Qua quá trình tìm hiểu, phân tích ñánh giá dây chuyền sản xuất gạch tuynel hiện tại của Nhà máy sản xuất gạch Châu phong – Quế Võ – Bắc Ninh ta có một số nhận xét như sau:
• Về công nghệ:
Dây chuyền sản xuất gạch tuynel của Nhà máy sản xuất gạch tuynel Châu Phong - Quế Võ - Bắc Ninh thì ñây là dây chuyền hoạt ñộng sản xuất ñơn giản, bán tự ñộng, ñáp ứng như cầu cung ứng vật liệu xây dựng trên ñịa bàn. Tuy nhiên trong thời ñiểm hiện nay và một vài năm ñến, do nhu cầu tốc ñộ ñô thị hoá cao, cùng với việc phát triển xây dựng các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp… nhu cầu cung ứng nguyên vật liệu ra tăng, bên cạnh ñó có nhiều chủ trương, chính sách của nhà nước khuyến khích phát triển và sử dụng gạch tuynel, từ ñó ñòi hỏi nhà máy có ñịnh hướng phát triển mở rộng quy mô sản xuất, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật, ñầu tư nâng cao năng suất, chất lượng, thay ñổi kiểu dáng, mẫu mã sản phẩm ñáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Hiện tại với dây chuyền thiết bị của nhà máy chưa ñáp ứng ñược do một số mặt còn hạn chế như:
1-Khả năng quản lý giám sát ñiều hành sản xuất còn khó khăn.
2-Trang thiết bị, máy móc còn tiêu hao nhiều nhiên liệu, chưa tiết kiệm, dẫn tới chi phí tăng giá thành, ảnh hướng tới thu nhập kinh tế cho người lao ñộng.
3-Trong hệ thống dây chuyền còn có nhiều khâu phải hoạt ñộng bán tự ñộng, phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành.
4-Chất lượng, tỷ lệ phối trộn nguyên liệu chưa ñược ñảm bảo, ñộổn ñịnh không cao. ðặc biệt là khâu cấp nguyên liệu ñầu vào.
5-Hoạt ñộng sản xuất của dây chuyền ñôi khi phải dừng hệ thống ñể khắc phục sự cố, như; hệ nhào ñùn do chưa có bộ phận cảm biến chống ñầy ở buồng hút chân không nên thường sẩy ra sự cố tắc nguyên liệu tại buồng hút chân không. Bộ phận sàng lọc, Bộ phận cấp nước bổ sung….
6-Quá trình ñiều khiển và theo dõi nhiệt ñộ lò tuynel còn thủ công, chưa tự ñộng hoá nên ảnh hưởng nhiều ñến quá trình sấy nung cũng như ñến chất lượng sản phẩm.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 45 • Về chất lượng sản phẩm
Sản phẩm của nhà máy sản xuất ra chưa ña dạng ñược chủng loại, mẫu mã sản phẩm, mầu sắc của sản phẩm chưa ñồng ñều, ảnh hưởng ñến giá của sản phẩm cũng như làm giảm thu nhập kinh tế cho người lao ñộng.
Bên cạnh ñó tỷ lệ sản phẩm chưa ñảm bảo chỉ tiêu chất lượng sau khi ra khỏi lò còn ở mức cao.
• Về an toàn lao ñộng
Dây chuyền sản xuất của nhà máy mang tính quy mô công nghiệp, do ñó ñã chú trọng nâng cao công tác ñảm bảo an toàn cho hoạt ñộng nhà máy, ñảm bảo cho người lao ñộng. Tuy nhiên, do nhà máy mới ñi vào hoạt ñộng nên chưa áp dụng các hệ thống quản lý chất lượng tiên tiến như ISO 9001:2008; ISO 14000… nên trong hệ thống vận hành còn gặp khó khăn khi có sự thay ñổi nhân sự hoặc công nhân vận hành, quá trình sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế thiết bị và ñộ an toàn chưa cao.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 46
CHƯƠNG 3:
GIẢI PHÁP - NÂNG CẤP HỆ THỐNG 3.1. Xây dựng giải pháp và Nâng cấp hệ thống
3.1.1. Mục ñích
Xây dựng quá trình sản xuất của nhà máy cũng như hệ thống ñiều khiển từng khâu phải phù hợp với quy mô sản xuất của nhà máy, quy trình vận hành thuận lợi, ñiều khiển linh hoạt, ñảm bảo quá trình hoạt ñộng sản xuất không bị gián ñoạn, nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm, ñảm bảo ñộ an toàn khi tham gia quá trình vận hành, sửa chữa bảo dưỡng thiết bị, ñặc biệt hệ thống phải có khả năng mở rộng và phát triển trong tương lai ñểñảm bảo hiệu quả kinh tế.
3.1.2. ðề xuất các giải pháp
Từ những cơ sở khoa học và thực tiễn nghiên cứu khảo sát trên về quy trình công nghệ, về tính năng, tính chất làm việc của các máy móc thiết bị trong dây chuyền sản xuất cần có những giải pháp sát thực, hữu hiệu phù hợp ñể nâng cao sức bền làm việc của ñộng cơ, thiết bị ñặc biệt là giảm sản lượng tiêu thụ ñiện trong những thời gian không cần thiết, nhưng vẫn ñảm bảo tốt yêu cầu hoạt ñộng của máy móc thiết bị ñáp ứng yêu cầu sản xuất kinh doanh, nâng cao năng suất chất lượng sản phẩm. Bên cạnh ñó cũng cần nâng cấp hệ thống ñiều khiển hoạt ñộng của dây chuyền sản xuất trên cơ sở ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến, thiết bị ñiều khiển mới phù hợp với hệ thống, ñáp ứng yên cầu sản xuất công nghiệp, linh hoạt trong có khả năng quản lý, giám sát, ñiều hành....
Luận văn ñưa ra giải pháp cải tạo, nâng cấp dây chuyền sản xuất, cụ thể như sau:
Với việc sử dụng cấu trúc ñiều khiển hiện tại của nhà máy, chúng ta ứng dụng Biến tần ñể ñiều khiển nhiệt ñộ lò ñảm bảo quá trình sản xuất và ổn ñịnh chất lượng ñầu ra của sản phẩm.
Trên cơ sở hệ thống thiết bị dây chuyền chế biến tạo hình, ñề xuất nâng cấp hệ thống ñiều khiển ñịnh lượng nguyên liệu ñầu vào, ñiều khiển hệ bơm nước tựñộng và khắc phục sự cố tại hệ máy ñùn ép.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 47
3.2. Giải pháp công nghệ nâng cấp hệ thống ñiều khiển nhiệt ñộ3.2.1. Sơñồ khối ñiều khiển nhiệt ñộ lò khi ứng dụng biến tần 3.2.1. Sơñồ khối ñiều khiển nhiệt ñộ lò khi ứng dụng biến tần
Hình 3.1: Sơñồ khối ñiều khiển nhiệt ñộ khi lắp biến tần
Tại hầm sấy, ta theo dõi nhiệt ñộ của hầm qua thiết bị can nhiệt chuyển qua khối ño hiển thị thông số, người ñiều khiển so sánh với giá trị nhiệt ñộ ñặt ñể ñiều chỉnh nhiệt ñộ thông qua bộñiều khiển ( biến tần ) ñiều chỉnh cơ cấu chấp hành (quạt hút khí nóng ) chạy với tốc ñộ cao hay chậm ñểñiều chỉnh nhiệt ñộ lò sấy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống ñiều chỉnh này có ñộ linh hoạt cao, tự ñộng, không ảnh hưởng ñến quán trình sản xuất.v.v....
3.2.2. Ứng dụng biến tần ñiều khiển nhiệt ñộ lò
3.2.2.1. Nguyên lý làm việc Biến tần
Hiện nay trong hoạt ñộng sản xuất tại các dây chuyền của nhà máy vẫn chủ yếu sử dụng công nhân ñể ñóng, ngắt các hệ thống ñiện. ðể khởi ñộng và dừng ñộng cơ ñiện không ñồng bộ công suất vừa và lớn thông thường các nhà máy sản xuất sử dụng phương pháp khởi ñộng trực tiếp (qua cầu giao hoặc atomat) nên gây sụt áp trên ñường dây khá lớn. Các nhà máy sản xuất có ñiều kiện thì sử dụng thiết bị “ khởi ñộng sao/tam giác (U/D)...ñã hạn chế ñược dòng ñiện khi khởi ñộng nên ñộ sụt áp và tổn hao ñiện năng trên ñường dây giảm ñáng kể. Tuy nhiên với phương pháp cổ truyền không thể phù hợp với xu thế sản xuất hàng hoá chất lượng cao theo dây chuyền tiên tiến và tỷ lệ tổn thất ñiện trên toàn bộ hệ thống vẫn còn khá cao.
Gần ñây nhiều nhà máy sản xuất có công suất tiêu thụñiện lớn ñã sử dụng thiết bị “ khởi ñộng mềm”. Khởi ñộng mềm là thiết bịñiện tử chỉ thay thế cho phương pháp khởi ñộng “sao/tam giác” nhằm giảm dòng ñiện khi khởi ñộng nhưng không có khả năng ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ. Khởi ñộng mềm thường kết hợp với ñộng cơ ñiện không ñồng bộ công suất trung bình và lớn nhưng không ñòi hỏi phải thay ñổi số vòng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 48 quay, ví dụ một số thiết bị và máy như: quạt thông gió, máy làm ñất chuyên dụng, bơm nước.... Do sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật vi ñiện tử và ñiện tử công suất nên ngày càng có nhiều loại thiết bị ñiều khiển ñộng cơñiện không ñồng bộ với các chức năng hoàn hảo (thuận lợi trong sử dụng, an toàn và có khả năng tiết kiệm ñiện tối ña) mà “biến tần AC” là một ñiển hình.
Biến tần là bộ nguồn bán dẫn ñiều khiển kết hợp với ñộng cơ không ñộng cơ xoay chiều ba pha ñể thực hiện khởi ñộng/dừng và ñiều chỉnh chính xác số vòng quay ñộng cơ theo yêu cầu công nghệ. Có nhiều loại biến tần ñược thiết kế phù hợp với những ñộng cơ công suất từ rất nhỏ vài trăm W ñến hàng trăm kW.
Nguyên lý làm việc của bộ biến tần là: ðầu tiên nguồn ñiện xoay chiều 1 pha hay 3 pha ñược chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Quá trình này ñược thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ ñiện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần ñều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96. ðiện áp 1 chiều này ñược biến ñổi (nghịch lưu) thành ñiện áp xoay chiều 3 pha ñối xứng. Công ñoạn này hiện nay ñược thực hiện thông qua hệ IGBT (Transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp ñiều chếñộ rộng xung. Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dài tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho ñộng cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt ñộng cơ. Tính năng "thông minh" này giúp thiết bị có thể giảm tiêu thụñiện thì 20% - 40%.
Hình 3.2: Nguyên lý hoạt ñộng của biến tần
Hệ thống ñiện áp xoay chiều 3 pha ởñầu ra có thể thay ñổi giá trị biên ñộ và tần số bộ cấp tùy theo bộ ñiều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và ñiện áp có một quy luật nhất ñịnh tùy theo chếñộñiều khiển. ðối với tải có mô men không ñổi, tỷ sốñiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 49 áp - tần số là không ñổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. ðiện áp là hàm bậc 4 của tần số. ðiều này tạo ra ñặc tính mô men là hàm bậc 2 của tốc ñộ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/ quạt do bản thân cũng là hàm bậc 2 của ñiện áp. Hiệu suất chuyển ñổi nguồn của các bộ biến tần cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất ñược chế tạo theo công nghệ hiện ñại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Ngoài ra biến tần ngày nay ñã tích hợp rất nhiều kiểu ñiều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau.
Hiện nay trong các máy và xưởng sản xuất ở Việt Nam, nhiều doanh nghiệp ñã lựa chọn biến tần (inverter) với tính năng cải thiện khả năng ñiều khiển của hệ thống máy móc thiết bị, nâng cao tuổi thọ và ñem lại hiệu quả tiết kiệm ñiện lớn. Một số ngành thường ứng dụng ñể ñiều khiển tốc ñộ và tiết kiệm năng lượng, ñiện năng cho tất cả các máy móc trong ngành công nghiệp như: Máy nghiền, máy cán, kéo, máy tráng màng, máy tạo sợi, máy ñùn ép, băng chuyền, cần trục, nâng hạ, bơm nước, quạt gió,... với nguyên lý hoạt ñộng thông minh của biến tần, công suất ñiện tiêu thụ sẽ tỷ lệ với bậc ba của tốc ñộ.
Qua quá trình nghiên cứu tìm hiểu quy trình sản xuất, công nghệ sản xuất gạch tuynel, ñặc tính của quạt, hoạt ñộng của Biến tần và thực tiễn sản xuất tại nhà máy. Trên cơ sở khoa học và thực tiễn Luận văn ñã lựa chọn và ñưa ra giải pháp ứng dụng biến tần vào khâu ñiều khiển quạt hút khí thải lò sấy, ñây là sự lựa chọn tốt nhất cho khả năng tiết kiệm ñiện, nâng cao hiệu quả hoạt ñộng sản xuất, ñảm bảo chất lượng sản phẩm.
3.2.2.2. Tính toán phân tích kinh tế khi sử dụng bộ biến tần
Luận văn lựa chọn ñưa công nghệ, lắp máy biến tần CHV110-030G-4 có công suất là 30kW vào ñiều khiển quạt hút khí thải hệ hầm sấy. Hệ hầm sấy có nhiệm vụ sấy các sản phẩm sấy như gạch rỗng 2 lỗ; gạch rỗng 4 lỗ; gặc ñặc.... ñảm bảo ñủ chỉ tiêu theo yêu cầu:
- Sấy các sản phẩm mới tạo hình có ñộẩm khoảng 19% xuống ñộẩm nhỏ hơn 7%. - Không làm loang hay thay ñổi màu sắc sản phẩm ngói và gạch lát, ñối với sản phẩm gạch xây có trát cho phép loang màu và làm thay ñổi màu sắc ở mức ñộ nhất ñịnh.
- Lò sấy phải hoạt ñộng liên tục, sử dụng khí nóng và khí thải lò nung ñể sấy một cách hợp lý và phù hợp với từng loại sản phẩm, ñảm bảo tận dụng tối ña lượng nhiệt của khí thải trước khi thải ra môi trường.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 50 - Không làm nổ, vỡ, biến dạng sản phẩm.
Từ những nhiệm vụ trên của lò sấy ta thấy: ðối với mỗi loại sản phẩm sấy có khối xếp riêng dẫn ñến ñộ thông thoáng cũng như khối lượng sản phẩm sấy khác nhau. Vì vậy lượng khí cấp vào và hút ra khác nhau.
Hiện tại lò sấy của nhà máy sử dụng 02 quạt (quạt có công suất 22KW) ñể hút khí thải từ lò nung sang hầm sấy và từ hầm sấy ñưa vào ống khói, áp suất hầm sấy cũng bị ảnh hưởng bởi lực hút tự nhiên của ống khói và không ổn ñịnh, lực hút không thay ñổi theo thời tiết và theo mùa. ðểổn ñịnh áp suất và thay ñổi hàm lượng khí ñược thực hiện bằng các van chặn ñầu vào.
Luận văn ñưa công nghệ thiết bị biến tần vào ñiều khiển tốc ñộ quạt ñể ñiều chỉnh lưu lượng và ổn ñịnh áp suất là phương án tối ưu tiết kiệm ñiện năng, nhiệt năng và khắc phục ñược những nhược ñiểm ñã nêu ở trên.
Dưới ñây là sơñồ sử dụng hệ biến tần với mô hình truyền ñộng quạt gió hiện tại của nhà máy.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 51 Hệ thống quạt ñang sử dụng Hệ thống quạtcó biến tần 1. Aptomat 2. Công tắc tơ 3. Rơ le nhiệt 4. Quạt gió 1. Aptomat 2. Công tắc tơ 3. Biến tần 4. Quạt gió
Với quy trình công nghệ hiện tại sản xuất nhà máy vẫn sử dụng hệ thống quạt ñiều chỉnh bằng van ñiều tiết lưu ñầu vào, việc ñiều chỉnh lưu lượng gió bằng tay thông qua hệ thống van chắn, do ñó khi thay ñổi lưu lượng ñểñiều chỉnh nhiệt ñộ hoặc