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

10/16/2017
2
CHƯƠNG 6
THIẾT KẾ TỔ CHỨC HỆ THỐNG
ĐIỆN, NƯỚC CÔNG TRƯỜNG
(2 tiết)
3
 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
1. KHÁI NIỆM CHUNG
10/16/2017
3
 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
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
2. THIẾT KẾ TỔ CHỨC CẤP ĐIỆN CÔNG TRƯỜNG
10/16/2017
4
 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
10/16/2017
5
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:
10
Tổng cộng công suất nguồn:
10/16/2017
6
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;
 Si, Si’: Diện tích chiếu sáng trong, ngoài (m
2);
 qi, qi’: Định mức chiếu sáng trong, ngoài (W/m
2);
 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
10/16/2017
7
 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
10/16/2017
8
 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
10/16/2017
9
 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
10/16/2017
10
 Nếu tính theo điều kiện tổn thất điện áp thì tiết diện dây
dẫn có thể xác định theo các công thức sau:
19
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)
 Chọn tiết diện cho dây trung tính:
 Với mạng 3 pha có thể lấy:
 Với các mạng khác thì:
20
10/16/2017
11
 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
3.1. 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
3. THIẾT KẾ TỔ CHỨC CẤP NƯỚC CÔNG TRƯỜNG
10/16/2017
12
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 ...)
24
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)
10/16/2017
13
 Nước dùng cho sinh hoạt (Nsh
ct; Nsh
tt): ở công trường và
khu tập thể...).
 Ở công trường:
25
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).
 Ở khu tập thể:
26
Với:
 ktt: Hệ số dùng nước không đều ở khu tập thể (ktt = 2);
 Qsh
tt: Lượng nước dùng ở khu tập thể trong 1 ngày đêm (l/ng.đêm). (Phụ
thuộc vào số người và cách dùng nước).
10/16/2017
14
 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.
27
 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.
 Nếu
thì xác định lưu lượng tổng theo công thức
28
 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
10/16/2017
15
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
10/16/2017
16
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
10/16/2017
17
 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
10/16/2017
18
 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):
36
 Đường ống phụ có thể chọn theo cấu tạo, thường đặt
nổi, dễ di động, tháo lắp
Với:
 NΣ: Lưu lượng tổng cộng ( m
3/s);
 v: Vận tốc nước chảy trung bình trong ống chính (v=1,2-1,5m/s);