Tài liệu Tự động hóa hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy xi măng cảm phả v1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN MỤC LỤC Lời nói đầu ……………………………………………………………………….04 Chương 1: Tổng quan về nhà máy xi măng Cẩm Phả......................................06 1.1.Giới thiệu chung về Công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả……………………..06 1.1.1 Vị trí địa lý của nhà máy…………………………………………………....08 1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của nhà máy……………………………………....09 1.2 Quy trình công nghệ nhà máy………………………………………………...09 1.2.1 Mô tả chung về dây chuyền và phương pháp sản xuất……………………..09 1.2.2 Quy trình sản xuất nguyên liệu sống……………………………………….10 1.2.3 Quy trình sản xuất nguyên liệu chín………………………………………..15 1.2.4 Nghiền và đóng bao………………………………………………………...16 Chương 2:Giới thiệu về công nghệ cân băng định lượng nhà máy xi măng Cẩm Phả………………………………………………………………………….17 2.1 Đặt vấn đề…………………………………………………………………….17 2.2 Vai trò và tầm quan trọng…………………………………………………….17 2.3 Công nghệ cân băng định lượng nhà máy xi măng Cẩm Phả………………...18 2.3.1 Sơ đồ công nghệ và cấu tạo chung của hệ thống cân băng định lượng…….18 2.3.2 Sơ đồ kết cấu băng tải cân băng…………………………………………….19 2.3.3 Các đặc tính kĩ thuật của hệ thống cân băng định lượng …………………..21 2.4 Hệ truyền động cân băng định lượng…………………………………………22 2.4.1 Yêu cầu đối với hệ truyền động…………………………………………….22 2.4.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống ………………………………………………….22 2.4.3 Sơ đồ khối & nguyên lí hoạt động của hệ thống ĐK cân băng tự động........23 2.5 Tỉ lệ % phối liệu ……………………………………………………………...26 2.6 Các thông số kĩ thuật của cân băng định lượng trong nhà máy xi măng Cẩm Phả………………………………………………………………………………..27 Chương 3:Lựa chọn các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành,điều khiển trong hệ thống cân băng định lượng...................................................................31 3.1 Các phần tử chính dùng trong hệ thống cân băng định lượng………………..31 SV:QUÁCH VĂN TUÂN -1- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN 3.2 Lựa chọn các loại cảm biến ………………………………………………….32 3.2.1 Cảm biến trọng lượng(loadcell)…………………………………………….32 3.2.1.1 Lý thuyết về cảm biến trọng lượng ( cảm biến lực)………………………32 3.2.1.2Chuyển đổi điện trở lực căng ……………………………………………..34 3.2.1.3 Một số Load Cell thực tế ………………………………………………...37 3.2.1.4 Loadcell sử dụng trong hệ thống cân băng tải……………………………40 3.2.2 Cảm biến tốc độ (Encorder)………………………………………………...40 3.2.3 Cảm biến chống lệch băng …………………………………………………42 3.2.4 Cảm biến bảo vệ trượt băng………………………………………………...44 3.3 Đầu cân………………………………………………………………………45 3.4 Xây dựng các công thức tính toán…………………………………………....46 3.5 Lựa chọn động cơ và phương án điều chỉnh tốc độ động cơ ………………...49 3.5.1 Lựa chọn động cơ…………………………………………………………..49 3.5.2 Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ……………………………49 3.6 Lựa chọn biến tần…………………………………………………………….52 3.6.1 Thông số kỹ thuật biến tần MM420………………………………………...53 3.6.2 Sơ đồ nguyên lí của MM 420……………………………………………...55 3.6.3 Ký hiệu các cổng vào ra của biến tần ……………………………………...56 3.6.4 Nối dây đến động cơ………………………………………………………..56 3.6.5 Cài đặt thông số cho biến tần ………………………………………………57 3.7 Lựa chọ PLC và module mở rộng…………………………………………….58 3.8 Sơ đồ ghép nối PLC với biến tần ,động cơ………………………………….61 Chương 4 :Tự động hóa hệ thống cân băng định lượng của nhà máy bằng PLC S7-200………………………………………………………………………63 4.1 Các lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống …………………………………..63 4.2 Điều khiển hệ thống sử dụng PLC -200……………………………………...67 4.2.1 Phân công tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra cho PLC……………………67 4.2.2 Chương trình điều khiển hệ thống …………………………………………69 SV:QUÁCH VĂN TUÂN -2- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Chương 5 : Ứng dụng phần mềm ProTool pro CS/RT để thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát…………………………………………………………..81 5.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm SIMATIC ProTool pro CS/RT………….81 5.3 Giao diện giám sát và điều khiển hệ thống…………………………………...83 5.2.1 Khai báo biến Tag…………………………………………………………..83 5.2.2 Giao diện giám sát………………………………………………………….84 Kết luận chung …………………………………………………………………...87 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………..88 SV:QUÁCH VĂN TUÂN -3- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay ,song song với việc phát triển kinh tế ,xây dựng cơ sở hạ tầng và xây dựng dân dụng tăng lên nhanh chóng đã kích thích sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp .Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về chất lượng ,giá cả ,sự cạnh tranh trên thị trường ,việc đầu tư cải tiến công nghệ đang là một giải pháp hữu hiệu nhất .Với một nền kinh tế và khoa học kỹ thuật đang trên đà phát triển ,phù hợp với sự phát triển chung ở khu vực ,cùng với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nước ,nước ta đã và đang thu hút vốn đầu tư của nước ngoài ngày càng nhiều ,trong đó phải kể đến việc đầu tư vào công nghệ sản xuất xi măng trong những năm gần đây. Trong bất kỳ nhà máy sản xuất xi măng nào thì việc đầu tư vào công nghệ để tăng cường mức độ tự động hóa trong các khâu sản xuất là một yêu cầu luôn được chú trọng hàng đầu .Cân băng định lượng là một trong những khâu được quan tâm nhiều nhất cả về công nghệ và nhân lực chất lượng cao .Đó là khâu quyết định đến năng suất của cả dây truyền ,tỷ lệ các thành phần phối liệu và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Với yêu cầu đặt ra cho cân băng định lượng là thỏa mãn những nhu cầu từ thực tế sản xuất ,phải đảm bảo đủ lượng liệu cần thiết cho công đoạn sản xuất trực tiếp theo về khối lượng tỷ lệ các thành phần phối liệu và tốc độ cấp liệu cho từng thời điểm. Tùy theo vị trí ,tính chất ,chức năng của các khâu trong dây truyền sản xuất mà cân băng định lượng ở khâu đó có những đặc điểm riêng ,như chế độ làm việc ,sai số cho phép ,dải điều chỉnh tốc độ , độ ổn định… Tuy nhiên các cân băng định lượng trong dây truyền sản xuất đều có đặc điểm chung :Các đối tượng cân là cân băng tải cấp liệu ,kích thước vật liệu cần thay đổi trong phạm vi rộng từ các nguyên liệu thô cho đến những nguyên liệu mịn dạng bột. Ngày nay tự động hóa bằng PLC cho phép thiết lập các hệ thống tự động điều khiển các thiết bị máy thực hiện theo các chương trình và công nghệ sản xuất.Mặt khác khả năng truyền thông tin ,thiết lập mạng điều khiển công nghiệp SV:QUÁCH VĂN TUÂN -4- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN của PLC cho ta công cụ thiết lập hệ thống tự động hóa toàn bộ dây truyền sản xuất bao gồm rất nhiều công đoạn mà các phương pháp tự động trước đây bằng rơle không thể thực hiện được ,giảm những thao tác cho đội ngũ công nhân vận hành thiết bị ,đảm bảo an toàn cho người ,máy móc ,nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Xuất phát từ yêu cầu đó ,với mục đích áp dụng các kiến thức đã học để xây dựng ứng dụng ,em đã được hướng dãn thiết kế đề tài :” Tự động hóa hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy xi măng Cảm Phả”. Đề tài bao gồm những nội dung sau: Chương 1:Tổng quan về nhà máy xi măng Cẩm Phả . Chương 2: Giới thiệu về hệ thống cân băng định của nhà máy xi măng Cẩm Phả . Chương 3: Lựa chọn thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành ,điều khiển trong hệ thống cân băng định lượng . Chương 4: Tự động hóa hệ thống cân băng định lượng của nhà máy bằng PLC S7-200 . Chương 5: Ứng dụng phần mềm ProTool pro CS/RT để thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát . Hà Nội, tháng 06 năm 2012 Sinh viên Quách Văn Tuân SV:QUÁCH VĂN TUÂN -5- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG CẨM PHẢ 1.1 Giới thiệu chung về công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả Công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả ngày nay tiền thân là Ban quản lí dự án xi măng Cẩm Phả ,được kí quyết định số 1259/QĐ-TTg ngày 30 tháng 12 năm 2002 của thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt đầu tư dự án nhà máy xi măng VINACONEX-Cẩm Phả. Nhà máy xi măng Cẩm Phả do Tổng công ty cổ phần xuất nhập khẩu và xây dựng Việt Nam (VINACONEX,..JSC) đầu tư ,xây dựng với tổng số vốn trên 370 triệu USD .Đây là một nhà máy hiện đại bậc nhất ở Việt Nam hiện nay ,áp dụng công nghệ sản xuất xi măng tiên tiến ,lò quay phương pháp khô của Nhật Bản .Dây chuyền sản xuất được điều khiển tự động hóa cao từ công đoạn nhập nguyên liệu cho tới công đoạn xuất sản phẩm .Toàn bộ thiết bị điện và hệ thống phần mềm điều khiển quá trình sản xuất xi măng đều của hãng ABB(Thùy Sĩ) .Các thiết bị điện tiên tiến có độ bền ,độ ổn định và tính chính xác cao ,có khả năng kiểm soát được quá trình ,đáp ứng được mọi yêu cầu công nghệ .Phần mềm điều khiển quá trình được tối ưu hóa trong công nghệ sản xuất xi măng . Nhà máy sản xuất chính được xây dựng trên diện tích đất 75 ha , tại Km6 quốc lộ 18A ,phường Cẩm Thạch ,thị xã Cẩm Phả ,tỉnh Quảng Ninh với công suất thiết kế 6.000 tấn Clinker/ngày tương đương với 2,3 triệu tấn xi măng PCB40/năm .Trạm nghiền xi măng Cẩm Phả được xây dựng trên diện tích đất 20 ha tại khu công nghiệp Mỹ Xuân A ,tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu với công suất 1.480.000 tấn xi măng PCB40/năm. Nhà máy xi măng VINACONEX Cẩm Phả được đặt trên địa bàn quảng ninh có nhiều thuận lợi về nguồn nguyên liệu và hạ tầng cho nghành công nghiệp xi măng .Tại đây ,nhà máy có thể sử dụng hiệu quả tiết kiệm nguồn nguyên liệu từ các mỏ đá Quang Hanh, mỏ sét Hà Chanh, than Quảng Ninh ;đồng thời nhà máy còn nằm cạnh cảng nước sâu có thể tiếp nhận tàu trọng tải 15.000 tấn – nơi chung chuyển thuận lợi sản phẩm đầu ra. SV:QUÁCH VĂN TUÂN -6- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Hình 1.1 Nhà máy xi măng Cẩm Phả Xi măng Cẩm Phả áp dụng mô hình tiêu thụ sản phẩm qua nhà phân phối chính ,xi măng Cẩm Phả đã tận dụng được năng lực của xã hội với việc xác lập lợi ích hài hòa giữa nhà sản xuất và nhà phân phối .Hiện nay thương hiệu “xi măng Cẩm Phả” đã có mặt tại 64 tỉnh thành trong cả nước với tổng số hơn 100 nhà phân phối chính trên toàn quốc , trong đó có nhiều nhà phân phối dự án. Với mục tiêu chất lượng hàng đầu , giá thành hợp lí , sự phân phối cung cấp sản phẩm linh hoạt giữa nhà máy và nhà phân phối , giữa nhà phân phối với người tiêu dùng ,thương hiệu “xi măng Cẩm Phả” đã đạt được nhiều danh hiệu lớn .Tháng 8 năm 2008 ,Công ty đã được trung tâm chứng nhận phù hợp tiêu chuẩn ISO 9001:2000 và ISO 14004:1996 .Sản phẩm của công ty đã đạt được nhiều huy chương vàng tại các hội chợ triển lãm tổ chức tại Hà Nội ,thành phố Hồ Chí Minh ,giải thưởng sao vàng đất Việt năm 2008 ,giải thưởng hàng Việt Nam chất lượng cao do người tiêu dùng bình chọn năm 2008 và bằng khen của Thủ tướng Chính Phủ . Cùng với sự phấn đấu bền bỉ trong những năm qua ,Công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả đã được bộ xây dựng ,Nghành xây dựng Việt Nam gắn biển công SV:QUÁCH VĂN TUÂN -7- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN trình chào mừng 50 năm Ngành xây dựng Việt Nam và tặng nhiều cúp vàng cờ thưởng thi đua .Với nhiều thành tích đã đạt được trong công tác cũng như góp phần vào việc xây dựng xã hội chủ nghĩa và bỏa vệ tổ quốc ,ngày 21/09/2006 ,Thủ tướng Chính Phủ đã kí quyết định số 993/QĐ-TTg tặng bằng khen cho công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả . 1.1.1 Vị trí địa lý của nhà máy Địa điểm đầu tư xây dựng nhà máy xi măng Cẩm Phả được đặt tại phường Cẩm Thạch ,thị xã Cẩm Phả ,tỉnh Quảng Ninh . - Phía Bắc giáp mặt đường 18A mới và tuyến đường sắt vận chuyển than của mỏ than Cẩm Phả .Phía ngoài tuyến đường sắt là quốc lộ 18 cách mặt bằng khoảng 800 m . - Phía Nam là biển . - Phía Đông Bắc giáp núi đá Chồng. - Phía Đông Nam giáp núi Hòn Một. - Phía Tây là dãy núi đá vôi Quang Hanh I. 1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của nhà máy - Sản xuất xi măng các loại . - Khai thác cát ,đá vôi ,đất sét ,nguyên liệu xi măng . - Sản xuất và kinh doanh vật liệu xây dựng. - Kinh doanh clinker ,thạch cao và xi măng các loại. - Kinh doanh thiết bị xây dựng và khai thác mỏ . - Kinh doanh máy móc thiết bị ,phụ tùng nguyên liệu phục vụ công nghiệp xi măng ,vận tải hàng hóa đường bộ đường thủy. - Kinh doanh khai thác cầu cảng ,bốc xếp hàng hóa thủy bộ cho khác hàng thuê kho bãi. - Xuất nhập khẩu các nguyên vât liệu sản liệu sản xuất xi măng ,xi măng các loại và máy móc thiết bị phụ tùng phục vụ công nghiệp sản xuất xi măng. 1.2 Quy trình công nghệ nhà máy xi măng Cẩm Phả 1.2.1 Mô tả chung về dây chuyền và phương pháp sản xuất SV:QUÁCH VĂN TUÂN -8- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Nhà máy xi măng Cẩm Phả được đặt tại phường Cẩm Thạch , thị xã Cẩm Phả ,tỉnh Quảng Ninh .Xi măng được sản xuất bằng lò quay theo phương pháp khô để tạo ra clinker ,clinker nghiền mịn với một tỉ lệ nhất định cộng với thạch cao và các phụ gia khác thành xi măng .Xi măng Cẩm Phả - công nghệ Nhật Bản ,công suất lò 6.000 tấn clinker/ngày ,tương đương với 1.890.000 tấn clinker /năm ,trong đó nghiền 690.000 tấn clinker/năm để sản xuất 820.000 tấn xi măng PCB40/năm ,tại phường Cẩm Thạch ,thị xã Cẩm Phả ,tỉnh Quảng Ninh ,còn lại 1.200.000 tấn clinker/năm được đưa vào nghiền tại trạm nghiền xi măng Cẩm Phả đặt tại KCN Mỹ Xuân A ,tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu với công suất 1.480.000 tấn/năm xi măng PCB 40. Lò quay dài phương pháp khô đã được phát triển khá mạnh ở MỸ .Ban đầu ,các lò quay có chiều dài khoảng 140 – 160 m ,không sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bên trong ,dẫn đến nhiệt độ khí thải ra khỏi lò vào khoảng 700 - 7500 C . Do đó phải sử dụng hệ thống phun nước để giảm nhiệt độ dòng khí thải trước khi đưa vào thiết bị thu bụi .Để tận dụng lượng nhiệt thừa trong khí thải người ta thiết kế hệ thống trao đổi nhiệt bên trong lò .Các hệ thống trao đổi nhiệt trong lò là các cơ cấu bằng gốm hoặc kim loại . Lắp đặt cơ cấu trao đổi nhiệt trong lò với mục đích phân chia vật liệu cấp cho lò cũng như khí nóng trong lò thành 3 hoặc 4 khoang riêng biệt để tăng bề mặt tiếp xúc và trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu đạt hiệu quả cao hơn .Các cơ cấu trao đổi nhiệt bằng gốm được lắp ráp đặt ở vùng có nhiệt độ khí lò cao từ 1000 - 12000 C ,vùng lệch có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nhiệt độ khí và nhiệt độ của bộ liệu và do đó tại vùng này sự trao đổi nhiệt đạt hiệu quả cao nhất. Việc sử dụng các cơ cấu gốm lắp đặt trong lò làm tăng năng suất lò quay lên tới 8 – 12% ,đồng thời làm giảm tiêu hao nhiệt riêng xuống từ 8 – 12% .Nhiệt độ khí thải lò giảm xuống chỉ còn 600 - 6500 C . SV:QUÁCH VĂN TUÂN -9- LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Nhiệt độ khí thải của các lò quay dài phương pháp khô có lắp đặt hệ thống xích vào khoảng 380 - 4000 C với dòng khí thải này ,bột liệu cấp vào lò có hàm lượng ẩm lên tới 13% thì vẫn được sấy khô mà không cần gia thêm nhiệt . Tuy nhiên ,việc sử dụng các cơ cấu trao đổi nhiệt trong lò bằng gốm cũng như bằng kim loại đều dẫn đến việc tăng trở lực của dòng khí chuyển động trong lò làm tăng chi phí điện năng cho quạt khói lò. Quy trình sản xuất xi măng của nhà máy được mô tả như hình vẽ: Hình 1.2 Quy trình sản xuất xi măng 1.2.2 Quá trình sản xuất nguyên liệu sống SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 10 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Hình 1.3 Chu trình sản xuất nguyên liệu sống 1.2.2.1 Nguyên liệu đầu vào Cung cấp đất sét : Đất sét khai thác tại mỏ sét Hà Chanh cách nhà máy 40km ,đất sét được vận chuyển về cảng nhập tại nhà máy .Tại cảng nhập ,đất sét được bốc dỡ bằng cầu trục lên phễu tiếp nhận ,qua cấp liệu đất sét được cấp đều đặn vào máy đập .Đất sét được đập nhỏ và được thu hồi bằng băng tải phẳng ,qua hệ thống băng tải và van 2 ngả tới cầu rải ,rải sét thành đống trong kho chứa sét. Cung cấp cao silic : Cao silic được cung cấp từ mỏ cao silic thôn 7 và được xe vận tải chuyển về nhà máy . Đá vôi : Được khai thác và vận chuyển từ mỏ đá vôi Quang Hanh tới nhà máy bằng một băng tải dài 6.4km. Quặng sắt : Được khai thác và vận chuyển bằng đường thủy từ đảo Cái Bầu. Thạch cao : Được mua và vận tải bằng đường thủy từ Thái Lan ,Trung Quốc.. Phụ gia : (diatomite,đá đen…) sẽ được khai thác tại các vùng lân cận nhà máy. Than : Than cám nhập về nhà máy được trộn đều sơ bộ thành thành đống và chứa ở kho than .Than cám dự trữ trong kho không dùng được ngay mà phải được đưa vào máy nghiền than để nghiền thành bột than mịn. 1.2.2.2 Định lượng và nghiền nguyên liệu Định lượng nguyên liệu : Đá vôi ,đá sét ,đá cao silic và sắt từ các kho chứa được đưa tới 4 bunker tương ứng nhờ hệ thống băng tải.Các bunker chứa liệu được SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 11 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN lắp đặt các sensor báo mức và loadcell để giám sát mức liệu có trong bunker .Tại đáy hình côn của mỗi bunker được gắn thiết bị điều chỉnh lưu lượng khi liệu được tháo ra .Từ 4 bunker ,liệu được tháo xuống hệ thống cân định lượng để xác định thành phần “ %” các chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn .Tỷ lệ các chất được xác định nhờ hệ thống băng tải cấp liệu tấm và loadcell đặt trên hệ thống cân băng .Tỷ lệ của các loại nguyên liệu có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tốc độ băng tải thông qua điều chỉnh tốc độ động cơ băng tải hoặc điều chỉnh độ mở cửa của van cấp liệu .Để giám sát tốc độ động cơ thì trên trục động cơ được đặt thiết bị đo tốc độ encorder để đưa tín hiệu về thiết bị điều khiển .Nguyên liệu được cấp liệu theo tỉ lệ xác định thông qua băng tải tấm tới máy nghiền liệu. Nghiền nguyên liệu : Sau khi xác định tỷ lệ % cảu các chất ,nguyên liệu được đưa đến trạm nghiền ,trước khi đến trạm nghiền thì hỗn hợp các chất sẽ đi qua hệ thống máy dò và tách kim loại để loại bỏ các thành phần kim loại lẫn trong các chất ra khỏi băng tải. Trong máy nghiền ,nguyên liệu được cung cấp ở dạng hỗn hợp và được sấ khô tới 1% .Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền con lăn trục đứng có năng suất 500 tấn/h .Qua máy nghiền ,liệu được tán nhỏ nhờ hai cơ cấu con lăn .Để sấy khô bột liệu đồng thời trong quá trình nghiền khí nóng được dẫn đến từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung .Lượng khí nóng cung cấp cho máy nghiền phụ thuộc vào độ ẩm của hỗn hợp phối liệu trong máy .Máy tính sẽ nhận tín hiệu từ các thiết bị phân tích độ ẩm của hỗn hợp phối liệu có trong máy ,từ đó điều chỉnh lưu lượng và nhiệt độ của dòng khí nóng cung cấp vào cho máy nghiền sao cho nhiệt độ của hỗn hợp phối liệu ra khỏi máy nghiền đạt 900 C ,độ ẩm không quá 1% . Trong máy nghiền khí thải sẽ mang bột liệu đến thiết bị phân ly động .Trong bộ phân ly ,các hạt có kích thước lớn được tách ra và đưa trở lại bàn nghiền ,các hạt có độ mịn đạt yêu cầu được đưa về 4 silo lắng hiệu suất cao .Thông qua các van gió quay ,liệu được tháo ra theo máng khí động đến gầu nâng .Tại đầu gầu nâng ,bột liệu sẽ được lấy mẫu nhờ thiết bị lấy mãu tự động với tần suất lấy mẫu 1 lần/h .Mẫu sẽ được phân tích các thành phần hóa học và so sánh với giá trị đặt SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 12 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN trước .Nếu không thỏa mãn giá trị đặt trước thì các chất sẽ được điều chỉnh nhờ hệ thống cân băng định lượng .Bột liệu sau khi nghiền có độ mịn đạt yêu cầu sẽ được vận chuyển bằng gầu tải theo máng khí động vào silo chứa qua hệ thống phân phối song song ,silo có sức chứa 20000 tấn .Silo đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liên tục .Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình tháo bột liệu ra khỏi silo .Mức độ đồng nhất của silo là 10:1 .Đáy silo có hệ thống khí nén ,khí được sục vào trong silo để đồng nhất số liệu và tạo ra sự linh động cho phối liệu khi tháo được dễ dàng . Buồng trộn và cửa tháo của silo được liên thông với nhau để đảm bảo liệu từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất cao theo cụm thiết bị tháo và máng khí động .Liệu sau khi được tháo từ buồng trộn đưa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi nhiệt .Để phân tích thành phần hóa học và chất lượng của hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất ,thiết bị lấy mẫu tự động được đặt ở đáy gầu nâng ,tần suất láy mẫu ở công nghệ này được quy định cụ thể trong quá trình vận hành và sản xuất .Dòng liệu theo máng khí động xuống van gió kiểu quay và cửa tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai buồng riêng biệt . 1.2.2.3 Đồng nhất bột liệu và cấp liệu lò Liệu sau khi được gom lại ở 4 cyclone lắng (hiệu suất đạt 90%),qua các van gió kiểu quay theo máng khí động đến gầu nâng .Tại đầu vào gầu nâng ,bột liệu sẽ được lấy mẫu nhờ thiết bị lấy mẫu tự động với tần suất lấy mẫu 1 lần/h .Mẫu sẽ được phân tích các thành phần hóa học và so sánh với giá trị đặt trước .Nếu không thỏa mãn giá trị đặt trước thì các chất sẽ được điều chỉnh nhờ hệ thống cân băng định lượng .Bột liệu sau khi nghiền có độ mịn đạt yêu cầu sẽ được vận chuyển bằng gầu tải theo máng khí động vào silo chứa qua hệ thống phân phối song song ,silo có sức chứa 20000 tấn .Silo đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liên tục .Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình tháo bột liệu ra khỏi silo .Mức độ đồng nhấ của silo là 10:1 .Đáy silo có hệ thống khí nén ,khí được sục vào trong silo để đồng nhất phối liệu và tạo ra sự linh động cho phối liệu khi tháo ra được dễ dàng . SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 13 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Buồng trộn và cửa tháo của silo được liên thông với nhau để đảm bảo liệu từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất cao theo cụm thiết bị tháo và máng khí động .Liệu sau khi được tháo từ buồng trộn đưa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi nhiệt . Để phân tích thành phần hóa học và chất lượng của hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất ,thiết bị lấy mẫu tự động được đặt ở đáy gầu nâng ,tần suất láy mẫu ở công nghệ này được quy định cụ thể trong quá trình vận hành và sản xuất .Dòng liệu theo máng khí động xuống van gió kiểu quay và cửa tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai buồng riêng biệt .Việc chứa và đồng nhất bột liệu được thực hiện tại silo đồng nhất với sức chứa 24000 T đủ dự trữ cho 2,5 ngày lò nung chạy liên tục .Silo đồng nhất hoạt động theo phương thức nạp – tháo đồng nhất liên tục với các hệ thống sục khí dưới đáy silo . 1.2.3 Quy trình sản xuất nguyên liệu chín Hình 1.4 Chu trình sản xuất nguyên liệu chín 1.2.3.1 Nung và làm nguội clinker Lò nung bao gồm tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh ,5 tầng cyclone với hai buồng phân hủy đầu lò và lò quay ,kết hợp với máy làm nguội clinker kiểu ghi với hiệu suất thu hồi nhiệt cao ,tạo thành một hệ thống đồng bộ sử dụng than cám tại Cẩm Phả có năng suất 6.000T clinker/ngày ,cho sản phẩm clinker đạt chat lượng sản xuất xi măng PCB40 trong điều kiện lò hoạt động bình thường . 1.2.3.2 Nghiền than SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 14 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Than khô từ két chứa được rút ra từ cấp liệu băng cào ,kết hợp với vít tải kép điều tốc ,than khô được cấp vào máy nghiền đứng thực hiện quá trình nghiền sấy liên hợp khi máy nghiền hoạt động với khí nóng của thiết bị làm nguội clinker từ lò đưa sang (khoảng 2500 C ) .Than mịn sau khi nghiền đạt tiêu chuẩn được luân phiên đổ vào 2 két chứa ,sau đó được cấp vào vòi đốt buồng phân hủy và vòi đốt lò nung thông qua hệ thống van và cân quay .Lò nung đốt than mịn tạo ra nhiệt độ cao ,nung bột liệu với nhiệt độ khoảng 14500 C .Ở nhiệt độ cao này sẽ xẩy ra phản ứng hóa học giữa các thành phần CaO, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 ,…có trong bột liệu tạo thành clinker . 1.2.3.3 Chứa và phân phối clinker Clinker chính phẩm được chứa trong 2 silo ,mỗi silo được trang bị các cửa tháo kết hợp với các băng tải chịu nhiệt dưới đáy silo để rút clinker chuyển tới tuyến xuất clinker ra cảng hoặc tới xưởng nghiền xi măng thông qua 2 băng tải đảo chiều. Clinker thứ phẩm chứa tại silo có thể tháo qua cấp liệu rung ,chuyển tới bãi chứa hoặc theo cấp liệu rung băng tải để pha với clinker chính phẩm trên tuyến vận chuyển clinker tới xưởng nghiền xi măng. 1.2.4 Nghiền và đóng bao Hình 1.5 Chu trình nghiền và đóng bao 1.2.4.1 Nghiền xi măng Clinker từ két chứa được định lượng nhờ băng tấm cấp liệu ,tới băng tải và được cấp vào máy nghiền sơ bộ kiểu đứng .Clinker qua máy nghiền sơ bộ được hệ thống gầu nâng ,van 2 ngả để tiếp tục được nghiền mịn trong máy nghiền . SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 15 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN + Phụ gia xi măng từ két được định lượng nhờ băng cấp liệu động. + Thạch cao từ két chứa qua cân băng đinh lượng. + Hỗn hợp thạch cao và phụ gia đều được đổ vào băng tải cấp trực tiếp vào máy nghiền. 1.2.4.2 Chứa ,đóng bao và phân phối xi măng Sản phẩm xi măng sau khi nghiền được chứa trong silo ,hệ thống vận chuyển xi măng rời tới công đoạn đóng bao và xuất xi măng được bắt đầu từ đáy silo xi măng qua hệ thống cửa tháo ,các máng khí động ,sàng rung ,két chứa và máy đóng bao . + Hệ thống xuất xi măng đường thủy . + Hệ thống xuất xi măng đường bộ . SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 16 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG NHÀ MÁY XI MĂNG CẨM PHẢ 2.1 Đặt vấn đề Vai trò của băng tải trong các nhà máy công nghiệp là vô cùng quan trọng , điều này được thể hiện rõ nét trong các nhà máy xi măng ,các nhà máy chế biến thức ăn gia xúc ,các nhà máy chế biến thực phẩm .....Các băng tải đóng vai trò vận chuyển nguyên vật liệu ,thành phẩm thay cho sức người và các phương tiện vận chuyển cơ động khác .Trong khuôn viên nhà máy ,phân xưởng ,để vận chuyển vật liệu từ nơi khai thác ,bến bãi tập kết hoặc kho chứa nguyên vật liệu để phục vụ cho quá trình sản xuất . Vấn đề đặt ra là trong quá trình sản xuất đòi hỏi tính liên tục ,pha trộn nguyên liệu có độ chính xác ,phải thấy và cân được khối lượng nguyên vật liệu đã được vận chuyển theo yêu cầu của thành phẩm .Để giải quyết vấn đề trên ta sử dụng cân băng định lượng .Hệ thống cân băng định lượng là một trong những khâu quan trọng giúp cho nhà máy hoạt động một cách liên tục .Cân băng định lượng là một khâu trong dây chuyền công nghệ nhằm cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần thiết cho nhà máy ,lượng nguyên liệu này đã được người lập trình cài đặt một giá trị trước .Khi mà lượng nguyện liệu trên băng tải ít đi thì đòi hỏi phải tăng tốc động cơ lên để băng tải chuyển động nhanh hơn nhằm cung cấp đủ lượng nguên liệu cần thiết .Ngược lại khi lượng nguyên liệu trên băng tải vận chuyển với lưu lượng nhiều thì các thiết bị tự động sẽ tự động điều khiển cho động cơ quay với tốc độ chậm lại phù hợp với yêu cầu . 2.2 Vai trò và tầm quan trọng Hiện nay việc đảm bảo chất lượng cho mỗi sản phẩm là việc rất quan trọng đối với các doanh nghiệp .Do đó yêu cầu đặt ra là phải làm sao cho các sản phẩm đó phải có chất lượng và mẫu mã giống nhau .Vì vậy nhà sản xuất phải nắm bắt và kiểm soát được các thông số kỹ thuật ,các tỷ lệ pha trộn được cài đặt chính xác . Việc hiệu chỉnh các thông số đầu vào cũng như đầu ra phải dễ thực hiện và thuận SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 17 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN lợi cho người sản xuất và người điều khiển trung tâm .Đặc biệt trong công nghệ sản xuất xi măng công đoạn phối liệu để nghiền liệu và định lượng nghiền xi là rất quan trọng ,nó quyết định đến chất lượng của xi măng .Người ta sử dụng hệ thống cân băng định lượng cho công đoạn phối liệu và nghiền xi .Để điều chỉnh được tỷ lệ pha trộn nguyên liệu chính xác và thay đổi năng suất dễ dàng ,ta sử dụng biến tần nguồn áp để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc truyền động cho băng tải . 2.3 Công nghệ cân băng định lượng nhà máy xi măng Cẩm Phả Nhà máy xi măng Cẩm Phả có hai hệ thống cân định lượng chính : Định lượng sản xuất bột liệu (clinker) và định lượng sản xuất xi măng .Hệ thống cân định lượng sản xuất bột liệu nhà máy sử dụng là của hãng SCHENCK (Đức) . 2.3.1 Sơ đồ công nghệ và cấu tạo chung của hệ thống cân băng định lượng Sil« §¸ v«i Sil« §Êt sÐt CB§L CB§L Sil« Q. s¾t Sil« SilÝc CB§L CB§L B¨ng t¶i vËn chuyÓn B650 M¸y nghiÒn Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống CBĐL Hệ thống này bao gồm 4 băng cân được thiết kế giống hệt nhau để cân 4 loại liệu ( đá vôi ,đất sét ,quặng sắt và silic) .Từ 4 băng cân này người ta xác định các thông số vận tốc (m/s) của băng tải và khối lượng m (kg/m) tức thời của băng tải liệu .Các thông số này được chuyển vào máy tính thông qua các bộ chuyển đổi A/D và card ghép nối .Một chương trình phần mềm được cài đặt sẵn trong máy SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 18 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN tính sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển tới cơ cấu chấp hành nhằm đảm bảo duy trì ổn định lưu lượng tức thời Q = m .v (kg/s) theo giá trị đặt trước. 1: Phễu chứa liệu 6 :Tang chủ động 2 : Cảm biến trọng lượng (loadcell) 7 : Hộp số 3 : Băng tải 8 :Cảm biến tốc độ(encorder) 4 : Tang bị động 9: Động cơ 5 : Bu lông cơ khí 10:Cảm biến vị trí Hình 2.2 Cấu tạo của một cân băng định lượng 2.3.2 Sơ đồ kết cấu băng tải cân băng Từ silo cấp liệu ,liệu rơi xuống băng tải cân ,qua cửa điều chỉnh chiều cao dòng liệu ,băng tải cân (9) chuyển động theo phương ngang vận chuyển liệu từ đáy silo chứa liệu và đổ vào băng tải chính .Trong quá trình vận chuyển người ta cân đoạn băng trên chiều dài xác định nằm giữa con lăn cân (1) và hai con lăn bên cạnh con lăn cân ,nhờ lực do trọng tải đè lên đầu đo khối lượng (5) và được điều chỉnh bởi đối trọng (2) .Toàn bộ băng tải được kéo bởi động cơ điện (7) qua bộ truyền đai hoặc xích (3) thông qua tang chủ động (6) ,phía băng không tải luôn luôn được căng nhờ con lăn và lò xo căn băng (4) ,toàn bộ hệ thống con lăn được bắt trên 1 khung cân (8) ,khung cân băng được bắt cố định trên giá đỡ (10) được bắt chặt xuống nền . SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 19 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA: CƠ ĐIỆN Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu cân băng tải Quá trình xác định khối lượng của đoạn băng cân và tốc độ băng tải sau đó tính năng suất thực của cân: Qth (kg/s) = m(kg/m).v(m/s). SV:QUÁCH VĂN TUÂN - 20 - LỚP:TỰ ĐỘNG HÓA A K-52