Nhà máy xi măng Hải Phòng được người Pháp khởi công xây dựng vào ngày 25121899 trên vùng đất ngã ba Sông Cấm và Kênh đào Hạ Lý,là nhà máy sản xuất xi măng đầu tiên tại Việt Nam và Đông Dương.Xi măng Hải Phòng với nhãn hiệu “Con Rồng” truyền thống từ lâu đã in sâu trong tiềm thức mỗi người dân Việt Nam. Với trên 100 năm tồn tại và phát triển, Nhà máy xi măng Hải Phỏng là cánh chim đầu đàn của ngành xi măng Việt Nam, đã từng cung cấp xi măng xây dựng nên các công trình lịch sử như Lăng Bác Hồ, Bảo tang Hồ Chí Minh, Cầu Thăng Long, Thủy điện Hòa Bình,Nhà máy Xi măng Hải Phòng với dây chuyền công nghệ mới được xây dựng tại mỏ đá Tràng Kênh Thị trấn Minh Đức Huyện Thủy Nguyê n Hải Phòng với công suất 1,4 triệu tấnnăm theo phương pháp khô (lò quay) do hãng F.L.Smith (Đan Mạch) chế tạo và cung cấp. Đây là dây chuyền xi măng rất hiện đại với công nghệ nghiên riêng biệt Clinker và phụ gia, giúp chủ động hoàn toàn trong việc kiểm soát mác xi măng.Dây chuyền này có ưu điểm vượt trội như tiêu hao nhiệt năng và điện năng thấp, đặc biệt trong quá trình sản xuất, năng suất thiết bị có khả năng vượt từ 1015% so với công suất thiết kế. Công ty xi măng Hải Phòng sản xuất theo phương pháp khô. Dây chuyền sản xuất rất đồng bộ, cơ khí hóa và tự động hóa cao.
Trang 1MỤC LỤC
Lời mở đầu………2 Chương I: Tổng quan về dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của Nhà máy
Xi măng Hải Phòng
1.Giới thiệu chung về nhà máy……… 3 2.Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng………4 Chương II: Cấu hình hệ thống điều khiển phân tán (DCS) của dây chuyền sản xuất
xi măng
1.Cấu hình chung của hệ thống DCS………13 2.Hệ thống DCS của nhà máy xi măng Hải Phòng và chức năng các khâu trong
hệ
thống……… 15
3.Bus và phương thức truyền thông trong hệ
Trang 2Lời Mở Đầu
Sự phát triển về khoa học – kỹ thuật cùng với việc xây dựng, hình thành các nhà máy,
xí nghiệp là một tiền đề quan trọng để đất nước ta bước vào kỷ nguyên công nghiệp hóa –hiện đại hóa Trong đó, ngành sản xuất xi măng đóng góp một phần không nhỏ vào sự nghiệp phát triển của đất nước Cùng với ngành công nghiệp than, dêt, đường sắt, ngành công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm Bắt đầu là việc khởi công xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1899, cái nôi đầu tiên của ngành xi măng Việt Nam, đến nay đã là hơn 100 năm Trải qua hơn một thế kỷ xây dựng và trưởng thành, xi măng đã, đang và vẫn luôn là ngành trụ cột trong nền kinh tế Việt Nam Với lực lượng cán bộ, đội ngũ công nhân giàu tri thức và kinh nghiệm, kết hợpvới các dây chuyền công nghệ sản xuất ngày càng hiện đại, ngành sản xuất xi măng Việt Nam đã làm nên những thành tựu to lớn, đóng góp quan trọng vào sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hội của đất nước
Trong nội dung môn học “Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng”, em đã được thầy giáo phân công bài tập lớn với đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng của Nhà máy xi măng Hải Phỏng” Nội dung bài tập lớn gồm có 3 phần:Tổng quan về dây chuyền sản xuất công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy, Cấu hình hệthống điều khiển phân tán(DCS) và Tổng quan bộ điều khiển chính (PLC) của dây
chuyền sản xuất
Do kiến thức còn hạn chế nên báo cáo của em có thể còn thiếu sót Mong thầy giáo thông cảm và góp ý giúp em Em xin chân thành cảm ơn thầy!
Trang 3Sv thực hiên,
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG HẢI PHÒNG
1.Giới thiệu chung về nhà máy
-Nhà máy xi măng Hải Phòng được người Pháp khởi công xây dựng vào ngày
25/12/1899 trên vùng đất ngã ba Sông Cấm và Kênh đào Hạ Lý,là nhà máy sản xuất xi măng đầu tiên tại Việt Nam và Đông Dương
-Xi măng Hải Phòng với nhãn hiệu “Con Rồng” truyền thống từ lâu đã in sâu trong tiềm thức mỗi người dân Việt Nam Với trên 100 năm tồn tại và phát triển, Nhà máy xi măng Hải Phỏng là cánh chim đầu đàn của ngành xi măng Việt Nam, đã từng cung cấp xi măngxây dựng nên các công trình lịch sử như Lăng Bác Hồ, Bảo tang Hồ Chí Minh, Cầu Thăng Long, Thủy điện Hòa Bình,…
Trang 4Hình 1.1 Nhà máy xi măng Hải Phòng-Nhà máy Xi măng Hải Phòng với dây chuyền công nghệ mới được xây dựng tại mỏ đá Tràng Kênh - Thị trấn Minh Đức - Huyện Thủy Nguyê n- Hải Phòng với công suất 1,4 triệu tấn/năm theo phương pháp khô (lò quay) do hãng F.L.Smith (Đan Mạch) chế tạo và cung cấp Đây là dây chuyền xi măng rất hiện đại với công nghệ nghiên riêng biệt Clinker và phụ gia, giúp chủ động hoàn toàn trong việc kiểm soát mác xi măng.-Dây chuyền này có ưu điểm vượt trội như tiêu hao nhiệt năng và điện năng thấp, đặc biệt trong quá trình sản xuất, năng suất thiết bị có khả năng vượt từ 10-15% so với công suất thiết kế Công ty xi măng Hải Phòng sản xuất theo phương pháp khô Dây chuyền sản xuất rất đồng
bộ, cơ khí hóa và tự động hóa cao
Trang 5-Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất được điều khiển tự động từ trung tâm điều
hành sản xuất chính và các trung tâm phụ thực hiện ở từng công đoạn.Toàn bộ thông
số kỹ thuật của dây chuyền được giám sát bởi trung tâm điều khiển nhờ mạng cáp quang
-Ngoài ra phòng thí nghiệm (KCS) của Công ty được trang bị hiện đại với hệ
thống máy tính điện tử và phổ kế Rơngen đã được chương trình hóa cho phép phân
tích nhanh thành phần hóa hàng giờ của bột phối liệu và dựa vào đó tính toán điều
chỉnh kịp thời tỷ lệ cấp các nguyên liệu cho máy nghiền để đảm bảo thành phần hóa
trung bình của bột liệu thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đặt ra
2.Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng:
-Toàn bô dây chuyền công nghệ sản xuất được chia làm 7 công đoạn chính (CĐ) chính:
CĐ 1 : Chuẩn bị, tiếp nhận nguyên liệu
CĐ 2: Nghiền liệu
CĐ 3 : Nghiền than
CĐ 4 : Nung, luyện clinker
CĐ 5 : Nghiền xi măng
CĐ 6 : Hệ thống cấp liệu và nghiền phụ gia
CĐ 7 : Đóng bao xi măng và xuất sản phẩm
Trang 6Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất công nghệ xi măng2.1 Công đoạn chuẩn bị, tiếp nhận nguyên liệu
a.Đá vôi
Trang 7-Một trong những lợi thế của nhà máy là đá vôi được khai thác trực tiếp
+Công suất P = 1180kW; Điện áp U = 600V; Dòng điện I = 151A
+Hệ số cos φ = 0.79; Khối lượng M = 800 kg
-Năng suất của máy đập búa đạt 750 tấn/h, cỡ hạt nhỏ hoặc bằng 60
mm (thường 25 mm) và vận chuyển về kho chứa đồng nhất sơ bộ bằng
hệ thống băng tải cao su Trên các băng tải đều có lọc bụi tay áo, thời gian giữ bụi được cài đặt tại panel điều khiển ngay tại chân thiết bị Lượng bụi hồi về thông qua van xoay (RF) xuống bang tải
-Ngoài ra trên băng tải có hệ thống dây an toàn dùng khi có sự cố xảy
ra, hoàn toàn sử dụng ở bất cứ vị trí nào mà không cần chạy về thiết bịđóng cắt Qua hệ thống băng, nguyên liệu được đưa về kho, tới cầu tải liệu di động, rải đá vôi thành hai đống với khối lượng mỗi đống 1100 tấn Cầu dải sử dụng hệ thống cảm biến đo chiều cao và các góc
nghiêng để đánh dấu Máy cào (RE) đưa đá vôi vào hệ thống băng tải chuyền tới két chứa của cân băng định lượng Trong kho sử dụng PLC S7-300 để giám sát và đưa thông tin về phòng điều khiển
Trang 8Hình 1.3 Máy cào đá vôib.Đất sét
-Đất sét được khai thác từ mỏ sét núi Na, Quảng Ninh và được vận chuyển về cảng nhập của nhà máy bằng xà lan, được cẩu đưa lên máy cán Hệ thống cán trục hai cấp cho kích thước của đất sét nhỉnh hơn 60
mm2 Khi cỡ hạt đạt quy định, đất sét được chuyển vào kho chứa qua
hệ thống băng tải cao su, qua máy rải (Tripper) sét thành hai đống với khối lượng 2x3200 tấn Qua băng cào mặt sườn đất sét được cào vào băng tải vận chuyển đến két chứa của cân băng định lượng
c.Quặng sắt và silica
Trang 9-Tương tự như đất sét, quặng sắt và silica được đưa về nhà máy Qua
hệ thống cán sơ bộ hai cấp, hệ thống băng tải và máy rải di động tạo thành đống lần lượt là silica 1x4200 tấn, quặng sắt 1x2400 tấn Qua hệthống băng cào mặt sườn, vào băng tải cao su và đưa lên két chứa của cân băng định lượng
-Ở đáy của mỗi két có gắn các load-cell để đo khối lượng, vận tốc của vật liệu đưa về điều khiển có cấp liệu tiếp hay không Như vậy trong kho sẽ chứa các đống nguyên liệu, kho này có thể chạy theo 2 chế độ:+Chế độ tại chỗ: tức là vận hành luôn tại kho ( sử dụng S7-300)
+Chế độ từ trung tâm: tín hiệu từ phòng điều khiển qua các dăm
Hình 1.4 Máy cào
Trang 10Hình 1.5 Máy rải liệu
2.2 Công đoạn nghiền liệu
-Từ các két chứa nguyên liệu được tháo qua hệ thống cân băng định lượng với tỉ lệ đặt trước Sau đó liệu được trộn với nhau rồi đưa vào máy nghiền Ở băng truyền trộn liệu có hệ thống camera quan sát đưa
về trung tâm Trước khi đưa vào máy nghiền có hệ thống băng tải chạyngang qua băng để tách những vụn sắt (tách từ) và có lọc bụi tay áo,
hệ thống đối trọng để căng băng
-Máy nghiền liệu Atox 45 là loại nghiền đứng 3 con lăn được thiết kế cho việc sấy, nghiền liên hợp các nguyên liệu khô Việc nghiền được thực hiện đo lực nén ép và chà sát của con lăn trên bàn nghiền Ba conlăn được ép bằng hệ thống thủy lực (dầu khí thủy lực) Những hạt vật liệu đã được nghiền mịn sẽ phân tán vào dòng khí được đưa lên máy phân ly Vật liệu khô sẽ va đập vào cánh rotor và được hồi lưu trở lại
Trang 11máy nghiền để nghiền tiếp Phần hạt mịn đưa lên phân ly nhờ hệ thốngquạt hút máy nghiền đưa tới silo lắng.
-Sản phẩm thu hồi được thu hồi ở đáy silo qua hệ thống máng khí động
và gầu đổ vào silo chứa bột liệu để đồng nhất Khí ra khỏi Silo được tuần hoàn lại máy nghiền và một phần dư được làm sạch trong lọc bụi tĩnh điện và thải ra ngoài môi trường Tốc độ của rotor có thể điều chỉnh để thu được sản phẩm có độ mịn đạt yêu cầu
2.3 Công đoạn nghiền than
-Than được nhập về, qua cấp liệu rung và được băng tải vận chuyển vềkho đồng nhất sơ bộ Tại đây, nhờ máy rải đống kiểu Tripper than đượcrải thành 2 đống theo nguyên lý hình chữ V, sau đó qua máy cào lên băng tải cao su, vận chuyển vào két than thô đầu máy nghiền
-Than được cấp vào máy nghiền qua vít tải đôi và được rơi xuống tâm bàn nghiền Than được nghiền mịn do lực ép và lực chà sát giữa các con lăn và bàn nghiền Các hạt mịn ra khỏi phân ly được tách khỏi dòng khí, sản phẩm thu hồi được hệ thống vít tải chuyển tới 2 két chứa than mịn cho vào tháp sấy 5 tầng Các hạt to không đạt yêu cầu quay trở lại bàn nghiền
2.4 Công đoạn nung luyện clinker
-Các thiết bị chính trong công đoạn bao gồm:
+Một tháp 5 tầng trao đổi nhiệt có độ cao 114m
+Lò nung có thông số: d = 4.15m; l = 64m; số bệ đỡ n = 3; độ nghiêng
α = 4°
-Để quay lò, người ta sử dụng 2 động cơ:
Trang 12+Động cơ chính là động cơ một chiều loại WM5 AL 4050-678 có thông số:
P = 450kW; U = 600 VDC; n = 678/942 v/ph; I = 789A
Cấp bảo vệ IP: 55; Điều khiển bằng Thyristor
+Động cơphụ rotor lồng sóc dùng khi lò quay chậm có thông số:
P = 22kW;U = 380VAC; n = 1480 v/ph-Hệ thống làm mát clinker bao gồm:
+Khâu làm mát bằng bơm nước khi nhiệt độ cao nhờ cảm biến đo nhiệtđộlò Nó làm mát dàn ghi nhờ 1 động cơ và 4 van từ Hệ thống van này
mở hay đóng là do tín hiệu cảm biến đo nhiệt độ ở trong hệ thống làm lạnh clinker đưa về điều khiển
+Hệ thống làm mát bằng quạt gió chạy liên tục với 6 quạt thổi với công
suất 55kW, tốc độ 1480 v/phút
-Quạt ID (Quạt hút tạo áp suất âm cho lò):
+P = 1600kW; U = 690V; n = 990 v/ph ; cosφ = 0.81
+Quạt được đặt theo chiều dài lò
-Hệ thống nhiên liệu của lò gồm 2 đầu phun:
+Một đầu phun than trong quá trình đôt
+Một đầu phun dầu dùng khi sấy lò
-Nguyên lý hoạt động:
+Bột liệu từ silo đồng nhất CF qua hệ thống gầu, máng khí động, qua van cấp liệu quay được cấp vào hệ thống say 5 tầng Tại đây bột liệu
Trang 13được đưa lên nhiệt độ gần 1000°C Qua hệ thống lò nung bột liệu được nung luyện tạo pha lỏng có nhiệt độ 1450°C ở vùng nung.
+Clinker thu được từ quá trình nung luyện được đưa vào hệ thống làm nguội 6 quạt thổi và hệ thống phun nước làm mát đảm bảo nhiệt độ làm nguội ở 650C Hệ thống dàn ghi vận chuyển clinker tới silo có sức chứa 30000 tấn bằng các băng tấm khi chúng đạt tiêu chuẩn còn nếu chúng ≥ 30mm sẽ bị hệ thống băng xích gạt vào máy dập búa
2.5 Công đoạn nghiền xi măng
-Clinker sau quá trình đồng nhất sẽ đưa vào hệ thống nghiền để tạo ra
xi măng Hệ
thống nghiền xi măng bao gồm 2 máy nghiền:
+Máy nghiền đứng CKD ( nghiền sư bộ): dùng để nghiền thô clinker.+Máy nghiền nằm (nghiền bi): dùng để nghiền tinh clinker với phụ gia.-Động cơ máy nghiền đứng là động cơ rotor dây quấn có thông số như sau:
+P = 1400kW; U = 6kV; n = 960 v/ph
+Động cơ khởi động qua biến trở dung dịch Na2CO3
-Động cơ máy nghiền bi là động cơ rotor dây quấn có thông số như sau:
Trang 14rung đổ xuống băng tải cao su, rồi đưa vào máy nghiền bi cùng với thạch cao và phụ gia Tỉ lệ các thành phần của hỗn hợp trên được điều chỉnh sẵn để có được chất lượng xi măng như yêu cầu.
+Xi măng sau máy nghiền được đổ xuống máng khí động, qua hệ
+Silo nhỏ (đơn): chứa xi măng mac PC30
+Silo to (hai lõi): lõi trong là xi măng nguyên chất (PC60), lõi ngoài là ximăng mac PC40 Công nghệ lúc đầu lõi trong là phụ gia được nghiền mịn còn lõi ngoài xi măng nguyên chất có thể sản xuất bất cư loại xi măng nào theo yêu cầu của nhà tiêu thụ
2.6 Công đoạn nghiền phụ gia
-Phụ gia từ két chứa qua hệ thống ống sấy được sấy khô qua hệ thống băng phụ gia được cấp vào máy nghiền Sản phẩm ra khỏi máy nghiền qua hệ thống gầu nâng đưa sang phân ly Sản phẩm mịn được tách riêng đưa vào silo qua phần hạt thô quay lại đầu máy nghiền nhờ hệ thống hồi lưu
-Động cơ máy nghiền có các thông số như sau :
+P = 1400kW; U = 6.3kV
Trang 15+Khởi động bằng biến trở dung dịch Na2CO3
-Động cơ phân ly có thông số:
+P = 70kW; U = 380V
+Điều khiển tốc độ bằng biến tần
2.7 Công đoạn đóng bao
-Xi măng và phụ gia sau khi nghiền xong đạt độ mịn theo quy định đổ vào silo Qua hệ thống van xi măng được đổ vào máng khí động, gàu vận chuyển đổ vào sàn rung rồi đưa vào két chứa của cân PFISTER Từ két chứa xi măng được tháo xuống bao qua các van mở Các van mở này có gắn các cảm biến mức để nhận biết khối lượng bao đang đóng.-Hệ thống đóng bao gồm 4 máy đóng bao loại quay 8 vòi theo thiết kế của hãng Ventomatic (trong đó có 2 máy tự động) Năng suất 1 máy
100 tấn/h Bao sau khi được đóng qua hệ thống làm sạch bao bằng khí nén qua hệ thống băng tải cao su đưa xuống các máng xuất ôtô và tàu.Trên băng tải có gắn các sensor đếm sản phẩm Khối lượng bao xi
măng là 50±1 kg Mỗi máy đóng bao có một hệ thống giám sát sử dụng S7-300 để đưa thông tin về phòng điều khiển trung tâm
CHƯƠNG II : CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN(DCS)
CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG
1.Cấu hình chung của hệ thống DCS:
-Cấu hình cơ bản của của một hệ điều khiển DCS bao gồm các thành phần sau:
+Các trạm điều khiển cục bộ LCS (Local Control Station)
Trang 16+Các trạm vận hành OS (Operator Station)
+Trạm kỹ thuật ES (Engineering Station) và các công cụ phát triển+Hệ thống truyền thông (Field Bus, System Bus)
1.1 Trạm điều khiển cục bộ (Local Control Station)
-Đây là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống Đại đa số các trạmđiều khiển cục bộ có tính năng kiểm tra và sửa lỗi (ECC) cũng như cho phép lựa chọn cấu hình dự phòng Một điều quan trọng khác là chúng phải có khả năng đảm bảo tiếp tục thực hiện các chức năng trong
trường hợp trạm vận hành hoặc đường truyền bus hệ thống có sự cố Các máy tính điều khiển có thể là máy tính đặc chủng của nhà cung cấp, PLC hoặc máy tính cá nhân công nghiệp
-Các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho loại trạm này gồm có: tính năng thời thực; độ tin cậy và tính sẵn sàng; lập trình thuận tiện, khả năng điều khiển lai (liên tục, trình tự, logic)
1.2 Trạm vận hành (Operator Station)
-Trạm vận hành được đặt tại phòng điều khiển trung tâm và có thể hoạt động song song, độc lập với nhau Các chức năng chính của trạm này bao gồm: hiển thị hình ảnh chuẩn, hỗ trợ vận hành hệ thống qua các công cụ, thao tác điều khiển; xử lý các sự kiện, sự cố; lưu trữ và
Trang 17quản lý dữ liệu; hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống; hỗ trợ lập báo cáo tự động.
1.3 Trạm kỹ thuật (Engineering Station)
-Đây là nơi cài đặt các công cụ phát triển, cho phép cài đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường.-Trong một số hệ thống, người ta không phân biệt giữa trạm vận hành
và trạm kỹ thuật, mà sử dụng một bàn phím có khóa chuyển qua lại giữa hai chế độ vận hành và phát triển
1.4 Bus hệ thống
-Chúng có chức năng nối mạng các trạm điều khiển cục bộ, trạm vận hành và trạm kỹ thuật lại với nhau Các hệ thống mạng được sử dụng nhiều nhất là Ethernet, Profibus-FMS và ControlNet
-Đặc điểm của việc trao đổi thông tin qua bus hệ thống là tương đối lớn, vì vậy tốc độ đường truyền phải tương đối cao Tính năng thời gian thực cũng là một yêu cầu đặt ra, tuy nhiên sẽ không nghiêm ngặt như bus trường
2 Hệ thống DCS của nhà máy xi măng Hải Phòng và chức năng các khâu trong hệ thống