Nghiên cứu, thiết kế hệ đo và điều khiển độ màu, ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy

BỘ GIÁO GIÁO DỤC ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



KIỀU QUỐC TỈNH



NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ ðO VÀ ðIỀU KHIỂN
ðỘ MÀU, ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
SẢN XUẤT GIẤY


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT





Hà Nội - 2013

BỘ GIÁO GIÁO DỤC ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



KIỀU QUỐC TỈNH

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ ðO VÀ ðIỀU KHIỂN
ðỘ MÀU, ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
SẢN XUẤT GIẤY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật ñiện
Mã số : 60.52.02.02


Người hướng dẫn : TS. BÙI ðĂNG THẢNH



Hà Nội – 2013
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi hoàn thành luận văn này trong thời gian nghiên cứu và học tập tại
trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Bùi
ðăng Thảnh – Giảng viên Trường ðại học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam ñoan toàn bộ nội dung của luận văn mà tôi thực hiện trong
thời gian vừa qua là trung thực và không sao chép của ai.

Hà nội, ngày 14 tháng 01 năm 2014
Học viên

KIỀU QUỐC TỈNH

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại Trường ðại học Nông Nghiệp - Hà Nội,
ñược sự giúp ñỡ các thầy cô trong trường nói chung và các thầy cô trong bộ môn
Kỹ thuật ño và Tin học công nghiệp - Viện ðiện của ðại học Bách Khoa Hà
Nội giảng dạy về những kiến thức cơ bản của chuyên ngành ðo lường Tin học
công nghiệp nói riêng và kiến thức tổng quát về khoa học kĩ thuật nói chung.
Quá trình hoàn thành Luận văn tốt nghiệp tại trường, ñã ñược sự hướng dẫn ñầy
ñủ, nhiệt tình của thầy giáo TS. Bùi ðăng Thảnh về Luận văn tốt nghiệp:
"Nghiên cứu, thiết kế hệ ño và ñiều khiển ñộ màu, ứng dụng trong công
nghiệp sản xuất giấy"
Qua Luận văn tốt nghiệp này, xin gửi tới lời cảm ơn chân thành ñến thầy
giáo TS. Bùi ðăng Thảnh ñã giành nhiều thời gian, quan tâm, giúp ñỡ tôi ñể
hoàn thành ñược luận văn tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi
những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp của quí
thầy cô và các bạn ñể kiến thức của tôi ngày càng ñược hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 14 tháng 01 năm 2014
Học viên


KIỀU QUỐC TỈNH
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
PHẦN MỞ ðẦU 1
1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
2. Nhiệm vụ trong ñề tài 1
3. Cấu trúc của ñề tài nghiên cứu 2
4. Phương pháp nghiên cứu 2
Chương 1 - THỰC TRẠNG CỦA CÁC HỆ THỐNG KIỂM ðỊNH
CHẤT LƯỢNG GIẤY Ở NƯỚC TA HIỆN NAY 3
1.1 Giới thiệu về công nghệ sản xuất giấy 3
1.1.1 Khái quát về giấy 3
1.1.2 Công nghệ sản xuất giấy trong công ty giấy Bãi Bằng 5
1.2 Các tiêu chuẩn ñánh giá chất lượng giấy 18
1.3 Tiêu chuẩn giấy trong sản xuất tại Nhà máy giấy Bãi Bằng 19
Chương 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP ðO MÀU CỦA GIẤY 20
2.1 Mục ñích, nguyên lí ño và ñiều khiển ñộ màu 20
2.1.1 Mục ñích ño và ñiều khiển ñộ màu 20
2.1.2 Nguyên lí ño ñộ màu và không gian màu LAB 20
2.2 Các phương pháp ño màu 27
2.2.1 ðo màu bằng máy ño phổ 27
2.2.2 Phương pháp kích thích ba thành phần màu 28
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
iv

2.3 Cảm biến ñầu ño ER 50 PA 29
2.3.1 Hệ thống ño màu ER 50 PA 31

2.3.2 Nguyên tắc hoạt ñộng của hệ thống ño màu ER 50 PA 33
2.3.3 Lắp ñặt hệ thống ño ñiều khiển màu ER 50 PA 36
Chương 3 - THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ ðO VÀ ðIỀU KHIỂN ðỘ
MÀU CỦA GIẤY 39
3.1 Thiết bị ño 40
3.1.1 Cảm biến lưu lượng chất lỏng Keyence FD – M100AT 40
3.1.2 Cảm biến ño mức chất lỏng CYB – 52S Westzh 43
3.2 Cơ cấu chấp hành hệ thống ño và ñiều khiển màu 43
3.2.1 Van tiết lưu VXD23 44
3.2.2 ðộng cơ khuấy Servo Motor Yashawa 45
3.2.3 Bơm dẫn ñộng từ Argal AM 45
3.2.4 Biến tần Siemens MM410 47
3.3 Bộ ñiều khiển trung tâm PLC S7 - 300 51
3.3.1 ðặc ñiểm của PLC 51
3.3.2 Cấu trúc PLC S7 – 300 52
3.3.3 Các module của PLC S7 – 300 54
3.3.4 Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7 – 300 55
3.3.5 Vòng quét chương trình 57
3.3.6 Cấu trúc chương trình của PLC S7 – 300 57
3.3.7 Các khối cơ bản trong cấu trúc PLC S7 – 300 57
3.3.8 Ngôn ngữ lập trình cho PLC S7 – 300 59
3.3.9 ðịnh dạng dữ liệu vào – ra 60
3.4 Thiết kế tổng thể phần cứng 61
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
v

3.4.1 Hoạt ñộng khối cơ cấu chấp hành của hệ thống 61
3.4.2 Hoạt ñộng của khối ñiều khiển tín hiệu 62
3.4.3 Nối dây giữa biến tần Siemens MM410 với các ñộng cơ 65
3.4.4 Cách nối dây trong PLC S7 – 300 65

Chương 4 - XÂY DỰNG CÁC THUẬT GIẢI VÀ PHẦN MỀM CHO HỆ
THỐNG 68
4.1 Thiết kế phần mềm cho PLC S7 - 300 68
4.1.1 Các lưu ñồ thuật toán trong hệ thống 68
4.1.2 Lập trình cho PLC S7 – 300 trên Step7 pro v5.5 70
4.1.3 Lập trình cho PLC S7 – 300 trên Step7 pro v5.5 72
4.2 Lập trình giao diện người – máy trên WinCC 73
4.2.1 Giới thiệu phần mềm WinCC 73
4.2.2 Tạo Driver kết nối giữa WinCC và PLC 75
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ðỀ TÀI 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
PHỤ LỤC 1 95
PHỤ LỤC 2 109

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 - Bảng giá trị Xn, Zn theo tiêu chuẩn CIE 2 25

Bảng 2.2 - Bảng giá trị Xn, Zn theo tiêu chuẩn CIE 10 25

Bảng 2.3 - Bảng tổng quan về hệ thống ño màu ER 50 PA 31

Bảng 2.4 - Bảng chức năng trong khối truyền thông và nguồn cung cấp EV 50 34

Bảng 2.5 - Bảng các chi tiết lắp ñặt hệ thống ER 50PA 38

Bảng 3.1 - Bảng thông số kỹ thuật cảm biến Keyence FD – M100AT 42

Bảng 3.2 - Bảng thông số kỹ thuật của biến tần MM410 48

Bảng 3.3 - Bảng chức năng của các nút nhấn ñiều khiển của biến tần
Siemens MM410 49

Bảng 3.4 - Bảng ñịnh dạng dữ liệu vào – ra của PLC S7 – 300 61

Bảng 3.5 - Bảng chức năng của các thiết bị trong phần cứng 67

Bảng 4.1 - Bảng quy ñịnh các ñầu vào – ra của PLC S7 – 300 71


Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1a - Lược ñồ quy trình 4

Hình 1.1b - Hình ảnh quy trình sản xuất 4

Hình 2.1 - Biểu ñồ màu sắc CIE 1931 21

Hình 2.2 - Nguyên lí ño màu theo không gian màu XYZ 22

Hình 2.3 - Không gian màu LAB 23

Hình 2.4 - Các giá trị thể hiện sự sai khác Delta 24

Hình 2.5 - Nguyên lý ño ñộ màu dùng máy phân tích phổ 28

Hình 2.6 - Nguyên lý phương pháp ño màu kích thích 3 thành phần. 29

Hình 2.7 - Sơ ñồ chức năng hệ thống ño màu ER 50 PA 32

Hình 2.8 - Mô tả hoạt ñộng của ER 50 PA 33

Hình 2.9 - Giao diện ES 18E ñược ñi kèm theo hệ thống ño màu ER 50 PA .36

Hình 2.10 - Mô hình nối cáp của hệ thống ER 50PA 37

Hình 3.1 - Sơ ñồ khối của hệ thống ño và kiểm tra ñộ màu của giấy 39

Hình 3.2 - Cảm biến Keyence FD – M100AT 41

Hình 3.3 - Cảm biến CYB – 52S Westzh 43

Hình 3.4 - Van tiết lưu VXD23 44

Hình 3.5 - ðộng cơ Servo Motor Yashawa 45

Hình 3.6 - Bơm dẫn ñộng từ Argal AM 46

Hình 3.7 - Biến tần Siemens MM410 47

Hình 3.8 - Bảng ñiều khiển biến tần Siemens MM410 49

Hình 3.9 - Sơ ñồ cấu trúc của PLC S7 - 300 52

Hình 3.10- Minh họa ngôn ngữ lập trình STL 59

Hình 3.11 - Minh họa ngôn ngữ lập trình LAD 60

Hình 3.12 - Minh họa ngôn ngữ lập trình khối FDB 60

Hình 3.13 - Tổng quan phần cứng hệ thống ño ñiều khiển màu 61

Hình 3.14 - Ghép nối vào ra của biến tần Siemens M410 65

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
viii

Hình 3.15 - Nối dây ñầu vào của PLC S7 – 300 với thiết bị ño ñầu ra kiểu
ñiện áp 65

Hình 3.16 - Nối dây ñầu vào của PLC S7 – 300 với thiết bị ño ñầu ra kiểu vào
dòng ñiện 65

Hình 3.17 - Nối dây ñầu ra của PLC S7 – 300 với tải dòng ñiện và ñiện áp 66

Hình 3.18 - Nối dây cấp nguồn ñầu ra cho Module của PLC S7 – 300 66

Hình 3.19 - Tổng quát cách nối dây trong PLC S7 – 300 66

Hình 4.1 - Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển bơm 68

Hình 4.2 - Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển 69

Hình 4.3 - Tạo “New Project” bằng Step 7 Pro v5.5 72
Hình 4.4 - Tạo CPU314 trên Step 7 Pro v5.5 72

Hình 4.5 - Chọn khối OB1 trên Step 7 Pro v5.5 73
Hình 4.6 - Tạo project 74
Hình 4.7a - Tạo Driver kết nối giữa WinCC - PLC 75
Hình 4.7b - Tạo Driver kết nối giữa WinCC – PLC 76
Hình 4.7c - Tạo Driver kết nối giữa WinCC – PLC 76
Hình 4.7d - Tạo Driver kết nối giữa WinCC - PLC 77
Hình 4.8a - Tạo Tag Group 77
Hình 4.8b - Tạo Tag Group 78
Hình 4.8c - Giao diện Tag Group 78
Hình 4.9 - Giao diện khối OB1 79
Hình 4.10 - Giao diện khối FC1 79
Hình 4.11 - Giao diện khối FC2 79
Hình 4.12 - Giao diện khối FC3 80
Hình 4.13 - Tạo Picture mô phỏng 80
Hình 4.14 - Giao diện tạo Picture mô phỏng 81
Hình 4.15 - Thư viện Tank trong WinCC 82
Hình 4.16 - Thư viện Pumps trong WinCC 82
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
ix

Hình 4.17 - Thư viện Valves trong WinCC 83
Hình 4.18 - Thư viện Pipes Smart Object trong WinCC 83
Hình 4.19 - Vẽ mô phỏng trên WinCC 84
Hình 4.20a - Giao diện mô phỏng WinCC 84
Hình 4.20b - Giao diện mô phỏng WinCC 85
Hình 4.20c - Gắn các Tag vào giao diện mô phỏng 85
Hình 4.20d - Gắn các Tag vào giao diện mô phỏng 86
Hình 4.21a - Thiết lập ñồ thị mô phỏng trong WinCC 86
Hình 4.21b - Thiết lập ñồ thị mô phỏng trong WinCC 87
Hình 4.21c - Thiết lập ñồ thị mô phỏng trong WinCC 87

Hình 4.21d - Thiết lập ñồ thị mô phỏng trong WinCC 88
Hình 4.21e - Thiết lập ñồ thị mô phỏng trong WinCC 88
Hình 4.22 - Chạy Run trên PLC SIM 89
Hình 4.23 - Chạy mô phỏng hệ thống trên WinCC 89
Hình 4.24a - Giao diện sau khi thiết kế 90
Hình 4.24b - Giao diện sau khi thiết kế 90
Hình 4.24c - Giao diện sau khi thiết kế 91
Hình 4.25 - Mô hình cảm biến ñầu ño ER 50 PA 91
Hình 4.26 - ðồ thị sau khi chạy mô phỏng 92
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
1

PHẦN MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết của ñề tài
Ở nước ta hiện nay, phần lớn các nhà máy giấy chưa có hệ thống ñiều
khiển màu của giấy, ñiều này dẫn ñến chất lượng giấy của chúng ta thay ñổi,
không ổn ñịnh và khó cạnh tranh với các sản phẩm giấy nhập ngoại.
Việc ổn ñịnh chất lượng các sản phẩm giấy ñầu ra trong các nhà máy
giấy của Việt Nam hiện nay có vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất
lượng sản phẩm ñồng thời cũng giúp cho việc hội nhập với thị trường thế
giới nhanh chóng hơn. ðo và ñiều khiển màu của giấy trong công ñoạn ñầu
ra của các nhà mấy giấy là một quá trình có ý nghĩa quyết ñịnh ñối với sản
phẩm ñầu ra này.
Từ những phân tích trên, tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: "Nghiên cứu, thiết
kế hệ ño và ñiều khiển ñộ màu, ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy".
Trong ñề tài này tập trung nghiên cứu phương pháp ño và các phương pháp
ñiều khiển ñộ màu của giấy. Tác giả cũng sẽ liên hệ với một hệ thống ñiều khiển
cụ thể trong một nhà máy hiện ñại ở Việt Nam hiện nay (Tổng công ty giấy Bãi
Bằng là một ví dụ) nhằm chỉ ra các ưu thế của hệ thống thiết kế.

2. Nhiệm vụ trong ñề tài
Những năm gần ñây, cùng với sự phát triển của công nghệ vi ñiều khiển, kĩ
thuật truyền thông và công nghệ thông tin ñã tạo ra những chuyển biến mạnh mẽ
của ngành kĩ thuật ðo lường và ðiều khiển. Các hệ thống sản xuất trong công
nghiệp hiện nay ñều là những hệ thống thông minh, kết hợp ñược nhiều tính
năng hoạt ñộng cùng lúc với công suất hoạt ñộng cao, hoạt ñộng chính xác ít khi
xảy ra lỗi. ðể ñược như vậy, trong quá trình thiết kế và lắp ñặt hệ thống dây
chuyền công nghiệp, các nhà sản xuất ñã tận dụng tối ưu hóa những lợi thế của
nền khoa học kĩ thuật tiên tiến áp dụng vào sản xuất. Qua ñó làm cho sự ñiều
khiển, kiểm tra, ghép nối hệ thống dễ dàng, chính xác và an toàn. Vậy nhiệm vụ
trong ñề tài này là:
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
2

- Nghiên cứu các nguyên lí ño màu trong công nghiệp
- Thiết kế phần cứng: thiết kế các thiết bị cơ cấu vận hành, ño lường ñiều
khiển, truyền dẫn tín hiệu
- Thiết kế phần mềm: mô phỏng thành công hoạt ñộng của hệ thống với
việc sử dụng bộ ñiều khiển trung tâm PLC S7 - 300 và phần mềm mô phỏng
WinCC với các lưu ñồ thuật toán, ngôn ngữ lập trình tự thiết kế.
3. Cấu trúc của ñề tài nghiên cứu
Chương 1: Thực trạng của các hệ thống kiểm ñịnh chất lượng giấy ở
nước ta hiện nay
Chương 2: Các phương pháp ño màu của giấy
Chương 3: Thiết kế phần cứng hệ ño và ñiều khiển ñộ màu của giấy
Chương 4: Xây dựng các thuật giải và phần mềm cho hệ thống
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nhóm các phương pháp phân tích và tổng hợp
- Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
3

Chương 1 - THỰC TRẠNG CỦA CÁC HỆ THỐNG KIỂM
ðỊNH CHẤT LƯỢNG GIẤY Ở NƯỚC TA HIỆN NAY


1.1 Giới thiệu về công nghệ sản xuất giấy
1.1.1 Khái quát về giấy
Giấy là một loại vật liệu ñược làm từ chất xơ dày từ vài mm ñến vài cm,
thường có nguồn gốc thực vật và ñược tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết
Hydro không có chất kết dính. Thông thường giấy ñược sử dụng dưới dạng
những lớp mỏng nhưng cũng có thể dùng ñể tạo hình các vật lớn. Trên
nguyên tắc giấy ñược sản xuất từ bột gỗ hay bột giấy.
Loại giấy quan trọng nhất về văn hóa là giấy viết. Bên cạnh ñó giấy còn
ñược sử dụng làm vật liệu gián bao bì, trong nội thất như giấy dán tường, giấy
vệ sinh hay trong thủ công trang trí…
Trong công nghiệp sản xuất giấy (hình 1.1a và hình 1.1b), người ta có thể
sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ hoặc cũng có thể sử dụng giấy ñã
qua sử dụng làm nguyên liệu. Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính ñể làm giấy
là sợi xenluylô từ gỗ hoặc rơm rạ, ngoài ra còn dùng ñến keo và các chất ñộn.
ðộ dài của các sợi xenluylô thay ñổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh
hưởng ñến chất lượng và ñộ bền của giấy theo thời gian. Các loại gỗ thích hợp
cho sản xuất giấy bao gồm: vân nam, linh sam, thông, thông rụng lá, sồi, dương,
cây bu lô, bạch ñàn … Tùy vào ñiệu kiện của từng ñịa phương về tài nguyên
giấy sẽ quyết ñịnh loại gỗ nào ñược sử dụng ñể sản xuất giấy. Trên nguyên tắc
tất cả các loại có xenluylô ñều có khả năng sử dụng ñể sản xuất giấy. Giấy cũ
càng ñược sử dụng làm nguyên liệu giấy nhiều hơn.
Việc sử dụng giấy ñã qua sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy hiện
nay ñang là phương hướng phát triển của ngành công nghiệp giấy. Ưu ñiểm

của việc sử dụng giấy qua sử dụng trong sản xuất giấy là chỉ cần ñánh tơi và
nghiền bột giấy trong thời gian ngắn hơn sử dụng gỗ, góp phần giải quyết các
vấn ñề về môi trường, tiết kiệm ñược tài nguyên môi quốc gia là gỗ. Nhược
ñiểm khi sử dụng giấy ñã qua sử dụng là bột giấy loại này có ñộ bụi cao.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
4


Hình 1.1a - Lược ñồ quy trình



Hình 1.1b - Hình ảnh quy trình sản xuất
Khai thác gỗ từ

r
ừng

Thái mỏng

Hấp

Làm sạch

ðập vụn

Tr
ộn n
ư
ớc, hóa

ch
ất, phẩm

Nhập liệu

Ống lăn
Trục ép

Lô sấy, ép quang

Kiểm soát sản xuất


Ra cuộn
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
5

Khi bột ñược cán thành giấy, trên lưới xeo sẽ hình thành những băng
giấy ướt, sau ñó ñược ép, sấy hoặc qua một số công ñoạn xử lý bề mặt ñể cho
ra những sản phẩm giấy khác nhau. Cuối cùng là khâu hoàn thành. Giấy ñược
cắt thành cuộn hoặc tờ rồi ñem nhập kho hoặc chờ xuất xưởng. Khi sử dụng
chúng ta sẽ thấy có nhiều loại giấy với ñộ bền, ñộ bóng, ñộ trắng khác nhau.
ðiều ñó phụ thuộc vào nguyên liệu gỗ, hoá chất tẩy trắng và kỹ thuật gia
công. Gỗ có sợi xenluylô càng dài thì ñộ bền càng cao. ðộ trắng của giấy phụ
thuộc vào ñộ chín của bột và tỷ lệ hoá chất. Riêng ñộ bóng của giấy thì phải
thêm công ñoạn cán bóng hoặc dùng hoá chất trắng bề mặt. Tuỳ mục ñích sử
dụng mà người ta chọn loại nguyên liệu và công nghệ chế biến phù hợp. Giấy
việt học sinh chỉ cần dùng các loại gỗ có sợi xenluylô trung bình như bạch ñàn,
keo, bồ ñề, nếu dùng giấy trắng bóng qúa sẽ có hại cho mắt. Giấy dùng làm
lịch, tranh thì phải dùng giấy dối vừa trắng vừa bóng. ðể sản xuất loại giấy này

phải dùng loại gỗ sợi dài như thông, dó. Giấy làm ra phải tráng qua lượt tráng
bề mặt ñể làm tăng ñộ nhẵn và dễ in. Còn các loại giấy bao gói, bìa các-tông thì
chỉ cần dùng nguyên liệu sợi ngắn như bã mía, rơm, gỗ keo tai tượng
1.1.2 Công nghệ sản xuất giấy trong công ty giấy Bãi Bằng
1.1.2.1 Phân xưởng nguyên liệu
Phân xưởng nguyên liệu có một hệ thống kho bãi rất rộng, với một bãi
nguyên liệu có diện tích 12.000 m
2
. Và một dây chuyền máy chặt gỗ, hai dây
chuyền máy chặt tre, nứa.
a. Dây truyền máy chặt gỗ
Gỗ từ sân nguyên liệu ñược các xe cặp ñưa lên bàn bốc. Bàn bốc ñược
chuyển ñộng bằng mô tơ thuỷ lực và với tốc ñộ từ 246 m/phút. Gỗ từ bàn bốc
ñược chuyển ñến bàn tách, bàn tách là hệ thống chuyển ñộng bằng mô tơ thuỷ
lực với cấu trúc nhông tải.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
6

Gỗ từ bàn tách ñược chuyển xuống hệ thống băng tải, băng tải chuyển
ñộng nhờ vào một ñộng cơ có công suất 11 kW truyền ñộng quay một lô dẫn
chính. Kích thước băng tải:
Chiều dài băng tải: 18 (m)
Chiều rộng băng tải: 1 (m)
ðộ nghiêng băng tải: 5°
Tốc ñộ băng tải: 1,5 m/s
Gỗ từ băng tải ñược chuyển ñến hệ thống truyền ñộng con lăn, các con
lăn ñược truyền ñộng bởi các mô tơ ñiện. Sau ñó gỗ ñược ñưa vào thùng bóc
vỏ. Thùng bóc vỏ ñược chế tạo theo hình trụ, theo chiều dọc bên trong thùng
ñược gắn các gờ bóc vỏ, giữa các gờ bóc vỏ là các khe thoát vỏ. Các thông số
kỹ thuật của thùng bóc vỏ:

Kích thước thùng: θ 3,8 3 36 (m)
Tốc ñộ: 0 4 10 (v/p)
Công suất mô tơ truyền ñộng: 2 3 134 (kW)
Tốc ñộ mô tơ: 1.500 (v/p)
Chiều rộng của rãnh thoát vỏ: 0,050 (m)
Hiệu suất bóc vỏ của thùng phụ thuộc vào kích thước, lượng gỗ ñưa vào
thùng và tốc ñộ của thùng. Thùng bóc vỏ có hiệu quả nhất khi lượng gỗ nạp
vào bằng 1/2 thùng theo tiết diện ngang. Nếu nạp vào ít gỗ sẽ phá vỡ thế song
song làm gỗ bị gãy dẫn ñến thất thoát. nếu nạp gỗ vào thùng quá nhiều dẫn
ñến gỗ qua thùng nhanh, hiệu quả bóc sẽ kém. Gỗ ñã bóc vỏ ñược ñưa ñến
máy chặt gỗ 523 Cr 913 bằng hệ thống con lăn.
Các thông số kỹ thuật của máy chặt:
ðường kính mâm dao: 2,400 (m)
Số lưỡi dao: 8 (chiếc)
Tốc ñộ mâm dao: 400 (v/p)
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
7

Công suất mô tơ: 500 (kW)
Công suất chặt: 300 4 400 (m
3
/h)
ðường kính gỗ tối ña ñưa vào máy: 0,16 4 0,35 (m)
Gỗ từ con lăn ñược ñưa vào máy chặt, dưới tác dụng của dao bay dao ñế
gỗ ñược chặt ra thành từng mảnh nhỏ. Qua khe hở trong mâm dao gỗ mảnh
ñược cánh quạt tạo gió gạt thổi mảnh ñến buồng làm ñều. Dòng mảnh ñi qua
buồng làm ñều với lưu lượng 300 4 600 m
3
/h, Thể tích buồng 9,5 m
3

. Mảnh
ñược nạp vào buồng làm ñều bằng băng tải (ñối với tuyến tre nứa) hoặc bằng
ống thổi (ñối với tuyến gỗ). Buồng làm ñều phân phối mảnh ñều ñặn vào tâm
sàng. Thông số kỹ thuật của máy sàng mảnh:
Công suất sàng mảnh: 400 - 650 (m
3
/h)
Số tấm sàng: 8 (chiếc)
Tổng diện tích mặt sàng: 11,7 (m
2
)
Công suất mô tơ: 7,5 (kW)
Trọng lượng sàng: 4,75 tấn và 4,4 tấn
Gỗ mảnh dưới sàng ñược vận chuyển ñến kho chứa mảnh bằng hệ thống
băng tải cao su. Các thông số kỹ thuật của hệ thống băng tải mảnh:
Chiều dài băng tải tính ñến ñầu trục: 88,6 (m)
Chiều rộng: 0,8 (m)
Tốc ñộ: 1,2 (m/s)
Công suất: 250 (m
3
/h)
Công suất mô tơ: 7,5 (kW)
Sàng mảnh có nhiệm vụ tách những mảnh hợp qui cách và phế thải ra
còn phần mảnh quá cỡ ñược ñưa vào máy chặt lại.
Số lượng gỗ mảnh trên sàng quá cỡ ñược chặt lại, sau ñó ñược thổi lại
sàng nhờ quạt thổi lắp bên trong máy chặt lại.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
8

b. Dây chuyền máy chặt tre, nứa

Tuyến tre nứa có hai bàn bốc, bàn bốc số 1 và bàn bốc số 2 tương ứng
chúng cấp mảnh vào hai máy chặt Cr 910 và Cr 911.
Hai máy chặt này có thông số kỹ thuật như sau:
Kích thước cửa nạp: 0,45 3 1 m
Số lượng con lăn nạp: 11
Công suất mô tơ: 2 3 15 kW, 13 400 kW
Tre nứa sau khi chặt ñược vận chuyển bằng hệ thống băng tải và vít xoắn
tới máy sàng sau ñó ñến bộ phận rửa và vận chuyển ñến kho chứa. Số mảnh
không ñúng qui cách sẽ ñược chặt lại bằng các máy chặt lại rồi lại tiếp tục
quay trở lại máy sàng.
1.1.2.2 Phân xưởng bột
Quá trình sản xuất bột giấy theo qui trình nấu bột sun phát thông dụng
gồm 3 giai ñoạn chính:
a. Quá trình nấu
- Nạp mảnh:
Nguyên liệu gồm hai loại chính là gỗ và tre, nứa ñược ñể riêng trên sân
nguyên liệu. Từ ñây mảnh ñược vận chuyển tới các si lô chứa mảnh ở ñỉnh
nồi nấu bằng hệ thống ống thổi chung. Máy thổi mảnh có năng suất thổi mảnh
là 250 m
3
/h, với một ñộng cơ ñiện công suất 250 kW.
Hệ thống chất chặt mảnh bằng hơi làm cho mảnh nạp vào nồi nấu với
khối lượng lớn và ñồng ñều. Hơi phun ra từ thiết bị chất chặt mảnh làm cho
mảnh xoáy tròn và rơi xuống phân bố ñều trong nồi, quá trình này làm cho
không khí chứa trong mao dẫn của mảnh thoát ra ngoài tạo ñiều kiện cho
mảnh thẩm thấu dịch nấu tốt hơn.
- Nạp dịch:
Dịch ñược nạp bằng hệ thống nạp dịch tự ñộng và có hệ thống ñồng hồ
ño thể tích kiểu ñiện từ. Dịch ñược nạp bằng các bơm và phun từ các vòi phân
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

9

phối dịch bên trong trên ñỉnh nồi nấu, việc nạp dịch tự ñộng dừng khi lượng
dịch nạp vào nồi ñã ñủ theo tính toán.
- Nấu bột:
Việc nấu bột ñược thực hiện trong 3 nồi nấu có kích thước như sau:
Thể tích 1 nồi: 140 (m
3)

ðường kính trụ: 4 (m)
Tổng ñộ cao: 14,5 (m)
ðường kính miệng nồi: 0,8 (m)
ðường kính ñáy nồi: 0,6 (m)
áp lực thiết kế: 1,4 (Mpa)
Nhiệt ñộ thiết kế: 235°C
Tre nứa và gỗ có chu kỳ nấu khác nhau vì chu kỳ nấu ñược xác ñịnh
bằng tốc ñộ phân huỷ Lignin của các loại nguyên liệu thô khác nhau. Nhiệm
vụ chính của khâu này là cung cấp bột có chất lượng ñồng ñều, có trị số Kapa
ở mức tiêu thụ ít hoá chất tẩy càng tốt và các ñặc tính bền của sản phẩm có
thể chấp nhận ñược.
- Phóng bột:
Bột ñược phóng từ nồi nấu sang bể phóng bằng van phóng ñáy, van
này ñược trang bị bộ khởi ñộng ñiện ñể nó ñược mở từ từ và ñều ñặn, ñảm
bảo an toàn khi phóng bột. Việc phóng bột ñược van tiết lưu khống chế
trong vòng 20 phút. Van phóng ñáy của nồi nấu ñược nối liên ñộng với
công tắc báo mức bột ở bể phóng, nếu mức bột ở bể phóng báo cao thì van
phóng ñáy của nồi nấu sẽ tự ñộng ñóng lại. Bột từ bể phóng sẽ ñược ñưa
ñến công ñoạn rửa ñể xử lý.
b. Quá trình rửa bột
Quá trình rửa nhằm giảm lượng hoá chất cho quá trình tẩy. Quá trình rửa

ñược tiến hành theo phương pháp rửa ngược chiều ñối lưu thông dụng qua 4
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
10

giai ñoạn trên máy rửa chân không. Mỗi máy lọc rửa là một giai ñoạn riêng
biệt thiết kế theo kiểu lô chân không tự hút.
Bột ñã rửa ra khỏi máy lọc rửa thứ tư ñược pha loãng tới 4% ở vít tải kép
trước khi rơi xuống bể trộn bột thô. Năng suất của công ñoạn rửa ñược xác
ñịnh bằng tốc ñộ của lô rửa và ñộ dày của tấm bột trên lô rửa. Các máy rửa
ñều ñược trang bị dao bóc bột bằng hơi và quạt thổi nâng bột bằng không khí
ñể làm phương tiện bóc tấm bột.
Nguyên lý làm việc của máy rửa chân không:
Bột có nồng ñộ từ 0,8% 41,5% ñược chảy tràn từ hòm bột vào bồn lô lọc
rửa, khi lô quay các khoang chìm dưới mức bột có trong bồn, bột ñược hút
bám về phía mặt lô và hình thành một lớp bột trên bề mặt lô rửa, tại vị trí này
khoang ñược thông với khí quyển nhờ van côn do ñó dịch lọc dễ dàng thay
thế không khí và ñi vào vùng hút của lô, khi ñó bột hút bám về phía mặt lô và
hình thành một lớp bột trên bề mặt lưới lọc rửa. Trong khi khoang ñang
chuyển ñộng ở phần bồn chứa bột thì lớp bột ñược hình thành từ từ trên bề
mặt lưới lọc, khi khoang ñi lên trên bề mặt lớp bột của bồn thì tấm bột ñược
chuyển dịch từ từ về phía vùng bóc bột. Từ dao bóc bột tấm bột ñược rơi
xuống vít tải kết hợp ñánh tơi và ñưa xuống bể chứa. Sau ñó bột ñược ñưa ñến
bộ phận sàng, tại ñây một phần các tạp chất nặng ñược tách ra bởi lực ly tâm
và ñược tập chung tại một máng chứa sau ñó bột ñược chảy tràn ñi xuống
theo hình xoáy giữa mặt sàng và rô to, bột hợp cách ñi qua mặt sàng bởi xung
lực của rôto xuống khoang chứa và ñi theo ñường cửa hợp cách. Bột không
hợp cách là bột không lọt qua mặt sàng nó tiếp tục ñi tới khoang chứa và ñược
thải qua ñường cửa thải ở ñáy sàng.
c. Quá trình tẩy trắng bột
Quá trình này loại bỏ các phần tử Lignin ăn sâu vào trong sợi xenluylô

làm cho sợi xenluylô trắng, mềm ra theo yêu cầu của sản xuất.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
11

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
12

Quá trình tẩy trắng bột ñược tiến hành theo 4 giai ñoạn:
- Giai ñoạn 1 (giai ñoạn Clo hoá)
Tác nhân tẩy là Clo khí, bột thô sau sàng ñược ñưa vào tháp nồng ñộ
cao, bột ñược pha loãng ở ñáy tháp với nồng ñộ khoảng 4%. Bột và nước Clo
ñược bơm tới máy trộn Clo. Tháp Clo là loại tháp ñôi ngược dòng và xuôi
dòng. Bột ñược ñưa tới máy khuấy Clo lắp ở ñáy tháp ngược dòng tại tháp
ngược dòng bột có thời gian lưu lại là 10 phút sau ñó bột chảy sang tháp xuôi
dòng với thời gian lưu là 20 phút . Bột tiếp tục ñược bơm lên máy rửa 1 trước
máy rửa bột ñược pha loãng tới 1.
- Giai ñoạn 2
Dung dịch NaOH 10% ñược nạp vào bột ñã rửa trên máy rửa 1, sau ñó
bột ñược ñưa vào máy trộn hơi gia nhiệt có nhiệt ñộ từ 708C4 788C. Dung
dịch H
2
O
2
nồng ñộ 2,5% ñược bổ xung vào ở ngay sau máy trộn hơi. Sau ñó
bột ñược chuyển vào tháp trích ly kiềm. Tại ñây bột ñược pha loãng ở nồng
ñộ 1,2%4 3% bằng nước lọc trích ly rồi bơm lên máy rửa 2. Dung dịch NaCL
40 g/l và NaCL 10% ñược nạp vào bột ñã rửa trên máy hai ñể chuẩn bị cho
giai ñoạn Hybo1.
- Giai ñoạn Hypo1
Lượng nạp NaCL ñã nói ở trên chiếm 60% tổng lượng NaCL nạp ở cả

hai giai ñoạn, tuỳ theo sản lượng bột mà ñiều chỉnh lượng bột lưu lại trên tháp
Hypo1. Dịch lọc cho máy rửa trong giai ñoạn Hypo1 ñược bơm lên các vòi
phun rửa trong giai ñoạn trích ly kiềm.
- Giai ñoạn Hypo2
Lượng Hypo cho tẩy giai ñoạn này khoảng 40% tổng lượng Hypo ở hai
giai ñoạn Hypo1 và Hypo2. Việc thực hiện pha loãng trong ñáy tháp Hypo2
và rửa bột trên máy rửa dùng nước lọc của chính công ñoạn này, sau ñó bột
ñược ñưa vào bể chứa.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
13

d. Quá trình thu hồi kiềm
Quá trình thu hồi nhằm tái sử dụng hoá chất sau khi nấu và giảm ô
nhiễm môi trường.
Hệ thống thu hồi kiềm bao gồm các thiết bị: Chưng bốc, nồi hơi thu hồi,
và xút hoá.
- Quá trình chưng bốc dịch ñen:
Dịch ñen sau rửa từ bể chứa ñược bơm vào tháp Oxh I, từ ñây dịch ñen
ñược ñưa qua các hiệu trưng bốc và ñược bơm cấp vào bể chứa dịch ñen ñặc.
Dịch ñen sau chưng bốc ñược chứa vào hai bể Ch 007 và Ch 008, từ ñó
dịch ñen ñược ñưa vào tháp Oxh II. Tại tháp Oxh II dịch ñen ñặc ñược tiếp
tục ô xy hoá sau ñó ñược ñưa tới lò ñốt thu hồi.
- Nồi hơi thu hồi
Dịch ñen sau chưng bốc ñược ñưa sang lò hơi thu hồi, nhiệt ñộ dịch ñen
khoảng 1058C 4 1108C, hàm lượng chất rắn khoảng 45%450% trong ñó 30%
là hợp chất hữu cơ từ gỗ phần còn lại là hợp chất vô cơ. Dịch ñen này ñược
ñưa vào thiết bị chưng bốc tầng và ñược tiếp xúc với khí nóng của lò làm cho
nước bốc hơi và dịch ñen ñặc lại nồng ñộ khoảng 60. Nhiệt ñộ trong lò từ
2008C 413008C ñã nung chảy các chất vô cơ và chảy ra khỏi lò ñốt theo

máng vào bể hoà tan. Khí thải từ lò ñốt thu hồi ñến bộ phận thu hồi nhiệt sau
ñó vào bộ phận lắng tĩnh ñiện. Bộ phận lắng tĩnh ñiện gồm những bản cực
tích ñiện với ñiện thế khoảng 70 kV, dưới tác dụng của lực ñiện trường các
hạt bụi sẽ bám vào các ñiện cực rồi ñược thu hồi chở lại.
- Công ñoạn xút hoá
Dịch xanh từ nồi hơi thu hồi ñược bơm tới bể lắng trong, các hạt rắn lắng
xuống ñược gạt lên tục vào tâm bể và ñịnh kỳ thải ra ngoài bằng van xả ñáy,
dịch xanh ñược bơm lên bể hoà vôi. Hỗn hợp dịch sau bể hoà tan vôi lần lượt
ñược ñưa qua các bể xút hoá 1, 2, 3 và bể trung gian. Từ bể trung gian hỗn
hợp dịch này ñược ñưa tới bể lắng trong dịch trắng, dịch trắng ñược ñem ñi
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
14

nấu bột. Phần dịch lắng xuống tại bể lắng dịch trong ñược ñưa ñến bể chứa
bùn vôi số 1 ở ñây dung dịch tiếp tục ñược lắng phần dịch lắng ñược ñưa tới
bể chứa bùn vôi số 2 sau ñó ñược ñưa tới máy lọc bùn vôi và thải ra ngoài.
1.1.2.3 Phân xưởng xeo
a. Quá trình chuẩn bị bột
Quá trình này nhằm cung cấp ñủ bột cho máy xeo với nồng ñộ ổn ñịnh,
ñộ nghiền hợp lý, phối trộn tỷ lệ giữa các loại bột hợp lý trên cơ sở sản xuất
từng loại giấy theo yêu cầu của máy xeo ñồng thời bổ xung các chất phụ gia
theo một tỷ lệ phù hợp cho từng loại giấy sản xuất.
Quá trình chuẩn bị bột có hai giai ñoạn chính:
- Nghiền bột: Có hai loại máy nghiền ñó là nghiền thuỷ lực và nghiền
côn. Nghiền thuỷ lực dùng ñể ñánh tơi bột thường là bột tấm. Nghiền côn có
công dụng cắt sơ sợi theo yêu cầu sản xuất làm cho sơ sợi trương nở ra ñể
thuận tiện cho quá trình hình thành tờ giấy trên lưới. Nghiền côn thường dùng
ñể nghiền tinh, tinh chỉnh lại bột sau quá trình nghiền chính.
- Chất phụ gia: Trong sản xuất việc sử dụng các phụ gia phụ thuộc vào
môi trường sản xuất (a xit tính, kiềm tính). Công ty giấy Bãi Bằng sản xuất

giấy trong môi trường kiềm tính. Việc bổ xung chất phụ gia sẽ làm cho tờ
giấy có tính chất tốt hơn, ñộ trắng hơn, ñộ láng mịn hơn, chống thấm nước tốt,
tăng sản lượng và tăng giá thành.
Các chất phụ gia dùng trong dây truyền sản xuất giấy theo môi trường kiềm tính:
+ Keo AKD: Việc bổ xung keo AKD vào bột giấy làm cho sự dính bám
+ Tinh bột Cationic: Tinh bột này có tác dụng tăng ñộ bền của giấy, trợ giúp
cho sự bảo lưu các thành phần trong hỗn hợp bột giấy
+ Muối CaCO
3
: Muối này dùng làm chất ñộn, và làm tăng ñộ trắng, ñộ mịn
và tăng trọng lượng của tờ giấy
+ Chất trợ bảo lưu: Tạo ra ñộ bảo lưu ñể giữ lại các thành phần của bột
giấy trên lưới