Tiểu Luận Môn Học Tìm Hiểu Hệ Thống Điều Khiển Dây Chuyển Sản Xuất Xi Măng Công Ty Tnhh Mtv Xi Măng Vicem Tam Điệp.pdf

Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy...5 II...PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT XI MĂNG.... Công ty Xi măng Vicem Tam Điệp tiền thân là

TRƯỜNG ĐẠI HOC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ KHOA TỰ ĐỘNG HÓA

====o0o====

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN Tìm hiểu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất Xi măng CÔNG TY TNHH MTV XI MĂNG VICEM TAM ĐIỆP

Mã học phần: EE1024

Mã lớp học: 135916

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy Đỉnh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thái

Lớp: ĐK&TĐH 04 – K67 MSSV: 20222177

Hà Nội, tháng 3 năm 2022

MỤC LỤ

I GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH MTV XI MĂNG VICEM TAM ĐIỆP VÀ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY 3

1 Quá trình hình thành phát triển của Công ty TNHH MTV Xi măng Vicem Tam Điệp 3

2 Khái quát chung hệ thống sản xuất xi măng của nhà máy 4

3 Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy 5

II PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT XI MĂNG 7

III.GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP 9

1 Giới thiệu hệ thống điều khiển DCS 9

IV MỘT SỐ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CỦA CÁ NHÂN VỀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI 13

V KẾT LUẬN 14

LỜI NÓI ĐẦU

Điện Điện Tử, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em được thầy Nguyễn Duy Đỉnh giao

cho đề tài: “Tìm hiểu và phân tích vai trò điều khiển tự động hóa trong công nghệ sản xuất xi măng”

Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Duy Đỉnh đã tận tình hướng dẫn em và dạy cho

em nhiều kiến thức về môn học và kiến thức thực tế trong học phần Do còn hạn chế về trình độ năng lực bản than nên bài làm của em còn nhiều sai sót,

em rất mong được nhận được đóng góp ý kiến từ thầy để em hoàn thiện bài làm tốt hơn, em xin cảm ơn thầy

Sinh viên thực

hiện NGUYỄN VĂN

THÁI

I GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH MTV XI MĂNG VICEM TAM ĐIỆP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY.

1 Quá trình hình thành phát triển của Công ty TNHH MTV Xi

măng Vicem Tam Điệp

Công ty TNHH một thành viên Xi măng Vicem Tam Điệp là thành viên của Tổng công ty Công nghiệp Xi măng Việt Nam (Vicem) và do Tổng công ty Công nghiệp Xi măng việt Nam nắm giữ 100% vốn Điều

lệ Nhà máy của Công ty được xây dựng trên địa bàn xã Quang Sơn, thành phố Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình, cách thủ đô Hà Nội 100 km về phía Nam và cách quốc lộ 1A 1,5 km về phía Tây

Đây là mảnh đất cửa ngõ nối đồng bằng Bắc Bộ với dải lãnh thổ ven biển miền Trung, là một trong ba vùng kinh tế trọng điểm trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Ninh Bình Nơi đây, được thiên nhiên ban tặng cho hệ thống núi đá vôi có trữ lượng lớn, là nguồn tài nguyên vô cùng quý báu, là tiềm năng để phát triển ngành sản xuất

xi măng Mảnh đất giàu tiềm năng này còn có hệ thống giao thông vô cùng thuận lợi: Quốc lộ 1A chạy qua; Quốc lộ 12B đi Nho Quan – Hòa Bình; tuyến đường sắt Bắc - Nam; cảng đường thủy Ninh Phúc, Phúc lộc, có 2 ga Gềnh và Đồng Giao để vận chuyển hành khách - hàng hóa, đây là những điều kiện vô cùng thuận lợi, góp phần thúc đẩy quá trình phát triển ổn định và bền vững của Công ty

Công ty Xi măng Vicem Tam Điệp tiền thân là Công ty Xi măng Ninh Bình được thành lập ngày 31/5/1995, là thành viên của Tổng công ty Công nghiệp Xi măng Việt Nam

Sản phẩm của Công ty được sản xuất trên dây chuyền thiết bị công nghệ hiện đại, tiên tiến theo phương pháp khô, lò quay, toàn bộ dây chuyền công nghệ, thiết bị, có tính tự động hóa cao do hãng FLSmidth Đan Mạch thiết kế, cung cấp, giám sát xây dựng và lắp đặt thiết bị Với công suất thiết kế 1,4 triệu tấn/năm, Công nghệ sản xuất hiện đại, tự động từ khâu phối liệu clinker đến công đoạn nghiền xi măng,

giúp chủ động hoàn toàn trong việc kiểm soát chất lượng sản phẩm;

xi măng được đóng gói bởi hệ thống các máy đóng bao tự động

Để tối ưu hóa quá trình nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

và ổn định chất lượng trong sản xuất xi măng và clinker, Công ty đã đầu tư và kết nối phần mềm điều khiển Fuzzy với ECS Optation trong chương trình phần mềm điều khiển Chiến lược điều khiển modun phần mềm FLS - ECS/Fuzzy Expert nhằm đạt 4 mục tiêu cơ bản: Chất lượng sản phẩm cao nhất; ổn định vận hành; sản lượng tối đa; tiêu tốn nhiệt năng và điện năng thấp nhất Đây là phần mềm điều khiển hiện đại, tiên tiến nhất trên thế giới và Việt Nam hiện nay

Xi măng Vicem Tam Điệp hiện đang sản xuất các dòng sản phẩm clinker CPC50; xi măng bao, rời PCB30, PCB40, PC40, xi măng xây trát

type II-C150/C150M-15, xi măng pooclăng type I-C150/C150M-15 Sản phẩm xi măng Vicem Tam Điệp đáp ứng yêu cầu xây dựng mọi công trình như: Cầu đường; Công trình dân dụng; Nhà cao tầng; Công trình thủy điện và các công trình đặc biệt, chống xâm thực trong các môi trường, có cường độ nén cao, cường độ uốn cao, độ bền hóa học cao, phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam Không những thế giờ đây Vicem Tam Điệp còn vươn xa và có mặt trên thị trường các nước như: Philipines, Băng-la-đét, In đô nê xi a, Lào…

Sản phẩm xi măng Vicem Tam Điệp được công nhận là sản phẩm sạch, có chất lượng cao, ổn định Công ty đang áp dụng và duy trì Hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001:2015 và Hệ thống quản lý môi trường ISO 14001:2015; Hệ thống quản lý sức khỏe và nghề nghiệp OHSAS 18001: 2007; Hệ thống quản lý năng lượng ISO 50001: 2011; Villas 693

Bên cạnh hoạt động sản xuất kinh doanh, Công ty Xi măng Vicem Tam Điệp còn đặc biệt quan tâm đến các hoạt động xã hội, từ thiện nhân đạo được các cấp chính quyền và nhân dân ghi nhận, đánh giá cao

2 Khái quát chung hệ thống sản xuất xi măng của nhà máy.

Mô hình sản xuất xi măng tổng quát gồm có các thành phần đầu

vào và đầu ra sau:

3 Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy

Công đoạn khai thác và vận chuyển đá vôi

Đá vôi được khai thác từ núi đá vôi tự nhiên ở Bỉm Sơn – Thanh Hóa bằng phương pháp nổ mìn, sau đó được vận chuyển đổ vào phễu tiếp liệu, băng tải xích chuyển đá đến máy đập, công suất đập 90t/h Sau khi ra khỏi máy đập có kích thước≤ 15 mm Sau đó được vận chuyển vào kho, mỗi kho có 2 đống ( đồng nhất sơ bộ), mục đích là đồng thời 1 đống rải thì đống kia được xúc bình thường

Công đoạn đập và vận chuyển đá sét

Tương tự đá vôi, đất sét có kích thước < 800 mm được máy xúc để

đổ vào phễu tiếp liệu, nhờ băng tải xích đá sét qua búa đập, đập xuống < 75mm, công suất 90t/h Sau đó đá sét được băng tải cao su vận chuyển tới máy cán còn < 25 mm Sau khi cán, đất sét, phụ gia điều chỉnh (quặng sắt, đá silic, quặng bô xít…), than đá và nguyên liệu khác được chất vào kho đồng nhất

Hệ thống cân băng định lượng.

Từ các Bin chứa liệu, từng loại nguyên liệu được rút ra và chạy qua hệ thống cân băng định lượng theo đúng tỷ lệ cấp phối đưa ra từ nhân viên vận hành điều khiển (tỷ lệ phối liệu được quyết định từ phòng thí nghiệm) Tất cả các nguyên liệu đó sẽ được gom vào máy

nghiền đứng để nghiền về kích thước yêu cầu, tại đây nguyên liệu được đồng nhất một lần nữa Bột liệu sau khi nghiền được vận chuyển lên silo đồng nhất chuẩn bị để cấp cho lò nung, dưới silo đồng nhất có hệ thống sục khí nén liên tục vào silo để tiếp tục đồng nhất lần nữa

Công đoạn nghiền.

Liệu sau khi được đồng nhất sơ bộ được đưa vào máy nghiền liệu Máy sấy nghiền có năng suất rất lớn, vật liệu vào máy phải có kích thước < 40 mm Độ ẩm tối đa 10% Phối liệu ra khỏi máy nghiền được vận chuyển lên cyclone lắng theo phương pháp phân ly khí động, trong quá trình này hạt qua sàng có độ mịn đảm bảo được thổi lên cyclone, còn hạt thô được hồi lưu trở lại máy nghiền

Công đoạn đồng nhất liệu.

Phối liệu ở cyclone lắng được tháo vào cyclone sấy theo kiểu tháo chéo Từ tháp đồng nhất, phối liệu được sấy sơ bộ đến gần 10000 trước khi đi vào lò nung Để có một sản phẩm Clinker ổn định, chúng

ta thấy nguyên liệu phải qua ít nhất 4 lần đồng nhất

Nhiên liệu.

Than cám nhập về sau đó được nghiền mịn, qua hệ thống phân ly khí động chuyển lên két chứa Đáy của két than mịn có tiếp liệu vít xoắn, nhờ điều chỉnh động cơ 1 chiều mà điều chỉnh dễ dàng lượng than cấp vào lò Khi than mịn được cho vào đường ống, ở đây có 1 quạt cao áp thổi than mịn vào lò qua hệ thống vòi phun Dầu MFO được bơm lên bể chứa, từ bể chứa dầu được vận chuyển bằng hệ thống đường ống qua hệ thống sấy (nhờ hơi nước của lò hơi ) rồi được bơm qua van điều chỉnh vào lò bởi hệ phun dầu

Công đoạn nung Clinker.

Lò nung Clinker là loại lò quay bao gồm các hệ thống chính: Hệ thống sấy 5 tầng, lò nung, hệ thống làm mát Lò nung có dạng hình trụ tròn đường kính từ 3-5 mét và dài từ 30 – 80 mét tùy thuộc vào công suất lò Vỏ lò được làm bằng thép chịu nhiệu, bên trong có lót

một lớp vật liệu chịu lửa Góc nghiêng từ 3-5% để tạo độ nghiêng cho dòng nguyên liệu cháy bên trong.Nhiên liệu để nung là bột than được phun ở áp suất cao dưới dạng mù Dòng khí nóng đi ngược

từ đáy lò lên đến đỉnh lò Liệu từ cyclone lắng qua hệ thống sấy 5

tăng dần lên phản ứng các pha rắn xảy ra và được kết khối ở 1300

-> 14500 C tạo thành Clinker

Công đoạn vận chuyển Clinker.

Clinker ra khỏi lò có nhiệt độ khá cao được làm nguội qua hệ

kiểu: Kiểu lò hành tinh và giàn ghi Hệ thống quạt cao áp đặt bên dưới sẽ thổi gió tươi vào làm nguội nhanh viên Clinker về nhiệt độ 50

25 mm và được đổ vào băng cào xích rồi được chuyển lên băng gầu xiên Từ băng gầu xiên Clinker được đổ vào cyclone chứa Ơ đây Clinker được ủ từ 7 đến 15 ngày

Công đoạn nghiền Clinker.

Clinker, thạch cao và phụ gia được cho vào máy nghiền để nghiền thành xi măng Thành phần Clinker, thạch cao và phụ gia được điều chỉnh theo tỉ lệ phù hợp để đạt được chất lượng xi măng theo yêu cầu Xi măng ra khỏi máy nghiền : Hạt to được hồi lưu lại nhờ hệ thống phân ly, hạt quá nhỏ được thu hồi lại bởi hệ thống lọc bụi

Đóng bao.

Từ Silo chứa, xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau:

từng phương tiện nhận hàng

TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT XI MĂNG.

Điều khiển tự động hóa đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất xi măng vì nó cung cấp mức độ tự động hóa và kiểm soát các quy trình sản xuất Việc sử dụng điều khiển tự động hóa trong ngành xi măng đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, với nhiều công ty đầu tư vào công nghệ để nâng cao hiệu quả và

độ tin cậy của quy trình sản xuất

Hệ thống điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất xi măng chịu trách nhiệm giám sát và kiểm soát các quy trình khác nhau, bao gồm chuẩn bị nguyên liệu, gia nhiệt sơ bộ, nung, làm mát

và nghiền Hệ thống được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuất bằng cách kiểm soát các thông số chính như nhiệt độ, áp suất và tốc

độ dòng nguyên liệu Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm phù hợp

và giảm chi phí sản xuất

Một trong những lợi ích chính của điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất xi măng là tăng hiệu quả Các quy trình tự động có thể được lập trình để chạy ở tốc độ và điều kiện tối ưu, giảm thời gian ngừng hoạt động và tăng sản lượng sản xuất Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian và nguồn lực mà còn giảm rủi ro do lỗi của con người,

có thể gây gián đoạn sản xuất hoặc thậm chí dẫn đến việc sản xuất xi măng bị lỗi

Một ưu điểm khác của điều khiển tự động hóa là chất lượng sản phẩm được cải thiện Các hệ thống điều khiển tự động có thể liên tục theo dõi và điều chỉnh các thông số chính, đảm bảo rằng xi măng được sản xuất đáp ứng các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn mong muốn Điều này đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp xi măng, nơi mà chất lượng sản phẩm là rất quan trọng đối với cả sự hài lòng của khách hàng và sự tuân thủ của ngành

Ngoài việc nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm, điều khiển

tự động hóa còn giúp giảm chi phí sản xuất Các hệ thống tự động có thể được lập trình để hoạt động ở mức hiệu quả nhất về chi phí, giảm tiêu thụ năng lượng và giảm nhu cầu lao động thủ công Điều này dẫn

đến chi phí sản xuất thấp hơn và tăng lợi nhuận cho các nhà sản xuất

xi măng

Điều khiển tự động hóa cũng giúp tăng cường an toàn trong dây chuyền sản xuất xi măng Các hệ thống tự động có thể được lập trình

để tắt trong trường hợp khẩn cấp, giảm nguy cơ thương tích cho công nhân và làm hỏng thiết bị Các hệ thống tự động cũng có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra và bảo trì định kỳ, giảm nhu cầu sử dụng lao động thủ công và giảm nguy cơ tai nạn

Cuối cùng, điều khiển tự động hóa có thể cải thiện việc quản lý tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng Hệ thống tự động có thể cung cấp

dữ liệu thời gian thực về quy trình sản xuất, cho phép người quản lý nhanh chóng xác định và giải quyết mọi vấn đề có thể phát sinh Điều này giúp cải thiện việc ra quyết định và cho phép công ty phản ứng nhanh với các điều kiện thị trường đang thay đổi

Tóm lại, vai trò của điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất xi măng là rất quan trọng đối với sự thành công của các nhà sản xuất xi măng Điều khiển tự động hóa giúp tăng hiệu quả, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, tăng cường an toàn và quản lý được cải thiện, khiến nó trở thành một khoản đầu tư thiết yếu cho bất kỳ nhà sản xuất xi măng nào muốn duy trì tính cạnh tranh trong ngành Khi công nghệ tiếp tục phát triển, việc sử dụng điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất xi măng dự kiến sẽ tăng lên và có khả năng chúng ta sẽ thấy nhiều lợi ích hơn nữa từ việc sử dụng nó trong tương lai

TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP.

1 Giới thiệu hệ thống điều khiển DCS.

a. Khái niệm

DCS – (Distributed Control System), là một hệ thống điều khiển cho một dây chuyền sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ thống động học nào, trong đó các bộ điều khiển không tập trung tại

một nơi mà được phân tấn trên toàn bộ hệ thống, với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển Giải pháp thiết kế của các hệ DCS thương phẩm là hướng vào các ứng dụng điều khiển phân tán nên nó thường được thiết kế theo hệ thống mở, khả năng tích hợp cao kể cả tích hợp với các PLC khác nhau điều khiển máy và công đoạn sản xuất độc lập Mục tiêu tạo thuận lợi cao nhất cho kỹ sư thiết kế và tích hợp hệ thống điều khiển

Thế mạnh của DCS là khả năng xử lý các tín hiệu tương tự và thực hiện các chuỗi quá trình phức tạp, khả năng tích hợp dễ dàng Các

hệ thống DCS thương phẩm ngày nay thường bao gồm các bộ điều khiển ( controller ), hệ thống mạng truyền thông và phần mềm điều hành hệ thống tích hợp Các hệ DCS có thể quản lý được từ vài nghìn điểm đến hàng chục nghìn điểm vào/ra Nhờ cấu trúc phần cứng và phần mềm, hệ điều khiển có thể thực hiện đồng thời nhiều vòng điều chỉnh, điều khiển nhiều tầng, hay theo các thuật toán điều khiển hiện đại: Nhận dạng hệ thống, điều khiển thích nghi, tối ưu, bền vững, điều khiển theo mô hình dự báo (MPC), fuzzy, neutral, điều khiển chất lượng ( QCS)

Để phục vụ cho việc trao đổi thông tin, các hệ DCS thương phẩm ngày nay hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông từ cấp trường đến cấp quản lý Hiện nay các giao thức này đã được chuẩn hoá ( Profibus, Foudation FieldBus, Ethernet )

Các hệ DCS thương phẩm ngày nay có độ tin cậy rất cao : nhờ có khả năng dự phòng kép ở tất cả các thành phần trong hệ ( controller, mođun I/O, bus truyền thông) khả năng thay đổi chương trình ( sửa chữa và download ), thay đổi cấu trúc của hệ, thêm bớt các thành phần mà không cần làm gián đoạn, không cần khởi động lại quá trình ( thay đổi online)

Cơ sở dữ liệu quá trình trong các hệ DCS thương phẩm cũng được thiết kế sẵn và là cơ sở dữ liệu lớn có tính toàn cục và thống nhất Các nhà sản xuất DCS cũng cam kết thời gian hỗ trợ với các sản