Phân tích dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng và hệ thống lọc bụi tĩnh điện nhà máy xi măng bỉm sơn

Phân tích dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng và hệ thống lọc bụi tĩnh điện nhà máy xi măng bỉm sơn

1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG I 6

1.1 Giới thiệu về công ty xi măng Bỉm Sơn 6

1.1.1 Giới thiệu chung 6

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển 6

1.2 Giới thiệu về công nghệ sản xuất xi măng 7

1.2.1 Khái niệm chung và các thành phần hóa học của xi măng 7

1.2.2 Các phương pháp sản xuất xi măng Error! Bookmark not defined 1.2.3 Ưu nhược điểm của từn phương pháp Error! Bookmark not defined 1.2.4 Công nghệ sản xuất xi măng 7

CHƯƠNG II 13

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CẤU TẠO CỦA BỘ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN, VẬN HÀNH HỆ THỐNG LỌC BỤI 13

2.1 Giới thiệu về hệ thống lọc bụi 13

2.1.1 Tầm quan trọng của hệ thống lọc bụi trong nhà máy 13

2.1.2 Các phương pháp lọc bụi 14

2.2 Cơ sở lý thuyết cho hệ thống lọc bụi 15

2.2.1 Điện trường và cường độ điện trường 15

2.2.3 Dòng điện trong chất khí – Sự ion hóa 15

2.2.4 Quầng sáng trong các thiết bị lọc bụi tĩnh điện 15

2.2.5 Sự tích điện của các hạt bụi trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện 16

2.2.6 Sự chuyển động của các hạt bụi được tích điện trong điện trường 16

2.3 Các công đoạn phát sinh bụi và vị trí cần đặt bộ lọc bụi 16

2.4 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện 19

2.4.1 Nguyên lý chung 19

2.4.2 Cấu tạo của bộ lọc bụi tĩnh điện 19

2.5 Vận hành hệ thống lọc bụi tĩnh điện Error! Bookmark not defined 2.5.1 Khởi động hệ thống Error! Bookmark not defined 2.5.2 Vận hành hàng ngày Error! Bookmark not defined

2

2.5.3 Dừng hệ thống Error! Bookmark not defined 2.5.4 Các vấn đề khi vận hành lọc bụi tĩnh điện Error! Bookmark not defined

Chương III 27

Phân tích sơ đồ hệ thống điện và tính toán nguồn cao áp cho bộ lọc bụi tĩnh điện Error! Bookmark not defined 3.1 Phân tích sơ đồ hệ thống điện 27

3.1.1 Hệ thống điện chính của lọc bụi tĩnh điện 27

3.1.2 Hệ thống PLC điều khiển hệ thống lọc bụi tĩnh điện Error! Bookmark not defined 3.1.3 Hệ thống điện của hệ thống sấy sứ 27

3.1.4 Hệ thống điện của hệ thống động cơ búa gõ 28

3.2 Nguyên lý hoạt động bộ nguồn cao áp 28

3.2.1 Mạch Lực 28

3.2.2 Thiết kế mạch lực 32

3.2.3 Tính toán thiết kế máy biến áp lực 32

3.2.4 Tính chọn điốt 33

3.2.5 Tính toán máy biến áp 33

3.2.6 Bảo vệ quá dòng điện cho van: 38

Chương IV 40

Tìm hiểu về PLC S7-300 và phân tích chương trình điều khiển PLC cho bộ lọc bụi tĩnh điện 40

4.1 Giới thiệu PLC S7-300 40

4.1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình 40

4.1.2 Các Tín hiệu kết nối với PLC Error! Bookmark not defined 4.1.3 Các Modul của PLC S7_300 Error! Bookmark not defined 4.1.4 Bộ nhớ PLC 40

4.1.5 Phân loại khối trong S7300 42

4.1.6 Các vùng nhớ của S7-300 43

4.1.7 Tập lệnh của S7-300 46

4.2 Phân tích chương trình điều khiển PLC cho bộ lọc bụi tĩnh điện 53

CHƯƠNG 5 66

KẾT LUẬN 66

3

LỜI CẢM ƠN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Mục lục hình ảnh Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ 7

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng 10

Hình 2.1 vị trí đặt bộ lọc bụi 18

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ lọc bụi 19

Hình 2.3 Cấu tạo bộ lọc bụi tĩnh điện 20

Hình 2.4 Điện cực phóng dây và điện cực phóng khung cứng 20

Hình 2.5 Các loại dây của điện cực phóng 21

Hình 2.6 Các tấm điện cực thu 22

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện của ESP 22

Hình 2.8 Một hệ thống gõ điển hình của ESP và hệ thống xung gõ từ 23

Hình 2.9 Máng thu bụi 24

Hình 2.10 25

a) Hệ thống tải bụi kiểu vít 25

b) Hệ thống băng tải dùng khí nén 25

c) Hệ thống tải bụi kiểu băng tải trượt 25

Hình 3.1 Hệ thống điện chính của lọc bụi tĩnh điện (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Sơ đồ tủ PLC Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Sơ đồ trang bị điện hệ thống sấy sứ (inA3) Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Hệ thống điện của hệ thống động cơ búa gõ (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Sơ đồ mạch lực nguồn cao áp 29

Hình 3.6 Sơ đồ bộ điều áp xoay chiều 29

Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc PLC 40

Hình 4.2: Mô hình dữ liệu kiểu bool 44

Hình 4.3: mô hình dữ liệu kiểu Byte Error! Bookmark not defined Hình 4.4: Mô hình dữ liệu kiểu WORD 45

Hình 4.5: Mô hình dữ liệu kiểu Dword 45

Hình 4.6: Tiếp điểm thường hở 47

Hình 4.7: Tiếp điểm thường đóng 47

Hình 4.8: Lệnh Not 47

Hình 4.10: Ngõ ra 47

Hình 4.11: Mô hình gán kết quả 48

Hinh 4.12: Lệnh Reset Bit 48

Hinh 4.13: Lệnh Set Bit 48

Hình 4.14: mô hình ví dụ cho bộ RS 48

Hình 4.15: mô hình ví dụ cho bộ SR 49

4

Hình 4.16: Vi phân cạnh lên 49

Hình 4.17: Vi phân cạnh xuống 50

Hình 4.18: mô phỏng timer 50

Hình 4.19: mô phỏng counter up anh down 51

Hình 4.20: Mô phỏng counter up 52

Hình 4.21: Mô phỏng counter down 52

Hình 4.22 Lưu đồ vòng quét chương trình 53

Hình 4.23 Lưu đồ chương trình khối FC10 (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 4.24 Lưu đồ chương trình khối FC40 (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 4.25 Lưu đồ chương trình khối FC50 (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 4.26 Lưu đồ chương trình khối FC21 (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 4.23 Lưu đồ chương trình khối FC51 (in A3) Error! Bookmark not defined Hình 4.28: lưu đồ khối FC99 (inA3) Error! Bookmark not defined

5

LỜI NÓI ĐẦU

Trước sự phát triển của nền kinh tế trong nước, nhu cầu về vật liệu xây dựng tăng cao trong đó xi măng đóng vai trò quan trọng và không ngừng phát triên để đáp ứng nhu cầu xây dựng cơ sở vật chất của cả nước cả về chất lượng và số lượng và chủng loại sản phẩm

Hiện nay mạng lưới các nhà máy xi măng phân bố tất cả các vùng trên cả nước với quy mô và công nghệ sản xuất khác nhau bao gồm:

55 nhà máy xi măng lò đứng sản xuất theo phương pháp bán khô với quy mô công suất các lò đứng từ 140 tấn clinker/ngày đến 240 tấn clinker/ngày

3 nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp ướt có công suất các lò quay từ 413 tấn clinker/ngày đến 1.7550 tấn clinker/ngày

9 nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp khô có công suất các lò quay từ 3.000 tấn clinker/ngày đến 5.800 tấn clinker/ngày

Trong vòng mười năm nay lĩnh vực này đã được đầu tư khá đa dạng về quy mô công suất nhà máy, hình thức đầu tư và nguồn vốn nên ngành xi măng của Việt Nam có mức tăng trưởng khá mạnh cả về sản lượng và chủng loại với chất lượng cao được sử dụng rộng rãi trong các công trình khắp mọi miền đất nước

Với đề tài đồ án tốt nghiệp: “Phân tích dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng và

hệ thống lọc bụi tĩnh điện nhà máy xi măng Bỉm Sơn” nhiệm vụ của em là:

- Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lí của hệ thống lọc bụi tĩnh điện

- Phân tích sơ đồ trang bị điện và tính toán mạch lực

- Phân tích chương trình PLC điều khiển lọc bụi tĩnh điện

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Tiến, tập thể cán bộ

nhân viên trong công ty xi măng Vicem Bút Sơn đã giúp đỡ em trong quá trình thực tập

và làm đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên còn hạn chế về mặt kiến thức và thời gian nên không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của các thầy cô giáo

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Hoàng

6

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY XI MĂNG BỈM SƠN VÀ

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

1.1 Giới thiệu về công ty xi măng Bỉm Sơn

1.1.1 Giới thiệu chung

Công ty xi măng Bỉm Sơn là Công ty cổ phần trực thuộc Tổng công ty xi măng Việt Nam đặt tại thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa, nằm trên diện tích 50 ha, cách quốc lộ 1A 3km về phía Tây, cách thành phố Thanh Hóa khoảng 30km về phía Bắc, cách Hà Nội khoảng 130km về phía Nam, đây là vị trí thuận lợi về giao thông đường bộ và đường sắt tạo điều kiện dễ dàng cho việc tiêu thụ sản phẩm Vị trí của nhà máy nằm gần vùng đá vôi, đất sét có trữ lượng lớn và chất lượng tốt, đây là hai nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xi măng chất lượng cao rất thuận tiện cho việc khai thác nguyên liệu phục vụ cho quá trình sản xuất

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển

Công ty xi măng Bỉm Sơn được khởi công xây dựng năm 1976 do Liên Xô (cũ) thiết kế, cung cấp thiết bị và giúp đỡ xây dựng với dây chuyền sản xuất xi măng bằng phương pháp ướt và đến năm 1983 thì công ty chính thức đi vào hoạt động với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm Sản phẩm xi măng Bỉm Sơn luôn đạt chất lượng cao, chiếm ưu thế trên thị trường được sử dụng cho các công trình lớn như: nhà máy thủy điện Hòa Bình, cầu Thăng Long, bảo tàng Hồ Chí Minh… và các công trình quốc phòng, dân sinh trên khắp mọi miền đất nước Sản phầm của công ty đã được cấp giấy chứng nhận hàng Việt Nam chất lượng cao, được cấp chứng chỉ quốc tế IS 2009

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng tăng cao tháng 03/1994 công ty xi măng Bỉm Sơn đã được Thủ tướng Chính Phù phê duyệt dự án đầu tư cải tạo nâng cấp và đưa vào sử dụng dây chuyền mới sản xuất xi măng theo phương pháp khô hiện đại hơn thiết bị tiên tiến và tự động hóa cao Dự án được khởi công ngày 13/01/2001 sau khi hoàng thành đã nâng công suất lò nung từ 1.750 tấn Clinker/ngày lên tới 3.500 tấn Clinker/ngày và nâng tổng công suất sản phẩm của nhà máy từ 1,2 triệu tấn/nắm lên tới 1,8 – 2,4 triệu tấn/năm

7

1.2 Giới thiệu về công nghệ sản xuất xi măng

1.2.1 Khái niệm chung và các thành phần hóa học của xi măng

Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nước và không khí, được tạo ra bởi việc nghiền chung clinke với thạch cao và một số phụ gia khác Clinke là thành phần quan

trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi măng

Clinker sản xuất bằng cách nung đến kết khối phối liệu đã được nghiền mịn và đồng nhất gồm hai nguyên liệu chính là đá vôi và đất sét, đồng thời có thêm thạch anh, quặng sắt và một số chất phụ gia để điều chỉnh Bốn ôxit chính trong clinker xi măng là : CaO, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 Tỉ lệ các ôxit cơ bản trong phối liệu biểu diễn thành phần hóa học của clinker, quyết định tính chất của clinker, và cũng là chỉ tiêu quan trọng nhất để kiểm tra và đánh giá chất lượng của xi măng Tổng hàm lượng của chúng chiếm khoảng ( 95%

 97% ) thành phần các chất trong clinker và thông thường tỉ lệ các ôxit này trong clinker như sau :

1.2.4 Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ Các công đoạn sản xuất xi măng:

8

- Chuẩn bị nguyên liệu

- Kho chứa liệu

- Công đoạn nghiền liệu

- Công đoạn đồng nhất liệu

- Công đoạn nung clinker

- Công đoạn nghiền xi măng

- Công đoạn đóng bao

Cả hệ thống là sản xuất liên tục dài hạn nhưng các công đoạn hoạt động độc lập với nhau

Nhà máy xi măng Bỉm Sơn sản xuất theo phương pháp khô lò quay

9

Sơ đồ tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng

10

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng

Quá trình sản xuất xi măng được mô tả qua 3 giai đoạn cụ thể như sau:

a Quá trình chuẩn bị nguyên nhiên liệu:

Từ mỏ, đá vôi được khai thác (nổ mìn) và được vận chuyển bằng xe tải về đổ qua máy đập búa (1) đưa về kích thước nhỏ hơn và đưa lên máy rải liệu (2) để rải liệu chất thành đống trong kho (đồng nhất sơ bộ) Tương tự với đất sét, phụ gia điều chỉnh (quặng sắt, đá si líc, quặng bô xít ), than đá và nguyên liệu khác cũng được chất vào kho và đồng nhất theo cách trên Tại kho chứa, mỗi loại sẽ được máy cào liệu (5) và (6) cào từng lớp (đồng nhất lần hai) đưa lên băng chuyền để nạp vào từng Bin chứa liệu (7) theo từng loại đá vôi, đất sét, quặng sắt Than Đá thô từ kho chứa sẽ được đưa vào máy nghiền đứng (20) để nghiền, với những kích thước hạt đạt yêu cầu sẽ được đưa vào Bin chứa (21) còn những hạt chưa đạt sẽ hồi về máy nghiền nghiền lại đảm bảo hạt than nhiên liệu cháy hoàn toàn khi cấp cho lò nung và tháp trao đổi nhiệt

b Quá trình sản xuất Clinker thành phẩm

Từ các Bin chứa liệu (7), từng loại nguyên liệu được rút ra và chạy qua hệ thống cân định lượng theo đúng tỷ lệ cấp phối đưa ra từ nhân viên vận hành điều khiển (tỷ lệ

11

phối liệu được quyết định từ phòng thí nghiệm) Tấc cả nguyên liệu đó sẽ được gom vào một băng tải chung và đưa vào máy nghiền đứng (8) để nghiền về kích thước yêu cầu, tại đây nguyên liệu đã được đồng nhất một lần nữa Bột liệu sau khi nghiền được chuyển lên Silo đồng nhất (9) chuẩn bị để cấp cho lò nung, dưới Silo đồng nhất có hệ thống sục khí nén liên tục vào Silo để tiếp tục đồng nhất lần nữa

Để có một sản phẩm Clinker ổn định chúng ta thấy nguyên liệu phải qua ít nhất 4 lần đồng nhất

Tháp trao đổi nhiệt (11) và Lò quay nung Clinker (12)

Tháp trao đổi nhiệt (11) là một hệ thống gồm từ 3-5 tầng, mỗi tầng có 1 hoặc 2 Cyclone có cấu tạo để tăng thời gian trao đổi nhiệt của bột liệu Bột liệu được cấp từ trên đỉnh tháp và đi xuống, nhiệt nóng từ than được đốt cháy từ Calciner và lò nung đi lên sẽ tạo điều kiện cho phản ứng tạo khoáng bên trong bột liệu Mặc dù bột liệu đi xuống và khí nóng đi lên nhưng thực chất quá trình này là trao đổi nhiệt cùng chiều do cấu tạo đặc biệt của các Cyclon trao đổi nhiệt

Lò nung (12) có dạng hình trụ tròn đường kính từ 3 - 5 mét và dài từ 30 - 80 mét tùy vào công suất của lò Vỏ lò nung được làm băng thép chịu nhiệt, bên trong có lót một lớp vật liệu chịu lửa Góc nghiêng của lò từ 3 - 5 để tạo độ nghiêng cho dòng nguyên liệu chảy bên trong Tại đầu ra của Clinker sẽ có một dàn quạt thổi gió tươi làm nguội nhanh Clinker

Than mịn được rút từ Bin chứa trung gian (21) cấp cho các vòi đốt ở tháp trao đổi nhiệt và lò nung để được đốt cháy nung nóng bột liệu Phối liệu được rút ra từ Silo chứa (9), qua cân định lượng và được đưa lên đỉnh tháp trao đổi nhiệt bằng thiết bị chuyên dùng Từ trên đỉnh tháp (11), liệu từ từ đi xuống qua các tầng Cyclone kết hợp với khí nóng từ lò nung đi lên được gia nhiệt dần lên khoảng 800-9000C trước khi đi vào lò nung (12) Trong lò, ở nhiệt độ 14500

C các oxit CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 có trong nguyên liệu kết hợp với nhau tạo thành một số khoáng chính quyết định chất lượng của Clinker như: C3S, C2S, C3A và C4AF Viên Clinker ra khỏi lò sẽ rơi xuống dàn làm lạnh (13),

hệ thống quạt cao áp đặt bên dưới sẽ thổi gió tươi vào làm nguội nhanh viên Clinker về nhiệt độ khoảng 50 ÷ 900C, sau đó Clinker sẽ được chuyển lên Silo chứa Clinker

Clinker sẽ được rút từ Silo, cấp vào Bin chứa (15) để chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình nghiền xi măng Tương tự Thạch Cao và Phụ Gia từ kho cũng được chuyển vào Bin

Từ Silo chứa (22) xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau:

- Rút xi măng cấp trực tiếp cho xe bồn nhận hàng dạng xá/rời

- Và cấp qua máy đóng bao (23), để đóng thành từng bao 50kg giao đến từng phương tiện nhận hàng.

13

CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CẤU TẠO CỦA BỘ LỌC BỤI

TĨNH ĐIỆN

2.1 Giới thiệu về hệ thống lọc bụi

2.1.1 Tầm quan trọng của hệ thống lọc bụi trong nhà máy

Công nghiệp ngày càng phát triển đồng nghĩa với lượng bụi thải ra càng nhiều Vấn đề bảo vệ môi trường sống hiện nay lại càng được đặc biệt quan tâm Lọc bụi trong công nghiệp là một trong các vấn đề kỹ thuật cần thiết và bắt buộc, nhằm bảo vệ môi trường trong sạch, điều kiện làm việc cho người lao động và bảo vệ môi trường sống nói chung

Hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như xi măng, luyện kim, khai khoáng… đều phải xử lý bụi trong quá trình sản xuất Các bước thiết kế và sử dụng hệ thống lọc bụi công nghiệp, cần phải tính đến nhiều yếu tố khi lựa chọn thiết bị lọc bụi cho một đối tượng công nghiệp cụ thể nào đó Khi lựa chọn các phương pháp và thiết bị để làm sạch khí, ngoài kích thước của bụi phụ thuộc vào điều kiện hình thành của nó, cần tính đến tính chất lý hóa của bụi

Với đặc thù sản xuất xi măng có nhiều khí bụi, ồn, chất thải phát sinh ở các công đoạn: Lò nung, nghiền than, nghiền xi măng, đóng bao…làm ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường mà trong đó bụi là vấn đề rất lớn ảnh hưởng đến môi trường Hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như xi măng, luyện kim, khai khoáng…đều phải xử lý bụi trong quá trình sản xuất Khi lựa chọn các phương pháp và thiết bị để làm sạch khí, ngoài kích thước của bụi phụ thuộc vào điều kiện hình thành của nó, cần tính đến tính chất lý hóa của bụi

Để tiến hành thiết kế, phải thu thập được đầy đủ các số liệu ban đầu, sau đó phác họa những sơ đồ các hệ thống lọc bụi có thể sử dụng được và tiến hành tính toán để chọn phương án tối ưu và hiệu suất lọc bụi, chi phí đầu tư xây dựng và sử dụng chúng

Với đặc thù sản xuất xi măng có nhiều khí bụi, ồn, chất thải phát sinh ở các công đoạn:

Lò nung, nghiền than, nghiền xi măng, đóng bao…làm ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường mà trong đó bụi là vấn đề rất lớn ảnh hưởng đến môi trường

14

2.1.2 Các phương pháp lọc bụi

a Lọc bụi theo phương pháp trọng lực

Các hạt bụi đều có khối lượng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt có xu hướng chuyển động từ trên xướng dưới (đáy của thiết bị) Tuy nhiên, đối với các hạt nhỏ, ngoài tác dụng của trọng lực còn có lực chuyển động của dòng khí và lực ma sát môi trường Như đã biết trở lực phụ thuộc vào nhiều nhân tố trong đó có kích thước hạt bụi, do đó sẽ ảnh hưởng tới tốc độ lắng của hạt bụi Vì vậy lọc bụi theo phương pháp lọc bụi trọng lực này chỉ áp dụng với những hạt có kích thước lớn

b Lọc bụi theo phương pháp ly tâm-xiclon-tấm chớp-lọc bụi theo quán tính

Khi dòng chuyển động đổi hướng hoặc chuyển động theo đường cong, ngoài trọng lực tác dụng lên hạt còn có lực quán tính, lực này lớn hơn rất nhiều lần so với trọng lực Dưới ảnh hưởng của lực quán tính, hạt có xu hướng chuyển động thẳng, nghĩa là các hạt

có khả năng tách ra khỏi dòng khí Hiện tượng này được sử dụng trong các thiết bị lọc xiclon-tấm chớp… Các thiết bị này chỉ có khả năng tách các hạt có kích thước > 10µm, nên dùng các hạt nhỏ sẽ không có hiệu quả

c Lọc bụi theo phương pháp ẩm

Khi các hạt bụi tiếp xúc với bề mặt dịch thể các hạt bụi sẽ bám trên bề mặt đó, dựa trên nguyên tắc đó có thể tách các hạt bụi ra khỏi dòng khí Thực nghiệm cho thấy theo phương pháp này chỉ thu hồi các hạt bụi có kích thước >3÷ 5µm Các hạt bụi nhỏ nếu lọc bụi theo phương pháp ẩm sẽ kém hiệu quả

d Lọc bụi theo phương pháp lọc bụi tĩnh điện

Khí chứa bụi được dẫn qua điện trường có điện thế cao Dưới tác dụng của điện trường khí bị ion hóa Các ion tạo thành bám trên các hạt bụi và tích điện cho chúng Các hạt sau khi tích điện được qua một điện trường, chúng sẽ bị hút về các cực trái dấu Phương pháp này dùng để thu hồi các hạt bụi nhỏ có kích thước bất kỳ Ta có thể thấy được ưu điểm vượt trội của thiết bị lọc bụi điện so với các thiết bị lọc bụi khác đó là nó

có thể lọc bụi với các hạt có kích thước bất kỳ Ngoài ra lọc bụi tĩnh điện còn có những

ưu điểm khác như: hiệu suất khử bụi cao có thể hơn 99 , tổn thất áp lực dòng nhỏ, có thể lọc được bụi có kích thước rất nhỏ: 0.1 µm, tiêu hao điện năng thấp, lưu lượng khói đi qua thiết bị lớn, chịu được nhiệt độ cao: có thể lên đến 4500

C,

Với những ưu điểm trên ta chọn lọc bụi tĩnh điện cho các nhà máy có lưu lượng bụi thải ra nhiều như nhà máy xi măng, luyện kim, khai khoáng… là tối ưu hơn cả

2.2.3 Dòng điện trong chất khí – Sự ion hóa

Sự chuyển dịch có hướng của các điện tích gọi là dòng điện Các vật chất được chia ra thành 2 loại: vật dẫn điện và vật không dẫn điện

Trong điều kiện bình thường các phân tử, nguyên tử tồn tại ở trạng thái trung hòa Nếu các khí được ion hóa sẽ tạo thành các ion dương và ion âm Trong khí có thể tạo thành các ion âm vì một phần tử khí trung hòa kết hợp với các điện tử tự do

Khi tăng thế hiệu giữa các điện cực, dòng điện tăng hầu như tỉ lệ với điện áp Tiếp tục tăng điện áp, sự tăng dòng điện chậm lại, nếu tăng điện áp thêm nữa thì dòng điện không tăng là do không thay đổi cường độ ion hóa, do vậy số lượng điện tích tự do trong khí không thay đổi Dòng điện cực đại ứng với cường độ ion hóa đã cho gọi là dòng điện bão hòa

Khi thế hiệu đủ lớn, các điện tích có trong khí chuyển động được tăng tốc mạnh đã gây nên sự va đập các phần tử khí và tiếp tục ion hóa chúng Các ion và điện tử mới tạo thành sẽ chuyển động và được tăng tốc bởi điện trường Đồng thời tiếp tục ion hóa các phần tử khí mới Số lượng lớn các ion và electron tạo thành trong khí dẫn đến làm tăng dòng điện đột biến

2.2.4 Quầng sáng trong các thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Thực chất của quá trình lọc bụi điện là sự nạp điện cho các hạt bụi chứa trong khí Các hạt này sẽ tách ra khỏi dòng khí dưới tác dụng của điện trường Quá trình này xảy ra trong trường điện gồm có các điện cực phóng và điện cực thu Để tích điện cho các hạt bụi thì dòng ion được tạo nên bởi quầng sáng trong điện trường không đều gồm hai hệ thống điện cực: điện cực phóng (-) và điện cực thu (+) Điện tích quầng sáng chỉ phát

2.2.5 Sự tích điện của các hạt bụi trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Vùng cạnh điện cực lắng xảy ra sự va đập ion gọi là quầng sáng, vùng nằm giữa điện cực phóng và điện cực thu gọi là vùng ngoài chiếm thành phần chủ yếu không gian chứa các điện cực Khi điện cực phóng được cấp điện âm, các ion dương tạo thành sẽ trung hòa điện ở điện cực phóng Dưới tác dụng của điện các ion âm sẽ chuyển động ra vùng ngoài và bị hút tới điện cực lắng

Sự tích điện cho các hạt bụi trong thiết bị lọc là vì có sự bắn phá ion dưới tác dụng của điện trường Ngoài ra các ion tiếp xúc được với các hạt bụi còn là vì sự chuyển động nhiệt phần tử

2.2.6 Sự chuyển động của các hạt bụi được tích điện trong điện trường

Theo trên, dấu điện tích trên các hạt cũng chính là dấu mà các ion trao cho hạt Vì vậy khi các hạt chứa bụi điện tích nằm ở khoảng không gian giữa hai điện cực thì nó sẽ chuyển động từ điện cực phóng tới điện cực lắng Nếu ở vùng quầng sáng có các ion dương thì một số hạt bụi sẽ tích điện dương và bị hút tới điện cực phóng

Ngoài ra tác dụng lên điện tích còn có các lực sau: trọng lực, lực gió điện, lực dòng khí cuốn các hạt bụi Các lực này tác dụng lên các hạt bụi trong thiết bị có thể coi là không đáng kể

2.3 Các công đoạn phát sinh bụi và vị trí cần đặt bộ lọc bụi

Công đoạn khai thác, đập nhỏ và vận chuyển đá vôi, đất sét về kho của nhà máy: Nguồn bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá vôi, đất sét của máy nghiền trước và sau khi cho đá, đất vào Tiếp đến đá vôi, đất sét được đưa lên băng tải chuyển tới kho và rải liệu

di động, ở giai đoạn này quá trình rót đổ chuyển đổi vị trí sẽ phát sinh ra bụi vào không khí xung quanh

Tại các kho chứa và đồng nhất nguyên liệu: Nguồn bụ phát sinh tại các vị trí chuyển đổi của các băng tải và các vị trí đổ rót nguyên liệu vào két định lượng

Công đoạn nghiền nguyên liêu: Nguyên liệu từ các két định lượng qua hệ thống định lượng phục vụ cho máy nghiền Tại máy nghiền liên hợp chu trình kín (có tận dụng

17

khí thải từ lò nung để sấy khô nguyên liệu nâng cao hiệu quả cho quá trình nghiền) các hạt mịn được đưa tới silo Tại Silo các hạt mịn được lấy lại theo hệ thống gầu nâng và máng khí động tới silo đồng nhất còn phần khí và bụi được đi qua lọc bụi tổ hợp để lọc, nhằm đảm bảo nồng độ bụi của khí thải 50 mg/Nm3 và nhiệt độ khí thải 1500C và thải

ra ngoài qua ống khói Trong trường hợp máy nghiền không hoạt động nguồn khí thải này sẽ được chuyển vào tháp điều hòa có hệ thống phun nước làm lạnh, giảm nhiệt độ của khí thải xuống còn 150oC rồi cũng đưa trở về qua thiết bị lọc bụi tổ hợp và thải ra ngoài qua ống khói

Công đoạn đồng nhất bột liệu và cấp liệu lò nung: Bột phối liêu được vận chuyển lên silo đồng nhất bằng băng tải và cấp vào thùng cấp liệu, tại đây phát sinh bụi do bột liệu vận chuyển trên máng thủy lực và đổ từ băng tải vào thùng cấp liệu Tại đây bụi chủ yếu phát sinh ra tại các vị trí bột liệu vào và ra khỏi hệ thống định lượng

Công đoạn nghiền và cung cấp than: Nguồn ô nhiễm tương tự như công đoạn nghiền liệu Những vị trí phát sinh khí và bụi trong quá trình rút từ kho than, vận chuyển

đổ rót vào két than thô, vào máy nghiền than sử dụng kiểu con lăn Tại máy nghiền sấy than, than bột được vận chuyển bằng dòng khí nóng (từ máy làm nguội Clinker) tới silo lắng để chuyển tới két than mịn Phần khí sau khi sấy than được đưa qua thiết bị lọc bụi

ẩm rồi thải ra ngoài qua ông khói

Công đoạn nung Clinker: Bột liệu sau khi được Canxi hóa tại buồng phân hủy vào

lò nung để tiếp tục quá trình nung luyện Clinker, nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là khí nóng tỏa ra xung quang vỏ và hai đầu lò nung Clinker

Công đoạn làm nguội Clinker: Clinker ra khỏi lò nung có nhiệt độ cao được làm lạnh bằng thiết bị làm lạnh kiểu ghi để làm nguội Clinker từ nhiệt độ 1370 > 650oC và nhiệt độ môi trường xung quanh Trong dây chuyền sử dụng một hệ thống quạt gió với lưu lượng khoảng 6800Nm3/phút, lấy không khí bên ngoài thổi vào thiết bị làm nguội Khí thải tại ngăn thứ nhất của thiết bị làm lạnh có nhiệt độ cao được cấp cho buồng phân hủy Phần còn lại qua lọc bụi tĩnh điện, một phần để sấy và nghiền than, phần còn lại thải

ra ngoài qua ống khói

Công đoạn vận chuyển chứa Clinker: Chủ yếu ở công đoạn này nguồn bụi phát sinh trong quá trình chuyển đổi trên các băng tải và vị trí đổ Clinker vào Silo Tại đây có

bố trí các thiết bị lọc bụi kiểu túi

18

Công đoạn nghiền xi măng: Nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình

từ cân định lượng xuống hệ thống vận chuyển xi măng Bột xi măng sau khi ra khỏi máy nghiền được chuyển tới thiết bị phân ly và tập trung vào các silo chứa Phần khí thải sau khi phân ly được xử lý bằng thiết bị lọc túi, còn phần khí thải cho thông gió máy nghiền đưa tới thiết bị lọc bụi tĩnh điện và thải ra ngoài qua ống khói

Công đoạn chứa và đóng bao xi măng: Nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình vận chuyển đến các silo và quá trình rót xi măng vào các bao xi măng, các máy đóng bao tự động

Trong dây truyền công nghệ sản xuất xi măng các công đoạn nghiền liệu, xi măng, than và lò nung là những nơi phát sinh lượng bụi rất lớn nên tại các vị trí đập đá vôi, đất sét, thạch cao, nghiền xi măng, đóng bao, két chứa, các điểm chuyển hướng băng tải… đều là các điểm phát sinh ra bụi Vì thế cần phải có hệ thống lọc bụi tại đó để thu bụi, để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người Đồng thời cũng là tiết kiệm kinh tế, khi mà việc thu lại bụi để làm nguyên liệu sản xuất Tùy từng vị trí mà ta đặt các bộ lọc bụi tay

áo hay lọc bụi tĩnh điện

Hình 2.1 vị trí đặt bộ lọc bụi

19

2.4 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện

2.4.1 Nguyên lý chung

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ lọc bụi

Khí bụi được đưa qua trường tĩnh điện mạnh giữa các bản cực của lọc bụi điện, các điện cực được đặt song song đối xứng cách nhau một khoảng d=2035 cm, với qui ước

là một cực dương (là điện cực lắng) và một cực âm (là điện cực phóng)

Khi đặt điện áp U Umax lên hai bản cực sẽ hình thành quầng sáng hồ quang phá hủy điện cực Nếu U Umax sẽ tạo ra quá trình ion hóa hạt bụi, các hạt bụi bị nhiễm điện

và nhiễm điện âm là chủ yếu Khi đó chúng sẽ chuyển động dưới lực hút tĩnh điện về phía cực dương và trong quá trình chuyển động nó có thể va đập vào các hạt bụi khác làm cho toàn bộ không gian bị ion hóa tạo thành đám mây nhiễm điện tích âm, đám mây này chuyển động liên tục về phía điện cực dương và khi tiếp xúc với cực dương thì nhường điện tử cho bản cực này để trung hòa về điện, lắng xuống theo bề mặt của bản cực dương Các hạt bụi bám trên các bản cực, sau một thời gian sẽ dùng búa gõ để cho bụi rơi xuống phễu và thu hồi bụi

2.4.2 Cấu tạo của bộ lọc bụi tĩnh điện

Bộ lọc bụi tĩnh điện ký hiệu là ESP (Electrode statics precipitator) bao gồm:

- Điện cực phóng (discharge electrode) - Bộ gõ (Rapper)

- Máng thu (hopper) - Điện cực thu (collection electrode)

- Vỏ (shell) - Hệ thống điện (electrical system)

- Hệ thống tải bụi

Điện cực phóng kiểu dạng các vòng dây mỏng có kích thước đường kính khác nhau từ 0,13 -0,38 cm (0.05-0,15 in\

Hình 2.4 Điện cực phóng dây và điện cực phóng khung cứng

Các dây này thường được làm từ thép carbon cao, nhưng cũng có thể được làm bằng thép không gỉ, đồng, hợp kim titan, inconel và nhôm Các vật nặng được làm bằng

Hình 2.5 Các loại dây của điện cực phóng

b Điện cực lắng

Yêu cầu chung: Kết cấu của điện cực ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu của lọc bụi tĩnh điện Yêu cầu chung cho các điện cực lắng là bề mặt hướng về điện cực phóng phải bằng phẳng, không lồi lõm để ảnh hưởng (làm giảm) đến điện áp làm việc của lọc bụi tĩnh điện

Hệ thống điện cực lắng có khối lượng lớn, chiếm tỷ lệ giá thành cao trong lọc bụi tĩnh điện, nên cần thiết để khối lượng của chúng nhỏ nhất có thể, sao cho đủ cứng vững, đảm bảo được hình dạng bề mặt cho trước, vì sự biến dạng sẽ làm giảm khoảng cách giữa các điện cực trái dấu -> làm giảm hiệu suất bộ lọc bụi

Hệ thống điện cực lắng còn phải chịu rung gõ tốt để tách bụi, chịu được lực xung

do búa gõ trong cả điều kiện nhiệt độ tăng lên

Hiện nay sử dụng cực lắng dạng tấm bởi vì khối lượng khí lớn và thường chất thành đống Các tấm cực này thường được làm bằng thép carbon Tuy nhiên, đôi khi được làm bằng thép không gỉ, thép hợp kim đặc biệt cho trong các điều kiện dòng khí thải Các tấm có độ dày khoảng 0,05-0,2 cm Các tấm này thường cao từ 6 đến 12 m

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện của ESP

Máy biến áp - chỉnh lưu, các thiết bị điện áp cao điều khiển cường độ điện trường phát ra giữa 2 cực phóng và thu Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng máy biến áp chỉnh lưu T_R Máy BA nâng điện áp từ 380V lên điện áp khoảng 20.000 - 80.000V Đây là điện áp cao đủ để gia tốc cho các hạt di chuyển tới cực thu Bộ chỉnh lưu biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều Đa số các bộ lọc bụi ngày nay sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn và MBA dầu hoặc MBA askarel-filled

Hệ thống đồng hồ đo các thông số sau:

- Điện áp sơ cấp: điện áp sơ cấp thường từ 220- 380V

Cực thu được gõ theo một số cách Một hệ thống gõ sử dụng búa đặt trên trục quay như hình 2.7 Khi trục quay, các tay búa nện xuống và đập xuống các thanh đỡ các tấm cực thu Cường độ gõ được điều khiển bởi trọng lượng búa và độ dài của tay búa Tần số gõ có thể thay đổi bằng cách hiệu chỉnh tốc độ của trục quay Vì thế, cường độ gõ

và tần số gõ có thể hiệu chỉnh theo sự thay đổi theo mật độ của bụi Một hệ thống gõ khác

sử dụng các dụng cụ gõ xung từ

Hình 2.8 Một hệ thống gõ điển hình của ESP và hệ thống xung gõ từ

Một bộ gõ xung từ có chày thép được nâng lên bởi xung dòng điện trong cuộn dây Chày thép sau đó chuyển động trở về vì lực trọng trường và đập xuống một cần nối với nhiều tấm cực như hình 2.7 Tần số và cường độ gõ có thể dễ dàng điều chỉnh bằng

hệ thống điều khiển dòng điện Tần số có thể là một lần gõ trong vài phút tới vài giờ với một cường độ từ 10 ÷ 24g's Các bộ gõ xung từ thường làm việc với tần số cao hơn nhưng với cường độ gõ nhỏ hơn so với bộ gõ dùng trục búa nện

kế cẩn thận.

Hình 2.9 Máng thu bụi

Đối với thiết bị lọc bụi cho máy nghiền than thì các phễu gom bụi có điểm đặc biệt

là ở phần cuối cùng của phễu (cửa phễu) có phần tử đốt nóng Phần tử này làm việc ngay

cả trong thời gian lọc bụi nghỉ không làm việc Phần tử đốt nóng phòng ngừa sự ngưng hơi của độ ẩm ở phần chóp cuối cùng của phễu (là phần nguội nhanh nhất) Các hạt bụi

có thể dính kết vào nhau do ẩm ở vùng này Do vậy lối ra của phễu có thể nhanh chóng bị tắc nghẽn

Phần tử đốt nóng của phễu được đóng hoặc ngắt bằng rơ le nhiệt đặt ở mặt tường phễu Rơ le thứ hai đặt ở phần tử đốt nóng để bảo vệ nó không bị đốt nóng thái quá Phần

tử đốt nóng của phễu chỉ cắt khi lọc bụi tĩnh điện bụi dừng lâu dài, ví dụ ngưng để bảo trì Khi dừng bảo trì, phần tử đốt nóng của phễu vẫn tiếp tục được đốt nóng trong 30 phút sau khi đã ngừng truyền khí khô “qua lọc bụi”

độ C) và không khí xung quanh (20 độ C) là lớn Sự chênh lệch về nhiệt độ quá mức có thể phá các khớp vỏ và phễu và mối hàn ngoài Các điện cực thu và điện cực xả thường được treo theo chiều dọc ảnh hưởng của lực hấp dẫn Điều này cho phép các yếu tố để

mở rộng hoặc co lại khi có sự thay đổi nhiệt độ này mà không bị ràng buộc hay bóp méo

h Ngoài ra còn một số bộ phận quan trọng

Electic vibrator- Bộ rung điện: Cực xả hay cực vầng quang cũng cần gõ để ngăn

cản bụi bám quá nhiều có thể gây trở ngại cho việc phóng hồ quang Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng khí hoặc bộ rung điện, thiết bị này tạo ra sự rung động nhẹ các dây cực xả Bộ rung động thường đặt bên ngoài nắp bộ lọc bụi và được liên kết với các khung chịu áp lực thông qua các thanh nối Khung chịu áp lực là bộ phận đỡ các

26

cực vầng quang (cực xả còn gọi là cực vầng quang) Một bộ cách điện, đặt trên các thanh nối, cách ly dòng điện với bộ gõ trong khi gõ

Búa nện dành cho cực xả khung cứng: Cực xả khung cứng được gõ bởi các búa nện

Các búa nện hoạt động tương tự như búa gõ bụi cho cực thu, các búa này được đặt trên các trục quay ngang Khi trục quay, các búa nện vào các xà từ đó lan truyền rung động tới các ống trung tâm của hệ thống cực xả, từ đó rũ sạch bụi

Hệ thống cửa xả bụi: Bụi lắng ở máng cần được nhanh chóng chuyển đi bằng hệ

thống tải bụi, hệ thống này có thể chạy tự động hoặc điều khiển bằng tay Cấu tạo đơn giản nhất của hệ thống tải bụi là hệ thống cửa trượt, khi bụi cần chuyển đi thì các tấm này được lấy ra, tuy nhiên thiết bị này chỉ phù hợp với những hệ thống nhỏ.Một thiết bị xả bụi khác là thiết bị xả bụi liên tục thường được cài đặt trong các ESP Thiết bị bao gồm hai van xả Khi bụi rơi xuống phễu, trọng lực của bụi làm van 1 mở ra bụi rơi xuống van

2, sau đó van 1 xả bụi tự động đóng lại, trọng lực bụi tiếp tục làm mở van 2 và bụi thải ra ngoài.Ở những ESP vừa hay cỡ lớn người ta sử dụng hệ thống xả bụi kiểu van quay Các van quay giống như một cánh cửa quay tròn, hai cánh van ghép lại đóng kín cửa xả và động cơ từ từ quay các cánh để bụi được xả ra ngoài

Thiết bị nối đất: Trước khi đi vào bên trong bộ lọc bụi, tất cả các phần chịu điện áp

cao cần phải được nối đất bằng tay ở ngay cửa kiểm tra Điều này là rất quan trọng để bảo vệ người, chống lại việc đóng vào điện áp cao do sai lầm nào đó

Khóa nối đất: Tất cả các phần chịu điện áp cao của lọc bụi tĩnh điện sẽ lập tức được

nối đất nhờ khóa nối đất, để tránh khi có nguy hiểm về nổ Khi khóa đóng tương ứng hệ thống phóng điện đã được nối đất và không có hiệu ứng vầng quang hoặc các hồ quang xảy ra bên trong lọc bụi Do đó ngăn ngừa được sự nổ của hỗn hợp khí Nếu thiết bị không làm việc, khóa nối đất nằm ở vị trí đóng và hệ thống phóng điện là nối đất

27

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN NGUỒN

CAO ÁP BỘ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

3.1 Mô tả buồng lọc bụi tĩnh điện xi măng Bỉm Sơn

Buồng lọc bụi tĩnh điện (hay Silo lọc bụi) có cấu tạo hình hộp chữ nhật, bên trên là

bộ nguồn tạo điện áp một chiều cao áp cho các bản cực, bên trong buồng lọc có 2 trường bao gồm các bản cực và hệ thống sấy sứ bộ gõ

3.1 Phân tích sơ đồ hệ thống điện

3.1.1 Hệ thống điện chính của lọc bụi tĩnh điện

Hệ thống điện của lọc bụi tĩnh điện được mô tả trên hình 3.14

Hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải hệ thống lọc bụi tĩnh điện được lấy từ nguồn 3 pha 380V từ dây L1, L2, L3 chia làm 2 lộ, một lộ đi qua aptomat 01Q1.1 đưa ra

3 cầu chì L1, L2, L3, lộ thứ 2 đi qua aptomat 01Q1.2 đến các thiết bị máy ngắt đổi chiều volt kế 01H1.3, 01H1.4, 01H1.5

Nguồn cấp từ dây L1, L3 qua aptomat 01Q1.4 được máy biến áp 01T1.5 được hạ

áp xuống 220V, điện áp được chia làm 2 lộ Một lộ cung cấp cho các thiết bị khác sử dụng nguồn 220V AC qua tiếp điểm phụ 01F1.5 Lộ thứ 2 tạo điện áp 24V DC sử dụng cho PLC S7-300 thông qua tiếp điểm phụ 01F1.6 và bộ chỉnh lưu xoay chiều thành 1 chiều 01G1.6.Điện áp 24V DC được chia làm 2 nhánh C2, C4 thông qua 2 tiếp điểm phụ 01F1.8, 01F1.9.Từ tiếp điểm 01F1.5(13-14) và 01F1.9(13-14) gửi tín hiệu vào PLC E/I17.1 thông báo đóng nguồn cho hệ thống

Hệ thống điện cao áp HV-Unit 3710500A01 và 3710500A02 được cấp nguồn thông qua bộ điều khiển điện áp cao 3710500SCP01

Hệ thống sấy sứ 3710500H01-02-03-04, 3710500H05-06-07-08 của 2 buồng 1HDE11 và 1HDE12 lấy điện trực tiếp từ dây L1, L2, L3 thông qua các aptomat 40Q3.1,40Q5.1 và 2 khởi động từ 40K2.5, 40K4.5 Hệ thống cung cấp điện khởi động cho các động cơ búa gõ 3 pha 3710500M01-02-03-04 được lấy từ dây L1, L2, L3 thông qua 4 aptomat 51Q1.1, 52Q1.1, 61Q1.1, 62Q1.1 và 4 khởi động từ 51K1.3, 52K1.3, 61K1.3, 62K1.3

28

3.1.2 Hệ thống điện của hệ thống sấy sứ

Hệ thống điện của hệ thống sấy sứ được mô tả trên hình 3.3

Bộ sấy sứ 37105 được cấp điện từ nguồn 3 pha (L1, L2, L3) qua tiếp điểm hở và khởi động từ Hai rơle 40K2.7 và 40K 4.7 tác động khi có tín hiệu ra từ PLC, dẫn đến 2 khởi động từ 40K4.5 và 40K2.5 có điện

Khi 2 khởi động từ làm việc sẽ có 1 tín hiệu truyền vào modul 01A4.4 Các tiếp điểm thường hở của 2 khởi động từ 40K4.5 và 40K2.5 sẽ đóng nguồn cấp điện cho các cuộn dây đốt của bộ sấy sứ, nguồn được lấy từ 2 pha của nguồn 3 pha (L1, L2, L3) qua aptomat và bộ tiếp điểm của khởi động từ

Hai bộ đo dòng 40K3.3 và 40k5.3 kiểm tra dòng điện của điện trở đốt bộ sấy sứ, nếu dòng điện bộ sấy nhỏ hơn giá trị quy định, rơle đầu ra khối đo dòng sẽ nhả, tín hiệu gửi về PLC cắt nguồn bộ sấy sứ

3.1.4 Hệ thống điện của hệ thống động cơ búa gõ

Hệ thống điện của động cơ búa gõ được mô tả trên hình 3.4

Khi đóng aptomat 51Q1.1 cấp nguồn cho mạch điện động cơ búa gõ, tiếp điểm 51Q1.1 và đầu vào I16.7 của PLC mở báo hiệu đã cấp nguồn cho mạch lực động cơ gõ

Khi ở chế độ điều khiển bằng tay, ấn nút 55S1.6 đầu vào I16.3 của PLC sẽ gửi tín hiệu ra Q61.1 đóng điện cho rơle 51K2.1 Rơle 51K2.1 đóng điện cho khởi động từ 51K1.3, tiếp điểm 51K1.3 đóng điện cho động cơ búa gõ Tiếp điểm thường mở 51K1.3 đóng đầu vào I16.6 báo hiệu động cơ búa gõ được cấp điện

3.2 Mạch nguồn tạo điện áp cao

3.2.1 Mạch Lực

Điện áp lưới có U=350 V được đưa vào mạch điều áp xoay chiều một pha dùng một cặp Thyristor nối song song ngược Điện áp sau khi qua mạch điều áp xoay chiều một pha thì có điện áp không phải hình sin nhưng vẫn đối xứng, sau đó được đưa vào MBA nâng điện áp lên hàng chục kV Sau MBA điện áp được đưa vào chỉnh lưu cầu ba pha, sau đó đưa ra cao áp lọc

Sơ đồ mạch lực tạo điện áp một chiều cao áp như hình 3.5

29

Hình 3.5 Sơ đồ mạch lực nguồn cao áp

a Bộ điều áp xoay chiều

Dạng điện áp ra của bộ điều áp phụ thuộc vào tải của nó và góc mở thyristor

Trên hình 3.7 là dạng điện áp trên tải thuần trở

30

Hình 3.7 Dạng điện áp trên tải thuần trở

- Khi α < θ < π - θ = α thì T1 có dòng, T1 mở điện áp tải bằng điện áp nguồn







2

2sin)(

U t

Trên hình 3.7 là dạng điện áp trên tải trở cảm:

Hình 3.8 Dạng điện áp trên tải trở cảm

Khi góc điều khiển α ≤ φ dòng tải s là liên tục và không phụ thuc góc điều khiển

ỏ Điều này đúng nếu xung điều khiển là xung rộng

31

Nếu xung điều khiển là xung hẹp dòng điện trong một nửa chu kỳ sẽ kéo dài quá thời điểm π + α Do đó khi T2 nhận đƣợc tín hiệu điều khiển tại π + α thì T2 chƣa thể mở ra đƣợc Điều này dẫn đến điện áp ra trên tải chỉ có trong một nửa chu kỳ và dòng có dạng đạp mạch một chiều

Với góc điều khiển α > φ dòng ti sẽ có dạng gián đoạn và luôn bắt đầu từ 0 tại θ

= α Dòng tải sẽ tuân theo quy luật:

e)sin(

2sin

e)sin(  Q  

Sau khi qua bộ điều áp điện áp không có hình sin nhƣng vẫn là điện áp đối xứng,

có thể tách các thành phần bậc một và bậc cao trong đó không có thành phần một chiều

Do vậy các thành phần xoay chiều của điện áp của điện áp sơ cấp MBA (hay điện áp hiệu dụng sơ cấp) vẫn đƣợc khuếch đại qua MBA: U2=kU1

3 Bộ chỉnh lưu

Biến điện áp xoay chiều sau MBA lực thành điện áp một chiều có độ nhấp nhô thấp để đƣa ra cao áp lọc

- Dòng điện làm việc là 1,6A

Hệ thống khi làm việc sẽ có tổn hao nhất định vì vậy ta thiết kế hệ thống với lượng

dự trữ là 10% về công suất do đó ra chọn biến áp tối đã trên tải U0=80 kV và dòng điện

sẽ là Id=1,755 A, công suất cực đại Pmax= 140 kV trong đó công suất làm việc Plv=128 kV

a Tính toán thiết kế máy biến áp lực

Các mức điện áp:

Điện áp lớn nhất sau chỉnh lưu Udo = Ud + ΔUv + ΔUba + ΔUdn

Trong đó:

Ud – điện áp chỉnh lưu

ΔUv – sụt áp trên các van

ΔUba = ΔUr + ΔUl – sụt áp bên trong biến áp khi có tải, bao gồm sụt

áp trên điện trở ΔUr và sụt áp trên điện cảm ΔUl những đại lượng này phụ thuộc vào từng loại vật liệu cấu tạo máy biến áp khi chọn sơ

33

U2 =

9 , 0

1.Udo=1,11.84 = 93,25 (kV) Vậy tỉ số biến đổi máy biến áp là:

93250 = 266

Vậy điện áp ngƣợc max mà các điốt phải chịu là:

Unm = 2.U2 = 2.95250 = 134,7 (kV)

và dòng điện tải là: Idđm = Id = 1,75 ( A.)

Suy ra giá trị Itb chảy qua mỗi điốt là:

ItbD =

2

Id = 0,875 (A)

Dòng điện chảy trong cuộn thứ cấp máy biến áp là:

I2 =1.11 Id = 1,86 (A) Giá trị hiệu dụng của dòng điện chảy trong cuộn sơ cấp máy biến áp là:

I1 = m.I2= 266.I2 = 465,5 (A)

Sụt áp trên 2 dãy điốt là: Ud =2.1,45.40 = 116 (V)

c Tính toán máy biến áp

34

Mạch từ :

Ta thiết kế máy biến áp dầu

Công suất máy biến áp là

Sđm = U2.I2 = 93,25.1,75 = 163,18 (kW )

Tính toán sơ bộ mạch từ

- Tiết diện trụ QFe của lõi thép biến áp được tính từ công thức :

Sba - công suất biến áp tính bằng [W]

kQ - hệ số phụ thuộc phương thức làm mát

kQ = 4  5 nếu là biến áp dầu

m - số trụ của máy biến áp , một pha có m=1

f - tần số nguồn điện xoay chiều f=50 Hz Với máy biến áp dầu ta chọn KQ = 5

50.1

10.18,163.5

Vậy chiều cao quấn dây là h = 44 cm

Tính toán dây quấn máy biến áp :

Số vòng dây của mỗi cuộn được tính

)(

44,4

10 4

vòng B

Q f

U W

Fe



Trong đó: W - số vòng dây của cuộn dây cần tính

U - điện áp của cuộn dây cần tính [V];

 2

baQ

f m

S k