Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật thông dụng hiện nay

Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng Hệ thống giàn thí nghiệm kiểm tra xác định thông số kỹ thuật của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ta hiện nay nhằm trợ giúp cho việc thiết kế, chế t

HÀ NỘI – 2013

Người hướng dẫn khoa học: 1 TS LÊ VŨ QUÂN

2 PGS.TS HOÀNG ĐỨC LIÊN

Mã số: 60.52.01.03 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT THÔNG DỤNG HIỆN NAY

NGUYỄN VĂN HƯNG

-HÌI -

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Học viên

Nguyễn Văn Hưng

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… i

LỜI CẢM ƠN

Lời cảm ơn chân thành đầu tiên tác giả xin được gửi đến người thầy

TS Lê Vũ Quân, PGS.TS Hoàng Đức Liên người trực tiếp hướng dẫn đã

dành nhiều thời gian, công sức để chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận

văn này

Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban

Giám hiệu, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Cơ - Điên, Bộ môn Máy nông nghiệp,

cùng toàn thể các thầy, cô tham gia giảng dạy lớp Cao học cơ khí nông

nghiệp khóa 2010 - 2012, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập,

nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao đẳng Nghề

Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh, các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân

đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới

tất cả những tập thể và cá nhân đã dành cho tác giả mọi sự giúp đỡ quý báu

trong quá trình hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Nguyễn Văn Hưng

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… ii

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHUN THUỐC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT 3

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật ở trong nước 20

Kết luận:………25

1.2 Mục tiêu, cách tiếp cận, phương pháp, đối tượng nghiên cứu 26

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 26

1.2.2 Cách tiếp cận 26

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 26

1.2.4 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu 27

1.2.5 Nội dung nghiên cứu 27

Chương 2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ LOẠI VÒI PHUN KHUYẾCH TÁN ỨNG DỤNG TRONG MỘT SỐ THIẾT BỊ PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT THÔNG DỤNG 28

2.1 Khái niệm, phân loại máy phun, vòi phun khuyếch tán đang sử dụng trong và ngoài nước 28

2.1.1 Máy phun kiểu giàn phun 28

2.1.2 Khái niệm, phân loại, cấu tạo một số loại vòi phun 31

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… iii

2.2 Ứng dụng của vòi phun khuyếch tán trong thiết bị phun kiểu giàn

phun 33

2.2.1 Hệ thống giàn phun và vòi phun 33

2.2.2 Dạng giàn phun có trợ gió 37

2.2.3 Hệ thống chỉ thị bề rộng phun 39

2.2.4 Phun thuốc có chọn lọc 40

2.3 Một số vòi phun thuốc BVTV đang sử dụng phổ biến 41

2.3.1 Một số dạng cơ bản của vòi phun 41

2.3.2 Cấu tạo một số loại vòi phun đang sử dụng phổ biến 43

2.4 Các thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun 45

2.4.1 Xác định góc phun của vòi phun 46

2.4.2 Sự phân bố đồng đều thuốc phun 49

2.4.3 Cường độ phun 50

Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA THỬ NGHIỆM CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN 51

3.1 Đề xuất phương án thiết kế hệ thống kiểm tra thử nghiệm các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun 52

3.2 Thiết kế bàn kiểm tra thực nghiệm 54

3.3 Lựa chọn, thiết kế hệ thống hỗ trợ 60

3.3.1 Bàn đỡ hệ thống xác định các thông số động học dòng phun bằng laser PIV 60

3.3.2 Lựa chọn hệ thống bơm 61

3.3.3 Thiết kế hệ thống đường ống 61

3.3.4 Thiết kế hệ thống thoát nước 62

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… iv

Chương 4 KHẢO NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ẢNH

HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN 63

4.1 Thí nghiệm xác định lưu lượng thuốc phun tiêu chuẩn 63

4.1.1 Vòi phun DG-TEEJET-11002 66

4.1.2 Vòi phun XR-TEEJET-11003 67

4.1.3 Vòi phun TEEJET-TP11002 68

4.1.4 Vòi phun XR-TEEJET-11002 69

4.2 Thí nghiệm xác định phân bố thuốc phun 70

4.2.1 Mật độ phân bố của giọt thuốc phun 70

4.2.2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của áp lực tới phân bố thuốc phun 72

4.3 Thí nghiệm xác định góc phun của vòi phun 77

KẾT LUẬN 79

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

A KẾT LUẬN 80

B KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Khoảng cách tối thiểu của vòi phun so với đối tượng phun 33

Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm lưu lượng phun thực tễ của vòi phun

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của áp lực đến góc phun của vòi phun 77

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Robot phun thuốc trừ sâu trong nhà kính 6

Hình 1.2 Kết cấu bên trong mái che……….7

Hình 1.3 Mái che……… 7

Hình 1.4 Hệ thống phun trên máy kéo 9

Hình 1.5 Kết cấu bộ phận hòa trộn thuốc sâu 9

Hình 1.6 Hệ thống hòa trộn thuốc sâu 11

Hình 1.7 Kết cấu bộ phận hòa trộn dung môi (nước) và hỗn hợp thuốc 11

Hình 1.8 Hệ thống phun cơ động cầm tay Fisher 13

Hình 1.9 Hệ thống cắt cỏ, phun thuốc trừ sâu 15

Hình 1.10 Kết cấu bộ phận phun kiểu ly tâm 15

Hình 1.11 Hệ thống phun thuốc sâu kéo tay 16

Hình 1.12 Thiết phun thuốc trừ sâu tĩnh điện 19

Hình 1.13 Máy phun tự hành MPT260 21

Hình 1.14 Máy phun thuốc kéo tay Hoàng Thắng 22

Hình 1.15 Máy phun có động cơ sử dụng ở Đồng bằng Sông Cửu Long 22

Hình 1.16 Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1 23

Hình 1.17 Một số máy phun dùng cho lúa 23

Hình 1.18 Sử dụng vòi phun tự chế cho cây công nghiệp 24

Hình 1.19 Một số hình ảnh máy phun do nông dân cải tiến, chế tạo 24

Hình 2.1 Máy phun dạng giàn phun đeo vai 29

Hình 2.2 Máy phun dạng giàn phun tự đẩy 29

Hình 2.3 Máy phun dạng giàn phun kiểu treo 29

Hình 2.4 Máy phun dạng giàn phun kiểu kéo 29

Hình 2.5 Máy phun dạng giàn phun tự hành 30

Hình 2.6 Máy phun dạng giàn phun cho cây trồng có chiều cao tương đối lớn 30

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… vii

Hình 2.7 Vòi khuếch tán 32

Hình 2.8 Vòi phun tia 32

Hình 2.9 Máy phun dạng giàn phun có trợ gió 37

Hình 2.10 Máy phun kiểu giàn phun có thêm nắp chụp 38

Hình 2.11 Máy phun có định vị GPS 39

Hình 2.12 Hệ thống giàn phun có chọn lọc đối tượng khi phun 41

Hình 2.13 Cấu tạo một số loại vòi phun đang được sử dụng trong thực tế 43

Hình 2.14 Một số hình ảnh về các loại vòi phun có các hình dạng phun thuốc khác nhau 44

Hình 2.15 Vòi phun tĩnh điện 45

Hình 2.16 Góc phun của vòi phun 47

Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm xác định sự phân bố đồng đều

thuốc phun 49

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống kiểm tra thử nghiệm thông số vòi phun………53

Hình 3.2 Hệ thống kiểm tra thử nghiệm thông số của vòi phun 53

Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc bàn kiểm tra thực nghiệm 54

Hình 3.4 Cấu tạo của các rãnh thu chất lỏng phun từ vòi phun 56

Hình 3.5 Bố trí lặp đặt các vòi phun trong trường hợp kiểm tra thử nghiệm nhiều vòi phun 57

Hình 3.6 Hệ thống khung giá đỡ ống đo 58

Hình 3.7 Cơ cấu thay đổi chiều cao vòi phun 59

Hình 3.8 Cấu tạo và hình ảnh bàn đỡ hệ thống PIV 60

Hình 3.9 Khung gắn bơm và động cơ 61

Hình 3.10 Hệ thống đường ống 62

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thoát nước thải 62

Hình 4.1 Lưu lượng phun của vòi phun DG-TEEJET-11002 66

Hình 4.2 Lưu lượng phun của vòi phun XR-TEEJET-11003 67

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… viii

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… ix

Hình 4.3 Lưu lượng phun của vòi phun TEEJET-TP11002 68

Hình 4.4 Lưu lượng phun của vòi phun XR-TEEJET-11002 69

Hình 4.5 Ảnh hưởng của độ mòn của vòi phun tới mật độ phân bố của

thuốc phun 71

Hình 4.6 Bố trí thí nghiệm đo mật độ phân bố thuốc phun của 3 vòi phun 73

Hình 4.7 Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi phun XR-TEEJET-11003 74

Hình 4.8 Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi phun XR-TEEJET-11002……….75

Hình 4.9 Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi phun TEEJET-TP11002………76

Hình 4.10 Ảnh hưởng của áp lực phun tới góc phun vòi phun của vòi phun XR-TEEJET11002 78

LỜI NÓI ĐẦU

Sâu bệnh hại chính là một trong các nguyên nhân làm giảm năng suất

và chất lượng sản phẩm nông nghiệp Để ổn định sản xuất nông nghiệp, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm nông nghiệp thì công tác phòng trừ sâu bệnh là một trong các nhiệm vụ hàng đầu Đã có nhiều biện pháp phòng trừ dịch hại tuy nhiên cho tới hiện nay, kết quả mang lại của các biện pháp thay thế vẫn chưa được như mong muốn, nên việc phun các loại thuốc bảo vệ thực vật trực tiếp vào cây trồng để tiêu diệt và phòng chống sâu bệnh vẫn được sử dụng là chủ yếu, đặc biệt khi phát sinh dịch hại thì biện pháp này vẫn mang lại hiệu quả cao nhất

Có thể nói chất lượng làm việc của máy phun được thể hiện bởi chính chất lượng làm việc của vòi phun như độ tơi của thuốc phun (kích thước hạt thuốc phun), cự li phun, bề rộng, hình dạng của dòng thuốc phun Chính vì tầm quan trọng của vòi phun nên hiện nay ở các nước nông nghiệp phát triển

có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến vòi phun và chất lượng làm việc của vòi phun Các kết quả nghiên cứu này không chỉ dừng ở nghiên cứu

lý thuyết mà còn được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, thể hiện qua việc hiện nay có rất nhiều các loại vòi phun khác nhau đã được chế tạo sử dụng cho các nhiệm vụ khác nhau, từng loại máy phun khác nhau

Tuy nhiên để có thể kiểm định đánh giá năng suất, chất lượng của máy phun thuốc cần phải có các trang thiết bị thí nghiệm kiểm tra xác định thông

số kỹ thuật của vòi phun

Hệ thống giàn thí nghiệm kiểm tra xác định thông số kỹ thuật của vòi phun là công cụ để đo các thông số làm việc của vòi phun trong các điều kiện làm việc khác nhau, đây là thiết bị quan trọng của việc kiểm định thiết

bị vòi phun là các sản phẩm nghiên cứu hoặc sản xuất, kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật tác động trực tiếp trên các vòi phun khi

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 1

được thiết kế lắp đặt trên giàn phun, qua đó sẽ xác định được chất lượng sản phẩm và hiệu quả sử dụng

Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng Hệ thống giàn thí nghiệm kiểm tra xác định thông số kỹ thuật của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ta hiện nay nhằm trợ giúp cho việc thiết kế, chế tạo các loại máy phun, cũng như việc khuyến cáo cho những người tiêu dùng sử dụng một cách hợp lý, hiệu quả các loại máy móc thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật phù hợp với từng đối tượng cây trồng khác nhau là một công việc hết sức cần thiết

Nhằm đáp ứng được yêu cầu trên, trong luận văn thạc sỹ của mình, tôi sẽ

thực hiện đề tài “Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật thông dụng hiện nay ”

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 2

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHUN THUỐC

TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật trên thế giới

Hiện nay, ở các nước phát triển, trang thiết bị máy móc bảo và kỹ thuật

sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đã đạt tới trình độ rất hiện đại, được thể hiện qua tính chuyên nghiệp hóa cao, tất cả công tác bảo vệ thực vật đều được luật hóa thông qua hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, trang bị các thiết bị luôn được cải tiến theo hướng hiện đại hóa, áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế Các thiết bị phun thuốc trừ sâu như thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ dại và diệt côn trùng được nông dân sử dụng rộng rãi trên thế giới Tại các nước phát triển phương Tây, việc phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng và cỏ dại đã đạt mức cơ giới hóa cao và các thiết bị đều phải đáp ứng được tiêu chí hàng đầu là tiết giảm lượng thuốc, nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc trừ sâu, có sự kiểm soát chặt chẽ lượng hóa chất sử dụng Tại các nước Âu, Mỹ có diện tích đất canh tác tương đối lớn, tập trung, việc sử dụng máy phun thuốc bảo vệ thực vật thường có năng suất và công suất lớn; còn ở các nước có Nhật Bản diện tích đất canh tác nhỏ, lẻ (Nhật Bản, Hàn Quốc …) thường sử dụng các thiết bị phun có năng suất và công suất nhỏ (tự hành hoặc đeo vai)

Trong nghiên cứu về cơ giới hóa thiết bị bảo vệ thực vật, cho dù là nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu thiết bị phun thuốc, hay nghiên cứu công nghệ phun thuốc ở các nước phát triển đều đã đi sâu nghiên cứu, kết quả đạt được ở mức độ rất cao, khả năng ứng dụng trong thực tế lớn Mục tiêu nghiên cứu trang thiết bị phun thuốc luôn được xác định theo hướng nâng cao năng suất làm việc, giảm tới mức tối thiểu lượng thuốc sử dụng và lượng thuốc tổn thất

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 3

trong quá trình sử dụng, sử dụng các kỹ thuật nhận diện đối tượng phun thông minh để phun chính xác vào đối tượng cần phun và nâng cao tính an toàn với người sử dụng của thiết bị phun, tăng độ tin cậy và mức độ thân thiện với con người và môi trường của thiết bị.

Đáp ứng mục tiêu trên hiều kỹ thuật sử dụng thuốc bảo vệ thưc vật hiện đạiở các nước phương Tây đã được phát triển nghiên cứu từ rất sớm, hiện các

kỹ thuật này phổ biến, đưa sang các nước khác để ứng dụng: như kỹ thuật giảm lượng thuốc phun ở mức thấp và rất thấp (ULV), kỹ thuật phun tĩnh điện (ESS), kỹ thuật kiểm soát giọt thuốc phun (CDA), kích thước hạt thuốc phù hợp với đối tượng sinh vật phun (BODS), công nghệ phun chính xác vào đối tượng mục tiêu

• Một số kết quả nghiên cứu theo hướng ứng dụng tự động hóa trong thiết

bị phun

Hệ thống phun chính xác vận hành bằng cảm biến được thiết kế để ngăn chặn việc phát tán thừa thuốc trừ sâu, trừ khi mái che được phát hiện trong khu vực phun tương ứng Khi mà thường xuyên có khoảng cách giữa các hàng cây, sử dụng máy phun vườn cây ăn quả với các hệ thống này có khả năng giảm chi phí thuốc trừ sâu và giảm lắng đọng ngoài vùng phun Trong báo cáo của Ed Stover [13], người ta đã thử nghiệm việc tiết kiệm thuốc trừ sâu bằng sử dụng của một hệ thống chính xác phun vận hành bằng cảm biến được đánh giá trong 27 khu vực trồng cây ăn quả được lựa chọn mà không biết trước các đặc điểm khu vực phun Với ba nhóm tuổi, mỗi nhóm có 9 khối: 5 - 6 năm, 10 - 12 năm và trên 20 năm Máy phun đã được tối ưu cho mỗi khối bằng cách mở những vòi phun thích hợp với kích thước cây và độ sâu rãnh, để phun không được cung cấp dưới hoặc trên các tán lá của hầu hết các cây Lựa chọn ngẫu nhiên các vùng có diện tích 3,0 đến 4,7 mẫu Anh (1,2 đến 1,9 ha) sau đó phun trong mỗi khối, có và không có kích hoạt của hệ thống phun chính xác Trong mỗi khối, hệ thống máy tính phun chính xác

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 4

cũng tính toán tiết kiệm phun dựa trên việc sử dụng độ chính xác máy phun

mà không điều chỉnh vòi phun Mức độ tiết kiệm vật liệu phun trung bình từ

sử dụng máy phun chính xác là 6,6% tổng lượng phun thông thường khi so sánh đã được thực hiện với vòi phun tối ưu phun trong mỗi khu vực so với 18,6% không có điều chỉnh vòi phun

Trong nghiên cứu này, phun tối mang lại một tỷ lệ tiết kiệm lớn hơn so với sử dụng phun chính xác trên 100% các khu vực từ 5 đến 12 tuổi và 44% của khu vực hơn 20 tuổi Tuy nhiên, trong 70% khu vực thử nghiệm, hệ thống phun chính xác tăng tiết kiệm phun hơn 2%, ngay cả khi sử dụng phun tối ưu Việc sắp đặt độ chính xác phun cho các khu vực rừng với tiềm năng tiết kiệm lớn nhất sẽ có khả năng mang lại hiệu quả lớn nhất, trong khi các khu vực đồng nhất, tạo nên hàng rào sẽ cung cấp rất ít tiềm năng tiết kiệm, thậm chí những chi phí bổ sung để quản lý cỏ dại có thể sẽ không được lấy lại được

Hiện nay trên thế giới, để có thể trồng trọt và thu hoạch quanh năm, người ta sử dụng nhà kính để tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng Để đạt được điều đó thì cần phải sử dụng thuốc trừ sâu, trừ nấm, nhiệt độ cao và tăng cường khí CO2 và độ ẩm Nhưng cũng chính vì thế mà ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân làm việc trong nhà kính khi họ phải hít thở, tiếp xúc lâu dài, và điều đó cũng trái với nguyên tắc về việc làm, sức khỏe và an toàn Do vậy, việc tự động hóa trong nhà kính sẽ giúp tránh được những ảnh hưởng không có lợi đến sức khỏe công nhân, hơn nữa còn có khả năng tăng năng suất và hiệu quả công việc Các nhà khoa học Úc nghiên cứu thử nghiệm mô hình tự động hóa khâu phun thuốc bằng robot trong nhà kính [14] Robot này được thiết kế đơn giản mà chi phí hợp lý trong khi vẫn có khả năng phun thuốc trong nhà kính Nó di chuyển bằng bánh xe dọc theo các ống nước nóng dưới nền sàn (hình 1.1) Các cảm biến hồng ngoại và cảm biến được lắp quanh thân robot để máy tính phân tích, tính toán việc di chuyển, phun thuốc

Hệ thống phun bao gồm thùng thuốc trừ sâu lớn, bơm và bốn van để hướng

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 5

vòi phun đến khu vực muốn phun ở hai bên robot khi nó di chuyển qua Các van này được bằng điều khiển bằng CPU nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại trên thân robot Khi robot đi qua các khu vực được đánh dấu, bơm sẽ bật/tắt để kích hoạt việc phun thuốc

Hình 1.1 Robot phun thuốc trừ sâu trong nhà kính

Việc thử nghiệm được tiến hành tại trung tâm nghiên cứu quốc gia Úc

về trồng cây trong nhà kính tại Gosford cho kết quả rất khả quan Robot thử nghiệm đạt được yêu cầu về kinh tế và thời gian thực thi Lượng thuốc phun đồng đều về liều lượng và vùng bao phủ

• Kết quả nghiên cứu tăng hiệu quả sử dụng thuốc bằng cách giảm lượng thuốc trôi nổi sau khi phun

Phun thuốc trừ sâu có vòm che được sử dụng khi phun chất lỏng trên mặt đất khi muốn hạn chế dư lượng thuốc bị trôi đi khi phun ở dạng sương House đã phát minh hệ thống phun gồm một xe rơ-moóc gắn với xe kéo dùng

để kéo rơ-moóc trên mặt đất [15], sau đuôi nó gắn với các thành phần trợ giúp vòm che nằm ngang, kéo dài đối diện (hình 1.2) Các vòm che mỗi cái đều có

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 6

tấm chắn che trước và sau hai bên gắn với mái Một hệ thống phân phối chất lỏng bao gồm các vòi phun trong vòm che trực tiếp phun chất lỏng lên mặt đất, trong khi đó vách bên và nóc hạn chế thuốc trừ sâu trôi ra ngoài khi phun dạng sương (hình 1.3) Các tấm chắn này thường làm bằng chất liệu polymer treo trên khung hình thành các kênh kéo dài Các vòm che này khi được kéo các khu đất hoặc rau quả và thuốc trừ sâu hoặc hóa chất dạng lỏng được phun vào trong mái che, cửa gió bên thân mái che cho phép không khí chảy rối vào bên trong, hòa trộn với dung dịch dạng sương được phun Chính sự hòa trộn của dòng khí vào tạo điều kiện cho sự phân phối đồng đều bụi lỏng bên trong vòm che để phun chất lỏng lên đất hoặc rau quả trong giới hạn vòm che, làm chậm

đi sự trôi dung dịch thuốc trừ sâu hoặc hóa chất nông nghiệp được phun

• Kết quả nghiên cứu tự động hóa khâu pha, hòa trộn dung dịch phun

Các thiết bị phun thuốc có công suất phun lớn hiện nay thường là loại được treo trên máy kéo hoặc được máy kéo kéo đi, các thiết bị này có một bình thuốc phun có sẵn hỗn hợp thuốc trừ sâu với nước Một máy bơm được nối với bình để hút dung dịch thuốc trừ sâu từ bình, rồi đẩy đến các vòi phun,

từ đó qua các vòi phun thuốc trừ sâu được phun lên đối tượng cây trồng

Bởi vì các máy phun hiện nay chỉ có một bình thuốc phun và thuốc trừ

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 7

bảo vệ thực vật thường được nhà sản xuất đóng gói ở dạng đậm đặc trong các dụng cụ chứa làm bằng kẽm, thủy tinh, nhựa , nên người vận hành phải trộn dung dịch thuốc chưa pha loãng với dung môi pha thuốc để chuẩn bị phun

Quy trình pha thuốc vào dung môi pha thuốc được thực hiện thủ công như sau các dung dịch thuốc được đổ ra dụng cụ định lượng, như một thìa, cốc, ống định lượng, sau khi đã đạt đến dung tích cần thiết, dung dịch thuốc

sẽ được đổ từ dụng cụ đo vào thùng chứa thuốc phun để pha trộn với dung môi pha thuốc (thường là nước)

Quá trình xử lý, đong đo, pha thuốc trừ sâu và chất kích thích sinh trưởng, do đặc tính độc hại của các loại hóa chất này, nên những mối nguy hiểm cho người sử dụng, vận hành thường xuyên xuất hiện

Những thao tác thủ công này có độ chính xác không cao, gây ảnh hưởng đến khả năng tối ưu dung dịch phun cho cây trồng, ngoài ra do tâm lý của người sử dụng thường xảy ra hiện tượng pha thuốc quá liều

Hơn nữa, do kích thước bình thuốc phun lớn, nên một phần dung dịch thuốc trừ sâu vẫn còn lại sau khi phun và người vận hành phải tự đổ đi, nếu sau đó định phun loại thuốc khác

Việc vứt bỏ các vỏ chai lọ chứa thuốc sau khi pha, cũng như đổ thuốc thừa sau khi phun được thực hiện ngay tại đồng ruộng xuống các nguồn nước tự nhiên, chứa đựng những mối nguy hiểm lớn với người vận hành và môi trường

Để hạn chế các mối nguy hiểm này, Ghate và cộng sự đã phát minh một thiết bị phun thuốc trừ sâu có khả năng tự động hòa trộn hóa chất với chất

lỏng có hiệu suất cao [17]

Thiết bị này bao gồm hai thùng, một thùng chứa dung dịch thuốc trừ sâu đậm đặc và một thùng chứa dung môi pha thuốc (nước), một thiết bị tự động hòa trộn các thành phần của dung dịch phun ở đầu ra trong quá trình phun (hình 1.4)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 8

Hình 1.4 Hệ thống phun trên máy kéo

1 Máy kéo; 2 Van ngắt; 3,9,11 Áp kế; 4 Thùng lớn; 5 Máy nén khí; 6 Máy phun;

7 Bình nén khí;10 Thùng nhỏ; 8 Vòi phun; 12 Thiết bị bơm

Hình 1.5 Kết cấu bộ phận hòa trộn thuốc sâu

Ở thiết bị này, dung dịch phun không được hòa trộn trong bình thuốc phun như thông thường mà được hòa trộn trực tiếp trước khi phun ra trong buồng hòa trộn, nên không có hiện tượng thuốc còn thừa sau khi phun, tránh được việc phải đổ hỗn hợp thuốc trừ sâu còn lại đi Việc sử dụng bình

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 9

khí nén để điều khiển quá trình hòa trộn thông qua điều chỉnh áp suất, thiết

bị theo dõi lưu lượng dòng chất lỏng, thiết bị phun tơi như dạng kim phun rỗng, cũng cho phép hòa trộn chính xác tỷ lệ thuốc và dung dịch mang thuốc, tránh được hiện tượng pha không đúng nồng độ, đảm bảo được nồng

độ thuốc pha đạt đúng tiêu chuẩn yêu cầu của nhà sản xuất

Hình 1.5 mô tả thao tác hòa trộn giữa dung môi và dung dịch thuốc trừ sâu đậm đặc tại buồng hòa trộn trong đó dung dịch thuốc trừ sâu nhờ kim phun trong buồng hòa trộn phun tơi, nhanh chóng hòa lẫn với dung môi, rồi theo đường ống được đưa ra ngoài để phun

Trong một số trường hợp dung dịch thuốc phun được pha bởi không chỉ một loại thuốc mà là nhiều loại thuốc khác nhau, với các tỷ lệ khác nhau, Boynton và các cộng sự đã thiết kế một hệ thống kín để hòa trộn thuốc trừ sâu trong đó thuốc trừ sâu từ các thùng chứa được trộn theo tỷ lệ mong muốn [18] với dung môi pha thuốc (nước), sau đó dung dịch đã pha được chuyển sang thùng chứa hoặc thùng phun, tất cả trong một hệ thống hoàn toàn kín và người

sử dụng không phải tiếp xúc với hóa chất

Thiết bị này có buồng hòa trộn hỗn hợp thuốc cho phép thu nhận thuốc

từ các thùng khác nhau mà không ảnh hưởng đến các thùng thuốc khác, không làm mất đi tính kín của hệ thống và giảm thiểu khả năng người sử dụng phải tiếp xúc với hóa chất

Nguyên lý cấu trúc của thiết bị được thể hiện trên hình 1.6: dung môi pha thuốc (nước) được hút vào nhờ bơm 2, thông qua qua ống 8 đến vùng ống vào 7, tại vùng ống vào 7 dung môi được hòa trộn với hồn hợp dung dịch thuốc từ buồng hòa trộn 11 đưa sang qua ống 10, dung dịch phun tiếp tục được hòa trộn đều nhờ ống bao 6 và ống xả 5 (hình 1.7), sau đó được chứa trong thùng chứa dung dịch thuốc phun 1 Dung dịch thuốc đậm đặc từ các thùng chứa A, B, C, D sẽ được điều chỉnh hút vào buồng hòa trộn 11 do sự chênh lệch áp suất chân không giữa buồng 11 và các thùng, khi lượng thuốc

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 10

từ thùng vào buồng đã đủ theo tỷ lệ pha lựa chọn, các van sẽ đóng để ngắt kết nối giữa thùng với buồng 11 Sau khi tất cả các van đều ngắt, hồn hợp thuốc

sẽ được chuyển sang ống vào 7 qua ống 10 Khi các thùng A, B, C, D hết, cần làm sạch thì mở van nối ống 9 với thùng để xả nước vào

Hình 1.6 Hệ thống hòa trộn thuốc sâu

1.Thùng phun; 2.Bơm; 3,8,9,10.Ống; 4.Ống chỉnh lưu; 5.Khu vực ống xả; 6.Ống bao; 7

Vùng ống vào; 11.Buồng hòa trộn hốn hợp thuốc; 13 Van đóng-mở

Hình 1.7 Kết cấu bộ phận hòa trộn dung môi (nước) và hỗn hợp thuốc

1 Ống; 2 Ống chỉnh lưu; 3 Ống xả; 4 Khoảng không hình khuyên; 5 Đầu thu; 6,8 Vị trí thu hẹp; 7 Khoang trộn; 9 Ống vào; 10 Ống nối ra bình D; 11.Ống nối từ

buồng hòa trộn

• Kết quả nghiên cứu máy phun phun giọt thuốc phun có kích thước rất nhỏ (phun sương)

Khi diệt trừ côn trùng sâu bệnh, như châu chấu và các loại tương tự,

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 11

cần phải thường xuyên phun vào những nơi mà các loại sâu bệnh này thường bay qua Những khu vực này bao gồm các góc khuất tủ đồ, tủ quần áo, phía sau các máy móc thiết bị và các khu vực vắng vẻ tương tự Một thiết bị phổ biến để xử lý là các máy phun áp lực cầm tay ví dụ như loại được dùng để phun các loại chất lỏng trong ứng dụng thương mại và không thương mại Các thiết bị này rẻ tiền và đáng tin cậy, thực hiện công việc rất phù hợp để phân phối chất lỏng ở dạng tương đối mịn Tuy nhiên với các thiết bị phun thông thường đang được sử dung rộng rãi, các thiết bị này phát tán các giọt chất lỏng phun ở có kích thước khác nhau, mật độ phân bố của các giọt thuốc phun cũng không đều Những giọt thuốc phun này sau khi đến bề mặt đối tượng phun lắng đọng lại hoặc tập hợp với nhau lại thành giọt lớn hơn, do tác dụng của trọng lượng các giọt này sẽ chuyển động xuống và chính chúng mang chất lỏng độc hại đến khu vực không mong muốn

Một vấn đề đối với các phương pháp phun trước đây là cần phải đảm bảo cung cấp đủ thuốc trừ sâu đến các khu vực mà côn trùng hay tập trung và qua lại Để làm được điều này, đôi khi cần phải phun được một lượng lớn thuốc trừ sâu hướng vào khu vực mong muốn, nhưng một phần thuốc phun trong đó lại rơi vào khu vực không mong muốn

Ngoài ra, với các loại máy phun thông thường, giọt thuốc trừ sâu sau khi phun thường có kích thước lớn nên khi tới các bề mặt thẳng đứng nó chảy hết xuống, mà không dính vào và lắng đọng trên các bề mặt đó Hơn nữa, vì kích thước hạt thuốc lớn, mật độ thuốc phân bố không đều, hướng phun xác định nên có thể sảy ra trường hợp thuốc không phun được vào các khe kẽ và khu vực ẩn chứa sâu bọ

Fisher đã phát minh ra một thiết bị phun cầm tay có khả năng phun chính xác và hiệu quả khu vực cần phun, giảm thiểu lượng thuốc phun vào khu vực không mong muốn [19] Đây là dạng thiết bị phun sương sử dụng trong các công trình dân sinh, thương mại, viện nghiên cứu, nhà máy chế

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 12

biến thực phẩm, nhà kính và các công trình kiến trúc, địa điểm khác Hệ thống phun này được sử dụng để lắng đọng thuốc trừ sâu (hiệu quả lâu dài) lên các dạng bề mặt khác nhau cho các ứng dụng tương đối khô, toàn diện Ví dụ như ứng dụng phun kiểm soát bọ chét trên thảm, hoặc loại thuốc khác trên vữa, gỗ

để kiểm soát nhện và các loại côn trùng khác Nói ngắn gọn, hệ thống thiết bị này cũng cấp giải pháp phun thuốc trừ sâu nhanh đến những khu vực mà các loại thiết bị thông thường không tới được Hệ thống này bao gồm súng phun 9 nối với máy nén khí 6 bằng ống 8 Máy nén khí 6 được đặt trên bệ máy 1 có các hốc đựng thuốc trừ sâu 2,3 và tay xách 7 (Hình 1.8) Tay xách này giúp cho việc vận chuyện hệ thống được thuận tiện Súng phun 9 có thân làm bằng

nhựa với cò súng 10 để điều chỉnh dòng khí từ máy nén khí tới vòi phun 12

Hình 1.8 Hệ thống phun cơ động cầm tay Fisher

1 Bệ máy; 2,3 Hốc đựng; 4,11.Lọ thuốc trừ sâu; 5 Bình tích áp; 6.Máy nén khí;

7.Tay xách; 8.Ống dẫn; 9 Súng phun; 10 Cò súng; 12.Vòi phun

Khi bóp cò, súng sẽ phun hỗn hợp thuốc trừ sâu dạng bụi sương, giúp thấm sâu vào các khu vực mà sâu bỏ ẩn mình Bụi sương này đậu lên các bề mặt ở dạng tương đối khô và nhành chóng dính lại, không chảy đi Vòi phun

ở đây (thân làm bằng đồng) là một thiết bị tạo hạt cỡ micromet dựa trên hiệu ứng khuếch tán

• Thiết bị kết hợp phun thuốc và cắt cỏ dại

Trong kỹ thuật kiểm soát cỏ dại bằng sử dụng thuốc trừ cỏ, người ta rất

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 13

quan tâm đến việc phun thuốc bảo vệ thực vật, thường là thuốc diệt côn trùng,

cỏ dại, để hạn chế và diệt trừ sự sinh trưởng của cỏ dại và một số loại côn trùng với điều kiện phải thực hiện kiểm soát môi trường chặt chẽ và chỉ sử dụng một số loại thuốc bảo vệ thực vật đã được cấp phép

Ví dụ như hạn chế sinh trưởng của cỏ dại dọc đường cao tốc Trong quá khứ, công việc này được thực hiện đơn giản nhưng tương đối tốn kém, bằng việc phun thuốc hoặc cắt cỏ Việc này đã chứng tỏ là không phù hợp bởi đặc tính độc hại của một số loại thuốc trừ cỏ với cây trồng xung quanh và sự phát triển của động vật và bởi vì thuốc trừ cỏ được phun bằng vòi phun thông thường Như vậy gió sẽ mang hơi thuốc được phun vào đường cao tốc, không chỉ gây nguy hại cho lái xe đi qua mà còn có thể gây hỏng hóc cho xe cộ trên đường Thậm chí với các loại thuốc đã được cấp phép sử dụng, việc phun phải thực hiện làm sao để thuốc phun chỉ hạn chế chỉ ở khu vực đó, tránh tới mức tối đa việc phát tán của thuốc từ vùng được phun tới các vùng khác

Do đó cần có thiết bị phun thuốc trừ sâu giải quyết được yêu cầu trên, đồng thời có giá thành hợp lý Domingue đã phát minh ra hệ thống phun giải quyết được vấn đề này một cách đơn giản [20] Đó là một máy phun thuốc trừ sâu vào khu vực mong muốn (Hình 1.9) Máy liên kết với máy kéo nhờ cơ cấu treo ba điểm 6 Máy được nhận truyền động từ máy kéo thông qua trục các đăng 5 và hộp số 4, để quay dao cắt cỏ và đồng thời tiến hành phun thuốc Thuốc bảo vệ thực vật sẽ thùng chứa thuốc 11, đưa tới bộ phận phun kết hợp cắt cỏ 3 là thành phần hình tròn quay đặt trên trục quay trung tâm Nguyên lý cấu tạo của bộ phận phun kết hợp cắt cỏ 3 được thể hiện trên hình 1.10 Tấm chắn trên của bộ phận phun kết hợp cắt cỏ được giới hạn bởi đường bao hình tròn 9 có chu vi bằng chu vi của của thành phần quay, một rãnh 17 được hình thành dọc theo chu vi ngoài của thành phần quay với các cửa ra 11 để phân phối dung dịch thuốc từ ống cung cấp 16 Dung dịch thuốc sẽ được cung cấp cho thành phần quay thông qua cụm phân phối 15 và van 18 Tấm chắn 5 gắn

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 14

ở phía dưới tấm chắn có tác dụng làm chuyển hướng dòng dung dịch bắn từ cạnh của thành phần quay, đưa thuốc rơi xuống khu vực cỏ dại bên dưới

Hình 1.9 Hệ thống cắt cỏ, phun thuốc trừ sâu

1 Bánh xe; 2 Khung gầm; 3 Thiết bị phun/cắt; 4 Cụm truyền động; 5 Trục truyền động;

6 Cần nối; 7 Hệ thống; 8 Máy kéo; 9 Động cơ; 10 Thuốc trừ sâu; 11 Thùng chứa

Hình 1.10 Kết cấu bộ phận phun kiểu ly tâm

1.Tấm chắn; 2 Vách trên; 3 Thành phần hình tròn; 4 Đầu ren liên kết nắp và dao cắt;

5 Tấm chắn; 6 Dao cắt; 7 Trục; 8 Mặt dưới; 9 Đường bao chắn; 10 Hướng ra; 11 Cửa ra; 12 Phần bên ngoài; 13 Gờ; 14 Tấm tăng cứng; 15 Công cụ phân phối; 16 Kênh phân

phối; 17 Kênh; 18 Van chặn điện từ

• Thiết bị phun cỡ nhỏ sử dụng cho vườn cây

Để khắc phục nhược điểm của các máy phun vườn cây như phun không đồng đều do áp suất không ổn định, thùng thuốc nhỏ, hay trọng lượng quá nặng cho người xách, Shih và các cộng sự phát minh ra thiết bị phun

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 15

kéo tay hai bánh xe với nhiều đặc tính cải tiến [20] Thiết bị này có một thùng chứa thuốc trừ sâu với nắp bên trên 6 để nạp và lỗ 18 bên dưới để xả thuốc Một quai xách 3 kéo dài được gắn dọc đằng sau thiết bị Hai bánh xe

11 gắn đằng sau bên dưới để tạo thành xe kéo; một cuộn ống dọc trong ngăn

4 đằng sau xe, súng phun 7 gắn với đầu ra của cuộn dây, một cái kẹp bên thành xe để gắn súng phun ở vị trí khi không sử dụng (Hình 1.11)

Hình 1.11 Hệ thống phun thuốc sâu kéo tay

1 Thùng thuốc sâu; 2 Hốc; 3 Tay kéo; 4 Ống dây; 5 Bơm; 6 Nắp thứ nhất; 7 Súng phun; 8 Cò súng; 9 Lỗ cắm tay xách; 10 Móc kẹp; 11 Bánh xe; 12 Bàn đạp; 13 Ống dẫn; 14 Tay đòn thứ hai; 15 Bơm khí; 16 Tay đòn thứ nhất; 17 Lò xo xoắn; 18 Nắp thứ hai; 19 Thanh ngang; 20 Bình chứa; 21 Ống dẫn; 22 Ống cong; 23 Vòi phun Một đoạn ống 22 được kéo dài từ đầu kia của ống dây tới vị trí gần đáy thùng; một cái bơm khí được gắn trong hốc và bao gồm bàn đạp hướng vào bên trong hốc, ống dây 21 nối bơm với thùng Khi đạp bàn đạp, bơm

15 tạo áp lực đẩy chất lỏng trong thùng qua ống dây 4 ra ngoài qua vòi phun một cách đồng đều

• Kết quả nghiên cứu ứng dụng nguyên lý tĩnh điện vào thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật

Nguyên lý tĩnh điện được sử dụng thành công trong các ứng dụng nhằm

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 16

tăng cường khả năng bám dính đúng đối tượng và giảm thất thoát của các giọt thuốc khi phun Các ứng dụng công nghiệp cho sơn và các dạng phủ khác là các ví dụ điển hình Phương pháp tĩnh điện cũng được sử dụng trong ứng dụng nông nghiệp và bảo vệ vật liệu Đã có nhiều phiên bản thành công của các máy phun tĩnh điện cho nhà kính, đất đai và cây ăn quả Ứng dụng tĩnh điện cũng được dùng để phun thuốc bằng máy bay Phương pháp này quá trình sử dụng lực hút tĩnh điện để tạo nên khả năng bám dính của vật liệu, có thể là khô hoặc ẩm, lên bề mặt để tạo nên lớp phủ Quá trình phủ hiện nay được sử dụng rộng rãi, người ta mong muốn ứng dụng để phủ vật liệu với tổn thất nhỏ nhất và tối giản công việc này Việc sử dụng lực hút tĩnh điện trong việc phủ đã đạt được kết quả mong muốn Nói chùng, việc phủ tĩnh điện liên quan đến hình thành lớp vật liệu bọc vào các hạt nhỏ đều, nạp điện cho các hạt này thành nhiễm một loại điện cực (ví dụ điện âm) và bề mặt cần phủ với điện cực khác (ví dụ điện dương) Nhờ ảnh hưởng của lực hút tĩnh điện và sự gần gũi của các hạt tới bề mặt cần phủ, lực tĩnh điện này dịch chuyển các hạt tới bề mặt, nơi chúng bám lấy hình thành lớp bọc Có rất nhiều cách phủ khác nhau, chúng khác ở cách các hạt được tạo ra, cách nạp điện cho các hạt và bề mặt, cách phân bố của các hạt lên bề mặt và có thể cách mà các hạt tích tụ lại Ban đầu việc sử dụng phương pháp tĩnh điện để phun hoặc phủ chỉ được ứng dụng giới hạn trong môi trường công nghiệp, có sự kiểm soát cẩn thận, chủ yếu là để chánh rủi ro về điện, do trong quá trình phun nguồn điện cao thế thường được sử dụng Tuy nhiên, nguyên lý phun tĩnh điện cũng rất cần được nghiên cứu và ứng dụng trong những lĩnh vực khác, đặc biệt trong công tác phun thuốc kiểm soát sâu bệnh, như là phun thuốc trừ sâu dạng bụi, hạt, điều khiển sinh học… Việc ứng dụng nguyên lý phun tĩnh điện vào công tác phun thuốc kiểm soát sâu bệnh hại, không những cho phép giảm lượng thuốc phun

sử dụng, với cùng một diện tích phun so với các phương pháp phun thông thường, phun tĩnh điện chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ hơn rất nhiều thuốc trừ

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 17

sâu là có thể phun đủ cho diện tích cần thiết đó, mặt khác độ bám dính của giọt thuốc vào đối tượng phun sẽ tăng lên rất nhiều, qua đó sẽ tăng được hiệu quả sử dụng và hiệu quả phòng trừ bệnh của thuốc, đồng thời sẽ giảm thiểu ảnh hưởng nguy hại của thuốc bảo vệ thực vật đến môi trường Vì vậy yêu cầu đặt ra là cần có một hệ thống phun tĩnh điện trong nông nghiệp, được vận hành ở điện thế tương đối thấp, không ẩn chứa rủi ro về điện, có cấu tạo đơn giản, hoạt động tin cậy và rẻ tiền

Một trong các tác giả đầu tiên nghiên cứu thành công hệ thống phun tính điện sử dụng trong nông nghiệp là Law, với phát minh hệ thống phun thuốc tĩnh điện sử dụng vòi phun tĩnh điện vận hành ở điện thế khá thấp, cung cấp dòng hạt nhỏ đều ở dạng mây mù điện thế cao, an toàn cho người sử dụng, có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền [22]

Nhằm nâng cao hiệu quả bám dính của thuốc trừ sâu trên bề mặt lá, nhất là mặt sau làm giảm lượng thuốc trừ sâu sử dụng, hai tác giả người Nhật Bản Ono T và Miyashita S [23] đã nghiên cứu ra vòi phun tĩnh điện

có khả năng kiểm soát sâu bệnh hiệu quả trong nhà kính (hình 1.12) Nó nạp điện cho các hạt bụi lỏng (kích cỡ từ 10 - 20 µm) được phun của dung dịch thuốc trừ sâu để các hạt này bám dính đồng đều lên mặt sau của lá các loại rau đang phát triển và các loại tương tự với khối lượng thuốc nhỏ Các hạt lơ lửng trong không khí và được phát tán trong môi trường nhà kính bằng đối lưu tự nhiên sau khi mặt trời lặn hoặc bằng đối lưu cưỡng bức Sau đó, chúng sẽ rơi xuống và bám một cách đồng đều và hiệu quả lên toàn bộ bề mặt, bao gồm cả mặt lá cây đang sinh trưởng

Ở thiết bị này, khí nén được lấy từ máy nén khí bên ngoài cấp theo đường 29 qua thiết bị 4 (điều chỉnh được áp suất) theo ống dẫn 17 đến nhánh nối 16 Ở đây, một phần qua van điều khiển dòng 18 đi theo khoảng giữa ống 13 và 14 qua cửa 8 để hòa trộn và nén thuốc trừ sâu trong thùng chứa; còn lại phần lớn khí nén đi theo hai đường: phần lớn khí nén theo ống dẫn

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 18

20 ra vòi phun tơi 2 Vì thế, không khí được hút vào ống phân phối dung dịch 19, được nối với miệng vòi phun 2 và đường dẫn cung cấp dung dịch 12

bị tác động tạo nên áp suất âm trong các phần này, Kết quả là thuốc trừ sâu được hút lên theo đường 12 qua bộ phận lọc 33 rồi theo ống dẫn 19 đến vòi phun 2 Dung dịch thuốc trừ sâu được phun tơi sau khi được nạp tĩnh điện với điện áp 300 – 800 V từ nguồn điện 32 bằng cách cho đi qua đỉnh chóp vòi phun gắn bộ phận tạo tĩnh điện 25 Chóp của vòi phun tách rời và có thể điều chỉnh được so với vòi phun Trên bề mặt vòi phun là các vòng dây đồng tạo tĩnh điện bằng cảm ứng điện từ

Hình 1.12 Thiết phun thuốc trừ sâu tĩnh điện

1 Thùng dung dịch; 2 Vòi phun; 3 Nắp thùng; 4 Cấp khí nén; 5 Dung dịch thuốc trừ sâu; 6 Đáy dưới; 7 Hộp đỡ cố định; 8 Cửa khí ra; 9 Cửa dung dịch vào; 10 Vỏ; 11 Đường dẫn khí; 12 Đường dẫn dung dịch; 13 Ống dung dịch ra; 14 Ống khí vào; 15 Ống cấp khí nén; 16 Nhánh nối; 17 Ống đi vòng thứ nhất; 18 Van điều khiển dòng; 19 Ống phân phối dung dịch; 20 Ống đi vòng thứ hai; 21 Khóa khí nén; 22 Điều chỉnh áp suất;

23 Áp kế; 24 Thân vòi phun; 25 Vòng đồng; 26 Dây điện; 27 Tay xách; 28 Van ngắt;

29 Ống dẫn khí nén; 30 Vít; 31 Nắp; 32 Nguồn điện; 33 Bộ lọc

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 19

Thiết bị phun tĩnh điện có thể đặt ở bất cứ vị trí nào trong nhà kính mà không cần hệ thống các ống phun tự động di chuyển hoặc chính bản thân thiết

bị Vì thế, hệ thống thiết bị này sử dụng an toàn và tiết kiệm hơn

• Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời tiết đến công tác phun thuốc bảo vệ thực vật

Thời tiết cũng là một yếu tố quan trọng cần lưu tâm Cục khí tượng quốc gia Úc đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện thời tiết như độ

ổn định của thời tiết, gió, sự thăng giáng nhiệt, chênh lệch nhiệt độ, nhiệt

độ và độ ẩm và đưa ra các khuyến cáo nhằm giúp cho việc phun thuốc trừ sâu được tối ưu như:

- Phun thuốc khi tốc độ gió ổn định và tối ưu là 3-15km/h;

- Tránh phun khi có sự biến động và gió giật;

- Tránh phun khi gió lặng vì các hạt nhỏ lơ lửng một thời gian dài;

- Phun cần quan sát chiều gió, để đảm bảo thuốc phun không bị gió thổi tới các khu vực nhạy cảm;

- Không phun khi nhiệt độ cao hơn 280C;

- Không nên phun vào các thời điểm điều kiện khí hậu đảo ngược;

- Tập trung phun khi khí hậu ôn hòa, ổn định;

- Chú ý điều kiện địa hình của địa phương, ảnh hưởng của đối lưu đến hướng và chiều của gió;

- Hầu hết các loại thuốc trừ sâu cần phải có một giai đoạn không có mưa sau khi phun;

- Ghi lại điều khí hậu khi phun

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật ở trong nước

Trong công tác nghiên cứu nhằm cơ giới hóa các khâu canh tác đối với cây trồng, ở Việt Nam hiện nay khâu phun thuốc bảo vệ thực vật là khâu ít được quan tâm nhất Số cán bộ khoa học tập trung nghiên cứu chuyên sâu về máy phun thuốc bảo vệ thực vật tại các cơ quan nghiên cứu và đào tạo là rất ít

Tại các cơ quan đầu ngành về nghiên cứu và thiết kế máy Nông nghiệp như Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Viện Thiết kế Máy

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 20

Nông nghiệp, trong thời gian 10 năm trở lại đây hầu như không có đề tài nghiên cứu chế tạo về máy phun thuốc bảo vệ thực vật, mặc dù có mối quan hệ hợp tác nghiên cứu với những đơn vị đối tác nước ngoài rất mạnh về lĩnh vực này, nội dung nghiên cứu chỉ gói gọn trong một số đề tài về sử dụng máy phun thuốc trừ sâu (khảo nghiệm đánh giá tính năng của một số loại máy phun thuốc bảo vệ thực vật đang được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp Việt Nam)

• Các loại thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật phun tầm thấp

Ở Việt Nam hiện nay mới chỉ sản xuất, chế tạo được các máy phun thuốc bảo vệ thực vật phun ở tầm thấp (dưới 4 m), chủ yếu là các bình phun tay không có động cơ Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phun thuốc bảo

vệ thực vật có động cơ chỉ tập trung ở một số tỉnh phía Nam, do một số Công

ty đầu tư tiến hành, nhưng các thiết kế chủ yếu là dựa vào thiết kế có sẵn một

số loại máy phun thuốc trừ sâu của Nhật được đưa vào Việt Nam trong những năm 90 tiến hành cải tiến để phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước, sản phẩm chủ yếu xuất khẩu ra nước ngoài, phần tiêu thụ trong nước chỉ rất ít

Tiêu biểu như máy phun MPT260 (hình 1.13) của Công ty Máy Nông

nghiệp Miền Nam (VIKYNO) chế tạo được sử dụng cho nông trại, vườn cây

ăn trái và gia đình Ưu điểm của máy là khả năng di chuyển dễ dáng bằng tay

ly hợp, có khả năng tự cuốn ống, gọn nhẹ dễ sử dụng

Hình 1.13 Máy phun tự hành MPT260

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 21

Công ty TNHH MTV Nhựa Hoàng Thắng với xe phun xịt dung dịch kéo tay tự động phun hoặc có động cơ phun (Hình 1.14)

Hình 1.14 Máy phun thuốc kéo tay Hoàng Thắng

Ở đồng bằng Sông Cửu Long, do diện tích canh tác lớn, ngoài bình bơm tay có sử dụng thêm máy phun thuốc kéo tay và các máy phun đeo vai có động cơ, chủ yếu được nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản (hình 1.15)

Hình 1.15 Máy phun có động cơ sử dụng ở Đồng bằng Sông Cửu Long

Đầu những năm 2000, trường Đại học Nông lâm TP Hồ Chí Minh có

đề tài nghiên cứu chế tạo mẫu máy phun thuốc trừ sâu OVTA1 liên hợp với máy kéo MTZ80 (hình 1.16), máy được thiết kế theo nguyên lý khí thổi, dựa vào mẫu thiết kế của Nga, có công suất phun tương đối lớn, sử dụng để phun

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 22

cho vùng chuyên canh tập trung, tuy nhiên sau khi nghiên cứu kết quả không được mở rộng phát triển ra thực tế sản xuất

Hình 1.16 Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1

Gần đây, từ yêu cầu thực tiễn sản xuất, có một số nông dân yêu thích sáng tạo kỹ thuật đã mày mò cải tiến, tự thiết kế, chế tạo ra một số loại máy phun để sử dụng trong quá trình sản xuất, tuy nhiên các máy này thường chỉ chú trọng đến vấn đề nâng cao năng suất làm việc, thuận tiện trong quá trình sử dụng, mà ít chú ý tới vấn đề giảm tác động xấu của thuốc bảo vệ thực vật đối với môi trường (hình 1.17)

Hình 1.17 Một số máy phun dùng cho lúa

• Các loại thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật phun tầm cao dùng để phun cho cây ăn quả, cây công nghiệp ở giai đoạn kinh doanh

Khi cây trưởng thành đến giai đoạn kinh doanh do chiều cao cây lớn, nên việc sử dụng các bình phun tay trở nên khó khăn vì cự li phun của bình

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 23

phun tay thấp, để phun được với cự li cao, người nông dân phải sử dụng máy phun có động cơ và dùng cần phun dài đưa vòi phun lên cao khi phun

Hình 1.18 Sử dụng vòi phun tự chế cho cây công nghiệp

Nhưng khi đó việc điều khiển chính xác vị trí vòi phun rất khó khăn nên thường xảy ra việc phun không đều hay phun sót, mặt khác do độ dài vòi phun lớn nên khi thuốc phun ra áp lực nhỏ, kích thước hạt thuốc phun thường lớn, không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật

Một số nông dân xuất phát từ thực tiễn sản xuất, thông qua tham khảo các thông tin từ nhiều nguồn như internet, sách báo, truyền hình đã chế tạo một

số máy phun tầm cao để phun cho cây cao su, vải nhãn (hình 1.19), tuy nhiên các thiết kế này còn rất nhiều tồn tại, đặc biệt là sự an toàn cho người vận hành

và ảnh hưởng tới môi trường

Máy phun cho cây cao su Máy phun tự chế phun thuốc cho vải

nhãn ở Bắc Giang

Hình 1.19 Một số hình ảnh máy phun do nông dân cải tiến, chế tạo

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 24

Từ năm 2010 đến nay nhóm nghiên cứu thuộc khoa Cơ Điện, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội hợp tác với trường Đại học Lâm nghiệp Nam Kinh, Trung Quốc đã tiến hành một số nghiên cứu chuyên sâu về cơ giới hóa trong công tác bảo vệ thực vật, theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc, giảm tác động xấu của thuốc bảo vệ thực vật với môi trường và con người, như đề tài nghiên cứu tự động hóa máy phun thuốc bảo vệ thực vật, nghiên cứu thiết kế chế tạo và sử dụng máy phun thuốc dạng khói dùng trong vùng trồng cây công nghiệp, cây lâm nghiệp

Kết luận:

Qua điều tra khảo sát tình trang thiết bị cơ giới hóa bảo vệ thực vật trong nước nhận thấy việc đầu tư cho công tác nghiên cứu còn hạn chế, trang thiết bị còn thiếu, không đồng bộ; việc ứng dụng công cụ, thiết bị cơ giới bảo

vệ thực vật còn manh mún, kém hiệu quả, những vấn đề trên dẫn đến công tác bảo vệ cây trồng không đáp ứng được, chí phí còn cao, năng suất chất lượng sản phẩm nông nghiệp còn thấp, mặt khác chính việc phun thuốc không tính toán, thiếu công nghệ thiết bị phù hợp còn gây tác động xấu dẫn đến ô nhiễm môi trường

Việc tăng cường công tác nghiên cứu ứng dụng cơ giới hóa trong công tác bảo vệ thực vật là rất cần thiết, công tác nghiên cứu không phải chỉ bao gồm nghiên cứu ứng dụng để thiết kế chế tạo được các mẫu máy phun phù hợp với điều kiện canh tác, kinh tế xã hội của Việt Nam, mà còn phải có những nghiên cứu cơ bản để làm nên tảng cho các nghiên cứu ứng dụng Trong đó việc thiết kế, chế tạo được hệ thống giàn thí nghiệm kiểm định cho phép xác định thông số kỹ thuật của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật đang được nhập khẩu và sử dụng ở nước ta hiện nay là rất cần thiết Hệ thống cho phép thí nghiệm kiểm định chất lượng của vòi phun, nhằm trợ giúp cho các nhà nghiên cứu thiết kế trong công tác thiết kế chế tạo, có thể lựa chọn được

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 25

loại vòi phun phù hợp với các loại máy phun cần thiết kế Việc kiểm định chất lượng vòi phun sẽ đưa ra được các khuyến cáo cho những người tiêu dùng sử dụng một cách hợp lý, hiệu quả các loại vòi phun thuốc bảo vệ thực vật, khi

họ muốn thay thế vòi phun trong máy phun đã mua, để phun thuốc phù hợp với từng đối tượng cây trồng khác nhau

1.2 Mục tiêu, cách tiếp cận, phương pháp, đối tượng nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là khảo sát, điều tra một số loại vòi phun thông dụng đang được sử dụng trong thực tiễn sản xuất ở Việt Nam, cũng như trên thế giới Ứng dụng trang thiết bị thí nghiệm để xác định các thông số làm việc chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật

1.2.2 Cách tiếp cận

- Thu thập xử lý thông tin qua sách báo, tạp chí, Internet…

- Tham khảo ý kiến chuyên gia

- Thiết kế chế tạo hệ thống kiểm tra đo lường xác định các thông số vòi phun

- Khảo nghiệm đánh giá chất lượng một số loại vòi phun thông dụng (Theo quy trình, tiêu chuẩn đã ban hành)

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

+ Điều tra, thu thập thông tin xác định một số loại vòi phun thuốc bảo vệ thực vật thông dụng hiện nay

+ Sử dụng các phần mềm thiết kế như AutoCAD, SolidWorks vẽ cấu tạo của các vòi phun đã lựa chọn

+ Sử dụng lý thuyết dòng phun để xác định ảnh hưởng của các thông số

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 26

tới chất lượng làm việc của vòi phun

+ Thiết kế, chế tạo hệ thống hệ thống kiểm tra đo lường xác định các thông số vòi phun

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

+ Tìm hiểu thiết bị và cách thức đo đạc các thông số làm việc của vòi phun trong phòng thí nghiệm

+ Tiến hành đo đạc xác định ảnh hưởng của một số thông số chính đến chất lượng làm việc của vòi phun

1.2.4 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu

Các loại máy phun thuốc bảo vệ thực vật, các loại vòi phun thuốc ,cũng như yêu cầu kỹ thuật nông học đối với công tác bảo vệ thực vật cho cây cây

trồng ở trong nước và trên thế gới

1.2.5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về các loại máy phun, vòi phun rải thuốc bảo vệ thực vật đang được sử dụng ở một số nước trên Thế giới và ở Việt Nam

- Nghiên cứu các thông số cính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun

- Nghiên cứu thực nghiệm để xác định các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun

- Từ các kết quả nghiên cứu đưa ra các kiến nghị cho quá trình thiết kế, chế tạo và sử dụng các loại vòi phun tương ứng trong các loại máy phun đảm bảo năng suất, chất lượng, hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 27

Chương 2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ LOẠI VÒI PHUN KHUYẾCH TÁN ỨNG DỤNG TRONG MỘT SỐ THIẾT BỊ PHUN THUỐC

BẢO VỆ THỰC VẬT THÔNG DỤNG

2.1 Khái niệm, phân loại máy phun, vòi phun khuyếch tán đang sử dụng trong và ngoài nước

2.1.1 Máy phun kiểu giàn phun

Máy phun thuốc dạng giàn phun thường là loại máy phun có động cơ đi kèm, nó bao gồm nhiều vòi phun, các vòi phun của nó được bố trí đơn giản dọc theo một thanh hoặc phức tạp là hệ thống khung giàn Loại máy này có ưu điểm vượt trội so với các loại máy phun khác là bề rộng làm việc lớn và khả năng phun thuốc đương đối đồng đều trên diện tích phun Chính vì vậy trước đây loại máy này thường được chế tạo rất lớn để ứng dụng phun thuốc trừ sâu cho các cánh đồng có diện tích trồng trọt lớn, nhưng hiện nay loại máy này còn được nghiên cứu ứng dụng để phun thuốc cho các đối tượng cây trồng trên diện tích vừa và nhỏ, đặc biệt hiện nay đã có những mẫu máy loại này được chế tạo

ở dạng đeo vai, rất thích hợp với mô hình hộ nông dân sản xuất nhỏ

Máy phun dạng treo có mức độ làm hỏng cây trồng nhỏ hơn so với máy

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 28

phun dạng kéo, nhưng máy phun dạng treo vì liên kết với máy kéo thông qua

cơ cấu treo 3 điểm nên dung lượng thùng thuốc không thể quá lớn để đảm bảo

an toàn Trong một số trường hợp, để bổ sung lượng thuốc có thể phun người ta

bố trí thêm các thùng thuốc phụ ở phía trước hoặc hai bên của máy kéo để máy kéo cân bằng hơn, nhưng nếu diện tích cánh đồng rất lớn, cần sử dụng lượng thuốc phun lớn, nên chọn dụng máy phun dạng kéo Còn đối với máy kéo cỡ nhỏ, nếu sử dụng thùng thuốc lớn có thể vượt tải trọng cho phép của máy kéo, qua đó gây nên sự mất ổn định toàn bộ máy vì vậy với máy kéo cỡ nhỏ loại máy phun phù hợp thường được lựa chọn là máy phun thuốc dạng treo

Hình 2.1 Máy phun dạng giàn phun

Hình 2.5 Máy phun dạng giàn phun

có thể hạn chế việc lệch hướng của máy phun Đối với một số máy phun còn thiết kế lắp đặt cơ cấu điện tử tự động chỉnh hướng, phù hợp với các máy kéo lớn

Đối với một số cây trồng, như ngô, bông… yêu cầu máy có khoảng cách tương đối cao so với mặt ruộng, người ta sử dụng các máy phun dạng tự hành

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……… ……… 30