Cân băng định lượng XMHP

Thiết bị của nhà máy được cung cấp bởitập đoàn F.L.Smidth CH Đan Mạch, trong đó có một phần thiết bị được gia công chếtạo tại Việt Nam trên cơ sở một phần vật tư, bản vẽ thiết kế hoặc số

LỜI NÓI ĐẦU

Một kì thực tập ở nhà máy xi măng Hải phòng đã cho em rất nhiều thứ Kiếnthức được cung cấp thêm, nhưng đặc biệt nhất vẫn là em được tiếp cận với thực tếcông nghiệp Sau một tháng thực tập ở nhà máy, em đã nắm vững quá trình công nghệcủa nhà máy, đặc biệt là hệ thống cân băng định lượng

Với lòng chân thành của mình, em xin cảm ơn thầy giáo T.s Nguyễn Mạnh Tiến

đã tạo điều kiện cho em được làm quen với các hoạt động công nghiệp của nhà máy,cảm ơn các chú, các bác, các anh ở ca kíp mà em được tham gia, đặc biệt là chúNguyễn Thanh Bình, người trực tiếp hướng dẫn bọn em ở nhà máy

Với việc tham gia vào hoạt động công nghiệp của nhà máy, em đã hiểu rõ đượccác thiết bị được học trên lớp hoạt động như thế nào, cũng như cách thức làm việccông nghiệp là như thế nào Nói chung chuyến thực tập đã cho em nhiều thứ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 4

1.1 Tổng quan về nhà máy xi măng Hải Phòng 4

1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng 5

1.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu 6

1.2.1.1 Đá vôi 6

1.2.1.2 Đá sét 6

1.2.1.3 Quặng sắt và Silica 6

1.2.1.4 Nghiền liệu 6

1.2.1.5 Nghiền than 8

1.2.2 Công đoạn lò 9

1.2.3 Công đoạn nghiền Xi măng 11

1.2.4 Đóng bao và xuất xi măng 12

Chương 2 HỆ THỐNG ĐIỆN, ĐIỀU KHIỂN CỦA NHÀ MÁY 13

2.1 Hệ thống điện cơ sở của nhà máy 13

2.2 Hệ thống điều khiển nhà máy 13

2.2.1 Cấp điều khiển quá trình 15

2.2.2 Cấp điều khiển 15

2.2.3 Cấp hiện trường 16

Chương 3 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 17

3.1 Công nghệ cân băng định lượng 17

3.2 Nguyên lý hoạt động 18

3.3 Các thông số của cân 21

3.4 Một số bộ phận quan trọng của hệ thống cân 22

3.4.1 Loadcell 22

3.4.2 Biến tần và động cơ 24

3.5 Sơ đồ điện của hệ thống cân băng định lượng 24

3.5.1 Loại ba động cơ 27

3.5.2 Loại một động cơ 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

Chương 1 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

1.1 Tổng quan về nhà máy xi măng Hải Phòng

Nhà máy xi măng Hải Phòng được xây dựng ở xã Tràng Kênh – Thị trấn MinhĐức – huyện Thủy Nguyên – Thành phố Hải Phòng Quanh ba phía Bắc, Nam, Tây làsông Thải, sông Liễu và sông Đá Bạch, phía Đông là núi và đất liền, cách Quốc lộ 10khoảng 5 Km

Nhà máy xi măng Hải Phòng sản xuất xi măng hiện đại, đồng bộ, công suấtthiết kế 3300 Tấn clinker/ngày đêm với chất lợng ISO, để sản xuất xi măng OPC mác

50 tương đương 1,4 triệu Tấn XM PCB /năm theo tiêu chuẩn TCVN 6260-1997 Được

sử dụng thiết bị và công nghệ khô mới nhất, được nhiệt đới hoá, theo phơng pháp khô,đốt bằng 100% than Antracite chất bốc thấp Thiết bị của nhà máy được cung cấp bởitập đoàn F.L.Smidth (CH Đan Mạch), trong đó có một phần thiết bị được gia công chếtạo tại Việt Nam trên cơ sở một phần vật tư, bản vẽ thiết kế hoặc số liệu kỹ thuật củanhà cung cấp.Với dây chuyền sản xuất Xi măng tiên tiến hiện đại của Đan Mạch, vớiđội ngũ kỹ sư trẻ đầy tài năng, nhiệt huyết và sự sáng tạo đã đưa nhà máy vào hoạtđộng có hiệu quả, đã đạt công suất thiết kế và đưa Xi măng nhẵn hiệu con rồng xanhvào thị trường toàn quốc

Hình 1.1 Nhà máy xi măng Hải Phòng

1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng

Nguyên liệu đầu vào để sản xuất xi măng bao gồm đá vôi, đá sét, silica, pyrite vàcác chất phụ gia như thạch cao, tro bay Các nguyên liệu này được khai thác ở cácngoài nhà máy, sau đó qua hệ thống băng tải chuyển về các kho chứa trong nhà máy.Các nguyên liệu này được xử lý thô trước(Đập), sau đó được hệ thống băng tải đưađến trạm cân băng định lượng Các nguyên liệu ở trạm cân băng định lượng gồm: Đávôi, đá sét, pyrite, silica Các phụ gia khác được đưa vào kho chứa để trộn lẫn về sau

để tạo xi măng Hệ thống cân băng giúp phối trộn các nguyên liệu đầu vào theo một tỉ

lệ nhất định, tương ứng với chất lượng xi măng Khi đã phối trộn đúng tỉ lệ tại hệthống cân, nguyên liệu sẽ được nghiền thô và đưa vào tháp 5 tầng(Tháp trao đổi nhiệt)

để làm tăng nhiệt độ lên trước khi đưa vào lò nung Đi qua lò nung, nguyên liệu trởthành Clinker Clinker được đưa vào hệ thống làm nguội, sau đó sẽ đập sơ bộ clinker.Cuối cùng được đưa vào hệ thống nghiền để cho ra xi măng thành phẩm

Hình 1.2: Dây chuyền công nghệ nhà máy xi măng hải phòng

1.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

1.2.1.1 Đá vôi

Đá vôi là thành phần chủ yếu của Clinker, nó được khai thác và được giữ ởmột kho riêng Đá vôi khai thác ở mỏ, sau đó được đập sơ bộ rồi được hệ thống băngtải đưa về các kho chứa Trên đường đi của các băng tải có hệ thống lọc bụi, giúp đảmbảo môi trường xung quanh Đá vôi được chất thành đống trong kho chứa, rồi dùng hệthống cầu rải liệu để đưa đá vôi từ kho lên các băng tải, đưa ra ngoài

1.2.1.2 Đá sét

Đất sét được khai thác ở mỏ, sau đó được vân chuyển vào nhà máy bằng đườngthủy Đất sét đủ tiêu chuẩn về kích cỡ và độ ẩm nhỏ hơn 40% được cẩu đưa lên mángnhập liệu của máy cán Khi đã cử lý đất sét bằng máy cán, nó sẽ được đưa về khochứa bằng hệ thống băng tải Sau đó, qua máy rải (TR - Tripper) rải đất sét thành haiđống với khối lượng khoảng 2 x 3200 tấn.Khi có yêu cầu sản xuất, máy cào (RE) sẽcào mặt sườn để lấy đất sột rồi đổ vào băng tải vận chuyển đưa ra khỏi kho và đưađến kột chứa của cân băng định lượng trước khi đưa vào máy nghiền

1.2.1.3 Quặng sắt và Silica

Các nguyên liệu điều chỉnh như Quặng sắt( pyrite) và Silica được đưa về nhàmáy bằng xà lan theo đường thủy Tại đây, các nguyên liệu này được luân phiên bốclên máng nhập liệu, qua hệ thống cán sơ bộ hai cấp,các hạt đạt được kích thước quiđịnh qua hệ thống băng tải và máy rải di động rải đống vào trong kho Qua hệ thốngbăng cào mặt sườn vào băng tải cao su đưa lên két chứa của cân băng định lượng Ởđáy mỗi két có gắn các loadcell để đo khối lượng, vận tốc của liệu đưa về để điềukhiển có cấp liệu tiếp hay không Tùy theo lượng liệu trong mỗi két (thiếu hay không)

sẽ gửi yêu cầu xem két nào cần tiếp liệu Khi đó máy cào sẽ di chuyển tới đống liệutương ứng để cào liệu xuống băng tải cao su, chuyển về két chứa Tất cả các nguyênliệu chính và các phụ gia được hệ thống máy cào, băng tải cao su vận chuyển và đưađến chứa vào các silo riêng biệt Dưới các silo này có hệ thống cân băng định lượng

để cân đo các loại nguyên phụ liệu theo yêu cầu từ trung tâm

1.2.1.4 Nghiền liệu

Công đoạn nghiền liệu bao gồm các thiết bị chính sau:

- Máy nghiền đứng Atox 45

- Phân ly khí động hiệu suất cao RAR

- Hệ thống cấp liệu

- Quạt máy nghiền

- Hệ thống tuần hoàn vật liệu

sắt (bằng phương pháp tách từ) Trên các cửa đổ chuyển hướng của băng tải đều cócác hệ thống lọc bụi tay áo thời gian giũ bụi được cài đặt tại bảng điều khiển đặt ngaytại chân thiết bị, và hệ thống đối trọng để giữ thăng bằng Nguyên liệu được vậnchuyển vào máy nghiền bằng hệ thống cấp liệu, nguyên liệu vào máy nghiền qua cửacấp liệu quay Nguyên liệu sau khi qua máy nghiền được đồng nhất theo một tỉ lệ nhấtđịnh tại silo bột liệu

tĩnh điện và trong lọc bụi tay áo của công đoạn và đưa về trạm điều khiển trung tâm.Nếu nồng độ các khí đạt tới mức độ nguy hiểm, cháy nổ có thể xảy ra thì sẽ đưa racảnh báo và dừng hệ thống nghiền than

Hình 1.5 Máy nghiền than

1.2.2 Công đoạn lò

Trước khi nguyên liệu được đưa vào lò nung, nó được đưa vào tháp 5 tầng đểtăng nhiệt độ lên một mức nào đó Khi liệu đã ở nhiệt độ tương đối cao thì nó sẽ đượcđưa vào lò nung Clinker Mục đích của tháp 5 tầng là làm tăng nhiệt độ của nguyênliệu lên nhờ lấy nhiệt từ khói cuối lò nung, giúp tiết kiểm năng lượng cho quá trìnhđốt lò Tháp trao đổi nhiệt với 5 tầng Cyclon, lò nung, hệ thống cấp liệu, hệ thống lọcbụi…

Các thông số của lò nung:

- Tên lò : Rotax 3

- Đường kính: 4,15 m

- Chiều dài: 64,0 m

- Năng suất: 3300 tấn clinker/ngày

- Q:730Kcal/kg clinke

+ Động cơ quay lò: Có 2 động cơ quay lò: 1 động cơ chính và 1 động cơ phụ

- Động cơ chính là động cơ 1 chiều với các thông số sau:

Hình 1.7 Sơ đồ bên trong lò nung Clinker

1.2.3 Công đoạn nghiền Xi măng

Hệ thống nghiền xi măng bao gồm 2 máy nghiền:

+ Máy nghiền đứng CKP: dùng để nghiền thô clinker.Các thông số của động

cơ máy nghiền đứng: P = 1400KW; U = 6 KV; n = 960 v/ph

Động cơ được khởi động qua biến trở dung dịch Na2CO3

+ Máy nghiền bi: Dùng để nghiền tinh clinker và phụ gia.Các thông số củađộng cơ máy nghiền bi: P = 6556 KW; U = 6 KV được khởi động qua biến trởdung dịch Na2CO3

Clinker từ silo chứa được tháo xuống cân băng định lượng để định đúng khốilượng đã đặt và được cấp vào máy nghiền CKP để nghiền sơ bộ Sản phẩm saumáy nghiền đứng qua sàng rung đổ xuống băng tải cao su, rồi đưa vào máy nghiền

bi cùng với thạch cao và phụ gia Thành phần clinker, thạch cao, phụ gia được điềuchỉnh để đạt chất lượng xi măng theo yêu cầu.(Trước đây, Clinke và phụ gia đượcnghiền riêng và chứa vào silo hai lõi để trộn mác bê tông theo tỷ lệ mong muốn.Tuy nhiên, do hệ thống này làm việc không hiệu quả nên hiện nay, Clinke và phụgia được cân với lượng phù hợp rồi được đưa chung vào máy nghiền bi để nghiềnthành xi măng có mác theo mong muốn

Hình 1.8 Máy nghiền bi

1.2.4 Đóng bao và xuất xi măng

Xi măng sau khi sản xuất được xuất ra thị trường để tiêu thụ Có hai cách xuất

xi măng, đó là xuất xi măng rời và xi măng bao Đối với xi măng rời thì được xuấttrực tiếp ra cảng, còn xi măng bao thì phải qua quá trình đóng bao, đưa lên các băngchuyền rồi chuyển xuống các phương tiện vận chuyển

Chương 2

HỆ THỐNG ĐIỆN, ĐIỀU KHIỂN CỦA NHÀ MÁY

2.1 Hệ thống điện cơ sở của nhà máy

Trạm điện 110kv/6kv của nhà máy xi măng Hải Phòng được cung cấp từ hai lộđường dây chính :

+Từ Uông Bí qua trạm trung gian đến Tràng Bạch

+Từ Uông Bí qua trạm trung gian đến An Lạc (Hải Phòng)

Hình 2.1 Sơ đồ cung cấp điện

2.2 Hệ thống điều khiển nhà máy

Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng Hải phòng là hệ điều khiểnchuyên gia (ECS – Expert Control System) là giải pháp tổng thể về tự động hoá nhàmáy Ximăng của hãng FLSmith Cấu hình chung của hệ thống điều khiển này được

mô tả như hình vẽ dưới đây:

Hình 2.2 Cấu hình chung hệ thống điều khiển ECS.

Hình 2.3 Cấu trúc mạng TĐH dùng ECS của nhà máy xi măng Hải phòng.

Toàn bộ hệ thống có thể được phân chia vào 3 cấp của sơ đồ hình chóp phâncấp hệ thống điều khiển như sau:

+ Phòng điều khiển trung tâm tương đương với cấp điều khiển quá trình.

+ Các bộ PLC S7 400 tại các bộ phận và công đoạn là cấp điều khiển

+ Cấp hiện trường là các cơ cấu chấp hành, cảm biến và các máy đơn lẻ

2.2.1 Cấp điều khiển quá trình

Phòng điều khiển trung tâm được đặt ở trung tâm nhà máy, vị trí phù hợp choviệc theo dõi hoạt động toàn bộ nhà máy Nó có chức năng là cấu hình toàn bộ hệthống điều khiển của nhà máy, lập trình và sửa đổi chương trình điều khiển của mộttrạm, công đoạn, giám sát các thông số tại các điểm đo, trạm, công đoạn, điều khiểnhoạt động các công đoạn từ xa, thu thập, lưu trữ và quản lý dữ liệu quá trình, dữ liệuvận hành, quản lý các sự kiện và báo động, đánh giá, lập điều khiển mờ với các đối

tượng như lò, máy nghiền, lập báo cáo tự động

Các thiết bị chính của cấp: Phòng điều khiển, giám sát chính (Control Room)

có 5 trạm, phòng lập trình có đặt một số máy tính, phòng thí nghiệm có đặt một máychủ và một máy khách theo dõi quá trình phân tích thành phần của xi măng bằng tia X

là QCX Server và QCX Client

Cơ chế hoạt động và ghét nối: Toàn bộ hệ thống máy tính được sử dụng hệ điềuhành của Microsoft là Win 2000 Server, Win2000 Professional và phần mềm điềukhiển giám sát ECS (Expert Control System - hệ thống điều khiển chuyên gia) Hệthống có khả năng sửa chữa, cài đặt, thêm bớt, bảo dưỡng, vận hành tại phòng lậptrình và phòng điều khiển trung tâm Các trạm làm việc không nắm giữ dữ liệu màtoàn bộ dữ liệu quá trình hầu như được quản lý bởi 2 server hoạt động với tính năng

dự phòng nóng, chúng luôn chạy đồng thời và thực hiện các tác vụ giống hệt nhau Tất

cả các thay đổi với sơ đồ hoặc cơ sở dữ liệu đều có thể thực hiện trực tuyến mà khôngcần bất cứ sự dừng hoặc gián đoạn của hệ thống, những thay đổi trên một server sẽđược tự động cập nhật trên server còn lại Nếu vì lý do nào đó một server bị ngắt khỏi

hệ thống thì khi khởi động trở lại nó có thể đồng bộ hoàn toàn với server còn lại Tất

cả các máy tính và trạm tại các công đoạn được kết nối với nhau bằng giao thức mạngEthernet với môi trường truyền dẫn là cáp đôi dây xoắn và cáp quang qua 2 Switchquang điện thông minh có khả năng định hướng

2.2.2 Cấp điều khiển

Chức năng của cấp điều khiển là: Điều khiển PID cho các quá trình liên tục,điều khiển trình tự khởi động, liên động các công đoạn, phát hiện lỗi vận hành và xử

lý báo động, lưu trữ, cập nhật tín hiệu tương tự, số tại các điểm đo, truyền thông vớicác trạm vận hành ECS/Opstation, truyền thông với các PLC khác.

Các thiết bị chính của cấp: Trong dây truyền nhà máy, thực hiện nhiệm vụ này

là các bộ điều khiển PLC S7-400 của Siemens được cài đặt tại các trạm Mỗi PLCkiểm soát một công đoạn riêng tại một vài nơi như máy nghiền than, tháp sấy, lò nungcòn được đặt các hệ thống máy phân tích khí Nhiệm vụ chính của các hệ thống máyphân tích khí này là trợ giúp cho quá trình điều khiển của các bộ phận kể trên Bêncạnh đó, hệ thống này còn giúp theo dõi thành phần, nồng độ của các khí ở các bộphận nói trên để có thể đưa ra cảnh báo nhằm đảm bảo sự vận hành an toàn của toàn

bộ hệ thống

Cơ chế hoạt động và ghép nối: Kết nối giữa các PLC S7 400 với cấp điều khiểngiám sát thông qua mạng chuẩn Ethernet công nghiệp tốc độ cao sử dụng cáp quangtốc độ truyền tối đa 100Mps Các PLC này đều có hai module Ethernet nối tới haiSwitch quang điện ở phòng điều khiển trung tâm thông với đường truyền bằng cápquang Các PLC có thể liên kết với nhau thông qua đường truyền này Phương thứctruy nhập bus là Token Passing

Để nối với các thiết bị ở cấp dưới, các PLC này sử dụng mạng Profibus DP vớiđường truyền là cáp đôi dây xoắn với các thiết bị gần và cáp quang với các thiết bị ở

xa hơn Các thiết bị cấp trường trao đổi dữ liệu với các PLC này theo cơ chế Master/Slave sử dụng cả dữ liệu tuần hoàn (các dữ liệu, thông số quá trình - quy định sẵn khithiết lập cấu hình phần cứng mạng) và dữ liệu không tuần hoàn (các dữ liệu về thiếtlập và chuẩn đoán hệ thống) Tất cả các PLC S7 400 đều được cấu hình một cáchtương tự nhau

2.2.3 Cấp hiện trường

Cấp hiện trường của nhà máy có trên 700 điểm đo được phân bố rải rác trênmột khu vực rất rộng Do vậy, việc quản lý cấp hiện trường được chia thành nhiều khuvực khác nhau Mỗi khu vực, công đoạn được quản lý bởi một PLC S7 400

Chức năng của cấp hiện trường là: Đo hoặc chuyển đổi các đại lượng đo để cáccấp điều khiển cao hơn giám sát hoạt động và điều khiển an toàn, điều khiển riêng lẽcác máy công cụ theo qui trình định trước, điều khiển truyền động các động cơ, cơ cấuchấp hành khác

Các thiết bị chính của cấp: Các thiết bị đo, cảm biến, các cơ cấu chấp hành vàcác bộ điều khiển tại chỗ

Cơ chế hoạt động và giao tiếp: Do đặc điểm yêu cầu của các thiết bị ở cấp hiệntrường là khối lượng thông tin nhỏ, tốc độ cao, chính xác nên cấp hiện trường kết nốivới cấp điều khiển thông qua bus trường chuẩn Profibus DP, phương thức truy nhậpMaster/ Slave Tất cả các thiết bị ở các cấp đều được giám sát hoạt động ở phòng sữachữa cơ điện

Chương 3

HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG

3.1 Công nghệ cân băng định lượng

Nhà máy có tất cả 3 loại cân đó là cân băng tải, cân roto và cân silo Trong quá

trình cân liệu để đưa vào máy nghiền thì người ta sử dụng hệ thống cân băng địnhlượng, mục đích của hệ thống này là đưa liệu vào máy nghiền liệu theo một tỉ lệ nhấtđịnh đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật Liệu vào ở đây gồm có : Đá vôi, đất sét, Silica

và Pyrite Hệ thống phải đảm bảo được các yêu cầu như cân chính xác, bù trừ đượccác sai lệch một cách tốt nhất và đưa liệu vào máy nghiền một cách ổn định

Để vận hành được cân thì công tác chỉnh định sao cho chính xác khối lượngđưa vào máy nghiền là cực kỳ quan trọng