lượng lớn;

– Có thể đo lưu lượng tức thời;

– Tổn thất cột nước nhỏ (khoảng dưới 0,4m);

Tuy vậy nó cũng có các nhược điểm sau:

– Chiều dài lớn (thường bằng 5 đến 8 lần đường kính ống);

– Phải lắp bộ phận ống đo áp suất bằng thủy ngân ở ngoài.

Để rút ngắn kích thước nhà máy, ống văng-tu-ri có thể đặt trong hầm ngoài nhà máy.

15.12.2.2 Khuỷu cong đo nước

Khuỷu cong đo nước được lắp đặt tại vị trí ống khuỷu chuyển hướng 90° của ống đẩy hoặc ống hút của máy bơm; lắp đặt ống đo áp tại phía lồi và phía lõm của ống khuỷu.

Thiết kế hệ thống đo nước tại khuỷu cong ống bơm cần theo chỉ dẫn của tài liệu thủy lực chuyên sâu.

15.12.2.3 Đồng hồ đo nước dạng cơ

Đồng hồ đo lưu lượng dạng cơ dựa trên nguyên lý đếm số vòng quay của tua bin để tính được tốc độ và lưu lượng nước chảy qua. Loại đồng hồ này chỉ sử dụng cho nước không chứa các vật thể dễ làm kẹt tua bin. Đồng hồ này có các cỡ từ DN15 đến DN1000.

15.12.2.4 Đồng hồ đo nước điện tử

Đồng hồ đo nước điện tử dùng bộ phận cảm biến điện từ trường để đo lưu lượng dòng chảy. Thân đồng hồ, là một đoạn ống có mặt bích để kết nối với đường ống dẫn nước, có các kích cỡ từ DN25 đến DN1000 hoặc hơn nữa.

15.12.2.5 Thiết bị đo nước siêu âm

Có thể trang bị các loại thiết bị đo lưu lượng sử dụng nguyên lý siêu âm có đầu cảm ứng bố trí bên ngoài vỏ ống. Việc sử dụng và lắp đặt thiết bị loại này phải theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. Hiện nay, các thiết bị đo lưu lượng dùng nguyên lý siêu âm có thể đo được lưu lượng trong ống đến đường kính 6 m hoặc hơn nữa, rất thuận tiện cho việc sử dụng.

15.12.2.6 Công trình đo nước

Có thể bố trí các công trình đo nước như: đập tràn thành mỏng cửa chữ nhật (hay cửa tam giác), máng parshall,… Dựa vào các công thức thủy lực mà xác định lưu lượng dòng chảy thông qua các số đo về mực nước. Công trình đo nước áp dụng được với lưu lượng lớn, nhưng có nhược điểm là chiếm chỗ nhiều và gây tổn thất thủy lực tương đối lớn. Khi có thể, nên lợi dụng công trình sẵn có của trạm bơm để làm công trình đo lưu lượng.

15.12.3 Thiết bị áp suất dòng chảy

Để đo áp suất dòng chảy, thường dùng các đồng hồ đo áp suất dạng cơ hoặc điện tử. Dải đo của đồng hồ phải phù hợp với dải áp suất trong dòng chảy theo các chế độ làm việc của máy bơm và hệ thống.

Cũng có thể sử dụng ống đo áp để đo áp suất dòng chảy tại những vị trí cho phép.

15.13 Thiết bị quan trắc công trình trạm bơm

15.13.1 Thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối trạm bơm được tuân theo TCVN 8215; trong đó trạm bơm thuộc loại công trình bê tông cốt thép trên nền đất, được áp dụng theo 4.3, TCVN 8215.

15.13.2 Các công trình của trạm bơm đầu mối cần được bố trí thiết bị quan trắc là: nhà máy bơm, bể hút, bể xả, các cống (cống lấy nước, cống xả, cống tiêu tự chảy, cống điều tiết…) được xây dựng chủ yếu bằng vật liệu bê tông cốt thép.

15.13.3 Các nội dung quan trắc gồm: chuyển vị công trình, áp lực thấm ở nền, đường bão hoà ở hai vai công trình; ngoài ra, đối với công trình cấp II trở lên, còn phải bố trí các thiết bị đo để quan trắc trạng thái ứng suất trong thân công trình và ở nền, áp lực mạch động ở hạ lưu của bể tiêu năng, áp lực ngang của đất.

15.13.4 Bố trí thiết bị quan trắc chuyển vị lún và chuyển vị ngang

15.13.4.1 Bố trí thiết bị quan trắc lún được áp dụng theo 4.3.2, TCVN 8215. Các mốc quan trắc chuyển vị lún và chuyển vị ngang được gắn vào 4 góc công trình, hoặc 4 góc của mỗi đoạn công trình nếu công trình được phân đoạn bởi các khe lún. Đối với trạm bơm, nên gắn mốc vào chân tường nhà máy bơm, và trên mặt các mố trụ biên thượng lưu và hạ lưu các cống, sao cho mốc không bị tác động bởi các hoạt động bên ngoài.

15.13.4.2 Phương pháp đo chuyển vị, cấp chính xác và sai số giới hạn của các phép đo chuyển vị được áp dụng theo TCVN 9398, trong đó:

– Để đo độ lún của công trình, sử dụng một trong các phương pháp: đo cao hình học, đo cao lượng giác, đo cao thủy tĩnh; trong đó phổ biến nhất là phương pháp đo cao hình học.

– Để đo chuyển vị ngang của công trình, chuyển vị nghiêng giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên công trình, độ mở rộng hoặc thu hẹp của khe nối công trình, có thể sử dụng phương pháp hướng chuẩn, hoặc phương pháp đo góc – cạnh, hoặc kết hợp cả hai phương pháp này.

15.13.5 Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm

Bố trí thiết bị để quan trắc áp lực thấm và phương pháp đo được áp dụng theo 4.3.4, TCVN 8215.

Các tuyến quan trắc áp lực thấm được bố trí song song với tuyến dọc của công trình (nhà máy, các cống,…). Số lượng tuyến quan trắc được ấn định bởi điều kiện địa chất nền, kích thước công trình; khoảng cách giữa các tuyến không được lớn hơn 40 m. Số lượng tuyến trên một công trình không nhỏ hơn 3, một tuyến ở giữa, còn lại là hai bên thềm hoặc vai công trình nối tiếp với bờ.

Trong mỗi tuyến quan trắc, các thiết bị đo áp được bố trí ở những điểm đặc trưng của đường viền và các điểm ở ngay trước và sau thiết bị chống thấm.

Để quan trắc áp lực thấm ở nền công trình, sử dụng các áp lực kế hoặc ống đo áp đặt sẵn vào điểm cần quan trắc ngay từ khi thi công. Đối với nền cát mịn phải thiết kế lớp bảo vệ hết sức cẩn thận để phòng tránh bị tắc.

Quan trắc thấm vòng quanh hai bên vai công trình được thực hiện khi đất đắp hoặc khối tựa có tính thấm lớn (như nền là cát, hoặc nền đá nứt nẻ), số lượng ống đo trong mỗi tuyến đo tùy thuộc vào nền và quy mô công trình, tối thiểu phải lớn hơn 3.

15.13.6 Bố trí thiết bị để quan trắc ứng suất và ứng lực

Đối với công trình bê tông cốt thép từ cấp II trở lên cần có các quan trắc:

– Ứng suất của đất nền;

– Ứng suất nhiệt đối với những bộ phận công trình có khối bê tông lớn;

– Ứng lực trong cốt thép.

Đối với nhà máy bơm, các nội dung quan trắc này cần được chú ý áp dụng cho hạng mục sau:

– Dầm cầu trục có sức nâng ≥ 30 tấn;

– Dầm mái của nhà máy có chiều dài nhịp ≥ 12 m;

– Sàn lắp ráp và sàn gian máy khi khối lượng động cơ điện ≥ 50 tấn;

– Ống bê tông cốt thép đổ liền khối và ống thép chôn dưới đất tại những vị trí đi từ nhà máy bơm hoặc từ các công trình khối lớn khác.

Bố trí thiết bị quan trắc ứng suất và ứng lực và phương pháp đo được áp dụng theo 4.3.5, TCVN 8215.

15.13.7 Bố trí thiết bị quan trắc áp lực mạch động

Bố trí thiết bị quan trắc áp lực mạch động cho trường hợp công trình trên nền đất mềm yếu được áp dụng theo 4.3.6, TCVN 8215.

Đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt, vị trí đặt thiết bị đo mạch động phải thông qua kết quả thí nghiệm mô hình.

16 Hệ thống thiết bị điện trạm bơm

16.1 Động cơ điện

16.1.1 Chọn động cơ điện

Yêu cầu về xác định công suất và chọn động cơ điện kéo máy bơm (xem 7.2).

16.1.2 Các yêu về cầu đối với động cơ điện:

– Tiêu chuẩn chế tạo: Theo TCVN 6627;

– Điện áp định mức (xem 7.2.2);

– Tần số dòng điện f = 50 Hz;

– Hệ số công suất:

+ cosφ ≥ 0,80 khi tốc độ động cơ n_đ_c ≤ 500 r/min;

+ cosφ ≥ 0,82 khi tốc độ động cơ n_đc > 500 r/min;

– Hiệu suất η_đ_c ≥ 95%;

– Cách điện F;

– Các ổ đỡ sử dụng vòng bi có tuổi thọ ≥ 50 000 giờ vận hành;

– Độ ồn ≤ 80 dBA;

– Tuổi thọ của động cơ ≥ 70.000 giờ vận hành;

– Cấp bảo vệ của vỏ động cơ:

+ Động cơ vận hành trong nhà ≥ IP54;

+ Động cơ vận hành ngoài trời ≥ IP56;

+ Động cơ vận hành trong nước ≥ IP68.

16.1.3 Khởi động động cơ điện

16.1.3.1 Các yêu cầu về khởi động động cơ điện:

a) Yêu cầu về mô men khởi động:

M_kđ.đc≥ 1,1 x M_c.bđ

trong đó:

M_kđ.đc– Momen khởi động của động cơ;

M_c.bđ– Momen cản ban đầu của tổ máy bơm.

b) Yêu cầu về dòng điện khởi động:

I_kđ ≤ (2,5 ÷ 3,0)xl_đm.đc

trong đó:

I_kđ – Dòng điện khởi động của động cơ;

I_đm.đc– Dòng điện định mức của động cơ.

GHI CHÚ: Yêu cầu này không áp dụng đối với các phương pháp: trực tiếp, đổi nối sao / tam giác, dùng khớp nối thủy lực,… kèm theo các điều kiện cụ thể ở 16.1.3.2.

c) Yêu cầu về thời gian khởi động t_k_đ:

– Đối với động cơ có công suất ≤200 kw, t_kđ ≤ 10 s;

– Đối với động cơ có công suất từ >200 kW ÷ ≤1000 kW, t_kđ ≤ 15 s;

– Đối với động cơ có công suất >1000 kw, t_kđ ≤ 20 s.

16.1.3.2 Các phương pháp khởi động động cơ điện

Có các phương pháp sau:

a) Khởi động trực tiếp

Phương pháp khởi động này chỉ thực hiện cho động cơ điện có công suất ≤75 kW đối với điện áp 380 V, và công suất ≤500 kW đối với điện áp 6 kV.

b) Khởi động giảm dòng điện khởi động

Có thể sử dụng một trong số các phương pháp sau đây:

(1) Khởi động bằng đổi nối sao – tam giác;

(2) Khởi động bằng kháng khô;

(3) Khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu;

(4) Khởi động bằng bộ khởi động mềm (Soft starter);

(5) Khởi động bằng biến tần (Inverter).

Đối với trạm bơm vận hành khá thường xuyên, có thể chọn 1 trong 5 phương pháp trên; đối với trạm bơm có thời gian vận hành ít, độ ẩm môi trường không khí cao hơn, nên chọn phương pháp (1), (2) hoặc (3); tuy nhiên phương pháp (1) nên hạn chế sử dụng.

Đối với các trạm bơm sử dụng biến tần để điều chỉnh số vòng quay máy bơm, biến tần đó cũng được kết hợp để khởi động động cơ.

Khi sử dụng bộ khởi động mềm hay máy biến tần cho trạm bơm, cần bố trí thiết bị điều hòa nhiệt độ và độ ẩm không khí cho phòng chữa thiết bị.

GHI CHÚ 1: Đối với động cơ điện áp đến 6kV và công suất lớn, có thể áp dụng các giải pháp khởi động động cơ bằng khớp nối thủy lực nếu khớp nối đó có khả năng làm giảm dòng khởi động động cơ đến I_kđ = (3+3,5)l_đm. Có thể dùng khớp nối thủy lực loại có biến tốc để điều chỉnh tốc độ quay máy bơm.

GHI CHÚ 2: Ngoài các phương pháp khởi động động cơ ở trên, tùy theo điều kiện và nhiệm vụ cụ thể của công trình, có thể chọn giải pháp khởi động khác trên cơ sở luận chứng kinh tế – kỹ thuật.

16.1.3.3 Yêu cầu đối với cuộn kháng khởi động:

– Tiêu chuẩn chế tạo: IEC 60289;

– Loại: Kháng khô;

– Cấp cách điện: cấp F;

– Tần số dòng điện: 50 Hz;

– Số lần khởi động: ≤ 3 lần / giờ;

– Dòng điện định mức: l_đ_m ≥ I_đm.đc;

– Dòng điện khởi động: I_kđ ≤ 2,5xl_đm_.đ_c;

– Điện áp định mức: U_đ_m = 400 V (cuộn kháng hạ thế); U_đ_m = 6 kV (cuộn kháng 6 kV);

– Điện áp làm việc lớn nhất: U_max = 460 V (cuộn kháng hạ thế); U_max = 7,2 kV (cuộn kháng 6 kV).

16.1.3.4 Yêu cầu đối với bộ khởi động mềm:

– Tiêu chuẩn chế tạo: IEC 60947-4-2;

– Loại: Thyristor 3 pha;

– Tần số dòng điện: 50 Hz;

– Làm việc được trong phạm vi nhiệt độ môi trường đến 45 °C;

– Làm việc được trong phạm vi độ ẩm không khí đến 95% (không đọng sương);

– Sổ lần khởi động đến 10 lần / giờ;

– Dòng điện định mức: l_đ_m ≥ I_đm.đc;

– Dòng điện khởi động: I_k_đ ≤ 2,5xl_đm._đ_c;

– Điện áp định mức: U_đ_m = 400 V;

– Điện áp làm việc lớn nhất: U_max = 600 V;

– Bảo vệ: quá tải, ngắn mạch, kẹt rô to;

– Nguồn điều khiển: 220 V AC;

– Có khả năng kết nối với máy tính qua mạng Ethernet;

– Thiết bị khởi động phải được nhiệt đới hóa.

16.1.3.5 Yêu cầu đối với bộ biến tần 3 pha:

– Tiêu chuẩn chế tạo: IEC 61800-3: 2012; IEC 61800-4; IEC 61800-5; EN 62019;

– Loại: 3 pha;

– Công suất lớn hơn hoặc bằng công suất định mức động cơ;

– Điện áp định mức: biến tần hạ thế: (1 ± 10%)x400 V; biến tần 6kV: (1±10%)x6 kV;

– Hệ số công suất: ≥ 96%;

– Hiệu suất: ≥ 97%;

– Tần số dòng điện vào: 50 Hz;

– Tần số dòng điện ra: (0 ÷ 120) Hz;

– Độ méo sóng hài: < 2%;

– Có bộ lọc sóng hài để giảm độ ồn nhỏ hơn 60 dB;

– Làm việc được trong phạm vi nhiệt độ môi trường đến 45 °C;

– Làm việc được trong phạm vi độ ẩm không khí đến 95% (không đọng sương);

– Điều khiển động cơ: Vec tơ và vô hướng;

– Điều khiển mô men: Thời gian tăng tốc mô men < 10 ms;

– Điều khiển tốc độ:

+ Độ chính xác tĩnh: ≤ 10% độ trượt của động cơ;

+ Độ chính xác động: 0,01 s khi mô men đạt 100% mô men định mức;

– Chức năng bảo vệ: quá nhiệt môi trường, mất pha, quá dòng, ngắn mạch;

– Làm mát bằng không khí;

– Nguồn điều khiển: 220 V AC;

– Công cụ giám sát và bảo trì: Phần mềm máy tính để cài đặt, giám sát và điều chỉnh quy trình;

– Có khả năng kết nối với máy tính qua mạng Ethernet;

– Biến tần phải được nhiệt đới hóa.

16.1.4 Yêu cầu bù công suất vô công

16.1.4.1 Các phương pháp đặt các tụ điện bù

Đối với các trạm bơm, cần phải đặt tụ điện bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho lưới điện. Để không ảnh hưởng đến quá trình khởi động của động cơ điện, sau khi động cơ điện được đưa vào vận hành ổn định từ 1 phút đến 2 phút thì đóng tụ điện bù vào hoạt động.

Có 2 phương pháp đặt tụ điện bù như sau:

– Đặt các tụ điện bù gần các động cơ điện (bù riêng):

– Đặt tụ điện bù ngay sau máy biến áp (bù tập trung): Đối với các trạm bơm nhỏ, công suất động cơ kéo máy bơm ≤ 40 kW, có thể đặt các tụ điện bù tập trung ngay sau máy biến áp cung cấp điện.

16.1.4.2 Yêu cầu đối với tụ điện bù:

a) Yêu cầu chung:

– Nâng cao hệ số công suất mạng điện theo quy định;

– Tránh sự bù dư;

– Thông số tụ bù và vị trí lắp đặt tụ bù trong sơ đồ nối điện chính phải được tính toán cụ thể.

b) Yêu cầu đối với tụ điện bù hạ thế:

– Tiêu chuẩn chế tạo: IEC 600831;

– Loại tụ: Loại khô;

– Điện áp định mức: U_đ_m = 415 V;

– Điện áp làm việc lớn nhất: U_max = 450 V;

– Tần số dòng điện: 50 Hz;

– Cuộn kháng 440 V để xả dòng điện điện dung khi cắt tụ khỏi lưới điện;

– Mắc nối tiếp cuộn kháng 440 V để hạn chế sóng hài, bảo vệ tụ điện và để xả dòng điện điện dung khi cắt tụ khỏi lưới điện.

c) Yêu cầu đối tụ điện bù 6 kV:

– Tiêu chuẩn chế tạo: IEC 600831;

– Loại tụ: Tụ dầu;

– Điện áp định mức: U_đm = 6,6 kV;

– Điện áp làm việc lớn nhất: U_max = 7,2 kV;

– Tần số dòng điện: 50 Hz;

– Cuộn kháng và điện trở 6,6 kV để xả dòng điện điện dung khi cắt tụ khỏi lưới điện;

– Mắc cuộn kháng và điện trở 6,6 kV để xả dòng điện điện dung khi cắt tụ khỏi lưới điện, hạn chế sóng hài, bảo vệ tụ điện.

16.1.5 Bảo vệ động cơ

16.1.5.1 Đối với tất cả các cấp công suất và các cấp điện áp, động cơ điện cùng tổ máy bơm phải được bảo vệ bằng các rơ le kỹ thuật số, gồm các bảo vệ sau:

– Bảo vệ chống quá tải (49);

– Bảo vệ chống ngắn mạch (50/5.1);

– Bảo vệ kém áp (27);

– Bảo vệ chống mất pha, kẹt ro to (3E);

– Bảo vệ quá số lần khởi động (66);

– Bảo vệ chống mức nước quá thấp cho phép tại buồng hút (L).

16.1.5.2 Đối với động cơ hạ thể có công suất > 75 kW, ngoài các bảo vệ nêu ở 16.1.5.1, cần có thêm các bảo vệ sau:

– Bảo vệ chống nhiệt độ quá mức cho phép tại các ổ trục bơm và động cơ (38);

– Bảo vệ chống nhiệt độ quá mức cho phép tại các cuộn dây stato động cơ (26).

16.1.5.3 Đối với động cơ trung thế (6 kV hoặc 10 kV) có công suất ≥ 300 kW, ngoài các bảo vệ nêu ở 16.1.5.1 và 16.1.5.2, cần có thêm các bảo vệ sau:

– Bảo vệ chạm đất thanh góp (59N);

– Bảo vệ chống chạm đất động cơ (51N).

16.1.5.4. Ngoài các bảo vệ nêu ở các điều từ 16.1.5.1 đến 16.1.5.3, trong các trường hợp đặc biệt sau đây cần bổ sung:

– Bảo vệ chống sóng sét lan truyền từ đường dây vào động cơ đối với các động cơ điện đấu nối trực tiếp với đường dây trên không (không qua máy biến áp);

– Bảo vệ chống sóng hài bậc cao đối với các động cơ có công suất ≥ 1000 kW;

– Bảo vệ so lệch (87) đối với các động cơ có công suất ≥ 2000 kW.

16.1.5.5 Bảo vệ động cơ máy bơm chìm

Đối với máy bơm chìm, ngoài các bảo vệ như đối với động cơ thường đã nêu ở các điều từ 16.1.5.1 đến 16.1.5.4, cần có thêm:

– Bảo vệ chống rò rỉ nước vào ngăn đấu nối, ngăn dầu và ngăn động cơ điện (W);

– Bảo vệ rò điện ra vỏ.

16.2 Máy biến áp cho trạm bơm

16.2.1 Số lượng máy biến áp:

– Đối với các trạm bơm quy mô từ vừa trở lên và có số tổ máy bơm từ 4 trở lên, số lượng máy biến áp chính nên chọn ≥ 2; ngoài ra, còn có máy biến áp tự dùng.

– Đối với trạm bơm có công suất trạm biến áp > 320 kVA nên có máy biến áp tự dùng riêng.

– Đối với trạm bơm có công suất trạm biến áp ≤ 320 kVA và điện áp động cơ chính là 380 V, có thể dùng máy biến áp chung, vừa cấp điện cho các tổ máy bơm chính vừa cấp điện tự dùng.

16.2.2 Công suất các máy biến áp chính

Công suất máy biến áp phải đủ để đáp ứng chế độ làm việc bất lợi của trạm bơm khi các tổ máy bơm khác đang vận hành ổn định thì khởi động tổ máy bơm cuối cùng. Công suất yêu cầu máy biến áp chính có thể được tính toán sơ bộ như sau:

S_ch = [(n-1) + 1,5] x S_tt

(102)

trong đó:

S_ch – Công suất yêu cầu máy biến áp chính, kVA;

n – Số lượng tổ máy bơm làm việc;

S_tt – Công suất tính toán được xác định theo công thức:

S_tt =	N_đc	, kVA	(103)
	η_đc x cosφ

trong đó:

N_đc – Công suất định mức của động cơ, kW;

cosφ – Hệ số công suất của động cơ điện khi chưa bù công suất phản kháng;

η_đ_c – Hiệu suất của động cơ.

Cần phải tính toán công suất máy biến áp trên cơ sở lưới điện thực tế tại khu vực đặt trạm bơm, phương pháp khởi động động cơ và trường hợp trạm bơm vận hành ở chế độ bất lợi nhất.

16.2.3 Công suất máy biến áp tự dùng

Công suất của máy biến áp tự dùng S_td được xác định theo công thức sau:

S_td =	N_td x N_td.max	, kVA	(104)
	cosφ

trong đó:

N_td.max – Tổng phụ tải tự dùng lớn nhất, kW;

K_td – Hệ số sử dụng đồng thời lớn nhất của mạng điện tự dùng, được xác định theo điều kiện làm việc thực tế; trong tính toán sơ bộ có thể lấy thường K_td = (0,6 ÷ 0,8);

cosφ – Hệ số công suất trung bình của mạng điện tự dùng.

16.3 Hệ thống điện trong trạm bơm

16.3.1 Sơ đồ nối điện chính

16.3.1.1 Nội dung cần thể hiện trên sơ đồ nối điện chính

Sơ đồ nối điện chính của trạm bơm điện cần thể hiện các thông số kỹ thuật của các thiết bị điện chính, các thanh cái (thanh góp), các cáp dẫn điện, các cấp điện áp, các phương thức bù cosφ, công suất phụ tải; các thiết bị đo lường, tín hiệu và bảo vệ,…

16.3.1.2 Sơ đồ nối điện chính của trạm bơm có từ 2 máy biến áp chính trở lên

Trên sơ đồ nối điện chính của trạm bơm cần thể hiện thanh góp có phân đoạn, máy cắt hoặc áp tô mát phân đoạn. Trường hợp có máy biến áp chính bị ngừng vận hành thì các máy biến áp chính còn lại vẫn có thể luân chuyển vận hành các tổ máy trên phân đoạn của máy biến áp chính bị ngừng vận hành, nhưng không được vận hành quá số tổ máy hoặc công suất của máy biến áp đang phụ trách trực tiếp.

Cần có chỉ dẫn cụ thể việc sử dụng luân chuyển giữa các máy biến áp trong trường hợp có máy biến áp ngừng vận hành.

16.3.1.3 Sơ đồ nối điện tự dùng

Sơ đồ nối điện tự dùng của trạm bơm điện thể hiện một hệ thống thanh góp 380/220 V (AC).

Đối với trạm bơm có máy biến áp tự dùng riêng: Nguồn cấp điện tự dùng được lấy từ hai nguồn, trong đó nguồn điện chính từ máy biến áp tự dùng, nguồn điện dự phòng từ thanh góp 380/220 V (AC) của máy biến áp chính. Chuyển đổi nguồn tự dùng bằng cầu dao đảo chiều.

Đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp I và trạm bơm quan trọng: Nguồn cấp điện tự dùng lấy từ hai nguồn khác nhau, trong đó nguồn chính từ máy biến áp tự dùng, nguồn điện dự phòng từ máy phát điện dự phòng. Chuyển đổi giữa các nguồn tự dùng bằng thiết bị tự động chuyển nguồn ATS.

16.3.2 Thiết bị trạm biến áp

16.3.2.1 Thiết bị đóng cắt

Các trạm biến áp có công suất ≤ 1600 kVA được đóng cắt bằng cầu dao phụ tải hoặc dao cách ly.

Trạm biến áp cấp điện cho trạm bơm có công suất > 1600 kVA cần phải được đóng cắt bằng máy cắt điện; không sử dụng máy cắt tự động đóng lặp lại (Recloser).

16.3.2.2 Thiết bị bảo vệ trạm biến áp

Đối với máy biến áp có công suất ≤ 1600 kVA, cần bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch bằng cầu chảy; bảo vệ chống sóng sét lan truyền từ đường dây vào máy biến áp.

Đối với máy biến áp có công suất > 1600 kVA, được trang bị các bảo vệ sau: 49; 50/51; 96; 71; 63; 26W; 26O; bảo vệ chống sóng sét lan truyền từ đường dây vào máy biến áp. Trạm biến áp phải đặt chống sét đánh trực tiếp.

16.3.2.3 Hệ thống nối đất trạm biến áp

Hệ thống nối đất trạm biến áp có thể thực hiện theo các phương thức sau:

– Cọc tiếp địa: Bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng đường kính D ≥ 60 mm, dài (2 ÷ 3) m; hoặc bằng thanh đồng tròn Φ ≥ 16 mm, dài (2 ÷ 3) m.

– Dây tiếp địa: Bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng Φ ≥ 10 mm hoặc bằng dây đồng M16 ÷ M70.

Điện trở tiếp địa của trạm biến áp yêu cầu ≤ 4 Ω.

16.3.3 Hệ thống tủ phối điện

16.3.3.1 Yêu cầu chung về tủ phân phối điện

Hệ thống phân phối điện tại các trạm bơm điện bao gồm các tủ đầu vào (tủ tổng), tủ phân phối máy biến áp chính và tủ phân phối tự dùng.

Vỏ tủ điện loại lắp ở ngoài trời và trong nhà phải dùng tôn dày 2 mm, phải được xử lý công nghệ sơn tĩnh điện ở cả 2 mặt theo tiêu chuẩn ANSI 70, sơn phủ màu ghi sáng. Mức bảo vệ đối với tủ điện ngoài trời là ≥ IP54 và trong nhà là ≥ IP45.

16.3.3.2 Hệ thống tủ phân phối 6 kV hoặc 10 kV

Dãy tủ đầu vào và phân phối sử dụng chung hệ thống thanh cái; thiết bị đóng cắt dùng loại có khả năng kéo ra được.

Thiết bị đóng cắt tại tủ đầu vào và tủ phân đoạn: Máy cắt điện 3 pha 6(10) kV loại chân không.

Thiết bị đóng cắt tại các tủ khởi động và tủ bù: Công tắc tơ 3 pha 6(10) kV loại chân không.

Hệ thống bảo vệ: Các bảo vệ 50/51; 59N; 27.

Hệ thống đo lường và tín hiệu: Đo dòng điện và điện áp các pha; đèn báo máy cắt đang đóng.

Hình thức điều khiển gồm: điều khiển tại chỗ gần động cơ, tại tủ khởi động bơm và tại trung tâm điều khiển (bản điều khiển trung tâm hoặc thiết bị khác).

16.3.3.3 Tủ đầu vào, tủ phân đoạn 0,4 kV

Thiết bị đóng cắt: Máy cắt hoặc áp tô mát loại 3 pha 0,4 kV.

Hệ thống đo lường và tín hiệu: Đo dòng điện và điện áp các pha; đèn báo hiệu máy cắt hoặc áp tô mát đóng. Trường hợp bù cosφ tại máy biến áp, cần đo hệ số cosφ.

Hình thức điều khiển: Tại chỗ.

16.3.3.4 Tủ phân phối điện 0,4 kV

Khi tủ đầu vào 0,4 kV của máy biến áp chính đặt xa các tủ điều khiển máy bơm chính, cần có tủ phân phối điện cấp điện cho các tủ điều khiển động cơ. Thiết bị đóng cắt tại các tủ phân phối bằng các áp tô mát loại 3 pha 400 V.

16.3.3.5 Tủ phân phối tự dùng

Công suất của máy biến áp tự dùng tại các trạm bơm điện thường không lớn, nên kết hợp tủ đầu vào và phân phối tự dùng. Thiết bị đóng cắt là áp tô mát loại 3 pha 400 V. Trên tủ bố trí đo lường dòng điện và điện áp các pha.

16.3.3.6 Tủ điều khiển động cơ

Đối với trạm bơm số tổ máy n ≥ 3, lưu lượng máy bơm Q_b ≥ 2 m³/s, hệ thống điều khiển yêu cầu có hai hình thức điều khiển là điều khiển tại chỗ và điều khiển trung tâm.

Các trạm bơm còn lại chỉ nên điều khiển tại chỗ từ các tủ điều khiển đặt gần tổ máy bơm.

Nguồn điều khiển dùng điện xoay chiều điện áp 220 V. Không nên sử dụng dòng điện một chiều để điều khiển tại các trạm bơm.

Đối với tủ điều khiển sử dụng các thiết bị khởi động hiện đại, ngoài yêu cầu thiết bị cần phải được nhiệt đới hóa, cần phải có các thiết bị sấy tự động, nguồn điện cho thiết bị sấy cần được cấp riêng mà không cùng nguồn cấp với tủ điều khiển động cơ để đảm bảo yếu tố hoạt động thường xuyên khi trạm bơm không vận hành.

16.3.3.7 Tủ bù cosφ

Tùy theo yêu cầu trạm bơm, công suất thiết bị, kích thước tủ điện phân phối. Hệ thống bù có thể tách riêng tủ, hoặc có thể kết hợp lắp đặt hệ thống tụ bù kèm theo tủ phân phối hay tủ điều khiển bơm.

16.3.4 Hệ thống cáp lực

16.3.4.1 Hệ thống cáp lực trong trạm bơm điện là các đường dẫn điện cho động cơ kéo máy bơm. Cáp lực thường được đặt trong hầm cáp, rãnh cáp và giá đỡ cáp.

16.3.4.2 Thiết kế và xây dựng hệ thống cáp phải dựa trên cơ sở tính toán kinh tế – kỹ thuật, có tính đến sự phát triển phụ tải, mức độ quan trọng của hệ thống cáp, đặc điểm của tuyến cáp, phương thức đặt cáp và cấu tạo của cáp. Tại những chỗ có thể bị hư hỏng do tác động cơ học thì cáp điện phải được bảo vệ tăng cường.

16.3.4.3 Khi tính toán chọn cáp, cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:

– Sụt áp trên cáp không vượt quá tiêu chuẩn;

– Đảm bảo quá trình khởi động động cơ;

– Đảm bảo việc bảo vệ chống điện giật.

Ngoài ra, cần phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường và cách thức lắp đặt cáp, theo công thức sau:

I_tt = K_t x K_l_đ x I_cp ≥ I_pt.max

(105)

trong đó:

I_tt – Dòng điện tính toán, A;

I_cp – Dòng điện cho phép của cáp, A (xem E.1);

K_t – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ (xem E.2);

K_l_đ – Hệ số hiệu chỉnh theo cách thức lắp đặt cáp (xem E.2);

I_pt_._max – Dòng điện phụ tải lớn nhất, A.

16.3.5 Hệ thống chiếu sáng

16.3.5.1 Tiêu chuẩn chiếu sáng

Hệ thống chiếu sáng tại các trạm bơm cần đáp ứng các tiêu chuẩn chiếu sáng (xem Bảng 14).

Bảng 14 – Tiêu chuẩn chiếu sáng trạm bơm

TT	Vị trí chiếu sáng	Tiêu chuẩn chiếu sáng (Lux)
1	Chiếu sáng trong nhà
	Phòng điều khiển trung tâm	300
	Gian điện	200
	Phòng làm việc	200
	Gian sửa chữa	150
	Gian máy	150
	Hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh	100
	Gian bơm (tầng đặt máy bơm dưới mặt đất)	100
	Hành lang cáp	30 ÷ 70
2	Chiếu sáng ngoài trời
	Trạm biến áp	7 ÷ 15
	Đường đi lại trong công trình	3 ÷ 7

16.3.5.2 Đèn chiếu sáng

Sử dụng đèn chiếu sáng có điện áp 220 V (AC), tần số 50 Hz; ưu tiên sử dụng các loại đèn chiếu sáng tiết kiệm điện năng.

Tại các hầm cáp hoặc các tầng dưới mặt đất, sử dụng đèn chiếu sáng có bảo vệ chống ẩm.

Để phục vụ vận hành trạm bơm, cần bố trí đèn chiếu sáng ngoài trời với loại đèn có cấp bảo vệ ≥IP65.

16.3.6 Hệ thống bảo vệ điện

16.3.6.1 Hệ thống bảo vệ các tổ máy bơm chính được thực hiện theo 16.1.5.

16.3.6.2 Hệ thống bảo vệ các thiết bị phụ trạm bơm

Các thiết bị phụ trong trạm bơm (như bơm tiêu nước thấm, bơm cứu hỏa, các động cơ đóng mở cửa cống…) cần được bảo vệ bằng các rơ le kỹ thuật số, gồm các chức năng bảo vệ sau:

– Bảo vệ chống quá tải;

– Bảo vệ chống ngắn mạch;

– Bảo vệ chống mất pha, kẹt ro to;

– Bảo vệ kém áp.

Ngoài ra, đối với bơm tiêu nước thấm trong nhà máy, cần bổ sung bảo vệ chống mức nước thấp trong hố bơm tiêu; đối với động cơ đóng mở các cống (cống lấy nước, cống xả, cống tự chảy…), cần có các tiếp điểm giới hạn vị trí cửa van để cửa van tự động dừng di chuyển khi mở hết và đóng hết hành trình.

16.3.7. Hệ thống chống sét

16.3.7.1 Yêu cầu chung đối với hệ thống chống sét

Đối các trạm bơm và các công trình phụ trợ có chiều cao ≥ 6 m cần phải đặt chống sét để tránh sét đánh trực tiếp vào công trình.

Hệ thống chống sét gồm kim thu sét, dây dẫn sét và hệ thống nối đất chống sét.

16.3.7.2 Kim thu sét

Kim thu sét thường sử dụng các vật liệu sau:

– Bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng đường kính Φ ≥ 16 mm;

– Bằng đồng đường kính Φ ≥ 16 mm.

Đối với các trạm bơm lớn hoặc quan trọng, nên sử dụng kim thu sét tia tiên đạo hoặc kim thu sét chủ động.

16.3.7.3 Dây dẫn sét

Dây dẫn sét được làm bằng một trong các vật liệu sau:

– Sắt tròn mạ kẽm nhúng nóng đường kính Φ ≥ 8 mm;

– Đồng tròn đường kính Φ ≥ 8 mm;

– Dây đồng nhiều sợi tiết diện f ≥ 50 mm², đường kính mỗi sợi d ≥ 1,7 mm.

16.3.7.4 Hệ thống nối đất chống sét

Hệ thống nối đất chống sét được bố trí như sau:

– Cọc tiếp địa: Bằng sắt tròn mạ kẽm nhúng nóng đường kính Φ ≥ 60 mm, dài (2 ÷ 3) m; hoặc bằng đồng tròn đường kính Φ ≥ 16 mm, dài (2 ÷ 3) m;

– Dây tiếp địa: Bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng tiết diện dẹt 40×4 mm hoặc tròn đường kính Φ ≥ 10 mm, hoặc bằng đồng tròn đường kính Φ ≥ 8 mm;

Điện trở tiếp địa yêu cầu ≤ 10 Ω.

16.3.8 Hệ thống nối đất an toàn

16.3.8.1 Yêu cầu chung

Vỏ của tất cả các thiết bị điện đều được nối vào hệ thống nối đất an toàn.

Trục chính của dây tiếp địa nên bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng tiết diện dẹt 40×4 mm. Các đường nhánh rẽ đến các thiết bị có thể bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng tiết diện dẹt 25×3 mm hoặc tròn Φ ≥ 8 mm, hoặc bằng dây đồng M16 ÷ M70 tùy theo công suất của các thiết bị.

Chú ý: không được đấu nối tiếp dây tiếp địa đến các thiết bị, dây tiếp địa của các thiết bị phải được đấu trực tiếp vào các đường trục tiếp địa. Đối với các trạm bơm lớn cần có 2 đường trục dây tiếp địa đấu nối với hệ thống nối đất.

16.3.8.2 Đối với trạm bơm đầu mối

Vỏ của tất cả các thiết bị điện trong trạm bơm đầu mối đều được nối vào hệ thống nối đất an toàn của trạm biến áp. Điện trở tiếp địa yêu cầu ≤ 4 Ω.

16.3.8.3 Đối với các công trình phụ trợ nằm xa nhà máy bơm

Các công trình phụ trợ của trạm bơm (như cống lấy nước, cống qua đê, cống tự chảy, máy vớt rác,…) mà nằm xa nhà máy bơm, nên có hệ thống nối đất an toàn riêng. Điện trở tiếp địa yêu cầu ≤ 10 Ω.

16.3.9 Bố trí thiết bị điện trong trạm bơm

16.3.9.1 Yêu cầu chung:

Bố trí các thiết bị điện trong khu vực trạm bơm phải đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, vừa tiện lợi cho vận hành. Trạm biến áp cấp điện cho trạm bơm bố trí bố trí càng gần gian phân phối điện càng tốt. Gian phân phối điện nên đặt trong nhà máy bơm.

16.3.9.2 Bố trí trạm biến áp

Khi trạm biến áp có 2 máy biến áp trở lên với công suất mỗi máy > 630 kVA, nên bố trí kiểu trạm xây ngoài trời. Nếu mặt bằng khu vực trạm bơm chật hẹp, thiết bị trung thế gồm các tủ hợp bộ đặt trong nhà, máy biến áp đặt ngoài trời.

Khi trạm biến áp có 1 máy biến áp với công suất máy ≤ 630 kVA, nên bố trí kiểu trạm trên cột hay trạm kiểu compact.

Đối với các trạm bơm có trạm biến áp công suất > 630 kVA, phải có đường vào trạm biến áp với chiều rộng đường ≥ 4 m để thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa trạm biến áp.

Đối với các trạm bơm có trạm biến áp công suất ≤ 630 kVA, phải có đường vào gần trạm biến áp để xe cần cẩu có thể cẩu được máy biến áp.

16.3.9.3 Bố trí các tủ điện

a) Trạm bơm điện trung thế

Đối với các trạm bơm dùng động cơ điện trung thế (6 kV, 10 kV), nên dùng hình thức bố trí “tập trung” các tủ điện, cụ thể như sau:

– Tại gian phân phối điện (thường gọi là gian điện): Bố trí tập trung các tủ đầu vào, tủ khởi động động cơ, tủ bù cosφ,… Gian điện nên bố trí thành một gian riêng, có thiết bị thông gió khi trạm bơm làm việc. Đối với các trạm bơm không thường xuyên hoạt động (như trạm bơm thoát nước mưa), gian điện nên có thiết bị điều hòa độ ẩm và nhiệt độ không khí để chống ẩm cho cho thiết bị điện.

Tùy theo bố trí mặt bằng nhà máy bơm, gian điện có thể đặt tại phía đầu hồi nhà máy bơm; hoặc cũng có thể bố trí ở phía trước hoặc phía sau máy bơm ở các gian bơm.

– Tại các gian máy: Có thể bố trí thêm các tủ nhỏ điều khiển tại chỗ bên cạnh tổ máy để tiện quan sát và theo dõi.

– Tại phòng điều khiển trung tâm: Bố trí bàn điều khiển và các thiết bị giám sát trung tâm của hệ thống SCADA. Phòng điều khiển trung tâm nên bố trí thành gian riêng để tiện lợi cho vận hành và nên có thiết bị điều hòa độ ẩm và nhiệt độ không khí để chống ẩm cho thiết bị điện.

Tùy theo bố trí mặt bằng trạm bơm, phòng điều khiển trung tâm có thể là một phần của gian điện hoặc làm thành một phòng riêng đặt sát gian phân phối điện. Cũng có thể bố trí phòng điều khiển trung tâm ở một nhà khác trong khuôn viên trạm bơm.

– Không được để nước mưa hắt vào các tủ điện.

– Gian phân phối điện phải có 2 cửa ra vào để đảm bảo an toàn cho người khi xảy ra cháy nổ.

– Chiều cao H của gian đặt tủ điện và phòng điều trung tâm, tính từ mặt nền đến mép dưới sàn mái, phải đảm bảo cao hơn một khoảng a ≥ 0,8 m so với tủ điện có kích thước cao nhất; tại chỗ cục bộ (dầm trần nhà), a ≥ 0,6 m; đồng thời chiều cao H phải đủ thông thoáng và thường không nhỏ hơn 3 m.

– Chiều rộng L của hành lang vận hành sau tủ điện phải đảm bảo điều kiện L ≥ 0,8 m; tại chỗ cục bộ (trụ cột), L ≥ 0,6 m.

– Chiều rộng hành lang vận hành trước các tủ điện được quy định như sau:

+ Khi tủ bố trí thành một dãy:

B ≥ b₁ + b₂ + 0,6

trong đó:

B – Chiều rộng hành lang vận hành đối với tủ bố trí một dãy, m;

b₁ – Kích thước của xe đẩy, m;

b₂ – Khoảng thiết bị nhô ra để sửa chữa, m.

+ Khi tủ bố trí thành hai dãy:

A ≥ B + 0,8

trong đó:

A – Chiều rộng hành lang vận hành đối với tủ bố trí hai dãy, m;

B – Chiều rộng hành lang vận hành đối với tủ bố trí một dãy như đã mô tả ở trên, m.

b) Trạm bơm điện hạ thế

Đối với các trạm bơm điện hạ thế, có thể bố trí tập trung các tủ điện như đối với trạm bơm điện trung thế.

Cũng có thể bố trí theo kiểu “phân tán” như sau:

– Tại gian điện: Bố trí các tủ đầu vào, tủ phân phối điện, tủ tự dùng.

– Tại các gian tổ máy: Bố trí các tủ điều khiển khởi động, tủ bù cosφ gần các tổ máy bơm để tiện quan sát và theo dõi.

– Tại phòng điều khiển trung tâm: Bố trí bàn (bảng) điều khiển và các thiết bị giám sát trung tâm của hệ thống SCADA. Phòng điều khiển trung tâm nên bố trí thành gian riêng để tiện lợi cho vận hành, nên có thiết bị điều hòa độ ẩm và nhiệt độ của không khí.

– Không được để nước mưa hắt vào các tủ điện.

– Gian điện phải có 2 cửa ra vào để đảm bảo an toàn cho người khi xảy ra cháy nổ.

– Chiều cao H của gian điện, tính từ mặt nền đến mép dưới sàn mái, phải đảm bảo cao hơn so với tủ điện có kích thước cao nhất một khoảng a ≥ 0,8 m; tại chỗ cục bộ (dầm trần nhà) a ≥ 0,6 m; đồng thời chiều cao H phải đủ thông thoáng và thường không nhỏ hơn 3 m.

– Chiều rộng L của hành lang vận hành sau các tủ điện có cửa mở phía sau phải đảm bảo điều kiện L ≥ 0,8 m; tại chỗ cục bộ (trụ cột) thì L ≥ 0,6 m.

– Chiều rộng B của hành lang vận hành trước tủ đối với trường hợp bố trí tủ một dãy B ≥ 1,0 m; đối với trường hợp bố trí tủ hai dãy B ≥ 1,6 m.

Đối với các trạm bơm nhỏ, có thể bố trí các tủ điện ngay ở gian tổ máy mà không cần có gian điện riêng; hoặc có thể bố trí các tủ điện treo trên tường nếu trọng lượng tủ không lớn hơn 100 kg; tùy theo trọng lượng tủ để có giải pháp kết cấu đỡ phù hợp.

16.3.9.4 Bố trí hệ thống cáp

a) Yêu cầu chung

Lựa chọn tuyến cáp cần cân nhắc đến điều kiện kỹ thuật và kinh tế, nên chọn tuyến cáp ngắn nhất có thể, cần tránh giao cắt với đường vận chuyển, nếu buộc phải giao cắt đường vận chuyển thì phải có biện pháp bảo vệ cáp.

Cáp đặt trên các giá đỡ cáp hay chôn ngầm cần phải đặt song song với nhau, không được chồng chéo lên nhau. Mỗi sợi cáp phải có mã nhận dạng riêng.

Tại các trạm bơm điện, đặt và đỡ cáp bằng các cách sau:

– Đặt trên các thang đỡ cáp bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng.

– Đặt trên các giá đỡ cáp bằng sắt mạ kẽm nhúng nóng trong các rãnh cáp được xây dựng bằng bê tông, nắp đậy bằng bê tông cốt thép.

– Đặt trong hộp cáp.

– Đặt trong các rãnh cáp ngầm.

b) Cáp từ trạm biến áp vào gian phân phối điện trạm bơm

– Với số lượng cáp ≥ 3: Nên đặt cáp trong rãnh cáp xây hoặc trong hộp cáp.

– Với số lượng cáp < 3: Có thể đặt cáp trong rãnh cáp xây hoặc trong rãnh cáp ngầm.

c) Cáp từ gian phân phối điện đến các tủ điều khiển tại chỗ và đến động cơ điện

Cáp có thể đặt trong rãnh cáp xây, trên thang cáp hoặc giá đỡ cáp.

17 Hệ thống tín hiệu, vận hành, điều khiển và tự động hóa

17.1 Hệ thống đo lường và tín hiệu

17.1.1 Để phục vụ cho công tác vận hành, trong trạm bơm cần có các đo lường sau:

– Tại hệ thống tủ phân phối điện (xem 16.3.3), bố trí các đồng hồ đa chức năng để đo các thông số của hệ thống điện (dòng điện, điện áp pha, công suất, cosφ,…).

– Tại các tủ điều khiển thiết bị phụ: Đo dòng điện trên một pha, điện áp các pha.

– Tại các bàn điều khiển trung tâm: Bố trí các đồng hồ và màn hình để hiển thị các thông số nêu trên một cách tập trung tại bàn điều khiển để thuận tiện cho việc điều khiển tập trung từ xa.

– Tại các tổ máy bơm vừa (lưu lượng > 2 m³/s) cần trang bị các cảm biến đo nhiệt độ ở các cuộn dây động cơ, ổ trục động cơ, ổ trục máy bơm, khoang dầu của hộp giảm tốc, khoang dầu của khớp nối thủy lực,…); đo mức dầu tại các khoang dầu (của hộp giảm tốc, khớp nối thủy lực,…), đo mức nước (tại buồng hút máy bơm, bể hút và bể xả trạm bơm, thượng và hạ lưu cống lấy nước, thượng và hạ lưu cống tự chảy, buồng hút của máy bơm tiêu nước thấm,…). Đối với máy bơm chìm, còn có thiết bị cảm biến đo độ ẩm ngăn đấu nối, ngăn dầu và ngăn động cơ điện.

17.1.2 Hệ thống tín hiệu

Hệ thống tín hiệu trong trạm bơm để thông báo tình trạng vận hành của các thiết bị bao gồm:

– Các tín hiệu số hoặc tương tự được hiển thị tại các rơ le báo hiệu, thiết bị hoặc trên máy tính vận hành;

– Tín hiệu ánh sáng báo thiết bị đang vận hành (màu đỏ), đang dừng vận hành (màu xanh), đang bị sự cố (màu vàng);

– Tín hiệu âm thanh (chương hoặc còi) báo thiết bị đang bị sự cố.

17.2 Hình thức điều khiển vận hành trạm bơm

Tùy theo điện áp động cơ, đặc điểm của nhà máy và yêu cầu của cấp quản lý mà sử dụng một, một số, hoặc tất cả các hình thức điều khiển vận hành trạm bơm sau đây:

a) Điều khiển tại chỗ từ vị trí sát tổ máy bơm

Tổ máy bơm chính và các thiết bị phụ trợ được điều khiển vận hành từ vị trí trong tầm quan sát và theo dõi của người điều khiển.

b) Điều khiển tại chỗ tại vị trí tủ khởi động

Tổ máy bơm chính và các thiết bị phụ trợ được điều khiển vận hành trực tiếp tại tủ khởi động ở gian tủ điện trong trạm bơm.

c) Điều khiển vận hành trung tâm

Tổ máy bơm và các thiết bị phụ trợ được điều khiển vận hành từ một bàn điều khiển trung tâm đặt tại một phòng trong trạm bơm, cách biệt với nơi đặt thiết bị được điều khiển và với gian tủ điện.

d) Điều khiển vận hành từ xa

Tổ máy bơm và các thiết bị phụ trợ được điều khiển vận hành bằng máy tính tại trung tâm điều khiển đặt cách xa trạm bơm. Các tín hiệu điều khiển, dữ liệu và hình ảnh vận hành của trạm bơm theo thời gian thực được thực hiện bởi hệ thống SCADA và được truyền qua mạng có dây hoặc không dây.

17.3 Hệ thống SCADA

17.3.1 Yêu cầu chung

Yêu cầu đối với hệ thống SCADA là, tất cả các thông số về trạng thái vận hành và các thông số về trạng thái sự cố của các tổ máy chính và thiết bị phụ trợ phải được giám sát và lưu trữ bởi máy tính tại phòng điều khiển. Các thông số này có khả năng truyền về trung tâm quản lý vận hành và cơ quan quản lý biết được tất cả trạng thái làm việc của trạm bơm. Ngoài ra, các thiết bị trong hệ thống SCADA đều có chức năng điều khiển từ xa.

Bố trí hệ thống camera giám sát hình ảnh vận hành của trạm bơm, hình ảnh đó truyền được về trung tâm giám sát và về các đơn vị quản lý trạm bơm.

Ngoài ra, hệ thống SCADA còn có khả năng kết nối (liên lạc) với toàn bộ các công trình đầu mối khác trong hệ thống.

Hệ thống SCADA cần được bảo mật và bảo vệ. Các nguyên tắc bảo vệ là: 1) giới hạn truy cập; 2) bảo vệ nhiều lớp; 3) đa dạng cách thức bảo vệ cho mỗi lớp; 4) gây khó hiểu cho người khác; 5) đơn giản đối với người sử dụng.

17.3.2 Yêu cầu các thiết bị phần cứng

Các thiết bị phần cứng của hệ thống SCADA gồm: tủ RTU; tủ điều khiển khả trình PLC, máy tính vận hành; màn hình giám sát; bộ lưu điện UPS; swich mạng; modem ADSL; wifi; máy in A4; camera giám sát; màn hình giám sát,…

Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống SCADA gồm: chống sét nguồn, chống sét các thiết bị đo, chống sét cho mạng tín hiệu.

17.3.3 Yêu cầu các phần mềm

Hệ thống SCADA cần được trang bị các phần mềm sau:

– Phần mềm điều khiển giám sát;

– Phần mềm lập trình;

– Phần mềm văn phòng;

– Phần mềm chống vi rút máy tính.

17.3.4 Chi tiết hệ thống SCADA

17.3.4.1 Bố trí hệ thống SCADA

a) Tại nhà máy:

– Sử dụng bộ điều khiển khả trình (PLC) có cấu hình phù hợp để điều khiển toàn bộ hệ thống.

– Sử dụng mô đun điều khiển vào ra phân tán, phù hợp với bộ điều khiển cho phép kết nối các cảm biến và thiết bị chấp hành điều khiển, động cơ, bơm, van,…

– Mô đun điều khiển kết nối với nhau và với bộ điều khiển PLC bằng mạng Profibus

– Bộ điều khiển PLC kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm qua mạng internet nội bộ, sử dụng mô đun kết nối Ethernet.

b) Tại phòng điều khiển trung tâm

Hệ thống điều khiển trung tâm bao gồm:

– Máy chủ (Server): quản lý kết nối, lưu trữ dữ liệu, được cài đặt các driver, phần mềm OPC Server, và phần mềm (ví dụ, WinCC) được cấu hình là Server, hoặc phần mềm và cấu hình phù hợp theo công nghệ thiết bị.

– Máy trạm vận hành (Operator Station, OS): gồm 2 trạm vận hành, được cài đặt phần mềm điều hành (ví dụ, WinCC) có cấu hình phù hợp (ví dụ, Client), được cài đặt giao diện vận hành.

– Máy trạm kỹ thuật (Engineering Station, ES): dùng để cấu hình, lập trình và sửa chữa hệ thống.

– Máy in báo cáo.

– Các thiết bị trong hệ thống điều khiển trung tâm được kết nối với nhau tạo thành mạng internet nội bộ (LAN) và kết nối với mạng internet bên ngoài qua modem ADSL, đồng thời kết nối với mạng di động qua modem GSM/3G/4G/UMTS/HSPA,… phù hợp với hạ tầng công nghệ di động Việt Nam.

17.3.4.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống

Tại nhà máy, thông tin từ các cảm biến và trạng thái của các thiết bị cần điều khiển (bơm, van, quạt,…) được truyền về bộ điều khiển trung tâm PLC. Tại đây, các số liệu được xử lý, lưu trữ và cùng với các thuật toán được cài đặt sẵn, các lệnh điều khiển, bộ điều khiển trung tâm PLC xuất tín hiệu ra điều khiển các thiết bị cần điều khiển.

17.3.4.3 Các chế độ điều khiển giám sát

Bao gồm các chế độ sau:

a) Chế độ điều khiển giám sát tại chỗ

Điều khiển giám sát tại chỗ có 2 chế độ:

– Chế độ bằng tay (1);

– Chế độ tự động (2).

Trong chế độ (1), người vận hành cần chuyển khóa Local/Remote sang vị trí Local, chuyển khóa Auto/Man sang vị trí Man.

Trong chế độ (2), người vận hành cần chuyển khóa Local/Remote sang vị trí Local, chuyển khóa Auto/Man sang vị trí Auto.

b) Chế độ điều khiển giám sát tại trung tâm

Điều khiển giám sát tại trung tâm có 2 chế độ:

– Chế độ bằng tay (3);

– Chế độ tự động (4).

Trong chế độ (3), người vận hành cần chuyển khóa Local/Remote sang vị trí Remote tại tủ điều khiển tại chỗ, chuyển chế độ Auto/Man sang Man trên giao diện vận hành trên máy tính.

Trong chế độ (4), người vận hành cần chuyển khóa Local/Remote sang vị trí Remote tại tủ điều khiển tại chỗ, chuyển chế độ Auto/Man sang Auto trên giao diện vận hành trên máy tính.

c) Chế độ điều khiển giám sát từ xa thông qua mạng Internet và mạng di động

Với chế độ này, người vận hành cần chuyển chế độ Plant/Internet sang Internet trên giao diện vận hành trên máy tính.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Áp suất khí trời và áp suất bốc hơi của nước

A.1 Áp suất khí trời

Bảng A.1 – Áp suất khí trời theo cao độ so với mặt biển

Cao trình so với mặt biển (m)	-600	0	100	200	300	400	500
Áp suất khí trời H_a (m cột nước)	11,3	10,3	10,2	10,1	10,0	9,8	9,7
Cao trình so với mặt biển (m)	600	700	800	900	1000	1500	2000
Áp suất khí trời H_a (m cột nước)	9,6	9,5	9,4	9,3	9,2	8,6	8,4

A.2 Áp suất bốc hơi của nước

Bảng A.2 – Áp suất bốc hơi của nước phụ thuộc nhiệt độ

Nhiệt độ nước (°C)	5	10	20	30	40	50
Áp suất bốc hơi H_bh (m cột nước)	0,09	0,12	0,24	0,43	0,75	1,25
Nhiệt độ nước (°C)	50	60	70	80	90	100
Áp suất bốc hơi H_bh (m cột nước)	1,25	2,02	3,17	4,82	7,14	10,33

Phụ lục B

(Tham khảo)

Xác định các kích thước cơ bản của một số kiểu nhà máy bơm

B.1 Xác định các kích thước cơ bản nhà máy bơm kiểu khối tảng

Hình B.1 – Sơ đồ cắt ngang nhà máy bơm kiểu khối tảng

B.1.1 Xác định chiều cao nhà máy

B.1.1.1 Chiều cao khối móng

Chiều cao khối móng (tầng móng) H_m của nhà máy bơm được tính theo công thức:

H_m = h₁ + h₂ = h₁ + h₆ + H_oh – h₃

(B.1)

trong đó:

h₁ – Chiều dày tấm đáy ở chỗ nhỏ nhất, lấy theo tính toán kết cấu; thường h₁ = (0,8 ÷ 1,2) m;

h₂ – Độ chênh lệch giữa cao trình sàn bơm và đáy đường hầm;

H_oh – Chiều cao ống hút tính từ đáy ống đến cao trình đặt máy, lấy theo kích thước ống hút đã chọn;

h₆ – Độ chênh đáy ống hút so với đáy đường hầm, h₂ = (0,2 ÷ 0,3) m;

h₃ – Độ chênh lệch giữa cao trình đặt máy Z_đm và cao trình sàn bơm.

B.1.1.2 Chiều cao tầng bơm

Chiều cao tầng bơm H_tb được tính theo công thức:

H_tb = h₃ + h₄ + h₅

(B.2)

trong đó:

h₄ – Chiều cao tính từ cao trình đặt máy tới tâm miệng ra của máy bơm;

h₅ – Chiều cao tính từ tâm miệng ra của máy bơm tới cao trình sàn bơm.

B.1.1.3 Chiều cao tầng dưới

Chiều cao tầng dưới mặt đất (tầng bơm và tầng móng) H_td được xác định theo hai điều kiện:

– Điều kiện 1: Theo bố trí, lắp đặt máy bơm, động cơ và ống hút:

(B.3)

Trong đó:

H_m – Chiều cao của tầng móng;

H_tb – Chiều cao của tầng bơm.

– Điều kiện 2: Theo điều kiện chống ngập sàn động cơ:

(B.4)

trong đó:

H_moh – Chiều cao miệng ống hút;

C – Độ ngập sâu miệng ống hút để ngăn ngừa không khí chui vào máy bơm;

ΔZ – Độ chênh lệch giữa mực nước lớn nhất và nhỏ nhất ở bể hút.

h₇ – Độ cao dự trữ.

Độ cao h₇ được xác định như sau:

h₇ = h_s_l + a

(B.5)

trong đó:

h_s_l – Chiều cao sóng leo tính toán;

a – Độ cao an toàn, thường lấy a = (0,3 ÷ 0,6) m.

Độ ngập C được xác định như sau:

C = Z_bh.min – Z_moh

(B.6)

trong đó:

Z_bh.min – Cao trình mực nước nhỏ nhất ở bể hút;

Z_moh – Cao trình miệng ống hút.

Cao trình miệng ống hút được xác định như sau:

Z_moh = Z_đ_oh + H_moh

(B.7)

trong đó:

Z_đoh – Cao trình đáy ống hút;

H_moh – Chiều cao miệng ống hút, lấy theo kích thước ống hút đã chọn.

Cao trình đáy ống hút được xác định như sau:

Z_đoh = Z_dm – H_oh

(B.8)

trong đó: Z_đm là cao trình đặt máy bơm;

Yêu cầu C phải đủ lớn để không khí không lọt vào miệng ống hút; thường lấy C ≥ 0,5 m.

Từ đó chọn: ; nếu thì phải kéo dài thêm trục bơm hoặc có thêm đoạn nối trục bơm.

B.1.1.4 Chiều cao tầng trên

Chiều cao tầng trên (còn gọi là tầng động cơ) H_đ_c, tính từ cao trình sàn động cơ đến nóc nhà, phụ thuộc chủ yếu vào sự bố trí thiết bị và phương thức nâng chuyển vật nặng, được tính như sau:

H_đc = h_t + e + h_vn + e + c + H_ct + δ_at + H_mái

(B.9)

trong đó:

h_t – Chiều cao vật tĩnh mà vật nâng di chuyển bên trên;

e – Chiều cao dự trữ giữa vật tĩnh và vật nâng; lấy bằng (0,5 ÷ 0,7) m;

h_vn – Chiều cao của vật cần nâng lớn nhất;

c – Chiều dài dây cáp buộc vật nâng, tuân theo các quy định về an toàn khi thực hiện treo dây cầu trục; c ≥ (0,5 ÷ 0,7) m;

H_ct – Chiều cao cầu trục tính từ tâm móc cẩu tới vị trí cao nhất của cầu trục;

δ_at – Khoảng cách an toàn để khỏi chạm dầm đỡ mái, có kể đến điều kiện để người có thể thao tác khi cần lắp đặt hoặc sửa chữa cầu trục;

H_mái – Chiều cao mái nhà tính từ mép dưới dầm đỡ mái tới nóc nhà.

B.1.1.5 Chiều cao toàn bộ nhà máy

Chiều cao toàn bộ nhà máy H là khoảng cách từ cao trình đáy móng đến nóc nhà, được xác định theo công thức:

H = H_td + H_đc

(B.10)

B.1.2 Xác định chiều rộng nhà máy

B.1.2.1 Chiều rộng tầng trên

Chiều rộng tầng trên (tầng động cơ) B_đc được xác định theo công thức:

B_đc = δ_t + b₄ + D_đc + b₅ + δ_f

(B.11)

trong đó:

D_đ_c – Đường kính ngoài của động cơ ở nơi rộng nhất;

b₄, b₅ – Bề rộng các lối đi lại ở phía trước và phía sau động cơ; lấy ≥ 1,0 m đối với điện hạ thế, và ≥ 1,5 m đối với điện trung thế.

δ_t – Chiều dày tường, thường lấy bằng (0,22 ÷ 0,33) m nếu là tường gạch xây.

Chiều rộng tầng trên phải phù hợp với tầng bơm ở bên dưới.

Nếu không gian ở phía trước và phía sau động cơ được sử dụng để bố trí thiết bị khác hoặc để làm nơi sửa chữa thiết bị thì công thức xác định chiều rộng tầng trên cần được điều chỉnh cho phù hợp.

B.1.2.2 Chiều rộng tầng bơm

Chiều rộng tầng bơm H_tb được tính theo công thức:

B_tb = δ₁ + b₂ + b₁ + b₃ + δ2

(B.12)

trong đó:

b₁ – Kích thước ngoài bệ đỡ máy bơm hoặc chiều ngang máy bơm ở chỗ rộng nhất;

b₂ – Bề rộng lối đi lại phía trước; b₂ ≥ (1 ÷ 1,2) m;

b₃ – Bề rộng lối đi lại phía sau, lấy b₃ ≥ 0,7 m;

δ₁ – Chiều dày tường trước, được xác định theo tính toán kết cấu; thường lấy bằng (0,6 ÷ 1,0) m;

δ₂ – Chiều dày tường sau, được xác định theo tính toán kết cấu; thường dày hơn tường trước khoảng 0,2 m.

B.1.2.3 Chiều rộng tầng móng

Chiều rộng tầng móng B_m tính từ miệng vào ống hút đến hết tường sau được tính theo công thức:

B_m = L_oh + b

(B.13)

trong đó:

L_oh – Chiều dài ống hút tính từ cửa vào đến trung tâm máy bơm, lấy theo kích thước của ống hút đã chọn;

b – Khoảng cách từ trung tâm máy bơm đến mép tường phía sau.

Khoảng cách b được lấy theo kích thước ở tầng bơm ở ngay bên trên ống hút:

b =	1	x b₁ + b₃ + δ₂	(B.14)
	2

Chiều dài ống hút L_oh được xác định theo hai điều kiện:

– Theo kích thước của ống hút đã chọn

– Theo bố trí máy bơm ở tầng bơm:

(B.15)

trong đó: l₁ là khoảng cách bảo đảm cho thiết bị nâng hạ cửa van làm việc, l1 ≥ 0,5 m;

Từ đó chọn ; nếu thì cần kéo dài thêm ống hút.

B.1.3 Xác định chiều dài nhà máy

B.1.3.1 Chiều dài một gian nhà máy

Theo yêu cầu bố trí thiết bị và đặc điểm kết cấu công trình ở mỗi tầng, chiều dài một gian nhà máy L_tr được xác định như sau:

a) Theo bố trí ống hút và trụ pin:

L_tr.oh = B_oh + d_tp

(B.16)

trong đó:

L_tr.oh – Khoảng cách giữa hai trục ống hút;

B_oh – Chiều rộng miệng ống hút;

d_tp – Chiều dày trụ pin.

b) Theo bố trí ở gian bơm:

L_tr.bơm = D_b + a₄ (khi không có tường ngăn)	(B.17)
L_tr.bơm = D_b + 2xa₄ + δ_tn (khi có tường ngăn)	(B.18)

trong đó:

L_tr.bơm – Khoảng cách giữa hai trục máy bơm;

D_b – Đường kính ngoài máy bơm ở nơi rộng nhất theo phương dọc nhà máy;

a₄ – Lối đi lại; a₄ ≥ 1,0 m;

δ_tn – Chiều dày tường ngăn.

c) Theo bố trí ở tầng động cơ:

L_tr._đ_c = D_đc + a₅

(B.19)

trong đó:

L_tr.đc – Khoảng cách giữa hai trục động cơ;

D_đc – Đường kính ngoài động cơ ở nơi rộng nhất theo phương dọc nhà máy;

a₅ – Lối đi lại giữa hai động cơ; lấy a₅ ≥ 1,0 m khi điện hạ thế, và ≥ 1,5 m khi điện trung thế.

Từ đó chọn chiều dài một gian: L_tr = max(L_tr.oh, L_tr.bơm, L_tr.đc) để thống nhất cả ba tầng của nhà máy.

B.1.3.2 Chiều dài toàn bộ nhà máy

Chiều dài toàn bộ nhà máy L_nm tính theo tầng trên được xác định:

(B.20)

trong đó:

m – Số máy bơm lắp đặt trong nhà máy;

L_sc – Chiều dài gian lắp ráp sửa chữa nếu gian này được bố trí ở một đầu nhà máy; thường lấy đủ để đặt thiết bị và thuận tiện cho thao tác sửa chữa thiết bị;

L_điện – Chiều dài gian điện nếu gian này được bố trí ở một đầu nhà máy; thường lấy đủ để đặt thiết bị các tủ điện;

δ_t – Chiều dày tường hồi tầng trên, thường lấy (0,22 ÷ 0,33) m nếu là gạch xây;

δ_y₁, δ_y2 – Khoảng cách thụt vào của mép ngoài tường tầng động cơ so với mép ngoài tường tầng bơm ở đầu hồi trái và đầu hồi phải nhà máy.

Chú ý rằng, nếu không bố trí các gian tầng dưới ứng với vị trí của gian sửa chữa, hoặc gian điện hoặc cả hai gian, công thức xác định chiều dài từng tầng cần được điều chỉnh cho phù hợp.

B.2. Tính toán các kích thước cơ bản của nhà máy bơm kiểu móng tách rời

B.2.1 Nguyên tắc xác định các kích thước nhà máy:

– Kích thước nhà máy phụ thuộc kích thước máy và bệ máy, cách bố trí đường ống và các thiết bị trong nhà máy và điều kiện về quản lý vận hành.

– Kích thước nhà máy cần phải xét đến việc bố trí hệ thống bơm chân không để mồi nước, máy bơm tiêu nước rò rỉ và các thiết bị cơ khí, điện lực khác.

B.2.2 Tính chiều rộng nhà máy

Chiều rộng nhà máy B_nm được tính theo công thức:

(B.21)

trong đó:

B_b – Kích thước chiếm chỗ theo phương ngang nhà của tổ máy bơm hoặc bệ máy bơm ở nơi rộng nhất;

b₁, b₂ – Bề rộng các lối đi lại, mỗi lối rộng tối thiểu từ (0,7 ÷ 1,2) m;

Σb_t_hbi – Tổng kích thước chiếm chỗ theo phương ngang của các thiết bị trên đường ống (các van, các đoạn ống tháo lắp, ống góp, thiết bị đo lưu lượng,…) trong nhà máy bơm;

δ_t – Chiều dày tường, thường lấy bằng (0,22 ÷ 0,33) m nếu là tường gạch xây.

B.2.3 Tính chiều dài nhà máy

Chiều dài nhà máy L_nm, kể cả tường, được tính theo công thức:

(B.22)

trong đó:

m – Số tổ máy bơm lắp trong nhà máy bơm;

L_b – Kích thước chiếm chỗ theo phương dọc nhà của tổ máy bơm hoặc bệ máy bơm ở nơi có kích thước lớn nhất;

a₁ – Lối đi lại giữa hai tổ máy bơm hoặc giữa hai bệ máy bơm;

a₂, a₃ – Khoảng cách từ máy (hoặc bệ máy) đến tường đầu hồi;

L_sc – Chiều dài gian lắp ráp sửa chữa, nếu gian này được bố trí ở một đầu nhà máy; thường lấy đủ để đặt thiết bị cần sửa chữa và thuận tiện cho thao tác sửa chữa thiết bị;

L_đi_ệ_n – Chiều dài gian điện, nếu gian này được bố trí ở đầu kia nhà máy; thường lấy đủ để đặt thiết các tủ điện;

δ_t – Chiều dày tường đầu hồi, thường lấy bằng (0,22 ÷ 0,33) m nếu là tường gạch xây.

Cần chú ý thêm:

– Việc bố trí gian sửa chữa và gian điện ở hai phía đầu hồi hoặc ở một phía đầu hồi tùy thuộc điều kiện cụ thể, sao cho có lợi về kinh tế và kỹ thuật (vận chuyển thiết bị ra vào, thao tác sửa chữa thiết bị, đường điện từ trạm biến áp vào nhà máy,…).

– Tùy thuộc sự bố trí cụ thể của gian sửa chữa và gian điện trong nhà máy, một hay cả hai kích thước a₂ và a₃ có thể không có mặt trong công thức trên.

B.2.4 Tính chiều cao nhà máy

Chiều cao nhà máy được xác định theo điều kiện nâng chuyển thiết bị. Khi không bố trí cầu trục thì chiều cao nhà máy phải đủ thông thoáng và thường lấy ≥ 3 m, tính từ mặt trên bệ máy đến mép dưới của dầm sàn mái.

B.3 Xác định các kích thước cơ bản của trạm bơm thuyền

B.3.1 Xác định các kích thước cơ bản của thuyền bơm

Kích thước của các bộ phận thuyền phải được xác định bằng tính toán tĩnh học, cấu tạo của thuyền phải xét và kết hợp chặt chẽ với các thiết bị đặt trên thuyền. Trong thiết kế phải tuân theo các điều khoản và quy phạm kỹ thuật thiết kế tàu thuyền trên sông, trên thuyền bố trí chỗ nghỉ ngơi cho nhân viên công tác khi cần thiết. Các kích thước cơ bản được giới thiệu trên Hình B.2; trong đó:

L – Chiều dài của thuyền, lấy theo sàn giữa thuyền;

B – Chiều rộng của thuyền;

H – Chiều cao của thân thuyền từ đáy đến sàn.

Hình B.2. Sơ đồ xác định các kích thước chủ yếu của thuyền bơm

Tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng vỏ thuyền lấy vào khoảng 6 ÷ 7. Đầu mũi vỏ thuyền bơm thường có hình lăng trụ, đuôi thon lại. Chiều dài thon lại của mũi hoặc đuôi thuyền lấy bằng 1/8 chiều dài của thuyền. Trên bình đồ mũi và đuôi thuyền thon lại một góc vát θ = (15° ÷ 14°), mặt đáy mũi và đuôi thuyền có độ dốc θ₁ = (11° ÷ 12°).

Chiều cao H_b của nhà che mưa nắng không vượt quá 4,0 m, chiều rộng lối đi lại e hai bên boong thuyền thường không nhỏ hơn 1,0 m; như vậy chiều rộng của nhà che mưa là b = B – 2e.

Độ nổi của thuyền bơm là khả năng cân bằng được tải trọng thẳng đứng với áp lực đẩy nổi của nước tác dụng vào vỏ thuyền.

Dung tích nước bị phần thuyền bơm chiếm chỗ gọi là dung tích đẩy nổi và ký hiệu là V, m³.

Trọng tâm của dung tích đẩy nổi gọi là tâm đẩy nổi và ký hiệu là T_đ. Trọng tâm của thuyền ký hiệu là T_th. Tâm đẩy nổi và tâm thuyền nằm trên một đường thẳng đứng gọi là trục nổi.

Đường giao nhau giữa vỏ thuyền với mặt nước gọi là đường mớn nước. Khi thuyền không mang tải trọng thì đường mớn nước lúc đó gọi là đường mớn nước không tải, còn khi thuyền có tải trọng lớn nhất gọi là đường mớn nước có tải. Khi đặt tất cả các tổ máy bơm lên thuyền cùng với các thiết bị thủy lực và đường ống đầy nước cùng làm việc, thì có đường mớn nước có tải.

Chiều sâu mớn nước T của thuyền là chiều sâu từ đường mớn nước đến đáy thuyền; tương ứng cũng có chiều sâu mớn nước không tải và chiều sâu mớn nước có tải.

Quan hệ giữa dung tích đẩy nổi với chiều sâu mớn nước của thuyền và trọng lượng của toàn bộ thuyền G sẽ do dạng thuyền xác định.

Dung tích bị đẩy nổi có thể tính bằng:

(B.23)

trong đó: δ là hệ số dung tích bị đẩy nổi; nếu thuyền có dạng phà thường δ = (0,8 ÷ 0,9).

Diện tích đường mớn nước:

(B.24)

trong đó: α là hệ số đường mớn nước, thường α = (0,7 ÷ 0,9).

Biểu thức chung của dung tích bị đẩy với bất kỳ hình dạng nào của thuyền bơm là:

(B.25)

trong đó: dT là vi phân chiều sâu mớn nước.

B.3.2 Tính ổn định trạm bơm thuyền

Tính ổn định là tính chất của vật nổi (thuyền) cân bằng được dưới tác động của các lực gây ra sự chòng chành.

Góc nghiêng φ của thuyền so với trục đứng do tác động của các lực gọi là độ chòng chành, xác định theo các công thức:

	(B.26)
	(B.27)

trong đó:

– Mô men quay của các lực lấy đối với trục tương ứng x (khi thuyền chòng chành theo phương y) và y (khi thuyền chòng chành theo phương x); xác định theo các công thức:

	(B.28)
	(B.29)

γ – Trọng lượng riêng của nước;

V – Dung tích bị đẩy nổi;

J_x, J_y – Mô men quán tính của diện tích đường mớn nước lấy đối với trục tương ứng x và y.

Tỷ số giữa mô men quán tính và dung tích đẩy nổi V gọi là bán kính định khuynh:

R =	J		(B.30)
	V

Điểm nằm cao hơn tâm đẩy nổi C_dn một đoạn R gọi là tâm định khuynh và được ký hiệu C_đ_k, khoảng cách từ tâm định khuynh đến trọng tâm thuyền gọi là độ cao định khuynh h_đ_k; h_đk = R – d, với d là khoảng cách từ trọng tâm thuyền đến trọng tâm đẩy nổi.

Nếu h_đk = 0 thì M_od = 0; khi h_đk < 0 thì M_đk < 0 và thuyền sẽ bị lật. Vì vậy muốn thuyền ổn định cần phải thiết kế sao cho h_đ_k > 0, thường h_đ_k = (0,5 ÷ 1,0) m.

Trong quản lý trạm bơm thuyền, không được để thuyền có độ chòng chành (hay độ chênh mớn nước) φ vượt quá (2° ÷ 3°).

Trong chế tạo cần phải có những khoang đặc biệt bố trí ở mũi và đuôi thuyền hoặc hai mạn thuyền để điều chỉnh giữ cân bằng cho thuyền.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Kích thước buồng hút của nhà máy bơm

C.1 Kích thước buồng hút tiêu chuẩn của nhà máy bơm kiểu buồng ướt

Bảng C.1 – Cỡ bơm và kích thước của buồng hút tiêu chuẩn theo một số nghiên cứu ở Nhật Bản

D thân bơm (mm)	D_v miệng loa (mm)	Chiều cao h₁ (mm)				Độ sâu h₂ tối thiểu (mm)				G (mm)
D thân bơm (mm)	D_v miệng loa (mm)	Ebara	MC	JSWA	AF&F	Ebara	MC	JSWA	AF&F	Ebara	MC	JSWA	AF&F
400	720	350	400	400		700	700	760		450	450	450
450	820	350		450		850		860		500		500
500	920	400	500	500		900	900	950		600	600	550
600	1020	500	600	600	600	1000	1100	1100	1100	700	700	700	700
700	1150	550	700	700	700	1200	1300	1300	1300	800	800	8000	8000
800	1300	600	800	800	800	1300	1400	1400	1400	900	900	9000	9000
900	1450	700	900	900	9000	1500	1600	1600	1600	1000	1000	1000	1000
1000	1 650	750	1000	1000	1000	1600	1700	1700	1700	1100	1100	1100	1100
1200	1 800	900	1200	1200	1200	2000	2000	2000	2000	1300	1300	1300	1300
1350	2000	1000	1350	1350	1350	2300	2300	2300	2300	1500	1500	1500	1500
1500	2200	1100	1500	1500	1500	2400	2500	2500	2500	1650	1650	1650	1650
1650	2400	1200	1650		1650	2600	2700		2700	1800	1800		1800
1800	2600	1300	1800		1800	2800	2900		2900	2000	2000		2000
2000	2800	1400	2000		2000	3000	3300		3300	2200	2200		2200
CHÚ THÍCH 1: Có thể lấy h₁ sâu thêm một ít nếu có bùn cát lắng đọng ở đáy buồng hút, khi đó cần có thêm chóp hướng dòng. CHÚ THÍCH 2: Các giá trị ở cột: Ebara: Do hãng bơm Ebara Nhật Bản đề xuất; MC: Do Bộ Xây dựng Nhật Bản đề xuất; JSWA: Do Cục Thoát nước Nhật Bản đề xuất; AF&F: Do Bộ Nông nghiệp, Lâm nghiệp và Thủy sản Nhật Bản đề xuất.

Hình C.1 – Kích thước cơ bản của buồng ướt

C.2 Kích thước buồng hút thiết kế của nhà máy bơm lắp bơm chìm

Bảng C.2 – Kích thước buồng hút thiết kế của nhà máy bơm lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống theo nghiên cứu của Flygt

Đơn vị tính bằng cm

Kiểu bơm	D (mm)	B	C	D	E	F	G	H	J	K	L	M	N	P	S	W
Buồng hút hở
LL3085 LL/NL3102	500	38	25	50	25	–	–	–	63	88	200	25	13	19	Xem đồ thị xác định độ ngập tối thiểu S (xem hình D.4)	100
LL/NL3127 PL3127 PL3152 LL3152	600	45	30	60	30	–	–	–	75	105	240	30	15	23		120
PL7045 PL7050	700	53	35	70	35	–	–	–	88	123	280	35	18	27		140
PL7055 PL7061 PL7065 LL3201 LL/NL3300 LL3356	800	60	40	80	40	–	–	–	100	140	320	40	20	30		160
LL3400	900	68	45	90	45	–	–	–	113	158	360	45	23	34		180
PL7076 PL7081	1000	75	50	100	50	–	–	–	125	175	400	50	25	38		200
PL7101 PL7105 LL3531 LL3602	1200	90	60	120	60	–	–	–	150	210	480	60	30	46		240
PL7115 PL7121 PL7125	1400	105	70	140	70	–	–	–	175	145	560	70	35	53		280
Buồng hút có vách hướng dòng
PL7045 PL7050	700	35	35	70	28	56	77	35	70	105	280	56	56	27	70	140
PL7055 PL7061	800	40	40	80	32	64	88	40	80	120	320	64	64	30	80	160
PL7065	800	40	40	80	32	64	88	40	80	120	320	64	64	30	110	160
PL7076 PL7081	1000	50	50	100	40	80	110	50	100	150	400	80	80	38	100	200
PL7101	1200	60	60	120	48	96	132	60	120	180	480	96	96	46	120	240
PL7105	1200	60	60	120	48	96	132	60	120	180	480	96	96	46	150	240
PL7115 PL7121	1400	70	70	140	56	112	154	70	140	210	560	112	112	53	140	280
PL7125	1400	70	70	140	56	112	154	70	140	210	560	112	112	53	175	280


a) Khi dùng máy bơm hướng trục dòng PL	b) Khi dùng máy bơm hỗn lưu dòng LL

Hình C.2 – Buồng hút kiểu hở của nhà máy bơm lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống

a) Vách bằng tấm thép

b) Vách bằng bê tông

Hình C.3 – Buồng hút có vách hướng dòng của nhà máy bơm lắp bơm chìm trục đứng đặt trong ống

Hình C.4 – Xác định độ ngập sâu S tối thiểu

Hình C.4 – Xác định độ ngập sâu S tối thiểu (kết thúc)

Phụ lục D

(Tham khảo)

Đường kính kinh tế ống đẩy thép và gang dẻo

Bảng D.1 – Đường kính kinh tế ống đẩy theo lưu lượng

Q (m³/s)	0,1	0,14	0,18	0,25	0,36	0,51	0,71	0,91	1,11	1,4	1,85
	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷
	0,13	0,17	0,24	0,35	0,5	0,7	0,9	1,1	1,4	1,85	2,6
D_kt (mm)	400	450	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1400

Bảng D.2 – Vận tốc kinh tế theo đường kính ống

D (mm)	75 ÷ 100	200 ÷ 400	450 ÷ 850	900 ÷ 1500	1600 ÷ 3000
V_kt (m/s)	0,7 ÷ 1,0	0,9 ÷ 1,6	1,2 ÷ 1,8	1,3 ÷ 2,0	1,4 ÷ 2,5

Phụ lục E

(Tham khảo)

Dòng điện lâu dài cho phép của cáp điện động lực

E.1 Dòng điện lâu dài cho phép của cáp

Dòng điện lâu dài cho phép của đường cáp điện theo các phương thức lắp đặt và hệ số điều chỉnh được quy định trong các bảng sau:

Bảng E.1 – Dòng điện lâu dài cho phép của cáp đến 35 kV cách điện PVC và XLPE

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Cáp 2 lõi				Cáp 3 lõi
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Đặt trong không khí		Đặt trong ống và trong đất		Đặt trong không khí		Đặt trong ống và trong đất
Lõi	mm²	PVC	XLPE	PVC	XLPE	PVC	XLPE	PVC	XLPE
Đồng	1,5	19.5	24	22	26	17,5	22	18	22
	2,5	27	33	29	34	24	30	24	29
	4	36	45	38	44	32	40	31	37
	6	46	58	47	56	41	52	39	46
	10	63	80	63	73	57	71	52	61
	16	85	107	81	95	76	96	67	79
	25	112	138	104	121	96	119	86	101
	35	138	171	125	146	119	147	103	122
	50	168	209	148	173	144	179	122	144
	70	213	269	183	213	184	229	151	178
	95	258	328	216	252	223	278	179	211
	120	299	382	246	287	259	322	203	240
	150	344	441	278	324	299	371	230	271
	185	392	506	312	363	341	424	258	304
	240	461	599	361	419	403	500	297	351
	300	530	693	408	474	464	576	336	396
Nhôm	10	49	62	48	56	44	57	40	47
	16	66	84	62	73	59	76	52	61
	25	83	101	80	93	73	90	66	78
	35	103	126	96	112	90	112	80	94
	50	125	154	113	132	110	136	94	112
	70	160	198	140	163	140	174	117	138
	95	195	241	166	193	170	211	138	164
	120	226	280	189	220	197	245	157	186
	150	261	324	213	249	227	283	178	210
	185	298	371	240	279	259	323	200	236
	240	352	439	277	322	305	382	230	272
	300	406	508	313	364	351	440	260	308
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 70°C đối với cáp cách điện PVC, 90°C đối với cáp cách điện XLPE. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.m/W. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

Bảng E.2 – Dòng điện lâu dài cho phép của cáp đến 35 kV cách điện PVC

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Phương pháp lắp đặt
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Cáp 2 lõi	Cáp 3 lõi	Bố trí sát nhau	Bố trí tam giác	Bố trí sát nhau	Bố trí ngang	Bố trí dọc
Lõi	mm²	≥ 0,3D	≥ 0,3D	≥ D	≥ D	≥ D	≥ D	≥ D
Đồng	1,5	22	18,5	–	–	–	–	–
	2,5	30	25	–	–	–	–	–
	4	40	34	–	–	–	–	–
	6	51	43	–	–	–	–	–
	10	70	60	–	–	–	–	–
	16	94	80	–	–	–	–	–
	25	119	101	131	110	114	146	130
	35	148	126	162	137	143	181	162
	50	180	153	196	167	174	219	197
	70	232	196	251	216	225	281	254
	95	282	238	304	264	275	341	311
	120	328	276	352	308	321	396	362
	150	379	319	406	356	372	456	419
	185	434	364	463	409	427	521	480
	240	514	430	546	485	507	615	569
	300	593	497	629	561	587	709	659
	400	–	–	754	656	689	852	795
	500	–	–	868	749	789	982	920
	630	–	–	1005	855	905	1138	1070
Nhôm	10	54	46	–	–	–	–	–
	16	73	61	–	–	–	–	–
	25	89	78	98	84	87	112	99
	35	111	96	122	105	109	139	124
	50	135	117	149	128	133	169	152
	70	173	150	192	166	173	217	196

Bảng E.3 – Dòng điện lâu dài cho phép của cáp đến 35 kV cách điện XLPE

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Phương pháp lắp đặt
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Cáp 2 lõi	Cáp 3 lõi	Bố trí sát nhau	Bố trí tam giác	Bố trí sát nhau	Bố trí ngang	Bố trí dọc
Lõi	mm²	≥ 0,3D	≥ 0,3D	≥ D	≥ D	≥ D	≥ D	≥ D
Đồng	1.5	26	23	–	–	–	–	–
	2.5	36	32	–	–	–	–	–
	4	49	42	–	–	–	–	–
	6	63	54	–	–	–	–	–
	10	86	75	–	–	–	–	–
	16	115	100	–	–	–	–	–
	25	149	127	161	135	141	182	161
	35	185	158	200	169	176	226	201
	50	225	192	242	207	216	275	246
	70	289	246	310	268	279	353	318
	95	352	298	377	328	342	430	389
	120	410	346	437	383	400	500	454
	150	473	399	504	444	464	577	527
	185	542	456	575	510	533	661	605
	240	641	538	679	607	634	781	719
	300	741	621	783	703	736	902	833
	400	–	–	940	823	868	1085	1008
	500	–	–	1083	946	998	1253	1169
	630	–	–	1254	1088	1151	1454	1362
Nhôm	10	67	58	–	–	–	–	–
	16	91	77	–	–	–	–	–
	25	108	97	121	103	107	138	122
	35	135	120	150	129	135	172	153
	50	164	146	184	159	165	210	188
	70	211	187	237	206	215	271	244
	95	257	227	289	253	264	332	300
	120	300	263	337	296	308	387	351
	150	346	304	389	343	358	448	408
	185	397	347	447	395	413	515	470
	240	470	409	530	471	492	611	561
	300	543	471	613	547	571	708	652
	400	–	–	740	663	694	856	792
	500	–	–	856	770	806	991	921
	630	–	–	996	899	942	1154	1077
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 90°C đối với cáp cách điện XLPE. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.mM/. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

Bảng E.4 – Dòng điện lâu dài cho phép cáp 1 lõi nhôm và đồng cách điện XLPE-3,6/6(7,2)kV đến 20/35(40,5)kV

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Trực tiếp trong đất		Trong ống dưới đất		Trong không khí
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Tam giác	Cách phẳng	Tam giác	Cách phẳng	Sát nhau	Sát nhau	Cách phẳng
Lõi	mm²	Tam giác	Cách phẳng	Tam giác	Cách phẳng	≥ 0,5D	≥ 0,5D	≥ 0,5D
Đồng	16	109	113	103	104	125	128	150
	25	140	144	132	133	163	167	196
	35	166	172	157	159	198	203	238
	50	196	203	186	188	238	243	286
	70	239	246	227	229	296	303	356
	95	285	293	271	274	361	369	434
	120	323	332	308	311	417	426	500
	150	361	366	343	347	473	481	559
	185	406	410	387	391	543	550	637
	240	469	470	447	453	641	647	745
	300	526	524	504	510	735	739	846
	400	590	572	564	571	845	837	938
Nhôm	16	84	88	80	81	97	99	116
	25	108	112	102	103	127	130	153
	35	129	134	122	123	154	157	185
	50	152	157	144	146	184	189	222
	70	186	192	176	178	230	236	278
	95	221	229	210	213	280	287	338
	120	252	260	240	242	324	332	391
	150	281	288	267	271	368	376	440
	185	317	324	303	307	424	432	504
	240	367	373	351	356	502	511	593
	300	414	419	397	402	577	586	677
	400	470	466	451	457	673	676	769
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 90°C đối với cáp cách điện XLPE. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.m/W. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

Bảng E.5 – Dòng điện lâu dài cho phép cáp 1 lõi nhôm và đồng Cách điện EPR-3,6/6(7,2)kV đến 20/35(40,5)kV

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Trực tiếp trong đất		Trong ống dưới đất		Trong không khí
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Tam giác	Cách phẳng	Tam giác	Sát nhau	Tam giác	Sát nhau	Cách phẳng
Lõi	mm²	Tam giác	Cách phẳng		≥ 0,5D	≥ 0,5D	≥ 0,5D	≥ 0,5D
Đồng	16	106	109	99	100	116	119	138
	25	136	140	128	129	153	156	181
	35	162	167	153	154	186	190	221
	50	192	198	181	183	224	229	266
	70	234	242	222	224	280	287	334
	95	280	289	266	269	343	352	409
	120	319	329	303	306	398	407	474
	150	357	369	341	344	454	465	540
	185	403	417	386	390	522	534	621
	240	467	484	449	454	619	634	736
	300	526	545	509	515	712	728	843
	400	597	618	580	588	825	843	977
Nhôm	16	82	84	77	78	90	92	107
	25	105	109	99	100	119	121	141
	35	126	130	118	120	144	147	171
	50	149	153	140	142	174	178	207
	70	182	188	172	174	218	223	259
	95	217	224	206	208	266	273	317
	120	247	256	235	238	309	317	368
	150	277	287	264	267	352	361	419
	185	314	325	300	303	406	417	484
	240	364	377	350	354	483	495	575
	300	411	426	397	401	556	570	659
	400	471	487	456	462	651	667	770
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 90°C đối với cáp cách điện EPR. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.m/W. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

Bảng E.6 – Dòng điện lâu dài cho phép cáp 3 lõi nhôm và đồng cách điện XLPE-3,6/6(7,2)kV đến 20/35(40,5kV)

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Không có vỏ đai thép bảo vệ			Có vỏ đai thép bảo vệ
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Trực tiếp trong đất	Trong ống trong đất	Trong không khí	Trực tiếp trong đất	Trong ống trong đất	Trong Không khí
Lõi	mm²			≥ 0,5D			≥ 0,5D
Đồng	16	101	87	109	101	88	110
	25	129	112	142	129	112	143
	35	153	133	170	154	134	172
	50	181	158	204	181	158	205
	70	221	193	253	220	194	253
	95	262	231	304	263	232	307
	120	298	264	351	298	264	352
	150	334	297	398	332	296	397
	185	377	336	455	374	335	453
	240	434	390	531	431	387	529
	300	489	441	606	482	435	599
	400	553	501	696	541	492	683
Nhôm	16	78	67	84	78	68	85
	25	100	87	110	100	87	111
	35	119	103	132	119	104	133
	50	140	122	158	140	123	159
	70	171	150	196	171	150	196
	95	203	179	236	204	180	238
	120	232	205	273	232	206	274
	150	260	231	309	259	231	309
	185	294	262	355	293	262	354
	240	340	305	415	338	304	415
	300	384	346	475	380	343	472
	400	438	398	552	432	393	545
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 90°C đối với cáp cách điện XLPE. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.m/W. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

Bảng E.7 – Dòng điện lâu dài cho phép cáp 3 lõi nhôm và đồng cách điện EPR-3,6/6(7,2)kV đến 20/35(40,5kV)

Đơn vị tính bằng A

Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Không có vỏ đai thép bảo vệ			Có vỏ đai thép bảo vệ
Chủng loại và tiết diện dây dẫn		Trực tiếp trong đất	Trong ống trong đất	Trong không khí	Trực tiếp trong đất	Trong ống trong đất	Trong không khí
Lõi	mm²			≥ 0,5D			≥ 0,5D
Đồng	16	98	84	104	98	85	104
	25	125	109	135	125	109	136
	35	150	130	164	150	131	164
	50	176	154	195	177	155	197
	70	216	189	243	216	190	244
	95	258	227	296	257	227	296
	120	292	258	339	292	259	339
	150	328	291	385	327	291	385
	185	371	330	441	368	328	439
	240	429	384	519	424	381	513
	300	482	434	590	475	429	583
	400	545	494	678	534	485	666
Nhôm	16	76	65	80	76	66	81
	25	97	84	105	97	85	105
	35	116	101	127	116	101	127
	50	137	119	151	137	120	153
	70	167	147	189	168	147	190
	95	200	176	229	200	176	230
	120	227	201	263	227	201	264
	150	255	226	299	254	226	300
	185	289	257	343	288	257	343
	240	335	300	406	332	299	402
	300	378	340	462	374	338	459
	400	432	392	538	426	387	530
GHI CHÚ: – Nhiệt độ làm việc của lõi là 90°C đối với cáp cách điện EPR. – Nhiệt độ môi trường là 30°C đối với cáp đặt trong không khí, 20°C đối với cáp đặt trong đất. – Độ chôn sâu cáp là 0,8 m dưới mặt đất. – Nhiệt trở suất của đất là 1,5 K.m/W. – Nhiệt trở suất của đất quanh ống là 1,2 K.m/W.

E.2. Hệ số điều chỉnh dòng điện lâu dài cho phép của cáp theo điều kiện lắp đặt

Bảng E.8 – Hệ số điều chỉnh khi lắp đặt cáp trong không khí

Cách điện	Nhiệt độ lõi	Nhiệt độ môi trường (°C)
Cách điện	Nhiệt độ lõi	20	25	30	35	40	45	50	55	60
XLPE, EPR	90°C	1,08	1,04	1,00	0,96	0,91	0,87	0,82	0,76	0,71
PVC	70°C	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,79	0,71	0,61	0,50

Bảng E.9 – Hệ số điều chỉnh khi lắp đặt cáp trong đất

Cách điện	Nhiệt độ lõi	Nhiệt độ môi trường (°C)
Cách điện	Nhiệt độ lõi	10	15	20	25	30	35	40	45	50
XLPE, EPR	90°C	1,07	1,04	1,00	0,96	0,93	0,89	0,85	0,80	0,76
PVC	70°C	1,10	1,05	1,00	0,95	0,89	0,84	0,77	0,71	0,63

Bảng E.10 – Hệ số điều chỉnh theo độ sâu lắp đặt cáp trong đất

Độ sâu lắp đặt (m)	Cáp 1 lõi		Cáp 3 lõi
Độ sâu lắp đặt (m)	≤ 185 mm²	> 185 mm²	Cáp 3 lõi
0,50	1,04	1,06	1,04
0,60	1,02	1,04	1,03
0,80	1,00	1,00	1,00
1,00	0,98	0,97	0,98
1,25	0,96	0,95	0,96
1,50	0,95	0,93	0,95
1,75	0,94	0,91	0,94
2,00	0,93	0,90	0,93
2,50	0,91	0,88	0,91
3,00	0,90	0,86	0,90

Bảng E.11 – Hệ số điều chỉnh theo độ sâu lắp đặt cáp trong ống

Độ sâu lắp đặt (m)	Cáp 1 lõi		Cáp 3 lõi
Độ sâu lắp đặt (m)	≤ 185 mm²	> 185 mm²	Cáp 3 lõi
0,50	1,04	1,05	1,03
0,60	1,02	1,03	1,02
0,80	1,00	1,00	1,00
1,00	0,98	0,97	0,99
1,25	0,96	0,95	0,97
1,50	0,95	0,93	0,96
1,75	0,94	0,92	0,95
2,00	0,93	0,91	0,94
2,50	0,91	0,89	0,93
3,00	0,90	0,88	0,92

Bảng E.12 – Hệ số điều chỉnh cho nhóm cáp nhiều sợi trong không khí

Phương pháp lắp đặt		Số giá lắp	Số lượng cáp
Phương pháp lắp đặt		Số giá lắp	1	2	3	4	6	9
Cáp đặt trên giá lắp	Sát nhau	1	1,00	0,88	0,82	0,79	0,76	0,73
		2	1,00	0,87	0,8	0,77	0,73	0,88
		3	1,00	0,86	0,79	0,76	0,71	0,66
	Cách nhau	1	1,00	1,00	0,98	0,95	0,91	–
		2	1,00	0,99	0,96	0,92	0,87	–
		3	1,00	0,98	0,95	0,91	0,85	–
Cáp đặt thẳng đứng dọc theo giá lắp	Sát nhau	1	1,00	0,88	0,82	0,78	0,73	0,72
	Sát nhau	2	1,00	0,88	0,81	0,76	0,71	0,70
	Cách nhau	1	1,00	0,91	0,89	0,88	0,87	–
	Cách nhau	2	1,00	0,91	0,88	0,87	0,85	–
Cáp đặt trên giá lắp có tấm đệm	Sát nhau	1	1,00	0,87	0,82	0,80	0,79	0,78
		2	1,00	0,86	0,80	0,78	0,76	0,73
		3	1,00	0,85	0,79	0,76	0,73	0,70
	Cách nhau	1	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	–
		2	1,00	0,99	0,98	0,97	0,96	–
		3	1,00	0,98	0,97	0,96	0,93	–
GHI CHÚ: – D là đường kính trung bình của cáp; – Khoảng cách thẳng đứng giữa các giá cáp là 300 mm; – Khoảng cách nằm ngang giữa các giá cáp là 225 mm;

Bảng E.13 – Hệ số điều chỉnh cho nhóm cáp 1 sợi trong không khí

Phương pháp lắp đặt		Số giá lắp	Số lượng mạch 3 pha			Sử dụng cho
Phương pháp lắp đặt		Số giá lắp	1	2	3	Sử dụng cho
Cáp đặt trên giá lắp	Sát nhau	1	0,98	0,91	0,87	3 cáp bố trí ngang
		2	0,96	0,87	0,81
		3	0,95	0,85	0,78
Cáp đặt trên giá lắp có tấm đệm	Sát nhau	1	1,00	0,97	0,96	3 cáp bố trí tam giác
		2	0,98	0,93	0,89
		3	0,97	0,90	0,86
Cáp đặt trên giá lắp		1	1,00	0,98	0,96
		2	0,97	0,93	0,89
		3	0,96	0,92	0,86
Cáp đặt thẳng đứng dọc theo giá lắp		1	1,00	0,91	0,89
Cáp đặt thẳng đứng dọc theo giá lắp		2	1,00	0,90	0,88
Cáp đặt trên giá lắp có tấm đệm		1	1,00	1,00	1,00
		2	0,97	0,95	0,93
		3	0,96	0,94	0,90
GHI CHÚ: – D là đường kính trung bình của cáp; – Khoảng cách thẳng đứng giữa các giá cáp là 300 mm; – Khoảng cách nằm ngang giữa các giá cáp là 225 mm.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1 ] TCVN 8423:2010, Công trình thủy lợi – Trạm bơm tưới, tiêu nước – Yêu cầu thiết kế công trình thủy công.

[2] TCVN 9141:2012, Công trình thủy lợi – Trạm bơm tưới, tiêu nước – Yêu cầu thiết kế thiết bị động lực và cơ khí.

[3] TCVN 9142:2012, Công trình thủy lợi – Trạm bơm tưới, tiêu nước – Yêu cầu cung cấp điện và điều khiển.

Rytsagev V. V., Tretyakov A. A., Florinski M. M. Thiết kế trạm bơm và kiểm nghiệm máy bơm. NXB “Kolos”. Moskva, 1971.

[6] Ebara. The Ebara Pump System Engineering Handbook – Second Edition. Ebara Corporation, 2001. Ebara. Sổ tay thiết kế hệ thống bơm – Tái bản lần 2. Tập đoàn Ebara, 2001.

[7] Trường Đại học Thủy lợi. Giáo trình Máy bơm và trạm bơm (Tập 1, 2). NXB Nông thôn. Hà Nội, 1972.

[8] Jones G. M., Robert L. S. Pumping station Design – 3rd Edition. Butterworth-Heinemann, 2008. ISBN-13: 978-1856175135.

Jones G. M., Robert L. S. Thiết kế trạm bơm – Tái bản lần 3. Butterworth-Heinemann, 2008. ISBN-13: 978-1856175135.

[9] TCXDVN 33:2006, Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế.

[10] TCXDVN 333:2005, Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị – Tiêu chuẩn thiết kế.

[11] TCXDVN 259:2001, Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố, quảng trường đô thị.

[12] 14 TCN 191:2006, Công trình thủy lợi – Thiết bị điện hạ thế – Thiết kế, thi công lắp đặt và nghiệm thu bàn giao – Yêu cầu kỹ thuật.

[13] 11 TCN 18÷21:2006, Quy phạm trang bị điện.

[14] QP.TL. C-6-77, Quy phạm tính toán đặc trưng thủy văn thiết kế.

Lưu trữ
Ghi chú
Ý kiến
Facebook
Email
In

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN13505:2022 NGÀY 01/01/2022 VỀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI – TRẠM BƠM CẤP, THOÁT NƯỚC – YÊU CẦU THIẾT KẾ
Số, ký hiệu văn bản	TCVN13505:2022	Ngày hiệu lực
Loại văn bản	Tiêu chuẩn Việt Nam	Ngày đăng công báo
Lĩnh vực	Xây dựng	Ngày ban hành
Cơ quan ban hành		Tình trạng	Còn hiệu lực

Các văn bản liên kết

Văn bản được hướng dẫn		Văn bản hướng dẫn
Văn bản được hợp nhất		Văn bản hợp nhất
Văn bản bị sửa đổi, bổ sung		Văn bản sửa đổi, bổ sung
Văn bản bị đính chính		Văn bản đính chính
Văn bản bị thay thế		Văn bản thay thế
Văn bản được dẫn chiếu		Văn bản căn cứ

Tải văn bản

Tải văn bản về Bản PDF/Bản gốc