Bài giảng Tổ chức thi công - Chương 6: Thiết kế tổ chức hệ thống điện, nước công trường

Nội dung text: Bài giảng Tổ chức thi công - Chương 6: Thiết kế tổ chức hệ thống điện, nước công trường

1. 10/16/2017 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TỔ CHỨC HỆ THỐNG ĐIỆN, NƯỚC CÔNG TRƯỜNG (2 tiết) 3 1. KHÁI NIỆM CHUNG  Nhu cầu về điện, nước cùng các nguồn năng lượng khác phụ thuộc vào:  Khối lượng xây lắp trên công trường,  Tính chất và biện pháp thi công được áp dụng,  Chức năng và quy mô sản xuất,  Số lượng công nhân,  Máy móc phục vụ và điều kiện tại chỗ. 4 2
2. 10/16/2017  Thiết kế cấp điện nước, năng lượng phụ thuộc vào việc điều tra khảo sát khu vực xây dựng để chọn nguồn cấp hợp lý và kinh tế nhất. Phương án tốt nhất được chọn là từ mạng có sẵn trong khu vực, nếu không có sẵn thì xây dựng trạm nguồn cung cấp riêng.  Yêu cầu mạng kỹ thuật tạm là đơn giản, xây dựng nhanh, dễ dàng, chi phí cho xây dựng thấp, đòi hỏi sử dụng các loại thiết bị cơ động, kết cấu tháo lắp được để sử dụng nhiều lần. 5 2. THIẾT KẾ TỔ CHỨC CẤP ĐIỆN CÔNG TRƯỜNG 6.2.1. Đặc điểm và yêu cầu cấp điện cho công trường  Công suất sử dụng của công trường xây dựng khác nhau tuỳ qui mô và thường rất lớn.  Chi phí điện năng có thể chiếm từ (0,5÷1,5)% giá thành công tác xây lắp. 6 3
3. 10/16/2017  Điện áp sử dụng cho công trình gồm nhiều loại khác nhau (110V, 220V, 380V, 1 pha, 3 pha).  Yêu cầu về thời gian cung cấp điện khác nhau :  Loại 1: Phụ tải yêu cầu cấp điện liên tục, nếu mất điện gây nguy hiểm đến tính mạng công nhân hay hư hỏng công việc. Ví dụ: Thi công trong tuy nen ngầm thì thiết bị thông gió phải hoạt động liên tục, thi công đổ bê tông dưới nước  Loại 2: Các loại phụ tải mà khi ngưng cung cấp điện sẽ dừng công việc làm cho sản phẩm bị hư hỏng (cho phép ngừng cấp trong thời gian ngắn để đổi nguồn phát).  Loại 3: Các phụ tải chiếu sáng, loại này có thể ngừng cấp điện trong thời gian tương đối dài. 7  Yêu cầu về chất lượng cấp điện:  Yêu cầu về điện áp: Độ sụt điện áp ở thiết bị dung điện xa nhất đối với mạng động lực ΔU=±5%Uđm; đối với mạng chiếu sang ΔU= ±2,5%Uđm; đối với mạng chung động lực và chiếu sángΔU=±6%Uđm.  Độ lệch tần (tần số): Cho phép 0,5Hz (công suất tiêu thụ phải nhỏ hơn công suất nguồn).  Bảo đảm an toàn sử dụng điện cho người và thiết bị 8 4
4. 10/16/2017 2.2. Nội dung thiết kế tổ chức cấp điện a. Xác định công suất tiêu thụ trên toàn công trường  Các bộ phận tiêu thụ điện trên công trường:  Điện dùng cho nhóm động cơ, máy móc, thiết bị:  Điện dùng cho các quá trình sản xuất: 9  Điện dùng chiếu sáng: Trong nhà: Ngoài nhà: Tổng cộng công suất nguồn: 10 5
5. 10/16/2017 Với:  Pđci: Công suất định mức của động cơ dùng trong loại máy i;  η: Hệ số hiệu suất của động cơ(η= 0,78);  Psxi: Công suất yêu cầu của quá trình sản xuất i, phụ thuộc khối lượng công việc và định mức tiêu hao về điện năng;  Cosϕ: Hệ số công suất, phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng và sự làm việc đồng thời; 2  Si, Si’: Diện tích chiếu sáng trong, ngoài (m ); 2  qi, qi’: Định mức chiếu sáng trong, ngoài (W/m );  k1,2,3,4: Hệ số sử dụng điện không đều của các phụ tải;  k: Hệ số tổn thất công suất trên mạng dây;  k=1,05: Nguồn là các máy phát;  k=1,1: Nguồn là các máy biến áp. 11 b. Chọn nguồn cung cấp  Nguồn là mạng điện khu vực: Khi trong khu vực có sẵn mạng điện chung thì nên chọn nguồn từ đó. Việc chọn phụ thuộc vào điện áp, công suất, tình trạng mạng dây mà công tác tổ chức cấp điện khác nhau.  Mạng điện khu vực là cao áp: Mạng điện khu vực xây dựng rẽ nhánh từ lưới điện cao áp bằng các trạm biến áp (U≥35kv_trung gian; U<35kv_trực tiếp).  Mạng hạ thế: Có thể đặt thêm trạm biến áp mới hoặc mở rộng trạm biến áp cũ, làm mới hoặc sử dụng lại đường dây cũ. 12 6
6. 10/16/2017  Nguồn máy phát tại chỗ: Sử dụng khi không có sẵn lưới điện khu vực hoặc khi có mạng điện ở khu vực nhưng công trường xa và phân tán trên địa bàn rộng, khối lượng công tác không lớn hoặc trong giai đoạn chuẩn bị công trường, khi chưa lắp được mạng điện chính thức.  Vị trí đặt: Đặt gần trung tâm khu vực phụ tải, đảm bảo cự ly an toàn, nên chọn vị trí có hướng gió để dễ làm nguội nguồn bằng phương pháp tự nhiên, tránh xa khu vực nguy hiểm (cháy, nổ, hóa chất ), không cản trở công tác vận chuyển và đi lại trên công trường.  Ưu điểm: của dạng này là có tính cơ động cao, có thể di chuyển đến gần thiết bị, chủ động sử dụng theo yêu cầu tiến độ thi công, thời gian xây dựng lắp đặt nhanh. 13 c. Thiết kế mạng dây Thiết kế mạng điện cấp cho công trường gồm 2 phần chính:  Phần mạng dây trên không nối từ nguồn đến trung tâm phân phối;  Phần mạng dây từ trung tâm phân phối đến các phụ tải. 14 7
7. 10/16/2017  Mạng dây trên không:  Tổng hợp và nghiên cứu các tài liệu liên quan.  Nghiên cứu về phụ tải: Phân nhóm (động lực, chiếu sáng) và tính công suất.  Vạch tuyến đường dây: Dựa vào tổng mặt bằng thi công công trình và công trường, đặc điểm và tính chất, vị trí của các phụ tải mà vạch tuyến và xác định khối lượng dây dẫn đảm bảo tổng khối lượng dây dẫn nhỏ nhất.  Lập sơ đồ phân phối theo tuyến dây và phụ tải.  Chọn tiết diện dây dẫn. 15  Một số yêu cầu khi chọn tiết diện dây:  Đường dây phải tải được dòng điện chạy qua nó theo tính toán:  Tổn thất điện áp tính toán phải bé hơn tổn thất điện áp cho phép:  Đảm bảo được độ bền cơ học: Hệ thống dây dẫn phải chịu được sức căng dưới tác dụng của tải trọng, của gió ,có thể lấy theo quy định sau: dây dẫn đồng (S≥6mm2), dây dẫn nhôm (S≥16mm2), dây thép (S≥Ø4). 16 8
8. 10/16/2017  Để đơn giản trong tính toán đường dây tạm:  Thường với đường dây trên không ta chọn theo điều kiện tổn thất điện áp rồi kiểm tra lại theo điều kiện cường độ.  Còn với đường dây nhánh đến phụ tải thì chọn theo điều kiện cường độ rồi kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp. 17  Chọn tiết diện dây pha: Theo điều kiện cường độ Itt:  Với điện động lực thì:  Với điện chiếu sáng thì:  Sau đó kiểm tra điều kiện Itt < Icp và tra bảng để xác định tiết diện dây dẫn. Với P: Công suất của cả3 pha (kw); PP: Công suất chiếu sáng của từng pha (kw); UP, Ud: Điện áp pha, dây (kv, v); cosϕ: Hệ số công suất phụ tải (0,7-0,75). 18 9
9. 10/16/2017  Nếu tính theo điều kiện tổn thất điện áp thì tiết diện dây dẫn có thể xác định theo các công thức sau: Với Ik: Cường độ dòng diệ nở pha k (A); Lk: Chiều dài dây dẫn đến phụ tải ở pha k (m); ΔU(%): Tổn thất điện áp cho phép (tra bảng phụ thuộc điều kiện phụ tải); Uđm: Điện áp định mức (kv, v); ρ: Điện trở suất của dây dẫn (Ω.mm2/m, phụ thuộc chất liệu dây) 19  Chọn tiết diện cho dây trung tính:  Với mạng 3 pha có thể lấy:  Với các mạng khác thì: 20 10
10. 10/16/2017  Chọn thiết bị bảo vệ đường dây dẫn và chống sét:  Chọn thiết bị bảo vệ, yêu cầu chọn phù hợp với công suất, dòng điện, sơ đồ nguyên lý , bao gồm các loại: Áptomat, khởi động từ, các loại thiết bị đóng ngắt khác (cầu dao, cầu chì ).  Chống sét bảo vệ đường dây: Đặt thu lôi chống sét và nối đất chân sứ. 21 3. THIẾT KẾ TỔ CHỨC CẤP NƯỚC CÔNG TRƯỜNG 3.1. Đặc điểm và yêu cầu chung  Hệ thống cấp nước phải đáp ứng đầy đủ, thuận tiện cho quá trình sản xuất, sinh hoạt, phòng cháy.  Tận dụng mạng cấp có sẵn khu vực để nâng cao chất lượng cấp nước, giảm kinh phí xây dựng, khai thác và bảo quản  Hệ thống cấp nên đơn giản, tháo lắp dễ, thuận lợi trong di chuyển, và sử dụng được nhiều lần.  Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sử dụng. 22 11
11. 10/16/2017 3.2. Nội dung thiết kế tổ chức cấp nước  Tùy thuộc đặc tính và quy mô công trình mà quy định nội dung của công tác này, công việc chính bao gồm:  Xác định lưu lượng nước cần dùng;  Chọn nguồn nước theo yêu cầu chất lượng và số lượng;  Thiết kế và chọn mạng lưới cấp nước cho công trường;  Thiết kế các công trình đầu cuối (nếu cần);  Bố trí các công trình cấp nước trên công trường. 23 a. Xác định hộ và lưu lượng nước tiêu thụ:  Nước dùng cho sản xuất (Nsx): Nước dùng cho các quá trình thi công xây dựng, cho các xí nghiệp phụ trợ (các trạm máy, trạm nguồn ) Với:  Q1: Lượng nước dùng cho các quá trình thi công xây dựng (l/ca; m3 /ca);  Q2: Lượng nước dùng cho các xí nghiệp phụ trợ, trạm máy (l/ca; m3 /ca);  Q3: Lượng nước dùng cho các động cơ, máy xây dựng (l/h; m3 /h);  Q4: Lượng nước dùng cho các máy phát điện nếu có (l/h; m3 /h);  k1,2,3,4: Hệ số dùng nước không đều tương ứng (Có thể lấy: k1 =1,5 ; k2 =1,25 ; k3 =2 ; k4 =1,1 ).  k: Hệ số tính đến các nhu cầu nhỏ khác chưa tính hết (k=1,2) 24 12
12. 10/16/2017 ct tt  Nước dùng cho sinh hoạt (Nsh ; Nsh ): ở công trường và khu tập thể ).  Ở công trường: Với:  kct: Hệ số dùng nước sinh hoạt không đều ở công trường (Kct =2,7);  N: Số công nhân hoạt động ở ca đông nhất (người);  q: Định mức dùng nước tính cho 1 công nhân ở công trường (l/ca);  Công trường có mạng thoát nước sinh hoạt: q=10-15 l/ng.ca;  Công trường không có mạng thoát nước sinh hoạt: q=6-8 l/ng.ca;  k: Hệ số tính đến số cán bộ hoạt động trên công trường (k=1,04-1,05);  Nt: Lượng nước tưới cây, vệ sinh môi trường (Nt =3-5 l/ngày.m2 tưới). 25  Ở khu tập thể: Với:  ktt: Hệ số dùng nước không đều ở khu tập thể (ktt = 2); tt  Qsh : Lượng nước dùng ở khu tập thể trong 1 ngày đêm (l/ng.đêm). (Phụ thuộc vào số người và cách dùng nước). 26 13
13. 10/16/2017  Lượng nước dùng cho chữa cháy (Ncc): Ở công trình và khu tập thể.  Phụ thuộc số người và diện tích của công trình, khu tập thể, có thể lấy10-20 l/s hoặc tra bảng.  Xác định tổng lưu lượng (NΣ)  Sau khi tính toán lưu lượng nước dùng cho sản xuất và sinh hoạt, ta sẽ vẽ biểu đồ tiêu thụ Nxs, Nsh cho từng khoảng thời gian 10 ngày, căn cứ vào giá trị 0,5 max (Nsx + Nsh) và Ncc để tính NΣ, sau đó chọn đường ống chính và công suất của máy bơm. 27  Nếu thì xác định lưu lượng tổng theo công thức  Nếu thì xác định lưu lượng tổng theo công thức Với:  k=1,05 -1,1: Hệ số tổn thất nước trong mạng đường ống tạm 28 14
14. 10/16/2017 b. Chọn nguồn cung cấp :  Khi chọn nguồn nước phải thoả mãn yêu cầu chất lượng nước cho cả quá trình sản xuất và sinh hoạt, đồng thời phải ổn định về khối lượng nước cấp cho công trường theo tiến độ thi công và nhu cầu sinh hoạt.  Chất lượng nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh như cấp cho khu dân cư, đô thị. Chất lượng nước dùng cho sản xuất phải đảm bảo không phá hoại hoặc gây trở ngại cho sự hoạt động bình thường của máy móc thiết bị, đảm bảo chất lượng của kết cấu xây dựng. 29  Nguồn cấp cho công trình có thể lấy từ mạng có sẵn (chủ yếu) hoặc dựa vào các nguồn tự nhiên (sông, hồ ) hoặc dựa vào nguồn nước ngầm  Khi chọn nguồn nước cần tính toán so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như: Giá thành 1 đơn vị nước cấp, khối lượng vật liệu thiết bị nhân lực cần dùng, thời gian xây dựng, chi phí cho quá trình quản lý khai thác, chất lượng nước . 30 15
15. 10/16/2017 c. Thiết kế mạng cấp:  Chọn sơ đồ: có ba loại sơ đồ mạng lưới.  Sơ đồ mạng lưới cụt: Các điểm dùng nước ở phân tán riêng rẽ trên công trường, có ưu điểm là tổng chiều dài mạng ngắn, kinh phí xây dựng thấp nhưng nhược điểm là không đảm bảo cung cấp nước liên tục (nhất là khi có điểm trên đường ống chính hỏng). 31  Sơ đồ mạng vòng: Cấp cho các khu vực sản xuất tập trung hoặc các nơi sản xuất có yêu cầu cấp nước liên tục, ưu điểm đảm bảo được việc cấp nước liên tục, nhược điểm là chiều dài mạng lưới lớn, kinh phí xây dựng lớn. 32 16
16. 10/16/2017  Sơ đồ mạng hỗn hợp: Kết hợp 2 loại sơ đồ trên, với những điểm tiêu thụ rải các cấp theo sơ đồ mạng lưới cụt, với những khu tập trung cấp theo sơ đồ mạng vòng. Dạng này tỏ ra kinh tế và được sử dụng rộng rãi trên công trường. 33  Vạch tuyến: Khi vạch tuyến cần chú ý nguyên tắc.  Mạng lưới: Phải đi đến toàn bộ các điểm dùng nước.  Các tuyến ống chính nên đặt dọc theo trục giao thông theo hướng của nước chảy về phía cuối mạng lưới , các tuyến phải vạch theo đường ngắn nhất, tổng chiều dài mạng cũng phải ngắn nhất.  Chú ý phối hợp với các mạng kỹ thuật khác để thuận tiện trong công tác vận hành, bảo quản 34 17
17. 10/16/2017  Tính toán mạng cấp: Nhằm xác định đường kính của ống nước theo vận tốc kinh tế, tổn thất áp lực của mạng tương ứng với lưu lượng tính toán, chọn chiều cao đặt đầu nước, áp lực máy bơm, vật liệu đường ống Nội dung tính toán gồm:  Xác định lưu lượng nước tính toán.  Xác định đường kính ống dẫn chính, phụ. 35  Xác định tổn thất áp lực trong các đoạn ống và toàn mạng.  Tính toán các công trình đầu mối.  Xác định đường kính ống dẫn chính (D): Với: 3  NΣ: Lưu lượng tổng cộng ( m /s);  v: Vận tốc nước chảy trung bình trong ống chính (v=1,2-1,5m/s);  Đường ống phụ có thể chọn theo cấu tạo, thường đặt nổi, dễ di động, tháo lắp 36 18