Nghiên cứu đặc tính và các hệ thống điều khiển tổ hợp công nghệ tự động hóa trong sản xuất giấy và công nghệ in

Nghiên cứu đặc tính và các hệ thống điều khiển tổ hợp công nghệ tự động hóa trong sản xuất giấy và công nghệ in

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

BÀI TẬP LỚN

MÔN HOC: THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP ĐIỂN HÌNH

Đề tài: Nghiên cứu đặc tính và các hệ thống điều khiển tổ hợp công nghệ tự động hóa trong sản xuất giấy và công nghệ in

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Bích

Lớp : ĐKCN 5

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Công nghiệp giấy và in là nghành công nghiệp quan trọng đối với nền kinh tế nước nhà hiện nay Sản phẩm giấy và in rất cần thiết cho các ứng dụng trong cuộc sống vì ngoài những phương tiện truyền đạt thông tin mang tính công nghệ cao, thông tin trên giấy vẫn là rất cần thiết và tối quan trọng Công nghệ sản xuất giấy và in là công nghệ phức tạp có quy mô rộng lớn, nhiều đối tượng, quá trình hoạt động đồng thời liên tiếp nhau trong quá trìnhsản xuất Trong quá trình hội nhập kinh tế thị trường, vận hành theo cơ chế thị trường và tiêu chuẩn thế giới về chất lượng sản phẩm, nghành công nghiệp giấy và in đã có nhiều thay đổi lớn mang tính ứng dụng công nghệ cao, nhiều nhà máy được xây dựng và đi vào sản xuất đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế thị trường Để cạnh tranh tồn tại và phát triển, nghành giấy cần đầu tư dây truyền sản xuất hiện đại, ứng dụng các thiết bị mang tính công nghệ cao, đặc biệt là phải ứng dụng công nghệ tự đông hóa

Chính vì vậy nội dung của chuyên đề này nhằm mục đích nghiên cứu đặc tính và các hệ thống điều khiển các tổ hợp công nghệ tự động hóa trong sản xuất giấy và công nghiệp in, nhằm đem lại cái nhìn khái quát cũng như đi sâu chi tiết về nguyên lý xây dựng, cấu trúc các hệ thống truyền động hiên đại điều khiển các máy móc và các tổ hợp công nghệ

2 Khái niệm về tổ hợp công nghệ.

Trong mỗi ngành công nghiệp đều có các tổ hợp công nghệ,các tổ hợp này liên kết nhóm tổ máy công nghệ,máy móc và các phương tiện vận

chuyển.Thí dụ ở máy cán có giá trục cán,kéo cắt,đường lăn và máy đảo phôi,còn ở máy xén giấy có máy nén,nhóm ống sấy,máy cán láng,thiết bị quấn(được gắn liên tục với lưới di động và băng giấy).Theo nội dung có thể chia quá trình công nghệ sản xuất sản phẩm hoàn chỉnh ra làm ba

phần:chuẩn bị nguyên liệu đầu vào thành dạng thuận tiện cho việc chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh,sản xuất sản phẩm hoàn chỉnh,xử lý và đóng gói sản phẩm hoàn chỉnh để gửi đi tiêu thụ:

+Trong phần thứ nhất thì người ta sử dụng các tổ hợp công nghệ mà có

áp dụng máy bơm,máy nén,máy trộn,máy li tâm,máy tách,máy đo liều lượng

và các cơ cấu khác nằm trong nhóm thiết bị tiêu biểu đầu tiên

+Các tổ hợp công nghệ thuộc phần thứ hai là các tổ hợp cơ bản trong sản xuất,các tổ hợp này sử dụng thiết bị của các nhóm tiêu biểu khác nhau +Các tổ hợp công nghệ thuộc phần thư ba gồm: băng tải,máy đảo

phôi,máy lật,máy nâng di động và các máy móc tương tự khác

3 Các nhóm thiết bị điển hình của các tổ hợp.

a Hệ truyền động điện không điều chỉnh và có điều chỉnh sử dụng hệ thống công tắc và role

b Các bộ điều khiển lập trình và máy tính công nghiệp: là một hệ thống bao gồm phần cứng và phần mền máy tính

c Các thiết bị đo kiểm tra

-Thông thường các thiết bị biến đổi, lưu giữ, phân bố và đưa thông tin tham gia vào thành phần các mô đun của các bộ điều khiển lập trình.Trong các tổ hợp và tổ máy công nghệ người ta sử dụng các thiết bị đa dạng để nhận thông tin,các thiết bị này có khuynh hướng phát triển sau:

+Áp dụng rộng rãi các bộ cảm biến để kiểm tra điện từ, cơ khí, công nghệ, chất lượng các chi tiết

+Sử dụng thông tin để chuẩn đoán và thông báo về tình trạng của thiết bị qua hệ thống máy tính điều khiển

-Thiết bị đo-kiểm tra bao gồm: bộ cảm biến điện từ, bộ cảm biến cho các biến đổi cơ khí, các bộ cảm biến các biến công nghệ, thiết bị bảo vệ và đảo mạch

Chương I.

Các vấn đề chung về nguyên lý xây dựng,cấu trúc các hệ thống truyền động tự động hiện đại điều khiển các tổ hợp công nghệ.

I Cấu trúc tổ hợp công nghệ tự động hóa tiêu biểu.

Bất kỳ tổ hợp công nghệ hiện đại nào cũng được nhìn nhận như tổ hợp công nghệ tự động hóa, cùng với quá trình công nghệ tổ hợp công nghệ tự động hóa làm việc theo chương trình cài đặt nó thực hiện các công việc sau:

+Kiểm tra và điều chỉnh các chỉ số chất lượng về điện từ, cơ khí, và các tham số công nghệ của sản phẩm có sẵn

+Tối ưu hóa các chỉ số chung về chất lượng làm việc làm việc của tổ hợp công nghệ tự động hóa một cách tự động

+ Kiểm tra trạng thái trang thiết bị về kỹ thuật điện, cơ khí và công nghệ.Nhiệm vụ của THCNTĐH là biến đổi vật chất ban đầu thành sản phẩm hoàn chỉnh (hình 1.1) trên cơ sở nhận năng lượng P và thông tin I dưới dạng chương trình cài đặt

Bộ điều khiển của hệ thống thực hiện:Điều khiển nguồn,điều chỉnh

momen,tốc độ vị trí cơ cấu,điều khiển khởi động dừng và chế độ chức

năng,điều khiển tự động các bộ điều chỉnh,kiểm tra,bảo vệ và báo hiệu,lập các nhiệm vụ cho các bộ vi điều khiển lập trình,điều chỉnh các biến công nghệ,và sử dụng hệ thống mạng máy tính thực hiện:điều khiển giám sát,hiển thị…

II Thiết bị kỹ thuật của tổ hợp

1.Hệ truyền động điện không điều chỉnh và có điều chỉnh

a Hệ truyền đọng điện không điều chỉnh

Trong vai trò hệ truyền động điện không điều chỉnh (HTĐĐKĐC) theo tốc

độ, thông thường, người ta sử dụng HTĐĐ dõng xoay chiều Trong trường hợp cá biệt, người ta sử dụng HTĐ Đ có động cơ điện dị bộ (không đồng bộ)ngắn mạch Các động cơ kiểu này thường có công suất vừa và nhỏ Do vậy chúng được khởi động trực tiếp mà không cần hạn chế dòng Các đầu mối điều khiển chính trong các HTĐĐ như vậy thực hiện chức năng hạn chế dòn.Các đầu mối điều khiển chính trong các HTĐĐ như vayayj thực hiện chức năng nối mạch và bảo vệ Đối với HTĐĐ laoij này, người ta thường dùng sơ

đồ điều khiển rơ le công tắc tơ [29]

Bảo vệ động cơ khỏi đoản mạch có thể được thực hiện nhờ rơ le dòng lớn Các rơ le này làm việc dưới dạng ngắt dòng Khi làm việc (dù chỉ một trong các rơ le), tiếp điểm thường đóng (TĐTĐ) của nó sẽ ngắt mạch cuôn dây củacông tắc tơ Công tắc tơ ngừng làm việc và tiếp điểm thường mở của nó sẽ ngắt động cơ khỏi nguồn nuôi

Bảo vệ động cơ khỏi bị quá tải Bảo vệ dòng, chống lại sự tăng của dòng điện sẽ giữ động cơ khỏi bị quá tải Cách bảo vệ như vậy được thực hiện bởi các rơ le điện cơ, rơ le bán dẫn hoặc rơ le nhiệt Thiết bị bảo vệ động cơ khỏi

bị quá tải cần phải làm việc ngay khi mới bị quá tải Do vậy nó có độ trễ về thời gian và có thể tác động đên việc ngắt tín hiệu hoặc phân tải động

cơ.Bảo vệ động cơ khỏi quá tải được thiết lập khi có tải công nghệ,hoặc kéo dài thời gian khởi động hoặc tự khởi động khi điện áp thấp,việc bảo vệ quá tải được thực hiện nhờ role điện từ(role KA4 và role thời gian KT trên hình 1.3a,khi mất 1 pha thì việc bảo vệ ngắt động cơ được thực hiện ở 2 pha còn lại

b Hệ truyền động điện không điều chỉnh với khởi động có điều khiểnCác HTĐĐ này được áp dụng khi sử dụng ĐCDB có công suất lớn và trung bình cũng như khi sử dụng động cơ dòng một chiều Các phương án của sơ

đồ ro le – công tắc tơ điều khiển các HTĐĐ như vậy sẽ được xem xét ở [29]

c Hệ truyền động điện có điều chỉnh

Các hệ thống khởi động HTĐĐ có điều khiển, có thể thực hiện chức năng điều chỉnh tốc độ từ từ hoặc theo bậc trong dải giới hạn Tuy nhiên các hệ truyền động này có chỉ số năng lượng thấp do tổn thất điện năng lớn Có thể

sử dụng chúng để giảm nhanh tốc độ của các giá trị nhất định và loại bỏ chúng khi điều chỉnh từ từ tốc độ trong dải rộng

2 Mạng năng lượng

a Nguồn và mạng cung cấp điện của hệ thống truyền động điện

Trong trường hợp chung mạng năng lượng liên quan đến các nguồn cung cấp điện,nhiệt và khí.Các nguồn cung cấp này đảm bảo năng lượng cho thiết

bị công nghệ,mạng ngưng tụ hơi của hệ thống tổ máy sấy là mạng cung cấp nhiệt,mạng hệ thống bếp lò sấy được sử dụng trong các tổ máy cán kim loại

là mạng cung cấp khí,đối tượng tiêu thụ chính năng lượng điện trong các tổ hợp công nghệ chính là HTĐĐ và tiếp đến là các thiết bị sấy bằng điện,điện năng cũng được tiêu hao để chiếu sáng và làm nguồn nuôi các thiết bị tự động hóa,các dụng cụ đo và kiểm tra

Thông thường nguồn cung cấp điện cho các tổ hợp công nghệ và tổ hợp máy

là thiết bị phân phối hoàn chỉnh,các trạm biến áp hoàn chỉnh và phân xưởngtrạm nguồn các điện áp 10000,6000,3000,660,380,220,127 V dòng xoay chiều và 440,220v dòng một chiều là các điện áp tiêu chuẩn phân phối điện năng ở mức này,thông thường mạng cung cấp điện bao gồm nguồn nuôi và phân phối

Người ta sử dụng các mạng sau:mạng hướng tâm với nguồn nuôi một

phía(hình 1.10a)hoặc nguồn nuôi hai phía(hình 1.10b)mạng đường trục với nguồn nuôi một phía(hình 1.10c)hoặc một nguồn nuôi từ hai phía(hình 1.10d) hoặc từ 2 nguồn nuôi 2 phía (hình 1.10e) nguồn độc lập,đường trục hướng tâm(hình 1.10f).Ở sơ đồ này,chữ số 1 ký hiệu nguồn nuôi,chữ số 2 kýhiệu bảng nối với nguồn nuôi.Chỉ có các bảng nối nguồn được phép gián đoạn trong khi cấp nguồn,mới có thể có nguồn nuôi từ một nguồn

b Dự trữ nguồn nuôi

Sự cần thiết dự trữ nguồn nuôi các thiết bị tiêu thụ điện hạng I hoặc II cũng

sẽ gây ảnh hưởng đến việc lựa chọn sơ đồ

Thiết bị tiêu thụ điện năng hạng I gồm các thiết bị mà khi cấp điện đứt

quãng có thể gây nên sự nguy hiểm đối với cuộc sống của con người, gây tổn hại đáng kể về kinh tế, làm hoảng các trang thiết bị đắt tiền, hỏng hàng loạt san phẩm, phá hỏng quá trình công nghệ phức tạp Từ thành phần các thiết bị tiêu thụ điện hạng I, người ta tách riêng nhóm thiết bị tiêu thụ đặc biệt Việc đảm bảo cho nhóm này làm việc liên tục là cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cho sản xuất và phòng ngừa được các thiệt hại có thể như đã nêutrên

Thiết bị tiêu thụ hạng II gồm các thiết bị mà khi cấp điện đứt quãng sẽ giữ chậm hàng loạt sản phẩm xuất xưởng và làm máy móc đang hoạt động phải dừng hàng loạt

Các thiết bị tiêu thụ điện còn lại thuộc hạng III

c Chỉ số chất lượng điện năng

Tiêu chuẩn quốc gia của Nga đã thiết lạp các chỉ số và tiêu chuẩn chất lượngcủa điện năng trong mạng điện của hệ thống cung cấp điện chung với điện

áp xoay chiều một pha và ba pha, tần số 50Hz tại các điểm mà mạng điện được nối đến đó

d Tiết kiệm năng lượng bằng các thiết bị của HTĐĐ

Hơn 60% điện năng trên thế giưới được tiêu thụ bởi các HTĐĐ Do vậy vấn

đề tiết kiệm điện năng có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Đặc biệt khi giá điện tăng, giá thành các sản phẩm được làm ra bới các tổ hợp công nghệ sẽ tăng theo Điều đó rất bất lợi cho việc cạnh tranh trên thị trường

Các phương pháp cơ bản tiết kiệm điện năng trong HTĐĐ tự động hóa của các tổ hợp và tổ máy công nghệ là:

Sử dụng HTĐĐ có điều chỉnh thay vì các HTĐĐ không điều chỉnh Nhờ đó khi thay đổi chế độ làm việc của thiết bị công nghệ và tính chất cơ lý của vậtliệu gia công, có khả năng thiết lập được các điều kiện tối ưu về tiêu hao điện năng để xử lý vật liệu

Quá độ điều chỉnh áp suất và lượng tiêu hao nước của tổ máy bơm nhờ HTĐĐ có điều chỉnh thay vì điều chỉnh cuộn cảm sẽ loại trừ được sự thất thoát áp lực và tiết kiệm điện khoảng 30%

3 Mạng thông tin

a Cấu trúc mạng

Các phương tiện chuyển mạch đảm bảo tạo ra các mạng để trao đổi dữ liệu giữa các phương tiện tự động hóa vi xử lý khác nhau Liên quan đến chúng

là module của các bộ vi xử lý nối mạch Các module này được dùng để liên kết các bộ điều khiển “điểm điểm” và các bộ thích ứng ghép nối đường trục liên lạc, cáp đồng trục và cáp quang, các bộ lặp, các bộ kết hợp ghép nối v.v

… Cấu trúc các mạng thông tin có thể là đường trục thẳng, hướng tâm, vòngxuyến và hình cây Khi thành lập các hệ thống, người ta dành sự ưu tiên cho cấu trúc đường trục Cấu trúc này ít tốn kém khi đặt cáp, dễ mở rộng và cho phép liên lạc thông tin trực tiếp từ thuê bao đến thuê bao qua tuyến phát dữ liệu duy nhất Thông thường người ta làm các mạng mở để tích hợp các phương tiện máy tính tự động hóa của các nhà sản xuất khác nhau Với mục đích này người ta đã chế tạo các cầu và các bộ biến đổi liên mạng để ghép nối và liên lạc các mạng cục bộ khác nhau

Để liên lạc các tổ máy trong tổ hợp công nghệ cũng như để điều khiển thốngnhất các tổ hợp trong sản xuất, người ta áp dụng các mạng công nghiệp cục

bộ Một số lượng lớn mạng được áp dụng trong công nghiệp Các mạng nổi tiếng và thường được sử dụng là: Industrial Ethernet, Ethway, Marway, Profibus, Modbus plus, Fipio, Unitelwey, Fipway, Masterbus

b Phương tiện mạng

Bộ xử lý thông tin thông minh là phương tiện mạng cơ bản của bất kỳ mạng nào Nó cho phép kết nối các máy tính cá nhân, bộ điều khiển lập trình, bộ chương trình và thiết bị khác và thực hiện tác động qua lại giữa chúng với hệthống điều khiển Đặc trưng cơ bản của các bộ xử lý thông tin là: kiểu lắp ráp rãnh, tốc độ phát dữ liệu, số lượng liên kết và dòng tiêu thụ Các bộ xử lýthông tin được chế tạo với các thanh lắp ráp (rãnh) thuộc các dạng sau: ISA, PCMCIA, PCI Tốc độ phát dữ liệu ở các bộ xử lý thông tin từ 9.6 kbit/s đến12Mbits/s đối với các mạng ở mức trung bình và từ 10 đến 100 Mbits/s đối với các mạng ở mức trên

4 Chế độ làm việc của thiết bị công nghệ và hệ truyền động điện

Người ta luôn cố gắng để quá trình công nghệ bất kỳ, có liên quan đến sản xuất vật liệu và sản phẩm, có thể làm việc liên tục và đạt được hiệu quả kinh

tế cao nhất Thực tế nhiều tổ hợp công nghệ và các tổ máy có thể làm việc liên tục thời gian dài (chẳng han như máy xeo giấy các tông, máy cán nguội,

băng tải v.v) Có các tổ máy và cơ cấu làm việc trong chế độ chu kỳ với sự thay đổi tải và tốc độ Các tổ máy và cơ cấu như vậy được gọi là các tổ máy

và cơ cấu hoạt động theo chu kỳ Thí dụ: các loại xe nâng vận chuyển (cần cẩu, cần cẩu giàn), máy xúc, máy gia công kim loại, máy đảo phôi công nghiệp v.v Các cơ cấu được chia thành cơ cấu làm theo chế độ chu kỳ và cơcấu làm việc tạm thời theo chế độ chu kỳ Các cơ cấu làm việc tạm thời theochế độ chu kỳ hoạt động với các tham số thay đổi của chu kỳ (gia tốc, tốc

độ, thời gian từ chu kỳ đến chu kỳ) Còn có các cơ cấu làm việc ở chế độ thời gian ngắn Các cơ cấu này thường thực hiện chức năng trợ giúp

Chế độ làm việc của các tổ hợp, tổ máy và các cơ cấu được tính toán khi lựa chọn các HTĐĐ tự động hóa và các hệ thống điều khiển với quan điểm thực hiện chức năng công nghệ cho trước và tương ứng với chế độ làm việc chuẩn của động cơ

5 Thuật toán điều khiển hệ truyền động điện,các cơ cấu,tổ máy

và tổ hợp.

a Mô hình toán học và cấu trúc của hệ thống điều khiển.

Dựa trên các nguyên lý xây dựng các hệ thống máy tính hiện đại điều khiển HTĐĐ của các tổ hợp và tổ máy công nghệ(trong các phương tiện kỹ thuật,cũng như trong các phương tiện thuật toán và chương trình)bằng

modun khối,có thể đưa ra sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển dưới dạng

sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển dưới dạng sơ đồ cấu trúc ba

mức(hình 1.22).Mức 1 gồm các phân hệ điện từ liên quan lẫn nhau có tin hiệu điều khiển u.Mức 2 gồm các phân hệ cơ khí liên quan lẫn nhau có mạchhồi tiếp với mức1 theo mạch cảm ứng điện từ Mức 3 gồm phân hệ chức năng nó đảm bảo các chỉ số chất lượng của quá trình công nghệ

Các phân hệ điện từ liên quan lẫn nhau:Điều khiển các biến điện từ liên quan lẫn nhau giữ một vị trí nhất định trong điều khiển động cơ điện một chiều và xoay

chiều,các phương án liên quan lẫn nhau có thể trở nên đa dạng hơn đáng kể trong trường hợp nhiều động cơ và các bộ biến đổi bán dẫn có điều khiển tạothành hệ truyền động điện thống nhất và phức tạp của tổ hợp công nghệ Các phân hệ cơ khí liên quan lẫn nhau:điều khiển các tổ máy(được dùng

để xử lý và chuyển dịch các dải vật liệu)các máy đảo phôi,máy gia công kimloại,máy nén và các đối tượng khác(có các phân hệ cơ khí liên quan lẫn nhau)người ta sử dụng HTĐĐ nhiều động cơ

Phân hệ chức năng:là mô tả quá trình vật lý đặc trưng đối với công nghệ

cụ thể,sự mô tả này thường bao gồm các công thức với các giá trị hệ số đa dạng nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng đối với công nghệ cụ thể

b Điều khiển tầng(trực thuộc)và điều khiển phương thức.

Thông thường việc lập các thuật toán điều khiển HTĐĐ của các mục tiêu công nghệ,có chức năng sản xuất khác nhau,được thực hiện với tính toán củahai tham sô chất lượng quan trọng nhất là:đánh giá tác động nhanh(có tính đến các hạn chế đối với công suất tiêu thụ)và năng suất liên quan với nó

cũng như đánh giá tích phân bậc hai của sai số điều khiển và chất lượng của quá trình công nghệ có liên quan với đánh giá đó,để dành được kết quả chắc chắn theo đánh giá thứ 2 cần định trước kết quả chắc chắn cả theo đánh giá thứ nhất.

c Tách các hệ thống liên quan lẫn nhau.

Có thể chuyển phương pháp tối ưu hóa hệ thống độc lập sang hệ thống

liên quan lẫn nhau,nhưng khi đó lại phải giải đồng thời bài toán tách hệ thống liên quan lẫn nhau.Trong trường hợp chung đối với hệ thống có m hệ thống riêng và đảm bảo điều chỉnh m biến đầu ra,có thể nhân m*m ma trận đánh giá các biến đang điều chỉnh

Sự liên quan lẫn nhau của các hệ thống điều khiển riêng biệt các tổ máy được thực hiện theo các mạch tải và điều khiển để tạo ra tốc độ chung và tương quan tốc độ của các tổ máy,tạo tương quan tốc độ giữa các tổ máy được thực hiện bởi bộ vi điều khiển lập trình công nghệ,các khối điều khiển

1 và 2 bao gồm tất cả các thành phần của HTĐĐ đầy đủ kể cả các bộ cảm biến

Việc áp dụng phương pháp tách các hệ thống và thuật toán điều khiển tiêubiểu sẽ cho khả năng điều chỉnh thích nghi toàn bộ các hệ thống riêng biệt

và hệ thống điều khiển liên quan lẫn nhau ở các chế độ làm việc đã sắp đặt

d Điều khiển có sử dụng logic mờ

Các thuật toán điều khiển có sử dụng logic mờ được thực hiện trong các hệthống điều khiển HTĐĐ bằng phương phương pháp chương trình.Trong các

bộ vi điều khiển lập trình người ta đã chuẩn bị trước các modun và hướng dẫn cho người sử dụng còn trong máy tính công nghiệp người ta chuẩn bị các thiết bị chương trình với tập hợp trạng thái tiêu chuẩn

Loogic mờ được sử dụng để thay đổi các thuật toán điều khiển truyền thống và kết hợp cùng với chúng,ngoài ra còn áp dụng bộ điều chỉnh định pha.Để đưa ra quyết định cần phải thêm phương pháp suy luận nhất định tức là cần có thêm cơ cấu nhất định của đầu ra điều khiển mờ,

Thiết kế bộ điều khiển mờ chính là xây dựng quá trình diễn biến theo chu

kỳ quá trình này chỉ cho phép đạt được chất lượng điều khiển yêu cầu sau nhiều lần lặp lại

Các phương pháp logic mờ được sử dụng rât thành công trong các hệ thốngthích nghi để điều chỉnh và hiệu chỉnh tham số các bộ điều chỉnh trong quá trình và hoạt động của chúng.

Chương II

Khái quát chung về cấu trúc thành phần, nhiệm vụ, đặc tính của các

hệ thống tự động hóa điều khiển các tổ hợp sản xuất công nghiệp giấy

và in.

1 Đặc trưng của tổ hợp công nghệ:

Công nghệ giấy và các tông được đặc trưng bởi sự có mặt của các tổ hợp công suất cao và hoạt động theo dây truyền liên tục Ở đó, sau khi thực hiện liên tiếp hàng loạt thao tác công nghệ, việc sản xuất giấy và các tông từ gỗ, xen lu lô và giấy loại được thực hiện Cấu trúc của quá trình công nghệ và thành phần các tuyến sản xuất giấy và các tông phụ thuộc một cách đáng kể vào sản phẩm xuất xưởng Về mặt chức năng, trong thành phần sản xuất, người ta chia ra các tổ hợp sản xuất giấy, các tông và các tổ máy hoàn thiện Liên quan đến các tổ hợp sản xuất giấy-các tông là máy móc sản xuất giấy-các tông Các máy này bao gồm hàng loạt bộ phận chức năng-công đoạn, trong đó việc tạo ra băng giấy hoặc các tông, tăng thêm các đặc trưng và đặcđiểm chất lượng yêu cầu được thực hiện liên tục Tham số cơ bản, đặc trưng các tổ hợp sản xuất giấy-các tông, chính là tốc độ và độ rộng giấy hoặc các tông gia công Máy móc tác động nhanh và được sử dụng rộng rãi hơn là cácmáy được dùng để sản xuất giấy báo Độ rộng của băng giấy có thể nhận được từ các máy này vượt 10000mm, tốc độ truyền đạt 2000 2500m/phút Khi đó công suất truyền động thiết thiết lập của máy là 7 8 MW

Liên quan đến các tổ máy hoàn thiện là các máy phủ ngoài máy rọc, máy cánbóng tinh Ở đó các công việc sửa sang lần cuối, cắt và cuốn sản phẩm và ru

lô được thực hiện Khác với các tổ hợp sản xuất giấy-các tông, các tổ máy hoàn thiện được đặc trưng bởi chế độ làm việc theo chu trình Hệ quả của nó

là tốc độ tính toán của các tổ máy hoàn thiện vượt từ 1,5 2 lần tốc độ làm việc cực đại của máy móc sản xuất giấy-các tông Ngày nay, khuynh hướng kết hợp các tổ hợp sản xuất giấy-các tông và các tổ máy hoàn thiện được

quan tâm (chẳng hạn như sáp nhập các thiết bị phủ ngoài với máy móc sản xuất) Thiết bị liên hợp này sản xuất ra sản phẩm giấy chất lượng cao và được dùng để in ốp xét.

Sản xuất giấy được bắt đầu từ công việc chuẩn bị nguyên vật liệu như tre,

gỗ, nứa, xen lu lô, giấy phế liệu Sau khi qua các vị trí xử lý cần thiết,

nguyên liệu được đưa vào bể ngâm Sau đó chúng được trộn để tạo thành hỗn hợp cho trước Hỗn hợp này được cô đặc và gom lại trong bể máy để từ

đó đưa vào máy bơm trộn Ở máy bơm trộn, hỗn hợp được pha loãng bằng nước quay vòng (đến từ van của máy sản xuất giấy) và được rửa sạch thành bột Sau đó bột giấy được đưa vào máy qua thiết bị rót

Thông thường, các máy sản xuất hiện đại gồm: thiết bị rót, bàn lưới, bộ phận

ép và sấy, thiết bị cán thô và tinh Sơ đồ công nghệ của máy sản xuất giấy được trình bày trên hình 1

Hình 1

Việc đưa hỗn hợp bột giấy vào lưới được đảm bảo bởi thiết bị rót Một trong những nhiệm vụ của nó là duy trì sự đồng nhất của bột giấy và phân bốđều chúng theo độ rộng của máy Ở bàn lưới bắt đầu quá trình tạo băng giấy

và khử nước để làm tăng thêm độ bền ban đầu cho giấy.băng giấy tạo ra phảitrải qua sự khử nước tiếp theo ở bộ phận ép ( gồm một vài máy ép) Tiếp theo, băng giấy được đưa vào bộ phận sấy thô, nơi mà nó được ép bởi lưới sấy vào bể mặt hình trụ (đã được sấy nóng) quay Như vậy, lượng nước còn lại sẽ bay hơi mạnh từ bề mặt của băng giấy Sau khi sấy thô, tiến hành gián

bề mặt băng giấy trong máy ép dán và đưa tiếp vào bộ phận sấy tinh Ở côngđoạn này băng giấy được sấy đến khô hẳn và có đọ ẩm cuối cùng 5 8%

Sau khi được cán bóng, băng giấy sẽ có độ nhẵn, độ bóng và độ bền chắc Tiếp theo, băng giấy được cuốn vào ru lô có đường kính cho trước trên trục cuốn và được xử lý ở các tổ máy hoàn thiện (như máy phủ ngoài, cắt, in nhãn, đóng gói) và vận chuyển sản phẩm hoàn thiện về kho.

Sơ đồ công nghệ sản xuất các tông gần như không khác gì so với sơ đồ sản xuất giấy đã xem xét ở trên Sự khác biệt chỉ ở chỗ: các tông là vật liệu nhiều lớp cấu thành mà đối với các lớp bên trong của nó người ta dùng vật liệu kém hơn (giấy loại, bán thành phẩm chưa tẩy trắng) so với các lớp bên ngoài Để xuất xưởng các tông nhiều lớp, máy sản xuất các tông được trang

bị một vài thiết bị rót, trong đó việc tạo và khử nước ở các lớp cấu thành các tông được thực hiện Sau khi liên kết các thành phần, băng các tông tạo ra được đưa vào bộ phận ép và được tiến hành xử lý tiếp theo như trình tự đã trình bày ở trên

2 Các tổ hợp công nghệ của nghành công nghiệp in

Tính năng cơ bản của thiết bị in được phản ánh trong tên gọi của nó và cái chính là thực hiện quá trình công nghệ in, tức là nhận nhiều lần bản in như nhau Ngoài việc sử dụng theo tính năng cơ bản, thiết bị in còn được sử dụng

để đóng dấu, khoét và đục lỗ vật liệu sau khi đã điều chỉnh phù hợp

Sơ đồ cấu trúc của máy in được trình bày trên hình 2, trong đó các bộ phận được bao quanh bằng đường nét đứt có thể không có trong các dạng riêng bệt của máy in Tên gọi của thiết bị tương ứng với quá trình công nghệ mà

nó thực hiện

Hình 2

Các máy in được phân loại nguyên lý xây dựng cơ bản của chúng Trên hình

2 trình bày sơ đồ phân loại máy in Theo kiểu vật liệu in (băng giấy được tởi

từ ru lô, hoặc các tờ được chuyển từ ram giấy), các máy in được gọi tương ứng là máy in ru lô hoặc máy in tờ Theo hình thức bề mặt in riêng, các máy

in được chia thành máy in quay, máy in phẳng và máy in trục ép

Máy in, trong đó các bộ phận in được chế tạo dưới dạng hình trụ, được gọi làmáy in quay Máy in, trong đó bề mặt làm việc được phân bố trong mặt phẳng, còn bề mặt quay là mặt trụ thì được gọi là máy in phẳng

Máy in, trong đó cả hai bề mặt in đều là phẳng thì được gọi là máy in trục ép

Phụ thuộc vào số lượng màu nhận được ở bản in trong máy, máy in được gọi

là máy in đơn mày hoặc đa màu Các máy in phẳng và máy in trục ép được sản xuất dưới dạng các bộ tự động đơn màu nhằm xử lý vật liệu tờ (giấy ram)

Các máy in quay được chế tạo hoàn toàn dưới dạng tự động để in trên giấy ởdạng tờ hoặc băng Trong đó các máy in đơn màu và đa màu đã dược áp dụng rộng rãi

Máy in đa màu, được tập hợp từ các bộ phận in đơn màu cùng loại, được gọi

là máy nhiều bộ phận Máy in đa màu, có một ống trụ in chung còn xung quanh nó đặt các ống trụ khác, thì được gọi là máy in vệ tinh

Các máy in phẳng và máy in trục ép được chế tạo cho phương pháp in cao, còn các máy in quay được chế tạo cho các phương pháp in cao, in ốp xét và

in thẫm

Ngoài các loại máy đã nêu trên, các máy in hai mặt cũng được áp dụng rộng rãi trong đó giấy được in lần lượt hoặc đồng thời cả hai mặt

Các máy in có tốc độ làm việc cao hơn là các máy in quay ru lô bởi vì đa số

cơ cấu của các máy in này là các cơ cấu chuyển động liên tục theo một hướng với tốc độ không đổi Các máy có tốc độ in thấp nhất là các máy in phẳng và máy in trục ép bởi vì các máy này có cơ cấu truyền động theo chu trình của máy in thô và hệ quả là phải chịu đựng tải quán tính đáng kể Các máy in quay dùng giấy ram có tốc độ vào loại trung bình (chiếm vị trí giữa các máy in phẳng và máy in quay ru lô)

Chương III

Nghiên cứu thành phần, kết cấu, đặc điểm, tính chất của tổ hợp công nghệ tự động hóa trong sản xuất giấy và công nghiệp in.

1.Hệ thống tự động hóa của máy sản xuất các tông

Sơ đồ máy sản xuất các tông được trình bày trên hình

Hình 3

Ở bộ phận công nghệ của máy l từ bốn bể máy (của lớp phủ, lớp dưới, lớp trung bình và lớp thấp), bột giấy các tông được đưa đến các đường ống dẫn hình xuyến nhờ các máy bơm Áp suất trong các đường ống dẫn này được điều chỉnh bởi tốc độ HTĐĐ của các máy bơm Nhờ các máy bơm trộn đầu tiên, bột giấy các tông được đưa từ các đường ống hình xuyến qua van

chuyển dòng đến áy làm sạch hình nón tạo dòng xoáy Ở đây các hạt nặng sẽ

bị văng ra từ bột giấy dưới tác dụng của bột ly tâm Sau khi được làm sạch, bột các tông được đưa vào máy bơm trộn thứ hai, nơi mà bột các tông đặc sẽđược trộn thêm nước để đạt được độ đậm đặc cho trước Nước đưa đến các máy bơm trộn được lấy từ dự trữ nước phân mạng Dòng chảy bột các tông được điều chỉnh trước các máy bơm trộn đầu tiên nhờ các van 11 Ở đầu ra của các máy bơm trộn thứ hai, bột giấy các tông có thể phải trải qua một lần làm sạch nữa bằng cách cho đi qua thiết bị sàng Tiếp theo, bột các tông được đưa đến các bộ phân phối dòng của bộ định dạng.

Bộ phận lưới 2 của máy gồm có tám bộ định dạng Tham gia vào bộ định dạng có tám thiết bị rót Việc tạo ra các lớp các tông thành phần được thực hiện trên bề mặt của bộ định dạng và được hạn chế bởi mép bất động dưới Quá trình đúc lớp các tông theo khuôn và khử nước được thực hiện trong chân không(được tạo bởi buồng hút đặt trong bộ định dạng) Lớp các tông thành phần mới hình thành (dính với tấm nỉ di động bóc ra được) được đưa vào dưới trục ly tâm Máy ly tâm được dùng để khử nước ở băng các tông mới được tạo ra, gỡ tấm nỉ của các lớp các tông thành phần và liên kết chúngthành cuộn các tông Chân không trong các vùng hút của bộ định dạng và dao nạo hút được tạo ra bởi hai quạt chân không Hệ thống chân không bộ phận ép của máy gồm bảy máy hút chân không

Việc khử nước tiếp theo của băng các tông và nâng cao chất lượng bề mặt của nó được tiến hành trong bộ phận ép 3 Bộ phận ép này được tạo từ máy

ép quay, máy ép hai trục hút, máy ép liên hợp ba trục, máy ép có trục rãnh

và máy ép Nipko

Sau khi qua bộ phận ép, băng các tông được đưa đến các bộ phận sấy 4 và 6

để đuổi hơi ẩm còn lại bằng cách ép băng các tông di chuyển vào bề mặt hình trụ đx được hâm nóng bằng lưới sấy Bộ phận sấy gồm tám nhóm: nhóm truyền động thứ nhất có 11 ống trụ sấy, các nhóm truyền động từ thứ hai đến thứ bảy-mỗi nhóm có 12 ống trụ sấy, nhóm truyền động thứ tám có mười ống trụ sấy và hai ống trụ lạnh

Các bộ phận sấy của máy được tách ra bởi máy ép dán 5 Máy này được bố trí giữa các nhóm truyền động thứ sáu và thứ bảy