Nghiên ứu hệ thống điều khiển máy dệt benninger

Đó làtiền đề cơ sở giúp em xây dựng Đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Nghiên cứu hệ thống điều khiển công đoạn hồ sợi nhà máy dệt” Bản Đồ án có những nội dung chính như sau:• Tổng quan cơng

Trang 1

HÓA NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNBENNINGER MÁY DỆT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LƯU QUANG HƯNG

NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS- TS ĐINH VĂN NHÃ

Hà Nội – 2013

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp : “Nghiên cứu hệ thống điều khiển máy

dệt Benninger” do em thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Đinh Văn

Nhã với các số liệu và kết quả hoàn toàn trung thực Ngoài các nguồn tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuốn đồ án, em đảm bảo không sao chép ở các công trình hoặc tài liệu thiết kế của người khác Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, Tháng 03 năm 2013Tác giả luận văn

Lưu Quang Hưng

Trang 4

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY DỆT 19/5 1

1.1 Giới thiệu về nhà máy dệt 19/5 1

1.1.1.Dây chuyền sản xuất : 2

1.1.1.a Tầm quan trọng của ngành công nghiệp dệt may Việt Nam 2

1.1.1.b Dây chuyền sản xuất của nhà máy Dệt may 19/5 3

1.1.2 Tổng quan công nghệ hồ sợi vải 11

1.1.2.a Phân loại vật liệu sử dụng cho quá trình hồ sợi 12

1.1.2.b Quy trình nấu hồ của nhà máy Dệt may 19/5 14

1.2 Nghiên cứu về từng giai đoạn nấu hồ : 15

1.2.1 Giai đoạn nấu hồ : 15

1.2.1.a Bể nấu hồ : 18

1.2.1.b Bể thế năng: 18

1.2.1.c Vận hành bể nấu và bể thế năng: 18

1.2.1.d Những chú ý khi vận hành : 19

1.2.2 Giai đoạn tháo sợi chỉ 20

1.2.2.a Nhiệm vụ 20

1.2.2.b Khu vực tháo sợi bao gồm: 22

1.2.2.c Vận hành: 22

1.2.3 Giai đoạn hồ sợi trong bể 23

1.2.3.a Chu trình vận hành 23

1.2.3.b Thiết bị hồ sợi bao gồm: 25

1.2.4 Hệ thống sấy 25

1.2.4.a Chu trình hoạt động : 25

1.2.4.b Thiết bị hệ thống sấy sợi bao gồm: 27

1.2.5 Giai đoạn quấn sợi 27

1.2.5.a Chu trình hoạt động: 27

1.2.5.b Thiết bị cho chu trình kéo sợi bao gồm: 28

Trang 5

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THIẾT BỊ CHẤP HÀNH TRONG

CÔNG ĐOẠN HỒ SỢI 30

2.1 Giới thiệu về động cơ 30

2.1.1 Nhận định về động cơ : 30

2.1.2 Động cơ sử dụng trong nhà máy 31

2.1.3 Cấu tạo động cơ không đồng bộ 31

2.1.4 Khe hở trong phần tĩnh và phần quay 32

2.1.5 Những đại lượng ghi trên động cơ không đồng bộ 32

2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 32

2.3 Lựa chọn phương án bộ biến đổi : 33

2.3.1 Biến tần trực tiếp (Cycloconverter) 33

2.3.2 Biến tần gián tiếp: 34

2.3.2.a Biến tần nguồn dòng 34

2.3.2.b Biến tần nguồn áp 35

2.3.3 Phương pháp điều khiển biến tần: 36

2.4 Biến tần Powerflex 700s và mạng Device Net 36

2.4.1 Giới thiệu về biến tần PowerFlex 700S 36

2.4.1.a Các đặc trưng cơ bản: 36

2.4.1.b Các LED chỉ thị trạng thái của biến tần: 37

2.4.1.c HIM: 37

2.4.2.Điều khiển biến tần PowerFlex 700S qua mạng DeviceNet 38

2.4.2.a Giới thiệu về mạng DeviceNet 38

2.4.2.b Kiến trúc giao thức DeviceNet 39

2.4.2.c Cấu trúc bức điện 40

2.4.2.d Truy nhập bus 40

2.5 Encoder 44

2.5.1 Cấu tạo của Encode 44

2.5.2 Cảm biến nhiệt độ PT 100 45

2.5.3.Cảm biến mức bộ chuyển đổi đo áp suất- PMC731 46

2.6 Van cấp nhiệt điều khiển bằng khí nén Samsom 47

2.6.1 Cấu tạo: 47

2.6.2.Nguyên lý hoạt động: 47

2.7 Van phân phối khí nén 48

2.8 Cảm biến lực căng PD21 và bộ khuyếch đại CV2201 49

2.9 Cảm biến quang Balluff: 50

Trang 6

CHƯƠNG 3NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN

TRÊN CONTROLLOGIX 1756 – L61 52

3.1 Hệ ControlLogix 52

3.1.1 Ưu điểm Module CPU L61 52

3.1.2 Thông số kỹ thuật: 53

3.1.3 Tính toán sử dụng bộ nhớ bộ điều khiển: 54

3.1.4 Khung 54

3.1.5 Module nguồn 55

3.1.6 Module nối mạng Ethernet/IP 55

3.1.7 Module nối mạng ControlNet 56

3.1.8 Module nối mạng DeviceNet 56

3.1.9 Module vào/ra số (Digital Input/Output Module) 56

3.1.9.a Module vào số một chiều có tính năng chẩn đoán 57

3.1.9.b Module vào số sử dụng điện áp xoay chiều 57

3.1.9.c Module ra số một chiều có tính năng chẩn đoán 57

3.1.9.d Module ra số sử dụng điện áp xoay chiều 58

3.1.10 Module vào/ra tương tự (Analog I/O Modules) 58

3.1.11.Module vào/ra 58

3.1.12 Chassis- Khung 59

3.2 Các công cụ phần mềm phát triển 59

3.2.1 RSLinx Classic 59

3.2.2 RSLogix 5000 61

3.2.2.a Khái niệm và chức năng: 61

3.2.2.b Khai báo cấu hình và tạo project trong RSlogix5000 62

3.3 Xây dựng thuật toán và thiết kế phần mềm điều khiển công đoạn hồ sợi 66

3.3.1 Lý thuyết chung về PID và giới thiệu bộ PIDE trong tool của rslogix5000 Cơ sở lý thuyết PID 66

3.3.1.a Bộ điều khiển PID 66

3.3.1.b Thành phần tỉ lệ (P) 66

3.3.1.c Thành phần tích phân (I) 67

3.3.1.d Thành phần vi phân (D) 68

3.3.2 Phân tích yêu c u thi t k 70ầ ế ế 3.3.3 Giới thiệu bộ điều khiển Auto tuning PID (PIDE) trong tool của RSLogix5000- 71

3.4 Giải quyết các bài toán điều khiển trong công đoạn hồ sợi 76

3.4.1 Chương trình chính 76

Trang 7

77

3.4.5 Giai đoạn quấn sợi 77

3.4.6 Bài toán điều khiển lực 78

3.4.7 Bài toán điều khiển đồng bộ tốc độ động cơ 79

3.5 Cấu hình cho hệ thống sử dụng phần mềm RSLogix5000 80

3.5.1 Cấu hình phần cứng cho hệ thống 80

3.5.2 Chương trình PLC viết trên phần mềm RSLogix5000 83

3.6 Kết luận 83

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN VẬN HÀNH, GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN HỒ SỢI TRÊN NỀN RSVIEW 32 84

4.1 Tổng quan về RSView32 84

4.2 Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát cho hệ thống hồ sợi trên phần mềm RSView32 84

4.2.1 Tạo một project mới 85

4.2.2 Tạo Node để liên kết dữ liệu tới Topic DDE/OPC (Topic này cần được khởi tạo trong phần mềm RSLinx đã trình bày ở phần trên) 85

4.2.3.Tạo các biến tag mà ta cần thực hiện điều khiển hay thu thập dữ liệu 85

4.2.4 Tạo cửa sổ giao diện từ Graphics 86

4.3 Thiết lập các ứng dụng khác cho project 89

4.3.1 Alarm logging 89

4.3.2 Data logging 90

4.4 Chạy mô phỏng hệ thống điều khiển giám sát công đoạn hồ sợi 90

4.5 Kết luận 97

KẾT LUẬN

PHỤ LỤC A

PHỤ LỤC B

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 8

CHƯƠNG 1

Hình 1.1 Hình ảnh trụ sở mới của Nhà máy dệt 19/5 1

Hình 1.2 Các nữ công nhân thực hiện quá trình may vải 2

Hình 1.3 Nguyên liệu đầu vào của ngành công nghiệp dệt may 3

Hình 1.4 S ơ đồ mặt bằng Nhà máy Dệt 19/5 4

Hình 1.5 Quy trình sản xuất của Nhà máy Dệt 19/5 6

Hình 1.6 Máy đập tơi quả bông 6

Hình 1.7 Khâu lọc và tách vỏ, hạt câu bông 6

Hình 1.8 Máy trà sợi bông 7

Hình 1.9 So sánh chất lượng sợi bông 7

Hình 1.10 Máy vắt và quay sợi chỉ to 8

Hình 1.11 Công nhân thực hiện mắc sợi 8

Hình 1.12 quấn kiểu cuộn tròn và cuốn kiểu ngang 9

Hình 1.13 Quy trình kéo sợi chuẩn bị cho quá trình hồ sợi ra 9

Hình 1.14 Sợi vải được cuộn lại sau khi đã được nhuộm màu 10

Hình 1.15 Công nhân nữ đang điều khiển máy cắt tự động 10

Hình 1.16 S ơ đồ công nghệ hồ sợi thường được thực hiện 11

Hình 1.17 S ơ đồ các vật liệu sử dụng trong quá trình hồ sợi 12

Hình 1.18 Chu trình ngâm hồ sợi của nhà máy 14

Hình 1.19 S ơ đồ mặt cắt của bể nấu hồ và hình ảnh thực tế 16

Hình 1.20 S ơ đồ chu trình vận hành nấu hồ sợi 16

Hình 1.21 Mặt cắt quá trình nấu dung dịch hồ 17

Hình 1.22 Lò hơi cấp nhiệt cho hệ thốn 19

Hình 1.23 Máy quay tháo sợi và hồ sợi trong thực tế 20

Hình 1.24 S ơ đồ bố trí mặt bằng của giá treo di động 20

Hình 1.25 Chu trình tháo sợi của nhà máy Dệt 19/5 21

Hình 1.26 S ơ đồ thao tác chuẩn bị tháo sợi 22

Hình 1.27 Giai đoạn tháo sợi 23

Hình 1.28 Máy ép hạng nặng 24

Hình 1.29 Mặt cắt của cuộn ép 24

Hình 1.30 Giai đoạn hồ sợi trong bể hồ 25

Hình 1.31 Buồng sấy khô ngoài đời và cơ chế thổi gió 26

Hình 1.32 Hệ thống sấy khô 27

Hình 1.33 Máy quấn sợi 28

Hình 1.34 Mặt cắt của máy quấn sợi 28

Trang 9

Hình 2.2 Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn 31

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 32

Hình 2.4 Sơ đồ bộ biến tần trực tiếp 33

Hình 2.5 Sơ đồ biến đổi nguồn dòng 34

Hình 2.6 Sơ đồ biến tần nguồn áp 35

Hình 2.7 Biến tần PowerFlex 700S 36

Hình 2.8 LED chỉ trạng thái của biến tần 37

Hình 2.9 Màn LCD 37

Hình 2.10 Cấu trúc của các menu 38

Hình 2.11 Giao thức Devicenet 39

Hình 2.12 Lớp vật lý 39

Hình 2.13 Cấu trúc bức điện 40

Hình 2.14 Module 20-COMM-D Adapter 41

Hình 2.15 Các thiết bị kết nối qua mạng devicenet được tìm thấy 41

Hình 2.16 Chọn các thiết bị muốn truyền thông 42

Hình 2.17 Cấu tạo của Enconder 44

Hình 2.18 Encoder tuyệt đối và tương đối 45

Hình 2.19 Xác định chiều quay 45

Hình 2.20 Sơ đồ mạch chuyển đổi đo điện trở 46

Hình 2.21 Hiệu chỉnh giá trị đo PMC731 47

Hình 2.22 Kết nối Ampe kế với PMC731 47

Hình 2.23 Van cấp nhiệt Samson 48

Hình 2.34 van 4/2 kí hiệu CPE14-MIBH-5J-1/8 49

Hình 2.25 Sơ đồ cảm biến lực và bộ khuyếch đại 49

Hình 2.26 Mặt cắt cảm biến lực căng 49

Hình 2.27 Phân loại lực căng tác dụng cuộn ép theo các hướng 50

CHƯƠNG 3 Hình 3.1 Hệ ControlLogix 1756-L61 51

Hình 3.2 Cấu trúc bộ nhớ bộ điều khiển ControlLogix1756 52

Hình 3.3 Khung 1756-A7 53

Hình 3.4 Module nguồn 1756-PA75/B 54

Hình 3.5 Module EtherNet 1756-ENBT 54

Hình 3.6 Module ControlNet 1756-CNBR 55

Trang 10

Hình 3.9 Cấu hình driver 59

Hình 3.10 Tạo DDE/OPC để kết nối, điều khiển các biến tag 60

Hình 3.11 Tạo mới một project trong RSLogix5000 61

Hình 3.12 Khai báo cấu hình cho các module I/O 62

Hình 3.13 Giao diện một project trong RSLogix5000 63

Hình 3.14 Cửa sổ quản lý biến tag 64

Hình 3.15 Cửa sổ lập trình chương trình 64

Hình 3.16 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID 65

Hình 3.17 Đồ thị đáp ứng hệ thống với ba giá trị Kp (Ki và Kd không đổi) 66

Hình 3.18 Đồ thị đáp ứng hệ thống với ba giá trị Ki (Kp và Kdkhông đổi) 66

Hình 3.19 Đồ thị đáp ứng hệ thống với ba giá trị Kd (Kp và Kikhông đổi) 67

Hình 3.20 Biểu đồ lựa chọn các thành phần của bộ điều khiển PID 68

Hình 3.21 Khối chương trình PIDE 70

Hình 3.22 Tham số PID sau khi chạy autotune 71

Hình 3.23 Các loại đáp ứng quá trình 71

Hình 3.24 Kết nối bộ điều khiển PIDE với đối tượng 73

Hình 3.25 Lưu đồ thuật toán chương trình chính 75

Hình 3.26 Lưu đồ thuật toán điều khiển giai đoạn nấu hồ 76

Hình 3.27 Lưu đồ thuật toán khu vực bể hồ 76

Hình 3.28 Lưu đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ giàn sấy 77

Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán điều khiển khu vực đầu máy 77

Hình 3.30 Cấu trúc điều khiển đối tượng lực dùng PIDE 78

Hình 3.31 Đáp ứng của đối tượng lực 78

Hình 3.32 Điều khiển đồng bộ tốc độ động cơ 79

Hình 3.33 Lưu đồ thuật toán điều khiển biến tần 80

CHƯƠNG 4 Hình 4.1 Tạo mới một project 85

Hình 4.2 Khai báo OPC server trong RSView 32 85

Hình 4.3 Tạo và khai báo các biến tag trong RSView 32 86

Hình 4.4 Tạo một graphics mới 86

Hình 4.5 Kết quả khai báo các file ảnh 87

Hình 4.6 Cửa sổ làm việc Graphics hệ thống nấu hồ- 87

Hình 4.7 Tạo và thiết lập thuộc tính 87

Trang 11

Hình 4.10 Thiết lập cảnh báo Alarm Setup 89

Hình 4.11 Thiết lập data logging 90

Hình 4.12 Màn hình chính 90

Hình 4.13 Các nút bấm 91

Hình 4.14 Các biểu tượng hiển thị phục vụ cho việc theo dõi, lưu trữ 91

Hình 4.15 Màn hình giám sát giai đoạn nấu hồ 91

Hình 4.16 Màn hình giám sát giai đoạn tháo sợi 92

Hình 4.17 Màn hình giám sát khu vực bể hồ A 93

Hình 4.18 Màn hình giám sát khu vực bể hồ B 93

Hình 4.19 Màn hình giám sát khu vực giàn sấy 94

Hình 4.20 Màn hình giám sát giai đoạn quấn sợi 94

Hình 4.21 Các cảnh báo 95

Hình 4.22 Đồ thị khu vực nấu hồ và bể hồ A 95

Hình 4.23 Xuất dữ liệu ra file Excel 96

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc tính vật liệu hồ từ chất tự nhiên………….12

Bảng 1.2 Đặc tính vật liệu hồ tổng hợp 13

Bảng 2.1 Các ô nhớ trong Scanner 49

Bảng 2.2 Chức năng các bít trong Logic Command Word 50

Bảng 2.3 Chức năng các bít trong Logic Status Word 50

Bảng 2.4 Hiệu chỉnh giá trị đo của PMC 731 54

Bảng 2.5 Giá trị làm việc của van phân phối cơ cấu C, D 55

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của các tham số PID tới chất lượng điều khiển 67

Bảng 3.2 Hàm truyền của các đối tượng lực căng, lực ép 71

Bảng 3.3 Tham số bộ điều khiển PID cho các đối tượng lực căng, lực ép 73

Bảng 3.4 Đường kính các cuộn 80

Bảng 3.5 Bảng ký hiệu đầu vào số trên module 1756-IB32/A 81

Bảng 3.6 Bảng ký hiệu đầu vào tương tự trên module 1756-IF8 AI-1 81

Bảng 3.9 Bảng ký hiệu đầu ra số trên module 1756-OB32 82

Bảng 3.10 Bảng ký hiệu đầu ra số trên module 1756-OB8 82

Bảng 3.11 Các routine sử dụng trong chương trình 83

Trang 12

GVHD: PGS.TS ĐINH VĂN NHÃ SVTH: Lưu Quang Hưng - 10BĐKTĐ

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây chứng kiến sự phát triển thần kỳ của công cuộc Công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, đặc biệt là trong nghành công nghiệp may mặc Mặt hàng may mặc đã trở nên đẹp hơn, chất lượng tốt hơn và giá cả phù hợp hơn Tuy nhiên đi kèm với

sự phát triển đó là sự tiêu hao năng lượng cực lớn tại các dây chuyền sản xuất vải Lý do chủ yếu là sự tiêu tốn về nguồn điện, do các dây chuyền đã cũ và không theo như sản xuất của nhà máy Chính vì lẽ đó, việc xây dựng và thiết lập hệ thống giám sát tại các dây chuyền sản xuất cũ, tăng sản lượng và chất lượng cho mặt hàng dệt may là nhu cầu tối cần thiết trong giai đoạn hiện nay và tương lai gần Muốn làm được điều đó, bản thân những học viên ngành điện như em luôn ý thức được rằng cần phải có sự hiểu biết cả về

lý thuyết và vận hành các hệ thống điều khiển có công nghệ mới nhằm thích nghi với các thiết bị hiện hành, và quan trọng nhất là có thể làm chủ được những công nghệ đó Mặt khác những người xây dựng và vận hành cũng phải luôn chú ý đến hiệu suất làm việc của nhà máy, hệ thống nhằm tiết kiệm năng lượng tối đa cho nước nhà, vì đó là vấn đề rất quan trọng với nền kinh tế

Vì những lý do trên, em đã tham gia nghiên cứu về Hệ thống điều khiển PLC ControlLogix 1756-L61 của hãng Rockwell Mỹ, là một hệ thống có rất nhiều tính ưu việt

và đặc biệt phù hợp với việc điều khiển và vận hành các nhà máy dệt và sản xuất đồ may mặc Sau nhiều tháng nghiên cứu tại phân xưởng sản xuất vải của nhà máy Dệt 19/5, em

đã nắm được những vấn đề quan trọng trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điều khiển máy dêt Benninger Đó làtiền đề cơ sở giúp em xây dựng Đồ án tốt nghiệp với đề tài :

“Nghiên cứu hệ thống điều khiển công đoạn hồ sợi nhà máy dệt”

Bản Đồ án có những nội dung chính như sau:

• Tổng quan công nghệ nhà máy Dệt 19/5

• Giới thiệu tổng quan thiết bị chấp hành trong công đoạn hồ sợi

• Nghiên cứu xây dựng bài toán điều khiển trên Control Logix 1756-L61

• Thiết kế giao diện vận hành, giám sát công đoạn hồ sợi trên nền RSView 32

Trang 13

Trang 2

Trong suốt thời gian nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, thực tập tại nhà máy cho tới khi hoàn thành Đồ án tốt nghiệp, em vô cùng cảm ơn sự giúp đỡ tận tình bằng rất nhiều công sức và thời gian của thầy giáo PGS.TS Đinh Văn Nhã, người trực tiếp đề xuất phương hướng nghiên cứu khoa học cho em và cũng là người hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp Bên cạnh đó là sự chỉ bảo nhiệt tình của các cán bộ Phân xưởng vận hành sản xuất vải của Dệt May 19/5 Nhờ những sự giúp đỡ có ý nghĩa quan trọng như vậy, em mới có thể tiếp thu những vấn đề công nghệ rất mới mẻ Mặc dù có sự chuẩn bị kỹ càng, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn rất hạn chế nên Đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong có được sự chỉ dẫn, đóng góp và đánh giá của các thầy cô để em có điều kiện hoàn thiện những kiến thức mà mình đã học tập

Hà Nội, Tháng 03 năm 2013 Học viên thực hiện

Lưu Quang Hưng

Trang 14

Trang 1

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY DỆT 19/5

1.1 Giới thiệu về nhà máy dệt 19/5

Nhà máy Dệt 19/5 ra đời trong thời kỳ cải tạo công thương nghiệp (1959-1960) Tiền thân của công ty là sự hợp nhất của một số cơ sở tư nhân như: công ty Việt Thắng, Hoà Bình, Tây Hồ Từ ngày thành lập đến nay, công ty đã trải qua gần 50 năm trưởng thành và phát triển, cùng với những thay đổi của đất nước Ban đầu khi mới thành lập, công ty là một xí nghiệp nhỏ với hoạt động chính khi đó chủ yếu là dệt bít tất và các loại vải như: vải Kaki, phin kẻ, Popơlin, khăn mặt…theo chỉ tiêu của Nhà nước, phục vụ cho quốc phòng và lĩnh vực bảo hộ lao động

Hình 1.1 Hình ảnh trụ sở mới của Công ty dệt 19/5

Dưới sự chỉ đạo của Đảng, Nhà nước nhằm đáp ứng các mục tiêu mới đối với ngành cơ khí Việt Nam nói chung và ngành dệt may Hà Nội nói riêng Đồng thời có một vấn đề mấu chốt đó là việc sản xuất của công ty đang gây ô nhiễm đến môi trường của cư dân sinh sống tại khu vực xung quanh Ban lãnh đạo nhà máy đã quyết định chuyển trụ sở

từ Hà Nội sang thôn Văn, xã Thanh Liệt, huyện Thanh Trì Tại đây với môi trường của một khu công nghiệp có nguồn lao động lành nghề sẽ là điểm tựa thúc đẩy việc sản xuất của công ty

Trang 15

Trang 2

Ban lãnh đạo nhà máy cũng nhận định ngành sản xuất may mặc và sản phẩm dệt công nghiệp vẫn là vẫn là ngành chủ lực nên đã đầu tư một số dây chuyền hiện đại như dây chuyền kéo sợi, dây chuyền máy may công nghiệp, dây chuyền nhuộm vải và xử lí

độ cứng của vải,

Hình 1.2 Các nữ công nhân thực hiện quá trình may vải

1.1.1 Dây chuyền sản xuất :

1.1.1.a Tầm quan trọng của ngành công nghiệp dệt may Việt Nam

Ngành dệt may của nước ta đã có lịch sử phát triển rất lâu đời Từ thời xa xưa ông cha đã biết lấy sợi từ con tằm để tạo ra các loại quần lụa, áo the, yếm, váy Đây đều là những nhu yếu phẩm hàng ngày cuộc sống Theo thời gian người Việt Nam cũng có sự yêu cầu cao hơn về mặt mỹ thuật, thẩm mỹ đã đẩy những vật dụng hàng ngày thành các

đồ thời trang Bắt đầu từ đây xuất hiện một nền công nghiệp thời trang và may mặc (tên tiếng anh là (Textile Manufracturing Industry)

Tên của nền công nghiệp này đã toát lên 2 xu hướng phát triển Thứ nhất là thời trang, có nghĩa là tập trung thiết kế và nghiên cứu về xu hướng model của từng năm, từng mùa, từng quốc gia Thứ hai là may mặc, có nghĩa là tập trung vào việc sản xuất và tạo ra các sản phẩm vải vóc, với chất lượng thoáng mát, bền và giá thành hạ Với hai xu hướng phát triển này Mỗi năm ngành dệt may tạo ra được khoảng 2,2 triệu việc làm các loại cho công nhân Giải quyết bài toán lao động cho xã hội, góp phần tạo ra thu nhập cho đời sống công nhân Kim ngạch xuất khẩu của ngành dệt may trong những năm qua luôn đứng thứ hai trong tổng số những ngành có sản phẩm xuất khẩu (đứng sau kim ngạch

Trang 16

Nhà máy Dệt 19/5 được xây dựng trên dây chuyền sản xuất của Ý, với hai lưu trình thiết kế may mặc và sản xuất sản phẩm Để có thể tung ra một sản phẩm bất kì Chu trình đầu tiên sẽ là các chuyên gia tại phòng điều hành (17) sẽ nghiên cứu xu hướng chung về thời trang, chất liệu theo mùa Sau khi chọn ra các mẫu dễ tiêu thụ, họ sẽ quyết định sản xuất Lúc này sẽ bắt đầu nhập nguyên liệu thô về như quả bông để làm vải, lông cừuđể làm len, các chất liệu dai để làm quần Jeans… phục vụ cho đối tượng khách hàng phổ thông Còn đối với khách hàng đặc biệt sẽ có các sản phẩm thô như da động vật, lông của các con thú…

Hình 1.3 Nguyên liệu đầu vào của ngành công nghiệp dệt may

Công ty nhận định mặt hàng sản xuất ra chủ yếu cho người dân trong nước Nên mặt hàng tập kết chủ yếu là sẽ quả bông Những quả bông này đã được thu hoạch và đóng gói vào các kiện hàng lớn, được tập kết vào kho vải sợi (1) Khu vực này được coi rộng nhất công ty, khoảng 5000 m2, bởi vì đây là nơi sẽ sản xuất từ quả bông trở thành các loại vải có chất lượng cao, với nhiều đặc tính khác nhau

Trang 17

Trang 4 Hình 1.4 Sơ đồ mặt bằng nhà máyDệt may 19/5

Trang 18

Trang 19

Trang 6

Đầu tiên bông thô sẽ được qua máy đập và tước lanh Máy này sẽ quay liên tục và đập tơi các quả bông ra, đồng thời làm sạch lớp bụi bẩn dính trên các lớp bông khác nhau

Hình 1.6 Máy đập tơi quả bông

Mặc dù đã được đập, tước và làm sạch ở phía trước Tuy nhiên sản phẩm bông này chưa được đem đi trải ngay Mà phải được làm sạch thêm lần nữa để cho nhóm bông thêm lần nữa Nguyên nhân chủ yếu là do quả bông khi ngắt trực tiếp ở trên thân cây, sẽ vẫn dính phần vỏ quả bông và ngay trong quả bông vẫn còn hạt Nếu đem đi trải ngay trên hệ thống, sẽ làm kẹt cứng máy trải Đồng thời lại làm lãng phí một lượng lớn hạt giống cho cây bông Nên bắt buộc cần phải qua khâu lọc

Hình 1.7 Khâu lọc và tách vỏ, hạt câu bông

Sau đó, bông sẽ được trườn và lăn thành nhiều lớp thông qua một máy nghiền và trà bông Mục đích là để làm cho lớp xông mất đi độ xốp Lớp bông sau khi được xử lí sẽ bắt đầu được đem đi xơ sợi, nhiệm vụ chính là quay sợi bông để tạo độ dai và kết dính

Trang 20

Trang 7

cho sợi bông Quá trình xơ sợi này sẽ diễn ra liên tục, thành nhiều lần Đây cũng là quá trình lâu nhất trong khi sản xuất vải

Hình 1.8 Máy trà sợi bông

Sau khi trải bông đạt được số lần nhất định, người ta sẽ tiến hành so sánh chất lượng của sợi chỉ Đây là một trong những công đoạn hết sức quan trọng Bởi vì yêu cầu thẩm mỹ của các sản phẩm ngành may mặc rất cao Chỉ cần một sai sót bất kì trong chất liệu vải có thể làm cho lô hàng trở nên thất bại Nhìn vào hình phía dưới ta có thể thấy lớp bông đầu tiên dày 5 cm, sau đó giảm dần độ dày xuống dần Đồng thời độ quăn của sợi chỉ giảm dần, độ thẳng tăng lên

Hình 1.9 So sánh chất lượng sợi bông

Sau khi đã thu được loại bông có độ dai cao hơn, người ta tiến hành bắt đầu quá trình quay sợi, với mục đích thu nhỏ dần kích thước của sợi bông và tạo độ dai cho sợi bông Người ta sẽ tiến hành quay sợi bắt đầu từ các sợ bông to Các sợi này sẽ được quay i

và vắt nhiều lần với tốc độ thấp khoảng 300 vòng/ phút để tạo độ kết dính, nhiệt độ làm việc 40 C Độ vắt càng nhiều càng đều thì chất lượng sợi chỉ càng nhỏ dần càng dai hơn Sau khi đã vắt ở các sợi to xong người ta sẽ cuốn các sợi này vào các lô và tiến hành quay

Trang 21

Trang 8

vắt với tốc độ cao hơn khoảng 1000 vòng/ phút, với nhiệt độ là 60 C Mục đích là của việc này là làm sợi chỉ nhỏ dần, đều dần đồng thời thẳng hơn, dai hơn nữa

Hình 1.10 Máy vắt và quay sợi chỉ to

Công đoạn tiếp theo là mắc sợi, nhiệm vụ của công đoạn này là để tạo độ dài thích hợp và số đường chỉ yêu cầu Các cối sợi được mắc lên giàn mắc, tùy từng loại vải dệt với số đường chỉ mà tương ứng số cối sợi được đưa lên và được mắc thành các sợi kích thước to hơn Quá trình này không chỉ giúp sợi có sức căng, hạn chế số mối đứt nâng cao chất lượng sợi, mà còn tạo thành các beam sợi chuẩn bị cho quá trình hồ

Hình 1.11 Công nhâ hực hiện mắc sợin tSau khi mắc các sợi chỉ vào nhau xong Người ta sẽ tiến hành việc cuộn các sợi này vào để chuyển sang khu vực tạo độ bền Để có thể làm như vậy các sợi chỉ cần được cuộn lại với nhau Có hai cách cuộn chỉ đó là cuộn theo hình tròn và cuộn theo kiểu lô ngang

• Kiểu cuộn hình tròn, ít gặp dành cho các sợi vải có độ dày cỡ lớn khoảng trên 0,5 cm Kiểu quận này rất thích hợp cho những loại sợi vải có có độ dài trung

Trang 22

Hình 1.12 quấn kiểu cuộn tròn và cuốn kiểu ngang Sau khi được cuộn vào, để dễ dàng chuyển đi Các cuộn chỉ sẽ được chuyển sang khu vực tạo độ bền cho sợi vải ( Wraping and sizing/slashing /dressing cotton process)

Do quy trình này xảy ra trong bồn chứa hồ, nên người ta gọi là quy trình hồ vải Quy trình này được diễn ra như sau

Hình 1.13 Quy trình kéo sợi chuẩn bị cho quá trình hồ sợi ra Các cuộn sợi chỉ cỡ lớn được mang ra khu vực hồ, quá trình hồ giúp sợi chỉ tạo được độ bền, đảm bảo các tính chất về cơ lý, tạo cho sợi có bề mặt nhẵn, ít xù lông, bảo

Trang 23

Trang 10

đảm cho sợi ít bị đứt khi dệt, cùng các yêu cầu khi thành vải như không nhàu khi giặt, độ

co giãn thích hợp khi mặc, khả năng thông thoáng của vải Tại đây sợi cũng được cuốn thành các beam lớn với số sợi theo yêu cầu của các loại vải, phục vụ cho công đoạn dệt thành phẩm cuối cùng

Sau khi tiến hành quá trình hồ sợi xong Người

ta tiến hành nhuộm màu cho các sợi chỉ với các màu

sắc thích hợp Sợi vải được xử lý bằng thuốc nhuộm,

dung dịch các chất phụ gia hữu cơ để làm tăng khả

năng gắn màu Quá trình nhuộm vải phải sử dụng các

loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng nhiều hóa chất phụ

khác để tạo điều kiện cho sự bắt màu của màu nhuộm

Sau mỗi quá trình trên thì công đoạn giặt vải được tiến

hành nhiều lần nhằm tách các hợp chất, chất bẩn còn

bám lại trên vải Cuối cùng, để hoàn thiện vải sẽ phải

thực hiện giai đoạn wash vải nhằm mục đích làm mềm

vải, tăng độ bền, chống co rút, ra màu….của vải

Hình 1.14 Sợi vải được cuộn lại sau khi đã được nhuộm màu Sau khi đã có được sản phẩm đúng theo yêu Người ta sẽ tiến hành thực hiện dệt vải trong phân xưởng dệt (3) Vải này sẽ được đưa vào các phân xưởng cắt (2), rồi đến xưởng may dệt kim (5), Việc cắt các các sản phẩm may trước đây đều sử dụng bằng tay,bây giờ đã được chuyển sang sử dụng bằng máy Việc này giúp cho người lao động vừa tạo ra nhiều sản phẩm, vừa rút ngắn thời gian

Hình 1.15 Công nhân nữ đang điều khiển máy cắt tự động

Như vậy có thể thấy để đáp ứng một sản phẩm bất kì trong ngành may mặc tại Việt Nam đều diễn ra qua rất nhiều công đoạn Việc phân khúc rõ ràng về mặt hàng hóa này từ khâu thị trường, và khâu đầu ra chất lượng sản phẩm là hết sức quan trọng Để có

Trang 24

Trang 11

thể làm được điều này yếu tố kinh tế phải luôn song hành cùng với yếu tố kĩ thuật Nắm bắt được yêu cầu đó và sự thiết thực của vấn đề Giám đốc công ty đã đề nghị thiết kế và nâng cấp lại hệ thống chế tạo độ day và chất lượng sợi trongnhà máy, tức là khâu hồ sợi

Để có thể làm được điều này bắt buộc ta phải đi nghiên cứu sâu vào này

1.1.2 Tổng quan công nghệ hồ sợi vải

Công đoạn hồ sẽ diễn ra như sau, đầu tiên sợi vải sẽ được kéo bởi máy hồ sợi vào trục sợi Trục sợi sẽ kéo qua các đầu móc, kéo về dàn đỡ (beam cotton) với nhiệm vụ tập hợp các sợi vải lại với nhau, rồi sẽ kéo qua bể hồ sợi đồng loạt nhằm tạo độ đều và làm cho dung dịch hồ sợi không bị tốn Một nguyên nhân khác là do dung dịch hồ sợi là dung dịch đang được đun nóng, nên sẽ có hiện tượng phía trên bề mặt đã nguội nhưng phía dưới dung dịch vẫn nóng, dẫn đến hiện tượng bám hồ không đều nều như ta kéo từng sợi vải ở các vị trí khác nhau Chính vì vậy bắt buộc phải sử dụng các dàn đỡ khi hồ sợi

Hình 1.16 Sơ đồ công nghệ hồ sợi thường được thực hiệnDây chuyềnhồ sợi vải của nhà máy Dệt 19/5 cũng hoạt động gần như tương tự với

là dây chuyền sản xuất phổ biến Trong dây chuyền này gồm nhiều linh kiện gắn kết với nhau Với nhiệm vụ tạo tạo ra sản phẩm chất lượng tinh đến tay người tiêu dùng Chính

vì thế các yêu cầu về chất lượng vải sau khi xử lí tại khâu này rất cao bao gồm :

• Tính kết dính, tính đàn hồi cao hơn

• Xu hướng các sợi bám dính lẫn nhau phải chắc hơn

• Tăng khả năng chống mài mòn của sợi phải bền hơn

• Giảm lượng bông bụi sinh ra trong quá trình dệt vải

• Bề mặt của sợi vải phải ổn định với khí hậu

• Độ co giãn, khả năng thông thoáng của vải khi mặc phải thích ứng với môi trường

Để có thể tạo ra những yêu cầu trên bắt buộc vật liệu cho quá trình nấu hồ phải đúng loại, nồng độ thích hợp Muốn làm được điều này bắt buộc người kĩ sư vận hành phải hiểu rõ về thành phần hóa chất cũng như phân loại được tính năng của chúng

Trang 25

Trang 12

1.1.2.a Phân loại vật liệu sử dụng cho quá trình hồ sợi

Tùy từng yêu cầu của loại vải, mà ta sẽ chọn lựa các vật liệu hồ phù hợp Vật liệu

hồ ở đây yêu cầu sử dụng rộng rãi, có dải đặc tính và hiệu quả cao Vật liệu được chia làm 2 nhóm cơ bản là từ vật chất tự nhiên và sản xuất tổng hợp Mỗi loại đều có ưu/nhược điểm riêng, dưới đây là những đặc tính cơ bản của vật liệu hồ

Hình 1.17 Sơ đồ các vật liệu sử dụng trong quá trình hồ sợiDưới đây là một số đặc tính của vật liệu hồ cơ bản

a) Vật liệu hồ từ vật chất tự nhiên

Bảng 1.1 Đặc tính vật liệu hồ từ chất tự nhiên

Tinh bột thô

• Tan trong nước, kết dính tốt

• Tương thích với ankan, không sủi bọt

• Rũ hồ bằng enzim

• Có thể bị vi khuẩn làm thối rữa

Dẫn xuất của tinh bột

• Tan trong nước, phụ thuộc vào kiểu dẫn xuất

• Tính kết dính, đàn hồi cơ cấu màng tốt

• Không sủi bọt, ít bụi, tương thích với ankan

• Rũ hồ lớn không cần enzim

• Có thể bị vi khuẩn làm thối rữa

CMC

• Tan trong nước

• Tính kết dính, đàn hồi, cơ cấu màng tốt

• Tương thích tốt với ankan

Trang 26

Trang 13

• Không sủi bọt, ít bụi

• Rũ hồ không cần enzim (dùng ankan)

Galacto

• Tương thích tốt với ankan

• Không sủi bọt, ít bụi

• Rũ hồ không cần enzim (dùng ankan)

• Có thể bị vi khuẩn làm thối rữa b) Vật liệu hồ tổng hợp

Bảng 1.2 Đặc tính vật liệu hồ tổng hợp

Poly Acrylate

• Tương thích tốt với ankan, ít bụi

• Rũ hồ không cần enzim

• Không bị vi khuẩn làm thối rữa

• Có thể chống tác dụng sinh học, tùy vào cấu trúc Polyme

• Nhạy cảm với ankan, ít bụi

• Rũ hồ không cần enzim trong môi trường pH trung tính

• Có thể được tái chế Poly Este

• Có thể phân tán trong nước

• Tính kết dính tốt

• Nhạy cảm với muối

• Nhạy cảm với ankan

• Dùng ankan để rũ hồ

1.1.2.b Quy trình nấu hồ của nhà máy Dệt may 19/5

Hệ thống được miêu tả ở đây là hệ thống hồ sợi của nhà máy dệt may Trong quá trình tạo này, để có thể nấu và tạo ra dung dịch làm sợi vải dai bắt buộc phải sử dụng nguồn nước sạch làm chất xúc tác Hệ thống nước này phải bắt buộc đi đường riêng

Trang 27

Trang 14

không liên quan đến đường nước sinh hoạt của các nhà ăn, nhà dành cho chuyên gia, nhà dành cho công nhân Nguyên nhân để tránh hiện tượng mất nước trong quá trình nấu hồ

Hình 1.18 Chu trình ngâm hồ sợi của nhà máy

Nước sau khi được hệ thống cung cấp sẽ được cho vào khu vực nấu hồ Khu vực này là 1 lò hơi cỡ lớn, nhằm nấu ra dung dịch hồ Dung dịch này sẽ được cấp vào 2 bể ngâm hồ A, B Việc sử dụng 2 bể ngâm hồ A, B với mục đích là làm tăng sản lượng sợi được ngâm trong 1 giờ

Ngoài ra còn do dung dịch hồ rất nhanh mất nhiệt và đông cứng dính vào, nên bắt buộc phải truyền nhiệt liên tục Tại bể ngâm hồ B, người ta sử dụng nhiệt cấp từ hệ thống cấp nhiệt Còn tại bể ngâm hồ A, không sử dụng nguồn cấp từ hệ thống cấp nhiệt, mà làm thêm một đường cấp nhiệt từ lò hơi Đường này ngoài việc cung cấp nhiệt cho bể A còn

có nhiệt vụ hồi nhiệt lại cho lò hơi, nhằm giữ nhiệt độ của lò, tránh hiện tượng phải đun lại từ đầu

Sợi vải sau khi ngâm qua bể ngâm hồ sẽ được đưa vào giàn sấy nhằm làm cho sợi chỉ có thể dai và cứng hơn Sau đó nó sẽ được cuộn lại vào, việc cuộn này rất có ý nghĩa Bởi vì ngoài việc tránh rối sợi vải còn tạo ra không gian khác cho các đoạn sợi tiếp tục , một chu trình mới ngâm trong dung dịch hồ nấu

Như vậy có thể thấy quá trình hồ sợi vải diễn ra trong các giai đoạn sau đây :

• Giai đoạn nấu hồ

• Giai đoạn tháo sợi

• Giai đoạn hồ sợi trong bể hồ

Trang 28

Trang 15

• Giai đoạn sấy sợi

• Giai đoạn quấn sợi

Với những giai đoạn nấu hồ sợi như vậy Càng bắt buộc người kĩ sư phải đi nghiên cứu về hệ thống thiết bị, van, đường ống như thế nào Sau đây em xin trình bày các giai đoạn này

1.2 Nghiên cứu về từng giai đoạn nấu hồ :

1.2.1 Giai đoạn nấu hồ :

( Liquid mixing tank for textile industry - Lancashire boiler)

Trong ngành công nghiệp sản xuất nói chung, khi nói đến điều khiển quá trình của một hệ thống, cho dù là dung dịch hay khí Người ta sẽ xác định ngay là hệ thống sử dụng bình hoặc bồn cho công nghệ

• Bình ( tank ) là thiết bị được gia công áp lực, được dựng thẳng đứng, với mục đích là tạo ra hiện tượng nén, tạo áp suất Do tiết diện tiếp xúc nhỏ, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra chậm Nên dung dịch hay khí vào trong bình, bắt buộc phải là các sản phẩm có nồng độ kết hợp tốt nhất Bởi vì trong bình không thể thực hiện được bất cứ quá trình hóa học nào nữa, mà thường chỉnh có tác dụng nén áp suất Để cho dung dịch và khí sẽ được ép lại ở dạng tốt hơn Sau đó dung dịch và khí sẽ được truyền thông qua áp suất nén đến vị trí xác định Loại này sử dụng với công suất trung bình đến khá

• Bồn ( drum, heat exchanger, boiler ) cũng là thiết bị được gia công áp lực, được dựng nằm ngang Do tiết diện tiếp xúc nằm ngang lớn, quá trình trình trao đổi diễn ra nhanh Nên dung dịch và khí vào trong bình, thường là ở dạng ban đầu và sẽ được tiến hành các quá trình trao đổi kết hợp hóa học tại đây Khi đã đạt được thành phần ưng ý Dung dịch sẽ được truyền đi thông qua hệ thống van xả Loại này sử dụng với công suất rất lớn

Sau khi kiểm tra về kích thước của nhà máy Cũng như các yêu cầu về công suất tiêu thụ của nhà máy, các kĩ sư đã quyết định sử dụng bình trộn có khả năng đun nóng thực hiện quá trình hồ sợi Trong quá trình lao động hàng ngày, để có thể trao đổi kĩ thuật một cách dễ dàng, các kĩ sư đã Việt hóa ngôn ngữ biến từ bồn thành bể nấu hồ

Nhìn vào cấu tạo cơ khí của bể nấu hồ ta thấy có rất nhiều lớp trong bể Đầu tiên người ta sẽ cấp nước, tinh bột đi vào hướng bên phải Lúc này quá trình phản ứng hóa học diễn ra chưa cao Người ta sẽ thổi nhiệt hơi nóng vào trong, để thúc đẩy quá trình hóa học diễn ra nhanh hơn Tuy nhiên nồng độ hòa ta của dung dịch chưa được ổn định nên bắt buộc phải sử dụng đến một động cơ khuấy Sau khi dung dịch hòa tan xong sẽ theo chiều khuấy đi ra ngoài

Trang 29

Trang 16

Hình 1.19 Sơ đồ mặt cắt của bể nấu hồ và hình ảnh thực tế

Đó là lý thuyết xây dựng cơ bản về quá trình nấu hồ sợi Tuy nhiên trong quá trình bơm dung dịch nấu hồ vào kết hợp với đường nhiệt hơi sẽ xảy ra tình trạng trộn không kĩ Chưa kể đến tình trạng thất thoát nhiệt Điều này sẽ làm giảm công suất Thế nên để có thể tận dụng được hết công suất Các nhà thiết kế thường sử dụng hai bồn nối tiếp nhau Phương pháp này cũng đã được áp dụng vào Công ty Dưới đây là chu trình vận hành giai đoạn nấu hồ

Hình 1.20 Sơ đồ chu trình vận hành nấu hồ sợ

Trang 30

Trang 17

Trong đó các kí hiệu có ý nghĩa như sau :

5- Van truyền nhiệt sang bể thế năng 13- Cảm biến nhiệt độ bể thế năng

7- Van cấp dung dịch hồ đã nấu 15 - Van cấp dung dịch hồ

8- Động cơ khuấy bể thế năng

Nhìn vào chu trình này ta sẽ thấy hết sức khó hiểu về quá trình trao đổi và phản ứng của 2 bể nấu hồ Tuy nhiên chỉ cần nhìn vào đường đi của dung dịch và đường cấp của nhiệt ta sẽ thấy ngay hữu ích của việc thiết kế này

Hình 1.21 Mặt cắt quá trình nấu dung dịch hồ

Bắt đầu chu trình người ta sẽ thổi dung dịch nấu hồ van số (15) qua bể thế năng (2), sau đó thổi nhiệt qua van số (3) qua bể nấu (1) Lúc này nhiệt nhanh chóng gặp dung dịch, tiến hàng quá trình phản ứng hóa học Rồi được các cánh quạt trộn lẫn vào với nhau Đến một thời điểm nhất định các dung dịch này đạt chất lượng và sẽ đầy trong bể nấu (1), (2) Người ta sẽ tiến hành xả dung dịch hồ ra Trong quá trình phản ứng sẽ xảy ra

sau đây :

• Lượng nhiệt sau khi thực hiện quá trình phản ứng hóa học xong vẫn còn thừa

sẽ bị đây ra ngoài qua bể nấu (1)

Trang 31

Trang 18

• Dung dịch nấu hồ quá đặc khiến cho quá trình phản ứng hóa học chỉ diễn ra được 1 phần thì đã bị đẩy đi qua bể nấu (2)

Để tránh điều này người ta đã làm ra các đường truyền nhiệt và dung dịch bị đẩy

đi qua hai bình bồn Điều này vừa có tác dụng tăng sản lượng trong 1 giờ Đồng thời tận dụng được nhiệt năng phát ra trong hệ thống

1.2.1.a Bể nấu hồ :

- Nhiệm vụ:

Tùy theo yêu cầu của từng loại sợi cần hồ, vật liệu hồ sẽ được đưa vào bể nấu, nấu với một lượng nước và ở nhiệt độ nhất định tạo ra dung dịch hồ đảm bảo yêu cầu về chất lượng đặt ra

1.2.1.b Bể thế năng:

- Nhiệm vụ:

Tại bể này sẽ đẩy dung dịch chưa nấu vào Bể này sẽ nhận lượng nhiệt năng thừa của bể nấu, quá trình này người ta gọi là quá trình thế năng Nên bể có tên là thế năng Bể này cũng có nhiệmvụ sản xuất ra dung dịch hồ

- Bể thế năng bao gồm:

• Van: Van cấp nhiệt điều khiển on/off thông qua các cổng vào/ra trong module

mở rộng của PLC

• Động cơ:

+ Động cơ khuấy: 400 /50Hz, đấu ∆/YY, công suất 0.37KWV

+ Động cơ bơm hồ: 400 /50Hz, đấu ∆/YY, công suất 3KWV

• Cảm biến: Cảm biến mức PMC 731 và cảm biến nhiệt PT100, tín hiệu đầu ra của các cảm biến này là các tín hiệu chuẩn 4 20mA được đưa vào xử lý trong -PLC

•

1.2.1.c Vận hành bể nấu và bể thế năng:

Thời gian, nhiệt độ nấu và thể tích nước đặt được đặt trên màn hình giám sát hệ thống nấu, các tham số này phụ thuộc vào yêu cầu của từng loại sợi cần hồ Công nhân vận hành tính toán và sẽ cấp lượng hồ cần thiết đổ vào bể nấu

Trang 32

Trang 19

Nhấn nút khởi động hệ thống nấu, lúc này van cấp nước trộn và dung dịch hồ sẽ tự động mở, đồng thời van nhiệt hơi cũng được cung cấp với mức nhiệt độ dưới mức phản ứng hóa học với công suất bằng 70% định mức Khi lượng dung dịch trong hai bể đạt đến giá trị đặt, thông qua tín hiệu của cảm biến mức báo về PLC, PLC đưa ra tín hiệu khóa van cấp dung dịch lại

Kiểm tra độ cao của dung dịch trong bình đủ, ta phải đóng van an toàn trên nắp bể

để hệ thống nấu được kích hoạt Sau khi van an toàn đã đóng, động cơ khuấy hồ được bật lên, van cấp nhiệt cũng sẽ bắt đầu thổi với nhiệt độ dành cho phản ứng và với công suất bằng 100% định mức ệ thống bắt đầu bật bộ Timer để đo thời gian nấu hồ H

Khi bể nấu và bể thế năng hoạt động, tín hiệu nhiệt độ được cập nhật liên tục thông qua cảm biến Pt100 Khi nhiệt độ bể đạt đến nhiệt độ đặt thì PLC đưa ra tín hiệu điều khiển đóng van cấp nhiệt và mở ra khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ đặt

Khi hết thời gian nấu, van cấp nhiệt sẽ đóng và động cơ khuấy ngừng hoạt động, đồng thời mở van cấp dung dịch (7) ra Dung dịch hồ sẽ dưới tác dụng của áp suất sẽ chảy vào trong bể hồ sợi A và B PLC sẽ kiểm tra xem bể hồ đã đầy chưa Nếu như hồ đã đầy thì PLC sẽ tiến hành đóng van cấp dung dịch số 7 lại

1.2.1.d Những chú ý khi vậ n hành :

Hệ thống cấp nhiệt cho giai đoạn nấu hồ là

đường dẫn khí nóng được cung cấp từ một lò hơi

Đây là kiểu lò có tên tiếng anh tiếng anh là

Lancashire boiler Có tên như vậy vì nó được chế

tạo ra tại hạt Lancashire, nước Anh Bể nấu này

có cấu tạo bao gồm hai cửa tiếp nhiên liệu, được

xây gạch xung quanh để giữ nhiệt Với mức nhiệt

từ 500 C trở lên

Muốn cho hơi nóng được giữ ở một nhiệt

độ và áp suất cố định nhờ lắp đặt các van giảm áp

trên đường dẫn hơi Vì vậy bắt buộc kiểm soát

chặt chẽ nhiệt độ trên các đường ống dẫn

Hình 1.22 Lò hơi cấp nhiệt cho hệ thống

Ở cả hai bể nấu và bể thế năng, nhiệt độ trong bể luôn được so sánh với nhiệt độ giới hạn Nếu vượt quá giới hạn, hệ thống sẽ bị dừng khẩn cấp để không xảy ra tai nạn cho người vận hành

Trang 33

Trang 20

1.2.2 Giai đoạn tháo sợi chỉ

1.2.2.a Nhiệm vụ

Hình 1.23 Máy quay tháo sợi và hồ sợi trong thực tế

Để quá trình hồ sợi diễn ra được nhanh chóng người ta sẽ tiến hành việc tháo sợi chỉ trước Để có thể thóa sợi đầu tiên người ta sẽ đặt các sợi chi vào các giá treo có gắn bánh

xe phía dưới, để dễ dàng di động trong mặt bằng nhà xưởng Giá treo này có khoảng 8 khay đỡ, mỗi khay sẽ treo được khoảng 16 cuộn chỉ

Việc bố trí các giá treo di động này bắt buộc phải được để ngay ngắn Khoảng cách

từ kéo từ sợi vải để dàn kéo căng phải vừa đủ để sợi chỉ có thể căng đều bề mặt Ngoài người ta còn căn cứ vào trục hướng tâm của các giá đỡ Theo đó số giá đỡ càng nhiều thì

độ lệch càng phải ít Sao cho góc kéo sợi không được vượt quá 300, tránh được hiện tượng ma sát sợi vải quá lớn trên dàn kéo căng

Hình 1.24 Sơ đồ bố trí mặt bằng của giá treo di độngMột điểm lưu ý nữa là chiều cao của khay đỡ cuối cùng tối thiểu là 20 cm Với chiều cao đó vừa thuận tiện cho người lao động dễ dàng khi vận hành, vừa tránh được hiện tượng bám ẩm trong quá trình sản xuất công nghiệp

Trang 34

Sau đó sợi chỉ bắt đầu được luồn qua đĩa tròn cố định và móc xoắn cố định phía dưới Việc lắp hai móc này với mục đích làm căng sợi chỉ hoạt động Đồng thời sẽ triệt hẳn lực xoắn trên sợi chỉ

Sợi chỉ tiếp theo sẽ được luồn vào dàn thu hồi Ở dàn thu hồi này sẽ có rất nhiều lỗ tròn có kích thước như nhau, được khoan với các khoảng cách đồng đều Dàn này có nhiệm vụ tập trung toàn bộ các sợi vải đã được tháo ra Sau đó các sợi chỉ này sẽ được di chuyển qua một khấc tam giác, với nhiệm vụ tách các cước vải vụn ra khỏi sợi vải

Cuối cùng sợi vải sẽ được đi vào dàn tập trung Dàn này thực chất là một miếng gỗ

có gắn 4 đến năm thanh gỗ tròn vào Các thanh gỗ này cao khoảng từ 12 đến 20 cm Với

Trang 35

Trang 22

nhiệm vụ là khi kéo căng lên Các sợi chỉ sẽ bị xô và trượt trên thanh gỗ mà không bị bật

ra ngoài

1.2.2 b Khu vực tháo sợi bao gồm :

• Van: van khí nén được điều khiển thông các cổng vào/ra trong module mở rộng của PLC

• Cảm biến: cảm biến lực loadcell PD21, tín hiệu từ cảm biến này được đưa qua

bộ khuyếch đại CV2201, chuyển đổi thành tín hiệu chuẩn 4 20mA để đưa vào

• Đẩy giá treo sợi di động về vị trí quy định

• Dùng xe chở các cuộn sợi về vị trí của giá treo sau đó dùng palăng cẩu từng , cuộn sợi đặt lên khay đỡ như hình vẽ trên, và theo quy tắc: Cuộn sợi phía dưới đặt trước, phía trên đặt sau, gần máng đặt trước, xa máng đặt sau

Hình 1.26 Sơ đồ thao tác chuẩn bị tháo sợi

• Nếu yêu cầu lớp sợi có 12 cuộn mắc thì bỏ các vị trí 4,8 Nếu yêu cầu lớp sợi

có 8 cuộn mắc thì bỏ các vị trí từ 1 Nếu lớp sợi có 6 cuộn-4 mắc thì chỉ sử dụng các vị trí 1 đến 3

• Chập 2 đầu sợi ở các beam tương ứng 1-2,3-4,5-6,7-8…rồi kéo sợi luồn qua các trục dẫn động theo hướng mũi tên

Trang 36

Vì lực ép của sợi lên trục dẫn động có ảnh hưởng trực tiếp tới sức căng của sợi, khi lực kéo sợi căng quá dẫn đến sợi sẽ bị đứt, làm cho công việc hồ sẽ gián đoạn Chính vì vậy, trước khi đi vào hai trung tâm hồ sợi A, B sợi sẽ đi qua 1 trục dẫn động có gắn cảm biến lực ở đầu trục, cảm biến lực này là một loadcell đo lực ép của sợi lên trục Giá trị lực này được chuyển đổi thành tín hiệu chuẩn, đưa vào PLC xử lý để điều khiển tín hiệu nhả/ép phanh vào các trục, thông qua độ mở của van khí nén

Các bài toán điều khiển:

• Điều khiển lực căng khu vực tháo sợi A

• Điều khiển lực căng khu vực tháo sợi B

1.2.3 Giai đoạn hồ sợi trong bể

1.2.3.a Chu trình vận hành

Giai đoạn tiếp theo là quy trình hồ sợi trong bể Để thực hiện quy trình này đảm bảo chất lượng tốt Bắt buộc phải sợi vải phải đi qua một máy ép hạng nặng Mục đích của máy ép này là sẽ đẩy đều các sợi vải đi qua dung dịch hồ sợi Máy ép này bao gồm 2 cuộn to dùng để ép phía trên và phía dưới, kèm theo một thanh cuộn ngang để ép chặt bề mặt

Trang 37

Trang 24

Quy tắc hoạt động của máy ép như sau Động cơ kéo trục ép phía dưới quay từ từ Trục này sẽ kéo theo cuộn ép phía trên, rồi sẽ kéo cuộn ép ngang Mặt ép này của các cuộn này là được thiết kế theo kiểu chữ X Với thiết kế bề mặt như vậy nên khi kéo sợi tránh được hiện tượng trượt sợi

Hình 1.28 Máy ép hạng nặng Hình 1.29 Mặt cắt của cuộn ép

Sợi được lấy từ 2 vùng tháo sợi A và B sẽ đi vào 2 bể hồ A và B Tại đây sợi sẽ được đi qua dung dịch hồ, ta phải đảm bảo sợi được thấm đều hồ, không có hiện tượng vón cục trên sợi hồ

Hình 1.30 Giai đoạn hồ sợi trong bể hồ

Trang 38

7- Bể nhúng sợi

1.2.3.b Thiết bị hồ sợi bao gồm:

• Van: van cấp nhiệt, van khí nén được điều khiển thông các cổng vào/ra trong module mở rộng của PLC

• Động cơ:

+ Động cơ 350V/6.3kW điều khiển các cuộn chìm 1 và 2

+ Động cơ 400V/0.25kW điều khiển các cuộn dìm 1 và 2

+ Động cơ 400V/1.5kW dùng để bơm hồ từ bể hồ lên máng hồ

• Cảm biến: Cảm biến mức PMC 731, cảm biến nhiệt PT100, cảm biến lực PD21 và bộ khuyếch đại CV2201, tín hiệu đầu ra của các cảm biến này là các tín hiệu chuẩn 4 20mA được đưa vào xử lý trong PLC.-

1.2.3.c Vận hành:

Sợi sau khi đi qua các cuộn dẫn động sẽ bị cuộn dìm 1, dìm sợi xuống dung dịch

hồ Sau đó, sợi đi vào giữa cuộn ép 1 và cuộn chìm 1 để vắt lượng hồ dư ra khỏi sợi Để đảm bảo sợi được hồ với chất lượng tốt, sợi sẽ bị cuộn dìm 2, dìm sợi xuống rồi cuối cùng được ép bởi cuộn ép 2 và cuộn chìm 2 trước khi đưa lên hệ thống sấy Cuộn dìm 1

và cuộn dìm 2 có thể được điều khiển vị trí theo phương thẳng đứng để thuận tiện cho việc thay sợi và nhúng sợi với một mức độ nhúng nhất định

• Điều khiển tốc độ động cơ

• Điều khiển mức, nhiệt độ khu vực bể hồ

• Điều khiển lực ép của cuộn ép 1 và 2, lực căng của sợi

1.2.4 Hệ thống sấy

1.2.4.a Chu trình hoạt động :

Sợi sau khi ra khỏi bể hồ sẽ trở thành sợi ướt Trước khi quấn sợi trở lại trục, sợi được đưa lên hệ thống giàn sấy để sấy sợi đến nhiệt độ và độ ẩm thích hợp sao cho đảm chất lượng của sợi Hệ thống này thực chất là một hệ thống quạt thổi hơi hơi nóng cỡ lớn

Trang 39

Trang 26

Hơi nóng sẽ được cấp từ 2 hướng, để tạo độ nóng đều cho bề mặt sợi Để tận dụng lượng hơi thừa người ta sẽ sử dụng các buồng quạt đẩy hơi gió từ 2 đầu

Hình 1.31 Buồng sấy khô ngoài đời và cơ chế thổi gió

Khi cấp nhiệt vào để sấy khô sợi Nếu nhiệt độ quá thấp làm cho các sợi dính vào nhau, làm gia tăng đứt luồng sợi Nếu nhiệt độ quá cao là sợi quá khô, dẫn đến độ ẩm thấp, tăng bụi và tăng khả năng đứt sợi Do đó, nhiệt độ và độ ẩm cần được điều chỉnh phù hợp nhất trong dải điều chỉnh cho phép Muốn làm được điều này người ta sử dụng một hệ thống con lăn liên hoàn để sợi chỉ sẽ đi lên xuống thành nhiều vòng

Hình 1.32 Hệ thống sấy khô

Trang 40

Trang 27

1.2.4.b Thiết bị hệ thống sấy sợi bao gồm:

• Van: van cấp nhiệt được điều khiển on/off thông các cổng vào/ra trong module

1.2.4.c Vận hành:

Hệ thống sấy tại nhà máy dệt 19 5 bao gồm 4 lô sấy: Lô 1 và lô 2 có 4 trục sấy, lô

-3 và lô 4 có 2 trục sấy Các trục sấy của lô 1 và lô 2 quay tự do theo chuyển động của sợi Các trục của lô 3 và lô 4 được quay bởi một động cơ thông qua hệ thống đai xích, động cơ này có công suất 7.2 KW, được điều khiển thông qua biến tần Power Flex 700S

để đồng bộ tốc độ với động cơ kéo đầu máy

Nhiệt cấp cho các lô sấy là hơi nóng thông qua van cấp nhiệt Các trục sấy của từng lô được nối thông với nhau Mỗi lô có một cảm biến nhiệt PT 100 để đo giá trị nhiệt

độ thực Nhiệt độ đặt cho từng lô sấy phụ thuộc vào yêu cầu của từng loại sợi và dựa trên kinh nghiệm của người vận hành Nhiệt độ cấp cho các lô sấy ở đây được điều khiển thông qua các van cấp nhiệt Sau khi qua hệ thống sấy, sợi sẽ đi qua hệ thống đo độ ẩm

có nhiệm vụ so sánh với giá trị độ ẩm đặt ở màn hình giám sát Nếu độ ẩm thực tế cao hơn độ ẩm đặt, hệ thống sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ quay chậm lại để sợi được sấy lâu hơn ở giàn sấy

• Điều khiển tốc độ động cơ

• Điều khiển nhiệt độ các lô sấy

• Điều khiển độ ẩm

1.2.5 Giai đoạn quấn sợi

1.2.5.a Chu trình hoạt động:

Sợi sau khi được sấy khô được đưa tới đầu máy để thực hiện việc quấn sợi vào lô cuốn cỡ lớn Để làm được việc này người ta sử dụng máy quấn sợi Máy quấn sợi này là một trong những phần quan trọng nhất của hệ thống N iệm vụ của máy đảm bảo sợi hđược quấn đạt chiều dài yêu cầu, đồng bộ tốc độ hệ thống và phải đảm bảo lực kéo sợi không đổi trong suốt quá trình quấn sợi

Tiêu đề	Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Máy Dệt Benninger
Tác giả	Lưu Quang Hưng
Người hướng dẫn	PGS-TS. Đinh Văn Nhã
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại	luận văn thạc sĩ khoa học
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	28,93 MB