Đang tải... (xem toàn văn)
Từ những năm 70, nhu cầu xi măng cho xây dựng công nghiệp, cơ sở hạ tầng và nhà ờ tăng lên nhanh chóng trên thế giới, đặc biệt là sự bùng nổ về đẩu tư phát triển công nghiệp xi măng tại các nước đang phát triển. Mặt khác để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng về chất lượng, tính đa dạng của xi măng. Vì yêu cầu khắt khe về môi trường, tiết kiệm năng lượng do giá nhiên liệu tăng nhanh, các nhà nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo thiết bị không ngừng đầu tư vào việc cải tiến, đổi mới công nghệ và thiết bị, xi măng ngày càng tiên tiến và có hiệu quả cao. Hiện nay, kỹ thuật điện, điện tử trên thế giới đang phát triển rất mạnh mẽ. Các thành tựu của kỹ thuật đã thúc đẩy sản xuất phát triển theo xu hướng tự động hóa cao. 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 đồi sự thay đồi liên tục các đại lượng đầu vào không điện thành sự thay đồi 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 trờ thành một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại của chúng ta. Quá trình đóng bao xi măng lả giai đoạn 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 ỷ 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 thầy giáo và bạn đọc.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN -ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH PHÂN LOẠI VÀ ĐĨNG GĨI BAO BÌ XI MĂNG TỰ ĐỘNG GVHD: HÀ VĂN PHƯƠNG Sinh viên thực : Lê Hồng Quân 1141240056 Mục Lục Lời nói đầu ĐÔI NÉT VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐĨNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG 2.1 Quy trình đóng bao xi măng tự động u cầu khối lượng (49,5 ± 0.5kg) 2.2 Quy trình phân loại bao xi măng phát phế phẩm đưa vị trị 2.4 Quy trình đếm số lượng sản phẩm ca làm việc: CẢM BIẾN SỦ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 3.1 Cảm biến vị trí dịch chuyển 3.2 Cảm biến trọng lượng Load cell 11 3.3 Cảm biến quang .22 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 26 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ( SỬ DỤNG PLC S7-1200) .27 6.BÁO CÁO KẾT QUẢ .33 Lời nói đầu Từ năm 70, nhu cầu xi măng cho xây dựng công nghiệp, sở hạ tầng nhà tăng lên nhanh chóng giới, đặc biệt bùng nổ đẩu tư phát triển công nghiệp xi măng nước phát triển Mặt khác để đáp ứng yêu cầu ngày cao khách hàng chất lượng, tính đa dạng xi măng Vì u cầu khắt khe mơi trường, tiết kiệm lượng giá nhiên liệu tăng nhanh, nhà nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo thiết bị không ngừng đầu tư vào việc cải tiến, đổi công nghệ thiết bị, xi măng ngày tiên tiến có hiệu cao Hiện nay, kỹ thuật điện, điện tử giới phát triển mạnh mẽ Các thành tựu kỹ thuật thúc đẩy sản xuất phát triển theo xu hướng tự động hóa cao Các loại cảm biến sử dụng rộng rãi tự động hóa q trình sản xuất điều khiển tự động hệ thống khác Chúng có chức biến đồi thay đồi liên tục đại lượng đầu vào không điện thành thay đồi đại lượng đầu đại lượng điện Căn vào đại lượng đầu vào cảm biến phân loại: cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, cảm biến trọng lượng, cảm biến vị trí, lực, áp suất, Các thiết bị cảm biến dần trờ thành phần thiếu đời sống đại Q trình đóng bao xi măng lả giai đoạn cuối dây chuyền sản xuất xi măng Xi măng sản xuất dạng bột dễ hút ẩm dễ bị hỏng tác động nước Ngoài ra, hầu hết nhà máy xi măng xây dựng gần nguồn nguyên liệu xa nơi tiêu thụ nên q trình vận chuyển xi măng khó khăn Do việc đóng bao xi măng cần thiết có ỷ nghĩa quan trọng việc hồn thành sản phẩm bảo đảm chất lượng sản phẩm Hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng lượng lớn cảm biến điều khiển tự động PLC Do kiến thức hạn chế nên việc nghiên cứu hệ thống đóng bao xi măng cịn sơ sài, dừng lại việc nghiên cứu cảm biến sử dụng hệ thống Rất mong đóng góp ý kiến từ phía thầy giáo bạn đọc Em xin chân thành cảm ơn! ĐƠI NÉT VỀ Q TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Quy trình sản xuất xi măng: Gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: Khai thác mỏ - Giai đoạn 2: Gia công sơ 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 (Nội dung nghiên cứu ) 1.1 Giai đoạn 1: Khai thác mỏ Xác định nguồn khống sản,thăm dị địa hình đánh giá chất lượng 1.2 Giai đoạn 2: Gia công sơ nguyên liệu -Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác nhà máy thường dạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải đập nhỏ trước để tiện cho việc nghiền, sấy khô, chuyển tải tồn trữ Vật liệu sau đập nhỏ có độ hạt đồng nên giảm tượng phân li độ hạt khác q trình vận chuyển tồn trữ, có lợi cho việc tạo thành phần liệu sống phối liệu xác Nhưng sản xuất xi măng độ hạt vật liệu hạt vừa, hạt nhỏ làm cho hệ thống đập nhỏ phức tạp thêm - Máy đập nhỏ: + Đập nhỏ trình làm giảm nhỏ độ hạt vật liệu phương pháp học +Trước đây, đập nhỏ chia làm giai đoạn đập thô, đập vừa đập nhỏ Hiện áp dụng giai đoạn đập nhỏ đạt đường kính hạt 1100mm, có cịn nhỏ 25mm Như vậ, hệ thống đập nhỏ đơn giản nhiều, giảm vốn đầu tư, giảm ô nhiễm mà 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, kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế trình độ kỹ thuật nước mà sử dụng thiết bị đập nhỏ phù hợp để mang lại hiệu kinh tế cao dễ vận hành, sửa chữa + Thường nhà máy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…Ưu điểm loại máy lực sản xuất lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơn giản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ thay linh kiện Tuy nhiên có nhược điểm là: đầu búa, rãnh lược, lót chống bị mài mịn; sản xuất tạo nhiều bụi; khơng thích hợp đập nhỏ vật liệu bị ẩm ướt vật liệu dính 1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống - Sấy phối liệu sống: + Phối liệu định lượng gồm đá vôi, đất sét nạp vào máy nghiền đứng Tại phối liệu nghiền sấy khơ khí thải từ lị nung Sau sấy lượng nước có nguyên liệu, chủ yếu đất sét giảm xuống nhiều, tạo điều kiện cho giai đoạn sau 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 đường kính máy nghiền bi 3:1 + Đặc điểm máy nghiền bi thép là: Áp dụng rộng rãi việc nghiền vật liệu rắn, lực sản xuất lớn Khi độ hạt liệu vào 20 ÷ 30mm độ nhỏ sản phẩm đạt tới 0,1mm Có thể tiến hành nghiền, sấy lúc Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra, dễ thay linh kiện Vận hành tốt Phát tiếng ồn lớn vận hành, tiêu hao nhiều lượng đơn vị sản xuất 1.4 Giai đoạn 4: Nung Clinker Clinker sản phẩm nung thiêu kết 1450oC đá vôi, đất sét số phụ gia điều chỉnh Nung Clinker xi măng khâu then chốt sản xuất xi măng Nhiệt độ vật liệu từ 1300 ÷ 1450 ÷ 1300oC tiến hành nung Clinker Khi nhiệt độ vật liệu đạt mức chất sắt nhôm canxi, nhôm canxi, oxit magie chất kiềm bắt đầu nóng chảy; oxit canxi, silic canxi hoà vào pha lỏng Trong pha lỏng, oxit canxi, silic canxi xảy phản ứng tạo thành silic canxi, trình hấp thụ vôi Khi đạt 14500C vôi tự hấp thụ đầy đủ Phản ứng: 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2 Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→1300 0C q trình hồn thiện tinh thể Alite, 13000C pha lỏng bắt đầu đơng kết, phản ứng tạo thành silic canxi kết thúc Lúc vật liệu cịn số oxit canxi chưa hố hợp với silic canxi, gọi oxit canxi tự Sau nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội Mục đích để tăng chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư Clinker, giảm hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận tiện cho việc tồn trữ, vận hành nghiền Clinker 1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng Sau làm nguội, Clinker chuyển lên xilo Clinker Từ đây, Clinker nạp vào máy nghiền xi măng thạch anh phụ gia điều chỉnh; hệ thống nghiền sơ có thiết bị lọc bụi hiệu suất cao Mục đích việc nghiên xi măng: có mục đích - Xi măng mịn tăng diện tích bề mặt - Tăng tính thuỷ phân hố mạnh, bao bọc cát sạn bê tơng dính kết lại với Nhưng thực tế nghiền mịn giảm sản lượng máy nghiền, tăng tiêu hao điện Đồng thời, kích cỡ hạt mịn tồn trữ dễ hoạt tính, giảm độ bền vững bê tơng Vì độ mịn xi măng khống chế khoảng 88µm, dư rây khoảng 5→10% 1.6 Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng Sau nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng mà phải qua tồn trữ trung gian Nhiên liệu cấp cho vòi phun qua khâu trung gian,từ vòi phun cấp nhiên liệu để đóng bao Sau đóng bao bao vận chuyển kho băng tải, vận chuyển trực tiếp lên xe để vận chuyển đến nơi tiêu thụ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐĨNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG 2.1 Quy trình đóng bao xi măng tự động u cầu khối lượng (49,5 ± 0.5kg) a Quy trình Xi măng dạng bột thùng chứa xi măng đưa xuống buồng chứa trung gian Buồng chứa trung gian có chức chứa xi măng để cung cấp cho vòi phun Tại buồng chứa sử dụng cảm biến mức dạng tiếp điểm Khi xi măng bột dâng cao đến độ cao định, tiếp điểm cảm biến tác động xuống thấp cho phép cảm biến lại tác động để xi măng từ thùng chứa nạp vào buồng chứa trung gian Mơ hình vẽ: Hình thùng chứa Xi măng từ buồng chứa trung gian đưa đến vòi phun Trên vịi phun gắn pittong khí nén van đóng mở để điều khiển lượng xi măng qua vòi phun Các vòi phun gắn cảm biến vị trí tiệm cận để nhận biết vỏ bao xi măng đưa vào phía Bên cạnh vòi phun hệ thống đưa bao vào kẹp mở miệng bao, vỏ bao đến phía vịi phun tác động lên cảm biến vị trí vòi phun, cảm biến tác động lên vòi phun Vòi phun hạ xuống, mở van vòi xả xi măng vào bao Ở đặt hệ thống cân sử dụng cảm biến trọng lượng Load cell dùng để đo trọng lượng bao Tín hiệu cảm biến tác động lên điều khiển điều khiển van đóng mở vịi phun để bao xi măng đạt khối lượng định trước 49,5 ± 0.5kg Bao xi măng đủ khối lượng đưa tới khâu may bao để đóng kín bao xi măng Bao đóng gói xong thơng qua hệ thống băng truyền đưa kho lưu trữ đưa trực tiếp xe vận chuyển đến nơi tiêu thụ Hình Buồng chứa trung gian 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 cấu đóng mở phễu b Phân tích thiết bị hệ thống + Bộ phận cảm biến mức + Bộ phận động lực truyền tải + Bộ phận cảm biến nhận diện vị trí + Bộ phận cảm biến trọng lượng Load cell + Bộ phận đóng gói sản phẩm 2.2 Quy trình phân loại bao xi măng phát phế phẩm đưa vị trị a Quy trình : Các bao xi măng đổ đầy xi măng đóng gói qua khâu kiểm tra trọng lượng định trước 49.5kg với sai số khoảng 0.5 Kg Các bao xi măng không đạt chất lượng bị đẩy cấu phân loại đưa băng tải đến vị trí cố định với yêu cầu