ĐỀ TÀI “Trang bị điện -điện tử dây chuyền cán thép nhà máy cán thép Việt - Nhật Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát lò nhiệt” 1 MỤC LỤC P .2 PLỜI NÓI ĐẦU .2 P PLỜI NÓI ĐẦU Trong năm đầu kỷ 21, công nghiệp Việt Nam có chuyển biến mạnh mẽ khoa học cơng nghệ Đó kết mối giao lưu kinh tế ngày rộng rãi chuyển giao công nghệ tiên tiến từ nước phát triển Các ngành công nghiệp sản xuất nước đứng trước vận hội với trách nhiệm nặng nề cần phải đổi tiếp thu cơng nghệ góp phần nâng cao suất lao động, đẩy mạnh cơng nghiệp đại hố đất nước, tiến tới hội nhập ngang với nước khu vực giới Trong công cơng nghiệp hố - đại hố đất nước khoa học vật liệu kim loại nói chung cơng nghiệp gang thép nói riêng có vị trí quan trọng kinh tế đất nước Do thép vật liệu chủ yếu nhiều ngành cơng nghiệp có vai trị định tới nghiệp cơng nghiệp hố - đại hố đất nước nên phát triển nhanh ngành thép yêu cầu khách quan, cấp bách có ý nghĩa chiến lược Vì vậy, phải kết hợp đầu tư chiều rộng chiều sâu nghĩa mở rộng thị trường tiêu thụ sản phẩm không ngừng nâng cao kĩ thuật công nghệ, cải tiến quy trình sản xuất, đào tạo đội ngũ kĩ sư, cơng nhân với trình độ chun mơn cao làm chủ dây chuyền sản xuất Sau thời gian học tập em giao đề tài tốt nghiệp: “Trang bị điện -điện tử dây chuyền cán thép nhà máy cán thép Việt - Nhật Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát lò nhiệt” Đồ án có bố cục gồm chương: - Chương 1: Tổng quan nhà máy cán thép Việt Nhật - Chương 2: Trang bị điện - điện tử dây chuyền công nghệ cán - Chương 3: Nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò nung CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁN THÉP 1.1 NGÀNH CÔNG NGHIỆP CÁN THÉP VIỆT NAM 1.1.1 Quá trình phát triển ngành Ngành thép Việt Nam xây dựng từ đầu năm 60 kỷ XX Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên (do Trung Quốc giúp xây dựng) cho lò mẻ gang vào năm 1963 Song chiến tranh khó khăn nhiều mặt, 15 năm sau, khu liên hợp gang thép Thái Nguyên có sản phẩm thép cán Năm 1975, Nhà máy luyện cán thép Gia Sàng Đức (trước đây) giúp vào sản xuất Công suất thiết kế khu liên hợp gang thép Thái Nguyên lên đến 10 vạn tấn/năm (T/n) Năm 1976, Công ty luyện kim đen miền Nam thành lập sở tiếp quản nhà máy luyện, cán thép mini chế độ cũ để lại thành phố Hồ Chí Minh Biên Hịa, với tổng cơng suất khoảng 80000 thép cán/năm Từ 1976 đến 1989, ngành thép gặp nhiều khó khăn kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng Mặt khác, nguồn thép nhập từ Liên Xô (trước đây) nước XHCN cịn dồi dào, ngành thép khơng phát triển trì mức sản lượng 40000 - 85000 T/n Từ năm 1989 đến 1995, thực chủ trương đổi mới, mở cửa Đảng Nhà nước, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng Sản lượng thép nước vượt ngưỡng 100 000 T/n Năm 1990 Tổng công ty thép Việt Nam (thuộc Bộ công nghiệp nặng - Bộ công nghiệp) thành lập, thống quản lý ngành sản xuất thép quốc doanh nước Đây thời kỳ phát triển sôi động, nhiều dự án đầu tư chiều sâu liên doanh với nước thực Các ngành khí, xây dựng, quốc phịng thành phần kinh tế khác đua làm thép mini Sản lượng thép cán năm 1995 tăng gấp lần so với năm 1990, đạt 450000 T/n mức Liên Xô cung cấp cho nước ta hàng năm trước 1990 Tháng năm 1995, Tổng công ty thép Việt Nam thành lập theo mơ hình Tổng cơng ty Nhà nước (Tổng công ty 91) sở hợp Tổng công ty thép Việt Nam Tổng công ty kim khí thuộc Bộ thương mại Thời kỳ 1996-2000, ngành thép giữ tốc độ tăng trưởng cao, tiếp tục đầu tư đầu tư chiều sâu; xây dựng đưa vào hoạt động 13 dự án liên doanh, có 12 nhà máy liên doanh cán thép gia công chế biến sau cán Sản lượng thép cán nước năm 2000 đạt 1,57 triệu tấn, gấp lần năm 1995 gấp gần 14 lần năm 1990 Đây thời kỳ có tốc độ tăng sản lượng mạnh Lực lượng tham gia sản xuất gia công chế biến thép nước đa dạng, bao gồm nhiều thành phấn kinh tế, ngồi Tổng cơng ty thép Việt Nam sở quốc doanh thuộc ngành, địa phương khác cịn có liên doanh, cơng ty cổ phần, cơng ty 100% vốn nước ngồi cơng ty tư nhân Tính tới năm 2001, nước ta có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất thép xây dựng (chỉ tính doanh nghiệp cơng suất >5000 T/n) có 12 dây chuyền cán có cơng suất từ 100000 đến 300000 T/n Đến nay, theo số liệu Hiệp hội Thép Việt Nam, sản lượng thép sản xuất nước năm 2006 đạt khoảng 35 triệu tấn, tăng 14,27% so với năm 2005 Trong đó, sản lượng thép sản xuất Hiệp hội năm đạt khoảng 2,9 triệu sản lượng sản xuất hiệp hội khoảng 600.000 Lượng thép tiêu thụ năm 2006 phạm vi nước đạt khoảng 3,45 triệu Tổng cơng ty thép Việt Nam có cơng suất luyện thép 470000 T/n cán thép 760000 T/n, giữ vai trò quan trọng ngành thép Việt Nam Ngành thép Việt Nam trình độ cơng nghệ, trang thiết bị chia mức sau: Loại tương đối đại: Gồm dây chuyền cán liên tục Công ty liên doanh VINA KYOEI, VPS… dây chuyền cán thép xây dựng sau năm 2003 Loại trung bình: Bao gồm dây chuyền cán bán liên tục như, NatSteelvina, Tây Đơ, Nhà Bè, Biên Hịa, Thủ Đức (SSC) Gia Sàng, Lưu Xá (TISCO) công ty cổ phần, công ty tư nhân (Vinatafong, Nam Đơ, Hải Phịng v.v ) Loại lạc hậu: Bao gồm dây chuyền cán thủ công mini nhà máy Nhà Bè, Thủ Đức, Tân Thuận, Thép Đà Nẵng, Thép miền Trung sở khác ngồi Tổng cơng ty thép Việt Nam Loại lạc hậu: Gồm dây chuyền cán mini có cơng suất nhỏ ( Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy tống phôi 65 + Nguyên lí hoạt động mạch: Khi ấn nút tiến có tín hiệu đầu Q12 cấp điện cho cuộn hút TRX Các tiếp điểm thường mở TRX đóng lại qua tiếp điểm thường đóng LS1 cấp điện cho cuộn hút X đóng tiếp điểm thường mở X cuộn hút SCC có điện sau khoảng thời gian trễ tiếp điểm thường mở đóng chậm SCC đóng cấp nguồn cho cuộn hút B Các tiếp điểm thường mở B đóng lại cấp nguồn cho hai cuộn hút tiến Máy tống phôi di chuyển đẩy phôi khỏi lị Khi gặp cực hạn tiến (hành trình lùi) LS1 làm cho tiếp điểm thường đóng LS1 khống chế cuộn hút tiến mở cắt điện vào cuộn tiến máy tống phôi dừng lại kết thúc q trình tống phơi Để máy tống phơi thu cần tống lại ta ấn nút lùi Khi có tín hiệu Q13 cấp điện cho cuộn hút TLX, tiếp điểm thường mở TLX đóng lại cấp điện cho cuộn hút Y, sau cấp nguồn cho cuộn hút SCC Sau thời gian trễ tiếp điểm SCC đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút B, tiếp điểm thường mở B đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút lùi máy tống thu cần tống phôi lại Cần tống phôi lùi tới gặp cực hạn lùi (hành trình dừng) cắt điện vào cuộn hút R4 làm cho tiếp điểm thường đóng R4 mở cắt điện vào cuộn hút lùi máy tống dừng lại kết thúc chu kì máy tống Khi ấn hai nút tiến lùi để cấp điện cho cuộn hút SCC đồng thời cấp nguồn cho cuộn hút F để mở phanh giải phóng trục động kéo cần tống phôi 3.2 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ NUNG PHƠI 3.2.1 Đặc tính nhiệt hàm truyền lò nhiệt Hàm truyền lò nhiệt xác định phương pháp thực nghiệm Cấp nhiệt tối đa cho lị (cơng suất P = 100%), nhiệt độ lò tăng dần Sau khoảng thời gian nhiệt độ lị đạt đến giá trị bão hồ Đặc tính nhiệt độ theo thời gian biểu diễn nh sau: Công suất P = 100% Lò nhiệt Nhiệt ®é t Hình 3.7 Thí nghiệm xác định hàm truyền lị nhiệt 66 o C K T1 T2 t(sec) Hình 3.8 Đặc tính xác lị nhiệt o C K T1 T2 t(sec) Hình 3.9 Đặc tính gần lò nhiệt Ta xác định hàm truyền gần lò nhiệt theo định nghĩa sau: G(s) = C (s) R( s) (3.1) C(s): Tín hiệu R(s): Tín hiệu vào điều khiển Do tín hiệu vào hàm bậc đơn vị (P = 100%) nên: R( s) = s (3.2) Theo hình 2.9 tín hiệu gần sau: c(t) = f (t – T1) Trong đó: f(t) = K(1-e-t/T2) Tra bảng biến đổi Laplace ta được: F (s) = K s(1 + T2 s) (3.3) (3.4) Do áp dụng định lý chậm trễ ta có: C (s) = Ke −T1s s(1 + T2 s ) (3.5) Vậy hàm truyền lò nhiệt có dạng: 67 G(s) = Ke −T1s + T2 s (3.6) Phương trình (2.6) phương trình hàm truyền lị nhiệt Vì hàm truyền nhiệt có chứa khâu trễ mà đặc tính nhiệt có độ trễ lớn phải có phương pháp điều chỉnh thật thích hợp để tín hiệu nhiệt có giá trị theo ý muốn Tuy nhiên trình nhiệt cho phơi thép khơng q trình gia nhiệt cho lị nhiệt phịng thí nghiệm dùng lĩnh vực sinh học để gia nhiệt cho lị ni tế bào sống …thì cần nhiệt độ xác khoảng sai số đủ nhỏ cho phép Trong q trình gia nhiệt cho phơi thép để phục vụ trình cán lượng dung sai nhiệt đáng kể nhiệt độ lị lên tới vài nghìn độ q trình điều khiển khơng cần xác tuyệt đối phịng thí nghiệm Trong lị nhiệt để gia nhiệt cho phơi thép có nhiệt độ thích hợp người ta có nhiều cách để trì nhiệt độ khoảng mong muốn điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu để gia nhiệt dùng ống gió để giảm nhiệt độ lị nhiệt độ lị lên cao giá trị yêu cầu…Chính cách điều khiển nhiệt độ lò nên nhiệt độ lị có dung sai với lượng lớn đảm bảo nhiệt độ để gia nhiệt cho phôi thép 3.2.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ lị nung ~ 220V 420mA Can nhiƯt Converter ~ 220V Hony well AFIC Van ®iỊu tiÕt giã nãng - 20mA CHINO DPB2 OFIC - 20mA Van dÇu - 20mA BiÕn dÉn Q1 - 20mA - 20mA Converter - 20mA TIC Can nhiÖt vïng Đuờng gió nóng Công tơ dầu Hỡnh 3.10 H thng điều khiển nhiệt độ lị nung 68 Ngun lí điều khiển nhiệt độ sau: Tín hiệu từ can nhiệt vùng đưa vào TIC, TIC hiển thị đưa tín hiệu dịng dải 4- 20mA vào OFIC so sánh với tín hiệu đặt định điều chỉnh góc mở van dầu đưa vào mỏ đốt Cũng lấy tín hiệu từ can nhiệt đưa vào Convester để chuyển đổi thành tín hiệu dịng cộng với tín hiệu từ CHINO đưa vào Hony Well để chuyển thành tín hiệu dịng chung sau đưa vào AFIC định tín hiệu để mở van gió đưa vào mỏ đốt - Sơ đồ nguyên lý cấp khí dầu cho lò nung 69 10 11 P1 12 13 t1 40kw DÇu t2 34 35 P1 18 t3 17 16 15 14 15kw P1 t3 40A 15kw P1 t3 31 15kw P2 III * 36A 23 22 P2 21 P2 II* 36A 20 40A KhÝ nÐn 26 P2 36A 25 I* 27 19 28 P1 P2 d©y1 29 d©y1 d©y2 d©y2 30 Hình 3.11 Ngun lý cấp dầu khí nén cho lò nung I, II, III: Cấp dầu cho vùng (I: 480 l/h II, III:1020l/h) I*, II*,III*: Cấp khí nén cho vùng 1: Téc dầu 25.000 l, 2: Sấy dầu, 3: Đoạn nối ống mềm, 4: Thiết bị lọc song công, 5: Bộ lọc dầu tổng, 6: Bộ tổng dầu, 7: Van Dg40 Pg16, 8: Van tuần 70 hoàn dầu, 9: Bơm dầu ( bơm), 10: Cầu dao rơle áp lực dầu, 11: Các đồng hồ đo áp lực dầu P1, 12: Van chặn dầu tổng, 13: Bộ gia nhiệt dầu chung, 14: Van Dg32.Pg16, 15: Lọc dầu nhánh (3 cái), 16: Đo lưu lượng dầu nhánh (3 cái), 17: Van điều khiển dầu nhánh (3 cái), 18: Bộ gia nhiệt dầu nhánh 15KW (3 cái), 19: Lọc dầu tinh vào mỏ đốt (12 cái), 20: Bình ổn áp khí nén (0.75 – 1) m3 , 21: Van Dg40.Pg16, 22: Các đồng hồ đo áp lực khí nén P2, 23: Cầu dao rơle áp lực khí né, 24: Van Dg32.Pg16, 25: Van điều hồ khí nén (3 van), 26: Chụp vịng bịt kín, 27: Van điều chỉnh tỷ lệ khí nén (3 cái), 28: Van chiều, 29: Đồng hồ đo lưu lượng khí nén, 30: Mỏ đốt FRC 50Q FRC 20Q, 31: Van kiểm tra Dg15.Pg16 (4 cái) Dầu cấp từ téc dầu 25.000 l qua sấy dầu chuyển tới thiết bị lọc song công, dầu tách làm nước đưa vào lọc dầu tổng để đưa vào tổng dầu Dầu cấp cho bơm dầu qua van vào gia nhiệt dầu chung có cơng suất 40KW Để giám sát nhiệt cho dầu người ta dùng cảm biến nhiệt t1, t2, t3 Dầu chia làm nhánh cho vào lọc nhánh qua đo lưu lượng dầu qua van điều khiển dầu nhánh để cấp cho gia nhiệt riêng nhánh để cấp cho mỏ đốt Khí cấp từ bình ổn áp khí nén giám sát áp suất P2 phân làm nhánh qua van điều hồ khí nén cấp cho van điều chỉnh tỷ lệ khí nén cấp cho mỏ đốt Để điều khiển nhiệt độ cho lị thích hợp với cơng nghệ người ta dùng van khí để thay đổi lưu lượng dầu khí Đồng thời để điều khiển van người ta dùng động bước điều chỉnh góc mở van 71 3.3.GIAO DIỆN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LỊ Màn hình giám sát nhiệt độ lị biểu diễn hình 3.12 Gồm vùng nhiệt hiển thị với thông số tương ứng với vùng nhiệt lị Hình 3.12 Giao diện giám sát nhiệt độ lò nung 72 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, với hướng dẫn Cô giáo Trần Phương Thảo, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời hạn giải số vấn đề nêu ra: Giới thiệu đặc điểm ngành cán thép Việt Nam, khái quát sơ công nghệ cán thép Nghiên cứu tổng quan dây chuyền cán thép thép dây công ty thép Việt Nhật Nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lị nung phơi Bên cạnh vấn đề giải được, khuôn khổ đồ án dù cố gắng thời gian lực có hạn, nên đồ án tồn số nhược điểm sau: Nội dung trang bị điện cho dây truyền cán thép chưa rộng, chưa nghiên cứu cụ thể chi tiết hết công đoạn dây chuyền Phần nghiên cứu giao diện giám sát sơ sài 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Quang Hồi (2001) Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại NXB giáo dục [2]: Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh (1996) Trang bị điện - điện tử dân dụng máy dùng chung NXB giáo dục [3]: Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải Dương Văn Nghi (1996) Điều chỉnh tự động truyền động điện NXB Khoa học kĩ thuật [4]: PGS.TSKH Thân Ngọc Hồn (1991) Điện tử cơng suất NXB giao thơng vận tải [5]: Nguyễn Doãn Phước - Phạm Xuân Minh – Vũ Vân Hà Tự động hoá SIMATIC S7 – 300 NXB Khoa học kí thuật [6]: Nguyễn Ngọc Phương (1999) Kí thuật điều khiển thuỷ khí NXB giáo dục [7]: Hồ sơ kĩ thuật công ty thép Việt_Nhật 74 75 ... chủ dây chuyền sản xuất Sau thời gian học tập em giao đề tài tốt nghiệp: “Trang bị đi? ??n -? ?iện tử dây chuyền cán thép nhà máy cán thép Việt - Nhật Đi sâu nghiên cứu hệ thống đi? ??u khiển giám sát lò. .. lò nhiệt” Đồ án có bố cục gồm chương: - Chương 1: Tổng quan nhà máy cán thép Việt Nhật - Chương 2: Trang bị đi? ??n - đi? ??n tử dây chuyền công nghệ cán - Chương 3: Nghiên cứu hệ thống đi? ??u khiển giám. .. tra, đi? ??u khiển, giám sát toàn dây chuyền sản xuất thực nhân viên đài đi? ??u khiển, có đài : +Đài số 1: đi? ??u khiển khu vực lò nung +Đài số 2: đi? ??u khiển khu vực cán thô +Đài số 3: đài đi? ??u khiển