Nghiên cứu, chế tạo hệ thống định lượng vật liệu nhiều pha điều khiển số sử dụng trong công nghệ sản xuất tấm lợp không amiăng

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC & MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI MÃ SỐ 246.07 RD/HĐ – KHCN Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU NHIỀU PHA ĐIỀU KHIẺN SỐ, SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẤM LỢP KHÔNG AMIĂNG CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CÔNG NGHỆ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS. NGUYỄN THÀNH LONG 6800 12/4/2008 HÀ NỘI, 03 – 2008 BỘ CÔNG NGHIỆP TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC & MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI MÃ SỐ 246.07 RD/HĐ – KHCN Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU NHIỀU PHA ĐIỀU KHIỂN SỐ, SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẤM LỢP KHÔNG AMIĂNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI KS NGUYỄN THÀNH LONG HÀ NỘI, 03 – 2008 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN 1. KS. Nguyễn Thành Long Viện Công Nghệ 2. TS. Đỗ Quốc Quang Viện Công Nghệ 3. KS. Trần Xuân Thành Viện Công Nghệ 4. KS. Tống Văn Cường Viện Công Nghệ 1 MỤC LỤC Trang Mục lục A. Nội dung báo cáo chính Chương I. Tổng quan 1. Sơ lược về tự động hóa trong sản xuất tấm lợp. 2. Hệ thống chuẩn bị liệu trong dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng. 3. Vai trò của tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu trong ngành sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng. 4. Các ph ương pháp định lượng trong sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng. 5. Hiện trạng tình hình ứng dụng tự động hóa quá trình chuẩn bị liệu ở nước ta. 6. Giải pháp cho tự động hóa cụm chuẩn bị liệu 6.1 Giải pháp điều khiển cho cụm chuẩn bị liệu 6.2 Giải pháp điều khiển cho hệ thộng định lượng Chương II: Thiết kế động học của hệ thống 1. Định lượng Ximăng 2. Định lượng vật liệu lỏng và huyền phù Chương III: Hệ thống điều khiển và hiển thị của hệ thống 1. Hệ thống điều khiển 2. Hệ thống hiển thị B. Kết luận và hướng phát triển 1. Kết qu ả đạt được 2. Hướng phát triển Tài liệu tham khảo 1 2 2 2 4 6 7 14 16 17 17 18 18 18 23 23 29 33 33 34 35 2 A. NI DUNG BO CO CHNH Chng I: Tng quan 1. S lc v t ng húa trong sn xut tm lp: Cựng vi s phỏt trin ca ngnh t ng hoỏ th gii, ngnh t ng hoỏ trong sn xut cụng nghip Vit Nam cng ang tng bc phỏt trin. Cỏc nh mỏy, xớ nghip ti Vit nam ang tin hnh lp t v ci to mi, mnh dn a vo nhng thit b , cụng ngh t ng hoỏ tiờn tin ca cỏc nc cụng nghip hin i nh: Canada, Nht, M v mt s nc trong khi cỏc nc chõu u EU. Trong ngành tấm lợp nói riêng, kỹ thuật tự động hoá cũng từng bớc thâm nhập vào quá trình sản xuất. ở Việt Nam hiện nay ngành sản xuất tấm lợp vẫn chủ yếu sản xuất tấm lợp sử dụng Amiăng. Hỡnh 1.2: Tng quan ton b dõy chuyn sn xut tm lp Fibro Ximng Trong công nghệ này do số lợng vật liệu cấp phối không nhiều (chủ yếu là amiăng và ximăng- chất rắn) nên việc tự động định lợng thành phần vật liệu đầu vào có thể thực hiện tơng đối đơn giản và thờng đợc thực hiện bằng cân đo thủ công hoặc với những thiết bị cân đong có độ tin cậy cha cao. 3 Năm 2006, Viện Công nghệ đã nghiệm thu Đề tài cấp nhà nớc KC.06.15 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm dây chuyền sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng năng suất 0,5 triệu m2/năm. Đây là dây chuyền pilot năng suất thấp nên việc định lợng các thành phần cấp phối đều thực hiện bằng tay. Hiện nay, việc triển khai áp dụng đại trà dây chuyền sản xuất tấm lợp không amiăng đã làm nảy sinh yêu cầu định lợng tự động hoặc bán tự động các vật liệu tham gia thành phần cấp phối. Trong công nghệ sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng, số lợng các thành phần cấp phối cao hơn hẳn qui trình sản xuất cũ nên việc kiểm soát các thành phần vật liệu cấp phối trở nên rất quan trọng và mang tính quyết định đối với chất lợng của bán thành phẩm và sản phẩm cuối cùng. Mặt khác, do diện tích sản xuất và số lợng thiết bị tăng hơn so với qui trình cũ nên việc tự động hoá công tác định lợng sẽ làm giảm đáng kể số công nhân vận hành, tăng chất lợng sản phẩm và tăng năng suất dây chuyền. ở nớc ta không có nhiều nhà máy áp dụng công nghệ không amiăng trong sản xuất tấm lợp nên việc tự động hoá hệ thống định lợng chỉ đợc sử dụng tại những nhà máy nhập dây truyền sản xuất của nớc ngoài (Pháp, Đức) nh : Nhà máy tấm lợp Đông Anh Hà Nội, Công ty Xi măng Đồng Nai. Cho đến nay cha có đơn vị nào trong nớc nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị này, trong khi nhu cầu về sản xuất tấm lợp không amiăng (tấm lợp bảo vệ môi trờng) ngày càng lớn. Vì vậy tự động hoá quá trình định lợng thành phần vật liệu đầu vào là một nhu cầu tất yếu không những cho hiện tại mà cả trong tơng lai. 4 Hình 1.2: Tổng quan toàn bộ dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng 2. Hệ thống chuẩn bị liệu trong dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng: Nói đến công nghiệp sản xuất chế tạo nói chung, và sản xuất tấm lợp nói riêng, quá trình chuẩn bị liệu là một quá trình quan trọng và có tính quyết định đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Mỗ i một lĩnh vực sản xuất, mỗi sản phẩm do tính khác biệt của nó nên vật liệu làm nên các sản phẩm cũng có những tính chất khác nhau. Đối với lĩnh vực sản xuất tấm lợp Fibro ximăng thì vai trò của quá trình chuẩn bị liệu lại càng quan trọng, nó là công đoạn đầu tiên của quy trình sản xuất ra tấm lợp, ở công đoạn này các loại vật liệu được trải qua các công đoạn nghiền, trộn riêng liên tục trước khi chúng được đưa vào một thùng khuấy trộn chung. Lượng huyền phù của thùng khuấy trộn chung này tiếp tục được đưa đến một thùng khấy phân phối trước khi đưa vào xeo. 5 Đối với công nghệ sản xuất tấm lợp không Amiăng, công đoạn này có nhiều thay đổi nhất so với công nghệ cũ, quyết định đến tính chất và chất lượng của sản phẩm. Như chúng ta đã biết trong sản xuất tấm lợp quá trình được nhắc tới nhiều nhất là quá trình xeo cán. Đó là một quá trình quan trọng, nhưng trước khi liệu được xeo để tạo nên bán thành phẩm, quá trình tạo nên hỗ n hợp liệu trước đó cũng có tính quyết định đến cơ lý tính của tấm.Vì vậy, ở các cơ sở sản xuất tấm lợp, quá trình này là mối quan ngại và cũng giành được sự quan tâm đặc biệt của nhà sản xuất. Quá trình chuẩn bị một mẻ liệu như sau: Đầu tiên giấy và nước được đưa vào máy khuấy cây thông (101) để khuấy trộn, sau đó một khoảng th ời gian ( do nhà công nghệ xác định), giấy được bơm vào thùng chứa trung gian (102), giấy từ đây được bơm qua hệ thống các máy nghiền (103) để thực hiện các chu trình nghiền. Sau khi nghiền xong (đạt yêu cầu công nghệ), giấy tiếp tục được bơm lên các thùng trữ giấy (104). Ở thùng trữ giấy tiếp tục được khuấy trộn. Cùng thời gian này, phụ gia Bentonite và Silicafume cũng được đưa vào các thùng khuấy trộn (105) cùng với nước thực hiện quá trình khấy trộn. Hình 1.3 : Sơ đồ công nghệ cụm chuẩn bị liệu 6 Sau một thời gian khuấy trộn, liệu từ các thùng khuấy (104) và (105) được đưa vào thùng khuấy Turbo (106) thông qua một thùng đong định lượng. Các vật liệu như ximăng và PVA cũng được đưa vào thùng khuấy cây thông để khuấy trộn để tạo thành hỗn hợp nhiều thành phần. Sau một thời gian khuấy để đạt được yêu cầu cần thiết, lượng huyền phù tạo thành sẽ được bơm lên khuấy phân phố i để từ đây cung cấp cho công đoạn xeo. 3. Vai trò của tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu trong ngành sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng: Khi chúng ta đang từng bước hội nhập với thế giới, sản xuất công nghiệp cũng đứng trước cơ hội lớn để có thể tiếp xúc với những công nghệ và thiết bị hiện đại đế n từ các nền công nghiệp phát triển ở khắp nơi trên Thế giới. Với ngành sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và ngành sản xuất tấm lợp nói riêng thì việc đưa tự động hóa vào sản xuất là một giải pháp tốt, được nhiều cơ sở sản xuất ứng dụng và có xu thế phát triển rộng. Ngày nay, với việc giá thuê nhân công tăng mạnh và khách hàng đã quan tâm đến chất lượng của s ản phẩm nhiều hơn thì những doanh nghiệp sản xuất cũng đứng trước một bài toán khó. Họ bắt đầu quan tâm đến việc đầu tư thêm trang thiết bị cũng như con người để theo kịp nhu cầu mà thực tế đòi hỏi. Để đáp ứng được nhưng yêu cầu thực tế đó, các doanh nghiệp đã phải nghĩ đến các phương án nhằm tăng năng suấ t lao động và đặc biệt là nâng cao chất lượng sản phẩm. Một trong những phương án mang lại hiệu quả là ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất. Tự động hóa được tính đến như là một lời giải pháp phù hợp cho bài toán năng suất và chất lượng. Với một dây truyền sản xuất cụ thể thì nhà công nghệ lại đặt ra một bài toán riêng cho nó. Có thể tự động hóa toàn bộ hoặc từ ng phần tùy theo yêu cầu công nghệ và sự đáp ứng của thiệt bị của dây truyền. Với những dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng có sử dụng Amiăng công đoạn chuẩn bị liệu không phức tạp, lượng thiết bị cũng ít hơn đáng kể so với công công đoạn chuẩn bị liệu của dây truyền sản suất tấm lợp không Amiăng. Như trình bày ở trên, liệu được trải qua nhiều công đoạn khuấy trộn 7 trước khi được đưa vào xeo. Việc kiểm soát lượng vật liệu của quá trình này tương đối phức tạp. Mặt khác, yêu cầu đối với công đoạn này là tỷ lệ liệu phải có độ chính xác cao. Trong công đoạn này, chủ yếu liệu được đưa vào trước khi trộn lẫn ở 2 dạng là rắn và huyền phù (lỏng). Ngoài ra để thực hiện thao tác ở mức độ chính xác và đồng đều nhằm đáp ứng được yêu cầu về công nghệ thì việc sự dụng một lúc nhiều nhân công thao tác và quan sát sự hoạt động của các thiết bị là không khả thi và gặp nhiều khó khăn trong việc di chuyển liên tục. Chính sự bất hợp lý này có thể gây ra những sai sót chủ quan làm giảm năng suất của công đoạn, ảnh hưởng lớn đến chất lượng cũng như năng suất lao động chung. Vì vậy vi ệc lựa chọn một phương án tự động hóa cho công đoạn này trong dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng là cần thiết và phù hợp với yêu cầu thực tế của công nghệ. Như vậy tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu chủ yếu là bài toán định lượng vật liệu 2 pha là rắn và huyền phù. Cùng với đó là sự chuẩn xác của các thao tác điề u khiển thiết bị. 4. Các phương pháp định lượng trong sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng : 4.1 . Phương pháp định lượng vật liệu rắn: Trên thế giới các vật liệu ở thể rắn được định lượng chủ yếu bằng phương pháp cân. Thiết bị thực hiện phương pháp này gồm các lạo cân dưới đây: - Cân cơ học: Cân này là loại cân đơn giản v ới việc lấy quả cân làm đối trọng để xác định khối lượng vật liệu. Cân này có độ chính xác không cao và không hiệu quả đối với liệu có khối lượng lớn. Vì vậy loại cân này ít được sử dụng trong công nghiệp. [...]... với chất lượng sản phẩm được khách hàng đặt lên hàng đầu Mặt khác, trong các năm gần đây , Viện Công Nghệ- Bộ Công Thương đã chế tạo thành công dây truyền sản xuất tấm lợp không Amiăng và đang xúc tiến xuất khẩu sản phẩm này Việc đưa công nghệ kỹ thuật tiên tiến vào trong các công đoạn sản xuất là một điều cần thiết và càng có ý nghĩa hơn khi nó mở ra một trang mới cho ngành sản xuất tấm lợp ở Việt... hình ứng dụng tự động hóa quá trình chuẩn bị liệu trong sản xuất tấm lợp ở nước ta: Ở nước ta, việc sản xuất tấm lợp trước đây chủ yếu là sản phẩm Fibro Ximăng có sử dụng Amiăng, hầu hết những dây truyền thiết bị này chưa đưa tự động hóa vào sản xuất Có một vài dây truyền sản xuất tấm lợp được trang bị thiết bị tự động thì đều là những dây truyền ngoại nhập như : Tấm lợp Đông Anh- Hà Nội, tấm lợp Đồng... xuất Tại miền Bắc một trong những đơn vị sản xuất có những ứng dụng khoa học công nghệ tiến tiến vào sản xuất, đó là công ty tấm lơp Đông Anh - Hà Nội Đây là một dây truyền nhập ngoại toàn bộ và giá thành của nó gấp nhiều lần một dây truyền tương tự được chế tạo trong nước Với dây truyền thiết bị này, những ứng dụng về tự động hóa đã được nhà chế tạo đưa vào trong nhiều công đoạn sản xuất Mặt khác với... dây truyền sản xuất: Tự động hóa toàn bộ: 0% Đưa tự hóa vào trong sản xuất: ≈10% Chưa ứng dụng tự động hóa : ≈90% Về cụm chuẩn bị liệu: Chưa ứng dụng tự động hóa : ≈95% Đưa tự động hóa vào sản xuất: . TẠO HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU NHIỀU PHA ĐIỀU KHIẺN SỐ, SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẤM LỢP KHÔNG AMIĂNG CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CÔNG NGHỆ CHỦ NHIỆM. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU NHIỀU PHA ĐIỀU KHIỂN SỐ, SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẤM LỢP KHÔNG AMIĂNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI . hóa trong sản xuất tấm lợp. 2. Hệ thống chuẩn bị liệu trong dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng. 3. Vai trò của tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu trong ngành sản xuất tấm