đồ án kỹ thuật cơ khí xây dựng bài toán và phương án thiết kế hệ thống mice

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I Khảo sát lò sấy đứng TRONG DÂY CHUYỀN GẠCH ỐP LÁT Giới thiệu khái quát dây chuyền sản xuất gạch ốp lát của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội Chóng ta sẽ giới thiệu các công đoạn điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát. Qua tham quan thực tế dây chuyền sản xuất của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội, có thể tóm tắt quy trình của dây chuyền như trong sơ đồ 1.1 Nguyên tắc hoạt động của dây chuyền: Các dạng nguyên vật liệu thô sau khi qua các công đoạn sơ chế và tinh chế thành dạng bột tinh (các thông số về độ Èm, lượng nước đã đạt yêu cầu ) sẽ đưa sang khâu cân và phối trộn. Tại đây các nguyên vật liệu được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với sản phẩm định sản xuất. Sau đó vật liệu đã phối trộn theo ống phun được đưa sang bộ phận tạo sản phẩm thô, bao gồm các phần như tạo hình dạng, sấy sơ bộ. Tiếp theo là đến phần tráng men và in hoa để tạo mẫu mã cho sản phẩm. Một dây chuyền tự động có nhiệm vụ đưa sản phẩm thô đến bộ phận tạo sản phẩm tinh. Bộ phận này có nhiệm vụ nung sản phẩm với nhiệt độ cao và tinh chế chúng bằng cách mài, đánh bóng. Sản phẩm sau khi qua bước này được đưa đến công đoạn kiểm tra, phân loại và bốc xếp. Những sản phẩm đạt chỉ tiêu về chất lượng sẽ được đóng gói, vận chuyển đến các kho hàng bằng chế độ tự động hoặc bán tự động. Dây chuyền sản xuất được tự động hoá cao nhờ áp dụng công nghệ mới của điều khiển vào quá trình sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất này, ở công đoạn IV, gạch sau khi được Ðp có độ Èm cao (6% ), để thực hiện việc tráng men và in hoa, cần phải được đưa vào lò sấy đứng để gạch có nhiệt độ và độ Èm thích hợp (50 0 C; 0,5% ). Dưới đây chúng ta sẽ khảo sát về lò sấy đứng. 1 I Khâu chuẩn bị nguyên vật liệu II hệ thống cân và trộn nguyên liệu III hệ thống máy ép gạch IV hệ thống tự động đ!a gạch vào lò sấy đứng V hệ thống tự động đ!a sản phẩm vào lò nung con lăn VI khâu hoàn thành sản phẩm VII hệ thống kt phân loại và bốc xếp gạch ốp lát VIII gạch đã đóng gói và cất trong kho TRNG I HC BCH KHOA H NI N TT NGHIP Hỡnh 1.1: S khi dõy chuyn sn xut sn phm 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I.1- MÔ TẢ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN LÒ SẤY ĐỨNG 1- Các thông số kỹ thuật cơ bản của lò sấy đứng • Các thông số về kích thước của lò: + Chiều rộng tác dụng của lò: 2m. + Chiều dài tác dụng của lò: 4m. + Chiều cao tác dụng của lò: 8m. * Dải nhiệt độ sấy của lò trong quá trình sấy: từ 20 0 C- 140 0 C. * Thời gian cấp nhiệt trong quá trình sấy: 1h. * Vật liệu sấy là gạch mộc. * Yêu cầu gạch sau khi sấy phải có độ Èm 0,5% và nhiệt độ khoảng 50 0 C. Công suất cung cấp cho lò trong quá trình sấy : Để làm bay hơi hoàn toàn 1Kg cần cung cấp lượng nhiệt 539Kcal. Để sấy khô 1Kg sản phẩm có độ Èm 6% thì cần cung cấp nhiệt lượng 32,34Kcal. Trong 1h có 6.361,2Kg vật sấy đi vào lò sấy, để sấy khô chúng ta cần cung cấp nhiệt lượng 205.721Kcal. Thông thường hiệu suất của lò sấy chính là công suất của buồng phát nhiệt. Theo dự kiến nhiệt độ buồng phát nhiệt là 500 0 C, trong khi đó nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ là 140 0 C. Do đó để có được nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu đặt ra thì phải cung cấp một lượng không khí có nhiệt độ bằng nhiệt độ của môi trường (20 0 C ) phù hợp nào đó để hoà trộn vói nhiệt độ buồng phát nhiệt. Theo số liệu người ta đã tính được thì cần phải cung cấp một lượng không khí là 4000m 3 / h. Vì nhiệt độ của tác nhân sấy để sấy sản phẩm trong lò sấy nhỏ nên người ta chọn phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức bằng gió nóng, chuyển động bởi hệ thống quạt ly tâm. Đây là phương pháp thường được dùng trong lò công nghiệp. Từ lưu lượng gió yêu cầu (4000m 3 / h ) ta chọn loại quạt N4, công suất cung cấp cho quạt là 2,2Kw (đây là loại quạt đã được tiêu chuẩn hoá ). 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2- Hoạt động của quá trình sấy Theo hình 2-1.1 và hình 2-1.2, bên trong lò được chia làm hai phần chính đối ngược nhau và được nối với nhau bằng phần thứ ba, trong đó quạt VP (quạt chính ) làm việc. Mỗi phần được chia làm ba khu vực tách rời là kênh cung cấp, kênh tuần hoàn và kênh giữa (hay kênh chính ). 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.1:Bố trí các van bên trong lò sấy đứng 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình2.2: Đường đi của khí bên trong lò sấy đứng 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Quạt VP làm việc theo kiểu ngược dòng, hệ đường ống chính được chia làm hai đường ống tách rời. Một trong hai đường ống cung cấp khí cho buồng đốt khí trực tiếp để tạo tác nhân sấy và sau đó cung cấp cho kênh đi xuống. Khí tuần hoàn với độ Èm cao và nhiệt độ thấp chạy qua nhánh khác của đường ống để cung cấp khí cho kênh đối diện, ở đó vật liệu được đưa vào. Van SD được đặt sau quạt chính tách luồng khí từ quạt và dẫn vào một trong hai nhánh của đường ống, (còn gọi là van làm chệch hướng, như trên hình 2-1.2 ). Van SM trộn không khí từ buồng phát nhiệt tới và khí tuần hoàn trước khi dẫn luồng khí này tới kênh tương ứng. Các kênh này được trang bị các van đặc biệt kiểu lưới, chúng được đặt theo mặt phẳng thẳng đứng. Các lưới này của van có nhiều hình thù đặc biệt và truyền khí theo luồng mỏng song song với các lớp gạch làm tăng sự trao đổi nhiệt và cho phép đạt hiệu quả cao nhất. Không khí sau khi qua các rọ và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt được hút ra các cửa tương ứng đặt tại phía cuối kênh dẫn rọ quay, sau đó dẫn đến quạt chính bằng kênh chính. Quạt thứ hai là VS, nhờ vào đường ống hút được đặt trong lỗ hút một phần khí thải và định lượng nó bằng các van cửa SCS (van phụ ) chuyển tới ống dẫn khí thải để thải đi. Phần khác của lượng khí thải hút từ phía dưới của lò sấy, khí này mang nhiều hơi nước nên được hút hết ra ngoài qua van chính SCP đặt ở phần chính của ống dẫn khí thải. Khí lạnh được bổ sung để hoà trộn vào kênh cung cấp qua cửa SEA đặt ở phía dưới quạt chính. Nh vậy kênh tuần hoàn chỉ có khí nóng để làm nóng sơ bộ và sấy gạch, kênh cung cấp gồm hỗn hợp khí nóng và khí lạnh qua van cửa SVE. Khí này sau khi làm mát gạch được hút trở về kênh chính qua van cửa cho khí lần hai vào SVA hoặc được hút xuống cửa dưới của ống dẫn khí thải cũng góp phần để sấy gạch sơ bộ. Độ mở của các van được xây dựng bằng thực nghiệm. I.2- NHIỆM VỤ VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA LÒ SẤY ĐỨNG 1- Nhiệm vụ của lò sấy đứng Lò sấy đứng thực hiện quá trình đốt nhiên liệu dầu hoặc gas với không khí để sinh ra nhiệt năng. Năng lượng này dùng để sấy gạch để gạch ra có nhiệt độ và độ Èm thích hợp. Do tính chất hấp thụ nhiệt của vật liệu mà việc cấp nhiệt phải theo một quá trình nhất định trong một khoảng thời gian nhất định đến khi đạt yêu cầu. Nói cách khác là tương ứng với từng vị trí của lò, nhiệt độ phải thích hợp với từng mục đích cụ thể. Với toàn bộ quá trình này, ta lập ra 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP mối quan hệ giữa nhiệt độ theo thời gian và vị trí được một đường cong gọi là đường cong công nghệ. Nh vậy để khống chế nhiệt độ tại một vị trí nào đó thậm chí tại một thời điểm nào đó, cần phải khống chế được nhiên liệu cung cấp để đốt. Đồng thời với việc cung cấp nhiên liệu cũng phải cung cấp lượng khí thích hợp, giả sử nếu không cung cấp đủ không khí thì sẽ dẫn đến hiệu suất đốt thấp 2- Nguyên tắc làm việc của lò sấy đứng Gạch liên tục được chuyển tới đầu vào của lò sấy đứng nhờ băng chuyền, chúng được xếp lần lượt vào các rọ, các rọ chuyển động theo thứ tự và đi tới đầu ra của lò. Việc trao đổi nhiệt cần thiết cho quá trình sấy dựa trên nguyên lý của sự đối lưu bằng khí nóng, khí chuyển động bởi hai quạt ly tâm và được đốt đến nhiệt độ cần thiết bởi một buồng đốt khí trực tiếp. Quá trình sấy của lò có thể được chia làm ba giai đoạn chính là làm nóng sơ bộ, sấy và làm ổn định: - Làm nóng sơ bộ (20 0 C-140 0 C ): Trong giai đoạn này, gạch được đốt nóng từ từ bằng khí “tuần hoàn” thổi theo nhiều dòng mỏng song song với các tầng hay là các viên gạch. Sau giai đoạn này gạch được làm nóng lên đến nhiệt độ nào đó và giảm hơi nước đáng kể. - Giai đoạn sấy (140 0 C ): Khí nóng từ mỏ đốt được điều chỉnh nhiệt độ và lưu lượng đi vào các rọ và sấy theo cách phù hợp. Sau giai đoạn sấy, gạch được sấy nóng đến nhiệt độ cao, độ Èm đạt đến mức yêu cầu. - Giai đoạn làm ổn định (140 0 C- 50 0 C ): Gạch sau khi được sấy nóng được làm giảm nhiệt độ từ từ đến mức yêu cầu cho tráng men nhờ hỗn hợp của khí nóng và khí lạnh. 3- Nguyên tắc điều khiển nguồn nhiệt Nguồn nhiệt cho hoạt động sấy được lấy từ một buồng đốt. Buồng này đốt dầu, có thể là gas, và không khí dưới dạng hỗn hợp, tức là dầu và không khí được phun vào nhờ áp lực tạo ra hỗn hợp kiểu khí “mù” làm cho quá trình đốt nhanh và đốt hết nhiên liệu. Nhiệt sinh ra làm nóng không khí. Không khí nóng được đẩy vào kênh tuần hoàn, một phần vào kênh cung cấp. Khí nóng từ các kênh này được hút vào các rọ quay và trao đổi nhiệt với gạch, thực hiện quá trình sấy. 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhiệt lượng phải được cung cấp đủ mức cần thiết tại từng vị trí. Mức này được tự động điều khiển nhờ bộ vi xử lý trung tâm (CPU). Tại từng vị trí của lò sấy có đặt các đầu đo nhiệt độ. Đầu đo cảm biến từ nhiệt thành điện, qua xử lý số liệu rồi đưa về CPU. Tại đây CPU so sánh vói giá trị định trước do người sử dụng yêu cầu (số liệu này được đưa vào qua các phím điều khiển). Từ sự so sánh này, CPU đưa ra tín hiệu điều khiển để đóng hay mở thêm các van dầu (hay khí gas) để cấp nhiên liệu cho phù hợp. 9 τ(h) Vïng 2 Vïng 3 Vïng 1 τ I τ II τ III T 0 C 140 50 20 0 0.3 0.7 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II XÂY DỰNG BÀI TOÁN VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY ĐỨNG Từ việc khảo sát các công nghệ điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát Hà Nội, nhiệm vụ tiếp theo của bản đồ án này là đưa ra phương án xây dựng bài toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng. 2.1- Thành lập bài toán Theo nh chương một đã trình bày về các thông số cơ bản của lò sấy cùng các tính chất của vật liệu sấy, bài toán đặt ra cho hệ thống điều khiển nhiệt độ lò nh sau: + Cho đường cong công nghệ của quá trình sấy của lò sấy( nó được xây dựng từ đường cong lý thuyết dựa vào thành phần vật liệu, yêu cầu gia nhiệt và thời gian cấp nhiệt… lập ra đường cong lý thuyết và được xác lập băng thực nghiệm hay bằng quá trình sản xuất ban đầu thành đường cong công nghệ) như hình 2.1 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ của quá trình sấy Trong đó: t 0 - Nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy τ- Thời gian sấy * Yêu cầu bài toán đặt ra : 10 [...]... 8031/32 lm vic vi b nh chng trỡnh bờn ngoi, cng P0 dựng truyn na di ca cỏc a ch nh c s dng ging nh dựng cho cỏc d liu 8 bit (a ch d liu thp) Sau ú, qua cng P2 s din ra quỏ trỡnh xut ra na trờn ca cỏc a ch 8 bit( a ch d liu cao) Cng P1 v P3 cú cha mi cng vo/ ra 8 bit cú th s dng c cho nhng mc ớch iu khin khỏc nhau cng P3 cũn cú thờm cỏc ng dn iu khin dựng cho vic trao i d liu vi bờn ngoi, u ni giao... bit UART Variable (xỏc nh qua Timer 1) 1 0 2 8bit UART (1/ 32 hoc 1/ 64) Fosc 1 1 3 9 bit UART Variable (xỏc nh qua Timer 1) + Mode 0: Dựng iu khin cỏc cng vo/ ra tun t, n gin nh một thanh ghi dch vi tc dch bng mt chu k mỏy hay bng (1/ 12) tn s thch anh + Mode 1: Dựng cho Timer1 phỏt tc truyn v nhn 8 bit d liu + Mode 2: Thc hin mt cng truyn tun t 9 bit vi tc truyn bng 1/32 hoc 1/ 64 tn s ca thch... 6mV tng ng vi nhit t 0ữ 1400 C trong lũ sy Cỏc tớn hiu ny cú th coi l tớn hiu vi sai Do tớn hiu ny l rt nh nờn cn phi a qua b khuch i tớn hiu trc khi a vo b bin i ADC khuch i tớn hiu ta dựng b khuch i o lng Nú c dựng khuch i chớnh xỏc cỏc tớn hiu vi sai AC hay DC ng thi loi b c cỏc phn t nhiu ng pha ln c im ca b khuch i ny l cú tr khỏng vo cao, trụi thp, phự hp vi yờu cu h thng Theo s ta thy rng... tớnh 2.2.1- Chn phng phỏp o nhit lũ Cú hai phng phỏp o nhit : o nhit bng phng phỏp tip xỳc v phng phỏp khụng tip xỳc - Phng phỏp tip xỳc: Thng s dng nhit k in tr v nhit k cp nhit Phng phỏp ny thng c dựng o nhit thp ( thng l . của bản đồ án này là đưa ra phương án xây dựng bài toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng. 2.1- Thành lập bài toán Theo nh chương một đã trình bày về các thông số cơ bản của. liệu II hệ thống cân và trộn nguyên liệu III hệ thống máy ép gạch IV hệ thống tự động đ!a gạch vào lò sấy đứng V hệ thống tự động đ!a sản phẩm vào lò nung con lăn VI khâu hoàn thành sản phẩm VII hệ thống. khiển nhiệt độ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra của bài toán 2.2- Phương án giải quyết bài toán Trước tiên để đưa ra một phương án giải quyết bài toán ta cần quan tâm tới một số vấn đề nh sau: -