CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lý do chọn đề tài và tính cấp thiết của để tài: Dự án Nhà máy nước Long Sơn 5000 m3/ngày đêm được xây dựng nhằm góp phần thúc đầy sự phát triển kinh tế, nâng cao chất lượng sống cho người dân cung cấp đầy đủ nước sạch cho các nhu cầu của trung tâm thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang và các xã lân cận thuộc thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang đến năm 2018 và định hướng công tác mở rộng hệ thống cấp nước thị trấn đến năm 2025. Dự án sẽ tạo ra bộ mặt mới cho đô thị, nâng cao nhận thức của người dân về tác dụng của việc bảo vệ môi trường khu vực đang sinh sống. Các ngành công nghiệp nói chung và ngành Nước nói riêng vẫn sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp, điều khiển thụ động, không linh hoạt. Đối với nhà máy nước, yếu tố cấu thành giá nước bị chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm nước ( 30-35%).
SCADA được hình thành và phát triển cùng với sự phát triển chung của các ngành công nghiệp khác như công nghiệp vi xử lý, viễn thông, tin học. - công nghệ phần mềm, các hệ thống tự động hóa điều khiển bằng chương trình cũng ra đời. Hiện nay các nhà máy, cơ sở công nghiệp đều được ưu tiên về công nghệ tiên tiến và hệ thống SCADA - công cụ của tự động hóa cũng được phát triển rộng, lắp đặt ở nhiều nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sản xuất chất lượng cao trong đó có lĩnh vực cung cấp xử lý nước sạch, nước thải… .do đó, việc xây dựng hệ thống SCADA bổ sung cho nhà máy nước Long Sơn 5000m3 ngày đêm nhằm mục đích sau đây: 1. Thực hiện điều khiển, quản lý vận hành giám sát và thu thập dữ liệu từ xa trên hệ thống SCADA.
Đối với việc điều khiển các máy bơm với công nghệ biến tần thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ ổn định áp suất trong đường ống cấp nước. Hệ thống vận hành tiết kiệm đảm bảo có thời gian hoàn vốn đầu tư ngắn và giảm Trang 9 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU được chi phí cho công tác quản lý vận hành thiết bị. Việc áp dụng khoa học công nghệ trong việc xây dựng hệ thống SCADA nêu trên sẽ tạo điều kiện để nâng cao năng lực cho cơ quan quản lý, nhằm giúp chủ đầu tư tiếp cận với các nghiệp vụ quản lý tiên tiến có thể áp dụng trong quá trình vận hành dự án cũng như các công trình khác trên địa bàn Tỉnh. Kết luận: Việc nghiên cứu“Nghiên cứu xây dựng hệ thống SCADA cho Nhà máy nước Long Sơn 5.000 m3 ngày/ đêm Thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang” là rất cần thiết cho một hệ thống cấp nước vận hành hiệu quả tiết kiệm.
hoàn thành mục tiêu cung cấp đầy đủ nước sạch đảm bảo các chỉ tiêu của nhành cung cấp cho khách hàng.2 Tổng quan công nghệ áp dụng cho nhà máy nước Long sơn, thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang: Theo báo cáo quan trắc hiện trạng môi trường tỉnh An Giang các năm 2012; 2014 các chỉ tiêu chính của nguồn nước sông Cái Vừng như sau: Bảng 1.1: Chất lượng nước sông Cái Vừng vào mùa khô Mùa khô STT Thông số 2009 2010 1 Nhiệt độ 28,68 30,62 2 pH 6,68 7,01 3 DO (mg/l) 5,33 6,04 4 BOD5 (mg/l) 9,8 8,2 5 TSS (mg/l) 116 80,2 6 NO3- (mg/l) 0,584 0,097 7 PO43- (mg/l) 0,184 0,066 8 Coliforms (MPN/100ml) 5312 13500 Trang 10 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Bảng 1.2: Chất lượng nước sông Cái Vừng vào mùa mưa Mùa mưa STT Thông số 2009 2010 1 Nhiệt độ 30,96 31,44 2 pH 6,68 7,01 3 DO (mg/l) 5,06 5,87 4 BOD5 (mg/l) 2 1,8 5 TSS (mg/l) 41,8 26,8 6 NO3- (mg/l) 0,81 0,44 7 PO43- (mg/l) 0,18 0,003 8 Coliforms (MPN/100ml) 2740 1340 Để cấp nước cho nhu cầu của các đối tượng trong khu vực theo tiêu chuẩn Việt Nam thì nguồn nước này cần phải được xử lý. Căn cứ vào quy mô công suất mặt bằng xây dựng và điều kiện tự nhiên của khu vực, dây chuyền công nghệ xử lý được xây dựng như sau: Sông Cái Vừng Hình 1.1: Dây chuyền công nghệ xử lý nước sạch Trang 11 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Nước từ sông cái Vừng sẽ theo kênh dẫn nước thô vào bể chứa nước thô từ đây các máy bơm nước thô (bơm cấp 1) sẽ đưa nước vào bể trộng gồm nước thô và hóa chất vôi, phèn(PAC) sau đó được qua các bể phản ứng, bể lắng, bể lọc , xử lý clo và đưa vào bể chứa nước sạch sau đó các bơm nước sạch (bơm cấp 2) sẽ bơm đẩy nước sạch ra hệ thống đường ống phân phối truyền dẫn. Bùn từ bể lắng và bể lọc sẽ được đưa vào hồ chứa bùn và xử lý bùn thải.1 Công trình thu và trạm bơm nước thô: 1.1 Công trình thu: a) Cửa thu : Sử dụng 2 ống HDPE OD355 dẫn nước tự chảy từ sông Cái Vừng tự chảy vào hầm thu nước của trạm bơm nước thô (đặt sâu trong bờ). b) Trạm bơm nước thô : Trạm bơm nước thô được xây dựng trong bờ, cách vị trí lấy nước khoảng 55m.
Gồm hố hút thu nước xây dựng chìm sâu trong đất và nhà quản lý đặt tủ điều khiển, máy phát điện, gian thao tác nằm nổi trên mặt đất. Cao độ san nền của nhà quản lý được san nền cục bộ là +5.50m cao hơn mực nước cao nhất để tránh bị ngập khi có lũ. Thiết kế công trình thu có 3 bơm, trong đó 2 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Thông số kỹ thuật của bơm nước thô yêu cầu như sau: P= 6kW, Q = 105m³/h, H = 15m.
Mỗi máy bơm có gắn các thiết bị phục vụ điều khiển hoạt động đóng, mở máy bơm, chuyển đổi nguồn điện từ điện lưới sang điện máy phát và ngược lại, thiết bị bảo vệ và các thiết bị phục vụ cho việc khởi động mềm của máy bơm.2 Đường ống chuyển tải nước thô: Đường ống chuyển tải nước thô dài 250m, chuyển tải nước thô công suất 210m³/h từ Công trình thu trạm bơm I về nhà máy xử lý đặt tại nhà máy hiện hữu, lắp đặt ống HDPE OD280. Trang 12 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 1.2 Nhà máy xử lý nước sạch : Phần nhà máy xử lý bao gồm các hạng mục chính sau: 1. Bể trộn và phân chia lưu lượng. Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng.
Trạm bơm cấp 2 và rửa lọc. San nền và thoát nước. Hồ lắng, phơi bùn.3: Tóm tắt công suất các thiết bị từng khu vực Tổng công Công suất tiêu thụ thường Số Cụm phụ tải suất lắp đặt trực TT (kW) (kW) A Trạm bơm nước thô 3 (bộ) 2 (bộ) Bơm cấp 1: - Q = 120m3/h 1 18 12 - H = 15m - P = 6 kW B Nhà máy xử lý Bơm cấp 2: - Q = 150m3/h 1 90 60 - H = 45m - P = 30 kW Bơm rửa lọc: Q = 290m3/h 2 - Q = 290m3/h 15 15 - H = 12m Trang 13 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Tổng công Công suất tiêu thụ thường Số Cụm phụ tải suất lắp đặt trực TT (kW) (kW) - P = 15 kW Bơm gió: - Q = 750m3/h 3 - H = 5m 15 15 - P = 15kW 4 Thiết bị hóa chất 10 8 5 Chiếu sáng và sinh hoạt 18 15 6 Dự phòng thiết bị khác 50 50 C Tổng cộng 216 175 1.3 Yêu cầu kỹ thuật điều khiển cho nhà máy nước Long Sơn: 1.1 Hiện trang cung cấp điện: Hiện nay nhà máy nước Long Sơn tọa lạc tại phường Long Sơn, thị xã Tân Châu sử dụng nguồn điện gồm trạm biến áp 3x50kVA đấu nối từ tuyến trung thế 478 Phú Châu. Do việc nâng công suất của toàn hệ thống cấp nước, nên phát sinh phụ tải điện.
Trên cơ sở bảng tóm tắt công suất các thiết bị từng khu vực nhóm phụ tải nêu trên ta có : Công suất tính toán toàn phần được xác định: PttA AttA = (kVA) Cos tt Trong đó: - PttA là công suất tính toán của các phụ tải điện PttA = 175 kW Trang 14 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Theo qui định của ngành điện thì hệ số Cos trong tất cả các xí nghiệp công nghiệp đều không được nhỏ hơn trị số 0,85, vì vậy trong tính toán lấy Costt = 0,85. 175 Từ đó có: AttA = = 206 (kVA) 0,85 Tổng công suất tiêu thụ : AtA = AttA x Kc x Kv. Trong đó: Kc: là hệ số sử dụng đồng thời các thiết bị, trong tính toán lấy Kc = 1 Kv: là hệ số sử dụng công suất thiết bị 0 < Kv < 1, theo kinh nghiệm thực tế thì hệ số sử dụng công suất của các loại bơm thường nằm trong khoảng 0. Trong tính toán lấy Kv = 0,95.
Từ đó tính được : AtA = 206 x 1 x 0,95 = 196 kVA. + Công suất lý thuyết của trạm biến áp : AtA .K OS ABAA = (kVA) Trong đó: K1 Kos: là hệ số dự trữ của máy biến áp, với nhà máy xử lí nước, trong tính toán lấy Kos = 1,1 K1: là hệ số mang tải của máy biến áp. Để đảm bảo và kéo dài tuổi thọ của máy biến áp, theo kinh nghiệm thì hệ số tải K1 = 0. Trong tính toán chọn K1 = 0.
Ta có: 1,0 x196 ABAA = = 218 (kVA) 0,9 Trên cơ sở các gam máy biến áp được chế tạo hiện nay tại thị trường Việt Nam chọn máy biến áp có công suất 250 kVA làm nguồn cấp điện cho công trình và được đấu nối vào tuyến trung thế 478 Phú Châu 22kV tại địa phương. Trang 15 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 1.2 Hiện trạng kỹ thuật điều khiển của hệ thống cấp nước: Hệ thống được chia thành các hệ thống điều khiển thành phần bao gồm: - Hệ thống điều khiển trạm bơm nước thô: nhiệm vụ của công đoạn này là bơm nước thô lên bể trộn để trộn đều hóa chất vào trong nước,theo dõi lưu lượng, áp lực đường ống. - Hệ thống điều khiển nhà hóa chất: nhiệm vụ của công đoạn này là xử lý hóa chất (vôi, phèn, PAC) trước khi đưa lên bể trộn, giám sát nồng độ Clo dư trong không khí, bơm tiếp áp Clo. - Hệ thống điều khiển cụm xử lý nước: sau một thời gian lọc nước thì cặn bẩn có nhiều trong lỗ rỗng của hạt cát lọc sẽ làm giảm hiệu suất lọc nước, do đó phải tiến hành rửa bể lọc để nâng cao khả năng lọc nước của bể.
- Hệ thống điều khiển trạm bơm nước sạch: bơm nước vào hệ thống đường ống cấp nước.