đặt vấn đề cụ thể cần giải quyết như sau: Bơm cấp nước cho tòa nhà 20 tầng chiều cao mỗi tầng là 3m. 3 Quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngày càng phát triển, song song với đó là việc ứng dụng những sản phẩm khoa học tiến bộ vào hoạt động sản xuất. Việc tự động hóa trong lĩnh vực sản xuất đã được sử dụng rộng rãi qua đó thuật ngữ giám sát dần được hình thành. Việc giám sát các hoạt động của hệ thống dần dần được thực hiện bởi các phương tiện máy móc kỹ thuật mới, giảm bớt lại công việc của con người.
Trong đó giám sát mạng điện là một trong những yêu cầu cần đặt ra. Vậy nên thay vì luôn phải có một người túc trực đóng ngắt máy bơm để bơm nước cho một tòa nhà, công trình. Chúng ta có thể ứng dụng plc vào công việc này, vừa giúp tiết kiệm thời gian, tiền bạc về lâu dài.6 Phương pháp nghiêm cứu Phương pháp điều khiển PLC Phương pháp thu thập số liệu, khảo sát hiện trạng Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu 1.7 Giới hạn đề tài Về kỹ thuật, hệ thống bơm cấp nước sử dụng PLC khá hoàn hảo về mặt kỹ thuật đặt ra nhưng lại đòi hỏi khả năng tính toán, thiết kế lắp đặt, chi phí vận hành cao. Về kinh tế chi phí cho việc đầu tư ban đầu như PLC… khá cao nên chỉ thích hợp cho những công trình cao cấp với nhu cầu bơm cấp nước khắc khe.
Về bản thân đồ án này dù với sự chỉ dẫn, hỗ trợ nhiệt tình của thầy cùng với tham khảo từ nhiều phía nhưng với bản chất là một đồ án môn học cùng với khả năng giới hạn kiến thức của sinh viên khi mới tập làm quen với thiết kế một hệ thống thực tế. Nên đồ án vẫn còn rất sơ sài và chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót thậm chí là sai sót. Mong Thầy thông cảm và góp ý. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP 2.1 Quy mô Toà nhà dân cư: có máy bơm và bồn nước trên mái nhà 2.1 Đặc điểm: - Không đủ áp lực nước để bơm lên bồn nước trên mái nhà.
- Mọi người đều xài chung một bồn cấp nước phía trên mái nhà và một bồn nước ngầm cấp phía dưới, cùng với một hệ thống máy bơm nước dùng chung. - Ở các tầng phía dưới do áp lực cao sẽ dùng thêm van giảm áp để giảm áp lực, thường là 2 bar. Các tầng gần mái do gần bồn nước mái nhà, nên áp lực thấp có thể sẽ lắp thêm bơm tăng áp để đảm bảo áp lực nước cấp. - Vận tốc nước chọn trung bình là 2m/s.
Có được lưu lượng cấp cho từng khu vực ta sẽ tính được tiết diện đường ống. 1 2 3 4 5 Đồng hồ Bồn nước Máy bơm Bồn nước Bơm tăng áp nước ngầm nước mái Nước thuỷ 6 cục Bình đều áp 9 8 7 Van giảm áp Hộ sử dụng Hộ sử dụng Sơ đồ 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống 2.2 Tính toán 5 Nhà dân cư 1240 người (lấy trung bình 6 người căn hộ), tiêu chuẩn dùng nước lấy 300 l/ng/ngày/đêm. + Tính toán bể chứa ngầm dự trữ: Lưu lượng nước dân cư Qsh = 300 x 1240/1000 =372 m3/ngày đêm. Tính toán nhu cầu cấp nước cho các dịch vụ công cộng: tưới cây, rửa sàn… Chọn theo tiêu chuẩn: TCXDVN – 33 – 2006, chọn lưu lượng nước cấp cho nhu cầu công cộng bằng 10% lưu lượng tính toán cho toà nhà.
Lưu lượng nước cho các dịch vụ công cộng: Qcc = 372 x 0,1 = 37,2 m3/ngày đêm. Tổng lưu lượng nước cấp vào cho toà nhà: => Qtc = Qsh + Qcc = 372 + 37,2 = 409,2 m3/ngày đêm. Ta chọn 409 m3/ngày đêm. Dung tích bể ngầm được tính theo công thức: Qbể = (0,5/>2) x Qtc = 1,6 x 409 = 654,4 m3/ngày đêm.
=> Chọn bể ngầm có dung tích: 654 m3. Như vậy hồ nước có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng cho toàn toà nhà hơn một ngày đêm trong điều kiện nếu ngưng nguồn cấp nước thuỷ cục bên ngoài. + Tính toán bể áp mái: Nhu cầu sử dụng nước trong một giờ: Qh = Qsh/24giờ = 372/24 = 15,5 m3/h. => Dung tích điều hoà bể nước mái: Wbc = 0,3 x 372 = 111,6 m3 => Chọn bể áp mái cho sinh hoạt là: 110 m3 (chia làm 2 bể mỗi bể 55m3).
+ Tính toán bơm nước: Lưu lượng Qb,Cột áp và đường kính ống Tính toán bơm chính bơm nước từ bể ngầm lên bể áp mái: Theo các thông số tính toán trên ta chọn: Qb = 55 m3/h. Đường kính ống hút: lưu lượng Q = 55 m3/h (15,3l/s), vận tốc 2m/s.14 2 3600 => Chọn 2 ống hút có đường kính DN100 Đường kính ống đẩy: lưu lượng Q = 55 m3/h(15,3l/s), vận tốc 3m/s.14 3 3600 => Chọn ống đẩy có đường kính DN80. + Tính cột áp, chọn máy bơm Từ thông số tính toán trên và số tầng toà nhà :20 tầng = 60m, ống đi ngang 20m, lưu lượng 15,3 l/s. Ta có: Cột áp cao H1 = 60 + 4 = 64m cao.
H2 lấy bằng 5m phun theo độ cao. H3 = ∆Pmasát + ∆Pcụcbộ Trong đó: ∆Pms: Tổn thất ma sát đường ống (Pa) ∆Pcb: Tổn thất áp suất cục bộ (Pa) L: chiều dài đoạn ống (m) : mật độ nước (1000kg/m3) V: tốc độ nước (m/s) D: đường kính trong của ống (m) : Hệ số trở kháng cục bộ. : Hệ số trở kháng ma sát ,xác định theo công thức sau: 1 = (3) (1.64)2 𝑙 𝑉2 𝑃𝑚𝑠 = = (𝑃𝑎) (4) 𝑑 2 𝑉𝑑 𝑅𝑒 = (5) 7 =>Độ nhớt của nước: γ = 0,8. 105 > 104 => Dòng chảy rối 0.8 =>Pcb với mỗi van có trở kháng cục bộ là 2,5 và co 900 là 0,6.
Trở kháng cục bộ tổng là 5,6.52m nước cao 2 =>H3 = 0,45 + 2,52 = 2,97 3 mét nước cao. Vậy H = 64 + 5 + 3 = 72 mét nước. Lưu lượng là 55 m3/h = 917 l/min =>Dựa vào đồ thị chọn máy bơm nước ta chọn máy bơm nước có công suất 19kw (25Hp).1 Khái niệm Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài( cơ năng, điện năng, thủnăng,…) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống.2 Phân loại máy bơm nước Người ta chia máy bơm nước ra nhièu loại dựa vào những đặc điểm như: nguyên lý tác động của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy bơm, kết cấu máy bơm, mục đích máy bơm, loại chất lỏng cần bơm…Trong đó thường dùng đặc điểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được chia làm hai nhóm: Bơm động học và Bơm thể tích. Bơm động học: 8 Trong buồng công tác của máy bơm động học, chất lỏng được nhận năng lượng liên tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vào đến cửa ra của bơm.
Loại máy bơm này gồm có những bơm sau: *Bơm cánh quạt: (gồm máy bơm nước li tâm, hướng trục, chánh chéo): Trong loại máy bơm này, các cánh quạt gắn trên bánh xe công tác (BXCT) sẽ truyền trực tiếp năng lượng lên chất lỏng để đẩy chất lỏng dịch chuyển. Loại bơm này thường có lưu lượng lớn, cột áp thấp (trong bơm nước gọi cụ thể là cột nước) và hiệu suất tương đối cao, do vậy thường được dùng trong nông nghiệp và các ngành cấp nước khác. *Bơm xoắn: Chất lỏng qua các rãnh BXCT của máy bơm sẽ nhận được năng lượng để tạo dòng chảy xoán và được đẩy khỏi cửa ra BXCT. Người ta dùng máy bơm này chủ yếu trong công tác hút nước hố thấm, tiêu nước, cứu hỏa… *Bơm tia: Dùng một dòng tia chất lỏng hoặc dòng khí bên ngoài có động năng lớn phun vào buồng công tác của bơm nhờ vậy hút và đẩy chất lỏng.
Loại bơm này bơm được lưu lượng nhỏ, thường được dùng để hút nước giếng và dùng trong thi công. *Bơm rung: Cơ cấu công tác của bơm này là pit tông-van giao động qua lại với tầng số cao gây nên tác động rung cơ học lên dòng chất lỏng để hút đẩy chất lỏng.Loại bơm này có lưu lượng nhỏ, thường được dùng đẻ bơm nước giếng và giếng mỏ. *Bơm khí ép: Loại bơm này nhờ tạo hỗn hợp khí và nước có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước để dâng nước cần bơm lên cao. Loại bơm này thường dùng để hút nước bẩn hoặc nước giếng.
*Bơm nước va (bơm taran): Lợi dụng hiện tượng nước va thủy lực để đưa nước lên cao. Loại bơm này được bơm lưu lượng nhỏ, thường được dùng cấp nước cho vùng nông thôn miền núi. Bơm thể tích: Nguyên lý làm việc của loại bơm này là thay đổi có chu kỳ thể tich của buồng công tác truyền áp lực hút đẩy chất lỏng. Máy bơm nước thể tích có các loại sau: 9 *Bơm pit tông: Pit tông chuyển động tịnh tiến qua lại có chu ký trong buồng công tác để hút đẩy chất lỏng.
Loại bơm này tạo cột áp cao, lưu lượng nhỏ nên trong nông nghiệp ít dùng, thường được dùng trong máy móc công nghiệp. *Bơm roto: Dùng cơ cấu bánh răng hoặc bánh vít, cánh trượt đặt ở chu vi phần quay của bơm để đẩy chất lỏng. Bơm này gồm có: bơm răng khía, bơm pit tông quay, bơm tấm trượt, bơm vít, bơm pit tông quay, bơm chân không vòng nước… Bơm roto có lưu lượng nhỏ thường dùng trong công nghiệp. Ngoài ra còn có rất nhiều loại bơm động học và bơm thể tích khác được sử dụng trong thực tế sản xuất và đời sống.3 Cấu tạo của máy bơm nước Hình 2.1 Cấu tạo của máy bơm nước Gồm có 4 bộ phận: Bánh công tác: kết cấu có 3 dạng chính là cánh mở hoàn toàn, mở một phần và mở bán kín.
Bánh công tác được lắp trên trục của bơm cùng với các chi tiết cố định với trục tạo nên phần quay của bơm gọi là roto. Bánh công tác được đúc bằng gang hoặc thép theo phương pháp đúc chính xác. Các bề mặt cánh dẫn và đĩa bánh công tác yêu cầu phải có độ nhẵn tương đối cao (tam giác 3 đến 6) để giảm tổn thất. Bánh công tác 10 và roto của máy bơm nước đều phải cân bằng tĩnh và cân bằng động để khi làm việc bánh công ác không cọ xát vào thân bơm.
Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và được lắp với bánh công tác thông qua mối ghép then. Bộ phận dẫn hướng vào: Hai bộ phận này thuộc thân máy bơm thường.