Viết chương trình xử lý tín hiệu độ rung của máy nghiền

Viết chương trình xử lý tín hiệu độ rung của máy nghiền

1 CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ MÁY NGHIỀN CON LĂN KIỂU ĐỨNG 3

1.1 Cấu tạo: 3

1.2 Chức năng của máy nghiền 3

1.3 Cấu tạo và thông số kỹ thuật của một số chi tiết của máy nghiền 4

1.3.1 Motor chính 4

1.3.2 Bàn nghiền 5

1.3.3 Con lăn 5

1.3.4 Thiết bị tách liệu 5

1.3.5 Hệ thống thủy lực nâng hạ con lăn 7

1.4 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền con lăn 8

2 CHƯƠNG 2: RUNG ĐỘNG 9

2.1 Bản chất của rung động 9

2.2 Ảnh hưởng của sự rung động 9

3 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 10

3.1 Sơ đồ tổng quan 10

3.2 Tổng quan về các thiết bị 10

3.2.1 PLC S7-200 10

3.2.1.1 Giới thiệu về PLC 10

3.2.1.2 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY 12

3.2.2 Giới thiệu về module EM235 14

3.2.2.1 Cách nối dây 16

3.2.2.2 Cách điều chỉnh cấu hình cho EM 235: 18

3.2.3 Cảm biến gia tốc AS-022 19

3.2.3.1 Định nghĩa và nguyên lý: 19

3.2.3.2 Thông số: 19

3.2.4 Thiết bị đo rung (Vibrocontrol 1100) 20

3.2.4.1 Cách đấu nguồn: 21

3.2.4.2 Cách kết nối cảm biến với thiết bị đo rung: 21

3.2.4.3 Kết nối ngõ ra Analog: 22

4 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22

4.1 Sơ đồ khối 22

4.2 Sơ đồ đấu dây điện 23

4.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đo rung 24

5 CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐO RUNG BẰNG PLC S7-200 24

5.1 Định ngõ vào ra: 24

5.2 Chương trình chính: 25

5.3 Cách thức xây dựng chương trình 26

5.4 Giải thích chương trình: 28

ĐẶT VẤN ĐỀ

Công ty xi măng Holcim Việt Nam là một trong những công ty có quy mô thuộc tầm cỡ quốc tế Trong đó nhà máy xi măng Holcim Hòn Chông là một trong những nhà máy có công nghệ hiện đại có thể đáp ứng đủ các thiết bị, máy móc để phục vụ cho nghành sản xuất

xi măng Tại nhà máy xi măng Hòn Chông, khu vực máy nghiền bột sống là một khu vực vô cùng quan trọng trong dây chuyền sản xuất

xi măng và cũng là một phần không thể thiếu đó là máy nghiền bột sống Đặc điểm của loại máy nghiền này là sẽ bị rung động mạnh

khi hoạt động, vì vậy một hệ thống giám sát rung động sẽ được sử dụng cho loại máy này.

Giám sát rung động trong công nghiệp là một phương pháp đo lường được dùng để xác định, tiên đoán và ngăn ngừa hư hỏng đối với máy móc có thiết bị xoay Thực hiện giám sát độ rung của máy móc sẽ cải thiện được độ tin cậy của máy móc và dẫn đến hiệu quả máy móc cao hơn và giảm thiểu hư hỏng về điện hay cơ khí Chương trình giám sát độ rung được dùng khắp nơi trên thế giới trong lĩnh vực công nghiệp để phát hiện lỗi trong máy, lên kế hoạch sửa chữa máy móc, và giữ cho máy móc chạy đúng chức năng, không hư hỏng trong thời gian lâu nhất.

Nắm được tầm quan trong của vấn đề nên chúng em đã tiến hành nghiên cứu về hệ thống giám sát rung động cho máy nghiền thông qua những kiến thức đã học và sự hướng dẫn của thầy Do thời gian nghiên cứu và làm đồ án không dài và do kiến thức của chúng em còn hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những thiếu xót, chúng em rất mong thầy thông cảm Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy và các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

1 CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ MÁY NGHIỀN CON LĂN KIỂU

• Cánh dẫn hướng gió (nozzle ring)

• Cào liệu (scraper)

 Bộ phận tách liệu

• Lồng động separator

• Lồng tĩnh separator

• Chút hồi liệu về từ separator

• Mô tơ truyềnđộng separator

 Ngoài ra còn một số hệ thống

 Hệ thống phun nước

 Hệ thống thuỷ lực nâng hạ con lăn

 Hệ thống bôi trơn

1.2 Chức năng của máy nghiền

 Trong nghành sản xuất xi măng, để tạo ra xi măng phải trải qua nhiều giai đoạnkhác nhau Như khai thác nguyên liệu, nghiền bột sống, nung clinker, trong cácgiai đoạn đó thì nung clinker là giai đoạn quan trong nhất Ngoài ra nghiền bộtsống cũng không kém phần quan trọng, nó ảnh hưởng đến chất lượng của việcnung clinker, vì độ mịn và thành phần hoá là yếu tố quan trọng quyết định chấtlượng nung clinker Cho nên lựa chọn công nghệ nghiền phải liên quan các yếu tốsau

Grinding

Drive

Raw meal Exhaust gases

Bộ phận tách liệu

Bộ phận nghiền

 Máy nghiền con lăn kiểu đúng đáp ứng được những yêu cầu trên, vì vậyđược đưavào dây chuyền sản xuất tại nhà mày xi măng Hòn Chông, đồng thời có các ưuđiểm so với máy nghiên bi như sau:

 Tiêu tốn năng lượng ít hơn

 Hiệu suất nghiền cao

 Độ mịn tương đối cao

 Công suất nghiền cao

 Chức năng chính của máy nghiền xi măng tại nhà máy xi măng Hòn Chông:

 Loại motor: 3 pha roto dây quấn

 Công suất tố đa: 2850 Kw

 Vận tốc quay: 980 rpm

 Khởi động cùng với điện trở nước

Buồng phân lyCánh dẫn hướngPhễu hồi liệuCôn trung tâmVành đai bánh răngTrục con lănTấm lót

Lỗ vào khí nóngBàn nghiềnXylanh thủy lực

Hộp điều chỉnh tốc độTrục dẫn động

1.3.2 Bàn nghiền

 Bàn nghiền gồm 12 tấm thép được ghép lại với nhau tạo thành một khối, trong quátrình hoạt động bàn nghiền có thể bị mòn, khi bị mòn thì ta hàn gia cố lại bànnghiền mòn nhiều nhất ở vị trí đường nghiền (chỗ mà con lăn, bàn nghiền và liệutiếp xúc với nhau)

• Thông số kĩ thuật của bàn nghiền

Khối lượng mài mòn đường nghiền 2.1 g/t

Khối lượng mài mòn bàn nghiền 5.3 g/t

1.3.3 Con lăn

 Là 1 khối hình cone gồm nhiều chi tiết ghép lại với nhau Mỗi máy nghiền gồm có

4 con lăn đặt đối diện nhau

 Cấu tạo gồm: bánh, bạc đạn, trục

 Có khả năng chống mài mòn tốt, ta nâng hạ con lăn bằng hệ thống thuỷ lực

• Thông số kĩ thuật của con lăn

Vật liệu cromodur

Đường kính con lăn 02 m

Khối lượng con lăn 18.7 tấn

Tuổi thọ con lăn 7000 giờ

Độ mài mòn phần đường nghiền 3.4 g/t

Độ mài mòn tổng cộng của con lăn 8.5 g/t

1.3.4 Thiết bị tách liệu

 Lồng động (roto) gồm 120 cánh hàn thành lồng hình trụ, lồng động chuyền độngbằng mô tơ 3 pha, vận tốc quay giới hạn từ 0 – 98 vòng/ phút

 Lồng tĩnh gồm có 40 cánh là những cánh hàn cố định với thân máy nghiền, và cóthể thay đổi góc trong khi cân chỉnh các cánh nàysau đó hàn cố định (từ 18 – 20o)

 Chút hồi liệu về từ separator đổ về tâm bàn nghiền, có dạng hình conevà được baophủ ở bên ngoài bằng một lớp bêtông chống mài mòn

LỒNG ĐỘNG

SEPARATOR

LỒNG ĐỘNG

PHỄU HỒI LIỆU

1.3.5 Hệ thống thủy lực nâng hạ con lăn

 Chức năng của hệ thống thủy lực:

- Hệ thống thủy lực dùng để hỗ trợ lực nghiền trong quá trình nghiền đá vôi

- Giữ con lăn ở một vị trí trong suốt quá trình nghiền

- Dùng để nâng và hạ con lăn

- Thay đổi lực nghiền khi hoạt động

- Thay đổi áp đối trong mạch

- Giảm chấn động và rung máy nghiền

ra cung cấp dầu cho toàn mạch thuỷ lực hoạt động, thông qua các van ta sẽđiều khiển hướng của dầu Tuỳ theo mục đích sử dụng mà ta đóng mở các vanhợp lí cho máy nghiền hoạt động hiệu quả khi vận hành cũng như bão dưỡngsửa chữa

 Hệ thống thủy lực của con lăn được chia làm hai nhánh khác nhau, mỗi nhánhtương ứng với hai con lăn Hệ thống không bơm dầu thuỷ lực bơm liên tục, khi áplàm việc không đủ thì bơm hoạt động đảm bảo áp suất phải đạt yêu cầu

 Đặt biệt là hệ thống này còn lắp đặt các bình nitơ giảm chấn(bù áp) cho con lănkhi lớp liệu cao

Con lăn

Đường nghiền

Đường nghiền

1.4 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền con lăn

- Máy nghiền đứng Loesche sử dụng áp lực từ con lăn, liệu cấp vào tâm bànnghiền, khi đó xảy ra sự chà sát giữa con lăn và bàn nghiền để giảm kích thướcliệu

- Độ dày lớp liệu phụ thuộc lượng liệu cấp vào và chiều cao của Damring

- Quá trình nghiền xảy ra sẽ có liệu tuần hoàn trong và tuần hoàn ngoài

2 CHƯƠNG 2: RUNG ĐỘNG.

2.1 Bản chất của rung động.

Độ rung của một đối tượng là một trạng thái chuyển động qua lại của đối tượng đóquanh một vị trí cân bằng Trong công nghiệp quan tâm đến độ rung để kiểm tratính ổn định máy

Giám sát độ rung là một phần quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình trạngthiết bị rung động mang tính dây chuyền Ta có thể nói rằng “sự rung động nàychính là nguyên nhân dẫn đến sự rung động khác” Chính vì vậy việc phát hiện vàngăn ngừa rung động là một công việc hết sức quan trọng và có ý nghĩa vô cùng tolớn trong công tác chuẩn đoán và phòng ngừa hư hỏng

Thông thường độ rung động của một chi tiết, một bộ phận cơ khí mang tínhlũy tiến Do vậy việc giám sát, theo dõi sự tiến triển của rung động là hoàn toàn cóthể nếu như chúng ta có đủ thiết bị và thực hiện đúng phương pháp

Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp cho ta xác định một cách kháchính xác thời điểm xảy ra hư hỏng, hay nói một cách khác là thời điểm mà chitiết hoặc thiết bị mất khả năng làm việc Để từ đó chúng ta sẽ tránh được các hưhỏng ngẫu nhiên, các hư hỏng ngoài ý muốn Vì thông thường các hư hỏng loạinày sẽ phải trả một chi phí rất lớn, nhất là đối với các chi tiết, các cụm máy quantrọng đối với sản suất

Ngoài ra, kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bịnhư : ổ trục, roto, và các chi tiết có chuyển động quay khác

2.2 Ảnh hưởng của sự rung động.

Ảnh hưởng của sự rung động thường nghiêm trọng Nó cần phải loại bỏ trong lúcmáy vận hành, trong quá trình truyền động tự động Trong một vài trường hợp tần

số và mức độ của sự rung động có thể làm thiệt hại bên trog vật thể Máy móc cóthể bị thiệt hại bởi sự rung động Nếu sự rung động xảy ra khi có sự cộng hưởng tần

số thì nó có thể làm nứt hoặc gãy một vài phần như là đai ốc, bulong Tiếng ồnchính là kết quả từ sự rung động, thường vấn đề này rất nghiêm trọng và có thểnguy hiểm đến người chụi tác dụng từ nó trong chu kỳ dài Đối với con người, nếu

bị chấn động như vậy trong một thời gian dài sẽ có thể bị mờ mắt, mất cân bằng, ùtai và làm việc kém hiệu quả Và sẽ rất nghiêm trọng nếu điều này xảy ra đối vớingười vận hành máy, tài xế, phi công

Sự rung động không được cách ly thì nó truyền qua bất kỳ vật rắn nào tiếp xúc với

nó như là sàn nhà, tường, ống, ống dẫn điện, và bất kỳ cơ cấu thanh có trong máy.Đây có lẽ là nguyên nhân bất kỳ vật nào tiếp xúc với nó đều gây ra rung động Nó

có thể là nguyên nhân nghiêm trọng gây ra thiệt hại đến ổ trục trong vùng lân cận,

vì vậy nó rất là quan trọng nên chúng ta phải đo và kiểm tra sự rung động

3 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ

3.1 Sơ đồ tổng quan.

MÁY NGHIỀN CẢM BIẾN GIA TỐC BỘ ĐO RUNG

MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐƯỢC DÙNG:

• PLC S7-200

• MODULE EM235

• Cảm biến gia tốc AS-022

• Bộ đo rung ( vibrocontrol 1100)

- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi

sự kiện

- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý Ngoài ra, PLC có tíchhợp thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyểnkhối dữ liệu, khối truyền thông,…

- PLC có những ưu điểm:

• Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động,nhiệt, ẩm và tiếng ồn, đáng tin cậy

• Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp

• Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển

• PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi

• Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém

Cấu trúc bên trong của PLC

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm (CPU:Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)

3.2.1.2 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY

Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY

Thông tin:

• Nguồn cấp: 85-264VAC 47-63Hz

• Kích thướt: 120.5mm x 80mm x 62mm

• Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words

• Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words

• Chương trình được bảo vệ bằng Password

• Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện

• Xuất sứ: Siemens Germany

• CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức

0 là 0Vdc) 10 ngõ ra dạng relay

Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.

• RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và

thực hiện chương trình nạp ở trong máy

• STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng,

không thực hiện chương trình hiện có

• Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x Đèn sáng tương

ứng mức logic là 1

• Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x Đèn sáng

tương ứng mức logic là 1

Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:

Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:

S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối Hai đầudây nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC vàmodule sát nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7module

3.2.2 Giới thiệu về module EM235.

Với đề tài này chúng em sử dung module EM 235

Một số thông số của module EM235:

- SIMANTIC S7-200, ANALOG I/O

- EM 235, FOR S7-22X CPU ONLY

- 4AI , 1AQ , 12 BIT CONVERTER

- Xuất sứ: Manufacturer: Siemens / Germany

EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12 bit ( có tích hợp các bộ chuyển đổi A/D và D/A 12 bit ở bên trong)

Các thành phần của module analog EM 235:

3.2.2.1 Cách nối dây

Đầu vào tương tự:

- với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp :

- với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện :

Đầu ra tương tự :

Cấp nguồn cho module :

Tổng quát cách nối dây :

3.2.2.2 Cách điều chỉnh cấu hình cho EM 235:

Trình tự thiết lập và căn chỉnh cho module Analog:

- hãy tắt nguồn cung cấp cho module

- gạt switch để chọn dải đo đầu vào

- bật nguồn cho CPU và module Để module ổn định trong vòng 15 phút

- Sử dụng các bộ truyền, nguồn áp, hoặc nguồn dòng, cấp giá trị 0 đến một trong những đầu vào

- Đọc giá trị nhận được trong CPU

- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh OFFSET để đưa giá trị về 0 ( căn chỉnh điểm 0), hoặc giá trị số cần thiết kế

- Sau đó nối một trong những đầu vào với giá trị lớn nhất của dải đo

- Đọc giá trị nhận được trong CPU

- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh GAIN để đọc được giá trị là 32000, hoặc giá trị số cần thiết kế

- Lặp lại các bước chỉnh OFFSET và GAIN nếu cần thiết

Chú ý :

- Phải chắc chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải được loại bỏ nhiễu

và phải ổn định

- Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu

- Các đầu vào Analog không sử dụng phải được nối ngắn mạch ( ví dụ A+ nối với A- )

với yêu cầu của đề tài, ta sẽ cấu hình cho module EM 235 như sau:

sử dụng tính hiệu input 0 – 20 mA , độ phân giải 5µA

3.2.3 Cảm biến gia tốc AS-022.

3.2.3.1 Định nghĩa và nguyên lý:

Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng vật lý vàcác đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng có thể đo được ( như dòng điện,điện thế, điện dung, trở kháng…) Nó là thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị

đo hay một hệ thống điều khiển tự động

Nguyên lý làm việc chung của các loại cảm biến gia tốc là dựa trên cơ sở biến dạngđàn hồi của các phần tử nhạy cảm với sự rung động Sự biến dạng đàn hồi đó sẽ làm

di chuyển một bộ phận cơ học từ đó dẫn đến sự thay đổi của điện trở, điện dung hayđiện áp

Với đề tài này ta sử dụng cảm biến gia tốc AS-022 để đo độ rung của thân máynghiền

Cảm biến gia tốc AS-022

+ 22 °C ( 71.6 °F) 0 % + 65 °C (149 °F) + 2,5 % + 120 °C (248 °F) + 5,5 %

• Xuất xứ : B&K – Germany.

3.2.4 Thiết bị đo rung (Vibrocontrol 1100)

VIBROCONTROL 1100 là một thiết bị dùng để đo lường và giám sát các rung động của các thiết bị và máy móc

Vibrocontrol 1100

Thông số và chức năng của vibrocontrol 1100 :

• Số kênh đo rung : 2

• Kết nối cảm biến : cảm biến gia tốc, ví dụ: AS-022, AS-062, ASA-022

cảm biến vận tốc, ví dụ: VS-068, VS-069, VS-0168, VS0169

• Nguồn cảm biến : -24 VDC (max 30 mA) hoặc 4 mA

Cảm biến tốc độ : không sử dụng điện áp