CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG - KIỂM TRA Dựa vào mức độ tự động hóa, trạm bơm nông nghiệp có thể chia làm ba nhóm: - Nhóm điều khiển thủ công: Khi kiểm tra trạng thái trang thiết bị và các dạ
Trang 1Hình 10 -18 Sơ đồ thông gió động cơ điện lớn
a,δ- hệ thống thông gió kiểu xuyên: lấy không khí từ gian máy, lấy không khí từ ngoài;
b- hệ thống thông gió khép kín, làm nguội bằng thiết bị làm nguội 1- gian máy; 2- động
cơ điện trục ngang; 3- hố móng; 4,6- tháo và dẫn không khí; 5- cửa lấy không khí từ
ngoài; 7- thiết bị làm nguội không khí
Trong các gian ắc quy, trong đó nạp điện cho ắc quy với điện áp 2,3 V cho mỗi đơn
vị, cần có thông gió riêng Trong các buồng dẫn cáp và buồng máy cắt dầu cần đặt
thông gió sự cốú thổi ra Trong các buồng dầu cần đặt thông gió thổi ra độc lập Trong
các phòng điều khiển trung tâm, phòng nghỉ, ở đó nhân viên có mặt thường xuyên, có
thể đặt hệ thống điều hòa Ở các trạm bơm nhỏ, lượng nhiệt tỏa ra ít, nhiệt độ trong gian
máy luôn luôn bảo đảm trong phạm vi thích hợp hoặc sàn động cơ đặt cao hơn mặt đất
xung quanh nhà máy có thể bố trí nhiều cửa sổ đối xứng để thông gió cho nhà máy Mỗi
giờ phải thay đổi lượng không khí trong nhà máy ít nhất là 2 đến 3 lần
Khi lượng không khí cần thay đổi trong một giờ lớn hơn lượng không khí thay đổi
của tự nhiên thì cần phải bố trí hệ thống thông gió Thường chọn nhiệt độ lúc 13 giờ làm
nhiệt độ tính toán Gọi W là lượng không khí cần thông gió trong 1 giờ thì:
=
−
Trong công thức ( 10 - 5 ) :
Qthlà nhiệt lượng thừa, ( kcal/h ) :Qth= Σ Qt − Σ Qtt, ( kcal/h ), trong đó:
Σ t Q là tổng lượng nhiệt tỏa ra từ động cơ (Qdc) và từ dây dẫn (Qdd), ( kcal/h) :
Σ t Q = Qdc+ Qdd, ( kcal/h );
Qdc = 860 ( N 1 − ηdc) β n, ( kcal/h ); với N - công suất định mức của động cơ
(kW), ηdc là hiệu suất độngm cơ, β là hệ số phụ tải của động cơ, n - số tổ máy chạy
đồng thời Khi động cơ làm nguội bằng thông gió khép kín thì nhiệt lượng toả ra trong
buồng chỉ còn 7,5 10% của công thức tính ở trên, nghĩa là Q'dc= 0 075 01( , , )Qdc
Qdd = 2160 2.i , ( kcal/h ), với i là cường độ trung bình của dòng điện qua 1 mm2
tiết diện dây dẫn ( A/mm2 );
Trang 2Σ tt Q là tổng lượng nhiệt tổn thất xung quanh nhà máy: Σ tt Q = k F t ( 1− t2), với
F ( m2 ) là diện tích của tường, k là hệ số truyền nhiệt của 10C, tính ra kcal/m2 trong 1
giờ Hệ số k lấy như sau:
Đặc tính của bề mặt Hệ số k ( kcal/m2.h )
C là tỷ nhiệt của không khí, bằng 0,24 kcal/kg cho 10C;
t1 là nhiệt độ cho phép lớn nhất của không khí trong buồng;
t2- nhiệt độ không khí bên ngoài đưa vào;
γk- trọng lượng riêng của không khí đưa vào: k
t
γ =
÷
1293
273 , ( kg/m3 )
I CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG - KIỂM TRA
Dựa vào mức độ tự động hóa, trạm bơm nông nghiệp có thể chia làm ba nhóm:
- Nhóm điều khiển thủ công: Khi kiểm tra trạng thái trang thiết bị và các dạng đóng
ngắt các tổ máy chính hay phụ đều thực hiện bằng tay tại nơi điều khiển, chỉ trừ khi có
sự cố tổ máy bơm chính mới ngắt tự động Trạm bơm điều khiển thủ công ( thường là
trạm bơm di động ) thường dùng với diện tích tưới nhỏ, thường không có các dụng cụ
kiểm tra và tín hiệu, nhân viên vận hành tiến hành kiểm tra bằng mắt thường, đôi khi để
đề phòng sự cố trên trạm bơm họ dùng thiết bị bảo vệ đơn giản nhất như dùng dụng cụ
điện để bảo vệ động cơ điện
- Nhóm nửa tự động: Nhân viên vận hành từ phòng điều khiển trung tâm điều khiển
các thiết bị ( như khởi động hay ngắt tổ máy chính ở chế độ bình thường ) dựa vào biểu
đồ cấp nước hoặc điều khiển theo lệnh của lãnh đạo hệ thống tưới Chỉ dừng tự động
máy bơm chính khi sự cố và các hệ thống thiết bị phụ làm việc đảm bảo vận hành không
bị sự cố Trên các trạm bơm điều khiển nửa tự động, việc mở hay dừng tổ máy bơm
chính từ xung lệnh, cần được tiến hành theo trình tự nghiêm ngặt Ví dụ, ở trạm bơm mà
các máy bơm chính được đặt cao hơn mực nước bể hút thì đầu tiên đóng thiết bị mồi
nước cho máy bơm, khi nước đã mồi đủ thì cảm biến tiếp xúc điện tác động gởi tín hiệu
khởi động động cơ điện và ngắt thiết bị chân không Khi động cơ điện đạt vòng quay
định mức thì cho tín hiệu mở van đường ống và khi van đã được mở toàn bộ thì cho tín
hiệu hoàn thành mở máy Việc ngắt tổ máy bơm làm thứ tự ngược lại
Trong quá trình trạm bơm làm việc bình thường, cần tiến hành kiểm tra: mực nước ở
thượng hạ lưu, ở các giếng thấm và giếng tháo; kiểm tra mực dầu ở các thùng dầu của
Trang 3động cơ của két dầu áp lực, kiểm tra nhiệt độ ổ trục và ở cuộn dây của động cơ điện,
kiểm tra áp lực nước, áp lực dầu và không khí trong đường ống, kiểm tra dòng chảy
trong hệ thống cấp nước kỹ thuật, kiểm tra độ chênh áp lực trước và sau lưới chắn rác và
các công trình thiết bị khác
- Nhóm tự động: Máy móc làm việc theo chương trình lập sẵn, không có tác động
của nhân viên vận hành
Phương pháp điều khiển được phổ biến hơn cả là điều khiển từ xa, từ phòng điều
khiển trung tâm thông qua thiết bị cơ học từ xa truyền và nhận số lượng thông tin lớn
( về trạng thái thiết bị và công trình, về các tổ máy đã đóng ngắt, sữa chữa, các số đọc
trên các thiết bị đo lường - kiểm tra, về phụ tải trên các động cơ điện, về lưu lượng và số
lượng nước, về nhiệt độ ổ trục v.v ) Điều khiển từ xa được dùng cả trong các trạm
bơm lớn riêng biệt hoặc nhóm các trạm bơm Trạm bơm tự động hóa được dùng trong
trường hợp khi có khả năng tổ chức tín hiệu đơn trị để mở hoặc dừng máy chính: khi cần
duy trì mực nước đã cho trong kênh dẫn và kênh tháo hoặc trong tháp điều tiết, khi cấp
nước vào các mạng lưới tưới kín
Thiết bị đo lường - kiểm tra trạng thái của trang thiết bị và thượng hạ lưu và cấp tín
hiệu cho hệ thống tự động của trạm bơm gồm: thiết bị đo mực nước, tín hiệu dòng, thiết
bị đo lưu lượng v.v Sau đây ta nghiên cứu một số thiết bị đã nêu trên
I Thiết bị đo mực nước :
Thiết bị đo mực nước: phao, tiếp điểm điện, âm học, dùng để đo mực nước hoặc mực
dầu trong các thùng hoặc bể hở Hình 10 - 19,a trình bày một sơ đồ cảm biến để đo từ xa
mực nước trong giếng hở có giao động mực nước lớn ( đến 20 m ) Khi mực nước trong
giếng 1 hạ xuống ( hoặc tăng lên ) thì phao 4 hạ xuống còn đối trọng 2 nâng lên, trục
chính của tổ máy bơm chính quay một góc tỷ lệ với sự thay đổi mực nưóc Sự thay đổi
tương ứng này được chỉ ra trên máy đếm và tạo xung gởi đến dụng cụ đo thứ cấp Để
kiểm tra mực nước trong vỏ máy bơm, trong thùng chân không, trong các giếng thấm và
giếng tháo v.v ta có thể dùng bộ truyền tín hiệu mực nước như Hình 10 - 19,b
Nguyên tắc hoạt động của dụng cụ này là sự thay đổi điện dung phụ thuộc vào sự thay
đổi mực nước Bộ rơle biến điện trở của các cảm biến 2, 3, 4 thành tín hiệu điện Để đo
mực nước hoặc mực dầu ở các trạm bơm người ta sử dụng các thước đo mực nước hoặc
các ống thủy tinh đo nước
Trang 4Hình 10 - 19 Các sơ đồ đo mực nước
a - Sơ đồ cẩm biến để đo mực nước từ xa;
b - Sơ đồ tín hiệu - điều chỉnh mực nước:
Ký hiệu của sơ đồ b :1- cáp ; 2, 3, 4- các cảm biến tương ứng với mực nước: trên,
dưới, " khô " ; 5 - máy bơm chìm ; 6 - giếng khoan
II Tín hiệu dòng:
Tín hiệu dòng ( rơle dòng ) được đặt trong phần chảy ổn định của đường ống để báo
tình trạng dòng chảy trong ống Nguyên tắc hoạt động của tín hiệu dùng sự cân bằng mô
men xoắn phát sinh trong dòng chất lỏng ổn định hoặc dựa vào sự chênh lệch áp lực ở
hai phía của bộ phận cản cục bộ đặt trong phần dòng chảy ổn định
III Máy đo lưu lượng
Thiết bị đo lưu lượng có nhiều loại: đập tràn tam giác thành mỏng, thước đo mực
nước, đồng hồ đo nước kiểu turbin, ống Ven tu ri, vòi ven tu ri, ống đo khuỷu cong
1 Đồng hồ đo nước kiểu turbin
Đồng hồ đo nước kiểu turbin gồm: bánh xe xoắn 2 ( xem Hình 10 - 20 ) đặt nằm
ngang quay quanh một trục, số vòng quay tỷ lệ với lượng nước chảy qua nó, khi bánh xe
quay sẽ truyền lên kim đồng hồ đo nước 4 qua trục truyền 3 Để biểu thị các đặc trưng
thủy lực của đồng hồ đo lưu tốc người ta dùng lưu lượng đặc trưng Khi chọn đồng hồ đo
nước để sử dụng cần phải căn cứ vào những các điều kiện sau: Lưu lượng định đo lớn
nhất không lớn hơn 50% lưu lượng đặc trưng, phụ tải sử dụng lớn nhất bằng 0,2 0,25
lưu lượng đặt trưng và lưu lượng nhỏ nhất không nhỏ hơn 0,02 0,05 lưu lượng đặc
trưng để đảm bảo độ nhậy của đồng hồ đo Lưu lương đặc trưng tra trong bảng tra cứu
của đồng hồ đo Để đảm bảo độ chính xác của số liệu đo, quy định: trước đồng hồ đo
nước phải có một đoạn ống thẳng bằng 5 10 lần đường kính ống, phía sau đồng hồ có
đoạn thẳng dài 3 5 lần đường kính ống, van phải lắp xa đồng hồ một đoạn lớn hơn 0,5
m Nhược điểm của đồng hồ đo nước kiểu này là không thể đo được lưu lượng tức thời
Trang 5Hình 10 -20 Thiết bị đo lưu lượng theo tốc độ kiểu turbin
2 Ống Ven tu ri:
Ống Ven tu ri ( Hình 10 -21,a ) gồm hai đoạn nón cụt nối lại với nhau Tỷ số giữa
đường kính nhỏ và đường kính lớn thường là : d/D = 0,3 0,7 Lưu lượng chảy qua ống
Ven tu ri được tính theo công thức sau:
Q = c α d n
γ
Trong đó: d - đường kính ống nhỏ, ( mm );
n- độ chênh áp lực của cột chất lỏng trong ống đo áp lực;
γ - dung trọng của nước, ( kg/m3 );
c - hệ số, lấy bằng 0,04445 khi nhiệt độ t = 1 200C, chất lỏng trong ống
đo áp là thủy ngân và d tính bằng mm, γ tính bằng kg/m3;
α- hệ số phụ thuộc tỷ số d/D, lấy như sau:
d/D 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Tổn thất cột nước trong ống Ven tu ri có thể tính: h = 0,22 n d
D
( 1 2) 2
Ống Ven tu ri dùng để đo lưu lượng trong đường ống có đường kính ≥ 150 mm, ống
phải được lắp giữa hai đoạn ống thẳng, đoạn ống thẳng trước Ven tu ri dài 13 lần đường
kính ống, đoạn sau dài bằng 5 lần đường kính ống
Trang 6Hình 10 -21 Ống Ven tu ri
3 Vòi Ven tu ri ( xem Hình 10 - 22 )
Hình 10 -22 Cấu tạo vòi Ven tu ri
Vòi Ven tu ri về nguyên lý giống ống Ven tu ri chỉ khác là dùng vòi sẽ cho chiều dài
ngắn hơn, do đó tổn thất cột nước cũng nhỏ hơn so với ống Ven tu ri
Loại ống đo và vòi Ven tu ri có các ưu điểm : có thể dùng đo được chất lỏng bẩn, lưu
lượng lớn, có thể đo dược lưu lượng tức thời, tổn thất cột nước nhỏ ( dưới 0,4 m ) Nhưng
nó cũng có nhược điểm là : chiều dài lớn ( bằng 5 8 lần D, vòi Ven tu ri nhỏ hơn ) và
Trang 7phải lắp bộ phận đo áp bằng thủy ngân ở ngoài Để rút ngắn kích thước nhà máy, ống
Ven tu ri có thể đặt trong hầm ngoài nhà máy
4 Khuỷu cong đo nước:
Hình 10 - 23 Sơ đồ thiết bị đo nước khuỷu cong
Tại chỗ uốn cong 1 của đường ống ( xem Hình 10 - 23 ) ta khoan một lỗ ở chỗ lồi và
một lỗ ở chỗ lõm có đường kính 10 mm và nối chúng với thiết bị đo áp lực hình chữ U
hoặc một loại đồng hồ đo lưu lượng làm việc theo nguyên lý chênh lệch áp lực Dựa vào
độ chênh lệch áp lực giữa hai phía ta có thể tính được lưu lượng chảy qua ống Tốc độ
nước chảy qua ống cong có trị số sao cho độ chênh áp lực ở hai phía lồi và lõm không
thấp hơn 10 mm thủy ngân, trị số đó khoảng 1 m/s
Lưu lượng được tính theo công thức:
Q = 3,49.µ 2
Trong đó: µ- hệ số lưu lượng, xét đến sự sai khác giữa lý luận và thực tế do lưu tốc
trong ống khuỷu không đều;
D - đường kính trong của ống khuỷu, ( m );
R - bán kính thủy lực của ống khuỷu, ( m );
S - tỷ số giữa dung trọng chất lỏng đo áp trong ống đo chữ U vàγ nước;
∆h- độ chênh của cột chất lỏng trong ống hình chữ U
Công thức trên có thể tính khi thiết bị đo nước lắp ở đường ống hút hoặc ống đẩy
Ngoài ra còn có thể dùng công thức tính lưu lượng sau:
Q = 0,0443α
γ
2 2
D h
∆
Trong đó: γ - dung trọng của nước;
α - hệ số, bình quân bằng 1, nếu R/D = 0,95 1,5
Trang 8Độ chính xác của thiết bị đo khoảng 5 %
Trước khi tính phải dùng các thiết bị đo lưu lượng khác để đo các lưu lượng khác
nhau với độ chênh ∆hvà Q, sau này khi có ∆hta có thể đọc ngay ra được Q Loại thiết
bị đo này hiện được ưa dùng vì: giá thành rẻ lại dễ lắp , thuận tiện lại nhậy Nếu dùng
các phương pháp khác như điện hoặc cơ để đo ∆h thì quản lý sẽ đơn giản đi nhiều Khi
đo dòng chảy nên đo ở bể hút hoặc ở kênh dẫn Đo nước bằng hình thức này tổn thất cột
nước nhỏ và dụng cụ đo này có thể tự làm lấy được Dung trọng chất lỏng đo áp lực
chọn tương đối lớn, có thể 2,5 6,0
Chương XI NHÀ MÁY CỦA TRẠM BƠM
Nhà máy của trạm bơm là nơi đặt các thiết bị động lực ( máy bơm, động cơ ) và các
trang thiết bị phụ ( bơm chân không, các hệ thống thiết bị phụ cơ, điện v.v ) phục vụ
cho việc bơm nước thuận lợi và an toàn
A CÁC LOẠI NHÀ MÁY BƠM
Dựa vào kiểu, hình thức kết cấu nhà máy, vùng sử dụng, điều kiện địa hình, loại
nguồn nước v.v nhà máy bơm được chia ra theo nhiều cách:
- Theo cách lắp trục tổ máy bơm: nhà máy trục ngang hay trục đứng với ống
tháo khuỷu hay ống tháo xoắn, loại cáp xuyn hay loại giếng
- Theo phương pháp dẫn nước đến máy bơm: nhà máy có ống hút hay tự chảy,
loại buồng khô hay buồng ướt, loại ống hút cong đặt trong khối móng nhà máy
- Theo cao trình đặt máy bơm so với mực nước ở nguồn: nhà máy với máy bơm
đặt cao hơn hay thấp hơn mực nước mực nước nguồn
- Theo hình thức kết cấu phần trên và phần dưới nhà máy: nhà máy kết cấu phần
trên cao, nhà máy có kết cấu phần trên thấp, nhà máy hở, nhà máy có phần dưới dạng
khối, nhà máy buồng khô hay buồng ướt
- Theo giải pháp bố trí công trình chính: Nhà máy tách riêng hay bố trí kết hợp
với cửa lấy nước hoặc với công trình tháo
Đối với trạm bơm phục vụ nông nghiệp việc phân loại nhà máy bơm thường theo
điều kiện cấu tạo Nhà máy của trạm bơm đặt cố định chia ba loại ( Hình 11 - 1 ):
