THIẾT KẾ NÂNG CẤP HỆ TRUYỀN ĐỘNG LÒ MỘT DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG HOÀNG THẠCH

Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng Nghiên cứu thiết kế nâng cấp hệ truyền động lò dây truyền sản xuất xi măng Hoàng Thạch I.Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng công nghệ lò I.1 Sản xuất xi măng I.2 Lò quay I.2.1 Cấu tạo I.2.2 Hoạt động I.2.3 Điều chỉnh tốc độ 2.4.Phân tích hệ thống TĐĐ có 3.Mô hình hoá II Tính toán thiết kế nâng cấp 1.Phân tích u nhợc điểm hệ thống lò cũ Mạch vòng tốc độ Mạch vòng dòng điện 2.Thiết kế hệ thống ®iỊu khiĨn míi M« pháng hƯ thèng ®iỊu khiĨn đánh giá kết III Vấn đề đồng tốc hệ thống truyền động điện có nhiều động đồng trục 1.Đồng tốc độ 2.San mô men tải Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Chơng I : quan công nghệ sản xuất xi măng công nghệ lò I Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng Hoàng Thạch I.1 Đặc điểm trình hình thành phát triển công ty xi măng Hoàng Thạch Công ty xi măng Hoàng Thạch đợc thành lập theo định số 388 Bộ xây dựng ngày 9/9/1993 sở sát nhập Nhà máy xi măng Hoàng Thạch Công ty kinh doanh xi măng Hoàng Thạch trực thuộc Liên hiệp xi măng Việt nam Nhà máy xi măng Hoàng Thạch đợc thành lập ngày 4/3/1980 địa bàn vùng đồi núi thuộc Đông bắc huyện Kinh môn, tỉnh Hải Hng, với diện tích 15.000ha nơi tiếp giáp tỉnh Hải hng - Quảng ninh - Hải phòng Đây vùng có trữ lợng đá vôi, đá sét lớn, nguồn nguyên liệu để sản xuất xi măng Vị trí nhà máy thuận lợi cho việc cung ứng nhiên vật liệu phục vụ sản xuất tiêu thụ sản phẩm theo đờng bộ, đờng thuỷ đờng sắt Nhà máy đợc trang bị công nghệ sản xuất xi măng đồng bộ, đại trình độ tự động hoá cao sản xuất xi măng theo phơng pháp khô Việt nam công suất 1,1 triệu xi măng/năm 3100 clinker/ ngày Ngày 19/11/1976 hợp đồng thơng mại kinh tế nhà nớc Việt nam Vơng quốc Đan mạch đợc ký kết Theo hợp đồng hÃng F.LSmidth nhận khảo sát thiết kế xây dựng cung cấp thiết bị toàn kể chuyên gia, đồng thời hÃng nhận đào tạo cán chủ chốt cho nhà máy Tổng số vốn đầu t ban đầu 73.683.000 USD Ngày 19/5/1977 nhà máy đợc khởi công xây dựng, trình xây dựng đà sử dụng 20.000 kết cấu kim loại, đổ 104.549m bê tông, đóng 120.000 mét cọc bê tông làm móng, lắp đặt 14.031 thiết bị san lấp 2.591.480m3 đất đá để làm mặt nhà máy Ngày 12/9/1983 công trình xây dựng lần lợt tổ chức bàn giao cho nhà máy quản lý vận hành Tháng 11/1983 dây chuyền nhà máy bắt đầu vào sản xuất cung cấp xi măng cho nghiệp xây dựng đất nớc Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng Tháng 5/1996 dây chuyền vào hoạt động nâng công suất công ty lên 2,2 triệu tấn/năm Từ nhiều năm sản phẩm công ty đà tham gia nhiều công trình nớc đợc ngời tiêu dùng a chuộng, sản phẩm bao PCB30 công ty đà đợc cấp dấu chất lợng cấp I nhiều năm liền đợc thởng nhiều huy chơng vàng hội chợ triển lÃm kinh tế kỹ thuật toàn quốc Từ năm 1997 dây chuyền đà đồng thời hoạt động có nhiều ngày vợt công suất thiết kế với chất lợng sản xuất tốt có uy tín thị trờng Khi dây chuyền đà hoạt động bình thờng đạt công suất thiết kế nhu cầu thị trờng xi măng tăng cao, với sách giải ngân Nhà nớc nhiều công trình vào xây dựng số công trình trọng điểm quốc gia xây dựng nh đờng mòn Hồ Chí Minh đợc xây dựng, khu chế xuất xây dựng Do nhu cầu xi măng đòi hỏi, số nhà máy cần xây dựng Hoàng Thạch có khả lại đợc xây dựng I.2 Công nghệ kết cấu sản xuất Công nghệ sản xuất công ty xi măng Hoàng Thạch sản xuất clinker xi măng đen theo phơng pháp khô lò quay, trình sản xuất diễn phản ứng hoá học, công đoạn sản xuất có mối quan hệ khăng khít với vận hành sản xuất liên động với qua Điều hành trung tâm Dây chuyền sản xuất công ty xi măng Hoàng Thạch gồm hạng mục công trình sau: I.2.1 Công đoạn khai thác đá Đá vôi đợc khai thác phơng pháp cắt tầng, khoan nổ mìn khối lớn Sau đá vôi đợc vận chuyển băng tải xích để đa máy đập đá Hệ thống băng tải xích đợc kéo ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu cã ®iỊu khiĨn tèc ®é ®Ĩ ®iỊu chØnh viƯc cÊp liƯu - D©y chun 1: Dùng hệ điều khiển động Thyritor - Dây chun 2: Dïng hƯ ®iỊu khiĨn SIMOREG ®Ĩ ®iỊu khiĨn động Máy đập đá sử dụng động xoay chiều KV, 1250 KW Với máy đập đá đập đợc tảng đá có kích thớc chiều dài tối đa < 2,5m Tiếp đá vôi đợc đa qua hệ thống sàng kích thớc mắt sàng (2,5 x2,5) cm để thu đợc đá dăm đa vào băng tải cao su chuyển vào kho chứa Kho chøa cã kÝch thíc lµ 10600 m3 x đống Tại đá vôi đợc đồng sơ nhờ hệ thống cầu dải Nếu đá to không qua đợc sàng đợc đa quay trở lại để đập lại Với dây chuyền đá sét đợc thiết kế tơng tự dây chuyền đá vôi Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp I.2.2 Công đoạn nghiền liệu Trớc đợc đa vào máy nghiền, liệu đợc băng gầu xúc đổ lên băng tải dọc kho Các băng tải đợc kéo động điện chiều dùng hệ Thyristor Một hệ thống cân tự động DOSIMAT đợc đặt điểm đổ để bảo đảm tỷ lệ hệ thống nhận biết tự động Auto Sample Nếu nh phát thấy thiếu thành phần sắt cát băng chuyền phụ đợc đa vào hoạt động Dây chuyền Đạt tiêu chuẩn Phân ly Không đạt tiêu chuẩn Silô Liệu Máy nghiền liệu Động Van Máng khí động Vít tải Mô hình hệ thống nghiền liệu Sau liệu đợc đa vào máy nghiền bi sử dụng động đồng KV, 3950 KW Sau máy nghiền bi liệu đợc đa qua màng khí động để phân ly Nếu đạt tiêu chuẩn đa vào Silô chứa, không đạt tiêu chuẩn đợc đa máy nghiền để nghiền lại Liệu dây chuyền đợc đa vào Silô, sau đợc tháo chéo với để đồng I.2.3 Công đoạn lò nung Lò dây chuyền với hệ thống sấy tầng cyclon trao đổi nhiệt Lò quay có đờng kính 5,5 m, dài 89 m, hệ thống làm lạnh kiểu UNAX, công suất 3100 tấn/24giờ Nhiên liệu nung than cám kết hợp với phun dầu MFO Lò đợc kéo động ®iƯn mét chiỊu c«ng st 370 KW cã tèc ®é quay từ 330 ữ 1000 v/ph dùng hệ điều khiển Thyristor Việc điều khiển phải đảm bảo động phải quay tốc độ Dây chuyền lò quay đờng kính 4,15m, dài 71m, có hệ thống sấy tầng hệ thống làm lạnh kiểu ghi, công st 3300 tÊn/24giê Nhiªn liƯu nung b»ng than Tù động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp cám nghiền mịn, có hệ thống SCANNER giám sát nhiệt độ vỏ lò Lò đợc kéo động điện chiều công suất 450 KW có tốc ®é 1,5 ÷ 3,5 v/ph dïng hƯ ®iỊu khiĨn SIMOREG Trớc liệu đợc đa vào lò đợc đa qua hệ thống sấy sơ để phân huỷ liệu thành thành phần khoáng chất Tuy nhiên cha đợc phân huỷ hoàn toàn, sau đợc đa qua lò có nhiệt độ từ 1300 ữ 14500C để đảm bảo phân huỷ hoàn toàn sau nhiệt độ đợc giảm xuống để kết hợp thành phần khoáng chất để tạo Clinker Qua hệ thống làm lạnh, nhiệt độ Clinker lớn 1000C Tuy nhiên Clinker bị đóng thành tảng lớn đợc cho qua máy đập Clinker chuyển vào Silô Với dây chuyền nhiệt lợng để sấy sơ đợc cấp cách phun dầu than Còn với dây chuyền nhiệt lợng để sấy sơ ®ỵc lÊy tõ nhiƯt lỵng thõa cho Clinker qua hệ thống làm lạnh Mô hình lò Hệ thống sấy Lò Động Than Dầu Động I.2.4 Công đoạn nghiền xi măng Clinker chứa Silô đợc tháo băng tải qua hệ thống gầu nâng đa vào hệ thống cân tự động DOSIMAT, kết hợp với thạch cao phụ gia khác Tuỳ thuộc vào mác xi măng mà chất đợc kết hợp với với tỷ lệ thích hợp Sau ba lợng đợc đa vào máy nghiền xi măng dùng động đồng công suất 6500 KW (dây chuyền 1) 6800 KW (dây chuyền 2) Xi măng thu ®ỵc sau hƯ thèng nghiỊn ®ỵc ®a qua hƯ thèng phân ly Nếu đạt tiêu chuẩn độ Silô mịn đa qua hệ thống Silô chứa Nếu không đạt tiêu chuẩn đợc đa ngợc Thạch cao Clinker Phụ gia Clinker lại để nghiền tiếp Cân Dosimat Gầu nâng Máy nghiền xi măng Tới phân ly Động Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Mô hình hệ thống nghiền xi măng Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp I.2.5 Công đoạn đóng bao Xi măng chứa Silô đợc tháo xuống băng tải, qua gầu nâng để đa vào hệ thống sàng để lọc bỏ thành phần không đạt tiêu chuẩn Sau đa vào két chứa Cuối đến máy đóng bao Gầu nâng Silô Sàn Van điện từ g Van điện từ Máy đóng bao Mô hình dây chuyền đóng bao Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ khối toàn dây chuyền sản xuất Đập đá Vôi Đập đá sét Kho đá vôi, đá sét Quặng sắt, Bô xít Máy nghiền liệu Kho than Bể dầu Nghiền than Bơm dầu FO Silô chứa bột liệu Lò nung Clinker Silô chứa Clinker Phụ gia Máy nghiền XM Thạch cao Si lô chứa bột Đóng bao,xt XM §­êng bé §­êng Thủ May vá bao §­êng sắt Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng II Lò quay II.1 Giới thiệu lò quay Trong công nghiệp Silicat đại đa số vật liệu sản xuất đợc gia công nhiệt Các trình gia công nhiệt tạm chia la lò sấy, nung, nấu chảy Để thực trình gia công nhiệt ngời ta sử dụng thiết bị chủ yếu lò Lò có nhiều loại; việc phân loại dựa vào trình gia công nhiệt (có lò sấy, lò nung, ); dựa vào loại sản phẩm lò (có lò gốm, lò sứ, lò xi măng, ); dựa vào cấu tạo buồng làm việc lò (có lò đứng, lò bể, quay, ) v.v Dới số loại lò thông thờng công nghiệp Silicat nay: Hình1 :lò đứng Lò đứng có buồng đốt Lò đốt có buồng đốt buồng làm việc Trong lò đứng vật liệc chuyển từ xuống sản phẩm cháy từ dới lên ngợc chiều Trớc lò đứng làm việc gián đoạn, nghĩa vật liệu đổ đầy lò đứng yên Ngọn lửa sản phẩm cháy từ dới lên đạt yêu cầu tắt lửa tháo sản phẩm lò có suất hiệu suất thấp Hiện đại đa số lò đứng cố gắng tiến lên liên tục có trang bị thiết bị tháo nạp sản phẩm nhiên liệu khí hoá tự động hoá, đồng thời việc cung cấp không khí để đốt nhiên liệu dùng quạt hút thổi có áp suất cao, nên đà nâng cao công suất lên mức cao Hiện lò đứng thờng để nung vôi, nung xi măng, nung gạch, , sấy đất sét, cát, v.v Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng Hình 2: Lò phòng Lò phòng có buồng đốt Lò phòng có buồng đốt buồng làm việc Lò phòng có nhiều kiểu: kiểu đốt ngoài, kiểu buồng đốt buồng làm việc; có kiểu phòng có kiểu có hai nhiều phòng Lò có nhiều phòng bố trí liên tiếp trên đờng cong kín gọi lò lò vòng Lò phòng làm việc gián đoạn, vật liệu đợc xếp vào phòng nung đạt yêu cầu ngừng để nguội tháo sản phẩm Vật liệu đứng yên, có khí (sản phẩm cháy) chuyển động Lò phòng đứng yên dùng nhiên liệu rắn, lỏng khí Dùng nhiên liệu rắn khó có khống chế đợc chỗ đo nung, nên đại đa số lò phòng nung vật liệu có yêu cầu cao dùng nhiên liệu khí khống chế kỹ thuật dễ dàng Lò phòng thờng đợc dùng để nung đồ gốm, sứ, vật liệu chịu lửa, sấy số sản phẩm, v.v Hình 3: Lò bể Lò bể loại lò dùng để nung vật liệu trở thành thể lỏng hoàn toàn Vật liệu chảy lỏng từ chuyển động từ phần sang phần khác lò Sản phẩm cháy chuyển động lớt mặt thoáng vật liệu Đại đa số loại lò bể thờng sử dụng nhiên liệu khí, sử dụng nhiên liệu rắn nhng hiệu Loại lò tơng tự nh lò Mactanh luyện thép, chủ yếu dùng để nấu thuỷ tinh Hinh4 :Lò quay Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng Là ống hình trụ, bên vật liệu chịu lửa, vỏ thép, lò quay tròn xung quanh đờng tâm nó.Vật liệu sản phẩm cháy chuyển động ngợc chiều Do lò quay nên vật liệu đợc sáo trộn, tiếp xúc với sản phẩm cháy tạo điều kiện trao đổi nhiệt tốt, nâng cao hiệu làm việc Lò quay loại lò làm việc liên tục, thờng sử dụng nhiều để nung xi măng, nung vôi, nung vật liệu chịu lửa, sấy đất sét, cát, v.v ngành khác đ ợc sử dụng nhiều Trong công nghiệp sản xuất xi măng, ngời ta sử dụng nhiều hai kiểu lò lò đứng lò quay Hệ thống lò đà trải qua bớc phát triển liên tục, bớc góp phần tạo đặc tính loại lò gặp nhà máy xi măng giới Các hình sau cho thấy kiểu hệ thống lò quan trọng phát triển lò với tỷ lệ tơng đối kích thớc lò quay Lò ướt Lò khô dài Lò SP (có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo) Lò có buồng phân huỷ Lò quay lò phơng pháp ớt Mặc dù lò phơng pháp ớt lắp đặt vận hành đơn giản nhng lại đòi hỏi nhiều bệ đỡ Điều tốn vận hành phải làm bay níc tõ bïn cÊp liƯu B»ng c¸ch sư dơng qu¸ trính 10 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng CHƯƠNG II Thiết kế nâng cấp hệ truyền động I Phân tích u nhợc điểm hệ thống lò cũ I.1 Yêu cầu hệ thống truyền động điện Qua phân tích hoạt động lò cho thấy: hai động đợc nối cứng qua hộp giảm tốc nà cấu Puli nên yêu cầu đặc tính củ động phải cứng Vì yêu cầu củ công nghệ tránh cho lò khỏi bị rung để không ảnh hởng đến tuổi thọ vật liệu cấu thành lò, đảm bảo chất lợng clanke nên yêu cầu hệ truyền động phải đảm bảo giữ cho tốc độ ổn định, điều chỉnh xác Cũng từ nguyên nhân thân lò hệ truyền động, dẫn đến mô men tải hai trục động truyền động thành phần thay đổi (trạng thái dao động) nên hệ yêu cầu cần phải điều chỉnh để giữ cân mô men không đổi Do tải lớn nên hệ truyền động phải đảm bảo độ điều chỉnh dòng điện, thời gian độ phạm vi cho phép I.2 Ưu điểm cđa hƯ thèng trun ®éng ®iƯn - HƯ trun ®éng điện hệ T-Đ, hệ dùng nguồn Cấp riêng cho phần ứng phần kích từ động Với biến đổi cầu ba pha điều khiển hoàn toàn nên dễ dàng điều chỉnh điện áp phần ứng, khả điều chỉnh độc lập Do kích từ đợc giữ không đổi nên dễ dàng điều chỉnh mô men số trì tốc độ xác - Hệ thống có vòng phản hồi vòng phản hồi tốc độ vòng phản hồi dòng điện để thực điều chỉnh tốc độ dòng điện Bộ điều chỉnh dòng điện PI; điều chỉnh tốc ®é lóc khëi ®éng lµ P, lóc lµm viƯc ỉn định PI Ngoài hệ thống sử dụng hạn chế dòng, tạo gia tốc lúc khởi động vòng bù sức điện động Nh hệ đảm bảo yêu cầu giảm dòng điển tổng thời gian khởi động, hạn chế tải, đảm bảo đọ xác điều chỉnh, thời gian độ giảm tác động nhiễu tải II.3 Nhợc điểm hệ thống truyền động điện Qua kết mô cho thấy hệ truyền động điện không khử đợc lệch mô men tốc độ biến đổi với giá trị lớn tham số phần tử hệ thống truyền động thay đổi.Trong thực tế tam số phần tử hệ thống thờng bị thay đổi kết hợp với nhiễu tải nên với hệ thống cũ không đảm bảo đợc yêu cầu làm việc tốc độ cao Ngoài với nhiễu tải lớn gây lên tợng gián đoạn dòng điện Chính vấn đề đặt với hệ 37 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp thống là khử nhiễu để cân mô men hệ thống đáp ứng nh xảy tợng gián đoạn dòng điện II Thiết kế nâng cấp II.1 Giíi thiƯu qua vỊ hƯ trun ®éng ®iỊu chØnh thÝch nghi II.1.1 HƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng Mét hƯ thống điều khiển tự động (ĐKTĐ) đợc xây dựng từ ba phận chủ yếu: - Thiết bị điều khiển C (Controller) - Đối tợng điều khiển O (Object) - Thiết bị đo lờng M (Measuring Device) Sau sơ đồ khối đơn giản tổng quát : U e + - Z C X O y M Trong : u tín hiệu vào (Input) y lµ tÝn hiƯu (Output) x lµ tÝn hiƯu điều khiển tác động lên đối tợng O e sai lệch điều khiển z tín hiệu phản hồi (phản hồi âm ký hiệu dấu (-) z ngợc dấu với tín hiệu u) Hệ thống điều khiển đợc phân làm hai loại : Hệ thống hở hệ thống kín Hệ thống hở thực nguyên tắc khống chế cứng tức tín hiệu y không cần đo lờng để đa trở đầu vào Mọi biến thiên tín hiệu không ảnh vào thiết bị điều khiển Tín hiệu u đặt tín hiệu cho Khả håi chun cđa hƯ thèng hë kh«ng cã HƯ thèng kín thực nguyên tắc có phản 38 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp hồi tức tín hiệu y đợc đo lờng phản hồi đến đầu vào, phối hợp với tín hiệu u tác dụng lên thiết bị điều khiển ®Ĩ t¹o tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn sau ®ã l¹i tác động lên đối tợng điều khiển để gây ảnh hởng lên tín hiệu y Quá trình điều khiển trình có hồi chuyển Để điều khiển đối tợng theo trình đó, thờng dùng ba nguyên tắc điều khiển bản: nguyên tắc giữ ổn định; nguyên tắc điều khiển chơng trình nguyên tắc tự chỉnh định II.1.1.1 Nguyên tắc giữ ổn định Bất kỳ hệ thống ĐKTĐ bị tác động nhiễu gây sai số Hiện có ba nguyên tắc điều khiển để thực nguyên tắc giữ ổn định: * Nguyên tắc điều khiển theo phơng pháp bù nhiễu: Nếu tác động bên tác động vào lên đối tợng kiểm tra đolờng đợc, đặc tính đối tợng xác định trớc, tín hiệu điều khiển x xác định đợc theo tác động bên Nguyên tắc điều khiển tác động bên F vào đối tợng thiết bị điều khiển gọi nguyên X Y tắc bù tác động bên C O Đối với hệ thống ta phải tìm quan hệ X(U) để cho thoả mÃn điều kiện: Y = Y o = const, víi Yo lµ tÝn hiệu cần giữ ổn định Loại hệ thống cån cã thĨ gäi lµ hƯ thèng bÊt biÕn nghÜa tín hiệu y không phụ thuộc vào tác động tác động vào hệ thống ** Nguyên tắc điều khiển theo sai lệch: 39 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Khi F tác động bên Y U E X không kiểm tra đo lờng đợc Z đặc tính đối tM ợng không xác định đợc cách đầy đủ nguyên tắc điều khiển bù tác động bên không cho phép giữ ổn định tín hiệu y Khi ta phải thực nguyên tắc điều khiển sai lệch Đối với hệ thống này, tín hiệu y đợc phản hồi với đầu vào kết hợp với tín hiệu vào u (thờng u y tác dụng ngợc để tạo phản hồi âm) để sinh sai lệch e = u - y tác động vào thiết bị điều khiển Quá trình điều khiển kết thúc tín hiƯu y = u = y o ®· cho trớc Loại hệ thống điều khiển theo nguyên tắc điều khiển theo sai lệch đặc tính bất biến tuyệt đối nghĩa không giữ đợc tín hiệu y ổn định tuyệt đối giá trị y o cho trớc mà sai lệch C O *** Nguyên tắc điều khiển hỗn hợp (theo sai lệch bù nhiễu): Để tạo hệ thống bất biến tuỵệt đối tức tín hiệu y không phụ thuộc vào tác động bên thờng ta dùng nguyên tác điều khiển hỗn hợp bao gồm nguyên tác sai lệch nguyên tắc bù tác động bên 40 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Nhiễu f(t) tác động lên đối tợng điều khiển ví dụ nh theo chiều hớng làm tăng tín hiệu y(t) Trong hệ có đa vào thiết bi bù K có tác dơng ngỵc dÊu f K v - e U + Z C X O y - M Sơ đồ hệ thống điều khiển theo nguyên tắc hỗn hợp với f , nghĩa v tác dụng bù phía trớc thiết bị điều khiển C để làm tín hiệu e giảm bớt Nếu f tác dụng lên đối tợng điều khiển O để làm giảm tín hiệu y thiết bị bù K lại tạo tín hiệu bù v làm tăng y Ba nguyên tắc dùng để giữ tín y Tuỳ thuộc trờng hợp cụ thể mà áp dụng nguyên tắc cho phù hợp với điều kiện thực tế Tuy nhiên hệ thống tự chỉnh định, ta ¸p dơng chóng tõng trêng hỵp thĨ II1.1.2 Nguyên tắc điều khiển theo chơng trình Nguyên tắc điều khiển theo chơng trình thờng áp dụng cho hệ thống hở hệ thốn kín Nguyên tắc điều khiển theo chơng trình dựa vào yêu cầu tín hiệu y phải biến đổi theo thời gian theo chơng trình đó, chẳng hạn y(t) = yo(t) Dựa vào mô tả toán học đối tợng điều khiển ta xác định đợc tín hiệu điều khiển X(t) = Xo(t) Nếu thiết bị điều khiển thực chơng trình để tạo X(t) = Xo(t) yêu cầu toán đà đợc giải Để đảm bảo độ xác trình điều kiển theo chơng trình ta dùng hệ thốn kín thực theo ba nguyên tắc đà trình bày Nguyên tắc điều khiển để giữ ổn định tín hiệu 41 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng xem trờng hợp riêng nguyên tắ điều khiển chơng trình yo(t) = const II.1.1.3 Nguyên tắc tự chỉnh định Do thực tế cần điều khiển đối tợng phức tạp nhiều đối tợng đồng thời mà nguyên tắc điều khiển theo chơng trình không sử dụng đến Với yêu cầu điều khiển đối tợng tín hiệu đạt đợc giá trị cực trị đảm bảo tiêu tối u đó, bất biến với tác động tác động lên đối tợng v.v ta phải dùng đến nguyên tắc tự chỉnh định Các hệ thống điều khiển theo nguyên tắc tự chỉnh định ta gọi hệ thống tự chỉnh định hệ thống thích nghi Gần sù ph¸t triĨn chãng cđa kü tht vi xư lý vi tính ngời ta đà tổng hợp hệ thống điều khiển phức tạp thiết bị điều khiển máy vi tính có thêm thiết bị ghép nối Tơng tự-Số AD (AnalogDigital) Số-Tơng tự DA (Digital-Analog) Các thuật toán điều khiển đợc tính toán theo toán tối u thích nghi đợc viết chơng trình ngôn ngữ C để điều khiển đối tợng bên Việc phân loại hệ thống điều khiển tự động (ĐKTĐ) thực theo nhiều phơng pháp khác Sau loại hệ thống ĐKTĐ điển hình : (1)- HƯ thèng §KT§ tun tÝnh (2)- HƯ thèng phi tun tính (3)- Hệ thống liên tục: Các tín hiệu tác động hệ hàm liên tục theo thời gian (4)- HƯ thèng rêi r¹c hay hƯ thèng xung số (hệ thống gián đoạn): Trong cần tín hiệu hàm rời rạc theo thời gian (5)- Hệ thống tiền định : Là hệ thống tất tín hiệu truyền đạt hệ thống hàm theo thời gian xác định(không có tín hiệu ngẫu nhiên) (6)- Hệ thống ngẫu nhiên: Là hệ thống cần tín hiệu hàm ngẫu nhiên (7)- Hệ thống tối u: Là hệ thống điều khiển phức tạp, thiết bị điều khiển có chức tổng hợp đợc tín hiệu điều khiển u(t) tác động lên đối tợng nhằm chuyển trạng thái điều khiển tự động từ trạng thái đầu đến trạng thái 42 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng cuối với khoảng thời gian ngắn (bài toán tối u tác động nhanh) làm cho hệ thống đạt độ xác điều khiĨn cao nhÊt (8)- HƯ thèng thÝch nghi (hay cßn gäi lµ hƯ thèng tù chØnh) lµ hƯ thèng cã khả thích ứng tự động biến đổi điều kiện môi trờng đặc tính đối tợng điều khiển cách thay đổi tham số cấu trúc sơ đồ thiết bị điều khiển II.1.2 Hệ thèng ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn HƯ thèng ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn lµ mét hƯ thống điều khiển tự động, phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại lợng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động đại lợng nhiễu lên hệ điều chỉnh Hệ truyền động tự động truyền động điện có cấu trúc chung đợc trình bày hình dới đây: Động truyền động M quay máy sản xuất M x thiết bị biến đổi lợng BĐ (đợc gọi phần lực); thiết bị đo lờng ĐL điều chỉnh R (đợc gọi phần điều khiển) Tín hiệu điều khiển hệ thống đợc gọi tín hiệu đặt THĐ có tín hiệu nhiễu loạn NL tác động lên hệ thống 43 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp NL THĐ R BĐ M Mx ĐL Mô hình mạch điều chỉnh tự động truyền động điện tổng quát Động truyền ®éng thêng dïng ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu, xoay chiỊu, động bớc Các động điện đợc cấp lợng từ biến đổi BĐ, ngày biến đổi thờng dùng chỉnh lu thyristor, biến tần thyristor, tranzistor, biến đổi xoay chiều thyristor, băm xung điện áp tranzistor thyristor,v.v Các biến đổi có hai chức năng: thứ biến đổi lợng điện từ dạng sang dạng khác thích ứng với động truyền động; thứ hai mang thông tin điều điều khiển để điều khiển tham số đầu biến đổi (nh công suất, điện áp, dòng điện, tần số, ) Tín hiệu điều khiển đợc lấy từ điều chỉnh R Các điều chỉnh R nhận tín hiệu thông báo sai lệch trạng thái làm việc thông qua so sánh tín hiệu đặt THĐ tín hiệu đo lờng đại lợng truyền động Tín hiệu sai lệch qua điều chỉnh đợc khuếch đại tạo hàm chức điều khiển cho đảm bảo chất lợng động tĩnh hệ thống truyền động Trong thực tế đại lợng điều chỉnh truyền động mô men quay, tốc độ, vị trí Để đảm bảo chất lợng hệ, thờng có nhiều mạch vòng 44 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Trọng điều chỉnh nh dòng điện, điện áp, tốc độ, từ thông, tần số, công suất, mô men,v.v Việc phân loại hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện tuỳ thuộc vào mục đích Nếu nh quan tâm tới động truyền động ta có truyền động động chiều, truyền động xoay chiều, v.v Nếu quan tâm tới tín hiệu điều chỉnh ta có ®iỊu chØnh t¬ng tù (analog), bé ®iỊu chØnh sè (digital) điều chỉnh lại tơng tự số Mặt khác quan tâm tới cấu trúc thuật toán điều khiĨn ta cã trun ®éng ®iỊu chØnh thÝch nghi, trun ®éng ®iỊu chØnh vÐc t¬ v.v Khi xÐt nhiƯm vơ chung hệ thống ta phân loại ba loại: + Hệ truyền động điều chỉnh tự động điều chỉnh trì theo lợng đặt trớc không đổi Thí dụ trì tốc độ không đổi, trì mô men không đổi trì công suất không đổi + Hệ điều chỉnh tuỳ động (hệ bám) hệ điều chỉnh vị trí cần điều khiẻn truyền động theo lợng đặt trớc biến thiên tuỳ ý, thờng gặp hệ truyền động quay anten, rada, cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, v.v + Hệ điều khiển theo chơng trình: Thực chất hệ điều khiển vị trí nhng đại lợng đièu khiển lại tuân theo chơng trình đặt trớc Thông thờng đại lợng điều khiển quỹ đạo chuyển động không gian phức tạp cấu trúc thờng gồm nhiều trục Chơng trình điều khiển đợc mà hoá ghi vào bìa, băng từ, đĩa từ, v.v Chúng ta thờng gặp hệ truyền động điều khiển theo chơng ttrình trung tâm gia công cắt gọt kim loại, dây truyền sản xuất có robot Hệ điều khiển theo chơng trình có cấu trúc phức tạp Thông thờng cần thoả mÃn yêu cầu hai hệ truyền động dùng điều khiển số có máy tính điện tử CNC (Computer Numeric Control) II.1.3 HƯ trun ®éng ®iỊu chØnh thÝch nghi HƯ trun ®éng ®iỊu chØnh tù ®éng trun động điện trình làm việc thờng thay đổi cấu trúc tham số thí dụ nh : mạch từ máy điện bị bÃo hoà làm điện cảm suy giảm; điện trở máy điện thay đổi theo nhiệt độ làm viẹc của; đặc tính biến đổi điện tử công suất thay đổi ảnh hởng dòng điẹn phụ tải tốc độ làm việc v.v NÕu nh hƯ thèng trun ®éng ®iƯn cã cÊu tróc, tham số điều chỉnh cố định đợc chỉnh định theo tiêu chuẩn tối u giá trị xác định hệ, chất lợng hệ không đợc đảm bảo Vì hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện yêu cầu chất lợng cao cần phải có mạch điều chỉnh với cấu trúc, tham số thay đổi đáp ứng theo biến thiên hệ, cho đảm bảo yêu cầu chất lợng hệ Ngời ta gọi ®ã lµ hƯ trun ®éng ®iỊu chØnh thÝch nghi 45 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ ¸n tèt nghiƯp CÊu tróc chung cđa hƯ trun ®éng điều chỉnh tự động thích nghi đợc trình bày hình dới, có phần hệ điều chỉnh có thêm phần điều chỉnh thích nghi Tất thay đổi tham số đối tợng điều chỉnh nhiễu loạn phụ tải tín hiệu điều khiển đợc đa vào mạch nhận dạng I, kết nhận dạng đợc đa vào mạch tính toán Dựa tiêu chuẩn chất lợng yêu cầu, mạch tính toán xác định tín hiệu điều chỉnh cho mạch thích nghi A, từ tác động lên điều chỉnh để thay đổi cấu trúc tham sè cđa nã cho chÊt lỵng cđa hƯ ®¹t A w TT I X + R S _- CÊu tróc chung hƯ trun ®éng ®iỊu chØnh thích nghi yêu cầu chất lợng mong muốn Hệ truyền động điều chỉnh thích nghi có nhiều dạng khoác nhau, phân loại chúng theo mục đích ta có: (1)- HƯ trun ®éng ®iỊu chØnh thÝch nghi tèi u theo tiêu chuẩn tối u định trớc (2)- Hệ truyền động điều chỉnh thích nghi bất biến đảm bảo đặc tính động theo yêu cầu, mà không phụ thuộc vào nhiễu loạn phụ tải (3)- Hệ truyền động điều chỉnh thích nghi tự chỉnh Theo phơng pháp nhận dạng phân hệ truyền động điều chỉnh thích nghi tự chỉnh: (1)- Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu hở, tham số điều chỉnh đợc chỉnh định trực tiếp dựa việc đo tham số hệ 46 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp (2)- Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kín, mạch nhận dạng thực nhận dạng hệ qua việc so sánh đặc tính yêu cầu thực tế hệ, từ ®ã thùc hiƯn ®iỊu kiĨn hƯ (3)- HƯ tù t×m kiếm, phát ảnh hởng thya đổi tính chất điều chỉnh lên đặc tính hệ Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu hở cần số lợng thông tin nhiều so với mạch thích nghi kiểu kín, tác động nhanh đảm bảo hệ ổn định nhng bù đợc ảnh hởng tham số đo đợc Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kín không yêu cầu nhiều thông tin, nhng cần quan tâm tới ổn định hệ đặc biệt với hệ phi tuyến Đối với hệ tự tìm kiếm cần thông tin nhng thời gian nhận dạng lại kéo dài Theo tiêu chn thÝch nghi cã thĨ chia ra: (1)- HƯ ®iỊu khiển để đảm bảo giữ vài đại lợng hệ không đổi hay thay đổi theo quy luật định trớc (2)- Hệ điều khiển theo tiêu chuẩn cực trị, hệ thờng mạch thích nghi kiểu kín Có thể đảm bảo giá trị cực tiển sai lệch mạch thích nghi e A từ tiêu chuẩn: Q = e A (t) Q = e (t) A d i e A (t ) ) Q = ∑ qi ( dt i i =0 n n Q = [ ∑qi i =0 d i e A (t ) ] dt i q i Mặt khác giữ giá trị cực trị tiêu chuẩn tích phân sai lệch: t Q= e A (t ) dt t Q = ∫| e A (t ) | dt 47 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp t Q = ∫ e A (t )dt = Q = t ∫t | e A (t ) | dt Trong hƯ trun ®éng ®iƯn ®iỊu chØnh thÝch nghi thêng hay sư dơng hƯ thÝch nghi tèi Rp(Sp u bất biến ) với mạch Đ.C Đo Rp nhận dạng Sp cách đo + trực tiếp F(Rp) FS(Sp) Trong lý thuyết điều khiển tự động Điều chØnh thÝch nghi víi m¹ch thÝch nghi kiĨu hë cã nhiều mạch điều chỉnh thích nghi, hƯ trun ®éng ®iƯn ®iỊu chØnh thÝch nghi thêng sư dụng số loại Một mạch đơn giản mạch điều chỉnh thích nghi có nạch nhận dạng kiểu hở, sử dụng mạch đo trực tiép hạck gián tiếp tham số biến đổi đối tợng điều chỉnh FS Trong mạch tính toán thờng thiết lập thuật toán cố định để tính toán tham số mạch điều chỉnh Rp Các thuật toán phụ thuộc vào tiêu chuẩn thích nghi Mạch điều chỉnh thích nghi bất Rp(Sp biến, thờng đ) ợc dùng hệ truyền + + động có cấu Rp(Sp Rp(Sp trúc đợc trình + ) ) bày hình W X X W Mạch điều chỉnh thích nghi theo nguyên tắc bất biến Hàm truyền hệ : F( p ) = FR ( p ) FS ( p ) + FK ( p ) FS ( p ) + FR ( p ) FS ( p ) Khi đảm bảo điều kiện : FK ( jFS ( j ) = ) 01 thay đổi tham số đối tợng không dị ảnh hởng 48 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Mạch điều chỉnh thích nghi với mạch thÝch nghi kiĨu kÝn thêng dïng hƯ trun ®éng mạch điều chỉnh thích nghi với mô hình cố định song song (hình vẽ) Trong FM(p) mô hình cố định hệ theo tiêu chuẩn tối u định trớc đa vào khối bù FK(p) tác động lên hệ đàu điều chỉnh F R(p) cho tÝn hiƯu cđa hƯ gÇn víi tÝn hiƯu mô hình Ta có : F( p ) = FR ( p ) FS ( p ) + FM ( p ) FK ( p ) FS ( p ) + FR ( p ) FS ( p ) + FK ( p ) FS ( p ) Hàm truyền FK đợc chon theo tiêu chuẩn thích nghi Khi F K(p) = K víi K >> hàm truyền F(p) FM(p) Tuy nhiên cần phải kiểm tra ổn dịnh hệ Mạch điều chỉnh thích nghi víi m¹ch thÝch nghi kiĨu kÝn hƯ trun ®éng ®iƯn phøc t¹p thêng dïng am¹ch vi xư lý vi tính Trong khâu nhận dạng, mô hình FM , , YM(t) Mô hình thuật toán thích nghi nh đối XM(t) tợng điều Khối tính toán thích chỉnh đợc mô tả nghi phơng pháp + XS(t) Y(t) không gian trạng W FR FS thái Cấu trúc + hệ điều chỉnh đợc thể hình II.2 Chọn ph- Điều chỉnh thích nghi dùng mô hình ơng án Qua phân tích u nhợc,điểm cđa hƯ thèng trun ®éng ®iƯn cho thÊy: HƯ thèng có mạch vòng dòng điện đợc tổng hợp theo tiêu chuẩn mô đun tối u mạch tốc độ đợc tổng hợp theo tiêu chuẩn mô đun đối xứng, với điều chỉnh dòng điện PI ®iỊu chØnh tèc ®é lóc khëi ®éng lµ P khởi động, lúc làm việc PI, nên đà giảm đợc độ độ, giảm đợc sai lệch hệ thống nhỏ Tuy nhiên thực tế hệ thống bị tác động nhiễu nh sai số đại lợng đặt, sai số đại lợng đo lờng, sai số phụ tải, v.v Trong sai số có sai số phụ tải bù đợc, sai số lại bù đợc nên làm giảm sai lệch tĩnh hệ Ngoài trình làm việc phần tử hệ thống truyền động điện nh động điện, biến đổi điện tử công suất, điều chỉnh, v.v thêng cã tham sè thay ®ỉi dÉn ®Õn thay ®ỉi cấu trúc Phụ tải 49 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp hệ thống lại biến đổi, hàm biến không xác định xác đợc có dạng gần chu chu kỳ (trong mô coi chu kỳ) Nh với tác động phụ tải (nhiễu tải), tham số cấu trúc phần tử hệ thống truyền ®éng ®iƯn lu«n thay ®ỉi; hƯ thèng lu«n cã sai lệch lớn mô men hai động quay lò sai lệch tốc độ Cũng từ nguyên nhân dẫn đến dòng điện phần ứng động bị gián đoạn phụ tải thay đổi lớn (dao động mạnh) Vì để khắc phục ảnh hởng của nhiễu loạn phụ tải ta chọn cấu trúc bất biến với nhiễu tải trờng hợp dòng điện gián đoạn ta dùng cấu trúc điều khiển thích nghi cho điều chỉnh dòng ®iƯn II.2.1 CÊu tróc bÊt biÕn ®èi víi nhiƠu lo¹n phụ tải III.2.1.1 Bù sức điện động Khi tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn mô đun tối u đà bỏ qua ảnh hởng sức điện động động Để khắc phục tác động nhiễu tải ta đa thêm khâu bù sức điện động hệ thống Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện: E Sbù(p) uiđ Uư + + + + ui Ri(p) WBBĐ(p) + + + - 1/ R­ + T­ p - I­ ki +Ti p ui® = Ta có sơ đồ cấu trúc tơng đơng: E Ri(p) + - - / R­ + T­ p RI ( p ).W CL ( p ) I­ ki + Ti p 1/ R­ + T­ p (1 + Ti p ).(1 + T­ p ) WI (p) = = Ki 1/ R­ (1 + Ti p ).(1 + T­ p ).R ­ + k i WCL (p ).R I (p ) + R I WCL (p ) + Ti p + T­ p 0.0017   = + p  180 180  180  + 0,0017 p I ­ ( p ) = WI (p ).[1 − Wbï (p ).WCL (p )] WCL ( p ) ≈ 180 ⇒ Wbï (p ) = + 0,0017 p 50 Tự động hoá K42 - ĐHBKHN`` Vũ Văn Trọng Đồ án tốt nghiệp Để dòng điện I(p) không bị ảnh hởng E - Wbù(p).WCL(p) = Wbù(p) = 1/WCL(p) Sơ đồ cấu trúc tổng hợp lại có bù Wbù(p) Sbù(p) k E uiđ + + + + ui Ri(p) WBB§(p) + + - U­ U­ + + - 1/ R­ + T­ p kφ 0,02865 + 0,0012.p - Jp ω MC Si(p) kφ 0,02865 + 0,0017 p  0.02865  180 Wb ( p ) =  + ≈ .kφ + 180  + 0,0012 p + 0,0012.p  180 kφ = 4,08 4,08 0,0513 180 ≈ Wb ( p ) = + 0,0012.p + 0,0012 p 0,02865 + 51 Tự động hoá K42 - §HBKHN`` ... công nghệ sản xuất xi măng công nghệ lò I Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng Hoàng Thạch I.1 Đặc điểm trình hình thành phát triển công ty xi măng Hoàng Thạch Công ty xi măng Hoàng. .. nhu cầu xi măng đòi hỏi, số nhà máy cần xây dựng Hoàng Thạch có khả lại đợc xây dựng I.2 Công nghệ kết cấu sản xuất Công nghệ sản xuất công ty xi măng Hoàng Thạch sản xuất clinker xi măng đen theo... khô lò quay, trình sản xuất diễn phản ứng hoá học, công đoạn sản xuất có mối quan hệ khăng khít với vận hành sản xuất liên động với qua Điều hành trung tâm Dây chuyền sản xuất công ty xi măng Hoàng