Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN 1. VŨ GIA THANH TÙNG 2. ĐOÀN TRỌNG TÚ 3. TRẦN LONG HƯNG 4. NGUYỄN VĂN CHỈNH 5. ĐINH TUẤN PHONG 6. LÊ VĂN THANH 7. LÊ MẠNH DƯƠNG 8. DƯƠNG HẢI NINH 9. ĐÀO NGUYÊN PHƯƠNG 10. NGUYỄN VĂN LƯƠNG 11. NGUYỄN VĂN TUYÊN NHÓM 4 TRANG 1 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB Ý kiến nhận xét của giáo viên: NHÓM 4 TRANG 2 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB NHÓM 4 TRANG 3 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB LI M U Từ những năm 70, nhu cầu xi măng cho xây dựng công nghiệp, cơ sở hạ tầng và nhà ở tăng lên nhanh chóng trên thế giới ,đặc biệt là sự bùng nổ về đầu t phát triển công nghiệp xi măng tại các nớc đang phát triển. Mặt khác để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng về chất lợng, tính đa dạng của xi măng và yêu cầu khắt khe về môi trờng, tiết kiệm năng lợng do giá nhiên liệu tăng nhanh sau cơn sốc dầu lửa, các nhà nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo thiết bị không ngừng đầu t vào việc cải tiến, đổi mới công nghệ và thiết bị xi măng ngày càng tiên tiến và có hiệu quả cao. Vit Nam l t nc cũn nghốo, kinh t v khoa hc k thut cũn phỏt trin rt chm, song trong bi cnh phỏt trin kinh t chung ca khu vc v vi chớnh sỏch m ca ỳng n ca ng v nh nc, th trng Vit Nam ó v ang thu hỳt vn u t ca nc ngoi ngy cng nhiu, trong ú cú ngnh xi mng. Tha hng nhng thnh tu mi nht ca cụng ngh v thit b sn xut xi mng trờn th gii nhng mn gn õy, tng cụng ty xi mng Vit Nam dó nhanh chúng tip cn v ng dng vo cỏc cụng trỡnh xi mng ln mi c u t v ó mang li hiu qu kinh t k thut rừ rt ngang tm vi cỏc nc trong khu vc. Hin nay, k thut in, in t trờn th gii ang phỏt trin rt mnh m. Cỏc thnh tu ca k thut ó thỳc y sn xut phỏt trin theo xu hng t ng húa cao. Trong cỏc h thng t ng húa mi quỏ trỡnh u c c trng bi cỏc bin trng thỏi. Cỏc bin trng thỏi ny thng l cỏc i lng khụng in nh nhit , ỏp sut, lu lng, khi lng, v trớ, tc v.v thc hin cỏc quỏ trỡnh o lng v iu khin cn phi thu thp cỏc thụng tin, o c, theo dừi s bin thiờn ca cỏc bin trng thỏi ca quỏ trỡnh thc hin chc nng trờn l cỏc thit b cm bin. Cm bin l cỏc phn t nhy cm dựng bin i cỏc i lng o lng, kim tra hay iu khin t trng thỏi ny sang trng thỏi khỏc thun tin hn cho vic tỏc ng ca cỏc phn t khỏc. Cm bin l mt thit b chu tỏc ng ca i lng cn o m khụng cú tớnh cht in v cho mt c trng NHểM 4 TRANG 4 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện, điện trở …). Cảm biến thường dùng ở khâu đo lương và kiểm tra. Các loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa các quá trình sản xuất và điều khiển tự động các hệ thống khác nhau. Chúng có chức năng biến đổi sự thay đổi liên tục các đại lượng đầu vào không điện thành sự thay đổi các đại lượng đầu ra là đại lượng điện. Căn cứ vào các đại lượng đầu vào cảm biến được phân ra các loại: cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, cảm biến trọng lượng, cảm biến vị trí, lực, áp suất,…. Các thiết bị cảm biến đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại của chúng ta. Quá trình đóng bao xi măng là giai đọan cuối trong dây chuyền sản xuất xi măng. Xi măng được sản xuất ra dưới dạng bột dễ hút ẩm và dễ bị hỏng dưới sự tác động của nước. Ngoài ra, hầu hết các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở gần các nguồn nguyên liệu và xa nơi tiêu thụ nên quá trình vận chuyển xi măng khó khăn. Do vậy việc đóng bao xi măng là rất cần thiết có ý nghĩa quan trọng trong việc hoàn thành sản phẩm và bảo đảm chất lượng sản phẩm. Hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng một lượng lớn các cảm biến và được điều khiển tự động bằng PLC. Do kiến thức còn hạn chế nên việc nghiên cứu hệ thống đóng bao xi măng còn rất sơ sài, mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu các cảm biến được sử dụng trong hệ thống. Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ phía cô giáo và bạn đọc. Chúng em xin chân thành cảm ơn! NHÓM 4 TRANG 5 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB 1. ĐÔI NÉT VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Quy trình sản xuất xi măng: Gồm 6 giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: Khai thác mỏ. - Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu. - Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống. - Giai đoạn 4: Nung Clinker. - Giai đoạn 5: Nghiền xi măng. - Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng. 1.1 Giai đoạn 1: Khai thác mỏ. Xác định nguồn khoáng sản,thăm dò địa hình và đánh giá chất lượng. 1.2 Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu. Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác về nhà máy thường ở dạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải được đập nhỏ trước để tiện cho việc nghiền, sấy khô, chuyển tải và tồn trữ. Vật liệu sau khi được đập nhỏ và có độ hạt đồng đều nên giảm được hiện tượng phân li của độ hạt khác nhau trong quá trình vận chuyển và tồn trữ, có lợi cho việc tạo ra thành phần liệu sống và sự phối liệu được chính xác. Nhưng trong sản xuất xi măng độ hạt của vật liệu là hạt vừa, nếu hạt quá nhỏ sẽ làm cho hệ thống đập nhỏ phức tạp thêm - Máy đập nhỏ: + Đập nhỏ là quá trình làm giảm nhỏ độ hạt của vật liệu bằng phương pháp cơ học. +Trước đây, đập nhỏ được chia làm 3 giai đoạn là đập thô, đập vừa và đập nhỏ. Hiện nay chỉ áp dụng một giai đoạn đập nhỏ đã đạt được đường kính hạt là 1100mm, có khi còn nhỏ hơn 25mm. Như vậ, hệ thống đập nhỏ đã được đơn giản đi rất nhiều, không những giảm được vốn đầu tư, giảm ô nhiễm mà còn nâng cao hiệu suất lao động. - Thiết bị đập nhỏ: + Có nhiều kiểu thiết bị đập nhỏ như: kiểu hàm, kiểu cối xay, kiểu trục cán, NHÓM 4 TRANG 6 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế và trình độ kỹ thuật của từng nước mà sử dụng thiết bị đập nhỏ phù hợp để mang lại hiệu quả kinh tế cao và dễ vận hành, sửa chữa. + Thường thì các nhà máy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…Ưu điểm của loại máy này năng lực sản xuất lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơn giản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ thay thế linh kiện. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm là: đầu búa, rãnh răng lược, tấm lót chống bị mài mòn; khi sản xuất tạo nhiều bụi; không thích hợp đập nhỏ các vật liệu bị ẩm ướt hoặc vật liệu dính. 1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống. - Sấy phối liệu sống: + Phối liệu đã được định lượng gồm đá vôi, đất sét sẽ được nạp vào máy nghiền đứng. Tại đây phối liệu được nghiền và sấy khô bằng khí thải từ lò nung. Sau khi sấy thì lượng nước có trong nguyên liệu, chủ yếu là trong đất sét giảm xuống rất nhiều, tạo điều kiện cho các giai đoạn sau như nung Clinker, tồn trữ xi măng. - Nghiền phối liệu sống: + Sử dụng phương pháp nghiền bi để nghiền phối liệu sống, tỉ lệ chiều dài và đường kính của máy nghiền bi là 3:1. + Đặc điểm của máy nghiền bi thép là: 1. Áp dụng rộng rãi trong việc nghiền vật liệu rắn, năng lực sản xuất lớn. 2. Khi độ hạt liệu vào là 20 ÷ 30mm thì độ nhỏ của sản phẩm có thể đạt tới 0,1mm. 3. Có thể tiến hành nghiền, sấy cùng một lúc. 4. Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra, dễ thay thế linh kiện. 5. Vận hành tốt. 6. Phát ra tiếng ồn khá lớn khi vận hành, tiêu hao nhiều năng lượng trong một đơn vị sản xuất. 1.4 Giai đoạn 4: Nung Clinker. Clinker là sản phẩm nung thiêu kết ở 1450oC của đá vôi, đất sét và một số phụ gia điều chỉnh. Nung Clinker xi măng là khâu then chốt trong sản xuất xi măng. Nhiệt độ của vật liệu từ 1300 ÷ 1450 ÷ 1300oC là tiến hành nung Clinker. Khi nhiệt độ của vật liệu đạt mức trên thì các chất sắt nhôm 4 canxi, nhôm 3 canxi, oxit magie và các chất kiềm bắt đầu nóng chảy; oxit canxi, silic 2 canxi hoà vào trong pha lỏng. Trong pha lỏng, oxit canxi, silic 2 canxi xảy ra phản ứng tạo thành silic 3 canxi, đây là quá trình hấp thụ vôi. Khi đạt 1450 0 C vôi tự do được hấp thụ đầy đủ. Phản ứng: NHÓM 4 TRANG 7 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB 2CaO.SiO 2 + CaO → 3CaO.SiO 2 Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→1300 0 C là quá trình hoàn thiện tinh thể Alite, cho tới 1300 0 C thì pha lỏng bắt đầu đông kết, phản ứng tạo thành silic 3 canxi cũng kết thúc. Lúc này trong vật liệu còn một số oxit canxi chưa hoá hợp với silic 2 canxi, gọi là oxit canxi tự do. Sau khi nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích là để tăng chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của Clinker, giảm hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận tiện cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền Clinker. 1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng. Sau khi làm nguội, Clinker được chuyển lên xilo Clinker. Từ đây, Clinker được nạp vào máy nghiền xi măng cùng thạch anh và các phụ gia điều chỉnh; hệ thống nghiền sơ bộ có thiết bị lọc bụi hiệu suất cao. Mục đích của việc nghiên xi măng: có 2 mục đích - Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt. - Tăng tính năng thuỷ phân hoá rất mạnh, nó bao bọc cát sạn trong bê tông và dính kết lại với nhau. Nhưng thực tế nếu nghiền quá mịn sẽ giảm sản lượng của máy nghiền, tăng tiêu hao điện năng. Đồng thời, kích cỡ hạt càng mịn thì khi tồn trữ dễ mất đi hoạt tính, giảm độ bền vững của bê tông. Vì vậy độ mịn của xi măng được khống chế trong khoảng 88µm, dư trên rây khoảng 5→10%. 1.6 Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng. Sau khi nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng ngay mà phải qua tồn trữ trung gian. Nhiên liệu được cấp cho các vòi phun qua khâu trung gian,từ đây các vòi phun sẽ cấp nhiên liệu để đóng bao. Sau khi đóng bao các bao sẽ được vận chuyển về kho bằng băng tải, hoặc được vận chuyển trực tiếp lên xe để vận chuyển đến nơi tiêu thụ. NHÓM 4 TRANG 8 Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB 2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG Xi măng dạng bột ở thùng chứa xi măng được đưa xuống buồng chứa trung gian.Buồng chứa trung gian có chức năng chứa xi măng để cung cấp cho vòi phun.Tại buồng chứa sử dụng các con cảm biến mức dạng tiếp điểm “level switch” . khi xi măng bột dâng cao đến một độ cao nhất định,thì tiếp điểm của cảm biến tác động. và khi xuống thấp quá cho phép thì cảm biến lại tác động để xi măng từ thùng chứa nạp vào buồng chứa trung gian. Mô hình như hình vẽ: Xi măng từ buồng chưá trung gian được đưa xuống các vòi phun.trên các vòi phun được gắn các pistong khí nén và các van đóng mở để điều khiển lượng xi măng qua vòi phun.Các vòi phun được gắn cảm biến vị trí tiệm cận proximity NHÓM 4 TRANG 9 Cảm biến lưu lượng level switch Buồng chứa trung gian Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB switch để nhận biết vỏ bao xi măng được đưa vào phía dưới. Bên cạnh các vòi phun là hệ thống đưa bao vào và kẹp mở miệng bao, khi vỏ bao đến phía dưới vòi phun thì tác động lên cảm biến vị trí trên vòi phun,cảm biến này tác động lên vòi phun. Vòi phun hạ xuống,mở các van trên vòi xả xi măng vào bao. Ở đây đặt hệ thống cân sử dụng cảm biến trọng lượng Load cell dùng để đo trọng lượng của bao. Tín hiệu ra của cảm biến tác động lên bộ điều khiển điều khiển các van đóng mở vòi phun để các bao xi măng đạt được khối lượng định trước là 50kg với sai số khoảng 0.5%. Bao xi măng đã đủ khối lượng đưa tới khâu may bao. Bao may xong thông qua hệ thống băng truyền đưa về kho lưu trữ hoặc đưa trực tiếp ra xe vận chuyển đến nơi tiêu thụ.Trên băng tải đươc gắn cảm biến quang để xác định số lượng xi măng đã được đóng gói. 1: Phễu cấp bột liệu 1.1, 1.2: Cơ cấu đóng mở phễu nhiên liệu. 2: Cảm biến mức dạng tiếp điểm điều khiển cơ cấu đóng mở phễu NHÓM 4 TRANG 10 Phần đứng yên Phần quay [...]... 0 1 t=tcp 1 1 Lỗi Lỗi 0 1 1 Khởi động 1764M2 1 Lỗi 0 Khởi động 1764M8 Lỗi t=tcp 1 Lỗi 0 t=tcp 1 Khởi động 1764M6 0 t=tcp 1 Khởi động 1768A 0 0 t=tcp Lỗi 1 Khởi động 1764M7 Lỗi 0 1 0 1 1 Khởi động 1764M1 Khởi động 1769 0 0 t=tcp 1 1 1 t=tcp 0 Khởi động 1764M5 t=tcp Lỗi 0 1 0 0 0 t=tcp Khởi động 1764M9 1 t=tcp 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 end Lu khi ng mỏy úng bao NHểM 4 TRANG 33 Trng HCN H Ni... úng bao START 1 Kiểm tra sự cố 0 Sử lý sự cố Khởi động MĐB Xuất ra ô tô 0 0 Lỗi 0 1 t=tcp Khởi động băng tải xuất ra tầu 1 1 0 Lỗi 1 0 0 t=tcp t=tcp 1 1 Lệnh dừng 1 0 Lỗi 1 Lệnh dừng 1 Lệnh dừng 1 Dừng END Lu khi ng dõy chuyn mỏy úng bao NHểM 4 TRANG 32 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB 5.1.2 Lu khi ng mỏy úng bao START Khởi động 1764M4 Khởi động 1777A 0 0 1 Lỗi 0 1 t=tcp Lỗi 0 1 1 Khởi động 1764M3 Khởi động. .. thỡ ta cú: b ng dng: Load cell c s dng trong h thng cõn nh cõn oto, cõn nh lng trong cỏc h thng trn phi liu: bờ tụng, thc n gia sỳc, xi mng., cỏc h thng cõn úng bao Ngoi ra cũn cú th dựng o lc, o mụmen Trong h thng úng bao xi mng t ng s dng load cell kim tra khi lng bao xi mng m bo yờu cu õy s dng loi cm bin Load Cell SBA sau: NHểM 4 TRANG 18 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB Kớch thc thõn: Cht liu : thộp m... START 0 Xuất ra băng tải 1782AM1 1 Khởi động 1782 BM1 Khởi động 1782 AM1 0 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 Lỗi 0 1 1 Khởi động 1778M1-N Khởi động 1778M1-T 0 0 1 Lỗi t=tcp 0 t=tcp 1 Lỗi 1 0 t=tcp 1 END Lu khi ng bng ti xut ụtụ NHểM 4 TRANG 34 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB START 0 Xuất ra băng tải 1785AM1 1 Khởi động 1785AM1 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 Khởi động 1781M1 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 Khởi động 1776M1 0 1 Lỗi 0 t=tcp 1 END Lu ...Trng HCN H Ni B Mụn L&CB 3 S KHI H THNG Thựng cha xi mng bt Computer Bung ng xi mng trung gian Vũi phun a bao vo Khõu cõn may bao NHểM 4 Cp chuyn i mch giao tip iu khin úng m cỏc pittong khớ nộn, cỏc van PLC B phn truyn nhp d liu Bng ti Kho cha TRANG 11 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB 4 CM BIN S... l hng s Bridman V = l.s V l th tớch v lng bin thiờn th tớch ca dõy dn T ú ta c: Vi K = ( 1 + 2v + C 2Cv ) - Mch o dựng strain gage : Trng hp dựng 2 strain gage thỡ Rx1 s l strain gage nộn ( Rx1 = R - R), Rx2 l strain gage gión ( Rx2 = R + R) Mch o: a Mch o dựng mt strain gage b Mch o dựng 2 strain gage mch a in ỏp V0 l: NHểM 4 TRANG 14 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB Mch o 2 in ỏp V0 l: 4.1.2 Cm bin trng... tip trờn cm bin mt mch khuch i 3 ng dng : - Trong thc t : + Dựng trong phõn loi sn phm + Dựng xỏc nh vi trớ di chuyn + c s dng nhiu trong robot - S dng Hall Effect Sensor o v trớ To mụ hỡnh thc nghim nh hỡnh v di, gm cú 1 ng c (loi no cng c), nam chõm hỡnh a trũn (Ring Magnet) nh trong hỡnh v, 1 cm bin Hall Effect loi tớn hiu ra tng t (nu dựng Hall Effect tớn hiu ra s thỡ phi lm mụ hỡnh dng khỏc)... ( LOAD CELL) 4.1.1 Vi nột v cm bin bin dng strain gage: Hỡnh nh cm bin bin dng strain gage Cm bin bin dng gm mt si dõy dn cú in tr sut (thng dựng hp kim ca Niken) cú chiu di l v cú tit din s, c c nh trờn mt phin cỏch in nh hỡnh v: Khi o mt bin dng ca mt b mt dựng strain gage, ngi ta dỏn cht strain gage lờn trờn b mt cn o sao cho khi b mt thit b bin dng thỡ strain gage cng b bin dng in tr ca cm bin:... úng bao START Dừng 1764M1 0 1 t=tcp Lỗi 1 Dừng 1764M2 0 1 t=tcp Lỗi 1 Dừng 1764M8 Dừng 1764M3 0 0 1 t=tcp t=tcp Lỗi 1 Lỗi 1 1 Dừng 1764M4 0 1 t=tcp Lỗi 1 Lỗi 1 Lỗi t=tcp 1 Dừng 1769 0 t=tcp 1 1 Dừng 1764M6 Lỗi t=tcp Lỗi t=tcp 1 Dừng 1764M7 1 Lỗi 1 Dừng 1772 0 t=tcp 0 1 0 t=tcp 0 0 1 1 Dừng 1764M5 Dừng 1768A Dừng 1764M9 1 Lỗi 1 Dừng 1777A 0 0 1 Lỗi t=tcp t=tcp Lỗi 1 1 END Lu thut toỏn dng mỏy úng bao. .. quan h gia Ura v x l dng ng thng NHểM 4 TRANG 24 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB - Cỏc cỏch mc : mc phõn ỏp v mc bin tr c tớnh cm bin Nhc im : c tớnh vo ra khụng i du ( khụng nhy cc tớnh ) - khc phc nhc im ny dựng cm bin in tr dõy qun cú cc tớnh NHểM 4 TRANG 25 Trng HCN H Ni B Mụn L&CB Khi ú Ur = f(x) l ng thng Nhc im : in ỏp ra ln nht l U0/2 Nờn gim nhy ca cm bin - khc phc nhc im ngi ta s dng cm bin cc . ĐL&CB 2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG Xi măng dạng bột ở thùng chứa xi măng được đưa xuống buồng chứa trung gian.Buồng chứa trung gian có chức năng chứa xi măng để cung. Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN 1. VŨ GIA THANH TÙNG 2. ĐOÀN. phẩm và bảo đảm chất lượng sản phẩm. Hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng một lượng lớn các cảm biến và được điều khiển tự động bằng PLC. Do kiến thức còn hạn chế nên việc nghiên cứu hệ thống