Tiểu Luận Môn Học Tìm Hiểu Hệ Thống Điều Khiển Dây Chuyển Sản Xuất Xi Măng Công Ty Tnhh Mtv Xi Măng Vicem Tam Điệp.pdf

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b> TRƯỜNG ĐẠI HOC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ</b>

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy ĐỉnhSinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thái

Lớp: ĐK&TĐH 04 – K67MSSV: 20222177

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Hà Nội, tháng 3 năm 2022</b>

<b>MỤC LỤ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>I. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH MTV XI MĂNG VICEM TAM ĐIỆP VÀ</b>

<b>HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CỦA CƠNG TY...3</b>

1. Q trình hình thành phát triển của Công ty TNHH MTV Xi măng Vicem Tam Điệp...3

2. Khái quát chung hệ thống sản xuất xi măng của nhà máy...4

3. Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy...5

<b>II...PHÂN TÍCH VAI TRỊ CỦA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HOẠT ĐỘNGSẢN XUẤT XI MĂNG... 7</b>

<b>III.GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNGCỦA NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP...9</b>

<i>1. Giới thiệu hệ thống điều khiển DCS...9</i>

<b>IV...MỘT SỐ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CỦA CÁ NHÂN VỀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂNTRONG TƯƠNG LAI... 13</b>

<b>V... KẾT LUẬN</b>... 14

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>LỜI NÓI ĐẦU</b>

Điện Điện Tử, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em được thầy Nguyễn Duy Đỉnh giao

<b>cho đề tài: “Tìm hiểu và phân tích vai trị điều khiển tự động hóa trong cơng nghệ sản xuất xi măng”</b>

Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Duy Đỉnh đã tận tình hướng dẫn em và dạy cho em nhiều kiến thức về môn học và kiến thức thực tế trong học phần. Do còn hạn chế về trình độ năng lực bản than nên bài làm của em cịn nhiều sai sót, em rất mong được nhận được đóng góp ý kiến từ thầy để em hoàn thiện bài làm tốt hơn, em xin cảm ơn thầy.

<b> Sinh viên thựchiện</b>

<b> NGUYỄN VĂNTHÁI</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>I. GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH MTV XI MĂNGVICEM TAM ĐIỆP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦACÔNG TY.</b>

1. Q trình hình thành phát triển của Cơng ty TNHH MTV Ximăng Vicem Tam Điệp.

Công ty TNHH một thành viên Xi măng Vicem Tam Điệp là thànhviên của Tổng công ty Công nghiệp Xi măng Việt Nam (Vicem) và doTổng công ty Công nghiệp Xi măng việt Nam nắm giữ 100% vốn Điềulệ. Nhà máy của Công ty được xây dựng trên địa bàn xã Quang Sơn,thành phố Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình, cách thủ đơ Hà Nội 100 km vềphía Nam và cách quốc lộ 1A 1,5 km về phía Tây.

Đây là mảnh đất cửa ngõ nối đồng bằng Bắc Bộ với dải lãnh thổ venbiển miền Trung, là một trong ba vùng kinh tế trọng điểm trong chiếnlược phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Ninh Bình. Nơi đây, được thiênnhiên ban tặng cho hệ thống núi đá vơi có trữ lượng lớn, là nguồn tàinguyên vô cùng quý báu, là tiềm năng để phát triển ngành sản xuấtxi măng. Mảnh đất giàu tiềm năng này cịn có hệ thống giao thơng vơcùng thuận lợi: Quốc lộ 1A chạy qua; Quốc lộ 12B đi Nho Quan – HịaBình; tuyến đường sắt Bắc - Nam; cảng đường thủy Ninh Phúc, Phúclộc, có 2 ga Gềnh và Đồng Giao để vận chuyển hành khách - hànghóa, đây là những điều kiện vơ cùng thuận lợi, góp phần thúc đẩy qtrình phát triển ổn định và bền vững của Công ty.

Công ty Xi măng Vicem Tam Điệp tiền thân là Cơng ty Xi măng NinhBình được thành lập ngày 31/5/1995, là thành viên của Tổng công tyCông nghiệp Xi măng Việt Nam

Sản phẩm của Công ty được sản xuất trên dây chuyền thiết bị côngnghệ hiện đại, tiên tiến theo phương pháp khơ, lị quay, tồn bộ dâychuyền cơng nghệ, thiết bị, có tính tự động hóa cao do hãng FLSmidthĐan Mạch thiết kế, cung cấp, giám sát xây dựng và lắp đặt thiết bị.

Với công suất thiết kế 1,4 triệu tấn/năm, Công nghệ sản xuất hiệnđại, tự động từ khâu phối liệu clinker đến công đoạn nghiền xi măng,

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

giúp chủ động hồn tồn trong việc kiểm sốt chất lượng sản phẩm;xi măng được đóng gói bởi hệ thống các máy đóng bao tự động.

Để tối ưu hóa q trình nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuậtvà ổn định chất lượng trong sản xuất xi măng và clinker, Công ty đãđầu tư và kết nối phần mềm điều khiển Fuzzy với ECS Optation trongchương trình phần mềm điều khiển. Chiến lược điều khiển modunphần mềm FLS - ECS/Fuzzy Expert nhằm đạt 4 mục tiêu cơ bản: Chấtlượng sản phẩm cao nhất; ổn định vận hành; sản lượng tối đa; tiêu tốnnhiệt năng và điện năng thấp nhất. Đây là phần mềm điều khiển hiệnđại, tiên tiến nhất trên thế giới và Việt Nam hiện nay.

Xi măng Vicem Tam Điệp hiện đang sản xuất các dòng sản phẩmclinker CPC50; xi măng bao, rời PCB30, PCB40, PC40, xi măng xây trát

type II-C150/C150M-15, xi măng pooclăng type I-C150/C150M-15.Sản phẩm xi măng Vicem Tam Điệp đáp ứng yêu cầu xây dựng mọicơng trình như: Cầu đường; Cơng trình dân dụng; Nhà cao tầng; Cơngtrình thủy điện và các cơng trình đặc biệt, chống xâm thực trong cácmơi trường, có cường độ nén cao, cường độ uốn cao, độ bền hóa họccao, phù hợp với mơi trường khí hậu Việt Nam. Khơng những thế giờđây Vicem Tam Điệp còn vươn xa và có mặt trên thị trường các nướcnhư: Philipines, Băng-la-đét, In đô nê xi a, Lào…

Sản phẩm xi măng Vicem Tam Điệp được cơng nhận là sản phẩmsạch, có chất lượng cao, ổn định. Công ty đang áp dụng và duy trì Hệthống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001:2015 và Hệ thốngquản lý môi trường ISO 14001:2015; Hệ thống quản lý sức khỏe vànghề nghiệp OHSAS 18001: 2007; Hệ thống quản lý năng lượng ISO50001: 2011; Villas 693

Bên cạnh hoạt động sản xuất kinh doanh, Công ty Xi măng VicemTam Điệp còn đặc biệt quan tâm đến các hoạt động xã hội, từ thiệnnhân đạo được các cấp chính quyền và nhân dân ghi nhận, đánh giácao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

2. Khái quát chung hệ thống sản xuất xi măng của nhà máy.

Mơ hình sản xuất xi măng tổng quát gồm có các thành phần đầu

vào và đầu ra sau:

3. Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy.

<i>Công đoạn khai thác và vận chuyển đá vôi. </i>

Đá vôi được khai thác từ núi đá vôi tự nhiên ở Bỉm Sơn – ThanhHóa bằng phương pháp nổ mìn, sau đó được vận chuyển đổ vàophễu tiếp liệu, băng tải xích chuyển đá đến máy đập, cơng suất đập90t/h. Sau khi ra khỏi máy đập có kích thước≤ 15 mm. Sau đó được vậnchuyển vào kho, mỗi kho có 2 đống ( đồng nhất sơ bộ), mục đích làđồng thời 1 đống rải thì đống kia được xúc bình thường.

<i>Cơng đoạn đập và vận chuyển đá sét. </i>

Tương tự đá vơi, đất sét có kích thước < 800 mm được máy xúc đểđổ vào phễu tiếp liệu, nhờ băng tải xích đá sét qua búa đập, đậpxuống < 75mm, cơng suất 90t/h. Sau đó đá sét được băng tải cao suvận chuyển tới máy cán còn < 25 mm. Sau khi cán, đất sét, phụ giađiều chỉnh (quặng sắt, đá silic, quặng bơ xít…), than đá và nguyênliệu khác được chất vào kho đồng nhất.

<i>Hệ thống cân băng định lượng.</i>

Từ các Bin chứa liệu, từng loại nguyên liệu được rút ra và chạyqua hệ thống cân băng định lượng theo đúng tỷ lệ cấp phối đưa ra từnhân viên vận hành điều khiển (tỷ lệ phối liệu được quyết định từphịng thí nghiệm). Tất cả các ngun liệu đó sẽ được gom vào máy

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

nghiền đứng để nghiền về kích thước yêu cầu, tại đây nguyên liệuđược đồng nhất một lần nữa. Bột liệu sau khi nghiền được vậnchuyển lên silo đồng nhất chuẩn bị để cấp cho lò nung, dưới silođồng nhất có hệ thống sục khí nén liên tục vào silo để tiếp tục đồngnhất lần nữa

<i>Công đoạn nghiền.</i>

Liệu sau khi được đồng nhất sơ bộ được đưa vào máy nghiền liệu.Máy sấy nghiền có năng suất rất lớn, vật liệu vào máy phải có kíchthước < 40 mm. Độ ẩm tối đa 10%. Phối liệu ra khỏi máy nghiềnđược vận chuyển lên cyclone lắng theo phương pháp phân ly khíđộng, trong q trình này hạt qua sàng có độ mịn đảm bảo được thổilên cyclone, cịn hạt thơ được hồi lưu trở lại máy nghiền.

<i>Công đoạn đồng nhất liệu.</i>

Phối liệu ở cyclone lắng được tháo vào cyclone sấy theo kiểu tháochéo. Từ tháp đồng nhất, phối liệu được sấy sơ bộ đến gần 10000trước khi đi vào lị nung. Để có một sản phẩm Clinker ổn định, chúngta thấy nguyên liệu phải qua ít nhất 4 lần đồng nhất.

<i>Nhiên liệu.</i>

Than cám nhập về sau đó được nghiền mịn, qua hệ thống phân lykhí động chuyển lên két chứa. Đáy của két than mịn có tiếp liệu vítxoắn, nhờ điều chỉnh động cơ 1 chiều mà điều chỉnh dễ dàng lượngthan cấp vào lò. Khi than mịn được cho vào đường ống, ở đây có 1quạt cao áp thổi than mịn vào lò qua hệ thống vòi phun. Dầu MFOđược bơm lên bể chứa, từ bể chứa dầu được vận chuyển bằng hệthống đường ống qua hệ thống sấy (nhờ hơi nước của lò hơi ) rồiđược bơm qua van điều chỉnh vào lị bởi hệ phun dầu.

<i>Cơng đoạn nung Clinker.</i>

Lò nung Clinker là loại lò quay bao gồm các hệ thống chính: Hệthống sấy 5 tầng, lị nung, hệ thống làm mát. Lị nung có dạng hìnhtrụ trịn đường kính từ 3-5 mét và dài từ 30 – 80 mét tùy thuộc vàocông suất lò. Vỏ lò được làm bằng thép chịu nhiệu, bên trong có lót

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

một lớp vật liệu chịu lửa. Góc nghiêng từ 3-5% để tạo độ nghiêngcho dòng nguyên liệu cháy bên trong.Nhiên liệu để nung là bột thanđược phun ở áp suất cao dưới dạng mù. Dịng khí nóng đi ngượctừ đáy lò lên đến đỉnh lò. Liệu từ cyclone lắng qua hệ thống sấy 5

tăng dần lên phản ứng các pha rắn xảy ra và được kết khối ở 1300 > 1450<i>0 C</i> tạo thành Clinker.

<i>-Công đoạn vận chuyển Clinker.</i>

Clinker ra khỏi lị có nhiệt độ khá cao được làm nguội qua hệ

kiểu: Kiểu lò hành tinh và giàn ghi. Hệ thống quạt cao áp đặt bêndưới sẽ thổi gió tươi vào làm nguội nhanh viên Clinker về nhiệt độ 50

25 mm và được đổ vào băng cào xích rồi được chuyển lên băng gầuxiên. Từ băng gầu xiên Clinker được đổ vào cyclone chứa. Ơ đâyClinker được ủ từ 7 đến 15 ngày.

<i>Công đoạn nghiền Clinker.</i>

Clinker, thạch cao và phụ gia được cho vào máy nghiền để nghiềnthành xi măng. Thành phần Clinker, thạch cao và phụ gia được điềuchỉnh theo tỉ lệ phù hợp để đạt được chất lượng xi măng theo yêucầu. Xi măng ra khỏi máy nghiền : Hạt to được hồi lưu lại nhờ hệthống phân ly, hạt quá nhỏ được thu hồi lại bởi hệ thống lọc bụi.

<i>Đóng bao.</i>

Từ Silo chứa, xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau:

từng phương tiện nhận hàng.

<b>TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT XI MĂNG.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Điều khiển tự động hóa đóng một vai trị quan trọng trong dâychuyền sản xuất xi măng vì nó cung cấp mức độ tự động hóa và kiểmsốt các quy trình sản xuất. Việc sử dụng điều khiển tự động hóatrong ngành xi măng đã phát triển nhanh chóng trong những năm gầnđây, với nhiều công ty đầu tư vào công nghệ để nâng cao hiệu quả vàđộ tin cậy của quy trình sản xuất.

Hệ thống điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất ximăng chịu trách nhiệm giám sát và kiểm soát các quy trình khácnhau, bao gồm chuẩn bị nguyên liệu, gia nhiệt sơ bộ, nung, làm mátvà nghiền. Hệ thống được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuấtbằng cách kiểm sốt các thơng số chính như nhiệt độ, áp suất và tốcđộ dòng nguyên liệu. Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm phù hợpvà giảm chi phí sản xuất.

Một trong những lợi ích chính của điều khiển tự động hóa trong dâychuyền sản xuất xi măng là tăng hiệu quả. Các quy trình tự động cóthể được lập trình để chạy ở tốc độ và điều kiện tối ưu, giảm thời gianngừng hoạt động và tăng sản lượng sản xuất. Điều này không chỉ tiếtkiệm thời gian và nguồn lực mà còn giảm rủi ro do lỗi của con người,có thể gây gián đoạn sản xuất hoặc thậm chí dẫn đến việc sản xuất ximăng bị lỗi.

Một ưu điểm khác của điều khiển tự động hóa là chất lượng sảnphẩm được cải thiện. Các hệ thống điều khiển tự động có thể liên tụctheo dõi và điều chỉnh các thơng số chính, đảm bảo rằng xi măngđược sản xuất đáp ứng các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn mongmuốn. Điều này đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp ximăng, nơi mà chất lượng sản phẩm là rất quan trọng đối với cả sự hàilòng của khách hàng và sự tuân thủ của ngành.

Ngoài việc nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm, điều khiểntự động hóa cịn giúp giảm chi phí sản xuất. Các hệ thống tự động cóthể được lập trình để hoạt động ở mức hiệu quả nhất về chi phí, giảmtiêu thụ năng lượng và giảm nhu cầu lao động thủ công. Điều này dẫn

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

đến chi phí sản xuất thấp hơn và tăng lợi nhuận cho các nhà sản xuấtxi măng.

Điều khiển tự động hóa cũng giúp tăng cường an tồn trong dâychuyền sản xuất xi măng. Các hệ thống tự động có thể được lập trìnhđể tắt trong trường hợp khẩn cấp, giảm nguy cơ thương tích cho cơngnhân và làm hỏng thiết bị. Các hệ thống tự động cũng có thể được lậptrình để thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra và bảo trì định kỳ, giảm nhucầu sử dụng lao động thủ công và giảm nguy cơ tai nạn.

Cuối cùng, điều khiển tự động hóa có thể cải thiện việc quản lý tổngthể dây chuyền sản xuất xi măng. Hệ thống tự động có thể cung cấpdữ liệu thời gian thực về quy trình sản xuất, cho phép người quản lýnhanh chóng xác định và giải quyết mọi vấn đề có thể phát sinh. Điềunày giúp cải thiện việc ra quyết định và cho phép công ty phản ứngnhanh với các điều kiện thị trường đang thay đổi.

Tóm lại, vai trị của điều khiển tự động hóa trong dây chuyền sảnxuất xi măng là rất quan trọng đối với sự thành công của các nhà sảnxuất xi măng. Điều khiển tự động hóa giúp tăng hiệu quả, cải thiệnchất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, tăng cường an tồn vàquản lý được cải thiện, khiến nó trở thành một khoản đầu tư thiết yếucho bất kỳ nhà sản xuất xi măng nào muốn duy trì tính cạnh tranhtrong ngành. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, việc sử dụng điềukhiển tự động hóa trong dây chuyền sản xuất xi măng dự kiến sẽ tănglên và có khả năng chúng ta sẽ thấy nhiều lợi ích hơn nữa từ việc sửdụng nó trong tương lai.

<b>TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP.</b>

<i>1. Giới thiệu hệ thống điều khiển DCS.</i>

a.

Khái niệm.

DCS – (Distributed Control System), là một hệ thống điều khiểncho một dây chuyền sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệthống động học nào, trong đó các bộ điều khiển không tập trung tại

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

một nơi mà được phân tấn trên toàn bộ hệ thống, với mỗi hệ thốngcon được điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều khiển. Giải phápthiết kế của các hệ DCS thương phẩm là hướng vào các ứng dụngđiều khiển phân tán nên nó thường được thiết kế theo hệ thống mở,khả năng tích hợp cao kể cả tích hợp với các PLC khác nhau điềukhiển máy và công đoạn sản xuất độc lập. Mục tiêu tạo thuận lợi caonhất cho kỹ sư thiết kế và tích hợp hệ thống điều khiển.

Thế mạnh của DCS là khả năng xử lý các tín hiệu tương tự và thựchiện các chuỗi q trình phức tạp, khả năng tích hợp dễ dàng. Cáchệ thống DCS thương phẩm ngày nay thường bao gồm các bộ điềukhiển ( controller ), hệ thống mạng truyền thơng và phần mềm điềuhành hệ thống tích hợp. Các hệ DCS có thể quản lý được từ vài nghìnđiểm đến hàng chục nghìn điểm vào/ra. Nhờ cấu trúc phần cứng vàphần mềm, hệ điều khiển có thể thực hiện đồng thời nhiều vòngđiều chỉnh, điều khiển nhiều tầng, hay theo các thuật toán điềukhiển hiện đại: Nhận dạng hệ thống, điều khiển thích nghi, tối ưu,bền vững, điều khiển theo mơ hình dự báo (MPC), fuzzy, neutral,điều khiển chất lượng ( QCS).

Để phục vụ cho việc trao đổi thông tin, các hệ DCS thương phẩmngày nay hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông từ cấp trường đến cấpquản lý. Hiện nay các giao thức này đã được chuẩn hoá ( Profibus,Foudation FieldBus, Ethernet ).

Các hệ DCS thương phẩm ngày nay có độ tin cậy rất cao : nhờ cókhả năng dự phòng kép ở tất cả các thành phần trong hệ( controller, mođun I/O, bus truyền thông) khả năng thay đổichương trình ( sửa chữa và download ), thay đổi cấu trúc của hệ,thêm bớt các thành phần mà không cần làm gián đoạn, khơng cầnkhởi động lại q trình ( thay đổi online).

Cơ sở dữ liệu quá trình trong các hệ DCS thương phẩm cũng đượcthiết kế sẵn và là cơ sở dữ liệu lớn có tính tồn cục và thống nhất.Các nhà sản xuất DCS cũng cam kết thời gian hỗ trợ với các sản

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

phẩm DCS lớn, từ 15 đến 20 năm để đảm bảo thời gian hoạt độngvà khai thác của các hệ thống lớn.

Tất cả những đặc điểm trên cho thấy các hệ DCS hoàn toàn đápứng yêu cầu về một giải pháp tự động hố tích hợp tổng thể. Cácchun gia cho tới ngày nay, DCS vẫn là không thể thay thế đượctrong các ứng dụng lớn.

Các hệ DCS trên nền PLC

Thiết bị điều khiển khả trình (PLC) là một loại máy tính điều khiểnchuyên dụng, do nhà phát minh người Mỹ Dick Morley sáng chế vàonăm 1968. Hầu hết các PLC hiện đại khơng chỉ có thể thực hiện cácphép tính logic đơn giản, mà cịn có khả năng làm việc với các tín hiệutương tự và thực hiện các phép tốn số học, các thuật toán điều khiểnphản hồi. PLC được sử dụng trong các hệ điều khiển phân tán thườngcó cấu hình mạnh, hỗ trợ điều khiển trình tự cùng với các phươngpháp lập trình hiện đại.

Các hệ DCS trên nên PC

Giải pháp sử dụng máy tính cá nhân (PC) làm thiết bị điều khiển đãtrở nên phổ biến. Nếu so sánh với các bộ điều khiển khả trình (PLC) và

</div>