Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Chơng I Giới thiệu quy trình sản xuất nhà máy 1.1.Giới thiệu chung công ty xi măng Duyên Linh: Công ty xi măng Duyên Linh đợc khởi công xây dựng từ năm 1979 Sở Xây Dựng Hải Dơng thiết kế xây dựng với dây chuyền công nghệ sản suất xi măng phơng pháp thủ công Công ty xi măng Duyên Linh có trụ sở xà Duy Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dơng Nằm diện tích 10ha cách quốc lộ 5A 10Km phía Tây, có vị trí địa lý thuận tiện nằm bên dÃy núi đá vôi đ ợc bao bọc bở Sông Kinh Thày Rất thuận lợi cho việc khai thác nguyên liệu đợc sử dụng nơi vạn chuyển hàng hoá, vật t nguyên liệu cho công ty, có hệ thống đờng đợc bê tông hoá nơi vận chuyển đất đá sản phẩm tiêu thụ Năm 1995 đợc quan tâm đạo Đảng nhà nớc ,công ty đà đầu t dây chuyền sản xuất xi măng có công suất 8.8 vạn tấn/năm đa vào hoạt động từ năm 1996 Thiết bị công nghệ đợc đầu t ban đầu đợc nhập hoàn toàn từ Trung Quốc với tổng giá trị vốn đầu t 39 tỷ đồng Sau gần 10 năm hoạt động công ty đà có nhiều thay đổi,nâng cấp sửa chữa tiết bị nh dây chuyền công nghệ nhằm nâng cao hiệu kinh tế trình sản xuất Trải qua nhiều năm hoạt động,đội ngũ cán công tác ngày trởng thành chất lợng nh số lợng,sản phẩm đạt chất lợng caoCông ty xi măng Duyên Linh vói việc sản xuất xi măng Pooclăng đợc ngời tiêu dùng tỉnh nh nớc mến mộ tiêu dùng.Vớ đội ngũ cán công nhân viên giàu kinh nghiệm với lòng tâm yêu nghề đà đa nhà máy đạt danh hiệu đơn vị đầu ngành xi măng khu vực Với cấu xếp cán hợp lý đà đa công ty hoạt động có hiệu cao,xứng đáng đơn vị vững mạnh công tác tổ chức công đoàn đoàn niên khu vực.Với phơng châm phấn đấu sản xuất tiêu thụ 8.8 vạn tấn/năm nhiều năm liền nhà máy đà hoạt động hết công suất để hoàn thành tiêu đà đề Trong thời gian gần Công ty xi măng muốn đầu t nâng cấp dây chuyền nhằm đảm bảo đủ sản lợng để cung cấp cho thị trờng tiêu thụ nớc ,đặc biệt tỉnh Hải Dơng số tỉnh lân cận.Với mạng lới tiêu thụ rộng rÃi sản phẩm công ty đợc nhiều ngời tiêu dùng nớc tin tởng sử dụng Ngoài trung tâm giao dịch tiêu thụ chính.Công ty có chi nhánh tỉnh thành,để thuận lợi cho ngời tiêu dùng 1.2 Quy trình sản xuất xi măng nhà máy 1.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Nguyên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu đá vôi,đá vôi đợc khai thác phơng pháp nổ mìn,sau dùng máy súc xe tải chuyên dùng đổ vào phễu tiếp liệu.Lúc đá có kích thớc 350 mm.Từ phễu tiếp liệu,băng tải xích chuyển đá qua máng kẹp hàm.Đá sau qua kẹp hàm có kích thớc 80 mm Ngoài có loại phụ gia khác nh than, đất, quặng sắt, thạch cao Với điều kiện thuận lợi nguyên liệu gần sát nhà máy, đá sau đợc khai thác đợc hệ thống băng tải cao su vận chuyển nơi tập kết đợc phân loại (đá vôi đen, đá vôi xanh), kiểm tra chất lợng Đá đạt chất lợng có kích thớc giới hạn 350 mm Sau qua công đoạn đập đá lần 1, đá đợc hệ thống băng tải cao su đa vào máy đập búa để thực công đoạn đập đá lần Qua khỏi công đoạn này, đá nguyên liệu đạt kích thớc 25 mm đợc hệ thống gàu tải xúc lên đổ vào silo Các loại phụ gia khác đợc đa từ nơi tập kết kho chứa phụ gia qua công đoạn đập nhỏ, sấy, sàng phân loại để có đợc kích cỡ quy định tạo điều kiện cho máy nghiền đạt suất sau đợc đổ vào silo Riêng phụ gia đá thạch cao nh đá nguyên liệu (đá vôi) đợc máy kẹp hàm đập nhỏ đợc gàu tải xúc lên chứa silo 1.2.2 Công đoạn phối nghiền nguyên liệu Máy nghiền liệu có công suất thiết kế 24 tấn/giờ.vật liệu vào máy có kích thớc < 40 mm,độ ẩm tối đa < 10%.Đây công đoạn quan trọng, định chất lợng sản phẩm công nghệ sản xuất xi măng lò đứng Đảm nhận công đoạn quan trọng hệ thống cân băng định lợng điều khiển máy vi tính Hệ thống gồm cân băng đợc đặt dới đáy silo theo thứ tự từ cuối băng tải đến miệng máy nghiền : Đá 1, đá 2, than, quặng sắt, thạch cao Nhiệm vụ cân băng đáp ứng ổn định lu lợng điều khiển lợng nguyên liệu cấp cho phù hợp với yêu cầu công nghệ đặt Nguyên liệu từ đáy silo đợc trút lên mặt băng tải cân băng, qua hệ thống cấp liệu Mỗi cân băng hệ thống nhận nhiệm vụ khác (vận chuyển nguyên liệu khác với lu lợng khác nhau) nhằm mục đích khống chế điều chỉnh (tốc độ băng) cho lu lợng liệu nhận đợc ứng với giá trị đặt trớc, theo yêu cầu công nghệ sản xuất với sai số bé giá trị cho phép Hệ thống cân băng định lợng đổ nguyên liệu lên băng tải cao su băng tải có nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu (đà đợc phối) đổ vào máy ngiền bi thực nghiền thành bột liệu Các hạt bột liệu đạt tiêu chuẩn (về kích thớc) đợc hệ thống gầu tải xúc lên đổ vào cá silo chứa, hạt cha đạt (có độ mịn > 10% sàng 4900 lỗ/cm2 ) đợc máy phân ly đa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện 1.2.3 Công đoạn nung luyện clinke Đây công đoạn định chất lợng sản phẩm Bột liệu đợc lấy đợc đồng hệ thống rút liệu,sau qua hệ thống máy trộn ẩm đạt độ ẩm 60% đa vào máy vê viên kiểu sàng quay Những viên liệu có kích cỡ mm đợc đổ xuống băng tải cao su đa vào hệ thống cấp liệu cho lò nung, viên liệu đợc cấp vào lò cách rÃi lớp đợc nung nhiệt độ 1500oC tạo thành clinke.Clinke khỏi lò có nhiệt độ cao đợc làm nguội qua hệ thống làm mát đến khoảng 150 độ, sau đợc rút hệ thống máy ghi xả Lúc viên liệu đà trở thành clinke dính vào thành tảng cã kÝch thíc kho¶ng 80  100 mm HƯ thèng ghi xả xả clinke nóng lên băng tải xích đặt dới đáy lò tảng clinke đợc đa vào máy kẹp hàm clinke để đập nhỏ Tuỳ theo chất lợng clinke tốt hay xấu mà đợc đa vào chứa silo riêng (Để ủ sau đến 15 ngày trớc rút phối với lợng phụ gia khác để đa vào nghiền xi măng 1.2.3 Công đoạn nghiền clinke thành ximăng thành phẩm đóng bao xi măng Clinke, thạch cao, phụ gia sau đợc phận chức kiểm tra chất lợng, clinke đợc hệ thống cân băng định lợng phối với thành phần,thạch cao, đất silíc, theo tỷ lệ định, sau đợc hệ thống băng tải cao su đa vào máy nghiền Qua ngăn đập sơ ngăn nghiền mịn Sản phẩm sau máy nghiền xi Đất than măng thành Đá,phụ phẩm.gia Thành phần clinke,thạch cao phụ giaQuặng đợc điều chỉnh để đạt chất lợng xi măng theo yêu cầu.Các hạt xi măng cha đạt (có độ mịn > 10% sàng 4900 lỗ/cm2 ) đợc máy phân ly đa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại Sản phẩm xi măng đạt chất ttra để nguội đợc đa vào Kiểmlợng tra đợc đổ vào silo 14, 15, 16 Sau Kiểm máy đóng bao, thành phẩm đợc đóng kho kết thúc quy trình sản xuất Dới sơ đồ khối dây chuyền sản xuất nhà máy xi măng Duyên Linh: Đập Máy hút bụi Kiểm tra Si lô1 Phơi sấy Kiểm tra Máy hút bụi Hệ thống cân băng định Lợng1-2 Si lô 2,3 Thiết kế mạch điều khiển điện ¸p cho hƯ thèng läc bơi tÜnh ®iƯn M¸y hót bụi Nghiền nguyên liệu Phân ly Hạt thô Kiểm tra Máy hút bụi Si lô Đồng Kiểm tra Trộn ẩm Vê viên Kiểm tra Máy hút bụi Thạch cao Phụ gia Kiểm tra Kiểm tra Lò nung 1+2 Đập, nạp 36 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Kiểm tra Silô Máy hút bụi Kiểm tra Máy hút bụi Silô Nghiền xi số 3+4 Hạt thô Phân ly Kiểm tra Silô chứa KiĨm tra KiĨm tra §ãng bao KiĨm tra NhËp kho 37 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Hình 1.1 Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng nhà máy 1.3 Giới thiệu lọc bụi tĩnh điện cho khu vực đóng bao xi măng 1.3.1 Giới thiệu chung Lọc bụi tĩnh điện giải pháp hữu ích để hạn chế ô nhiễm môi trờng, có hệ thống lọc bụi chất thải vấ hạt bụi đợc lọc trớc thải môi trờng Tuy nhiên bên cạnh u điểm đó, lọc bụi lọc bụi tĩnh điện có số nhợc điểm định là: hệ thống lọc bui tĩnh điện phải thiết kế nguồn chiều từ lới xoay chiều,nên kinh phí đầu t lớn Lọc bụi tĩnh điện hệ thống thiết bị đợc sử dụng để làm khí thải nhà máy , xí nghiệp công nghiệp thải Lọc bụi tĩnh điện xử lý lợng khí thải lớn với đối tợng khí có tham số nhiệt độ , áp suất , lợng bụi kích thớc hạt bụi khác Bé läc bơi tÜnh ®iƯn cã thĨ sư lý bụi trạng thái khô ớt , hiệu lọc đạt tới 95 % 1.3.2 Nguyên lý lọc bụi Khi lợng khí bụi qua vùng điện trờng đợc tạo cực , hạt bụi bị nhiễm điện tích tuỳ theo trờng hợp gai nhọn phóng điện âm hay dơng Các hạt bụi mang điện tích bị hút vào cực mang điện tích trái dấu tạo thành lớp bụi Lớp bụi đợc tích đến độ dày định , sau dùng phơng pháp rung để hạt bụi rơi khỏi điện cực xuống thùng chứa Qúa trình lọc bụi bao gồm nh sau : Tạo điện trờng nạp điện cho phần tử - Phát điện vầng quang : electron tự Khi điện áp tăng đến giá trị định tạo điện vầng quang.Các electron tự đợc tạo dòng vầng quang khỏi điện cực âm Chúng di chuyển ngày nhanh xa điện cực nạp.Trong trình di chuyển làm chúng va chạm với phân tử khí, phân tử electron (e) trở thành I on (+) Trong qúa trình xảy gần điện cực nạp chúng tạo ngày nhiều electron, điện tử không va đập với phân tử khí, mà di chuyển phía điện cực hút đối diện với điện cực nạp Khi hạt bụi chạm đến điện cực hút , điện tích nạp bị trung hoà phần vào điện cực hút , phần lại tham gia vào việc tạo lực liên kết phân tử để giữ hạt 38 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện bụi bề mặt cực Lớp bụi dày đến chiều dày định , sau đợc động rung rơng xng bng l¾ng bơi ë phÝa díi 1.3.3 CÊu tạo lọc bụi tĩnh điện khu vực đóng bao Läc bơi tÜnh ®iƯn cđa khu vùc ®ãng bao gåm có phận nh sau - Điện cực hút - Điện cực nạp - Hệ thống cấp điện ¸p cao - Bé ®Ëp - Bng chøa, GÝa ®ì Điện cực nạp: Cấu tạo điện cực nạp gồm có khung thép có gắn gai nhọn , điện cực nạp đợc đấu với cực âm điện áp chiều sau qua chỉnh lu Điện cực hút: Đợc xen điện cực nạp điện cực hút, Điện cực hút thép bon mỏng khoảng 5mm Các hạt bụi sau vào vùng điện trờng đợc tạo điện cực bị nhiễm điện tích âm bị hút vào cực bị dính lại cực đó,tạo thành lớp ngày dày lên, sau nhờ rung,các bụi đợc rơi xuống buồng lắng đặt dới,nhờ hệ thống vít tải đa trở lại boongke chứa xi măng Hệ thống cấp điện cao áp : Thiết bị xác định điều khiển cờng độ điện trờng điện cực nạp điện cực hút.ở ngời ta sư dơng bé cung cÊp ngn gåm bé phận: Máy biến áp tăng áp, chỉnh lu điện cao áp mạch vòng đo lờng điều khiển Bộ gõ: Gồm có hai động rung đợc lắp hai đầu thùng chứa, có gắn búa văng ứng với điện cực hút Mỗi vòng quay búa văng đập tới mang điện cực hút làm cho bụi rơi xuống buồng chứa 39 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện V1 Bản cực nạp V2 Bản cực hút Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống lọc bụi tĩnh điện Buồng chứa giá đỡ: Là nơi chứa bụi tạm thời sau bụi đợc gõ rơi khỏi điện cực, sau bụi qua van sả cánh xoay xuống vít tải, qua gầu tải hồi silô chứa.V1, V2 hai Tiritor đấu song song ngợc mạch điều áp xoay chiều, điện áp lới sau đợc điều chỉnh nhờ điều áp xoay chiều sau đợc nâng lên điện áp cao khoảng 72kV nhờ biến áp lực T0 sau đợc chỉnh lu thành điện áp chiều nhờ cần chỉnh lu Do điôt cầu chỉnh lu phải chịu điện áp cao cần chỉnh lu gồm nhiều điôt mắc nối tiếp với Sau đợc chỉnh lu thành điện áp chiều đợc cấp trực tiếp đến cực lọc bụi Cực mang điện áp dơng đợc nối với cực hút phẳng Điện áp âm đợc nối với cực mang nhiễu mũi nhọn chơng Phơng pháp chỉnh lu điều áp xoay chiều pha 2.1 Tổng quan chỉnh lu điều ¸p xoay chiỊu Läc bơi tÜnh ®iƯn dïng ®Ĩ lọc bụi nhà máy có độ bụi cao nh nhà máy xi măng với mục đích nhằm thu hồi lợng bụi giải vấn đề liên quan tới môi trờng.Do muốn làm đợc điều ta phải đặt lọc bụi nơi có nhiều bụi nh ống khói nhà máy nơi có nhiều bụi nồng độ chất độc hại.Một yêu cầu lớn đặt cần điện áp phù hợp để sinh điện trờng mạnh hai cực tụ điện cực nằm lọc bụi tĩnh điện.Điện trờng hai cực 40 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện làm nhiễm điện hạt bụi vào buồng chứa lọc bụi bám vào phía điện cực trái dấu.Trên cực có màng rung búa gõ để làm bụi rơi xuống đợc băng tải vít nằm phía dới đa ®em ®i xư lÝ.S¬ ®å bé ngn cho läc bơi tĩnh điện nh sau Điện áp l ới Bộ điều ¸p xoay chiÒu M¸y biÕn ¸p Bé chØnh l u Hình 2.Sơ đồ khối hệ thống lọc bụi tĩnh điện Trên sơ đồ điện áp lới điện áp pha 220 V,bộ điều khiển điện áp cấp cho cực điều áp xoay chiều.Khâu máy biến áp khuếch đại điện lên mức cần thiết (từ 20 đến 75 KV).Sau điện áp đợc chỉnh lu thành điện áp chiều cấp cho cặp má cực Phơng trình đặc tÝnh cđa hƯ thèng: U  q  q C.U C Trong ®ã : C : ®iƯn dung cđa tơ Q : điện tích hai cực 2.2 Các phơng pháp điều khiển điện áp xoay chiều Các phơng pháp điều khiển điện áp xoay chiều gồm có : Điều khiển điện áp xoay chiều pha : phơng pháp áp dụng cho trờng hợp có công suất nhỏ dới 10 KW Ta vào tìm hiểu sơ đồ để lựa chọn sơ đồ thích hợp Điều khiển điện áp xoay chiều pha : phơng pháp áp dung cho trờng hợp yêu cầu công suất lớn Phơng pháp có nhiều sơ đồ khác Tuy nhiên phạm vi đồ án ta không vào tìm hiểu phơng pháp điều áp *Các sơ đồ điều áp xoay chiều pha Mạch động lực điều áp xoay chiều nói chung có số sơ đồ kinh điển Trên hình 2.1 a điều áp xoay chiều điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện kháng hay điện trở phụ (tổng trở phụ ) biến thiên Sơ đồ mạch điều chỉnh đơn giản dễ thực Zf TBBĐ U1 U2 U1 U1 U2 U2 i Z i 41 a b C Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Hình 2.2 Các phơng án điều áp pha Tuy nhiên điều chỉnh kinh điển đợc dùng, hiệu suất thấp (nếu Zf điện trở ) hay cos thấp (nếu Zf điện cảm ) Ngời ta dùng biến ¸p tù ngÉu ®Ĩ ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p xoay chiỊu U nh hình 2.1 b Điều chỉnh biến áp tự ngẫu có u điểm điều chỉnh điện áp U từ đến trị số bất kỳ, lớn hay nhỏ điện áp vào Nếu cần điện áp có điều chỉnh, mà vùng điều chỉnh lớn điện áp vào, phơng án phải dùng biến áp tất yếu Tuy nhiên sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh khó thực dòng tải lớn, đặc biệt không điều chỉnh liên tục đợc, chổi than khó chế tạo để tiếp xúc vòng dây biến áp Hai giải pháp điều áp xoay chiều hình 2.1 a,b có chung u điểm điện áp hình sin, đơn giản Có chung nhợc điểm quán tính điều chỉnh chậm không điều chỉnh liên tục dòng tải lớn Sử dụng sơ ®å b¸n dÉn ®Ĩ ®iỊu chØnh xoay chiỊu, cã thĨ khắc phục đợc nhợc điểm vừa nêu Các sơ đồ bán dẫn điều áp xoay chiều hình 2.2 đợc sử dụng Lựa chọn sơ đồ sơ đồ tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải khả cung cấp linh kiện bán dẫn Sơ đồ kinh điển hình 2.3với thiết bị biến đổi cặp tiristor mắc song song ngợc thờng đợc sử dụng nhiều hơn, điều khiển đợc với dòng tải Hiện Tiristo đợc chế tạo có dòng điện đến 7000A, việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ hoàn toàn đáp ứng đợc Tuy nhiên việc điều khiển hai Tiristo song song ngợc có chất lợng điều khiển không tốt lắm, đặc biệt cần điều khiển đối xứng điện áp, cung cấp cho tải, mà tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng, chẳng hạn nh biến áp hay động xoay chiều Khả đối xứng điện áp điều khiển linh kiện mạch điều khiển Tiristo gây nên sai số Điện áp tải thu đợc gây đối xứng nh so sánh hình 2.3 42 ... 39 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện V1 Bản cực nạp V2 Bản cực hút Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống lọc bụi tĩnh điện Buồng chứa giá đỡ: Là nơi chứa bụi tạm thời sau bụi. .. sai số Điện áp tải thu đợc gây đối xứng nh so sánh hình 2.3 42 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện Điện áp phần nửa chu kỳ âm nhỏ phần điện áp nửa chu kỳ dơng .Điều xảy... cực 40 Thiết kế mạch điều khiển điện áp cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện làm nhiễm điện hạt bụi vào buồng chứa lọc bụi bám vào phía điện cực trái dấu.Trên cực có màng rung búa gõ để làm bụi rơi