NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DOSIMAT CHO CÂN BĂNG

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được xây dựng năm 1976 do Vương quốc Đan Mạch tài trợ.

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án này dưới sự hướng dẫn của thầy giáo và sửdụng tài liệu tham khảo Em không sao chép công trình hoặc thiết kế của ngườikhác Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Sinh viên

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển một cách mạnh mẽ theo địnhhướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước Như vậy sự ra đời của các nhàmáy, xi nghiệp là điều kiện hết sức quan trọng Nó thúc đẩy nền kinh tế đấtnước phát triển, một trong những quan tâm hàng đầu của các nhà máy, xí nghiệp

là chất lượng, số lượng và giá thành sản phẩm Để có chất lượng tốt, số lượnglớn và giá thành hạ các nhà máy xí nghiệp phải lắp đặt dây chuyền tự động hóacao

Việc tính toán thiết kế hệ thống tự động hóa cho dây chuyền sản xuất đápứng được yêu cầu công nghệ là một việc làm khó, đòi hỏi người thiết kế phảitổng hợp hàng loạt các kiến thức chuyên ngành Bởi vì thiết kế một dây chuyền

tự động hóa nếu không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu công nghệ sẽgây ra những sự cố không lường, gây hư hỏng thiết bị, gây cháy nổ Làm thiệthại đến tài sản và tính mạng con người

Sau thời gian thực tập tại trường, em đã nhận được đề tài:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DOSIMAT CHO CÂN BĂNG

Do thời gian ngắn khối lượng kiến thức nhiều, trình độ còn hạn chế nênbản đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm khuyết Vì vậy em rất mongnhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạnđồng nghiệp để em rút kinh nghiệm

Qua lời nói đầu này em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ

môn, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình quí báu của thầy giáo Nguyễn Mạnh Tiến

đã giúp em hoàn thành bản đồ án này

1

Chương I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG THẠCH1.1 Tổng quan về dây truyền sản xuất của nhà máy xi măng Hoàng Thạch.

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được xây dựng năm 1976 do Vương quốcĐan Mạch tài trợ Đây là nhà máy xi măng hiện đại, sản xuất theo phương phápkhô do hãng FLSMIT đảm nhiệm Nhà máy có dây truyền sản xuất với côngsuất thiết kế là 1,1 triệu tấn xi măng/năm Dây truyền công nghệ của nhà máyđược điều khiển từ phòng trung tâm qua hệ thống tự động hóa bao gồm các máytính và phân tích thành phần hóa học bằng tia X quang, sản xuất của nhà máy ximăng là xi măng mang nhãn hiệu P300, P400, P500

1.2 Công nghệ sản xuất xi măng.

1.2.1 Công nghệ sản xuất và yêu cầu kỹ thuật.

a) Nguyên liệu: Gồm hai thành phần chính đá vôi và đá sét.

* Đá sét

Được khai thác từ mỏ bằng phương pháp khoan nổ mìn, cắt theo tầng, đây làphương pháp khai thác an toàn và năng suất cao Kích thước tối đa của đá khaithác là 800 mm thể tích khoảng 0,5 m3 Đá được xúc lên ô tô vận chuyển về nơichế biến, tại đây đá được đổ vào máy búa đập nhỏ kích thước xuống còn 75 x 75mm

Máy đập búa có ký hiệu là C1M01

Công suất 110 KW, Năng suất 210 t/h

Thời gian làm việc 35÷42h/tuầnSau đó đá sét với kích thước 75 x75 được đưa đến máy cán, cán nhỏ xuốngcòn kích thước 25 x 25 mm

Máy cán có ký hiệu là C1M02

2

Công suất 250kW, năng suất 210 t/h.

Sau khi đá sét được làm nhỏ xuống 25 x 25 mm được đưa lên bằng tích cao

su, được vận chuyển đến kho đồng nhất sơ bộ theo nguyên tắc nguyên liệu dảitheo luống dọc kho thành 15 lớp và 29 luống sau đó được gầu xúc, xúc tất cả cáclớp nguyên liệu theo chiều ngang kho và đổ lên băng tải và đổ vào cân địnhlượng sau đó đưa vào máy nghiền

* Đá vôi

Được khai thác từ mỏ bằng phương pháp khoan và nổ mìn, cắt theo tầng Kíchthước tối đa của đá khai thác là 2000 mm, thể tích khoảng 1,5m3 Đá được xúclên ô tô vận chuyển về nơi chế biến, sau đó được máy đập búa đập nhỏ kíchthước xuống 25 x 25

Máy đập búa có ký hiệu là A1M01

Công suất động cơ: 1200kW

Năng suất 775 t/h

Thời gian làm việc: 35 h/tuần

Đá vôi sau khi kích thước nhỏ còn 25 x 25 được đưa vào băng tải cao su vàđược vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ Tại đây đá được cầu dải, dải thành 15lớp và 29 luống Sau khi cầu dải dải song thành đống, thì cầu xúc, xúc tất cả lênbăng tải đổ vào cân định lượng rồi đưa đến máy nghiền

140 h/tuần (đầu ra là cần xúc).

Hai cần xúc đá vôi và đá sét đổ cùng vào băng tải cao su qua cân định lượngDosimat để khống chế lượng liệu đổ vào máy nghiền theo tỷ lệ phần trăm đặttrước

* Phụ gia (Quặng sắt + cát silic)

Quặng sắt hoặc cát silic được chứa trong kho 26 được đổ vào phiễu qua cấpliệu dung D1J01 sau đó đưa vào băng tải cao su đến 2 silô

- Silô cát silic

- Silô quặng sắt

Kích thước 2 silô V = 160 m3/1 silô, h = 12 m

Hai silô này có thiết bị silôpilot để đo mức liệu Từ hai silô, silic, quặng sắt sẽđược sút và đổ vào băng tải cao su và được vận chuyển đến máy nghiền và đổcùng vào băng tải cao su có chứa đá vôi và đá sét để đưa vào máy nghiền

Cát silic và quặng sắt cũng được qua cần băng điện tử

b) Nghiền nguyên liệu.

Tất cả các nguyên liệu như đá sét, đá vôi, phụ gia được đưa vào máy nghiềnsấy liên hợp đổ nghiền thành bột mịn

Máy nghiền bi kiển Tiraxunidan

Kích thước máy nghiền: 5,6 x 7 x 3,6

Công suất: 248 t/h

Công suất động cơ: 3920 kW

Thời gian làm việc: 140 h/ tuần

Máy nghiền bi có cấu tạo 2 ngăn (ngăn bi cầu và ngăn bi đạn) Ngăn thứ nhấtchứa bi cầu dùng để đập nguyên liệu đưa vào tương đối nhỏ Phần nguyên liệunhỏ lọt qua sàng sang phần bi đạn là ngăn thứ 2, ở đây bi đạn có nhiệm vụ làmnhỏ phần nguyên liệu được lọt sang để đạt tới độ mịn cần thiết

4

Bột liệu sau khi được nghiền xong thì lấy mẫu đưa về phân tích Rơnghen máytính để điều chỉnh tỷ lệ các nguyên liệu sau đó bột liệu được đổ vào 2 silô đồngnhất.

Đồng nhất bột liệu: Bột liệu được đưa vào 2 silô ở đây bột liệu được sục lênbằng máy nén khí và được tháo ra đưa vào lò nung bằng nhiều cửa van để đồngnhất phối liệu lần 2

c) Nghiền than và hâm sấy dầu.

* Dầu MFO (dầu nặng)

Được vận chuyển từ cảng lên và đưa vào buồng chứa vì độ nhớt ban đầu lớnlên trước khi đốt phải được xấy, đưa nhiệt độ từ 90 ÷ 1000C sau đó được vòiphun phun vào lò dưới dạng xương mù

Vòi phun hỗn hợp than, dầu là nhiên liệu cấp vào lò để trao đổi nhiệt với bộtliệu, bột liệu được cấp từ đầu vào của lò nung còn than và dầu được cấp ngượclại (từ đầu ra) ở đây bột liệu được đo ngược với nhiệt độ của lò ( bột liệu đi

5

ngược với than và dầu) Nhiệt độ trong lò được nâng lên 12000C, tất cả bột liệuđược hoá lỏng cho đến khi nhiệt độ được điều chỉnh từ 1400÷15000C Ở đây tất

cả các phản ứng hoá lỏng kết thúc, dòng bột liệu được chảy vào lò con để làmnguội tại đây người ta làm nguội bằng nước và gió, sau khi bột liệu được làmnguội và vê thành viên và được chảy ra từ các lò con người ta gọi là Clinke đượcđưa vào máy nghiền và nghiền ra xi măng

e) Nghiền xi măng và phụ gia.

Xi măng được nghiền từ Ckinke, thạch cao, phụ gia không tích cục (phụ gialưới)

Máy nghiền xi măng là máy nghiên bi liên hợp loại TIRAXUNIDAN

- Kích thước: 5,6 x 7 x 3,6

- Công suất: 248 t/h

- Công suất động cơ: 3920kW

- Thời gian làm việc: 140 h/ tuần

Máy nghiền xi măng sử dụng máy nghiền chu trình kín có 4 phân li trung gian

và có hệ thống làm mát bằng nước ở đầu vào Sau khi nghiền song, xi măngđược đưa qua phân ly nhờ cầu tải Tại đây máy phân ly có nhiệm vụ tách bột ximăng làm 2 loại Loại nhỏ đúng theo yêu cầu đưa thẳng vào các silô để đóngbao, loại to được đưa quay trở về máy nghiền để nghiền lại

f) Đóng bao và xuất xi măng.

Xi măng được lấy từ các silô chứa và đưa vào kít chứa của máy đóng bao Có

6 máy đóng bao mỗi máy 8 vòi, công suất của mỗi máy là 40 t/h Ở đây người tadùng máy đóng bao loại quay, để đóng được một bao xi măng phải có 3 điềukiện thì máy đóng bao mới nhả bao ra

- Bao phải đủ 50 kg

- Phải đúng cửa tháo

- Băng tải đằng trước cửa tháo phải chạy

6

Sau khi bao được đóng song đưa lên băng tải và vận chuyển đến ô tô hoặc tầuhỏa hay đưa ra cảng để xuất cho tầu thủy.

1.2.2: Sơ đồ dây truyền công nghệ: hình 1.1.

7

Đá vôi Máy đập Kho

ĐNSB Cầu xúc Cân định lượng

Đá sét Đập, cán Kho

ĐXSB Cầu xúc Cân định lượng

Phụ gia Kho chứa Két

chứa Cân định lượng

Nghiền, sấy than Hâm, sấy dầu Thiết bị đồng nhất

Lò nung (lò quay)

Thạch cao Thiết bị l m à

lạnh Máy đập ClinkerMáy đập

Phụ gia

Máy nghiền Silô chứa

Clinker Silô chứa xi măng Máy đóng bao

Xuất xi măng rời Xuất xi măng

baoHình 1.1: Sơ đồ dây truyền nh máy xi mà ăng Ho ng Thà ạch

1.3: Hệ thống điều khiển tự động hóa nhà máy xi măng Hoàng Thạch

- Công đoạn đá vôi, đá sét

- Công đoạn nghiền liệu

- Công đoạn nghiền phụ gia

- Công đoạn nghiền than, sấy dầu

- Công đoạn lò nung

- Công đoạn nghiền xo

- Công đoạn đóng bao

Các số liệu gồm: Trị số của các quá trình sản xuất, số liệu về các động cơchính

+ Đối thoại

8

Là sự trao đổi giữa người vận hành ở phòng điều khiển trung tâm với cáccông đoạn sản xuất được thực hiện thông qua các máy tính và các thiết bị ngoại

- Nắm bắt được tình trạng thiết bị để kịp thời bảo dưỡng hoặc thay thế

- Báo cáo về báo động của từng công đoạn để công nhân nắm bắt được trướckhi sự cố

+ Hệ thống truyền hình công nghiệp

Nhà máy được trang bị hệ thống camera đặt ở các nơi, các vị trí quan trọngtrong dây chuyền Tương ứng với các mẫu hình được đặt ở trong phòng điềuhành trung tâm của nhà máy

+ Hệ thống thông tin nội bộ:

Bao gồm các hệ thống điện thoại tự động và các bộ đàm dùng để liên lạc, giúpcho người vận hành trung tâm liên lạc trực tiếp một cách nhanh nhất đến ngườivận hành tại chỗ để thông báo hoặc chỉ đạo người vận hành làm theo những yêucầu cần thiết khi chạy máy hoặc sự cố

9

1.3.3 Hệ thống FLS – QCX.

Đây là hệ thống kiểm tra chất lượng bằng máy tính điện tử và phân tích quangphổ gồm có:

+ Phân tích mẫu như xi măng, clinke, đá sét, đá vôi…

- Để biết được chất lượng của các mẫu đó, để kịp thời điều chỉnh phụ gia bổsung vào hay bớt đi để cho ra một sản phẩm tốt nhất

- Để tính toán điều chỉnh đơn phối liệu in, báo cáo và phân tích của thiết bịtrong hệ thống QCX

+ Máy phân tích Rơnghen:

Đây là máy phân tích nhanh dùng để phân tích các mẫu bột liệu trong thờigian ngắn nhất để kịp thời điều chỉnh các nguyên liệu vào máy nghiền

+ Máy tính điện tử: dùng để tính toán các số liệu mà máy phân tích Rơnghenhoặc phân tích mẫu đưa sang để kịp thời điều chỉnh trọng lượng của các vật liệuđưa vào máy nghiền hoặc lò nung clinke

+ Cân băng và bộ PID là bộ cân băng định lượng dùng để cân chính xác trọnglượng vật liệu vào máy nghiền, nhờ bộ PID đưa tín hiệu về phòng trung tâm

1.3.4 Hệ thống xử lý báo động.

+ Chức năng: Thông tin quá trình vận hành cho phòng điều khiển trung tâm

về tình trạng vận hành của nhà máy Hệ thống này là hệ thống bổ sung cho hệthống điều khiển động cơ và thường làm việc với hệ thống logic tĩnh Trong hệthống này có 2 báo động

lý đo lường, các tín hiệu này được qua bộ khuyếch đại Mặt khác do yêu cầucông nghệ chế tạo, các bộ chuyển đổi tín hiệu có thể là:

U = 0 ÷ 10 V

I = 0 ÷ 20 mA

I = 4 ÷ 20 mA

Đồng nhất hóa các tín hiệu ra là điện áp một chiều ( 0 ÷ 10)

1.3.6 Hệ thống tự động điều chỉnh, duy trì tự động các thông số kỹ thuật.

+ Thông thường một mạch vòng điều chỉnh có một bộ chuyển đổi có nhiệm

vụ biến đổi các đại lượng điện thành không điện bằng các tín hiệu điện tỷ lệ

1.3.7 Hệ thống điều khiển logic.

Đây là hệ thống điều khiển logic chương trình hóa, dùng để điều khiển trình

tự hoạt động hay không một cách liên động giữa các động cơ của các máy trongmột công đoạn Thông thường các động cơ khởi động – dừng một cách liênđộng có thể thực hiện bằng 3 thế hệ thiết bị

+ Mức điều khiển đơn vị.

+ Mức điều khiển quá trình sản xuất

* Trang bị:

+ Hệ thống các bảm nút bấm phần C của bàn điều khiển Trung tâm

+Hệ thống các máy tính cho các công đoạn chịu sự chi phối của phòng điềuhành Trung tâm

+ Hệ thống các tủ điều khiển đơn vị (tại công đoạn)

+ Hệ thống các tủ chuyển tiếp nối giữa các tủ điều khiển đơn vị U = 24 v DC

Hình 2-1: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a : số đối mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

2 hệ số cấu tạo của động cơ

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng / phút)

Ta có: Eư = Keφn.

ω = 2 n60π

= 9,n55

13

2 và hình 2-3 là đặc tính của chúng.

14

Hình2-2: đặc

tính cơ của

động cơ Hình2-3: đặc tính cơ của

điện một chiều kích từ độc lập động cơ điện kích từ độc lập.

Theo đồ thị trên thì khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có :

Imn, Mmn được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch

2-1-2: Xét ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ điện một chiều a) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng.

Giả sử : Uư = Uđm = const và φ = φđ = const muốn thay đổi điện trở phần ứng

ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng

Tốc độ không tải lý tưởng là

K dm

+

φ

=varKhi Rf càng lớn,β càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính cơ càng dốc ứng với Rf

b) ảnh hưởng của điện áp phần ứng.

Giả sử khi từ thông φ = φđm = const.

Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có tốc độ không tải lý

16

UđmTN

Hình 2-5: các đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ (U 3 <U 2 <U 1 <U đm ).

Khi thay đổi điện áp (giảm áp ) thì mô men ngắn mạch, dòng điện ngắn mạchcủa động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với phụ tải nhất định Dó

đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạnchế dòng điện khi khởi động

c) ảnh hưởng của từ thông:

Giả sử Uư = Uđm = const

Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ

Tốc độ không tải lý tưởng:

một chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông.

Ta thấy rằng khi thay đổi từ thông thì:

Mô men ngắn mạch: Mmn = Kφ I mn = var.

Với dạng mô men phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ khigiảm từ thông thì tốc độ động cơ tăng lên ( Hình 2-6b)

2-2 : Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ.

Hình 2-7: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập

Eb : là S đ đ của bộ biến đổi

Rb : điện trở bộ biến đổi

Rư : điện trở động cơ

Eư : S đ đ của động cơ

Để điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơthì từ thông φ = φdm nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không

tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống do đó

có thể nói phương pháp này là triệt để

Hình 2-8 Xác định phạm vi điều chỉnh.

Để xác định phạm vi điều chỉnh tốc độ ta thấy rằng tốc độ lớn nhất của hệthống bị chặn bởi đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng địnhmức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điềuchỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mô men khởi động khi mô mentải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất là:

S% =

min 0

min min

0

ω

ω ω

.100% =

min 0

ω

ω

∆.100%

+ Tính mô men cho phép Mcf:

Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ được giữnguyên không đổ do đó mô men tải cho phép của hệ sẽ là không đổi

Mcf = Kφdm.I dm =M dm = hằng số không phụ thuộc vào ω.

2-3 : Hệ thống truyền động điện chỉnh lưu- động cơ

Trong hệ thống truyền động điện chỉnh lưu điều khiển - Động cơ mộtchiều(CL - Đ), bộ biến đổi điện là mạch chỉnh lưu điều khiển có Sđđ Ed phụthuộc vào giá trị pha xung điều khiển (góc điều khiển) chỉnh lưu có thể lànguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ

Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển và vàocác tính chất của tải, trong truyền động điện tải của chỉnh lưu thường là cuộnkích từ (L-R) hoặc là mạch phần ứng động cơ (L- R- E)

a) Chế độ dòng liên tục: Khi dòng điện chỉnh lưu nếu là liên tục thì sức điện

động chỉnh lưu là những đoạn hình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình củasức điện động chỉnh lưu sơ đồ chỉnh lưu 3 pha được tính như sau:

ω ω

2

3

2 4

U2 cosα = 1,17 U2cosα.Công thức trên đúng với sơ đồ chỉnh lưu hình tia với sơ đồ hình cầu 3 pha thì

điện áp chỉnh lưu không tải là Ed0 =

ed =UL, 0≤θ≤α0+ α

Khi dòng điện bằng 0 , S.đ.đ chỉnh lưu bằng S.đ.đ của động cơ điện

20

LdZt

c) Hiện tượng chuyển mach:

Khi phát xung nhằm để mở một hoặc hai van thì điện áp anôt của pha đó phảidương hơn điện áp của pha có van trong đang dẫn (điện áp nguồn không đổidấu), do đó mà dòng điện của nhóm van đang dẫn giảm dầnvề 0, còn dòng điệncủa van kế tiếp sẽ tăng dần lên do có điện cảm trong mạch,

mà quá trình xẩy ra từ từ Cùng tại một thời điểm có cả các van đều dẫn dòng vàchuyển mạch giưa các van (hiện tượng trùng dẫn) do có quá trình chuyển mạchnên điện áp chỉnh lưu nó không được đẹp như trước nữa mà nó thay đổi dạngđiện áp (bị méo đi) dẫn đến điện áp chỉnh lưu bị suy giảm một lượng là ∆Uγ trị

số điện áp trung bình được tính cho sơ đồ tia 3 pha:

Hình 2-9: sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu điều khiển cầu một pha.

a) Nguyên lý làm việc:

Ở nửa chu kỳ đầu của điện áp nguồn U2 xoay chiều thì (+) ở A và ở (-) B,Thyristơ có điều kiện để dẫn dòng Tại thời điểm θ =θ1 cho xung điều khiển vàocực G của T1, T3 lúc này T1, T3 dẫn dòng, dòng điện được khép kín từ (+) A →

T3 → Ld → Zt →T1 →(-) B ở nửa chu kỳ sau thì điện áp nguồn đổi dấu (+) ở B,(-) ở A Hai Thyristơ này tự nhiên bị khoá lại vì

UL =0 và Thyristơ T2, T4 có thể dẫn Tại thời điểm θ =π+α ta cho xung điềukhiển mở vào cực G của T2, T4 dẫn đến T2,T4 mở cho dòng điện chạy qua, dòngđiện được đi từ +B →T2 →Ld →Zt →T4 →-A kỳ sau thì nguyên lý lại ngượclại được lặp lại như ban đầu Tuỳ theo tính chất của tải mà dòng Id có thể là liêntục hoặc gián đoạn

Ä T H O Á N G

Ä T H O Á N G

θ

Hình 2-10: Đồ thị điện áp, dòng điện chỉnh lưu cầu 1 pha khi tải là R

Giá trị trung bình của điện áp tải

α π

Ä T H O Á N G

2πH E

Ä T H O Á N G

Hình 2-11: đồ thị điện áp, dòng điện

chỉnh lưu cầu 1 pha khi tải là (R - L)

d) Hiện tượng chuyển mạch:

giả thiết khi T1,T3 đang mở cho dòng

điện chảy qua , iT1,3 = Id khi θ = θ2

cho xung điều khiển mở T2, T4 vì sự

có mặt của Ld nên dòng TT1,3 không

2πH E

Ä T H O Á N G

Ä T H O Á N G

θ1

H E

Ä T H O Á N G

Ta có phương trình:

D L

d

dic Xc

d

dicXcU

ic1 làm tăng dòng trong T4 và làm giảm dòng trong T3

ic2 làm tăng dòng trong T2 và làm giảm dòng trong T1

2

với Ud = α

.U222

25

θ α

U2

θ2 θ3

Hình 2-12a: sơ đồ nguyên lý trường hợp trùng dẫn

Hình 2-12b: đồ thị điện áp, dòng điện trường hợp trùng dẫn.

26

Chương III NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

CÂN DOSIMAT

Cân Dosimat là hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh lượng liệu vào máynghiền theo yêu cầu công nghệ Đồng thời cân mức liệu đổ vào máy nghiền theothời gian tấn/giờ và đưa lên đồng hồ chỉ thị báo cho người vận hành biết

3-1 Giới thiệu về công nghệ Dosimat.

Hệ thống điều khiển Dosimat là một hệ thống điều khiển tự động, hoàn toàntheo một chu trình kín Hệ thống Dosimat có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sảnphẩm Hàng giờ bột liệu được lấy ra từ đầu ra của máy nghiền liệu, được đưa vềphòng thí nghiệm bằng phương pháp bán tự động bột liệu được nghiền lại, cânđịnh lượng và ép thành viên Viên này là viên mẫu được đưa vào máy phân tíchRơnghen, chúng được phân tích và tính ra 8 mẫu phổ tương ứng với 8 hàmlượng của 8 nguyên tố chính trong mẫu: Si, Al, Fe, Ca, Mg, S, K, Cl

Các trị số cường độ phổ với một đường định trước cho sẵn (là kết quả củaphương pháp phân tích hóa) được đưa vào máy tính điện tử từ trước đó Tínhđược tỷ lệ % của các oxit các nguyên tố trên Căn cứ vào tỷ lệ % của các oxítmáy tính điện tử sẽ tính được ra 3 mô đun bão hòa với

KH =

2

3 2 3

2

8 , 2

) 35

, 0 65

, 1 (

SiO

O Fe O

Al SiO

2

O Fe O Al

SiO

+ = 1,7 ÷ 3,5 và AIM =

3 2

3 2

O Fe

O Al

≈ 0,7 ÷ 2

Căn cứ vào 3 mô đun FLS đã cho trước là hàm lượng % của 4 thành phầnphối liệu (đá vôi, đá sét, cát, sỉ) Máy tính sẽ phân tích ra tỷ lệ % cần thiết của 4thành phần phối liệu trên và sẽ tác động vào cân băng Dosimat Cân băng là bộ

27

phận thừa hành có nhiệm vụ cung cấp 4 thành phần phối liệu theo đúng tỷ lệ %phối liệu mà máy tính đưa ra.

3-2 Hệ thống truyền động điện.

Sơ đồ khối chung của hệ thống TĐĐ cân băng Dosimat ở hình (3-1)

a) Băng tải.

Là loại băng tải cao su dài 3,5 m, rộng 1,2 m được truyền động nhờ một động

cơ một chiều kích từ độc lập, kéo qua bộ giảm tốc và được điều khiển bằng hệthống cân tự động

Băng tải truyền động theo phương năm ngang Động cơ quay tang trống chủđộng nhờ ma sát mà băng tải truyền động Để khắc phục độ võng của băng tảingười ta đặt các con lăn ở phía dưới lòng băng tải

Toàn bộ băng tải và giá đặt băng tải, động cơ đều đặt trên giá cân và được đèlên tế bào cân tức là tế bào cân đặt ở phía dưới hai bên giá băng tải

c) Tủ điều khiển Dosimat.

Được đặt trong cabin điều khiển cầu xúc mặt trước của bộ điều khiển Dosimatgồm:

- Một đồng hồ chỉ kim đo tốc độ vòng/ phút

28

- Đồng hồ đo tổng (tấn) dạng công tơ mét.

- Một đồng hồ kim chỉ tấn/giờ

- Một công tắc thao tác START/STOP

- Một công tắc chọn mức vận hành LOCALMAN-AUTOCONTROL

Đồng thời trên trung tâm cũng được bố trí các chỉ thị tương tự

3.3 Nguyên lý điều khiển cân Dosimat.

a) Để hệ thống chuẩn bị làm việc phải có đủ các điều kiện sau:

- Điện áp nguồn cung cấp đến động cơ

- Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ÷12 V được đặt trước giới hạn dòngđiện phần ứng lớn nhất của động cơ Imax = 2 Iđm

- Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ÷12 V được đặt trước giới hạn tốc độmin cho động cơ

- Có nguồn kích từ

- Tín hiệu đặt trên trung tâm cho phép với các điều kiện trên thì động cơ

đã xác định một góc α ban đầu cho các Thyristor Khi đó Dosimat có tínhiệu báo sẵn sàng khởi động

b) Quá trình khởi động.

- Chạy tự động

Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10 b1

Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10b8 sang 10 a6

- Chạy tại chỗ

Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10 a4

Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10b8 sang 10 a6

29

Khi chạy tại chỗ thì tín hiệu đặt từ trung tâm không có tác dụng nữa mà phảithông qua tín hiệu tương ứng đặt tại công đoạn Tại chiết áp V5 có điện áp thayđổi từ 0 ÷ 10 V Để thay đổi điện áp vào khối 370-R.

- Khởi động

Khi trên trung tâm hoặc vận hành tại chỗ khởi động thì mạch được đóng vào

bộ biến đổi (BĐ-TĐ) dẫn đến động cơ được khởi động, Dosimat sẽ tự động điềuchỉnh tốc độ động cơ tăng hoặc giảm để được lượng liệu phù hợp tương xứngvới trị số đã được đặt trước

áp xung để điều khiển góc mở α tăng hoặc giảm làm thay đổi điện áp Phần ứngđộng cơ dẫn đến làm thay đổi tốc độ động cơ Khi đạt được trị số yêu cầu thì tínhiệu điều khiển và tín hiệu phát tốc sẽ bằng nhau về trị số và điện áp Đầu vào

bộ khuyếch đại A2 (A07) sẽ tương ứng là “0”

c) Cuộn kích từ.

Cuộn kích từ động cơ được cung cấp bởi bộ chỉnh lưu không điều khiển cầu 1pha (370-A04) Điện áp ra là không đổi Trong trường hợp mất điện áp từ mộtcụm trong bộ điều chỉnh sẽ tự động khóa Thyristor

3-4 Phân tích hệ thống điều khiển Dosimat.

3.4.1 Sơ đồ khối hệ thống.

Thành lập sơ đồ khối từ sơ đồ nguyên lý

30

Range

+

-+ -

Ri: Khối điều chỉnh dòng điện

ĐKFX: Khối điều khiển phát xung

BBĐ: Bộ biến đổi Tiristơ

Đ: Động cơ

4.4.2 Sơ đồ nguyên lý chung của bộ cân Dosimat

Để đo trực tiếp lượng liệu (trọng lượng) đổ vào máy nghiền người ta dùng tếbào cân gắn dưới giá băng tải mang liệu Tín hiệu đầu ra của tế bào cân bằng tỷ

lệ với khối lượng của vật liệu tác dụng trên một tiết diện Tế bào cân bao gồmcác bộ cảm biến sức căng Điện trở lực thay đổi theo lực tác dụng nên nó nghĩa

là thay đổi theo khối lượng vật liệu trên băng tải Các điện trở của cảm biếnđược nối điện vào một cầu Wheatstone

Điện áp ra của cầu được đưa đến bộ khuyếch đại mv (370-K) chức năng của

bộ khuyếch đại mv này là khuyếch đại điện áp đưa từ tế bào cân tới rồi đưa lênchỉ thị Bộ khuyếch đại này có liên quan tới chiết áp Range, chiết áp này để điềuchỉnh hệ số khuyếch đại Đầu ra của bộ khuyếch đại mv

31

(370-K) được so sánh với tín hiệu từ máy tính đưa xuống tạo nên tín hiệu điềukhiển đưa đến bộ (370-R).

Bộ (370-R) là bộ khuyếch đại thuật toán (trong sơ đồ có 2 bộ khuyếch đại370R) Một bộ khuyếch đại được sử dụng như một bộ biến đổi phân cực khithiết bị chạy không có cân Khi chạy tại chỗ Rơle d1 đóng tiếp điểm 10a9 sangtiếp điểm 10a4 và rơle d3 đóng tiếp điểm 10b8 sang tiếp điểm 10a6 lúc này ngườivận hành tại chỗ sẽ chỉnh định triết áp R5 để đặt tín hiệu từ

0 ÷10 V tương ứng với lượng liệu tấn/giờ

Khi rơle d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10b1 và rơle d3 đóng tiếp điểm 10b8

sang 10a2 thì bộ khuyếch đại PI này cung cấp 1 tín hiệu analog giữa 0 và +10đến để điều khiển động cơ họat động Nếu khi lượng liệu trên băng ra nhiều hơnlượng liệu đặt trước tức là tốc độ động cơ tăng khi đó Uf tốc sẽ tăng qua (370-K)thì tín hiệu phản hồi dương hơn qua bộ PI tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độđộng cơ giảm xuống (tín hiệu ra ở cực b3 được nối phản hồi tới đầu vào để tạoluật điều khiển PI)

Bộ 370- C là bộ khuyếch đại cung cấp sự thay đổi trạng thái và báo động củatải trọng dưới Khi bộ khuyếch đại PI cung cấp điện áp lớn hơn +10 và trườnghợp khi tín hiệu khuyếch đại của (370-K) là quá nhỏ

Tín hiệu ra ở cực a2 của bộ 370-R là tín hiệu chủ đạo của bộ điều khiển tốc độ370-A08 Đây là bộ điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho nó tương ứng với tốc độ

đã đặt trước, tương ứng với tín hiệu đã đặt mà không phụ thuộc vào tác độngnhiễu như điện áp nguồn, nhiệt độ, sự thay đổi tải Tín hiệu đầu ra của bộ 370-Rđưa vào bộ điều chỉnh 370-A08 ở cực a1 (0 ÷+10) và đưa vào bộ khuyếch đạithuật toán A1

Sau đó tín hiệu chỉ đạo được đặt vào đầu đảo cực A2, tín hiệu phản hồi âm tốc

độ của máy phát tốc (đầu vào a8) cũng được đặt vào đầu đảo của khuyếch đạithuật tóan A2 Bộ khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ tạo luật điều khiển PI cóchức năng làm giới hạn được tín hiệu dòng điện cực đại Như vậy bộ 370-A08

32

sẽ điều khiển tốc độ động cơ theo tín hiệu chủ đạo đã đặt mà không phụ thuộcvào nhiễu Tín hiệu ra của bộ 370 –A08 được đặt vào cực b6 của bộ 370 – A07làm tín hiệu chủ đạo cho bộ điều chỉnh dòng điện 370 – A07 Đây là bộ điềuchỉnh dòng điện so sánh và tạo xung nhiệm cụ của bộ 370 –A07 lấy tín hiệuphản hồi âm dòng qua biến dòng so sánh với tín hiệu chỉ đạo đưa từ bộ 370-A08 sang làm tín hiệu chỉ đạo để điều chỉnh điện áp điều khiển cho ra một xung

có độ rộng thay đổi để điều khiển điện áp phần ứng động cơ

Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh dòng điện so sánh tạo xung 370-A07 được đưavào cực a6 của bộ 370-A06, chức năng của bộ 370-A06 là tạo điều khiển logicliên quan đến φ, tạo các tín hiệu xung răng cưa đồng bộ với điện áp phần ứng

Ở bộ 370-A04 là khối tạo tín hiệu đồng bộ và chỉnh lưu kích từ Khi có kích

từ thì Trazitơr sẽ mở tương ứng với một tín hiệu bằng 0 đưa đến cực a8 củakhối logic 370 – A06 Nếu không có kích từ thì trazitor sẽ khóa tương ứng vớitín hiệu bằng 1 (XF =1) đưa đến cực a8 của khối 370-A06 nó sẽ khóa bộ 370-A08 và 370 –A07 không cho hai bộ này hoạt động dẫn đến hệ thống ngừng hoạtđộng

Hai tín hiệu ra của bộ 370-A06 được đưa vào bộ khuyếch đại 370 – A05 dùng

để khuyếch đại xung mở sau đó được đưa đến biến áp xung để đến từng cặpThyristor

Hình 3.2: Sơ đồ khối chung cân băng Dosimat

33

3.4.3 Phân tích khối U 7 (mạch lực).(Hình 3-4)

- Giới thiệu sơ đồ

Biến áp nguồn 380v/300v là nguồn xoay chiều qua cầu chì bảo vệ S1 đưa vàocực 78-79 đầu vào của cầu chỉnh lưu một pha đối xứng gồm 4 Thyristor Nguồnmột chiều được lấy ra trên cực 35-54 của cầu chỉnh lưu đưa đến cuộn lọc sanbằng K1 và đến cực của động cơ Đầu 74-75 là đầu vào cực biến áp xung, đầu racủa biến áp xung lấy trên cực 3,4 và 5,6 sau đó đi vào cực G của Thyristor TH1,

H E

Ä T H O Á N G

Hình 3.3 đồ thị dạng điện áp, dòng điện mạch lực (U7)

Ở nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn giả sử dương tại cực 78 thì Thyristor

TH1, TH4 có điều kiện đê dẫn dòng Tại thời điểm φ1 phát xung điều khiển vàocực G của TH1 và TH4 tức là đầu 74-75 của biến áp xung có tín hiệu xung vàđầu 3,6 có xung dương (đầu ra của biến áp xung) Lúc này Tranzistor T1A và

T2A mở để đưa xung vào cực G của Thyristor Th1, Th4 hai Thyristor này dẫndòng theo mạch +78 →Th1 →54 →Động cơ →33 →Th4 →-79 Ở nữa chu kỳsau điện áp nguồn đổi dấu dương ở 79, âm ở 78 hai Thyristor Th1, Th4 bị khóalại và Th2, Th3 có điều kiện để mở ra Tại thời điểm π + α đưa xung điều khiểnvào cực G của Th2, Th3 tức là đầu 76, 77 của biến áp xung có tín hiệu xung điềukhiển, cực 3, 6 đầu ra biến áp xung là dương dẫn đến Tranzistor T1B, T2B mở đểđưa xung điều khiển đến cực G của TH2, Th3 +79 →Th3 →54 →Động cơ →Th2

Ä T H O Á N G

74 9u+

9n75-73

R4AC2A

PrintAR3A4,7nF1000VR1A

9u

C1AKrd

PrintC

5150

R5A

T1AD4A 3

-a2

-b1

PrintBR7B R8B C4B

K4,7nF

TH3R9B

R10B

D6B D7B D8B

R6B

T2BD5B6

6 D5A

5

C3AR8A

R9A

R10AATH4

4,7nF1000V

33

1000V

C4A4

D3B D2B D1B

D4B 3R5BT1B

R4BC2BK

TH2

RblR2B

C1B

R1B

R3B4,7àF1000V0,1àFC2

C3B0,1àF 9u

9u

Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý mạch lực (U7)

37