TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY GIẤY ĐỨC DƢƠNG

TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY GIẤY ĐỨC DƢƠNG

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

GIẤY CỦA CÔNG TY GIẤY ĐỨC DƯƠNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Giới thiệu tổng quan về công ty giấy Đức Dương

100 km và thông thương trực tiếp với các đường quốc lộ khác, nhờ đó

mà từ Hải Phòng đi đến các tỉnh thành phố khác cũng như vào miền Nam rất thuận tiện

DVIZ chỉ cách trung tâm thành phố 7 km, sẵn có nguồn lao động dồi dào và có tay nghề cao

DVIZcách sân bay Cát Bi 3 km, nơi có các chuyến bay trực tiếp tới thành phố Hồ Chí Minh và Ma Cao (Trung Quốc) Sân bay này sẽ được nâng cấp thành sân bay quốc tế vào năm 2010

DVIZ chỉ cách cảng Chùa Vẽ - trực thuộc Cảng Hải phòng 3 km nên rất thuận tiện cho viêc vận chuyển hàng hóa

Với rất nhiều thế mạnh về địa lí, giao thông .nên công ty giấy Đức Dương đã tạo riêng cho mình một chỗ đứng trên thị trường Với các mặt hàng đáp ứng được thị trường trong nước, nay công ty đã mở rộng ra thị trường nước ngoài như Trung Quốc, Malaixia, EU

ng

Giá trị cốt lõi của công ty là:

o sự tăng trưởng bền vững: Đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ thành công của công ty Quyết tâm duy trì sự tăng trưởng

Xây dựng đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp: tự chủ công việc trong cơ

sở tuân thủ các qui chế,qui trình chuẩn để mục tiêu của công ty

Trách nhiệm ành động 1 cách trung thực - vô tư - đoàn kết: xây dựng chữ tín trong và ngoài công ty bằng cách đặt lời nói đi đôi với việc làm

tiêu để cùng thành công

Chăm sóc khách hàng, người tiêu dùng và cộng đồng: công ty đang

giá cả - chất lượng sản phẩm Do vậy, thành công của công ty phụ thuộc vào sự hiểu biết cặn kẽ đối với khách hàng, người tiêu dùng và cộng đồng ”Chăm sóc” cũng có nghĩa là làm nhiều hơn để cùng nhau phát triển

Mỗi phẩm ột niềm tự hào: Mỗi cá nhân trong công ty

sử dụng các sản phẩm công ty làm ra đều cảm thấy tự hào này

áp dụng trong nhiều khía cạnh từ khâu thu mua nguyên liệu đến lúc sản phẩm đến tay người tiê

P KINH DOANH

Giám Đốc 1.1.2 Cơ cấu tổ chức của công ty giấy Đức Dương

1.1

- n: Chịu trách nhiệm cung cấp tài chính cho công ty Làm thủ tục tạm ứng, thanh toán với chủ đầu tư khi đã hoàn thành tất cả các yêu cầu của chủ đầu tư về mặt tài chính

- : Là một mắc xích quan trọng trong chuỗi dây chuyền cung ứng của công ty, phòng kinh doanh chuyển tải thường xuyên nhu cầu máy móc, thiết bị, nguyên vật liệu, từ hoạt động sản xuất - kinh doanh của công ty đến các nhà cung cấp trong việc xem trọng chất lượng và cân nhắc về chi phí, đề ra các chiến lược kinh doanh, thỏa mãn tốt nhất những mong muốn

về sản phẩm từ khách hàng quốc tế, đóng góp vào những thành công nhất định của công ty

Chức năng:

+ Bám sát hoạt động sản xuất, tình hình thị trường và thông tin nhà cung cấp qua các hội trợ, triễn lãm trong và ngoài nước, các phương tiện truyền thông: báo, đài, internet

+ Cập nhật liên tục giá cả thị trường của các nhà cung cấp trong nước cũng như ngoài nước Đặt mối quan hệ thân thiết, thường xuyên thăm hỏi, đánh giá nhà cung cấp Đảm bảo luôn có nhiều nguồn hàng cung ứng với chất lượng tốt, thời gian đáp ứng nhanh, giá cả cạnh tranh trên thị trường Quan tâm đào tạo kỹ năng ngoại thương cho các thành viên trong bộ phận

+ Tìm hiểu thị trường trong nước và quốc tế để xây dựng kế hoạch và tổ chức thực hiện phương án kinh doanh xuất, nhập khẩu, kế hoạch chiến lược

và kế hoạch có liên quan của công ty

+ Nghiên cứu, đánh giá khả năng tiềm lực của các đối thủ cạnh tranh trong nước và nước ngoài Liên tục khảo sát thị trường, cải tiến mẫu mã Bảo đảm cung cấp giá tốt

+ Giới thiệu, chào bán sản phẩm của Công ty tại các hội chợ triển lãm, khảo sát thị trường, trao đổi nghiệp vụ, thu thập thông tin nhằm mở rộng thị trường quốc tế

+ Tư vấn và tham mưu cho Ban Giám Đốc trong quan hệ đối ngoại, chính sách xuất - nhập khẩu, pháp luật của Việt Nam, pháp luật quốc tế về hoạt động kinh doanh giấy công nghiệp và giấy Tissue Giúp Ban Giám Đốc chuẩn bị các thủ tục hợp đồng, thanh toán quốc tế và các hoạt động ngoại thương khác

+ Thực hiện các hợp đồng kinh doanh xuất nhập khẩu Cùng với ban giám đốc tiếp khách, đàm phán, giao dịch, ký kết hợp đồng với khách hàng nước ngoài

Tạo cho khách hành một sự an tâm, tín nhiệm qua hoạt động chăm sóc khách hàng, dịch vụ hậu mãi tốt

t: Nhiệm vụ tẩy trắng bột giấy

n Vận tải: Nhiệm vụ chính là vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm cho công ty

n Bảo dưỡng: Nhiệm vụ sửa chữa và bảo dưỡng các thiết bị máy móc trong toàn bộ Công ty

Ngoài ra Công ty còn có các phòng ban chức năng phục vụ cho sản xuất cũng như tiêu thụ sản phẩm như phòng vật tư, phòng phụ tùng, phòng

kỹ thuật, phòng thị trường, phòng tài vụ, phòng đời sống

1.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY

1.2.1 Giới thiệu một số loại máy Xeo giấy

1.2.1.1 Những bộ phận của máy Xeo

Phần ướt chủ yếu là nơi hình thành tờ giấy

Dựa vào phương pháp và bộ phận hình thành tờ giấy mà đặt tên cho các loại máy Xeo:

+ Máy Xeo tròn: Là tờ giấy được hình thành trên một Lô lưới tròn nghĩa là một Lô quay tròn được nhúng trong một bể chứa còn gọi là bồn lưới

+ Máy Xeo dài: Là tờ giấy được hình thành trên một mặt lưới phẳng chạy trên các Lô hoặc thanh đỡ

Người ta tìm ra một loại máy Xeo đặc biệt để sản xuất bìa cattong đó

là loại máy kết hợp giữa Xeo tròn và Xeo dài Lưới kết hợp với các Lô dẫn các hòm hút chân không và những trang bị khác gọi là bộ phận lưới Chức năng của bộ phận này là tách nước khỏi bột và hình thành tờ giấy, sau bộ phận lưới tờ giấy được chuyền qua bộ phận ép ở đó một lượng nước nữa được tiếp tục tách khỏi tờ giấy và đồng thời tờ giấy được ép thêm để tăng sự liên kết giữa các thớ sợi Hòm phun bột, bộ phận lưới, bộ phận ép được gọi là phần ướt của máy Xeo

Phần khô được đặt tiếp với phần ướt

Tiếp theo bộ phận ép là bộ phận sấy, ở đó lượng nước còn lại phải được loại bỏ Đôi khi sau bộ phận sấy có bộ phận làm nhẵn và phần cuối của máy với bộ phận cuộn lại Phụ thuộc vào sự thiết kế của bộ phận sấy mà người ta có thể đặt tên :

+ Loại máy nhiều lô sấy nghĩa là nó có nhiều lô sấy nhỏ nối tiếp nhau + Loại máy một lô sấy nghĩa là máy chỉ có một lô sấy to

+ Loại máy kết hợp là máy có nhiều lô nhỏ và một lô lớn

Lô sấy lớn qua đó nó làm cho giấy có bề mặt nhẵn, một mặt có độ nhẵn bong cao do đó người ta gọi là máy làm bóng giấy Trong suốt quá trình sấy khô

tờ giấy bám sát bề mặt lô do đó giấy không có khả năng co Điều này làm cho tờ

giấy không có tính đàn hồi Loại giấy không được làm bóng là giấy được sản xuất trên máy nhiều lô, ở đó giấy có thể co giãn tự do giữa các lô sấy và tốc độ khô chậm hơn, điều này dẫn đến giấy có tính đàn hồi cao hơn

Với máy Xeo kết hợp người ta cố gắng để sản xuất có độ bóng bề mặt cao nhưng với chất lượng và đặc tính như giấy được làm trên máy không

có độ bóng bề mặt

1.2.1.2 Các loại máy Xeo

Người ta đặt tên cho các loại máy xeo khi nhìn vào chất lượng sản phẩm chính quyết định để sản xuất Máy sản xuất giấy in báo, máy sản xuất giấy vệ sinh, sản xuất giấy viết, máy sản xuất giấy bìa cattong, Nếu một máy sản xuất bìa với 2 lớp hoặc 3 lớp ( thông thường với nhiều loại bột khác nhau ) người ta sẽ gọi máy sản xuất bìa 2 lớp hoặc 3 lớp

a, Máy Xeo tròn

Máy xeo tròn là trên một lô được bọc những lớp lưới có kích thước khác nhau và một phần lô được nhúng vào trong bồn bột ở đó bột giấy được cung cấp tới, tờ giấy được hình thành khi nước trong hỗn hợp bột được tách qua lưới khi lô lưới quay và nước được thoát qua các mắt lưới, tờ giấy sau đó được tách khỏi lưới bằng một chăn len nó được ép trực tiếp lên mặt lưới bởi trục ngực, tờ giấy bám vào bề mặt của chăn và tiếp tục di chuyển tới bộ phận sau Những loại máy Xeo tròn đã được sử dụng là loại thuận chiều, ngược chiều và loại bồn khô Ở loại máy thuận chiều: bột đi vào bể cùng chiều với chiều quay của lô lưới, lưới sạch được đi xuống bên dưới phía trong bể, ở chỗ

đó bột cũng được cấp tới và sự hình thành tờ giấy bắt đầu Lượng bột thừa được dồn lại thành hỗn hợp bột đặc hơn ở phía đối diện của bồn lưới Để giải quyết tồn tại này người ta đã làm một hố chảy tràn

Đối với loại ngược chiều, hướng của dòng bột là ngược chiều với chiều quay của lô lưới Khi dòng bột gặp bề mặt sạch của lô lưới thì nó có một nồng độ thích hợp cao nhất

Tờ giấy được hình thành một cách nhanh chóng và thay đổi nồng độ

được điều khiển tự động Loại thuận chiều được chọn để sản xuất loại giấy có

sự hình thành ổn định và độ đều cao, còn loại ngược chiều được sử dụng sản xuất các loại giấy có độ chịu bục và độ dày cao

Loại bồn khô là loại thông thường nhất mà ngày nay thường sử dụng nó có một bể ngắn ở đó lô lưới di chuyển từ dưới lên Sự thoát nước bắt đầu khi ở vị trí 900

hoặc thấp hơn chu vi của lô Loại máy bồn khô cho ta tờ giấy có sự hình thành tốt hơn các loại cũ và tốc độ cao hơn thường là 150 m/f

so với các loại cũ là 40m /f

Người ta rất dễ dàng thay thế loại máy ngược chiều sang loại bồn khô và nó đã được áp dụng khá rộng rãi ở một số nơi, tất cả các loại máy Xeo tròn cho ta một sự sắp xếp thớ sợi tốt hơn nên tờ giấy có độ đồng đều cao hơn

và độ bền chiều dọc cao hơn bề ngang của máy Điều này có một số thuận lợi trong một vài trường hợp song cũng còn một số bất lợi Nếu trường hợp bất lợi xảy ra thì những phương pháp hình thành mới phải được áp dụng Điều này cũng được áp dụng đối với loại có tốc độ cao hơn 150 m/f

Tờ giấy được hình thành trên một vùng ngắn 750

tấm môi giữa lô lưới và tấm hình thành có thể thay đổi được để đạt được sự sắp xếp thớ sợi và hình thành tốt với lượng chảy tràn là 10 %

Khi tốc độ máy thấp hơn 90 m/ f, hút chân không sẽ được sử dụng (

độ không khoảng 100mm cột nước ) thí dụ: nồng độ bột 0,6% độ nghiền SR

550 tốc độ máy:

 60 m/ f, định lượng 80 g /m2

 90 m/ f , định lượng 65g / m2Máy Xeo tròn đã được cải tiến nhiều bước, loại máng ngắn đã được thay thế bằng hòm phun bột từ đó bột được phun lên lưới, quá trình thoát nước được thực hiện giữa lô lưới và miệng cong mở khoảng cách từ tấm môi tới lưới có thể thay đổi được

b,Máy Xeo dài

Nguyên dạng và bộ phận hình thành là lưới bằng loại mà chạy trên

các lô đỡ, tất gạt nước, foil và tấm hình thành trên đó, bột được phân phối tới các hòm phun bột Máy Xeo dài có thể sử dụng để sản xuất hầu như tất cả các loại giấy và tốc độ máy có thể đạt tới 900 m/ f, định lượng giấy có thể tới 300 g/ m2, sự giới hạn của máy xeo dài đã được thấy từ những năm 1950 khi mà tốc độ máy tăng tới trên 400 m /f, không có vấn đề gì xảy ra đối với sự thoát nước của bột, nhưng có những khó khăn về duy trì tốt sự hình thành tờ giấy

và phải có sự ổn định về định lượng theo bề ngang của máy Sự thoát nước nhanh gây nên vấn đề bảo lưu phụ gia và thớ sợi nhỏ giữa 2 mặt của tờ giấy

và định hướng của thớ sợi Cuối cùng sự chon lọc trên lưới trở thành một vấn

6

c, Máy Xeo lưới đôi

Có rất nhiều kiểu máy Xeo lưới đôi, tất cả đều có chung một đặc tính là hỗn hợp bột được tách nước giữa 2 lướ i lượng nước trắng thoát ra qua 2 lưới bằng nhau Vấn đề là phải tìm ra khoảng cách thích hợp giữa lưới đã được giải quyết bằng phương pháp sau: một lưới được bọc một lô to hoặc một dãy cong hòm hút chân không đặt nối tiếp nhau, trong đó một lưới khác được nén ngược lại lưới trong quá trình thoát nước được khống chế ở khoảng giữa 2 lưới

Hiệu suất thoát nước tăng 6 lần so với máy Xeo dài, sự xác định này qua không gian và thời gian, sự xáo trộn bột đã được xác định Bộ phận thoát nước cần ít động năng hơn vì nó không cần tách nốt phần nước còn lại qua bộ phận lưới

Máy Xeo lưới đôi không thích hợp cho khoảng lớn tốc độ vì nó có khó khăn cho việc giảm tốc độ dưới 300 m/ f, nó cũng có giới hạn về định lượng

vì nó không có tấm bảo vệ bột phun ra về 2 phía Để sản xuất giấy vệ sinh 1.3), tốc độ máy sẽ được áp dụng là 1800 m/ f Khi đó lực li tâm phải được áp dụng trong quá trình chạy máy và tốc độ thích hợp cho sự hình thành được áp dụng

1

2

d, Máy Xeo bìa

Máy Xeo bìa bao gồm 6 - 8 lô lưới, tất cả các lô lưới tờ giấy được hình thành với định lượng 50 – 100 g / m3

và những tờ giấy được ghép lại với nhau thứ tự Tấm bìa thường được hình thành từ lớp giữa, nó bao gồm một số bột cơ học hoặc bột thu hồi trong khi đó những lớp khác bao gồm bột hóa học Một trong những cải tiến đầu tiên sang kiểu máy tròn là loại máy ngược

e,

nh

3 – 7 %

tới bộ điều chỉnh nồng

độ và máy thủy lực

1.5: B

Sau khi Bơ

1.6 ch

)

n-íc pha lo·ng

K Y

qu

1.2.2 Cấu trúc công nghệ tổng quát dây chuyền sản xuất giấy của công ty

1, Thông số kĩ thuật của dây chuyền

Chiều rộng giấy: 2800mm

Định lượng: 100 – 200 g /m2

Tốc độ thiết kế: 120 v / f

Tốc độ làm việc : 60 – 100 v / f

Khối lượng sản xuất hàng ngày: 30 – 35 tấn / ngày

2, Các bộ phận chính trong dây chuyền

a, Hòm phun bột thuỷ lực

Phần ướt bắt đầu với hòm phun bột, hòm phun bột có 3 nhiệm vụ chính:

Phân phối một lượng bột đồng đều trên lưới

Đưa một lượng bột ổn định có một tốc độ không đổi trên toàn bộ

bề ngang của lưới

Giữ cho dòng bột xáo trộn để chống chảy xoáy và phá vỡ sự vón cục của dòng bột đã được hình thành

Hòm phun bột đƣợc chia làm 3 phần chính:

Cấu tạo hòm phun bột thuỷ lực được biểu diễn trên hình 1.7

Bộ phận phân phối bột: Nó được đặt ngang với máy Xeo, đằng sau hoặc bên dưới than hòm phun bột và được nối liền với thân hòm phun bột bằng một số ống nhánh hoặc tấm có lỗ khoan Phần bị phân phối bột quyết định sự ổn định của dòng chảy trên toàn bộ chiều rộng không thay đổi và

chính xác một hướng với hướng của máy

Phần thân hòm: Bộ phận than hòm có nhiệm vụ ngăn chặn sự rối loạn dòng phía bột vào Ở loại hòm phun bột thuỷ lực khí nén có nhiệm vụ khống chế sự thay đổi áp suất trong bột

Phần tháo bột ( tấm môi ): Hòm phun bột thuỷ lực không có những

lỗ khoan hoặc một lớp đệm không khí Bộ phận than hòm bao gồm tấm hình tam giác phẳng song song với những đĩa để tạo ra sự chính xác của dong chảy So với các loại hòm phun bột khác thì hòm phun bột thuỷ lực nhỏ hơn

và rẻ hơn, có trọng lượng nhỏ hơn Đồng thời hòm phun bột thuỷ lực cũng cho chất lượng giấy tốt hơn

1

2

3 4

b, Bộ phận lô lưới : 4 quả lô

Bộ phận lưới bao gồm bộ phận hình thành kiểu lưới dài với sự gia tăng của một số giá đỡ những thiết bị thoát nước Bên dưới tấm hình thành là máng hứng nước, máng này có nhiệm vụ tập trung nước trắng Bên dưới máng nước trắng lưới được quay lại và chạy trên một số lô lái lưới, dẫn lưới

và căng lưới và được vệ sinh bằng những vòi phun rửa cao áp Trục bụng có một môtơ chuyển động và lưới có nhiệm vụ kéo toàn bộ các lô và bộ phận lưới chạy Khổ rộng của màng giấy được điều chỉnh bằng vòi cắt biên áp lực cao, vòi này được gọi là kim cắt biên hoặc cắt biên trục bụng Vòi nước cao

áp được sử dụng để tách riêng phần giấy qua máy Xeo để vệ sinh lưới và thổi

bỏ lề của tờ giấy ướt một vòi phun cao áp được áp dụng Hình 1.8 giới thiệu

bộ phận lô lưới của dây chuyền sản xuất giấy của công ty Bộ phận gồm 4 quả

lô tròn, và là nơi tờ giấy được hình thành

Hình 1.8 Bộ phận lô lưới

Sự tương quan giữa tốc độ bột qua tấm môi và tốc độ của lưới tỉ lệ cũng

có ảnh hưởng tới chất lượng giấy và quá trình hình thành tờ giấy khi tỉ lệ phun bằng một sự kết bông trong tờ giấy không bị ảnh hưởng nên tờ giấy có

độ đồng đều tốt hơn

Tốc độ của lưới có thể chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn tốc độ phun bột,

sự chênh lệch về tỉ số phun bột càng khác nhau thì sự chênh lệch về đặc tính theo bề ngang và chiều dọc máy của tờ giấy càng lớn

c, Bộ phận ép : 3 quả lô ( lô 1, lô 2 , lô 3 )

Quá trình ép được thể hiện bằng hình 1.9 Quá trình ép theo phương nằm ngang có thể chia ra làm 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: màng giấy và chăn đã được ép lại với nhau và tờ giấy sẽ

nâng lên tới điểm bão hoà nghĩa là ở đó toàn bộ không khí đã bị đẩy ra khỏi màng giấy Ở tốc độ máy cao hơn quá trình này tăng lên bằng sự ảnh hưởng của lực gia tốc Điều này có nghĩa là lực nén và áp suất thuỷ tĩnh sẽ không

xung quanh giữa khe ép

Giai đoạn 2: áp suất thuỷ tĩnh tới giữa khe ép là cực lớn trước khe ép một ít Ở giai đoạn này chăn cũng đạt tới điểm bão hoà

Giai đoạn 3: Áp suất thuỷ tĩnh vẫn lớn làm cho nước từ tờ giấy chảy

qua chăn, tuy nhiên áp suất sẽ giảm dần Trong giai đoạn này sự nén tiếp tục tăng lên và nó sẽ đạt tới mức cực đại thích hợp ở cuối giai đoạn 3 Khi đó áp

suất thuỷ tĩnh vượt qua điểm 0 ( áp suất khí quyển ) giai đoạn 4 bắt đầu

Giai đoạn 4: Tờ giấy nở ra và áp suất âm hình thành kéo một số nước

nằm trong chăn lại tờ giấy Độ chân không trong tờ giấy sẽ làm cho sự nén đôi khi cao hơn tổng áp suất trong giai đoạn này

Hình 1.9 Bộ phận lô ép

d, Bộ phận sấy:

Bộ phận sấy gồm 10 quả lô sấy sắp xếp sole nhau, được thể hiện bằng hình 1.10:

Hình 1.10 Bộ phận lô sấy

Để truyền nhiệt từ hơi nước tới tờ giấy, loại thép pha gang dẫn nhiệt được sử dụng để làm lô xấy, khi tiếp xúc với tờ giấy ướt, bề mặt gia nhiệt bị nguội đi và dòng nhiệt từ bên trong thành lô xấy ra bên ngoài mặt lô xây tới tờ giấy Nhiệt độ phía trong của lô xấy được khống chế ổn định bằng hơi ngưng

tụ lưu lượng nhiệt đó được quyết định bằng yếu tố sau:

Áp suất bên trong lô xấy

Chiều dày của lớp nước ngưng

Độ dày của thành lô xấy

Hệ số truyền nhiệt của thành lô xấy

Độ ẩm của tờ giấy

Nhiệt độ của tờ giấy

3, Quá trình sản xuất giấy của công ty

Bột sau khi được xử lí xong được đưa tới thùng điều tiết, thùng cao vị ( ổn định nồng độ từ 0.6 – 0.8 % ), qua hòm phun áp lực phun vào hệ thống lô lưới Sau khi bột giấy được đưa vào hệ thống lô lưới sẽ được chăn lưới, ở hệ thống chăn lưới tờ giấy được hình thành, sau đó đưa sang lô ép chân không số

1, ở lô ép 1 giấy được làm khô 10 – 20 % sau đó được đưa tới lô ép số 2 ở lô

ép 2 tờ giấy tiếp tục được làm khô 10 -20 % rồi tiếp tục chuyển tới lô ép 3 và được làm khô 10 – 20 % Khi dời khỏi bộ phận ép giấy được đưa tới bộ phận sấy ( 10 quả lô ) tại lô sấy giấy được cung cấp một lượng hơi có nhiệt độ hơi

40 – 90 0C, sau khi qua lô sấy giấy đã được sấy khô đến 90 - 95 % và được đưa sang máy cuộn lại Kết thúc quá trình Xeo giấy

CHƯƠNG 2 : HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG BIẾN TẦN –

ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

2.1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

2.1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ gồm hai phần chính : Phần tĩnh và phần quay

Gồm lõi thép, dây quấn và vỏ máy:

a Lõi thép Stato: Do nhiều lá thép kĩ thuật điện đã dập sẵn, ghép

cách điện với nhau chiều dày các lá thép thường từ 0.35 mm đến 0.5mm phía

trong có các rãnh đặt dây quấn Mỗi lá thép kĩ thuật được sơn cách điện với

nhau để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên Nếu lá thép ngắn thì có thể

ghép lại thành một khối Nếu lá thép quá dài thì ghép lại thành các thếp, mỗi

thếp dài từ 6 cm đến 8 cm, cách nhau 1 cm để thông gió

a) b) c)

Hình 2.2 a) mặt cắt ngang Stato , b ) Lá thép kĩ thuật điện , c ) Stato động cơ

b Dây quấn: Được đặt trong lõi các rãnh của lõi thép, xung quanh dây

quấn có bọc lớp cách điện để cách điện với lõi thép Với động cơ không đồng

bộ ba pha các pha dây quấn đặt cách nhau 1200

điện

c Vỏ máy: Để bảo vệ và giữ chặt lõi thép stato, và không dùng để dẫn

từ Vỏ máy làm bằng nhôm (máy nhỏ) hoặc bằng gang, thép đối với (máy lớn) Vỏ máy có chân đế cố định máy trên bệ, hai đầu có nắp máy để đỡ trục rôto và bảo vệ dây quấn

2 Phần quay

Gồm lõi thép, trục và dây quấn

a Lõi thép roto: Cũng gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại giống ở

stato Lõi thép được ép trực tiếp lên trục, bên ngoài có sẻ rãnh để đặt dây quấn

b Trục máy: Được làm bằng thép, có gắn lõi thép rôto Trục được đỡ

trên lắp máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt

c Dây quấn: Tuỳ theo động cơ không đồng bộ mà ta chia ra rôto dây

quấn hay rôto lồng sóc:

 Rô to dây quấn: Rôto dây quấn có kiểu giống như dây quấn stato

và có số cực bằng số cực ở stato Thông qua chổi than có thể đưa điện trở phụ vào mạch rôto, có tác dụng cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ, hệ

số công suất được thay đổi

 Rô to lồng sóc: Kết cấu rất khác với dây quấn stato các dây quấn là

các thanh đồng hay thanh nhôm đặt trên các rãnh lõi thép rôto Hai đầu các thanh dẫn nối với các vòng đồng hay nhôm gọi là vòng ngắn mạch ( hình 2.3 )

Hình 2.3 Rô to kiểu lồng sóc

3 Khe hở

Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí, khe hở rất ít thường

là (0,2 mm đến 1mm), do rôto là khối tròn nên rôto rất đều Mạch từ động cơ không đồng bộ khép kín từ stato sang rôto qua khe hở không khí Khe hở không khí càng lớn thì dòng từ hoá gây ra từ thông cho máy càng lớn hệ số công suất càng lớn

Như vậy với cấu tạo đơn giản, được đấu trực tiếp vào lưới điện 3 pha, giá thành rẻ nên động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các hệ thống hiện nay Với cấu tạo đơn giản nên rất thuận tiện trong việc sửa chữa, bảo dưỡng và lắp ráp sau này

2.1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Trong công nghiệp những phương án thường sử dụng để điều chỉnh tốc

độ động cơ không đồng bộ:

- Điều chỉnh điện trở mạch rôto

- Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ

- Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ

a, Điều chỉnh điện trở mạch Roto

Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto bằng bộ biến đổi xung tristo, ta sẽ khảo sát việc điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng các van bán dẫn

Ưu điểm: dễ tự động việc điều chỉnh

Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ [ Tr287 – tài liệu 1 ]:

Rr = Rrd + Rf ( 2.1 )

Trong đó :

R rd : điện trở dây quấn rôto

R f :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch rôto

Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha, tức là đoạn có độ trượt từ s = 0 đến s = sth là thẳng khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết [ Tr 288- tài liệu 1 ]:

s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là R f

s i : độ trượt khi điện trở mạch rôto là R rd

rd r

1

2

3

( 2.4 ) Nếu giữ dòng điện không đổi thì mômen cũng không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi

a)

b) c)

Hình 2.4 a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý

b) phương pháp điều chỉnh c) Các đặc tính

Trên (hình 2.4a) trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở

mạch rôto bằng phương pháp xung Điện áp Ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt

CL ( chỉnh lưu), qua điện kháng lọc L được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1 Khoá T1 sẽ được đóng ngắt

một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch [ Tr289 – tài liệu 1 ]

Thời gian ngắt:

tn = T – tđ ( 2.5 ) Nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto [ Tr 289 – tài liệu 1 ]

Re = R0

t t

tn d

b, Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ ( dùng bộ biến đổi Tristo )

Mômen động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do

đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số

a) b)

Hình 2.5 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ

a) sơ đồ khối nguyên lý b) đặc tính cơ điều chỉnh

Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều Nếu coi điện áp xoay chiều là nguồn áp lý tưởng (Zb = 0 ) thì căn cứ vào biểu thức mômen tới hạn, có quan hệ sau[ Tr 283 – tài liệu 1 ]:

2

U

U M

M

dm b th

Công thức trên đúng với mọi giá trị điện áp và mômen

Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi [ Tr 283 – tài liệu 1 ]:

gh

u u

( 2.12 ) Trong đó :

U đm : điện áp định mức của động cơ

u b : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều

M th : mômen tới hạn khi điện áp là định mức

M u : mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh

M th : mômen khi điện áp là định mức , điện trở phụ R f

Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ, nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôt lồng sóc Khi điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm diện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen

Trên hình vẽ 2.5b ta thấy, tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ, trong khi đó tốc độ không tải lý tưởng của mọi đặc tính như nhau và bằng tốc độ từ trường quay.Tổn thất khi điều chỉnh là [ Tr 284- tài liệu 1]:

Pr = Mc 1 - = Pcơ

s

s

1 ( 2.13 ) Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng [ Tr 284 – tài liệu 1 ]:

Mc = Mcđm

x dm

= Mcđm

x

1 ( 2.14 ) Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]:

Prmax = Mcđm = Pđm ( 2.16 ) Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]:

có tính chất khác nhau

Hình 2.6 Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh

c, Điều chỉnh tần số nguồn cấp

Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải Khi điều chỉnh

tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi, để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth, khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen M:

M : hệ số quá tải moment

Hình 2.7 Xác định khả năng quá tải về mômen

Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ [ Tr 294 – tài liệu 1 ]

M =

s

F

R L U

s

r m s

2 2

2 0

2

1 ( 2.20 )

Mth =

L L

L U

r S

m s

2 2

2 0

0

Us =

dm sdmU

Mthdm ( 2.23 ) Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau [Tr 295- tài liệu 1 ]:

0 0

x dm

f

với x = 0 ; 1 ; 2 ( 2.25 )

Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh điện áp đồng thời theo quy luật sau:

const f

( 2.26 ) Như vậy với các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng

bộ nêu trên, viêc ứng dụng các phương pháp đó vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp là hoàn toàn phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải:

 Đối với dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu thay đổi tốc độ làm việc

 Một số dây chuyền yêu cầu chất lượng sản phẩm cao như độ đồng đều vật liệu cao , sai số ít như công nghệ Xeo giấy … thì hệ truyền đông phải đảm bảo có độ chính xác điều chỉnh cao

 Một số vật liệu sản xuất trong dây chuyền liên tục có yêu cầu về chủng loại , tính chất đặt ra yêu cầu phải giữ sức căng không đổi Vì vậy yêu cầu phải điều chỉnh cả tốc độ và cả lực kéo

2.2 CẤU TRÚC VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN

Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ 2.8 Bộ biến tần gồm các khâu: chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ) Như vậy, để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều, do đó

nó có tên là biến tần gián tiếp

Trong biến tần này,điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thành điện

áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2.Việc biến đổi năng lượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển

Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần gián tiếp

Trong các bộ tần công suất lớn, người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải

Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng

điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên

Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hai lần biến đổi ) Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đề khoá van

Hình 2.9 Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 1 pha , đầu ra 3 pha

Đ : diot ; R h : điện trở hãm ; T (1÷7) : tristo; C : Tụ lọc san phẳng

2.2.2 Một số phương pháp điều khiển biến tần

Được sử dụng hầu hết trong các biến tần ngày nay Tốc độ ĐCKĐB tỉ

lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp Do đó, nếu thay đổi tần số của nguồn cung cấp cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ và tương ứng

là tốc độ động cơ

Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tần số mà vẫn giữ nguyên biên độ nguồn áp cấp cho động cơ sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa Điều này dẫn đến dòng từ hóa tăng, méo dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao đồng trong dây quấn Stato Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm khả năng mang tải của động cơ

Ta có công thức sau :

( 2.27 ) Với :

f : tần số làm việc của động cơ

f đm : tần số định mức của động cơ

Giả sử động cơ hoạt động dưới tần số định mức ( a < 1 ) , Từ thông động cơ được giữ ở giá trị không đổi Do từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng từ hóa của động cơ, nên từ thông được giữ không đổi khi dòng từ hóa được giữ không đổi tại mọi thời điểm làm việc của động cơ

Ta có phương trình tính dòng từ hóa tại thời điểm làm việc định mức như sau:

–

Trong thực tế, việc giữ từ thông không đổi đòi hỏi mạch điều khiển rất phức tạp Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng mạch Stato, ta có thể xem như U ≈ E Khi đó nguyên tắc điều khiển E/f = const thay bằng phương pháp V/f = const

Trong phương pháp V/f, như đã trình bày ở trên thì tỉ số V/f được giữ không đổi và bằng giá trị tỉ số này ở định mức Khi Moment tải tăng, dòng động cơ tăng làm gia tăng sụt áp trên điện trở Stato dẫn đến E giảm, có nghĩa

là từ thông động cơ giảm Do đó động cơ không hoàn toàn làm việc ở chế độ

từ thông không đổi

c, Phương pháp điều rộng xung

Để tạo ra một điện áp xoay chiều bằng phương pháp SINPWM, ta sử dụng một tín hiệu xung tam giác tần số cao đem so sánh với một điện áp sin chuẩn có tần số f Nếu đem xung điều khiển này cấp cho một bộ biến tần một pha thì ngõ ra sẽ thu được một dạng điện áp dạng điều rộng xung có tần số bằng với tần số nguồn sin mẫu và biên độ hài bậc nhất phụ thuộc vào nguồn điện một chiều cung cấp và tỉ số giữa biên độ sóng sin mẫu và sóng mang Tần số sóng mang phải lớn hơn tần số của sóng sin mẫu Sau đây là hình vẽ miêu tả nguyên lí của phương pháp điều rộng sin 1 pha :

Hình 2.10 Nguyên lí phương pháp điều rộng sin

Khi :

V control > V tri thì VAO = Vdc / 2

V control < V tri thì VAO = -Vdc / 2 Như vây, để tạo ra nguồn điện 3 pha dạng điều rộng xung, ta cần có nguồn sin 3 pha mẫu và giản đồ điện áp của 3 pha sẽ được biểu diện như hình

vẽ sau:

Hình 2.11 Sơ đồ dạng điện áp trên các pha

Vì vậy, khi giảm tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức thường đòi hỏi phải giảm điện áp V cung cấp cho động cơ sao cho từ thông trong khe hở không khí được giữ không đổi Khi động cơ làm việc với tần số cung cấp lớn hơn tần số định mức, thường giữ điện áp cung cấp không đổi và bằng định mức, do giới hạn về cách điện Stato hoặc điện áp nguồn