ISSN 1859 1531 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(92) 2015 51 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG QUY TRÌNH PHỤC HỒI ẮC QUY AXIT CHÌ APPLICATION OF MORNITORING AN[.]
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(92).2015 51 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG QUY TRÌNH PHỤC HỒI ẮC QUY AXIT CHÌ APPLICATION OF MORNITORING AND CONTROL SYSTEM TO LEAD-ACID BATTERY REFURBISHMENT PROCESS Đoàn Anh Tuấn1, Nguyễn Dương Tuấn2 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Công ty CP Đầu tư & Phát triển Năng lượng Mặt trời Bách khoa Tóm tắt - Việc phục hồi xử lý ắc quy qua sử dụng, đặc biệt ắc quy axit chì trở nên thơng dụng nhu cầu ngày tăng; đồng thời, có ý nghĩa quan trọng mặt kinh tế mơi trường Do đó, việc đầu tư vào cơng nghệ để giảm chi phí thời gian cho trình phục hồi xử lý cần thiết để tăng suất hiệu Trong nội dung nghiên cứu này, giải pháp ứng dụng hệ thống giám sát điều khiển nhằm tối ưu trình phục hồi cho trạm xử lý phục hồi ắc quy chì qua sử dụng thử nghiệm Với việc ứng dụng hệ thống đề xuất, trạm phục hồi giảm thiểu chi phí hoạt động, tối ưu thời gian phục hồi tăng hiệu suất phục hồi cho ắc quy so với phương pháp thủ công truyền thống Abstract - Lead-acid battery has been popularly used in Vietnam due to its advantages of low cost, diversity in capacity and application, especially in vehicles Hence, it is necessary to focus on battery refurbishment technology to reduce cost, as well as environmental problems caused by solid waste from those batteries In the current project, in order to improve the process of battery refurbishment, a monitoring-control system has been developed for a pilot refurbishment station It is expected that it can help to reduce operating cost, optimize the time to control and monitor the process of refurbishment, as well as improve the performance of battery Từ khóa - phục hồi ắc quy; điều khiển - giám sát; chất thải rắn; ắc quy cũ; ắc quy chì Key words - battery refurbishment, control - monitoring; solid waste, used battery; lead-acid battery Đặt vấn đề Ắc quy axít chì loại ắc quy phổ biến thông dụng Với đặc thù giá rẻ, dễ sử dụng, công suất lớn phong phú chủng loại chất lượng, ắc quy axít chì sử dụng lĩnh vực kinh doanh, sản xuất: công nghiệp, dân dụng, nông, lâm, ngư nghiệp, vận tải… Tại Việt Nam, ngành sử dụng ắc quy nhiều kể đến ngành giao thông vận tải với gần 28 triệu mô tô, xe gắn máy 1,5 triệu tơ loại [1] Trong ắc quy axít chì, thứ liệu - phế liệu chì độc chất kim loại nặng tiềm tàng, tác nhân gây hại sức khoẻ cho người khó nhận thức trực quan, khó phát Bên cạnh đó, việc tồn trữ, vận chuyển xử lý trái phép ắc quy axít chì qua sử dụng với số lượng từ hàng chục đến hàng trăm phổ biến gây nên nguy ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Thực tế, ắc quy thường có tuổi thọ khơng cao, nên nhanh chóng bị loại thải sau thời gian sử dụng Với nhu cầu sử dụng lớn lượng ắc quy phế thải hàng năm số khổng lồ Tuy vậy, Việt Nam nay, việc thu hồi xử lý ắc quy phế thải chưa hiệu Hoạt động thu hồi xử lý ắc quy chủ yếu thủ công nhỏ lẻ Ắc quy chì sử dụng sau thời gian dài dẫn đến nhiều hư hỏng nguyên nhân chủ quan từ bất cẩn vận hành người sử dụng, như: làm nứt vỏ, lỏng ốc vít, sờn dây cáp nối tải … nguyên nhân khách quan đóng cặn bùn, thực chất chì sulfate (PbSO4) bám vào chì đọng lại đáy ắc quy làm giảm dung lượng thông qua việc làm tăng nội trở ắc quy Q trình gây hư hại khơng phát sớm thơng qua việc bảo trì, kiểm tra định kì làm giảm tuổi thọ ắc quy, dẫn đến việc phải thay ắc quy Hiện nay, giới, phương pháp truyền thống thống như: phục hồi nước cất, hai phương pháp sử dụng chứng tỏ tính hiệu quả, bảo vệ môi trường công nghệ dịng điện tuần hồn sử dụng chất phụ gia hữu Cơng nghệ dịng điện tuần hồn dựa chế phản ứng điện hóa cực chì dung mơi ắc quy có dịng điện biến thiên tuần hồn chạy qua, chứng minh có khả làm giảm lượng chì sulfate bám [2] Tuy nhiên, nhược điểm cơng nghệ cơng nghệ có quyền phải nhập khẩu, đòi hỏi nhiều dòng sản phẩm khác cho loại ắc quy khác Công nghệ sử dụng chất phụ gia hữu cơ: sử dụng túy tác dụng hóa học có khả tác động mạnh đến q trình lọc sulfate ắc quy axít chì, giúp tăng khả khôi phục ắc quy Các chất phụ gia hầu hết chế xuất từ chất hữu Hiện nay, số đơn vị Việt Nam bắt đầu thực việc phục hồi bảo dưỡng định kỳ phương pháp chi phí hợp lý Tuy nhiên, dùng hóa chất phục hồi định kỳ, dung lượng ắc quy có tăng chậm cần thời gian lâu thấy hiệu Để tăng hiệu quả, ắc quy sau đưa phụ gia vào cần nạp xả để phát huy tác dụng trước tái sử dụng Tuy vậy, q trình nạp (sạc) thủ cơng phức tạp, nhiều thời gian thiết cần giám sát để tránh hư hỏng ắc quy Từ lý trên, để có quy trình phục hồi ắc quy chì loại khởi động hiệu quả, phù hợp với điều kiện có Việt Nam, ngồi việc lựa chọn cơng nghệ phù hợp với chi phí vừa phải, quy trình vận hành cần phải tối ưu, đặc biệt giám sát trình sạc phục hồi Giải pháp tự động giảm thiểu thời gian đo đạc ghi nhận thủ công, nâng cao hiệu lao động, giảm thiểu chi phí vận hành Đồn Anh Tuấn, Nguyễn Dương Tuấn 52 Bài báo trình bày trạm phục hồi ắc quy chì loại khởi động với quy trình tối ưu chi phí cơng nghệ thử nghiệm Điểm khác biệt quy trình hệ thống giám sát điều khiển, nhằm tự động hóa tối ưu q trình phục hồi Ngồi ra, hệ thống lưu trữ liệu xuất báo cáo góp phần đáng kể việc thống kê, tổng hợp, đánh giá hiệu trạm phục hồi phép, ắc quy không tiến hành phục hồi Tiếp nhận ắc quy qua sử dụng Dán mã số Xây dựng quy trình phục hồi ắc quy tổng thể trạm thử nghiệm Kiểm tra tình trạng bên ngồi Quy trình phục hồi ắc quy tổng thể xây dựng gồm bước sau: Tiếp nhận ắc quy, Kiểm tra tình trạng ắc quy, Phục hồi ắc quy Đánh giá kết phục hồi Tốt Vệ sinh cọc chì Bước Tiếp nhận ắc quy đầu vào kiểm tra sơ Quy trình tiếp nhận ắc quy mơ tả Hình 1, đó: Khơng tốt Kiểm tra mức dung dịch ➢ Tùy theo yêu cầu để nhận dạng mà quy định mã số thực Ví dụ: K-dung lượng-điện áp-số thứ tự, tương ứng: K100-12-0001 ➢ Sau đó, ắc quy kiểm tra tình trạng bên ngồi như: vỏ, cọc chì… Nếu ắc quy bị hư hỏng phần bên nứt vỏ, cọc chì khơng cịn ngun vẹn,… khơng tiến hành phục hồi; ngược lại, đưa vệ sinh cọc chì để đảm bảo tiếp xúc truyền điện tốt trình phục hồi ➢ Dung dịch tất ngăn ắc quy kiểm tra thêm bớt dung dịch cần, đảm bảo vừa đủ che lấp cực ➢ Tiến hành sạc: ắc quy sạc đầy với giải thuật sạc phù hợp cho ắc quy Một giải thuật giải thuật sạc giai đoạn: sạc với dòng điện lớn (bulk charging mode), giai đoạn hấp thụ (absortion charging mode) giai đoạn sạc thả (float charging mode), với dòng sạc giới hạn 10% dung lượng ắc quy Hệ thống tự điều chỉnh dòng sạc chế độ sạc phù hợp nhằm kéo dài tuổi thọ ắc quy Tiến hành sạc ắc quy Chuyển ắc quy sang khu ắc quy hư Chuyển ắc quy sang khu kiểm tra Hình Sơ đồ trình tiếp nhận ắc quy Bắt đầu Đo điện áp Đúng Sai Đo tỷ trọng >= 1.15 g/cm33 Đúng Quy trình kiểm tra ắc quy cũ mơ tả theo sơ đồ Hình Sai Trong đó: Kiểm tra độ lệch tỷ trọng