TÌM HIỂU về các THIẾT bị cán và ĐỊNH LƯỢNG TRONG NHÀ máy XI MĂNG

BÁO CÁO TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CÂN VÀ
ĐỊNH LƯỢNG TRONG NHÀ MÁY XI MĂNG
Người thực hiện: Lê Minh Tiến

Trang 1


MỤC LỤC
I.

MỞ ĐẦU................................................................................................................3

II.

NỘI DUNG TÌM HIỂU......................................................................................4
1.

Load cell..........................................................................................................4

2.

Cân băng tải và cân định lượng băng tải..........................................................6

3.

Cân định lượng roto nghiền than...................................................................10

4.

Cân định lượng roto bột liệu..........................................................................13

5.

Cân định lượng máng lưu lượng....................................................................15

III.

TỔNG KẾT.......................................................................................................18

Trang 2


I.

MỞ ĐẦU

Trong quá trình sản xuất xi măng, các hệ thông cân và đặc biệt là cân định lượng
rất quan trọng, đối với một quy trình cơng nghệ, việc định lượng các thành phần
nguyên tố, để có một phối liệu chuẩn cũng như kiểm sốt được lưu lượng trong
q trình sản xuất là cần phải cực kỳ chính xác, nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất
lượng của sản phẩm, sự tối ưu trong quá trình vận hành cũng như nhiều vấn đề liên
quan khác.
Tùy vào kích thước vật liệu, mà lưa lựa chọn thiết bị cân cho phù hợp, trong nhà
máy xi măng Long sơn được sử dụng những thiết bị cân và định lượng như sau:
-

Loadcell.
Cân băng tải, cân két.
Cân định lượng băng tải.
Cân định lượng roto cho than.
Cân định lượng roto cho bột liệu.

Mang lưu lượng cho bột liệu.

Sau đây sẽ trình bày chi tiết đến các thiết bị cân và định lượng trong nhà máy.

Trang 3


II.

NỘI DUNG TÌM HIỂU

1. Load cell
Loadcell là một thành phần cảm biến lực được sử dụng rất rộng dãi trong các thiết
bị cân, do đó để hiểu được các thức làm việc của các cân, ta cần phải tìm hiểu cụ thể
về thiết bị loadcell, được mô ta như dưới đây.
+) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2,
R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và
được dán vào bề mặt của thân loadcell.

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc
(1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được
đo giữa hai góc khác. Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không
tải), điện áp tín hiệu ra là số khơng hoặc gần bằng không khi bốn
điện trở được gắn phù hợp về giá trị. Đó là lý do tại sao cầu điện trở
Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng.

Trang 4

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân
loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi
chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain
gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của
các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi
trong điện áp đầu ra.
Mộ số yếu tố ảnh hưởng tới q trình hoạt đơng (độ chính xác)
của loadcell
- Nhiễu điện từ
- Nhiệt độ mơi trường, ảnh hưởng đến điện trở của loadcell, dây
dẫn
- Độ rung
- Áp xuất môt trường thay đổi
- Lực thay đổi hướng

Trang 5


-

Dây tín hiệu q dài
Tần số lấy mẫu
Độ ẩm mơi trường
Bộ chuyển đổi tín hiệu (transmitter)

2. Cân băng tải và cân định lượng băng tải
+) Cấu tạo
Thành phần chính của hệ thống cân định lượng bao gồm Đầu
cân, Loadcell, biến tần điều khiển tốc độ động cơ, sensor giám sát
tốc độ, sensor giám sát lệch băng, động cơ, kết cấu băng tải....

như hình dưới

Trang 6


Hệ thống cân định lượng dùng để định lượng thành phần nguyên
vật liệu, đảm bảo tỷ lệ phối theo đơn phối liệu để sản phẩm được
sản xuất ra đạt chất lượng theo yêu cầu, chất lượng sản phẩm
được ổn định, tiết kiệm chi phí sản xuất kinh doanh.
Hệ thống cân định lượng tương tự như hệ thống cân băng tải, chỉ
khác ở phần động cơ thay đổi được tốc độ để thay đổi khối lượng.

Loadcell hệ thống cân định lượng nhà máy xi măng

Trang 7


+) Nguyên lý hoạt động
Cân băng định lượng là thiết bị cung cấp liệu kiểu trọng lượng. Vật liệu được
chuyên trở trên băng tải, mà tốc độ của băng tải được điều chỉnh để nhận được lưu
lượng đặt trước.
Để xác định lưu lượng vật liệu di chuyển qua băng cần phải xác định đồng thời
vận tốc của băng tải và trọng lượng của vật liệu trên một đơn vị chiều dài. Vận tốc
được xác định bằng cảm biến encoder, V (m/s), trọng lượng của vật liệu trên một
đơn vị chiều dài được xác định bằng loadcell δ (kg/m). Bộ điều chỉnh tốc độ băng
tải sao cho lưu lượng dòng chảy bằng giá trị đặt trước.

Đối với cân băng tải cũng tương tự, tuy nhiên nó chỉ đo lưu lượng nguyên liệu
trên băng, mà khơng có sự định lượng với một lưu lương trên băng mong muốn.
Mục đích của cân băng tải để giám sát và thống kê lưu lượng của vật liệu chạy trên

băng tải.
Ưu điểm:
-

Chi phí lắp đặt thấp.
Dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng.
Hoạt động liên tục với năng suất đảm bảo.
Cân được vật liệu thơ, có độ ẩm lớn

Nhược điểm:
-

Hay bị rách, bị lệch băng tải.

Trang 8


- Cân hay bị sai số sau một thời gian hoạt động (thường xuyên phải căn chỉnh cả
điện và cơ).
+) Vị trí sử dụng trong nhà máy
-

Cân băng tải: Băng tải khu vực đập đá: 211BW01, khu vực đập sét,
221BW01 và một số vị trí khác
Hệ thống cân định lượng nghiền liệu
Hệ thống cân định lượng nghiền xi

+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục
Sự cố
Thiết bị

đang hoạt
động bị
dừng hoặc
đang khởi
động thì bị
ngắt.

Máy tự dừng
khi đang
vận hành.

Lỗi tín hiệu
loadcell

Mất tín hiệu
Encoder

Nguyên nhân
- Hỏng giám sát tốc
độ.

Cách khắc phục
- Kiểm tra, lau sạch nếu
cần thay mới.

- Khớp nối không
truyền động được.

- Kiểm tra lại khớp
nối,sửa chữa.

- Cân bị kẹt.

- Loại bỏ vật gây kẹt,
tắc.

- Công tắc dừng khẩn - Xố lỗi cơng tắc .
cấp đã làm việc.
- Kiểm tra nguồn cung
- Động cơ phát nhiệt cấp, vòng bi mô tơ
hoặc nhảy nguồn.
- Loại bỏ quá tải, kẹt tắc.
- Khớp nối mở ra.

- Kiểm tra lại mức dầu.

- Thiết bị báo mức
ngắt.

- Loại bỏ quá đầy liệu
hoặc cấp liệu lệch.

- Mất tín hiệu loadcell

- Kiểm tra cáp kết nối tín
hiệu giữa transmiter với
loadcell

- Tín hiệu trả về ngồi
ngưỡng cho phép

- Hỏng hoặc đứt dây

- Kiểm soát nhiệt độ
vùng làm việc, có nằm
ngồi dài cho phép của
cân.
- Kiểm tra sự hoạt động
của Encoder, hoặc cáp
tín hiệu

Trang 9


3. Cân định lượng roto nghiền than
+) Cấu tạo

Trang 10


1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Đầu vào than

Đầu ra than
Load cell
Giá treo
Bầu cân
Bánh xe vận chuyển liêu
Động cơ và hộp giảm tốc
Hệ thống bơm khí nén và đường ống

+) Nguyên lý hoạt động
Hình ảnh minh họa cấu tạo cân cấp liệu rotor ở trên dành cho
định lượng than mịn. Than được lấy ra từ két và được vận chuyển
vào buồng cân rotor từ đầu vào (1) tới đầu ra (2). Cân rotor được
lắp trên các ổ bị đỡ hình thành lên một trục cân (A-A). Trục này là
lệch tâm so với trục của cân rotor và qua trung điểm của đầu vào
(1) và đầu ra (2). Khi nguyên liệu di chuyển từ đầu vào đến đầu
ra, lượng nguyên liệu đi qua những trục cân bằng gây ra mômen
ở đường tâm của trục. Mômen này được đo bởi loadcell (3) để cân
khối lượng trong guồng xoay rotor với trọng lực (F). Tín hiệu của
loadcell tỷ lệ với khối lượng nguyên liệu trong các ngăn rotor.
Điều này có nghĩa rằng cân cấp liệu rotor đo khối lượng thực và
đo đó là một tỷ lệ thực của khối lượng vật liệu. Trọng lực đo được
(F) cung cấp thông tin về khối lượng vật liệu trong cân rotor trước
khi được xả, nó được tính tốn trong bộ điều khiển cân để đưa ra
khối lượng chính xác của dịng liệu đi qua. Tải của cân rotor và vị
trí của guồng xoay liên quan là được lưu trữ trong bộ điều khiển
cân để tính tốn khối lượng được chính xác.
+ Ưu điểm:
- Vật liệu không bị tiếp xúc với môi trường xung quanh
- Độ chính xác cao
- Có thể kết hợp khí nén để vận chuyển ngun liệu

+ Nhược điểm:
- Khơng cân được vật liệu có độ ẩm cao
- Chỉ cân vật liệu mịn
- Cấu tạo phức tạp, khó bảo dưỡng
- Giá thành cao
+) Vị trí sử dụng trong nhà máy
Được sử dụng để cân than, cung cấp cho calciner và đốt lò
+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục
Sự cố

Nguyên nhân

Cách khắc phục

Trang 11


Động cơ
dừng

Lỗi Sensor

Lỗi loadcell

Động cơ hoặc rotor bị
kẹt
- Dị vật ở trong roto

- Nới rộng khe hở của
Rotor và chạy cho dị vật

ra ngoài.

- Khe hở Rotor quá
nhỏ

- Đặt lại khe hở của
Rotor

Thiếu xung tín hiệu
encoder

- Kiểm tra cáp nối
encoder

- Dây cáp encoder bị
đứt hoặc encoder
hỏng

- Thay bộ encoder

- Sensor giám sát 1
vịng quay của rotor
hỏng hoặc khơng có
tín hiệu

- Điều chỉnh lại Sensor

- Khơng có tín hiệu
của loadcell hoặc giá
trị quá lớn tại kênh 1

- Kiểm tra cáp nối của
loadcell

- Kiểm tra hoạt động của
sensor, có thể thay thế
nếu sensor hỏng.

- loadcell bị kẹt hoặc
quá tải
- Kiểm tra nghuồn cấp
cho loadcell
- loadcell bị hỏng

Lỗi tín hiệu
truyền
thơng

- Thời gian giám sát
truyền thông quá
ngắn.

-

Kiểm tra truyền
thông cân với PLC.

- Mất truyền thông với
PLC
Cân không

thể khởi
động

- Nút dừng khẩn cấp
- Quá tải động cơ.

- Kiểm tra nút dừng khẩn
cấp

- Switch tại tủ LCB ở
vị trí OFF.

-

Kiểm tra tải của
động cơ.

- Quá nhiệt động cơ.

-

Kiểm tra Switch tại
tủ LCB ở vị trí ON.

-

Kiểm tra nhiệt độ
động cơ.

- Đứt cáp động cơ.

- Biến tần lỗi.

Trang 12


Cân quá tải

Quá tải cân

Kiểm tra cáp cho
động cơ.
Kiểm tra biến tần.

- Kiểm tra tải cấp cho
cân

4. Cân định lượng roto bột liệu
+) Cấu tạo

Hình ảnh cấu tao cân định lượng roto bột liệu MULTICOR- S800
+) Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của cân dựa vào hiệu ứng lực Coriolis. Khi
hạt liệu chuyển động trong cánh dẫn hướng của bánh cơng tác
quay quanh trục chính thì trên hạt liệu đó xuất hiện lực Coriolis.
Lực Coriolis là ngoại lực nên nó làm cho hạt liệu chuyển động dọc

Trang 13


theo cánh dẫn hướng trên bánh công tác. Lực Coriolis tỷ lệ thuận

với tốc độ dòng chảy hạt liệu. Và lực này gây ra một momen xoắn
trên trục của cơ cấu dẫn động, do đó thơng tin về momen xoắn này
cho biết khối lượng của vật liệu đang năm trên bánh xe là bao
nhiêu.
Nguyên lý đo Coriolis cung cấp một giải pháp đơn giản để đo lưu
tốc khối lượng, tổng khối lượng hạt liệu trong các ứng dụng q
trình cơng nghiệp. Để đo khối lượng hạt liệu theo nguyên lý
Coriolis, bao gồm:
+ Cơ cấu đo kiểu bàn quay/bánh công tác quay quanh trục của
hình nón dẫn hướng với các cánh dẫn hướng thẳng đứng bố trí
xung quanh trục của hình nón.
+ Các bánh cơng tác gắn với một trục quay kéo dài nối đến động
cơ và cơ cấu đo tốc độ
+ Điều khiển quay trục bằng động cơ điện xoay chiều, ở đây cũng
có thêm cơ cấu đo mơ men xoắn của trục quay
+ Một thiết bị điều khiển được sử dụng để thu nhận thông tin đo
của tốc độ và mô men xoắn trục quay, sau đo xuất ra tín hiệu điều
khiển trục quay phù hợp.
Ưu điểm:
-

Có thể cấp liệu với cơng suất lớn.
Khơng gian lắp đặt nhỏ.
Độ chính xác cao

Nhược điểm:
-

Không cân được vật liệu thô và ẩm ướt.

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy
Được sử dụng tại là cân cấp liệu cho tháp sấy 431RT01
+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục
Sự cố

Nguyên nhân
Động cơ hoặc rotor bị kẹt
Có dị vật trong rotor
Động cơ dừng
Khe hở rotor quá nhỏ
Lỗi điện
Quá tải động cơ
Lỗi giám sát Do sensor giám sát bị lỗi
tốc độ
hoặc khơng có tín hiệu
Lỗi loadcell
Mất tín hiệu hoặc q dải
đo

Cách khắc phục
Chuyên cân về chế độ tại chỗ
và chạy kiểm tra xử lý
Nới rộng khe hở của rotor
Báo cho Điện kiểm tra xử lý
Yêu cầu Điện kiểm tra xử lý
điều chỉnh hoặc thay thế sensor
Loadcell bị kẹt hoặc quá tải
Kiểm tra kết nối của loadcell

Trang 14

Loadcell bị hỏng
Lỗi
thông

truyền

Kiểm tra nguồn của loadcell
Thay thế loadcell

Thời gian giám sát truyền
Kiểm tra truyền thông cân với
thông quá ngắn
PLC
Mất truyền thông với PLC

5. Cân định lượng máng lưu lượng
+) Cấu tạo

Trang 15


Cấu tạo của máng lưu lượng gồm có: Thân của máng đo, ông dẫn hướng liệu, tấm
chịu va đập, tay địn, loadcell, van tiết lưu đo, bộ chuyển đổi tín hiệu.
+) Nguyên lý hoạt động
Khi dòng liệu theo ống dẫn hướng, chảy xuống va đập vào tấm chịu va đập, có
hình dạng cong, tấm va đập này được treo trên một tay địn, nó truyển lực tác động
bởi vật liệu tới cánh tay đòn và lực này được đo bởi loadcell, từ tín hiệu loadcell này,
nó được truyền đến bộ chuyển đổi để tính ra được lưu lượng thực tế chảy qua máng

lưu lượng. Trong thực tế, để đảm bảo lưu lượng cần thiết khi cân, vật liệu đi vào
máng dẫn hướng được điều tiết bởi van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu loadcell, để tạo
ra một dịng lưu lượng mong muốn chảy qua mang định lượng này. Mô hình cân
được thể hiện như hình bên dưới.

Trang 16


Ưu điểm:
- Có thể cấp liệu với cơng suất lớn.
- Cơ cấu đơn gian, không tốn nhiều năng lượng để vận chuyển liệu, do sự di
chuyển liệu dựa vào trọng lực
- Hệ thống cân kín, đảm bảo khơng ảnh hưởng của môi trường đến vật liệu cân
Nhược điểm:
-

Không cân được vật liệu thơ và ẩm ướt.
Độ chính xác khơng cao.

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy
Được sử dụng tại là cân cấp liệu cho tháp sấy 431FM01
+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục
Sự cố
Nguyên nhân
Giá trị đo - Tắc liệu trong cân
khơng chính - Lỗi loadcell
- Biến dạng cánh tay đòn
xác

Cách khắc phục

- Mở hộp cân, và tháo liệu ra
ngoài. Kiểm tra đầu ra của cân,
gây ra tắc liệu trong cân, có thể

Trang 17


do tắc máng khí động
- Biến dạng hình dáng của - Kiểm tra loadcell và thay thế
máng cân
- Kiểm tra máng đó có bị bết,
ảnh hưởng tới q trình cân
- Thiết bị bị dừng bởi quá - Van điều tiết lưu lượng vào
tải cấp liệu hay liệu vào cân cân có thể mở q, khơng
q nhiều.
chính xác, có thể kiểm tra bằng
- Quá tải van tiết lưu cách calib cân.
Thiết bị dừng
(không thể điều chỉnh)
- Van tiết lưu bị kẹt, khơng thể
trong q trình
- Mất tín hiệu loadcell
điều chỉnh. Kiểm tra, khắc
vận hành
phục hoặc thay thế.
- Kiểm tra tình trạng loadcell
và cáp kết nối
- Đảm bảo áp suất khơng khí
- Lỗi loadcell
giao động trong dải cho phép

- Sự giao động lớn của áp - Kiểm tra tình trạng loadcell
Sự thay đổi
suất khơng khí >=2mBar
và thay thế
điểm Zero-poit
- Sự tiếp súc của vật lạ đè - loại bỏ những vật lạ ảnh
lên loadcell
hưởng đến thiết bị cân, lắp hộp
bảo vệ cho cân
- Kiểm tra và đảm bảo các
Các mặt bích
- Dị rỉ vật liệu hoặc bụi vào khớp nối, đảm bảo được sạch
của thiết bị
các mặt bích của khớp nối
sẽ và khơng ảnh hưởng tới sự
khơng kín
hoạt động của cân.

Trang 18


III. TỔNG KẾT
Từ việc phân tích chi tiết các loại thiết bị định lượng, bảng dưới đây tổng kết lại
một số thơng số chính của từng loại thiết bị định lượng, để thấy được ưu nhược điểm
của chúng
Loai cân
định lượng

Kích
thước vật

liệu

Độ ẩm lớn
nhất

Độ
chính
xác

Cơng
suất

Định lượng
băng tải
Cân roto than

<100mm

Lên đến
8%
Nhỏ hơn
1%
Nhỏ hơn
1%

±1%

Nhỏ
1%

Mịn, ≤3%
R009
Cân roto bột Mịn, ≤10%
liệu
R009
max. 5 mm
Máng định <10mm
lượng
bột
liệu

hơn

Chi phí
đầu tư

Bảo
dưỡng
sửa chữa

Lớn

Khả
năng
bảo về
ngun
liệu
Khơng

Thấp

Đơn giản

±0.5%

Nhỏ

Có

Cao

Phức tạp

±1%

Lớn

Có

Cao

Phức tạp

±2%

Lớn

Có

Thấp

Đơn giản

Trang 19