Giám sát an toàn, máy thiết bị trong dây chuyền sản xuất xi măng lò quay bằng tiến hình rung

Nội dung bài viết đề cập đến giải pháp giám sát tình trạng hoạt động an toàn của máy, thiết bị trong di chuyền sản xuất xi măng lò. Mời các bạn tham khảo!

GIÁM SÁT AN TOÀN MÁY, THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG LÒ QUAY BẰNG TIẾN TRÌNH RUNG Nguyễn Anh Tuấn, Triệu Quốc Lộc, Viện Nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động Phạm Công Dũng, Cty Robot & Máy tự động thông minh ROOSAM, Nguyễn Phương Hùng, Viện Nghiên cứu Cơ khí Tóm tắt Trên giới, chẩn đoán kỹ thuật (technical diagnostics) trở thành lónh vực khoa học quan trọng nhận dạng tình trạng kỹ thuật máy móc, thiết bị công trình Dựa kết chẩn đoán kỹ thuật, hình thức bảo dưỡng theo tình trạng hoạt động (condition-based maintenance) mang lại nhiều lợi ích kinh tế - kỹ thuật đặc biệt giảm thiểu nguy rủi ro cho người vận hành cố thiết bị (tránh tai nạn lao động, giảm thời gian dừng máy hỏng hóc, giảm chi phí bảo dưỡng, chủ động việc chuẩn bị phụ tùng thay thế, tăng độ an toàn vận hành thiết bị) Trong báo cáo đề cập đến giải pháp giám sát tình trạng hoạt động an toàn máy, thiết bị dây chuyền sản xuất xi măng lò quay rung động theo thời gian thực để có phương án khắc phục kịp thời I MỞ ĐẦU Trong y học để xem xét đánh giá trạng thái sức khỏe 24 thể người, tiêu xem xét hàng đầu nhịp đập tim Điều thấy rõ qua việc bắt mạch khám bệnh chuẩn đoán sức khỏe thầy thuốc Đông y (mà trước gọi ông thầy lang) qua việc đo huyết áp, nhịp tim, chạy điện tâm đồ bác sỹ Tây y Qua nghiên cứu, phân tích biểu đồ điện tim, người ta nhận thấy phổ rung động khác với đặc trưng động học rõ rệt tần số biên độ Từ nảy sinh vấn đề, thể người thiết bị máy móc mô tả độc lập liên kết dạng hệ học đàn hồi rõ ràng để đánh giá trạng thái “sức khỏe” thiết bị máy móc người ta xem xét “nhịp đập” máy móc, thiết bị trình làm việc, mà chất rung động xuất trình hoạt động Các máy móc thiết bị trình hoạt động làm việc, nhiều nguyên nhân chủ quan khách quan khác xuất trục trặc, hỏng hóc máy không gây tổn thất đáng kể kinh tế nhà sản xuất, mà gián tiếp dẫn tới cố tai nạn nghiêm trọng người vận hành, môi trường xung quanh Để góp phần ngăn ngừa, hạn chế cố này, phương pháp truyền thống áp dụng bảo dưỡng định kỳ máy móc thiết bị để sửa chữa thay chi tiết, phụ tùng máy có khả gây cố cho máy Tuy nhiên chế độ điều kiện vận hành máy móc thiết bị khác nhau, chí có tiêu, thông số kỹ thuật làm việc máy thực tế không với yêu cầu đương nhiên với chế độ bảo dưỡng máy định kỳ thực khả phát sớm trục trặc máy, trí gây “lãng phí” phụ tùng, chi tiết máy chưa tới mức cần phải thay Trong năm qua, Ngành Xi măng trở thành ngành kinh tế then chốt, góp Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 phần vào công xây dựng sở hạ tầng, thúc đẩy nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, ngành có bước tiến đột phá công nghệ quy mô sản xuất Tính đến năm 2011, có 70 dây chuyền sản xuất xi măng lò quay vào hoạt động Bên cạnh việc xây dựng dây chuyền xi măng công nghệ lò quay phương pháp khô đại, dây chuyền xi măng lò đứng lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường dần thay loại bỏ Theo tài liệu liên quan đến dây chuyền sản xuất xi măng lò quay nay, việc giám sát tiến hành tự động Tuy nhiên, việc giám sát chủ yếu giám sát quy trình công nghệ, chất lượng sản phẩm, nhiệt độ lò quay yếu tố nồng độ khí phát sinh trình sản xuất Còn việc giám sát phát sớm nguy gây hỏng hóc cố dây chuyền sản xuất xi măng lò quay giám sát việc hư hỏng vòng bi, ổ trục,… chưa có Để khắc phục hạn chế trên, góp phần nâng cao mức độ an toàn cho máy móc, thiết bị, đảm bảo an toàn cho người vận hành môi trường xung quanh, nhiều nước giới áp dụng thay chế độ bảo dưỡng định kỳ máy chế độ bảo dưỡng có điều kiện, đặc biệt máy móc thiết bị đắt tiền, máy móc thiết bị dây chuyền công nghệ đơn II MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU Dựa kết nghiên cứu, báo trình bầy đưa mô hình giám sát tiến trình rung máy thiết bị dựa công nghệ truyền thông mạng không dây Hiện nay, giới việc sử dụng mạng không dây để thay cho phương thức truyền tín hiệu (dữ liệu) truyền thống dây dẫn bước đầu nghiên cứu triển khai, Việt Nam vấn đề chưa nghiên cứu triển khai 2.1 Xây dựng mô hình giám sát Hình 1: Sơ đồ kết nối dùng thiết bị chuyển đổi không dây Trong hình vẽ trên, cụm số cụm thiết bị chuyển đổi không dây ROOVC1100 theo giao thức mạng Zigbee 802.15.4 Bao gồm thiết bị: - ROOVC1100-E: Thiết bị (gọi End Device) tích hợp chuyển đổi AD, liệu Analog số hóa truyền qua mạng Zigbee tới thiết bị điều phối mạng - ROOVC1100-C: Thiết bị điều phối mạng, dùng để quản lí thiết bị (gọi Coordinator) tích hợp chuyển đổi số - tương tự DA Dữ liệu nhận từ End Device tương tự hóa đầu thiết bị ROOVC1100-C có cổng RS232 dùng để truyền liệu lên phần mềm thu thập máy tính - Ngoài ra, để tăng khoảng cách truyền liệu có thêm Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 25 thiết bị (ROOVC1100-R) gọi điều phối mạng (Router) Hình 2: Sơ đồ kết nối sử dụng Router dụng nhiều ROOVC1100-C • Trong trường hợp ROOVC1100-E liên lạc với ROOVC1100-C cần thiết phải lắp thêm hay nhiều ROOVC1100-R chúng Khi khoảng cách truyền lên tới hàng km • Tất thiết bị hoạt động điện áp 220VAC – 50Hz, tần số vô tuyến 915MHz, tốc độ truyền tối đa 250Kbps 2.2 Triển khai thực nghiệm thí nghiệm Sau giai đoạn thiết kế xác định mô hình giám sát an toàn cho máy, thiết bị Đề tài tiến hành gia công chế tạo, lắp ghép mô hình giám sát rung động phòng thí nghiệm Với nghiên cứu triển khai phòng thí nghiệm đảm bảo tính xác, ổn định hệ thống trước đem vào áp dụng thực tế sản xuất Hình 3: Mô hình triển khai ROOVC1100 Với thiết bị ROOVC1100 mô hình triển khai sau: • Các thiết bị VC1100 lắp ráp kèm theo thiết bị máy móc công nghệ khác nhà máy thiết bị kết nối với ROOVC1100-E • Có ROOVC1100-C lắp đặt phòng điều khiển trung tâm, kết nối với PLC máy tính cá nhân để hiển thị liệu rung động thu từ sensor Mỗi ROOVC1100-C có hữu hạn kênh Analog (dùng để giao tiếp với PLC) nên muốn mở rộng bắt buộc phải sử 26 Hình 4: Tiến hành lắp ráp, thực nghiệm phòng thí nghiệm Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 Hình 5: Đường đặc tính giám sát rung động máy Quá trình đo đạc lấy mẫu liên tục Từ tiến hành xây dựng dạng đồ thị đường đặc tính trình hoạt động máy gây rung động suốt trình Nội dung tiến hành thông qua việc ghép nối hệ thống thiết bị giám sát dạng không dây Qua đó, Mô hình giám sát thực đồng thời 16 kênh đo giám sát, thông qua xác định thực trạng hoạt động thời để có cảnh báo mức độ nguy hiểm tương ứng Giao diện phần mềm nghiên cứu nhằm mục đích thân thiện với người sử dụng đạt hiệu xuất cao Các chức hoạt động phần mềm sau: Hình 6: Giao diện phần mềm giám sát an toàn máy, thiết bị - Giám sát phân quyền mức độ người sử dụng can thiệp vào hệ thống - Cập nhật thiết lập thông tin sở liệu máy, thiết bị cần giám sát: loại máy, tiêu chuẩn giám sát nhà sản xuất (hoặc ISO), thông số máy đặc trưng, - Giám sát đồng thời 16 kênh đo công nghệ sản xuất xi măng công nghệ giám sát liên tục (online) thông qua mạng truyền thông không dây - Xác định thông số rung động suốt thời gian hoạt động Từ thực phép đối chứng tiêu chuẩn để đưa mức độ cảnh báo cần thiết cho người vận hành 2.3 Thí nghiệm thực nghiệm thực tế sản xuất Sau trình tiến hành thực nghiệm phòng thí nghiệm đạt độ tin cậy ổn định, đề tài tiến hành nghiên cứu thử nghiệm thực tế Công ty Xi măng Vicem Bút Sơn Các kết thử nghiệm cho thấy giải pháp áp dụng hoàn toàn phù hợp, đạt độ xác, độ ổn định cao Các kết giám sát tiến trình rung dây chuyền sản xuất xi măng lò quay thực cách kỹ lưỡng thông qua việc đo đạc đánh giá đối chứng với hệ thống có nhà máy hệ thống thiết bị đo rung hãng B&K Trong suốt trình thử nghiệm, tín hiệu không dây trì ổn Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 27 đòi hỏi chi phí đầu tư đặc biệt chuyên gia có trình độ chuyên môn sâu lónh vực Trong tương lai, nhu cầu sử dụng hệ thống chẩn đoán rung cho thiết bị công nghiệp Việt Nam ngày tăng lợi ích mà lónh vực mang lại Hình 7: Thử nghiệm thực tế đo đạc giám sát rung Xi măng Bút Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Huy Long: Sổ tay bảo dưỡng công nghiệp tiên tiến, Trung tâm sản xuất Việt Nam [2] ISO DIS 17359, Condition monitoring and diagnostics of machines, General guidelines [3] ISO 10816 (1995-2000), Mechanical vibrationEvaluation of machine, vibration by measurements on nonrotating parts Hình 8: Đối chứng kết thị truyền không dây định, không bị ảnh hưởng nhiễu động thông qua việc đánh giá đối chứng kết rung động nhận vị trí nguồn rung giá trị hiển thị vị trí trạm giám sát (tại buồng điều khiển trung tâm) Các kết thực nghiệm cho thấy khoảng cách truyền không dây đạt xấp xỉ km, hoàn toàn có khả bao phủ toàn nhà máy giám sát III KẾT LUẬN Với giải pháp giám sát an toàn cho máy, thiết bị theo tiến trình rung cho phép kiểm soát tốt nguy rủi ro gây an toàn Đây phương pháp hữu ích để giảm thiểu nguy cố, tai nạn có nguyên nhân từ hư hỏng máy móc thiết bị trình vận hành Việc ứng dụng giải pháp mang lại nhiều lợi ích kinh tế - xã hội Tuy nhiên, hệ thống giám sát chẩn đoán rung hoạt động hiệu 28 [4] ISO 7919 (1996-2001): Mechanical vibration of nonreciprocating machines – Measurement on rotating shafts and evaluation criteria [5] G Vachtsevanos, Intelligent fault diagnosis and prognosis for engineering systems John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2006 [6] C Scheffer, P Girdhar, Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance Elsevier, 2004 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Soá 1&2-2012 ... liệu máy, thiết bị cần giám sát: loại máy, tiêu chuẩn giám sát nhà sản xuất (hoặc ISO), thông số máy đặc trưng, - Giám sát đồng thời 16 kênh đo công nghệ sản xuất xi măng công nghệ giám sát liên... phương pháp khô đại, dây chuyền xi măng lò đứng lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường dần thay loại bỏ Theo tài liệu liên quan đến dây chuyền sản xuất xi măng lò quay nay, việc giám sát tiến hành tự động... ngành có bước tiến đột phá công nghệ quy mô sản xuất Tính đến năm 2011, có 70 dây chuyền sản xuất xi măng lò quay vào hoạt động Bên cạnh việc xây dựng dây chuyền xi măng công nghệ lò quay phương