Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thu bụi tĩnh điện tại nhà máy luyện đồng lào cai

Trang 1 --- LÊ HẢI ANH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THU BỤI TĨNH ĐIỆN TẠI NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU T ẬKỹ thuật điều khiển và tự động hóa Trang 2 ---

-

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THU BỤI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU T Ậ

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

-

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THU BỤI

Chuyên ngành : K thuỹ ật điề u khiển và tự độ ng hóa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU T Ậ

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS Vũ Vân Hà

Hà Nội – Năm 2018

LỜI CẢM ƠN

V i lòng kính ng và biớ trọ ết ơn, đầu tiên em xin chân thành g i l i cử ờ ảm ơn tới

TS Vũ Vân Hà, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong su t quá trình làm ốluận văn

Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã giảng d y em trong su t quá trình ạ ố

học cao họ ừa qua.c v

Cảm ơn gia đình, anh em bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, h ỗtrợ, đóng góp

ý ki n giúp em hoàn thành luế ận văn này

Dù đã rấ ố ắng nhưng với trình độ ểt c g hi u bi t và th i gian nghiên c u th c t ế ờ ứ ự ế

có h n nên không tránh kh i nh ng thi u sót Em r t mong nhạ ỏ ữ ế ấ ận được nh ng l i ch ữ ờ ỉ

d n, góp ý c a các th y/cô và bẫ ủ ầ ạn đọc đểluận văn của em được hoàn thiện hơn

Em trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghi p này là công trình c a riêng tôi, do ệ ủtôi t ự thực hiện dướ ự hưới s ng d n cẫ ủa TS Vũ Vân Hà K t qu ế ả đạt được là hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ ử ụ s d ng nh ng tài liữ ệu được ghi trong danh

m c tài li u tham kh o và không sao chép hay s d ng b t kụ ệ ả ử ụ ấ ỳ tài li u nào khác Nệ ếu phát hi n có s sao chép tôi xin hoàn toàn ch u trách nhiệ ự ị ệm

Hà Nội, ngày 14 tháng 03 năm 2018

Học viên thực hi n ệ

Lê H i Anh ả

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2DANH SÁCH HÌNH V 5ẼDANH SÁCH B NG BI U 7Ả Ể

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN V NHÀ MÁY LUY N Đ NG LÀO CAI 10Ề Ệ Ồ1.1 Gi i thi u chung 11ớ ệ1.2 Công ngh t i nhà máy Luyệ ạ ện đồng Lào Cai 111.3 H ệthống điều khi n và giám sát t i nhà máy 13ể ạChương 2: 17XÂY D NG GIỰ ẢI PHÁP ĐIỀU KHI N VÀ GIÁM SÁT CHO NHÀ MÁY ỂLUYỆN ĐỒNG LÀO CAI 172.1 Phân tích yêu c u cầ ủa hệ thống điều khi n và giám sát 18ể2.1.1 Giới thiệu h ệthống thu bụi tĩnh điện 182.1.2 Đặc tính Volt- Ampe c a h th ng 22ủ ệ ố2.1.3 Phân tích yêu cầu điều khi n 23ể

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 68BÀN LUẬN 72TÀI LIỆU THAM KH O 73Ả

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công ngh t i Nhà máy Luy ệ ạ ện đồ ng Lào Cai 12

Hình 1.2 Màn hình HMI điề u khi ển điệ n áp t i nhà máy 13 ạ Hình 1.3 T ủ điề u khi ển điề u khi ển điệ n áp t i nhà máy 14 ạ Hình 1.4 M ch l ạ ực điề u khi ển điề u khi ển điệ n áp t i nhà máy 15 ạ Hình 2.1 H ệ thố ng thu b ụi tĩnh điệ n 20

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý h th ng thu b ệ ố ụi tĩnh điệ n 21

Hìn h 2.3 Đặ c tính Vol-Ampe c a h ủ ệ thống 22

Hình 2.4 Nguyên lý ion hóa dòng khí 23

Hình 2.5 Trườ ng h p b i khô 24 ợ ụ Hình 2.6 Trườ ng h p b ợ ụi ướ t 24

Hình 2.7 Vùng ho ạt độ ng c a thu b ủ ụi tĩnh điệ n 25

Hình 2.8 Gi ải pháp điề u khi n, giám sát và truy n thông 27 ể ề Hình 2.9 Lưu đồ thu ật toán điề u khi n gia nhi t s 28 ể ệ ứ Hình 2.9 C m bi n nhi ả ế ệt độ Pt100 29

Hình 2.10 Module đầu vào 6RTD 30

Hình 2.11 Đồ ng h s Grado 918 31 ồ ố Hình 2.12 Module m r ng EM235 32 ở ộ Hình 2.13 Module EM 223 33

Hình 2.14 Máy bi n áp cao th GGAJ02- 400mA/72kV 33 ế ế Hình 2.15 Động cơ rung rũ bụi 34

Hình 2.16 B l c cao t n 35 ộ ọ ầ Hình 2.17 PLC S7-200 CPU 226 35

Hình 2.18 HMI Weintek Easyview MT8000i 36 – Hình 2.19 Bài toán điề u khi n 38 ể

Hình 2.26 Switch a ch c a 6RTD 43 đị ỉ ủ

Hình 2.27 Giao di ện chương trình IO Studio 46

Hình 3.1 Sơ đồ ắp đặ l t màn hình 48

Hình 3.2 Sơ đồ đấ u dây cho CPU 226 49

Hình 3.3 Sơ đồ đấ u dây cho EM235 50

Hình 3.4 Sơ đồ đấ u dây cho EM 223 51

Hình 3.5 Điề u khi ển đầ u ra c a EM 223 52 ủ Hình 3.6 Điề u khi ển búa gõ rung rũ bụ i 53

Hình 3.7 Điề u khi n gia nhi t bu ng s 54 ể ệ ồ ứ Hình 3.8 Điề u khi n gia nhi t tr c s bi n áp 55 ể ệ ụ ứ ế Hình 3.9 Sơ đồ đấ u dây b thu th p nhi ộ ậ ệt độ RTD 56

Hình 4.1 B ộ điề u khi n 69 ể Hình 4.2 Màn hình HMI 70

Hình 4.3 T ủ điện điề u khi n 70 ể Hình 4.4 RTD 71

rất đáng lo ngại ở Tài Nguyên và Môi TrườS ng c a các t nh, Thành ph ủ ỉ ố đã có quy

định v vi c b t bu c lề ệ ắ ộ ắp đặt tr m quan tr c t ạ ắ ự động các cơ sở ả s n xu t, nhà máy ấđáp ứng tiêu chu n thi t k , truyềẩ ế ế n thông do S ban hành Vì v y vi c trang b các ở ậ ệ ị

h ệ thống x lý b i cho các nhà máy xí nghi p là yêu c u b t bu c và c n thi t cho ử ụ ệ ầ ắ ộ ầ ếcác nhà máy

Đề tài Thi t k h th“ ế ế ệ ống điều khi n giám sát thu bể ụi tĩnh điện t i nhà máy ạLuyện đồng Lào Cai” là một đề tài mang tính ng d ng ứ ụ thự ếc t , áp d ng nh ng kiụ ữ ến thức đã được h c vào th c ti n Bọ ự ễ ản thân tôi đang công tác tại nhà máy có s hiự ểu

bi t v các yêu cế ề ầu điều khi n, giám sát cể ủa các nhà máy cũng như các quy định, tiêu chu n t i tr m quan tr c b i và khí th i, do v y khi th c hi n s có nhiẩ ạ ạ ắ ụ ả ậ ự ệ ẽ ều điều

ki n thu n lệ ậ ợi hơn để hoàn thành đềtài

H ệ thống điều khi n và giám sát tể ại nhà máy được chuy n giao t Trung ể ừQuốc, qua 10 năm sử ụng đã hư hỏ d ng, không có thi t b thay thế, nhà máy đã thuê ế ị

m t s công ty th c hiộ ố ự ện nhưng chưa được hi u qu Vì vệ ả ậy, đề tài cũng xuất phát

t yêu c u thừ ầ ực tiễn c a nhà máy ủ

• Kh o sát th c t , thả ự ế ống kê, phân tích và đánh giá thực tr ng, ạ

• Xây dựng bài toán giám sát và điều khi n, ể

• Xây d ng mô hình th c t v n hành, ki m tra và khự ự ế để ậ ể ẳng định các

mục tiêu đề ra

Đối tượng của đề tài là h thệ ống điều khi n giám sát thu bể ụi tĩnh điệ ạn t i nhà máy Luyện đồng Lào Cai- Chi nhánh Luyện đồng Lào Cai- Vimico

4 M C TIÊU CỤ ỦA ĐỀTÀI

Trước h t m c tiêu cế ụ ủa đề tài là xây dựng được mô hình tr m ạ điều khi n giám ểsát thu bụi tĩnh điệ ạn t i nhà máy Luyện đồng Lào Cai trong đó tích hợ ự độp t ng hóa

h ệ thống điều khi n và giám sát các thông s ể ố như: Nhiệt độ buồng, nhiệt độ ấ s y, điện áp phóng, dòng điện, búa rung rũ bụ Dòng điệ đầi n u ra c a h th ng s ủ ệ ố ẽ được điều khi n ể ổn định, còn các thông s ố như nhiệt độ, dòng điệ , điện n áp s ẽ được hi n ểthị trên màn hình

M c tiêu th 2 là xây d ng m t gi i pháp t ụ ứ ự ộ ả ự động hóa điều khi n và giám sát ểcác thông s cho ố h ệthống thu b i c a nhà máy chụ ủ ạy ổn định

Đố ới v i nhà máy Luyện đồng Lào Cai tài này s đề ẽ đem lại m t giộ ải pháp điều khi n và giám sát hi u qu , giúp nhà máy t ể ệ ả ựchủ và ổn định v ề thiế ịt b , không ph ụthuộc vào đơn vị bên ngoài

Chương 1:

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ

MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

1.1 GIỚI THI U CHUNG Ệ

Chi nhánh Luyện đồng Lào Cai- Vimico là đơn vịthuộc T ng công ty khoáng ổ

s n- ả TKV, trước là Công ty Luyện đồng Lào Cai thành l p ngày 01/08/2007 ậ

Địa ch : Khu Công nghi p T ng Lo ng, Th tr n T ng Lo ng, B o Th ng, Lào ỉ ệ ằ ỏ ị ấ ằ ỏ ả ắCai

Công su t thi t kấ ế ế: đồng 99,95%: 10000 tấn/năm; Vàng 99,9%: 340 kg /năm,

Bạc thỏi 98%: 150 kg /năm, axít sunfuric 96-98%: 40000 tấn /năm

Thực hi n ch ệ ủ trương chế bi n sâu khoáng s n cế ả ủa Đảng và nhà nước, Nhà máy Luyện đồng Lào Cai là Nhà máy luyện đồng đầu tiên trong c ả nước và khu

vực Nhà máy có nhi m v ệ ụ chế ế bi n sâu khoáng s n t o ra các s n phả ạ ả ẩm đảm bảo chất lượng cung c p cho th trư ng nấ ị ờ ội địa và qu c t ; luy n và ch bi n kim lo i ố ế ệ ế ế ạ

đồng, vàng, b c và các khoáng sạ ản đi kèm; sản xuất axít Sunfuric, đất hi m t tinh ế ừ

quặng đồng; thi t k , gia công, ch t o, sế ế ế ạ ửa chữa thiết bị luyện kim, v n tậ ải, cơ điện 1.2 CÔNG NGHỆ TẠI NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

Quy trình công ngh s n xuệ ả ất đồng c a công ty luyủ ện đồng Lào Cai được trình bày trên sơ đồ hình 1.1

Quặng đồng 25% Cu được n u luyấ ện qua 3 giai đoạn lò, đúc thành đồng t m ấdương cực 98% sau đó chuyển sang điện phân thành đồng t m s n ph m 99,95% ấ ả ẩKhói lò ch yủ ếu là khí SO2 đi qua hệ thống thu bụi tĩnh điện làm sạch khí sau đó được đưa vào để ả s n xu t axit Sunfuric H2SO4 Ph n bấ ầ ụi thu được v n còn hàm ẫlượng đồng cao, ngoài ra còn có các kim loại quý như vàng, selen… được thu h i ồ

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ tại Nhà máy Luyện đồng Lào Cai

1.3 H Ệ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHI N T I NHÀ MÁY Ể Ạ

H ệ thố g giám sát và điền u khi n t i nhà máy s d ng h ể ạ ử ụ ệ thống DCS SUPMAX 800 c a Trung Quủ ốc, trong đó phần h ệ thống thu b i là m t tr m tách ụ ộ ạ

rời, không kế ố ớ n i v i các trạm khác trong h ệthống

Tuy v y hi n nay t i nhà máy, do hoậ ệ ạ ạt động lâu ngày trong môi trường có tính

ăn mòn, hệ ống điề th u khi n giám sát thu b i t i trể ụ ạ ạm điều khiển đã bị hư hỏng Nhà máy đã thuê các đơn vị ngoài khôi ph c h th ng bụ ệ ố ằng phương pháp điều khi n ểtheo cấp điện áp Theo phương pháp này hệ thống s g m 7 cẽ ồ ấp điện áp, ngườ ận i vhành tăng hay giảm cấp điện áp bằng cách điều khi n thông qua màn hình HMI ể

Hình 1.3 Tủ điều khiển điều khiển điện áp tại nhà máy

Ưu điể m:

- H ệ thống vận hành đơn giản, d thay th s a chễ ế ử ữa

Nhượ c đi ể m:

- H ệ thống không tối ưu khả năng thu bụi

- Thường x y ra hiả ện tượng phóng điện làm d ng h ừ ệthống khi có s biự ến động

v ềcác thông số làm ảnh hưởng đến cách điện của hệ thống

- Điều khi n h ể ệ thống ph thu c nhiụ ộ ều vào người vận hành Khi tăng điện áp lên cao có th xể ảy ra phóng điện làm d ng h ừ ệ thống, ph i khả ởi động l i t u Do ạ ừ đầ

vậy thông thường để ệ h thống hoạt động ổn định, ngườ ận hành thường đặt điệi v n

áp thứ ấ ở ứ c p m c th p, làm gi m hi u su t thu b i của nhà máy ấ ả ệ ấ ụ

Do các nhược điểm k trên, vi c thi t k h th ng thu b i m i có kh ể ệ ế ế ệ ố ụ ớ ả năng tựđiều chỉnh được điện áp nh m tằ ối đa hóa hiệu su t thu b i c a nhà máy là yêu c u ấ ụ ủ ầ

c p thi ấ ết

Chương 2:

XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU

KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO NHÀ

MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

2.1 PHÂN TÍCH YÊU CẦ U CỦA H Ệ THỐNG ĐIỀU KHI N VÀ GIÁM Ể

SÁT

Để đưa ra được phương án thi t k h thế ế ệ ống điều khi n và giám sát h th ng ể ệ ốthu bụi tĩnh điện, chúng ta c n ph i hi u rõ các yêu cầ ả ể ầu điều khi n và giám sát t ể ừ đó phân tích và đánh giá, sau đó đưa ra phương án thiế ết k , thi công

2.1.1 Giới thiệu hệ thống thu bụi tĩnh điện

Thu bụi tĩnh điện là h ệ thống l c b các h t bọ ỏ ạ ụi có kích thước nh ỏ khỏi dòng không khí ch y qua bu ng thu, trên nguyên lý ion hoá và tách b i ra kh i không khí ả ồ ụ ỏkhi chúng đi qua vùng có trường điệ ớn l n Thi t b thu bế ị ụi tĩnh điện được s d ng ử ụ

r ng rãi trong các ngành công nghi p hóa ch t, luy n kim, nhiộ ệ ấ ệ ệt điện… Thu bụi tĩnh điện có những ưu điểm vượt tr i so v i nh ng thi t b l c b i khác: ộ ớ ữ ế ị ọ ụ

- Hiệu su t thu bấ ụi cao, trên 95%, chi phí năng lượng th p: 0,3-1,8MJ/ 100mấ 3

khí th ải

- Nhiệ ột đ khí có th ể đạt được tới 500OC

- Có th ể thu được các h t b i vạ ụ ới kích thước nh t i 0,1 µm và nỏ ớ ồng độ ụ ừ b i t vào gam cho đến 50g/m3

- Có thể làm việc với dòng điện cao

Tuy nhiên thu bụi tĩnh điện cũng có những nhược điểm sau:

- Độ nh y cao: Khi có s sai khác nh gi a giá tr ạ ự ỏ ữ ị thự ế ủc t c a các thông s ốcông nghệ và các giá tr tính toán thi t kị ế ế thì hi u qu giệ ả ảm nhiều

- Những s c ự ố cơ học nh ỏ cũng ảnh hưởng l n t i hi u qu thu b i Th c t ớ ớ ệ ả ụ ự ếkhi làm vi c ệ trong môi trường khí có tính ăn mòn như SO2 t i nhà máy Luyạ ện đồng Lào Cai, các tấm b n c c thư ng b ả ự ờ ị ăn mòn, đứt dẫn đến chạm chập

- Không s dử ụng được cho nh ng ch t khí d nữ ấ ễ ổ, do thường xu t hi n các tia ấ ệ

lửa điện

C u t o c a h ấ ạ ủ ệthống thu bụi tĩnh điện

Buồng thu bụi tĩnh điện được c u t o hình h p ch nhấ ạ ộ ữ ật, bên trong có đặt các

t m b n c c r ng làm c c l ng và các dây thép gai làm cấ ả ự ộ ự ắ ực phóng Trên điện cực phóng được cung c p dòng ấ điện m t chi u ộ ề có điện th ế cao ừ 40kV đế t n 72kV Do điện th ế cao nên cườ g độ điện trườn ng xung quanh có giá tr l n và gây ra hiện ị ớtượng va đập ion mãnh li t ( hi u ng corona), bi u hi n là nhìn th y m t qu ng ệ ệ ứ ể ệ ấ ộ ầsáng bao ph ủ xung quanh điện c c này Cự ực phóng điện qu ng sáng không lan r ng ầ ộ

ra toàn b không gian giộ ữa hai điện c c mà yự ếu đi và tắt dân theo phương từ ự c c phóng đến c c lự ắng Điện trường giữa hai điện cực là điện trường không đều Các ion chủ yếu đượ ạc t o ra trong vùng qu ng sáng ầ quanh điện c c âm ự

Điện c c phóng có th ự ể có điện th âm hoế ặc dương Tại nhà máy Luyện đồng Lào Cai, khí lò ch y u là SOủ ế 2, mang điện tích âm trong t nhiên, có kh ự ả năng hấp thụ electron t do t t nên chự ố ọn điện c c phóng là c c âm Ngoài ra tia lự ự ửa điện trong điện cực âm cao hơn so với khi điện cực phóng là dương, do vậy đạt điện trường lớn hơn Các ion âm cũng có độ linh động lớn hơn so với các ion âm

Dòng điện s d ng trong thu b i phử ụ ụ ải là điện m t chiộ ều để sinh ra điện trường

c nh hút bố đị ụi về phía cực lắng

Dưới tác d ng c a lụ ủ ực điện trường các ion s d ch chuy n v ẽ ị ể ề phía điện c c trái ự

d u c a chúng tấ ủ ạo thành dòng điện Khi th i khí th i có ch a b n qua không gian ổ ả ứ ẩ

giữa hai điện c c thì các ion s bám dính lên b m t c a các h t b i và các h t bự ẽ ề ặ ủ ạ ụ ạ ụi

trở nên mang điện Dưới ảnh hưởng c a lủ ực điện trường các h t bạ ụi đã tích điện s ẽchuy n d ch tể ị ới các điện c c trái d u vự ấ ới các điện tích chúng tích được, khi tới điện

cực các hạt bụi bám l i trên b mạ ề ặt điện c c ự

Hình 2.1 Hệ thống thu bụi tĩnh điệnHiệu qu c a h th ng l c bả ủ ệ ố ọ ụi tĩnh điện ph thu c vào r t nhi u các y u t ụ ộ ấ ề ế ốnhư: kích thước c a h t b i, tính ch t củ ạ ụ ấ ủa điện c c, thi t b ự ế ị điện điều khiển điện trường, tốc độ chuyển động và s phân b ự ố đồng đều lượng không khí trong vùng điện trường Với điều ki n hoệ ạt động t t h th ng có th t hi u su t l c bố ệ ố ể đạ ệ ấ ọ ụi đạt trên 95% B i sụ ẽ được tách kh i các t m c c b ng viỏ ấ ự ằ ệc rung rũ tấm c c ự

Sơ đồ nguyên lý c a h ủ ệ thống l c bọ ụi tĩnh điệ ởn hình 2.2 Nguồn điện xoay chiều 380V được đưa đến b biộ ến đổi AC-AC 1 pha dùng ph n t bán d n ầ ử ẫThyristor Đ ệi n áp sau b biộ ến đổi này được đưa đến máy bi n th ế ế tăng áp BA (380V/72kV) Điện áp cao áp xoay chi u c a máy biề ủ ến áp được chỉnh lưu thành điện áp m t chi u b ng b chộ ề ằ ộ ỉnh lưu cầu diode cao áp Điện áp cao áp m t chi u ộ ềđược đưa đến tháp l c b i đ ion hoá các h t b i ọ ụ ể ạ ụ

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu bụi tĩnh điệnCác dàn treo b n cả ực âm và dương được treo cách điện v i v và h ớ ỏ ệthống búa

gõ b ng các tr c s xuyên cao áp Các tr c s này làm vi c ằ ụ ứ ụ ứ ệ trong môi trường khói

bụi nên cần không bám bụ ểi đ đảm bảo cách điện

Khói b i t lò luyụ ừ ện được đi qua 04 buồng thu b -ụi 72kV Điện áp bu ng bồ ụi được điều khi n b ng b ể ằ ộ điều khiển xung áp Tiristo phía sơ cấp trên nguyên t c đ y ắ ẩđiện áp lên cao d n, khi xầ ảy ra phóng điện thì quay tr l i mở ạ ức điện áp cũ Điện áp phía th cứ ấp được chỉnh lưu bằng m ch diode chạ ỉnh lưu cầu cao áp Trong quá trình thu b i, h ụ ệ thống liên tục đo nhiệt độ ạ t i các bu ng s g i v b ồ ứ ử ề ộ điều khiển để duy trì nhiệt độ 160-185oC, tránh để nhiệt độ xu ng th p t o axit t i các qu s làm ố ấ ạ ạ ả ứgiảm cách điện, gây phóng điện trên b m t s B ề ặ ứ ộ điều khiển cũng được cài đặt

thời gian để điều khiển các động cơ rung rũ bụi t i các buạ ồng b ụi

2.1.2 Đặc tính Volt Ampe của hệ thống-

Hình 2.3 Đặc tính Vol- Ampe của hệ thống

Qua hình v chúng ta thẽ ấy trong giai đoạn t ừ “0” đến A( u = 0 ~ UA) các ion

và điệ ử ựn t t do có s n trong ch t khí ( do yế ố ion hoá bên ngoài) dướẵ ấ u t i tác d ng ụ

của điện trường s ẽchuyển động v ề các điện c c và tự ạo nên dòng điện Khi điện áp tăng thì cường độ điện trường giữa hai điện c c s ự ẽ tăng ( E = u/S) ; lực tác d ng lên ụcác điện tích s ẽ tăng lên ( F = qE), do vậ ốc độy t chuyển động của các điện tích tăng

và dòng s ẽ tăng tuyến tính theo định lu t Ôm ( Vùng I) ậ Ở trong vùng I các điện tích

dương và âm có thể ế ợ k t h p v i nhau thành phân t trung hoà ớ ử Ở điểm A có điện áp cao, tốc độ chuy n d ng cể ộ ủa các điện tích lớn, quá trình tăng của dòng điện chấm

dứt vì toàn bộ các điện tích đề ớu t i đư c điợ ện cực

Giai đoạ ừ “A” đến “B” là giai đoạn t n bão hoà ( u = uA + uB ) Trong vùng II này dòng điện vẫn duy trì nhưng không tăng là do số lượng điện tích sinh ra b i ởnhân t ion hoá bên ngoài có h n Tố ạ ốc độ chuyển d ng cộ ủa điện tích khá cao, có bao

nhiêu điện tích sinh ra thì có bấy nhiêu điện tích đi về các điện c c h t ( không còn ự ế

s kự ết hợp) và dòng điện đạt trị ố s bão hoà

- Giai đoạn sau điểm B ( u > uB ):

Nếu cho điện áp ti p tế ục tăng, cường độ điện trường tăng cao và tốc độ chuyển

động của các điện tích khá l n, khi va ch m v i phân t trung hoà s gây nên ion ớ ạ ớ ử ẽhoã mãnh li t S ệ ố lượng điện tích tăng lên theo hàm sỗ mũ, đến Uth dòng điện tăng

vọt lên và gây nên phóng điện giữa hai điện cực Dòng điện tăng đến Inm, điện áp

giữa hai cực giảm v 0 ề

Vùng III là vùng duy trì h quang Quá trình ion hoá troồ ng giai đoạn này là quá trình t duy trì vì nó không ph thu c vào nhân t ion hoá bên ngoài Lúc này ự ụ ộ ốchất khí b m t hoàn toàn tính chị ấ ất cách điện tr thành v t d n ở ạở ậ ẫ tr ng thái plazma Trong plazma, ph n l n các ph n t ầ ớ ầ ử khí được ion hóa và s ố điện tích âm ( ch yủ ếu

là electron) đã tạo nên điện d n chẫ ất khí Tuy nhiên điện d n electron c a plazma có ẫ ủkhác với điện d n electron c a kim loẫ ủ ại vì các điện tích khác d u c a nó không ấ ủ

ng ng k t h p vừ ế ợ ới nhau, do đó để có dẫn điện trong lazma ph i luôn luôn có quá p ảtrình ion hoá để ữ gi cho mật độ ệ đi n tích ổn định

2.1.3 Phân tích yêu cầu điều khiển

âm Lúc này dưới tác d ng cụ ủa điện trường, các h t b i b hút v phía các t m b n ạ ụ ị ề ấ ả

cực dương Có 2 trường h p x y ra: ợ ả

Trường h p 1: Bợ ụi khô ( điện tr ởcao)

Hình 2.5 Trường hợp bụi khôCác h t bám vào b n cạ ả ực dương tạo thành các lớp có điện tr ở cao ngăn cách

gi a b n cữ ả ực dương và các hạt đến bám, gây ra hiện tượng phóng điện gi a các lữ ớp

b i, làm giụ ảm điện th gi a hai b n cế ữ ả ực và tăng dòng điện Hiện tượng này g i là ọBack Corona Để tránh hiện tượng này, ph i giả ảm điện th gi a hai b n c c, d n ế ữ ả ự ẫ

đến gi m kh ả ả năng thu bụ ủi c a h th ng Do v y, cệ ố ậ ần rung rũ bụi liên tục để tránh

b i bám quá dày trên b n c c ụ ả ự dương

Trường h p 2: B i ượ ụ ớt ( điện tr th p) ở ấ

Hình 2.6 Trường hợp bụi ướt

L p bớ ụi ướt bám trên b m t b n cề ặ ả ực dương bị nhiễm điện dương làm giảm kho ng cách gi a hai b n cả ữ ả ực, đến độ dày nhất định gây ra hiện tượng phóng điện

gi a hai b n c c, làm giữ ả ự ảm đ ệi n áp và có th gây ra cháy cu n dây th c p c a máy ể ộ ứ ấ ủ

bi n áp do ng n m ch Do v y c n luôn duy trì nhiế ắ ạ ậ ầ ệt độ ổn định trong kho ng trên ả

200OC để ụ b i không b m ị ẩ

Trong th c t , nhiự ế ệt độ ủ c a khí lò là r t cao nên các b n cấ ở ả ực dương bụi khá khô Tuy nhiên t i các tr c s ạ ụ ứ cách điện g n vầ ới môi trường bên ngoài nhiệ ột đ thấp hơn, khí SO2 k t h p vế ợ ới hơi ẩm có trong không khí t o thành axit d ng keo bám ạ ạtrên b mề ặ ứt s làm giảm cách điện Do v y, cậ ần điều khi n gia nhi t t i các tr c s ể ệ ạ ụ ứnày kho ng nhiở ả ệt độ 160-185OC Nhiệt độ quá cao có th ể ảnh hưởng đến độ ền b

cơ học c a s ủ ứ

Hình 2.7 Vùng hoạt động của thu bụi tĩnh điệnTrong vùng hoạt động c a h ủ ệ thống, dòng điện tăng tuyến tính với điện áp,

khó khăn khi ụi thay đổi như đã phân tích ởb trên, do v y nên chậ ọn điều khi n theo ể

ổn định dòng điện

2.1.4 Phân tích yêu cầu giám sát.

Các thông s ố như điện áp, dòng điện c a cuủ ộn sơ cấp và th c p c a MBA cao ứ ấ ủ

áp, nhiệt độ bu ng c n phồ ầ ải được c p nh t, hi n th lên t c trên màn ậ ậ ể ị ụ hình để có th ểgiám sát liên tục Để làm được điều này c n s d ng các ầ ử ụ thiế ị đo dòng, áp, bột b phân áp, các can nhiệt điện tr Các thi t này s ở ế ẽ biến đổi các thông s ố như dòng điện, điện áp, nhiệt độ thành các tín hiệu điện áp 0-10V ho c t 4-ặ ừ 20mA tương ứng, các tín hi u này s ệ ẽ được đưa vào bộ đ ề i u khi n l p trình và hi n th ể để ậ ể ị lên màn hình

cảm ứng

2.2 THIẾT K HẾ Ệ THỐNG

2.2.1 Lựa chọn giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thông

Yêu cầu điều khi n ể ở đây là ổn định dòng điệ đần u ra c a máy bi n áp C n có ủ ế ầ

bi n dòng, b ế ộ phân áp để đo lường, ph n h i và hi n th các thông s Giá tr ả ồ ể ị ố ị đặt được đặt tr c ti p trong ph n m m vào PLC thông qua máy tính ự ế ầ ề

Nhiệt độ đo từ tháp được hi n th ể ị và cài đặt giá tr mong mu n qua màn hình ị ốgiao ti p giế ữa người và máy (HMI)

Thời gian gi a các l n chữ ầ ạy búa gõ rũ bụi được hi n th ể ị và cài đặt giá tr mong ịmuốn qua màn hình giao ti p gi a ngư i và máy (HMI) ế ữ ờ

Yêu c u giám sát ầ ở đây là giám sát online các thông s ố dòng điện, điện áp, nhiệ ột đ

V về ấn đề truyền thông, do trạm điều khi n và giám sát nể ằm ngay phía dưới

h ệthống thu b i nên có th s dụ ể ử ụng RS485 để truy n tín hi u nhiề ệ ệt độ ề ộ v b chuyển đổi RTD 8 kênh, đầu ra c a b chuyển đổi RTD truyềủ ộ n thông v i b ớ ộ điều khi n S7- ể

200 qua c ng truy n thông Modbus ổ ề

Giải pháp điề u khi n, giám sát và truyể ền thông được mô t tóm t t theo hình ả ắ

Lưu đồ thuật toán điều ch nh nhiỉ ệt độ được th hi n trên hình ể ệ

Hình 2.9 Lưu đồ thuật toán điều khiển gia nhiệt sứ2.2.2 Lựa chọn thiết bị

A Lựa chọn các cảm biến nhiệt độ (sensor)

Hiện nay trên th ị trường có r t nhi u lo i c m bi n nhiấ ề ạ ả ế ệt điện tr (RTD) Tở ại nhà máy Luyện đồng Lào Cai đang sử ụ d ng lo i nhiạ ệt điện tr Pt100 c a hãng ở ủQuick Sense India Thông số ủ c a cảm biến như sau :

S d ng các nhiử ụ ệt điện tr ở RTD đặ ạt t i các bu ng s ồ ứ để đo nhiệt độ ạ t i các

bu ng, m i buồ ỗ ồng đặ ạt t i 3 v trí H ị ệ thống g m 5 ồ buồng s , 4 tr c s và 4 buứ ụ ứ ồng cao áp cầ ắp đặt 5x3+4+4= 23 điện l n tr ở

Do s ố lượng RTD l n nên c n s d ng 4 module vào ra RTD I/O module Mớ ầ ử ụ ỗi module vào ra có 18 đầu vào cho 6 c m bi n 3 dây ả ế

PLC s lẽ ần lượt quét từng module này để nhận dữ liệ u v nhi t tề ệ độ ại các điểm

đo của h th ng ệ ố

Hình 2.10 Module đầu vào 6RTD

o Hãng sản xu t: Brainchild Electronic ấ

o Độ phân gi i: 0.1ả OC

o Tín hiệu đầu ra: 4-20 mA

o Ngu n vào: 12-24VDC ồ

o S ố kênh đầu vào: 6 kênh Có th ể dùng được cho c m bi n 2 ả ếdây ho c 3 dây ặ

• Đồng h s Grado 918 ồ ốCác thông s v ố ề dòng điện, điện áp cao áp được đưa về đầ u vào c a b ủ ộ điều khi n s Grado 918 u ra c a b ể ố Ở đầ ủ ộ điều khi n Grado 918 s có tín hiể ẽ ệu tương ứng

t l tỷ ệ ừ 4- 20mA đưa về modul analog EM 235 b ng giao th c truy n thông ằ ứ ềModbus

Hình 2.11 Đồng hồ số Grado 918

o Hãng sản xu t Hengstler ấ:

B Các module mở rộng

Đối v i b thu th p d li u (ớ ộ ậ ữ ệ t i nhà máyạ ) ở đây có chức năng thu thập cácthông s , ố đó là: dòng điện, điện áp, nhiệt độ M t khác ặ các điểm đo ằ n m phía trên trung tâm điều khi n nên truy n thông gi a b thu th p d li u t i nhà máy và b ể ề ữ ộ ậ ữ ệ ạ ộđiều khi n trung tâm chúng ta ch n truy n thông có dây ể ọ ề Do đó ch n b thu th p d ọ ộ ậ ữliệu Module m r ng EM235 c a Siemens ở ộ ủ

Để điều khi n t ng thi t b gia nhiể ừ ế ị ệt và các động cơ rung rũ bụi, c n s ầ ử

d ng thêm module m rụ ở ộng đầu ra Ở đây chọn s d ng module EM 223 DC/ ử ụRelay c a Siemens ủ

Hình 2.13 Module EM 223

C Các thiết bị chấp hành

1 Máy bi n áp cao th ế ếGGAJ02- 400mA/72kV

o Dòng điện sơ cấp: 108A

o Dòng điện th c p: 400 mA ứ ấ

o Công suất: 41kVA

2 Động cơ rung rũ bụi

Hình 2.15 Động cơ rung rũ bụi

3 Các diode chỉnh lưu cao áp

Điện áp m i Diode ch u là 36kV, dòng Itbv = 400mA/2= 200mA Ch n Diode ỗ ị ọ

g m 04 Diode lo i 12kV, dòng 350mA ồ ạ

4 B lộ ọc cao tần

Hình 2.16 Bộ lọc cao tần

G m các cuồ ộn dây lõi không khí được ghép nối tiếp giữa chỉnh lưu và điện

cực đầu ra để b o v b ả ệ ộchỉnh lưu cầu kh i các xung ỏ ngượ ầc t n s cao khi có phóng ốđiện Các cu n dây có tr s t 20-50mH và có kh ộ ị ố ừ ả năng chịu đươc 2 lần điện áp th ứ

c p ấ

D Bộ điều khiển

Theo thiế ết k ngoài chức năng giám sát, điều khi n ể dòng điệ đần u ra c a máy ủbơm, các bơm còn lạ ủi c a h thệ ống được b t t t b ng c các nút n trên t và b t t t ậ ắ ằ ả ấ ủ ậ ắtrên màn hình HMI, theo tính toán chúng ta cần 6 đầu vào số, 8 đầu ra s ố 1 đầu ra Analog Ch n b ọ ộ điều khi n là PLC S7-200 CPU 226 ể