Báo cáo phân tích và xây dựng hệ thống đóng bao xi măng tự động

BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN -ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN VĂN ĐẠO VŨ MINH NGỌC VŨ XUÂN LĨNH PHẠM VĂN NAM PHẠM THỊ KHUYÊN NHÓM TRANG Ý kiến nhận xét giáo viên: NHÓM TRANG NHÓM TRANG LI M U Từ năm 70, nhu cầu xi măng cho xây dựng công nghiệp, sở hạ tầng nhà tăng lên nhanh chóng giới ,đặc biệt bùng nổ đầu t phát triển công nghiệp xi măng nớc phát triển Mặt khác để đáp ứng yêu cầu ngày cao khách hàng chất lợng, tính đa dạng xi măng yêu cầu khắt khe môi trờng, tiết kiệm lợng giá nhiên liệu tăng nhanh sau sốc dầu lửa, nhà nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo thiết bị không ngừng đầu t vào việc cải tiến, đổi công nghệ thiết bị xi măng ngày tiên tiến có hiệu cao Vit Nam l t nước nghèo, kinh tế khoa học kĩ thuật phát triển chậm, song bối cảnh phát triển kinh tế chung khu vực với sách mở cửa đắn Đảng nhà nước, thị trường Việt Nam thu hút vốn đầu tư nước ngồi ngày nhiều, có ngành xi măng Thừa hưởng thành tựu công nghệ thiết bị sản xuất xi măng giới măn gần đây, tổng công ty xi măng Việt Nam dã nhanh chóng tiếp cận ứng dụng vào cơng trình xi măng lớn đầu tư mang lại hiệu kinh tế kĩ thuật rõ rệt ngang tầm với nước khu vực Hiện nay, kỹ thuật điện, điện tử giới phát triển mạnh mẽ Các thành tựu kỹ thuật thúc đẩy sản xuất phát triển theo xu hướng tự động hóa cao Trong hệ thống tự động hóa q trình đặc trưng biến trạng thái Các biến trạng thái thường đại lượng không điện nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, khối lượng, vị trí, tốc độ v.v Để thực trình đo lường điều khiển cần phải thu thập thông tin, đo đạc, theo dõi biến thiên biến trạng thái trình thực chức thiết bị cảm biến Cảm biến phần tử nhạy cảm dùng để biến đổi đại lượng đo lường, kiểm tra hay điều khiển từ trạng thái sang trạng thái khác thuận tiện cho việc tác động phần tử khác Cảm biến thiết bị chịu tác động đại lượng cần đo m khơng có tính chất điện cho đặc trưng mang chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điện, điện trở …) Cảm biến thường dùng khâu đo lương kiểm tra Các loại cảm biến sử dụng rộng rãi tự động hóa q trình sản xuất điều khiển tự động hệ thống khác Chúng có chức NHĨM TRANG biến đổi thay đổi liên tục đại lượng đầu vào không điện thành thay đổi đại lượng đầu đại lượng điện Căn vào đại lượng đầu vào cảm biến phân loại: cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, cảm biến trọng lượng, cảm biến vị trí, lực, áp suất,… Các thiết bị cảm biến dần trở thành phần thiếu đời sống đại Q trình đóng bao xi măng giai đọan cuối dây chuyền sản xuất xi măng Xi măng sản xuất dạng bột dễ hút ẩm dễ bị hỏng tác động nước Ngoài ra, hầu hết nhà máy xi măng xây dựng gần nguồn nguyên liệu xa nơi tiêu thụ nên trình vận chuyển xi măng khó khăn Do việc đóng bao xi măng cần thiết có ý nghĩa quan trọng việc hoàn thành sản phẩm bảo đảm chất lượng sản phẩm Hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng lượng lớn cảm biến điều khiển tự động PLC Do kiến thức hạn chế nên việc nghiên cứu hệ thống đóng bao xi măng sơ sài, dừng lại việc nghiên cứu cảm biến sử dụng hệ thống Rất mong đóng góp ý kiến từ phía giáo bạn đọc Chúng em xin chân thành cảm ơn! NHĨM TRANG ĐƠI NÉT VỀ Q TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Quy trình sản xuất xi măng: Gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: Khai thác mỏ - Giai đoạn 2: Gia công sơ nguyên liệu - Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống - Giai đoạn 4: Nung Clinker - Giai đoạn 5: Nghiền xi măng - Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng 1.1 Giai đoạn 1: Khai thác mỏ Xác định nguồn khống sản,thăm dị địa hình đánh giá chất lượng 1.2 Giai đoạn 2: Gia công sơ nguyên liệu Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác nhà máy thường dạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải đập nhỏ trước để tiện cho việc nghiền, sấy khô, chuyển tải tồn trữ Vật liệu sau đập nhỏ có độ hạt đồng nên giảm tượng phân li độ hạt khác trình vận chuyển tồn trữ, có lợi cho việc tạo thành phần liệu sống phối liệu xác Nhưng sản xuất xi măng độ hạt vật liệu hạt vừa, hạt nhỏ làm cho hệ thống đập nhỏ phức tạp thêm - Máy đập nhỏ: + Đập nhỏ trình làm giảm nhỏ độ hạt vật liệu phương pháp học +Trước đây, đập nhỏ chia làm giai đoạn đập thô, đập vừa đập nhỏ Hiện áp dụng giai đoạn đập nhỏ đạt đường kính hạt 1100mm, có cịn nhỏ 25mm Như vậ, hệ thống đập nhỏ đơn giản nhiều, giảm vốn đầu tư, giảm nhiễm mà cịn nâng cao hiệu suất lao động - Thiết bị đập nhỏ: + Có nhiều kiểu thiết bị đập nhỏ như: kiểu hàm, kiểu cối xay, kiểu trục cán, kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế trình độ kỹ thuật nước mà sử dụng thiết bị đập nhỏ phù hợp để mang lại hiệu kinh tế cao dễ vận hành, sửa chữa + Thường nhà máy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…Ưu điểm loại máy lực sản xuất lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơn giản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ NHÓM TRANG thay linh kiện Tuy nhiên có nhược điểm là: đầu búa, rãnh lược, lót chống bị mài mịn; sản xuất tạo nhiều bụi; khơng thích hợp đập nhỏ vật liệu bị ẩm ướt vật liệu dính 1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống - Sấy phối liệu sống: + Phối liệu định lượng gồm đá vôi, đất sét nạp vào máy nghiền đứng Tại phối liệu nghiền sấy khơ khí thải từ lị nung Sau sấy lượng nước có ngun liệu, chủ yếu đất sét giảm xuống nhiều, tạo điều kiện cho giai đoạn sau nung Clinker, tồn trữ xi măng - Nghiền phối liệu sống: + Sử dụng phương pháp nghiền bi để nghiền phối liệu sống, tỉ lệ chiều dài đường kính máy nghiền bi 3:1 + Đặc điểm máy nghiền bi thép là: Áp dụng rộng rãi việc nghiền vật liệu rắn, lực sản xuất lớn Khi độ hạt liệu vào 20 ÷ 30mm độ nhỏ sản phẩm đạt tới 0,1mm Có thể tiến hành nghiền, sấy lúc Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra, dễ thay linh kiện Vận hành tốt Phát tiếng ồn lớn vận hành, tiêu hao nhiều lượng đơn vị sản xuất 1.4 Giai đoạn 4: Nung Clinker Clinker sản phẩm nung thiêu kết 1450oC đá vôi, đất sét số phụ gia điều chỉnh Nung Clinker xi măng khâu then chốt sản xuất xi măng Nhiệt độ vật liệu từ 1300 ÷ 1450 ÷ 1300oC tiến hành nung Clinker Khi nhiệt độ vật liệu đạt mức chất sắt nhơm canxi, nhôm canxi, oxit magie chất kiềm bắt đầu nóng chảy; oxit canxi, silic canxi hồ vào pha lỏng Trong pha lỏng, oxit canxi, silic canxi xảy phản ứng tạo thành silic canxi, q trình hấp thụ vơi Khi đạt 14500C vôi tự hấp thụ đầy đủ Phản ứng: 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2 Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→13000C q trình hồn thiện tinh thể Alite, 13000C pha lỏng bắt đầu đơng kết, phản ứng tạo thành silic canxi kết thúc Lúc vật liệu số oxit canxi chưa hoá hợp với silic canxi, gọi oxit canxi tự Sau nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội Mục đích để tăng chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư Clinker, giảm NHÓM TRANG hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận tiện cho việc tồn trữ, vận hành nghiền Clinker 1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng Sau làm nguội, Clinker chuyển lên xilo Clinker Từ đây, Clinker nạp vào máy nghiền xi măng thạch anh phụ gia điều chỉnh; hệ thống nghiền sơ có thiết bị lọc bụi hiệu suất cao Mục đích việc nghiên xi măng: có mục đích - Xi măng mịn tăng diện tích bề mặt - Tăng tính thuỷ phân hố mạnh, bao bọc cát sạn bê tơng dính kết lại với Nhưng thực tế nghiền mịn giảm sản lượng máy nghiền, tăng tiêu hao điện Đồng thời, kích cỡ hạt mịn tồn trữ dễ hoạt tính, giảm độ bền vững bê tơng Vì độ mịn xi măng khống chế khoảng 88µm, dư rây khoảng 5→10% 1.6 Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng Sau nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng mà phải qua tồn trữ trung gian Nhiên liệu cấp cho vòi phun qua khâu trung gian,từ vòi phun cấp nhiên liệu để đóng bao Sau đóng bao bao vận chuyển kho băng tải, vận chuyển trực tiếp lên xe để vận chuyển đến nơi tiêu thụ PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG NHÓM TRANG Xi măng dạng bột thùng chứa xi măng đưa xuống buồng chứa trung gian.Buồng chứa trung gian có chức chứa xi măng để cung cấp cho vòi phun.Tại buồng chứa sử dụng cảm biến mức dạng tiếp điểm “level switch” xi măng bột dâng cao đến độ cao định,thì tiếp điểm cảm biến tác động xuống thấp cho phép cảm biến lại tác động để xi măng từ thùng chứa nạp vào buồng chứa trung gian Mơ hình vẽ: Cảm biến lưu lượng level switch Buồng chứa trung gian Xi măng từ buồng chưá trung gian đưa xuống vòi phun.trên vịi phun gắn pistong khí nén van đóng mở để điều khiển lượng xi măng qua vòi phun.Các vòi phun gắn cảm biến vị trí tiệm cận proximity switch để nhận biết vỏ bao xi măng đưa vào phía Bên cạnh vòi phun hệ thống đưa bao vào kẹp mở miệng bao, vỏ bao đến phía vịi phun tác động lên cảm biến vị trí vòi phun,cảm biến tác động lên vòi phun Vòi phun hạ xuống,mở van vòi xả xi măng vào bao Ở đặt hệ thống cân sử dụng cảm biến trọng lượng Load cell dùng để đo trọng lượng bao Tín hiệu cảm biến tác động lên điều khiển điều khiển van đóng mở vịi phun để bao xi măng đạt khối lượng định trước 50kg với sai số khoảng 0.5% NHÓM TRANG Bao xi măng đủ khối lượng đưa tới khâu may bao Bao may xong thông qua hệ thống băng truyền đưa kho lưu trữ đưa trực tiếp xe vận chuyển đến nơi tiêu thụ.Trên băng tải đươc gắn cảm biến quang để xác định số lượng xi măng đóng gói Phần quay Phần đứng yên 1: Phễu cấp bột liệu 1.1, 1.2: Cơ cấu đóng mở phễu nhiên liệu 2: Cảm biến mức dạng tiếp điểm điều khiển cấu đóng mở phễu SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG NHĨM TRANG 10 Kích thước thân: Chất liệu : thép mạ kẽm Dây cáp: bện dây cáp trịn có bọc lớp Urethane Đây cảm biến SBA load cell hãng DG cell sản xuất với thơng số kỹ thuật sau: NHĨM TRANG 19 Khối lượng tối đa Kg Cấp xác Sai số Tính lặp lại Độ biến dạng 30 phút ảnh hưởng nhiệt độ giá trị giá trị đầu Kích thích Trung bình Cực đại Điện trở Đầu vào Đầu Cách điện Bù nhiệt độ hoạt động Nhiệt độ hoạt động 50, 100, 200, 250, 500, 1tf, 2tf, 3tf, D3 C3 % % % 0,03 0,01 0,03 0,02 0,01 0,017 %/100C %/100C 0,028 0,015 0,014 0,011 V V 10 15 Ω Ω MΩ 0C 0C 400 ± 25 350 ± 3,5 > 2000 -10 -> +40 -30 -> +80 4.2 CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN 4.2.1 Cảm biến Hall: 1.Nội dung: a.Khái niệm: NHÓM TRANG 20