CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 3.1 Đặt vấn đề : Vai trò của băng tải trong các nhà máy công nghiệp là vô cùng quan trọng, điều này được thể hiện rõ nét trong các nhà máy xi măng, các nhà máy chế biến thức ăn gia xúc, các nhà máy chế biến thực phẩm Các băng tải đóng vai trò vận chuyển nguyên vật liệu, thành phẩm thay cho sức người và các phương tiện vận chuyển cơ động khác . Trong khuôn viên nhà máy, phân xưởng, để vận chuyển vật liệu từ nơi khai thác, bến bãi tập kết hoặc kho chứa nguyên vật liệu để phục vụ cho quá trình sản xuất . Vấn đề đặt ra là trong quá trình sản xuất đòi hỏi tính liên tục, pha trộn nguyên liệu có độ chính xác, phải thấy và cân được khối lượng nguyên vật liệu đã được vận chuyển theo yêu cầu của thành phẩm . Để giải quyết vấn đề trên ta sử dụng cân băng định lượng . Hệ thống cân băng định lượng là một trong những khâu quan trọng giúp cho nhà máy hoạt động một cách liên tục. Cân băng định lượng là một khâu trong dây chuyền công nghệ nhằm cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần thiết cho nhà máy, lượng nguyên liệu này đã được người lập trình cài đặt một giá trị trước. Khi mà lượng nguyện liêu trên băng tải ít đi thì đòi hỏi phải tăng tốc động cơ lên để băng tải chuyển động nhanh hơn nhằm cung cấp đủ lượng nguên liệu cần thiết. Ngược lại khi lượng nguyên liệu trên băng tải vận chuyển với lưu lượng nhiều thì các thiết bị tự động sẻ tự động điều khiển cho động cơ quay với tốc độ chậm lại phù hợp với yêu cầu . 3.2. Vai trò và tầm quan trọng: Hiện nay việc đảm bảo chất lượng cho mỗi sản phẩm là việc rất quan trọng đối với các doanh nghiệp. Do đó yêu cầu đặt ra là phải làm sao cho các sản phẩm đó phải có chất lượng và mẫu mã giống nhau. Vì vậy nhà sản xuất phải nắm bắt và kiểm soát được các thông số kỹ thuật, các tỷ lệ pha trộn được cài đặt chính xác. Việc hiệu chỉnh các thông số đầu vào cũng như đầu ra phải dễ thực hiện và thuận lợi cho người sản xuất và người điều khiển trung tâm . Đặc biệt trong công nghệ sản xuất xi măng công đoạn phối liệu để nghiền liệu và định lượng nghiền xi là rất quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của xi măng . Người ta sử dụng hệ thống cân băng định lượng cho công đoạn phối liệu và nghiền xi . Để điều chỉnh được tỷ lệ pha trộn nguyên liệu chính xác và thay đổi năng suất dễ dàng, ta sử dụng biến tần nguồn áp để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc truyền động cho băng tải 3.2. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống cân băng MULTIDOS được thiết kế để điều chỉnh tốc độ cấp liệu của vật liệu rắn. Vật liệu rắn được tháo ra từ Bunke. Bề dày của vật liệu trên băng tải thường được trải đều để đảm bảo mức chịu tải của băng tải là không thay đổi. Lưu lượng vật liệu có thể đạt được thông qua việc điều chỉnh tốc độ băng tải. Hình 3.1: Sơ đồ khối chức năng của cân băng định lượng Băng tải cân Cảm biến tốc độ Cảm biến TL Van xả liệu Động cơ KĐ và FVC KĐ CCĐK1 Biến tần CCĐK2 Chỉ thị tốc độ A D C D A C Giao tiếp Máy tính/vi điều khiển Đ/chỉnh thủ công Giá trị lưu lượng vật liệu vận chuyển trên băng tải phụ thuộc hai yếu tố, thứ nhất là độ dày lớp liệu trên băng tải hay còn gọi là mật độ liệu trên băng tải và thứ hai là tốc độ chuyển động của băng tải : ta có q = q e .V ( kg/s) (3-1) Trong đó : q: lưu lượng vận chuyển trên băng tải q e : Mật độ liệu trên băng tải V: Tốc độ chuyển động của băng tải Như vậy để đo được lưu lượng vận chuyển trên băng tải phải đo được hai thông số : Tốc độ chuyển động của băng tải và mật độ liệu . Trong quá trình sản xuất khi mà lượng liệu trên băng tải ít, để nhận biết điều này nhờ cảm biến load cell tác động, cùng với tín hiệu từ cảm biến tốc độ chuyển động của băng tải Encoder đưa về bộ xử lý trung tâm và tiếp nhận một tín hiệu điều khiển để điều khiển mở van xả cho liệu xuống hơn tăng mật độ liệu . Nếu điều khiển tăng mật độ liệu vẫn không đạt ta có thể điều chỉnh kết hợp với tốc độ băng tải cho đến khi lưu lượng vật liệu đạt yêu cầu . 3.4. Nguyên lý đo: Cân băng được thiết kế để cân liên tục lượng vật liệu vận chuyển trên băng tải. Vật liệu được dẫn trên một sàn bố trí dưới băng tải và được giới hạn bởi 2 con lăn . Lượng vật liệu này tác dụng một lực lên load cell . Nguyên lý đo như sau : Q V Kg/m m/s SCHENCK DISOCONT CCĐK M Biến tần Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý đo lường của hệ thống cân băng định lượng Giá trị lực tác dụng tỷ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở và do đó trả về tín hiệu điện áp tỷ lệ . Nó được khuếch đại và đưa đến bộ vi xử lý thông bộ chuyển đổi tượng tự/số (ADC) . Chỉ một nữa tải trọng của vật liệu được con lăn cân . Sàn con lăn được tính như sau: Leff = Lg/2 (3-2) Leff: Chiều dài hiệu dụng sàn (m). Lg : Tổng chiều dài sàn (m). Tải trọng băng tải Q được tính toán như sau: Q = QB/Leff (3-3) Q: Tải trọng băng tải (Kg/m). QB: Tải trọng trên sàn (Kg). + Giá trị đo quan trọng khác là tốc độ băng tải yêu cầu bởi bộ chuyển đổi và chuyển đổi theo tần số xung. + Việc sử dụng tải trọng và tốc độ băng tải để tính toán tốc độ cấp liệu, được tính theo công thức sau: I = Q.v = QB.v/Leff (3-4) I: Tốc độ cấp liệu (lưu lựơng). v: Tốc độ băng tải (m/s). 3.5. Xây dựng các công thức tính toán : - Xây dựng công thức tính tốc độ băng tải từ bộ Encode: Thời gian tính toán 255ms, số xung đếm được là x xung. Khi bánh xe của bộ Encode quay được một vòng, số xung đếm được là 500 xung. Vậy với số xung là x xung thì bánh xe Encode quay được là x/500 (vòng) tương ứng với góc 500 2 xΠ (rad) Sau 1ms, bánh xe Encode quay được: ( ) rad x 500 2 . 255 1 Π (3-5) Tốc độ góc của bánh xe Encode: ( ) srad x / 500 2 255 1 .1000 Π = ω (3-6) Vận tốc bánh xe Encode: bted V s mdxd V =       Π == 2500 2 255 1 .1000 2 ω (3-7) Với: d là đường kính bánh xe Encode, d= 0,1 [m] [ ] hmx xd VV edbt /731.17 500.255 2.1000 .3600 = Π == (3-8) Các thông số tính toán: L = 0,5 [m] d = 0,1 [m] 3.5.1. Cân băng đá vôi: Tốc độ băng tải: k n n = , n: Tốc độ định mức của động cơ, n = 1450       ph v k: Tỷ số truyền của hộp số, k = 43. Vận tốc băng tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60.2. 2 .       =Π= h m 252060.2. 2 4,0 . 43 1450 (3-9) Trong đó: D: Đường kình con lăn, D = 0,4 [m] Chuẩn hóa vận tốc băng tải: Tốc độ băng tải khi tôc độ động cơ vượt quá giá trị định mức một lượng 50 =∆ n (vòng)       Π       ∆+ = h mD k nn V bt 60.2. 2 . max =       Π       + h m 60.2 2 4,0 . 43 501450 =2607       h m (3-10) Ta có: [ ] 0,11,0 max ÷= bt bt V V Tính tải trọng nền của băng tải Q max : I = Q max .V bt Suy ra:       === m T V I Q bt 13889,0 2520 350 max max (3-11) Với I max = 350       h T Tính tải trọng trên sàn QB max : (chọn giá trị cài đặt cho WZ cân băng Đá vôi) [ ] T L QQB 034722,0 2 5,0 .13889,0 2 maxmax === Với L = 0,5 (m) Chọn QB max = 0,0347 (T) = 34,7[Kg]. Chuẩn hóa tải trọng băng tải cho đầu vào analog: Đầu vào analog với dải giá trị dòng điện được chuẩn hóa tứ 0-20mA khi qua bộ chuyển đổi AD tương ứng với dải giá tri từ 0-32767. Khi đầu vào thay đổi một đơn vị, tải trọng băng tải sẽ thay đổi một lượng:       ==∆ − m T q 5 10.1059,0 32767 034722,0 Tải trọng băng tải: [ ] [ ]       ÷=÷= m T Q Q Q max max 0 32767 327670 (3-12) Chuẩn hóa: [ ] [ ] 0,10,0 0 max max ÷ ÷ = Q Q Q Q [ ][ ] [ ] 0,10.00,10,00,10,0 . maxmaxmax ÷=÷÷== VQ VQ I I bt 3.5.2 Cân băng đá sét: Tốc độ băng tải: k n n = , n: Tốc độ định mức của động cơ, n = 1380       ph v k: Tỷ số truyền của hộp số, k = 43. Vận tốc băng tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60.2. 2 .       =Π= h m 181460.2. 2 3,0 . 43 1380 (3-13) Trong đó: D: Đường kình con lăn, D = 0,3 [m] Chuẩn hóa vận tốc băng tải: Tốc độ băng tải khi tốc độ động cơ vượt quá giá trị định mức một lượng 50 =∆ n (vòng)       Π       ∆+ = h mD k nn V bt 60.2. 2 . max =       Π       + h m 60.2 2 3,0 . 43 501380 =1880       h m (3-14) Ta có: [ ] 0,11,0 max ÷= bt bt V V Tính tải trọng nền của băng tải Q max : I = Q max .V bt Suy ra:       === m T V I Q bt 05512,0 1814 100 max max (3-15) Với I max = 100       h T Tính tải trọng trên sàn QB max : (chọn giá trị cài đặt cho WZ cân băng Đá sét) [ ] T L QQB 01378,0 2 5,0 .05512,0 2 maxmax === Với L = 0,5 (m) Chọn QB max = 0,01378 (T) = 13,78[Kg]. Chuẩn hóa tải trọng băng tải cho đầu vào analog: Đầu vào analog với dải giá trị dòng điện được chuẩn hóa tứ 0-20mA khi qua bộ chuyển đổi AD tương ứng với dải giá tri từ 0-32767. Khi đầu vào thay đổi một đơn vị, tải trọng băng tải sẽ thay đổi một lượng:       ==∆ − m T q 5 10.1682,0 32767 05512,0 Tải trọng băng tải: [ ] [ ]       ÷=÷= m T Q Q Q max max 0 32767 327670 (3-16) Chuẩn hóa: [ ] [ ] 0,10,0 0 max max ÷ ÷ = Q Q Q Q [ ][ ] [ ] 0,10.00,10,00,10,0 . maxmaxmax ÷=÷÷== VQ VQ I I bt 3.5.3 Cân băng đá Bazan: Tốc độ băng tải: k n n = , n: Tốc độ định mức của động cơ, n = 1310       ph v k: Tỷ số truyền của hộp số, k = 43. Vận tốc băng tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60.2. 2 .       =Π= h m 172160.2. 2 3,0 . 43 1310 (3-17) Trong đó: D: Đường kình con lăn, D = 0,3 [m] Chuẩn hóa vận tốc băng tải: Tốc độ băng tải khi tốc độ động cơ vượt quá giá trị định mức một lượng 50 =∆ n (vòng)       Π       ∆+ = h mD k nn V bt 60.2. 2 . max =       Π       + h m 60.2 2 3,0 . 43 501310 =1787       h m (3-18) Ta có: [ ] 0,11,0 max ÷= bt bt V V Tính tải trọng nền của băng tải Q max : I = Q max .V bt Suy ra:       === m T V I Q bt 02905,0 1721 50 max max (3-19) Với I max = 50       h T Tính tải trong trên sàn QB max : (chọn giá trị cài đặt cho WZ cân băng Đá bazan) [ ] T L QQB 00726,0 2 5,0 .02905,0 2 maxmax === Với L = 0,5 (m) Chọn QB max = 0,00726 (T) = 7,26[Kg]. Chuẩn hóa tải trọng băng tải cho đầu vào analog: Đầu vào analog với dải giá trị dòng điện được chuẩn hóa tứ 0-20mA khi qua bộ chuyển đổi AD tương ứng với dải giá trị từ 0-32767. Khi đầu vào thay đổi một đơn vị, tải trọng băng tải sẽ thay đổi một lượng:       ==∆ − m T q 6 10.886,0 32767 02905,0 Tải trọng băng tải: [ ] [ ]       ÷=÷= m T Q Q Q max max 0 32767 327670 (3-20) Chuẩn hóa: [ ] [ ] 0,10,0 0 max max ÷ ÷ = Q Q Q Q [ ][ ] [ ] 0,10.00,10,00,10,0 . maxmaxmax ÷=÷÷== VQ VQ I I bt 3.2.5.4 Cân băng quặng sắt: Tốc độ băng tải: k n n = , n: Tốc độ định mức của động cơ, n = 1310       ph v k: Tỷ số truyền của hộp số, k = 43. Vận tốc băng tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60.2. 2 .       =Π= h m 172160.2. 2 3,0 . 43 1310 (3-21) Trong đó: [...]... 25 PE 26 A2OUT(MD only) 27 D/A OUT28 1 2 3 4 5 PE U, V, W M Hình 4.11: sơ đồ cài đặt phần điện trong biến tần: 2. 2.1 Cách nối dây : Cách nối dây được trình bày như hình vẽ sau: P10 OV AIN+AIN-DIN1 DIN2 DIN3 DIN4 P15 PIDIN PIDIN AIOUT+AOUT-PTCPTC DIN5 DIN6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 RL1A RL1B RL1C (4) (5) (6) (NC) (NO) (COM) (1) (2) (3) 21 (7) 22 23 24 25 26 27 RL2B RL2C (ON)... phần sáu p U 6 t 0 U 1 2. 2 Cơ cấu chung của biến tần loại MICROMASTER Vector: Sơ đồ khối như hình vẽ : . i sb (hình 4.3) 120 0 i sw 120 0 120 0 Cuôn dây Pha U Cuôn dây Pha U Cuôn dây Pha U I m 0 120 j e V W V U W V ( ) 0 24 0 3 2 j sw eti− Re ( ) ti su 3 2 ( ) 0 120 3 2 j sv eti 0 24 0j e Hình 4.3:. tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60 .2. 2 .       =Π= h m 181460 .2. 2 3,0 . 43 1380 (3-13) Trong đó: D: Đường kình con lăn, D = 0,3 [m] Chuẩn hóa vận tốc băng tải: Tốc. định mức của động cơ, n = 1450       ph v k: Tỷ số truyền của hộp số, k = 43. Vận tốc băng tải:       Π=Π= ph mD k nD nV 2. 2 .2. 2 .       Π= h mD k n 60 .2. 2 .       =Π= h m 25 2060 .2. 2 4,0 . 43 1450