Tại khâu đóng bao thì sản phẩm đầu ra sẽ có 2 dạng là dạng bột và dạng hạt. Với thức ăn đóng bao dạng bột thì nguyên liệu sẽđược cấp trực tiếp luôn từ băng tải và gầu tải 268 ngay sau quá trình nghiền trộn còn nếu sản phẩm yêu cầu ở dạng hạt thì nguyên liệu sẽđược cấp từ gầu tải 482 (sau khi qua công đoạn ép viên xẻ mảnh) thông qua hệ thống sàng lọc nguyên liệu 463. Tại máy sàng 470 chỉ những sản phẩm đủ tiêu chuẩn (kích cỡ) mới được cho đi qua xả xuống chứa trong các silo 801, 802, 803, 804 để phục vụ cho quá trình đóng bao tiếp theo còn các sản phẩm không đủ tiêu chuẩn có thể được vận chuyển trở về silo 443 để cấp liệu lại cho quá trình ép viên xẻ mảnh tiếp tiếp theo.
Hệ thống đóng bao này sẽ được phân ra làm 3 loại 50 kg, 25 kg, 5 kg. Khi đóng bao thì người công nhân chỉ việc ấn nút trên bộ phận van xả. Các pitong khí nén sẽ kéo các van ởđáy silo và cho sản phẩm rơi xuống bao theo khối lượng đình trước có thểđiều khiển trên lưu đồ công nghệ.
CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CẤP LIỆU VÀ ĐỊNH LƯỢNG 2.1. Vai trò của hệ cấp liệu và cân định lượng.
Hệ cân định lượng và cấp liệu có vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp, nó đảm bảo yêu cầu về tỷ lệ thành phần các loại nguyên liệu trong sản phẩm, đảm bảo khối lượng sản phẩm đóng gói… Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của việc tự động hóa các quá trình công nghệ, việc tự động hóa hệ thống cân định lượng và cấp liệu là một yêu cầu không thể thiếu, đã và đang được thực hiện ở hầu hết các ngành công nghiệp chế biến và đóng gói sản phẩm.
Dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi của Nhà máy thức ăn chăn nuôi gia súc Ngọc Hồi, hệ thống cân định lượng và cấp liệu được tự động hóa hoàn toàn. Nó đảm bảo cho chất lượng của sản phẩm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm đạt yêu cầu về dịnh dưỡng, khối lượng của từng nguyên liệu trong một đơn vị khối lượng thức ăn có thể thay đổi phù hợp với từng loại vật nuôi. Số lượng nguyên liệu cũng có thể thay đổi theo từng loại sản phẩm sản xuất ra
2.2. Cấp liệu.
2.2.1. Giới thiệu chung.
Ở hầu hết các dây chuyền sản xuất tựđộng, vật liệu thường được vận chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác để thực hiện các nguyên công tiếp theo. Trong quá trình vận chuyển vật liệu thường phải qua các công đoạn như kiểm tra, đo đếm, phân loại, chia tách …
Thực hiện được tất cả các công việc này một cách tựđộng có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao năng suất, chất lượng của dây chuyền sản xuất.
Thông thường, tựđông hóa quá trình cấp liệu bao gồm các bộ phận: + Đưa vật liệu lên bằng chuyền.
+ Vận chuyển. + Đo lường. + Phân loại.
Cơ cấu đưa vật liệu lên băng chuyền: có nhiệm vụđịnh hướng vật liệu trong không gian và cứ cách một thời gian nhất định lại chuyển vật liệu cho cơ cấu vận chuyển.
Cơ cấu vận chuyển: có nhiệm vụ di chuyển vật theo thứ tự từ vị trí này đến
vị trí khác. Trong quá trình vận chuyển tùy theo yêu cầu công nghệ, nếu phải quay vật thì cần có cơ cấu riêng đểđảm nhận chức năng này.
Cơ cấu đo lường: thực hiện nhiệm vụ chủ yếu là đo, đếm, kiểm tra cá thông số công nghệ cần thiết và thường có thêm cơ cấu để loại bỏ vật liệu không phù hợp.
Cơ cấu phân loại: có nhiệm vụ phân loại vật liệu và đưa chúng vào những
máng tương ứng.
Tất cả các băng vận chuyển tựđộng đều có một hoặc một số cơ cấu nói trên và cũng tùy thuộc vào sự có mặt của các cơ cấu đó mà đánh giá mức độ tựđộng hóa của băng chuyền.
2.2.2. Cơ cấu đưa vật liệu lên băng chuyền.
Đối với vật liệu rời, khi đưa lên băng chuyền phải đảm bảo điều tiết đuợc lưu lượng. Tùy theo tính chất của vật liệu như kích thước hạt, độ bám dính giữa các hạt mà quyết định phương pháp cấp liệu. Thông thường cơ cấu cấp liệu gồm phễu chứa vật liệu và cơ cấu điều tiết lưu lượng.
Một số cơ cấu đưa vật liệu lên băng chuyền: • Gầu tải: đểđưa vật liệu lên cao
• Vít tải: thường được sử dụng đểđưa vật liệu theo phương ngang.
Hình 2. 2: Cấu tạo của vít tải
2.2.3. Cơ cấu vận chuyển liệu.
Để vận chuyển vật liệu từ công đoạn này đến công đoạn khác trong quá trình sản xuất, ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, việc sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể của công nghệ.
* Các cơ cấu vận chuyển cốđịnh
Phần lớn trường hợp ta bố trí các cơ cấu vận chuyển cố định như băng tải, băng xích, hệ thống ròng rọc, hệ thống con lăn, các máng trượt, xe trượt trên đường ray…
Đặc điểm của loại vận chuyển này là nó là một nguyên công trong quá trình sản xuất nên phải được thiết kế sao cho đồng bộ với các máy móc khác hoặc các thao tác của con người.
Việc điều khiển các hệ thống này chủ yếu là đảm bảo thời gian vận chuyển còn tốc độ thường không đổi, ở một số trường hợp có thể yêu cầu đảo chiều.
Hình 2. 3: Cơ cấu xích tải
* Máng chuyển
Có thể phân làm 2 loại chính: máng thẳng và máng cong, mỗi loại đó lại được chia thành nhiều loại nhỏ như: thẳng, cong, xoắn ốc trong không gian, xoắn ốc mặt phẳng, hình Z, … sử dụng loại nào là tùy theo dung lượng vật liệu.
Mặt cắt máng có quan hệ với hình dáng vật liệu, cách định hướng vật liệu hoặc cách di chuyển chi tiết (trượt hoặc lăn).
Việc đẩy chi tiết đi có thể nghiêng máng, dùng lò xo, dùng lực đẩy bên ngoài, dùng cách chấn động (rung) … Vấn đề di chuyển vật liệu trong máng cần được chú ý vì trong thực tế có thể vật liệu bị kẹt, không di chuyển được.
Ảnh hưởng đến lưu thông vật liệu thường là các yếu tố sau:
- Kích thước của khe hở giữa máng và vật liệu, tỷ lệ 1/D của vật liệu. - Độ dốc của máng.
- Độ bóng, hệ số ma sát của máng và vật liệu. - Hình dáng bên ngoài và mặt đầu của vật liệu.
2.3. Định lượng.
2.3.1. Cấu trúc và nguyên lý họat động của hệ cân định lượng
Trong thực tế các hệ cân định lượng không giống nhau. Nó phụ thuộc vào các nguyên liệu đầu vào, đầu ra, chính vì vậy các loại cân định lượng cũng phải có đặc thù cấu trúc khác nhau để đảm bảo phù hợp với yêu cầu của quá trình công
nghệ. Độ chính xác của cân định lượng của không hoàn toàn giống nhau, sai số của nó tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Tùy thực tế sử dụng, các loại cân định lượng có thể có cấu trúc khác nhau nhưng nguyên lý hoạt động chung của chúng là giống nhau, ta có thể thấy trên sơđồ khối sau:
Hình 2. 4: Sơđồ nguyên lý hoạt động chung của cân định lượng
2.3.2. Giải pháp định lượng liên tục.
Hình 2. 5: Giải pháp định lượng liên tục
Giải pháp cân định lượng liên tục sẽ cân đồng thời các nguyên liệu và định lượng các nguyên liệu cấp vào bằng việc điều khiển tốc độ quay của băng tải để cập được các lượng nguyên liệu theo tỉ lệ khối lượng đã đặt trước. Ưu điểm của phương pháp này là nhanh còn nhược điểm là dễ gây sai số trong quá trình đo.
2.3.3. Giải pháp định lượng gián đoạn
Hình 2. 6: Thiết bịđịnh lượng làm việc gián đoạn
Giải pháp cân định lượng gián đoạn sẽ cân từng loại nhiên liệu và cộng dồn lại sau đó mới chuyển chúng tới máy trộn.
Máng rung cấp liệu số 1 được lắp đặt dưới Bunke 2 có nhiệm vụ theo chu kì (thường chu kỳ 1 phút) cấp liệu cho phễu cân số 4, quá trình cấp liệu chỉ dừng khi
30 giây. Bắt đầu từ giây thứ 31 máng rung xả liệu số 6 có nhiệm vụ xả liệu từ Bunke cân ra băng tải 7, quá trình xả liệu chỉ dừng lại khi có tín hiệu điều khiển từ trung tâm điều khiển (máy tính) số 9, thường trong khoảng thời gian ≤ 30 giây. Toàn bộ Bunke cân số 4 và máng rung xả liệu số 6 được treo trên 3 cảm biến số 5. Các tín hiệu từ cảm biến số 5 qua bộ khuếch đại số 8 và bộ chuyển đổi số 11 được đưa vào thiết bịđiều khiển số 9 là máy tính trung tâm, tại đây máy tính sẽ nhận biết được trọng lượng của phễu cân sau khi máng rung số 1 đã nạp liệu và nhận biết được trọng lượng phễu cân sau khi máng rung xả liệu 6 đã thực hiện xong quá trình xả liệu. Hiệu số giữa hai lần nạp và xả liệu được máy tính ghi nhận và so sánh với trọng lượng tiêu chuẩn theo yêu cầu phải cân, giá trị sai số khối lượng sẽ được nhớ để quá trình điều khiển cân tiếp theo.
Quá trình điều khiển tiếp tục theo chương trình đã định sẵn. Tổ hợp các hệ thống cân này cho ta một hệ thống cân cấp liệu .
- Ưu điểm: Khả năng hiệu chỉnh cân rất nhanh chỉ cần 30 phút là hiệu chỉnh xong, trong khi các loại cân băng tải cần 3-4 giờ. Độ chính xác cũng cao hơn cân băng tải, đạt khoảng 3% sai số (do nguyên lý cân theo phương pháp cân tĩnh).
- Nhược điểm: Tính ổn định của thiết bị không cao gây ồn, gây bụi, liệu cấp nếu không có giải pháp sẽ không liên tục, ảnh hưởng đến quá trình nghiền.
2.4. Phương pháp nâng cao độ chính xác quá trình cân định lượng.
2.4.1. Các yêu tố gây sai số kết quả cân.
Trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi, các thành phần nguyên liệu từ các silo chứa, qua các vít tải chảy xuống silo cân và được cân bởi bàn cân có gắn các Loadcell. Sau khi cân đủ khối lượng cần thiết thì nguyên liêu được xả xuống thùng chứa và chuyển sang công đoạn khác. Ngoài các yêu tố sai số do thiết bị thì thông thường, các yếu tốảnh hưởng tới sai số cân bao gồm:
+ Tốc độ dòng chảy nguyên liệu thay dổi. Do đặc tính vít tải, độẩm, đặc tính nguyên liệu cân.
+ Độ rung động do nguyên liệu rơi xuống silo cân. Dẫn đến số liệu đọc từ hệ cân không ổn định và gây ra sai số cân.
+ Khoảng cách, tốc độ rơi của nguyên liệu từ các vít tải xuống silo cân. Do nguyên liệu cân sau khi qua vít tải rơi xuống silo cân gọi là cột rơi. Tại thời điểm đọc giá trị trên cân thì lượng nguyên liệu này chưa rơi xuống cân hoặc chưa tác động đến giá trị cân thì lượng nguyên liệu này chưa rơi xuống cân hoặc chưa tác động đến giá trịđọc và gây sai số dấn đến giá trị thực cao hơn giá trịđọc được từ hệ cân trong quá trình cân.
+ Độ trễ của các cơ cấu chấp hành. Khi bộ điều khiển ra lệnh đóng thì các vít tải không đóng tức thời mà phải sau một khoảng thời gian trễ, do việc thực thi chương trình, quá tính cơ học. Do đó nó sẽ làm giá trị thực cao hơn so với giá trị đọc được.
Trong các yêu tố gây sai số của quá trình cân thì hai yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến sai số cân. Thực tế gọi là sai số cột rơi. Để hạn chế được các sai số này, trong hệ thống cân ta cần đưa các giá trị hiểu chỉnh vào để hiểu chỉnh hệ thống sao cho đạt được sai số trong giới hạn cho phép.
2.4.2 Phương pháp nâng cao độ chính xác quá trình cân
• Cân khối lượng một nguyên liệu
Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân gây ra sai số cân, phương pháp nâng cao độ chính xác quá trình cân thực chất là giảm thiểu thậm chí là loại bỏ ảnh hướng của các yếu tố gây sai số, cụ thể :
- Đối với sai số gây ra do sự rung động khi nguyên liệu rơi xuống silo cân, do nhiễu của bản thân hệ cân, cần sử dụng bộ lọc giá trịđầu vào, giá trị cân do PLC đọc từ hệ cân là giá trị số nên có thể sử dụng phương pháp đơn giản là lấy 2 đến 3 giá trị gần nhất đọc được chia trung bình lấy kết quả làm giá trị thực.
Giả sử PLC đọc giá trị cân từ hệ cân theo chu kỳ T = 50ms, kết quả lần đọc thứ n là x(n), giá trị cân được tính bằng :
- Đối với sai số cột rơi, sai số do độ trễ của cơ cấu chấp hành, có thể giảm thiểu bằng phương pháp sau :
- Giả thiết : 1) Vít tải là van đóng mở kiểu on-off 2) Cột rơi có thể tích V.
3) Nguyên liệu cân trong cột rơi có khối lượng riêng D.
Như vậy, sai số cân do cột rơi, trễ của cơ cấu chấp hành, đặc tính vật liệu có thể gộp lại và được tính bởi công thức:
m = V*D (kg) (2)
Thực tế, V là phần thể tích nguyên liệu tính từ lúc chương trình điều khiển ra lệnh đóng vít tải, D là khối lượng riêng nguyên liệu phụ thuộc vào mật độ cột rơi và đặc tính nguyên liệu(độẩm…)
Bản chất hệ thống cân và PLC trao đổi dữ liệu bằng số nên khối lượng m xác định trong (2) hoàn toàn mang tính lý thuyết, làm cơ sở xây dựng phương pháp giảm sai số.
Giả sử cần cân khối lượng nguyên liệu là x0, khi chương trình điều khiển đọc được giá trị x0 từ hệ cân sẽ ra lệnh đóng vít tải, nhưng do có độ trễ và cột rơi nên khối lượng nguyên liệu thực tếở silo cân là x1>x0, sai số cân là :
dx = x1 – x0 (3)
dx chính là đại diện của m trong (2) còn gọi là giá trị offset.
Do đó, để khối lượng nguyên liệu được cân đúng là x0, thì giá trịđặt khi cân là: x1’ = x0 – dx (4)
Trong (2) ta thấy, ngoài việc dx phụ thuộc vào V là đại lượng hầu như không thay đổi (đối với 1 hệ cân), dx phụ thuộc vào D, tức là phụ thuộc mật độ cột rơi, độ ẩm của nguyên liệu cân, do trong quá trình vận hành, D có thể thay đổi dẫn đến dx cũng thay đổi, vì vậy giá trị dx cần được cập nhật trong quá trình cân.
Như trên hình vẽ ta thấy, đối với 2 đường đặc tính nguyên liệu khác nhau, tức là mật độ cột rơi khác nhau, độẩm nguyên liệu khác nhau thì trong cùng khoảng thời gian t1 tương ứng cùng thể tích nguyên liệu qua vít tải, khối lượng nguyên liệu cân được cũng khác nhau, ta có :
k = x1 : x2 = D1 : D2 (5)
Coi V không đổi ta cũng có:
k = dx1 : dx2 (6)
Như vậy, từ các công thức (4), (5), (6) ta có thể cân đúng được khối lượng nguyên liệu x0 nếu biết :
1) Giá trịđọc từ hệ cân x2 2) Sai số cân thử dx1
3) Độ thay đổ khối lượng riêng k.
x0 = x2 + (dx1 : k)
hay: x2 = x0 – (dx1 : k) (7)
Vấn đề còn lại là phải xác định hệ số k trong công thức (7).
Từ (5) cho ta một các để xác định k, k chính là độ thay đổi khối lượng nguyên liệu qua vít tải trong một đơn vị thời gian của lần cân hiện tại so với lần cân thử.Trước đó giả thiết rằng khi cân thử khối lượng nguyên liệu x0 trong khoảng thời gian t0, ở lần cân hiện tại giá trị cần cân là x, khi giá trị cân được là x/2 mất khoảng thời gian là t, ta có :
k = (x0 : t0) : (x : (2*t)) = 2*x0*t : x : t0 (8)
Đối với một lần cân thì các giá trị x0, t0, x, t là xác định được, do đó k xác định được theo (8). Giá trị cần cân được xác định theo (7).
• Cân một mẻ cân
Do các bố trí các silo cân và silo cấp liệu trong dây chuyền công nghệ, đối với