Phân tích Quy trình công nghiệp trộn nguyên liệu trong sản suất sơn, đi sâu máy khấy trộn Trong những năm gần đây, xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã mang lại nhiều sự đổi thay cho đất nước. Đặc biệt đối với các ngành công nghiệp hóa chất – nơi mà môi trường lao động có nhiều chất độc hại thì càng cần phải áp dụng tự động hóa các khâu sản xuất. Nhằm bảo vệ sức khỏe người lao động, bảo vệ môi trường, tăng năng suất.
1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã mang lại nhiều sự đổi thay cho đất nước. Đặc biệt đối với các ngành công nghiệp hóa chất – nơi mà môi trường lao động có nhiều chất độc hại thì càng cần phải áp dụng tự động hóa các khâu sản xuất. Nhằm bảo vệ sức khỏe người lao động, bảo vệ môi trường, tăng năng suất. Đề tài “ Phân tích QTCN trộn nguyên liệu trong sản suất sơn, đi sâu máy khấy trộn ” của em gồm hai mảng nội dung chính, mảng thứ nhất sẽ phân tích quy trình công nghệ trộn nguyên liệu, mảng thứ hai sẽ phân tích chi tiết sơ đồ điện cho máy khuấy trộn điển hình. Trong phạm vi đồ án của mình em xin được chọn phân tích quy trình sản xuất sơn bột tĩnh điện. Do thời gian và nguồn tài liệu còn hạn chế nên bản đồ án này không tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý thầy cô cảm thông và đóng góp cho đồ án em được hoàn thiện. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của thầy PGS- TS Hoàng Xuân Bình , các thầy cô trong khoa, các bạn cùng lớp trong quá trình hoàn thiện đề tài. Hải Phòng, tháng 6 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Thơ 2 CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SƠN BỘT TĨNH ĐIỆN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ. Nguyên liệu chủ yếu cho sản xuất dòng sản phẩm là các hóa chất gốc hữu cơ như các sản phẩm hóa dầu và một số ít là các sản phẩm bột vô cơ khác. Sau khi được chế biến và gia công sẽ có được sản phẩm sơn dưới dạng bột siêu mịn. Bột sơn này được sơn lên sản phẩm nhờ súng phun đặc biệt (sử dụng hiệu ứng lực hút tĩnh điện giữa sơn và vật cần sơn giúp cho sơn phủ đều và bám dính trên bề mặt)sau đó được gia nhiệt trong buồng kín để sơn nóng chảy trên bề mặt, cuối cùng là làm nguội vật cần sơn và màng sơn để thu được bề mặt sơn bóng , đẹp và có độ bền tương đối cao. Quy trình sản xuất sơn được miêu tả qua sơ đồ sau: 3 Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất sơn bột. Nguyên liệu dạng bột Cân và nạp vào thùng chứa Khuấy trộn không gia nhiệt (MIXING) Khuấy trộn , đùn có gia nhiệt (EXTRUSION) Cán và làm lạnh (COOLING DOWN) Đập vỡ màng (CRUSHING) Nghiền mịn (GRINDING) Trộn phụ gia và đóng gói (PACKING) 4 1.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRỘN NGUYÊN LIỆU. 1.2.1. Quy trình trộn không gia nhiệt. Nguyên liệu sau khi được cân và nạp đầy trong thùng khuấy trộn sẽ được đẩy tới máy trộn. XL1 XL2 Hình 1.2: Nguyên lý trộn bột nguyên liệu. Máy trộn sẽ kiểm tra tín hiệu từ 3 cảm biến quang học để kiểm tra xem thùng nguyên liệu đã vào đúng vị trí chưa. Nếu thỏa mãn PLC sẽ ra lệnh cho 2 M 3 M 4 M 1 M 5 M 2 5 ĐC M1, M2 quay vít me nâng thùng lên sát miệng máy trộn. Tới cuối hành trình này, 2 ĐC sẽ dừng nhờ tín hiệu từ các công tắc hành trình kiểm soát quá trình nâng. Sau đó PLC sẽ ra lệnh cho 2 xylanh XL1, XL2 thực hiện hành trình thuận xoay 2 chốt kẹp một góc 90 0 để kẹp chắc chắn thùng trộn. Hành trình thuận của xy lanh được giám sát bởi các công tắc hành trình, nhờ đó PLC biết được thùng đã được kẹp hoàn toàn hay chưa. Tiếp đó, PLC sẽ cho ĐC M3 chạy để xoay trục, quay thùng trộn 180 0 . Bột sẽ tiếp xúc trực tiếp với 2 cánh trộn. Một công tắc hành trình khác có nhiệm vụ báo thùng trộn đã ở vị trí thẳng đứng, PLC sẽ dừng ĐC M3 đồng thời bật 2 ĐC M4, M5 để trộn đều nguyên liệu. Hình 1.3: Vị trí của thùng sau khi đã xoay 180 0 . Sau khoảng thởi gian định trước, PLC sẽ ngắt 2 ĐC trộn, bật ĐC M3 theo hành trình ngược lại để đưa thùng chứa về trạng thái ban đầu → Xoay chốt kẹp theo chiều ngược lại 90 0 nới lỏng miệng thùng (thực hiện hành trình ngược cho 2 6 xylanh XL1, XL2)→ Bật động cơ M1, M2 theo chiều ngược lại, hạ thùng xuống sàn. Lúc này thùng đã sẵn sàng chuyển đến khâu tiếp theo đó là khâu khuấy trộn, đùn có gia nhiệt. 1.2.2. Khuấy trộn, đùn có gia nhiệt. Up stair HP1 SSC HP2 HTR Heater zone DSC Hình 1.4: Sơ đồ quá trình khuấy trộn, đùn sơn có gia nhiệt. Sau khi nguyên liệu đã được trộn không gia nhiệt, thùng chứa sẽ chuyển tới sàn thao tác để dòng nguyên liệu dễ dàng di chuyển tới các công đoạn tiếp theo nhờ thế năng của mình. Từ thùng chứa, khi vách chặn đáy thùng được mở ra, bột sẽ nhanh chóng tràn đầy phễu chứa HP1, để xuống được phễu chứa HP2, bột phải được định lượng qua vít xoắn đơn SSC (Single Screw). Vít xoắn này được lai bởi động cơ M6. Động cơ M6 là động cơ 3 pha, rô to lồng sóc, công suất cỡ M6 SE M7 SE TE 7 2HP sử dụng hệ truyền động Biến tần- Động cơ. Tốc độ của động cơ này được điều khiển bám theo tốc độ của động cơ M7. Nếu không có luật điều khiển này thì phễu HP2 có thể bị quá thiếu hoặc tràn nguyên liệu trong quá trình vận hành. Động cơ M7 là động cơ KĐB 3 pha công suất cỡ 50 HP, tốc độ 1450 rpm và cũng sử dụng hệ truyền động Biến tần- Động cơ (Inverter-motor) để có thể chỉnh trơn được tốc độ và cải thiện momen khởi động. Vít xoắn kép DSR (Double Screwers) là 2 vít xoắn có hình dáng tương tự nhau, luôn quay ngược chiều nhau nhờ cặp bánh răng ăn khớp ngoài trong hộp giảm tốc cơ khí. Do điều kiện làm việc rất khắc nghiệt (ma sát mài mòn lớn, nhiệt độ cao >200 0 C) nên các vít xoắn này được chế tạo từ thép siêu cứng. Ngoài tác dụng trộn đều hỗn hợp, các vít này còn có tác dụng dồn (đùn) nguyên liệu về cửa thoát liệu nhờ những đoạn được gia công có bước xoắn liên tục. Bộ gia nhiệt HTR (Heater) có nhiệm vụ nung nóng vùng trộn nguyên liệu đến nhiệt độ yêu cầu của công nghệ và duy trì mức nhiệt độ này ổn định trong suốt quá trình vận hành. Trong thực tế vùng gia nhiệt gồm 3 modul (Zone1; Zone2 và Zone3) độc lập với nhau, mỗi modul sẽ có mức nhiệt độ cài đặt (Setpoint) khác nhau (nhiệt độ tăng dần theo hướng di chuyển vật liệu). Để tiết kiệm điện năng, người ta thực hiện luật điều khiển ON-OFF cho 2/3 số phần tử đốt nóng (sợi đốt) và luật điều khiển theo vòng kín liên tục PID cho số phần tử còn lại. Trong các vùng gia nhiệt này, do quán tính nhiệt là khá lớn nên để bảo vệ quá nhiệt người ta trang bị cho chúng những đường nước làm mát với van nước điện từ, đóng mở tự động nhờ ngõ ra điều khiển của các bộ điều khiển nhiệt độ có hiển thị Led (Temperature Controler). 8 1.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CÁN MỎNG, LÀM MÁT VÀ NGHIỀN THÔ. 1.3.1. Sơ đồ công nghệ. CR F1 F2 F3 CRR CB Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ khâu cán mỏng, làm mát và nghiền thô. 1.3.2. Chức năng của các phần tử trong sơ đồ. CR: cooling rollers, là 2 ru lo làm bằng thép có bề mặt được mạ sáng bóng để chống bám dính, được chế tạo dưới dạng hình trụ rỗng có khả năng tuần hoàn nước lạnh trong lòng rỗng đó làm mát bề mặt ngoài liên tục khi cán hỗn hợp nguyên liệu nóng chảy thành dạng màng mỏng. Hai ru lô có khả năng quay đồng tốc nhưng ngược chiều nhau nhờ cặp bánh răng ăn khớp ngoài, tỉ lệ truyền 1:1. M8: Động cơ KĐB 3pha công suất 3 kw, tốc độ 1450 rpm, sử dụng hệ truyền động Biến tần –Động cơ để cải thiện điều khiển tốc độ,mô men và đặc biệt là khả năng chỉnh trơn tốc độ cho phù hợp các loại sơn khác nhau. CB: Cooling Belt, là băng tải kim loại giúp di chuyển và làm mát màng sau cán. Băng tải này được truyền động bởi động cơ M9, tốc độ của băng tải có thể chỉnh trơn được do sử dụng hệ truyền động Biến tần – Động cơ. M9: Động cơ KĐB 3pha công suất 3kw,tốc độ 1450 rpm tại f=50 Hz. TE HC HC HC M9 M8 HC HC 9 CRR: Cruser – Cặp ru lô có răng sắc nhọn xếp so le với nhau, quay đồng tốc, ngược chiều, dùng để đập vỡ màng sơn thành các mảnh vụn có kích thước cỡ 3×6 mm rồi rơi vào thùng chứa phía dưới. Cặp ru lô này cũng sử dụng cặp bánh răng ăn khớp ngoài để truyền động cho nhau và cùng được lai bởi động cơ M9. Tỉ số truyền được tính toán sao cho vận tốc dài của ru lô và băng tải là bằng nhau. F1; F2; F3: là các quạt gió 1 pha. Trong trường hợp nước qua ru lô CR không đủ làm mát cho màng sơn đã cán thì các quạt này sẽ được bật lên. 1.3.3. Vòng điều khiển quá trình làm mát cho ru lô CR. Trong quá trình vận hành, nhiệt độ bề mặt của ru lô CR cần ổn định với sai số cho phép. Nếu nhiệt độ thấp quá sẽ làm đọng lượng mồ hôi quá lớn làm ảnh hưởng tới chất lượng sơn, tăng momen cán. Nếu nhiệt độ quá nhỏ sẽ làm màng sơn sau cán dễ bám dính, không tách khỏi băng chuyền được. Điều này đòi hỏi phải có một vòng điều khiển PID cho thông số nhiệt độ bề mặt ru lô. CR CR T sp Cooling water in water out Hình 1.6: Vòng điều khiển PID cho nhiệt độ ru lô CR. TT TC 10 1.4. QUY TRÌNH NGHIỀN TINH SẢN PHẨM. 1.4.1. Sơ đồ công nghệ. FRESS AIR BL Pressure air AH DC CC T1 GRR CLT2 Cooled Air Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ quá trình nghiền sơn. M10 M11 M12 M13 Air tank [...]... thùng đi qua→ Chờ thùng di chuyển đủ quãng đường để thoát vùng công tác của thanh chắn BR3→ Đóng thanh chắn BR3 lại→ Kết thúc vòng 25 CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH ĐI N MÁY TRỘN SƠ CẤP 2.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC MÁY TRỘN SƠ CẤP 2.1.1 Thiết kế mạch động lực tủ đi n tổng máy trộn sơ cấp PE N L1 L2 L3 QS 100 A FU U +24 001 0V 002 V W N TC 01 FAN T V N PE N U V 01 W Hình 2.1: Mạch động lực tủ đi n tổng máy trộn. .. tử trong sơ đồ T1: Thùng chứa sơn dưới dạng vẩy, mảnh nhỏ là sản phẩm của khâu nghiền thô phía trước Vật liệu này chờ được rót vào thùng nghiền GRR khi vận hành quy trình nghiền tinh M10: Động cơ KĐB 3 pha, công suất 1.5kw, sử dụng hệ truyền động Biến tần –Động cơ dùng để lai trục vít Trục vít này dùng để cấp liệu trong quá trình nghiền GRR: Grinder, thùng nghiền, là một buồng kim loại kín, bên trong. .. LS2: Limit switch, công tắc hành trình báo xy lanh XL1 ở cuối hành trình ngược và thuận LS3, LS4: Limit switch, công tắc hành trình báo xy lanh XL2 ở cuối hành trình ngược và thuận LS5, LS6: Limit switch, công tắc hành trình báo xy lanh XL3 ở cuối hành trình ngược và thuận XL1: Xy lanh động lực khí nén 2 chiều, dùng để đẩy vỏ thùng sơn ở cuối băng chuyền RC1 sang bàn cân LC khi ở hành trình thuận XL2:... bảo xylanh XL2 đi hết hành trình thuận→ Thu xylanh XL2 về→ Kết thúc vòng 23 1.5.2.4 Vòng thứ 4: Vòng đi u khiển quá trình đóng nắp thùng Begen BR2=0 Đ S BR3=0 Đ PS6=0 S Đ BR2=1 PS5=1 Đ S BR2=0 BR2=0 S Đ PS6=1 S Đ XL3=1 S LS7=1 Đ XL3=0 LS6=1 S Đ BR3=1 PS6=1 Đ S BR3=1 Hình 1.13: Lưu đồ thuật toán đi u khiển quá trình đóng nắp thùng 24 ● Mô tả vòng đi u khiển số 4: vòng đi u khiển quá trình đóng nắp thùng... lượng ống lưới lọc, các “búa” này sẽ gõ lần lượt để tăng hiệu quả của xung va đập 12 1.5 QUY TRÌNH TRỘN PHỤ GIA VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 1.5.1 Sơ đồ công nghệ T2 T3 PS8 LLA LLA PS9 H3 H4 M15 PS10 LHA M14 H5 M16 LS5 ZS ZS XL3 M RC1 LC LS6 M ZS ZS PS4 PS5 ZS PS6 Hình 1.8: Sơ đồ quá trình công nghệ trộn phụ gia và đóng gói sản phẩm 13 RC2 RC2 M17 ZE PS7 BR3 ZE PS6 ZE BR2 PS5 PS4 ZE ZE XL1 PS2 WE LC ZE PS3 ZE... lật của máy trộn 2.2.2.5 Vận hành động cơ trộn chính M4 bằng tay KM5 ( N, 307): Cuộn hút contactor KM5 mở máy động cơ M4 2J (307,309): Tiếp đi m thường mở của rơ le 2J, đóng khi chọn chế độ vận hành bằng tay 14J (309,308) Tiếp đi m thường đóng của rơ le 14J, mở ra khi nhiệt độ cabin đạt ngưỡng cài đặt→ T1 tác động 13J (308,306): Cặp tiếp đi m của rơ le này đóng khi thùng trộn được nâng hết hành trình. .. thực hiện hành trình ngược XL3=1 Xy lanh XL3 thực hiện hành trình thuận LS2=1 Xy lanh XL3 ở cuối hành trình ngược LS3=1 Xy lanh XL3 ở cuối hành trình thuận 19 1.5.2.1 Vòng 1: Vòng đi u khiển rót bột nền và phụ gia vào phễu H5 theo đúng tỉ lệ Begen S PS8=0 Đ S PS9=0 Đ PS10=1 S Đ M14=1; M15=1 Đ Hình 1.10: Lưu đồ thuật toán đi u khiển quá trình rót bột nền và phụ gia vào phễu H5 ● Mô tả vòng đi u khiển số... cắt đi n bằng tay khi sửa chữa V: Vôn kế, dùng để kiểm tra đi n áp Udây FU: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch đi u khiển TC: Mạch đổi nguồn AC 220V/ DC 24V cấp nguồn cho mạch tín hiệu ON/OFF FAN: Quạt gió cho tủ đi n T: Temperature controller, dùng bảo vệ quá nhiệt cho toàn bộ cabin tủ 27 2.1.3 Thiết kế mạch động lực của các động cơ công tác trong thiết bị trộn sơ cấp Hình 2.2: Sơ đồ mạch động lực máy. .. cơ cấu máy trộn sơ cấp Hai động cơ M1, M2 là hai động cơ quay vít me nâng hạ thùng chứa, luôn quay cùng chiều nhau Đảo chiều quay nhờ cặp contactor KM1( nâng), KM2 (hạ) Động cơ M3 là động cơ quay lật toàn bộ khoang trộn đã ghép chặt với thùng chứa Mặc dù có công suất nhỏ nhưng nhờ truyền động thông qua hộp giảm tốc nên vẫn đảm bảo đi u kiện vận hành M4: Động cơ khuấy trộn chính M5: Động cơ trộn theo... MẠCH ĐI U KHIỂN MÁY TRỘN SƠ CẤP 2.2.1 Thiết kế mạch đi u khiển, khối đi u khiển bằng tay 01 N ES SQ1 PLC KM1 1J KM2 106 5J 105 3J SB3 104 103 SB2 102 FR1 101 100 SB5 FR2 03 SB7 107 KM1 SQ2 KM2 119 1J 118 8J 114 KM1 117 10J 116 SB4 115 102 KM2 FR1 FR2 6J KM3 209 1J 208 13J 210 KM 207 203 SQ3 202 FR3 201 KM3 225 7J 223 KM4 1J 222 13J 224 KM3 221 220 8J SB6 219 KM4 FR3 Hình 2.2: Mạch đi u khiển máy trộn