Hệ thống quạt ID, SP trong nhà máy xi măng Bút Sơn

GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến MỤC LỤC Lời mở đầu CHƢƠNG I GIỚI THIỆU NHÀ MÁY 1.1 Giới thiệu công ty cố phần xi măng Vicem Bút Sơn 1.2 Cơ cấu tổ chức công ty CHƢƠNG II TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY BÚT SƠN 2.1 Tổng quan dây chuyển công nghệ 2.2 Quy trình sản xuất xi măng 2.2.1 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu 10 2.2.2 Nghiền liệu đồng 11 2.2.3 Nung làm nguội clinker 11 2.2.4 Nghiền xi măng 11 2.2.5 Đóng bao xuất xi măng 12 2.2.6 Cung cấp nhiên liệu 12 CHƢƠNG III TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN DCS CỦA NHÀ MÁY ( LINE 2) 14 3.1 Phòng điều khiển trung tâm CCR 16 3.2 Phòng điều hành trạm LCR 16 3.3 Các trạm điện dƣới trƣờng 17 CHƢƠNG IV HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUẠT SP 18 4.1 Vị trí vai trò quạt SP dây chuyền sản xuất 18 4.2 Thông số động quạt điều khiển 18 4.3 Sơ đồ mạch lực sơ đồ điều khiển 21 SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Nhà máy xi măng Bút Sơn Cơ cấu tổ chức công ty Quy trình sản xuất xi măng Máy rải máy cảo đá vôi 10 Buồng nghiền xi động truyền động 12 Hệ điều khiển giám sát PCS7 dây chuyền ( Bản gốc) 14 Hệ điều khiển giám sát PCS7 dây chuyền chỉnh sửa 15 Các trạm điều hành trƣờng 17 Các trạm trƣờng sơ đồ kết nối 17 10 Tháp tầng vị trí quạt SP 18 11 Tham số định mức động 19 12 Cấu trúc biến tần Sinamics S120 20 13 Tủ biến tần S120 quạt SP trạm LS-5 20 14 Bộ chỉnh lƣu 12 xung riêng biệt biến tần 21 15 Thông số máy biến áp 21 16 Cảm biến đo nhiệt độ Pt100 cảm biến đo độ rung ổ đỡ quạt 26 17 Một số tham số quạt SP hiển thị giao diện điều khiển 27 SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Báo cáo TTTN Nội dung tìm hiểu: Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống điều khiển DCS chung dây chuyền công nghệ Tham gia công việc cụ thể công ty: theo dõi vận hành, tham gia xử lí cố, sửa chữa bảo dƣỡng thiết bị Hệ thống điều khiển quạt hút liệu, quạt ID/SP SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Lời mở đầu Trong trình hội nhập phát triển đất nƣớc, ngành công nghiệp xi măng đóng góp vai trò quan trọng lĩnh vực nhƣ phát triển giao thông, xây dựng công trình thủy lợi, công nghiệp dân dụng, ngành vật liệu Ngành xi măng đóng góp phần không nhỏ tốc độ phát triển kinh tế Việt Nam, trung bình từ 10% đến 12% GDP nƣớc, trở thành ngành chiến lƣợc phát triển kinh tế Là nhà máy có công suất lớn trang bị dây chuyền công nghệ đại, công ty cổ phần xi măng Vicem Bút Sơn đóng góp lớn phát triển chung ngành nhƣ đất nƣớc Việc đƣợc đến thực tập nhà máy xi măng Bút Sơn giúp chúng em nhiều việc liên hệ kiến thức đƣợc học trƣờng thực tế ứng dụng, đồng thời giúp chúng em có thêm nhiều kiến thức bổ ích mà trƣớc chúng em chƣa biết Qua báo cáo em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Tiến, thầy cô nhà trƣờng tạo điều kiện để chúng em đƣợc thực tập nhà máy, em xin cảm ơn xƣởng điện- tự động hóa nhiệt tình giúp đỡ chúng em trình thực tập vừa Do kiến thức hạn chế nhƣ kinh nghiệm thực tế nên báo cáo chắn có nhiều thiếu sót, kính mong thầy cô giúp đỡ bổ sung để em hoàn thiện kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 09 năm 2016 Sinh viên Hồ Sỹ Đức SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến CHƢƠNG I GIỚI THIỆU NHÀ MÁY 1.1 Giới thiệu công ty cố phần xi măng Vicem Bút Sơn Hình Nhà máy xi măng Bút Sơn Năm 1995, xi măng Bút Sơn thức đƣợc thành lập, nhà máy đƣợc đặt xã Thanh Sơn, Kim Bảng, Hà Nam với hai mỏ khai thác Hồng Sơn Liên Sơn nằm nguồn tài nguyên khoáng sản trù phú với trữ lƣợng tỷ m3 Nhà máy đƣợc đặt vị trí có giao thông thuận lợi nhƣ gần quốc lộ 1, cách Hà Nội 60km phí Nam, gần sông Đáy, sông Châu, sông Nhuệ tuyến đƣờng sắt Bắc Nam, thuận tiện cho việc chuyên chở xi măng nguyên liệu phục vụ sản xuất Năm 1998, xi măng Bút Sơn thức mắt dòng sản phẩm xi măng Pooc Lăng PCB40, xi măng Pooc Lăng hỗn hợp PCB30, PCB40 thị trƣờng Việt Nam Thƣơng hiệu xi măng Bút Sơn hình địa cầu gắn với công trình trọng điểm quốc gia khu vực phía Bắc nhƣ sân vận động quốc gia Mĩ Đình, đƣờng Hồ Chí Minh, thủy điện Na-Hang, thủy điện Sơn La, cầu Thanh Trì, cầu Trung Hà, cầu Yên Lệnh… Với chủ trƣơng Đảng Nhà nƣớc đổi mới, nâng cao hiệu doanh nghiệp, ngày 18/4/2006 đại hội cổ đông thành lập công ty cổ phần xi măng Bút Sơn tổ chữ thành công Ngày 1/5/2006 công ty xi măng Bút Sơn thức hoạt động theo hình thức công ty cổ phần SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Ngày 26/1/2007, vào dịp kỉ niệm 10 năm thành lập công ty, dây chuyền xi măng Bút Sơn đƣợc khởi công xây dựng Đây dây chuyền sản xuất xi măng đại theo công nghệ Nhật Bản với công suất 4000 clinker/1 ngày đêm tƣơng ứng 1.6 triệu xi măng/năm với tổng mức đầu tƣ 3.338 tỉ đồng Ngày 22/12/2012 công ty nhà thầu KHI kí chứng bàn giao toàn dây chuyền, dây chuyền hai vào hoạt động đồng nghĩa nâng công suất toàn nhà máy lên triệu xi măng/1 năm đƣa thị trƣờng loạt sản phẩm xi măng Bút Sơn đạt chất lƣợng cao, ổn định, mức tiêu hao nguyên vật liệu tối ƣu 1.2 Cơ cấu tổ chức công ty Công ty hoạt động theo hình thức công ty cổ phần kể từ ngày 23/3/2006 Cơ cấu tổ chức công ty đứng đầu Đại hội đồng cổ đông,tiếp đến hội đồng quản trị ban kiểm soát… Hình Cơ cấu tổ chức công ty SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến CHƢƠNG II TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY BÚT SƠN 2.1 Tổng quan dây chuyển công nghệ Dây chuyền sản xuất công ty dây chuyền kiểu lò quay, phƣơng pháp khô, với trang thiết bị đại Nhật Bản Tây Âu thuộc loại tiên tiến với mức độ khí hóa, tự động hóa cao Toàn dây chuyền đƣợc điều khiển giám sát từ phòng điều khiển trung tâm thông qua hệ thống máy tính, phần mềm PLC hãng Siemens- Cộng hòa Liêng Bang Đức Việc thiết kế, cung cấp thiết bị nhƣ công nghệ, giám sát hãng Technip-Cle Pháp thực hiện, sau hãng Kawasaki Nhật Bản thực Nhà máy có hai dây chuyền sản xuất:  Dây chuyền 1(dây chuyền cũ) có công suất thiết kế 4000 clinker/ngày đêm tƣơng ứng 1,4 triệu xi măng /năm)  Dây chuyền hoạt động đầu năm 2010 với công suất 1,6 triệu xi măng/ năm, nâng tổng công suất nhà máy lên triệu xi măng/ năm Bộ phận sản xuất nhà máy đƣợc chia làm phân xƣởng, phân xƣởng đảm nhiệm số công việc định: Xƣởng mỏ Nhiệm vụ khai thác đá vôi đá sét từ mỏ kho đồng sơ Xƣởng nghiền liệu Lấy đá vôi đá sét từ kho đồng sơ qua máy nghiền, thiết bị xử lí để đƣa vào silo đồng trƣớc vào lò nung Xƣởng lò Xƣởng lò nhiệm vụ nung clinker, cung cấp khí nén cho máy nghiền than, lò… Xƣởng đóng bao Clinker sau lò đƣợc làm nguội ủ Sau clinker đƣợc nghiền với phụ gia khác để tạo xi măng chứa silo chứa xi măng Xi măng từ silo đƣợc rút đóng bao bán xi măng rời SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Xƣởng điện-tự động hóa Phụ trách toàn hệ thống điện, mạng điện nhà máy nhƣ thiết bị điều khiển cấu chấp hành điện Xƣởng xe-máy Quản lí toàn máy móc, ô tô phục vụ sản xuất Xƣởng khí Đảm nhiệm toàn phần khí nhà máy Xƣởng nƣớc Cung cấp nƣớc sinh hoạt cho cán công nhân viên nhƣ nƣớc sản xuất nhƣ làm nguội clinker, làm nguội khí trƣớc vào máy nghiền liệu… 2.2 Quy trình sản xuất xi măng Quy trình sản xuất xi măng tóm gọn sơ đồ nhƣ sau: Hình Quy trình sản xuất xi măng SVTH: Hồ Sỹ Đức GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến 2.2.1 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu  Đá vôi: Đá vôi đƣợc khai thác từ mỏ Hồng Sơn, cách nhà máy 0.6km cách nổ mìn đƣợc vận chuyển phƣơng tiện có tải trọng lớn đƣợc đổ qua máy đập đá vôi để đƣa kích thƣớc nhỏ Máy đập đá vôi dạng búa loại IMPACT APPR 1822 có suất trung bình 600 tấn/h Loại máy đập đƣợc cục đá vôi có kích thƣớc lên tới 1.2 mét cho sản phẩm trung bình 70mm Sau đập, đá vôi đƣợc băng tải cao su chuyển kho đồng sơ Kho đồng sơ gồm có hai đống, đống chứa 16000 đá vôi, đƣợc đánh đống kiểu CHEVRON kiểu dọc Trong kho đánh đống có máy cào máy rải Máy rải có suất 600 tấn/h máy cào có suất 30-35 tấn/h Hình Máy rải máy cảo đá vôi Đá sét đƣợc khai thác từ mỏ Khả Phong cách nhà máy 9.5 km, đƣợc vận chuyển ô tô tới máy cán hai trục có suất 250 tấn/h Loại máy cho phép cán đá sét có kích thƣớc lên tới 800mm, độ ẩm 15% cho sản phẩm với kích thƣớc 70mm đƣợc sấy qua khí nóng Sau cán, sét đƣợc vận chuyển đến kho đồng băng tải Tại kho đồng có hệ thống cầu rải cầu cào hãng FAM  Đá silic: đƣợc khai thác từ mỏ với đất sét, đƣợc vận chuyển kho đồng sơ rải thành đống 3000 SVTH: Hồ Sỹ Đức 10 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến CHƢƠNG III TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN DCS CỦA NHÀ MÁY ( LINE 2) Sơ đồ tổng quan hệ điều khiển DCS nhà máy: Hình Hệ điều khiển giám sát PCS7 dây chuyền ( Bản gốc) SVTH: Hồ Sỹ Đức 14 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Hình Hệ điều khiển giám sát PCS7 dây chuyền chỉnh sửa Hệ điều khiển giám sát dây chuyền gồm phần nhƣ sau: SVTH: Hồ Sỹ Đức 15 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến 3.1 Phòng điều khiển trung tâm CCR Là phòng điều hành, giám sát tất công đoạn nhà máy Từ phòng điều hành trung tâm, kĩ sƣ vận hành nắm bắt đƣợc thông số hoạt động, trạng thái sẳn xuất, từ có can thiệp kịp thời giúp cho hệ thống vận hành tối ƣu Tại phòng điều khiển trung tâm có đặt hai máy quan trọng dây chuyền, cụ thể hai máy: OSS1 OSS2 ( Operate System Server) Đây hai máy chứa liệu nhƣ chƣơng trình vận hành hệ thống Hai máy đƣợc đặt song song để đề phòng trƣờng hợp hai máy gặp cố Tại phòng điều khiển trung tâm ngƣời kĩ sƣ giám sát phát cố sửa đổi thay trực tiếp chƣơng trình Máy tính Engineer Station có nhiệm vụ thiết kế chƣơng trình nạp vào PLC trạm Các trạm OSC có nhiệm vụ giám sát điều khiển trạm vận hành công đoạn nhà máy ( nghiền liệu, công đoạn lò, làm mát,nghiền xi măng, nghiền than) Các máy OSS đƣợc kết nối với máy OSC trạm vận hành thông qua chuyển đổi Scalance cáp quang Ngoài phòng có hệ thống máy tính phục vụ việc thu thập lƣu trữ liệu ( MIS, CAS) Một số thông tin dây chuyền dây chuyền hai đƣợc kết nối với thông qua Switch mạng SSV104 Phòng KCS giám sát chất lƣợng xi măng đƣa tỉ lệ phối trộn liệu có máy tính RAW MIX control 3.2 Phòng điều hành trạm LCR Do số công đoạn đặt xa phòng điều khiển trung tâm nhƣ công đoạn đập đá vôi, đá sét, công đoạn đóng bao nên nơi đƣợc đặt máy tính giám sát trƣờng.Các máy tính giao tiếp với máy tính phòng điều khiển trung tâm thông qua hệ thống truyền thông cáp quang cần chuyển đổi quang điện ( CU-FO) SVTH: Hồ Sỹ Đức 16 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Hình Các trạm điều hành trƣờng 3.3 Các trạm điện dƣới trƣờng Mỗi công đoạn sản xuất xi măng có trạm điện riêng Ở trạm điện có xử lí PLC S7-400-CPU 416-3DP Các nhóm thiết bị xử lí nhiều tín hiệu PLC S7-300 đảm nhiệm Việc mở rộng module vào xa đƣợc thực module mở rộng ET200 Việc truyền thông Module vào CPU đƣợc thông qua mạng Profibus DP Trạm MS-A không đƣợc kết nối lên Bus đƣợc điều khiển trực tiếp từ điện lực Hình Các trạm trƣờng sơ đồ kết nối SVTH: Hồ Sỹ Đức 17 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến CHƢƠNG IV HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUẠT SP 4.1 Vị trí vai trò quạt SP dây chuyền sản xuất Hình 10 Tháp tầng vị trí quạt SP Quạt SP hệ thống quan trọng nhà máy( nói vai trò quan trọng sau Lò Nung) Vai trò quạt SP gồm có:  Tạo trình cháy lò nhƣ buồng Canciner  Tạo áp suất âm đỉnh tháp tầng  Hút gió 1,2,3 Nếu quạt SP dừng hoạt động hoạt động không yêu cầu dẫn đến áp suất tháp lò tăng, gây nguy hiểm cho toàn hệ thống nhà máy 4.2 Thông số động quạt điều khiển SVTH: Hồ Sỹ Đức 18 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Động (Mã A1402-M01) Động sử dụng cho quạt SP động không đồng Rotor lồng sóc hãng Siemens chế tạo Động có điểm đặc biệt gồm có hai cuộn dây Stator nhằm mục đích chia dòng động cuộn dây Hình 11 Tham số định mức động Momen gãy định mức: MK/MN=2.95 Biến tần Sinamic S120 Cấu trúc biến tần Sinamic S120: SVTH: Hồ Sỹ Đức 19 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Hình 12 Cấu trúc biến tần Sinamics S120 Hình 13 Tủ biến tần S120 quạt SP trạm LS-5 Bởi phải cấp cho hai cuộn dây Stator riêng biệt nên tủ biến tần gồm có hai chỉnh lƣu hai nghịch lƣu Phƣơng pháp điều khiển biến tần S120 động SP điều khiển vector không dùng cảm biến đo tốc độ ( Sensorless Vector Control), theo vị trí vector từ thông tốc độ thực tế động đƣợc xác định rõ thông qua mô hình động Dòng điện điện áp động đƣợc đƣa vào để xác định tốc độ Tuy nhiên với phƣơng pháp điều khiển dải tốc độ thấp mô SVTH: Hồ Sỹ Đức 20 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến hình xác định rõ đƣợc tốc độ xác, với sai lệch mô hình mà động thực nên dải tốc độ thấp hệ thống đƣợc chuyển từ điều khiển vòng kín sang điều khiển vòng hở id iA = Llk ia + ia' ia Cd Vd L O A D iA ia' ia' Cd Vd' L O A D Hình 14 Bộ chỉnh lƣu 12 xung riêng biệt biến tần Máy biến áp Nguồn điện cung cấp cho hệ thống quạt đƣợc cấp thông qua máy biến áp 2400kVA hãng SEA chế tạo Hình 15 Thông số máy biến áp 4.3 Sơ đồ mạch lực sơ đồ điều khiển Sơ đồ mạch kết nối gồm trang,đƣợc trình bày dƣới đây: SVTH: Hồ Sỹ Đức 21 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức 22 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức 23 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức 24 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức 25 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Từ sơ đồ ta thấy tín hiệu nhiệt độ cuộn dây,nhiệt độ ổ đỡ đƣợc đƣa tới đầu vào PLC để làm tín hiệu bảo vệ động Khi nhiệt độ ổ đỡ nhiệt độ động lớn nhiệt độ cho phép động đƣợc dừng hoạt động Trên thực tế hai tín hiệu có cảm biến độ rung để đo độ rung ổ đỡ quạt Hình 16 Cảm biến đo nhiệt độ Pt100 cảm biến đo độ rung ổ đỡ quạt Động có quạt làm mát có công suất 11kW đƣợc đặt sau động Ngoài có động phụ đặt phía bên đối diện quạt dùng có cố chạy thử nghiệm Để khởi động quạt SP yêu cầu sau phải thỏa mãn:     Các điều kiện bảo vệ quạt thỏa mãn ( nhiệt độ ổ đỡ, nhiệt độ cuộn dây…) Quạt làm mát khởi động trƣớc Điều kiện khí Gas lò đảm bảo Quạt lọc bụi A1241 khởi động SVTH: Hồ Sỹ Đức 26 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến Hình 17 Một số tham số quạt SP hiển thị giao diện điều khiển SVTH: Hồ Sỹ Đức 27 GVHD: TS Nguyễn Mạnh Tiến SVTH: Hồ Sỹ Đức 28