Đồ án thiết kế hệ thống truyền động động cơ xeo giấy, dây truyền II công ty giấy Hoàng Văn Thụ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (750.56 KB, 87 trang )
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Lời nói đầu
Trong điều kiện công cuộc kiến thiêt nước nhà đang bước vào thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách
thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước
những nhiệm vụ năng nề. Đất nước đang cần sức lực và trí tuệ cũng như lòng
nhiệt huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ sư tương lai.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung
và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay
đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn
của sản xuất đòi hỏi những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những
kiến thức chuyên nghành một cách sâu rộng.
Trong khuôn khổ chương trình đào tạo kỹ sư nghành tự động hoá - cung cấp
điện; nhằm giúp cho sinh viên trước khi ra trường có điều kiện hệ thống hoá lại
những kiến thức đã được trang bị ở trường cũng như có điều kiện tiếp cận với
những mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng thời
cũng giúp cho sinh viên có cơ hội tư duy độc lập nghiên cứu và thiết kế. Trường
Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên trước khi ra
trường làm đồ án tốt nghiệp - bản đồ án tốt nghiệp này ra đời trong hoàn cảnh đó.
Thực tiễn trong các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề là phải
cải tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là
giữ lại những phần thiết bị đã hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và thay thế
những phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhược điểm để cho ra những thiết bị có độ
hoàn thiện cao. Khi đưa vào sản xuất cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao.
Dựa trên nền tảng đó bản đồ án thiết kế hệ thống truyền động động cơ xeo giấy,
dây truyền II công ty giấy Hoàng Văn Thụ tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ
thống trang bị điện cho hệ thống. Bản đồ án gồm 6 phần:
Phần I: Khảo sát, phân tích công nghệ giấy tại nhà máy.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Phần II: Phân tích, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch kích từ và
mạch phần ứng.
Phần III: Tính chọn thiết bị cơ bản trong hệ.
Phần IV: Xây dựng đặc tính tĩnh và kiểm tra chất lượng hệ thống.
PhầnV: Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.
PhầnVI: Thuyết minh nguyên lý làm việc toàn hệ thống.
Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với những lỗ lực cao của bản thân nội
dung của bản đồ án được xây dựng trên cơ sở những tính toán logic và khoa học
có tính thuyết phục cao. Bản đồ án được trình bày một cách logic, gọn nhằm giúp
cho người đọc dễ hiểu, các số liệu được lấy từ những tài liệu có uy tín. Tuy nhiên,
do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên
bản đồ án không khỏi còn những khiếm khuyết. Em mong nhận được sự góp xây
dựng của các thầy cũng như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Trong qúa trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo
nhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự góp ý xây dựng của các bạn bè đồng
nghiệp. Đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Ngọc Kiên công tác trong bé môn
tự động hoá của trường. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ này.
Sinh Viên
Thiều Đức Tuyên
SVTK: Thiều Đức Tuyên
2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Phần I: khảo sát và phân tích công nghệ
giấy
tại nhà máy
I. TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT GIẤY XI MĂNG:
Ngày nay trong quá trình phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,
xây dựng chiếm một vai trò quan trọng, lượng xi măng cung cấp cho công việc
này ngay càng lớn và chất lượng đòi hỏi cũng ngày càng cao. Để hòa nhập với sự
phát triển của xã hội công ty giấy Hoàng Văn Thụ đã tiến hàng nhập và đư dây
truyền II (một dây truyền mới của cộng hoà liên bang đức) đi vào sản xuất giấy
làm vỏ xi măng chất lượng cao.
Ta biết rằng xi mang là một loại vật liệu có khối lượng rất nặng đòi hỏi phải
có độ cách Èm tốt, do vậy vỏ bao phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo độ dai, độ bền, kéo xé, để tránh hư hỏng trong quá trinh vận
chuyển.
+ Đảm bảo độ bóng, nhẵn, chống Èm tốt. Đây là một trong những yếu tố vô
cùng quan trọng, bởi vì nếu điều kiện này không đảm bảo thì xi măng sẽ hút
Èm,dÉn đến sự biến thiên lý tính và hoá tính,làm cho chất lượng của giấy giảm rõ
rệt.
II. KHẢO SÁT DÂY TRUYỀN II CỦA NHÀ MÁY:
Từ quá trình khảo sát thực tế tại nhà máy ta đưa ra được sơ đồ mặt bằng nhà
nghiền và sơ đồ mặt bằng nhà xeo của dây truyền II như trên hình vẽ 1.1 và hình
vẽ 1.2. Đây là sơ đồ mô tả đầy đủ từng quá trình, từng công đoạn làm giấy của
nhà máy.Từ sơ đồ này ta sẽ tiến hành phân tích và tìm hiểu được từng phần của
dây truyền.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
3
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
III. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ:
Nguồn giấy của nhà máy được đưa vào hệ thống gồm 2 phần nguyên liệu là
giấy phế liệu và bột giấy. Hai phần nguyên liệu này được đưa vào dây truyền hoàn
toàn độc lập với nhau.
1. Nguồn giấy phế liệu:
Sau khi đươc thu gom về bãi tập kết, giấy phế liệu được phân loại, rồi được
đưa tới băng tải chuyển đến bể nghiền (hay còn gọi là bể xay). Ở đây giấy sẽ đươc
xé nhỏ ra nhờ động cơ không đồng bộ có thông số:
P=125 KW; ∆/Υ=380/220 v; n=740(v/p); cosϕ= 0.85.
Sau đó nguyên liệu sẽ được chuyển sang bể đánh tơi thô.Ở bể này nước được
cung cấp từ động cơ bơm nước và giấy vừa được xay sẽ đươc đánh tơi nhờ động
cơ không đồng bộ rô to lồng sóc có các thông sè:
P=15 KW; U= 380v; cosϕ= 0.83
Trong quá trình này do yêu cầu kỹ thuật nên người ta có sử dụng một số thiết
bị đo, kiểm tra nông độ của nguyên liệu. Khi nồng độ đạt trị số cho phép ta sẽ
dùng bơm để chuyển nguyên liệu từ bể đánh tơi thô sang bể đánh tơi tinh (ký
hiệu: 01_CH02). Bể này cũng được cung cấp nước vào từ động cơ bơm nước là
động cơ không đồng bộ có thông số:
P = 75kw; U = 380v, n = 2975(v/p), cosϕ = 0,9
Nguyên liệu vừa được chuyển sang lai tiếp tục được đánh tơi lên. Tuy nhiên
động cơ được sử dụng trong giai đoạn này luôn làm việc ở tốc độ cao, tương đối
SVTK: Thiều Đức Tuyên
4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
lớn so với giai đoạn trước. Quá trình này cũng có các thiết bị kiểm tra,giám sát và
khi nồng độ của nhiên liệu đã đạt đến trị số đặt thì nó được chuyển sang bể chứa.
2. Nguồn bột giấy:
Các công đoạn đưa bột giấy vào bể chứa cũng diễn ra hoàn toàn giống như
giấy phế liệu. Tuy nhiên mức độ sử lý hay cụ thể hơn là tốc độ nghiền của các
động cơ nghiền, đánh tơi, trong 2 bể đánh tơi thô và bể đánh tơi tinh (02_CH01 và
02_CH02) là nhỏ hơn so với công đoạn làm giấy phế liệu.
Từ bể đánh tơi tinh nhiên liệu sau khi đã đảm bảo sẽ được đưa vào bể chứa và
bể chứa này là nơi tập kết cuối cung của nhiên liệu, chuẩn bị bột giấy cho quá
trình đi vao sản xuất.
3. Bể chứa:
Bể chứa dùng để tập kết các nhiên liệu để chuẩn bị cho quá trinh tạo bột mới
đẻ đưa vào dàn xeo. Mặt khác tai đây nước vẫn được bơm vào bể với mục đích
làm mềm lý tính của nhiên liệu chuẩn bị cho quá trình nghiền.
4. Nghiền bột:
Bao gồm nghiền tinh và nghiền thô. Nghiền bột gắn liền với qua trình sử lý
hoá học trong môI trường nước ở nồng độ không quá 10%.
Mục đích của quá trình nghiền:
Do đặc điểm cấu trúc lý học và hoá học, các sơ sợi chưa được nghiền thì
không được sử dụng bất kỳ loại giấy nào. Khi chưa được nghiền thì sơ sợi chưa
liên kết với nhau được,rất cứng và chưa có điểm tiếp xúc với sơ sợi khác.
Thực chất của hai quá trình này là sử lý nghiền phù bột . Trong giai đoạn này
nước đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó có tác dụng làm tăng điều kiện hình
thành liên kết giữa các sơ sợi,từ đó làm thoả mãn yêu cầu của qua trình sản suất
giấy và góp phần làm đảm bảo yêu cầu tiêu chuẩn của giấy.
Nghiền Thô:
SVTK: Thiều Đức Tuyên
5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Đây là quá trình bột giấy sau khi từ bể chứa được nạp vào máy nghiền.Ở đây
bột sễ được nghiền bởi động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc có thông số:
P=250kw, ∆/Υ=380/220v, n=740(v/p); cosϕ=0,85
Thể tích của máy nghiền tương đối lớn và tốc độ động cơ vừa phải. Sau khi
kiểm tra lý tính và hoá tính đã đạt tới một trị số đảm bảo kỹ thuật ta sẽ chuyển bột
vào giai đoạn tiếp theo.
Nghiền tinh :
Bét sau khi đựoc sử lý từ giai đoạn trước (nghiền thô) sẽ tiếp tục được chuyển
và nạp vào máy nghiền tinh.Ở đây quá trình diễn ra hoàn toàn giống quá trình
nghiền thô.Tuy nhiên với yêu cầu lý tính và hoá tính cũng như yêu cầu kỹ thuật
của bột giấy sẽ ở mức cao hơn.
5. Nhựa thông:
Nhựa thông đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong quá trinh làm giấy,bởi
vì trong sản phẩm cuối cùng là giấy mà không có nhựa thông thì chất lượng của
giấy rất kém.Nó được thể hiện qua độ Èm cao, chữ viết hoặc in trên giấy sẽ
nhoè ,chất lượng giấy làm bao bì bảo quản bên trong không tốt.Chính vì vậy mà
bột sau khi kết thúc quá trình nghiền tinh nó sẽ được chuyển vào bể máy cùng với
nhựa thông (đã được làm nóng chảy).
Nhựa thông trước khi đưa vào bể máy nó ở dưới dạng rắn sau đó khi công
nghệ yêu cầu (đã có bột tinh đưa vào bể máy) nhựa thông răn sẽ được đưa vào bể
xử lý.ở đây nhựa thông rắn sẽ được tác dụng với dung dịch hoá chất và được một
động cơ đánh rất mạnh, sau khoảng thời gian (3 ÷ 5) giây nhựa thông chuyển sang
trang thái lỏng và được bơm đưa vào bể máy.
Chó ý:
Mặc dù nhựa thông là một trong những thành phần quan trọng trong thành
phần giấy. Tuy nhiên viêc cho hàm lượng nhựa thông vào bột giấy phải hết sức
cẩn thận để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Bởi vì nếu lượng nhựa thông quá Ýt nó sẽ
không đảm bảo độ bóng, độ bền và chống Èm của giấy,tuy nhiên nếu lương này
SVTK: Thiều Đức Tuyên
6
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
nhiều thì hậu quả diễn ra hoàn toàn ngược lại. Thực tế trong nhà máy hàm lượng
nhựa thông đưa vào cùng bột giấy đều do kinh nghiệm thực tế của công nhân vận
hành.
6. Bể máy:
Bể máy là nơi tập chung nguyên liệu bột giấy sau khi nghiền tinh và nhựa
thông nóng chảy.
Nhiệm vụ của bể máy gần giống bể chứa ở chỗ nguồn nguyên liệu sau khi đưa
vào bể nó tiếp tục đươc nhào, chộn đảm bảo đồng đều cũng như làm tăng độ liên
kết giữa các phần tử giấy.
Bột giấy nghiền tinh và nhựa thông nóng chảy trong bể máy vẫn chưa đảm
bảo về mặt kỹ thuật,do vậy nguồn nguyên liệu này sẽ tiếp tục được đưa vào
nghiền lần nữa và ở đây ta dùng phương pháp nghiền côn.
7. Nghiền côn:
Đối với dây truyền cũ người ta nghiền bột đôi khi nghiền theo kiểu mẻ,trong
mỗi mẻ thì thời gian nghiền không phụ thuộc vào tốc độ sản xuất.Nhưng với dây
truyền II mới nhập này đã nghiền bột trong các máy nghiền côn.Thường thì nồng
độ bột để thực hiên trong giai đoạn này là (3 ÷ 6)%,bột chảy dễ dàng,hai máy
nghiền được nạp đầy bột.Thời gian nguyên liệu lưu lại trong may nghiền phụ
thuộc vào thể tích bể máy và tốc độ của quá trình sản xuất.
Trong giai đoạn này các sơ sợi trong bột gần như đã được sử lý một cách triệt
để,sự liên kết giữa cac phần tử đã gần đạt yêu cầu công nghệ.
Qua thực tế khảo sát hoạt động của nhà máy ta có thể đưa ra kết luận về quá
trình nghiền bột như sau:
+ Nghiền bột ảnh hưởng rất nhiều đến độ bền xé của giấy,đầu tiên nghiền bột
làm tăng độ bền xé, nhưng nêu tiếp tục nghiền (thời gian nghiền nhiều hơn thời
gian yêu cầu) thì độ bền xé sẽ giảm.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
7
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
+ Quá trình này ảnh hưởng rất nhiều đến độ bền gấp của giấy. Bởi vì độ gấp
chủ yếu phụ thuộc vào độ dẻo, độ dai của sơ sợi.
+ Ảnh hưởng đến độ biến dạng của giấy.
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền rất nhiều nhưnh chủ yếu là động
cơ máy nghiền bột trong sự vận hành các thiết bị.
8. Lọc cát tim :
Thực chất của quá trình nay là tiến hanh sàng áp lực,lọc cát và các thành phần
ảnh hưởng đến giấy.
Lọc cát tim gồm 3 giai đoạn:
+ Nguyên liệu được lấy từ máy nghiền côn rồi đưa vào sàng áp lực.Ở đây các
thành phần không liên quan đến sản phẩm giấy sẽ được giữ lại đảm bảo chất
lượng bột.
+ Các sàng áp lực sẽ được theo dõi và được hiệu chỉnh nhờ đồng hồ đo áp lực.
+ Bột giấy sau quá trình lọc cát tim sẽ được đưa đến hệ thống bơm quạt,trên
đường đi này bột giấy sẽ được đưa vào thêm một hoá chất đó là phèn.
9. Phèn:
Bản chất của phèn là một loại hoá chất dùng để tẩy rửa.Chính vì vậy mà trong
công nghệ này phèn đươc đưa vào nhằm làm sạch,loại bỏ các thành phần làm ảnh
hưởng tới chất lượng của giấy mà trong giai đoạn trước lọc cát tim 3 giai đoạn
chưa làm đươc điều này.
Hiện tại thực tế trong nhà máy lượng phèn cũng chỉ được đưa vào hoàn toàn
dựa trên kinh nghiệm của công nhân vận hành.
10. Bơm quạt:
Đây là hệ thống dùng động cơ có công suet lớn (động cơ không đồng bộ rô to
lồng sóc) để chuyển nhiên liệu sang một công đoạn khác
SVTK: Thiều Đức Tuyên
8
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Mục đích chính của giai đoạn này là dùng lượng gió của bơm để đưa bột
đi,đồng thời tạo ra một áp lực lớn cho lượng nhiên liệu này cho giai đoạn phun
bột phía sau.
11. Hòm phun bét:
Thực chất của hòm phun bột là chứa đựng một lượng bột có áp suất cao.
Mục đích chính của giai đoạn này là:
Muốn cho sản phẩm giấy ra có được sự đồng đều cả về chất và lượng cũng
như sự đồng đều của giấy về độ dầy, ta phải tiến hành giải lượng giấy lên lưới xeo
sao cho đồng đều nhất. Công việc này có thể thực hiện bằng nhiều cách, xongđể
đạt được hiệu quả và chính xác cao ta tiến hành dung các vòi phun được trải dài
chạy theo chiều ngang của lưới và từ đây bột sẽ được dàn đều trên lưới.
Lượng bét ra từ mỗi vòi phun của hòm phun bột đều đều được đo và kiểm tra
thông qua các đồng hồ gắn ngay trên các vòi phun. Khi nhận được sự sai khác của
voi nào đó so với lượng chuẩn thì công nhân vận hành tiến hành chỉnh định kip
thời.
12. Lưới xeo:
Đây chính là công đoạn vận chuyển và làm chuyển trạng thái của bột giấy.
Lưới xeo thực chất của nó là một băng truyền chuyển động trên mét số con lăn
và các con lăn này được chuyển động nhờ động cơ một chiều có thông số:
P=(3.9÷138) KW; U=(34÷250)V; I=(284÷322)A ; n=(50÷2550)v/p
Chu trình chuyển động của lưới là một chu trình khép kín. Ở giai đoan đầu khi
các quả lô sấy chưa đủ nhiệt độ thì bột giấy chỉ được chay trên một nửa chu trình
của lưới xeo và rơi xuống bể chứa.
Mô tả quá trình chuyển trạng thái của bột:
Ban đầu bột được phun ra từ các vòi phun,nó ở dạng bột nước,mặc dù các
phần tử giấy lúc này đã có một sự liên kết khá tốt xong vẫn chưa đảm bảo để giấy
SVTK: Thiều Đức Tuyên
9
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
có thể tách thành từng mảng,phục vụ cho quá trình đưa vào công đoạn Ðp tiếp
theo.Chính vì vậy mà người ta phải tiến hành giảm tối đa lượng nước có trong bột
giấy và công việc nà được giải quyết ngay trên dan lưới xeo bằng cách : Ngay ở
dưới hệ thống lưới xeo người ta có đặt các hộp có áp suất thấp cho nên khi bột
giấy ở dạng lỏng đi qua thì nước sẽ bị hút xuống rất mạnh ,người ta còn gọi quá
trình này là quá trinh hút chân không.Từ đây bột giấy ở dạng lỏng sẽ trở lên khô
ráo nhiều,đảm bảo sự liên kết thành mảng theo dây truyền.
Chó ý:
Ở cuối lưới xeo sẽ có hai con dao cắt giấy bằng nước đảm bảo về kích cỡ của
khổ giấy.
Giấy từ lưới xeo chuyển sang công đoạn Ðp được thực hiện bởi công nhân
vận hành.Khi các quả lô Ðp đã đảm bảo nhiệt độ công nhân vận hành sẽ dùng dao
cắt bằng nước,cắt lấy một phần giấy nhỏ bắt sang lô Ðp đầu tiên rồi dần dần
người công nhân sẽ điều chỉnh dao để được khổ giấy theo yêu cầu.
13. Ðp:
Mục đích của quá trình Ðp là tách nước ra khái giấy nhằm tăng độ bền, độ
nhẵn của giấy, đồng thời bộ phận Ðp còn có nhiệm vụ dẫn giấy đến bộ phận sấy
phía sau.
Quá trình Ðp đều được thực hiện thông qua các qủa lô với giai đoạn đầu là Ðp
thô, giấy được đưa vào chuyển động qua 3 lô Ðp, từ đây nó vừa được Ðp và được
dẫn động tới chuyển động của lô sấy phía sau.
Trong quá trình Ðp mỗi lô đều được kéo bởi một động cơ một chiều có thông
số sau:
Lô Ðp 1:
P= (1.63÷70.5) KW; u= (38÷460) v; I=166 A; n= (50÷2160 v/p
Lô Ðp 2:
P = (1.63÷70.5) KW; u= (38÷460) v; I=166 A; n= (50÷2160 v/p
Lô Ðp 3:
SVTK: Thiều Đức Tuyên
10
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
P= (1.1÷56) KW ; u= (43÷620) v; I=100 A; n= (50÷2600 v/p
Mỗi động cơ đều có một mạch điều khiển hợp với chúng.Vì giấy được chuyển
động qua rất nhiều giai đoạn giữa các quả lô với nhau,do đó mà việc điều chỉnh
tốc tốc động cơ (tương đương với việc điều chỉnh tốc độ của các quả lô) có một ý
nghĩa rất quan trọng.Việc giữ ổn định tốc độ các động cơ theo yêu cầu sễ đảm bảo
sức căng của giấy được tốt. Nếu không đảm bảo được điều này thì giấy có thể bị
đứt, làm gián đoạn dây truyền sản xuất,gây ra các sản phẩm phế phẩm.Vì vậy mà
việc giữ ổn định và điều chỉnh tốc độ đọng cơ theo một tỷ số đặt cho trước là một
việc làm phải diễn ra thường xuyên trong quá trình sản xuất. Nhưng thực tế thì
dây truyền mới này vẫn chưa tạo được mối liên hệ (phản hồi) giữa các phần mà
công việc này chỉ chỉ được thực hiện qua từng công đoạn, còn tổng thể trên dây
truyền với việc điều chỉnh tốc độ vẫn phải thông qua các công nhân vận hành.
14. Xấy:
Nước được tách ra khỏi giấy nhờ công đoạn Ðp và quá trình sấy cũng đồng
thời tham gia để thực hiện công đoạn này.
Xấy là quá trình dùng nhiệt độ cao để làm thành phần nước trong giấy bốc
hơi. Công việc này được thực hiện như sau:
Nguồn hơi nước có nhiệt độ cao của nhà máy được tập chung lại ,nén vào nồi
hơi tạo cho nó một áp suất lớn sau đó ta dùng động cơ quạt để đẩy lượng hơi này
vào bên trong mỗi quả lô (các quả lô đều ở trạng thái rỗng).
Khi nhận đủ lượng hơi, tức là nhiệt độ trên mỗi quả lô đã đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật thì các quả lô này sẽ thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ là Ðp và sấy.ở quá trình
này hơi nước bốc ra hết sức mãnh liệt và ở cuối giai đoạn giấy đã trở về trạng thái
khô hoàn toàn.
Để đảm bảo tính năng của giấy như không làm thay đổi lý tính và hoá tÝnh
cũng như tránh cho giấy khỏi bị giòn trong quá trình cuộn, người ta sử dung 2 cặp
SVTK: Thiều Đức Tuyên
11
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
quả lô có đổ đầy nước lạnh vào bên trong (gọi là quả lô lạnh). Các quả lô này
được chuyển động mhờ động cơ một chiều có thông số:
P=(0.05÷13) KW; u=(51÷400) V ; I=37.5 A ; n=(50÷1700 v/p
Với hai quả lô này sẽ đảm bảo cho giấy đủ yêu cầu kỹ thuật.
15.Ðp quang:
Trong dây truyền Ðp bộ phận liên quan nhiều nhất đến chất lượng của giấy
như làm tăng độ bền,độ bóng nhẵn bề mặt,đọ chịu bục và them khí của giấy,chính
là bộ phận Ðp quang.
Ðp quang gồm 2 động cơ truyền động chính có các thông số như sau:
P=(3.9÷90) KW; U=(4÷520) v ; I=(285÷322) A ; n=(50÷2550) v/p
Trong quá trình Ðp phải đảm bảo yêu cầu đó là: 2 động cơ quay đồng tốc để
tránh hiện tượng mài mòn quả lô Ðp.V× nó có tính chất rất quan trọng nên sự
chênh lệch tốc độ của 2 động cơ này rất nhỏ, cỡ khoảng 0.2%.
Nếu vì một lý do nào đó mà 2 động cơ này không quay đồng tốc thì sễ có hệ
thống bảo vệ bề mặt Ðp quang của máy làm cho 2 quả lô không quay tỳ lên nhau
nữa.
16. Cuộn:
Sản phẩm giấy đã được đưa từ đầu ra của máy xeo, do đó cần có một thiết bị
thu gom sản phẩm. Ở đây nhà máy đã sử dụng động cơ một chiều có thông số:
P=(0.83÷37.5) KW; u=(60÷400) v ; I=(8.8÷90) A ; n=(50÷2550) v/p
Để cuộn giấy lại và khi kích thước, trọng lượng của mỗi lô giấy đã đảm bảo ta
sẽ tiến hành chuyển sang công đoạn mới là thu gom lại.
Từ những phân tích trên ta đưa ra sơ đồ cấu trúc dây truyền II của công ty
giấy Hoàng Văn Thụ như hình 1.3.
Qua đây ta cũng đưa ra sơ đồ cấu trúc của hệ thống xeo và sơ đồ nguyên lý
dưới dạng khối đIừu khiển động cơ một chiều như hình vẽ 1.4 và 1.5.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
12
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
SVTK: Thiều Đức Tuyên
13
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Ð
Ð
!
"
#$
#$
#$
!
%&'
()*
+, /
#0
12
H
345&6
s¬ ®å cÊu tróc D©y truyÒn II
SVTK: Thiều Đức Tuyên
14
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
78/69":;6<5=>?
9":,64@5A>?
91 B$CDEFG
÷
@<GGHBI
h×nh 1.4: s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng xeo giÊy
E4FGGG7I
)
Ð
J./
4
+,
@
Ð
4
7K:D64<$JLM
4N
4&
4@
44
O<
O=
4<
4F
Ð
!
"
O@
N
&
Ð
@
Ð
&
<
F
O4
=
O&
P
A
ON
OF
4G
SVTK: Thiều Đức Tuyên
15
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
h×NH 1.5: S¥ §å KHèI §IÒU KHIÓN §éNG C¥ MéT CHIÒU
">7
EG
÷
4FGHQ
E4@G
÷
@GGHQ
E&GG
÷
<GGHQ
8.
R
EG
÷
NGGHQ
Q
Q
&S
EG
÷
<GGHT
SVTK: Thiều Đức Tuyên
16
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Phần II: Phân tích và thiết kế sơ đồ nguyên lý
của hệ thống truyền động sấy giấy.
Theo như công nghệ đã biết, ở đề tài này là phải điều khiển động cơ một chiều
để kéo các quả lô nhằm Ðp và sấy giấy. Công đoạn này vô cùng quan trọng,ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng giấy. Vì vậy việc chọn lựa các sơ đồ,các linh kiện
cũng hết sức quan trọng.Mặt khác thực tế dây truyền II của nhà máy giấy Hoàng
Văn Thụ vẫn chưa tạo được mối liên hệ phản hồi giữa các phần,mà công việc này
chỉ được thực hiện qua từng công đoạn,còn tổng thể trên dây truyền việc điều
chỉnh vẫn phải thông qua công nhân vận hành.Vì vậy việc điều chỉnh tự động hay
tự động điều chỉnh tốc độ ở đây ta ta cũng chỉ thiết kế mối liên hệ phản hồi giữa
các công đoạn,còn mối liên hệ giữa các phần rất phức tạp nên ta sẽ không đề cập
tới.
Với đề tài này ta thiết kế hệ thống truyền động cho quá trình sấy giấy,mặt
khác viêc điều khiển động cơ để sấy giấy cần phải chính xác,nếu sai lệch nhiều sẽ
ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng giấy.cụ thể là sẽ bị đứt,thay đổi lý tính và hoá
tính của giấy. Chính vì vậy mà để điều khiển động cơ một chiều ta phải thiết kế
mạch điều khiển cho phần ứng động cơ và cho mạch kích từ của động cơ. Bởi vì
nếu điện áp phần ứng hay dòng kích từ thay đổi thì chất lương giấy sẽ không được
như mong muốn. Vậy ta đi tìm hiểu và thiết kế từng mạch cho động cơ.
A. PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ
ĐỘC LẬP:
I. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ VÀ HÃM DỪNG:
Thông qua công nghệ dẫ phân tích ở phần trước ta thấy rằng việc khởi động
động cơ cũng như hãm dừng động cơ là rất khó khăn. Bởi vì ngoài việc khởi động
và hãm dừng tránh dòng phần ứng động cơ tăng quá cao cũng như hãm dừng theo
ý muốn ta còn phải điều chỉnh sao cho các quả lô đồng tốc. Khi đó công việc Ðp
SVTK: Thiều Đức Tuyên
17
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
cũng như sấy giấy có thể làm việc ngay từ khi khởi động cho đến khi dừng hẳn.
Chính vì vậy ở hệ thống này ta sẽ không khởi động cũng như hãm dừng động cơ
bằng cách lắp thêm các phần tử phụ vào động cơ mà ta sẽ khởi động hay hãm
dừng động cơ bằng một triết áp bên ngoài và đưa thẳng điện áp này vào các khâu
khuyếch đại trung gian của các động cơ điêù khiển các quả lô. Khi đó việc khởi
động và hãm dừng ta sẽ làm như sau:
1. Khi khởi động thì ta sẽ khởi động các động cơ cùng một lúc (lúc này các
quả lô sẽ khởi động riêng rẽ và không tham gia vào quá trình Ðp cũng như sấy
giấy) và riêng rẽ. Khi ta đã đóng điện để khởi động các động cơ rồi thì ta sẽ bắt
đầu điêù chỉnh các triết áp ở mỗi đầu vào của khâu khuyếch đại trung gian của
mỗi động cơ cho đến khi tốc độ của các quả lô đồng tốc thì lúc này ta mới bắt đầu
đưa bột giấy vào dàn lưới xeo để thực hiện công việc Ðp cũng như sấy giấy.
2. Khi muốn hãm dừng động cơ thì trước tiên ta dõng phun giấy vào lưới xeo
và để cho các quả lô Ðp và sấy cho đến khi không còn băng giấy (Các quả lô quay
tù do) thì lúc này ta bắt đầu điều chỉnh các triết áp để tốc độ của các động cơ giảm
dần đến tốc độ nhỏ nhất thì ta sẽ cắt nguồn điện của các động cơ và để các cho các
động cơ này hãm tự do cho đến khi dừng hẳn.
II . phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập.
Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta
thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ:Từ thông động cơ Φ, điện áp phần
ứng động cơ (U
ư
) và điện trở phần ứng động cơ. Từ đó ta có 3 phương pháp điều
chỉnh tốc độ động cơ như sau:
1. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng động cơ:
Giả thiết: + U
ư
= U
đm
= const
+ Φ = Φ
đm
= const.
Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta thay đổi điện trở mạch phần ứng bằng cách
nối thêm điện trở phụ R
t
vào mạch phần ứng.
+ Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:
SVTK: Thiều Đức Tuyên
18
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
ω
0
= U
đm
/Κ.Φ
đm
= const
+ Độ cứng của đặc tính cơ:
β = ∆Μ/∆ω = - (Κ.Φ)
2
/R
ư
+R
f
= var.
Khi R
f
càng lớn, β càng nhỏ nghĩa là đặc tính
cơ càng dốc. ứng với R
f
=0 ta có đặc tính cơ tự
nhiên:
β
tn
= -(Κ.Φ)
2
/R
ư
+ β
tn
có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự
nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính
có điện trở phụ.
Đặc tính cơ khi điều chỉnh như trên hình vẽ
2.1:
Như vậy khi thay đổi điện trở phụ R
f
ta được một họ đặc tính biến trở có dạng
như hình vẽ. ứng với một phụ tải Mc nào đó, nếu R
f
càng lớn thì tốc độ động cơ
càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch cũng giảm.
Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều
chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.
2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:
Với giả thiết từ thông Φ = Φ
đm
= const, điện trở phần ứng R
ư
=const.
Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta thay đổi điện áp đặt vào phần ứng theo
hướng giảm so với U
đm
, ta có:
- Tốc độ không tải lý tưởng:
ω
ox
= U
x
/Κ.Φ
đm
= var
- Độ cứng đặc tính cơ:
β = - (Κ.Φ)
2
/R
ư
= const.
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được họ đặc tính cơ
song song với đặc tính cơ tự nhiên như hình vẽ 2.2.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
19
(3@546'UVJK8WX
ω
ω
ω
ο
RR
-
R
Y
S&
Y
S@
Y
S4
EY
S4
ZY
S@
ZY
S&
H
7#
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Từ đây ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mô men ngắn mạch,
dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc
độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất
định. Do đó phương pháp này cũng được sử
dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế
dòng điện khi khởi động.
3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách
điều chỉnh từ thông.
Với giả thiết điện áp phần ứng U
ư
= U
đm
= const. Điện trở phần ứng R
ư
=
const. Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta thay đổi từ thông của động cơ bằng cách
thay đổi dòng điện kích từ I
kt
của động cơ.
Trong trường hợp này:
+ Tốc độ không tải : ω
ox
= U
đm
/Κ.Φ
x
= var
+ Độ cứng đặc tính cơ: β = - (Κ.Φ
X
)
2
/R
ư
= var
Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên
khi từ thông giảm thì ω
ox
tăng, còn β thì sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với ω
ox
tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông.
Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:
+ Dòng điện ngắn mạch: I
nm
= U
đm
/R
ư
= const
+ Mô men ngắn mạch: M
nm
= Κ.Φ
x
.Ι
nm
= var
Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu
diễn trên Hình 2.3.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
φ
(3@5&6'UVJKL
RE[H
EBIH
G4
/
G@
φ
@
φ
4
20
(3@5@6'UVJK\
ω
ο2
ω
ο3
ω
ο4
ω
ο1
R
&
R
@
4
]^]
7#
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Với dạng mô men phụ tải thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì giảm
từ thông tốc độ động cơ tăng lên.
Đánh giá chung:
Qua phân tích 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ ở trên ta thấy phương pháp
điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ là tối ưu nhất.
Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp này tạo ra được hệ thống truyền động có
phạm vi điều chỉnh lớn, quá trình điều chỉnh là trơn và vô cấp. Ta có thể cho động
cơ chạy tại tốc độ thấp mà vẫn ổn định độ cứng đặc tính cơ không thay đổi so với
đường đặc tính cơ tự nhiên. Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để nhất trong 3
phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ đã nêu ở trên.
Vậy ta chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động là
phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ.
B. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ MẠCH LỰC PHẦN ỨNG VÀ KÍCH TỪ
ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP.
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
Như đã lựa chọn sơ đồ phần ba pha có điều khiển để tạo ra điện áp một chiều
đưa tới động cơ. Động cơ này làm quay các lô sấy và lô Ðp. Chính vì vậy mà chất
lượng điện áp ra phải tốt đồng thời việc lựa chọn mạch điều khiển cũng rất quan
trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới việc điều khiển các quả lô sấy và lô Ðp.
Ta đi lựa chọn và phân tích từng mạch cụ thể cho mạch lực phần ứng và mạch
kích từ động cơ như sau:
II. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC MẠCH PHẦN ỨNG:
Trong thực tế có rất nhiều cách mắc van để tạo ra một bộ chỉnh lưu ứng với
mỗi cách mắc khác nhau.Vấn đề đặt ra là phải lựa chọn được cách nối nào vừa
dảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa mang tính kinh tế.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
21
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Do đặc điểm của truyền động sấy giấy có yêu cầu:
+ Tất cả các chuyển động thành phần phải giữ tỷ lệ không đổi, trong cả chế
độ tĩnh và chế độ động với sai số rất nhỏ.
+ Hệ truyền động có dải điều chỉnh trung bình,đảm bảo độ chính xác điều
chỉnh cao,quá trình vận hành êm.
+ Truyền động không yêu cầu đảo chiều.
Căn cứ vào yêu cầu trên và thực tế ta thấy rằng bộ biến đổi này phải cho chất
lượng dòng,áp tốt,điều khiển linh hoạt và chính xác. Do dã qua nghiên cứu ta có 2
cách mắc sơ đồ chỉnh lưu đó là:
+ Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha.
+ Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha.
1. Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha.
a) Sơ đồ nguyên lý: Như trên hình vẽ 2.4:
Giới thiệu sơ đồ:
+ BA: máy biến áp động lực có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện áp xoay chiều phù
hợp cho bộ biến đổi.
+ T
1
÷T
3
: các van bán dẫn có điều khiển, có nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều
thành điện áp một chiều cung cấp cho động cơ truyền động.
+ Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
+ CKĐ: cuộn dây kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
b) Nguyên lý làm việc.
Với giả thiết Ld = ∞ và tại thời điểm đang xét sơ đồ làm việc ở trạng thái xác
lập.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
22
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Giả sử trước thời
điểm ωt= ν
1
= π/6
+α, trong sơ đồ chỉ
có T
3
làm việc, hai
van T
1
và T
2
đang ở
trạng thái khoá.
Tại thời điểm ωt
= ν
1
= π/6 +α, truyền
tín hiệu điều khiển
cho T
1
, lúc này
U
T1
= U
ac
> 0 nên T
1
mở dẫn dòng, đông
thời U
T3
= U
ca
<0 vì
vậy T
3
khoá lại một
cách tự nhiên. Trong sơ đồ chỉ còn T
1
làm việc. Khi T
1
làm việc ta có:
i
T1
=i
d
=I
d
; i
T2
=i
T3
=0; U
T1
= 0; U
T2
= U
ba
; U
T3
= U
ca
; U
d
= U
a
.
Đến thời điểm ωt= 5π/6 thì U
a
= U
b
, đây là thời điểm mở tự nhiên của van T
2
,
nhưng do T
2
chưa có xung điều khiển nên T
2
vẫn khoá. Do U
a
> 0 cùng với tác
động cùng chiều của sức điện động tự cảm trong L
d
nên T
1
vẫn mở.
Đến thời điểm ωt = π, lúc này U
a
= 0 và bắt đầu chuyển sang âm, nhưng vì T
2
vẫn chưa mở (vì chưa có xung điều khiển) do đó T
1
vẫn mở nhờ sức điện động tự
cảm trong L
d
.
Tại ωt = ν
2
= 5π/6 +α, truyền tín hiệu điÒu khiển cho van T
2
, lúc này
U
T2
= U
ba
> 0 nên T
2
mở và dẫn dòng, đồng thời U
T1
= U
ab
< 0 do vậy T
1
khoá lại
một cách tự nhiên. Trong sơ đồ chỉ có T
2
dẫn dòng. Khi T
2
làm việc ta có:
i
T1
= i
T3
= 0; i
T2
= i
d
= I
d
; U
T1
= U
ab
; U
T2
= 0; U
T3
= U
cb
; U
d
= U
b
.
SVTK: Thiều Đức Tuyên
23
__
__
[
`
CK§
®
_
mba
_
Q
"
7
4
7
@
7
&
(3@5N6OabcC+3&
9
d
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
Đến thời điểm ωt = ν
3
= 9π/6 + α, truyền xung điều khiển cho van T
3
, lúc này
U
T3
= U
cb
> 0 do vậy T
3
mở, đồng thời U
T2
= U
bc
< 0 do vậy mà T
2
khoá lại một
cách tự nhiên. Trong sơ đồ chỉ còn van T
3
dẫn dòng. Khi T
3
làm việc ta có:
i
T1
=i
T2
=0; i
T3
=i
d
=I
d
; U
T1
=U
ac
; U
T2
=U
bc
; U
T3
=0; U
d
=U
c
.
Tại thời điểm ωt =13π/6, đây là thời điểm mở tự nhiên của T
1
, nhưng vì T
1
chưa có xung điều khiển gửi đến nên vẫn chưa mở. Do U
c
vẫn dương, kết hợp với
tác động cùng chiều của sức điện động tự cảm trong L
d
nên T
3
vẫn mở.
Đến thời điểm ωt = 14π/6, điện áp U
b
= 0 và bắt đầu chuyển sang âm, nhưng
do T
1
vẫn chưa có tín hiệu điều khiển nên vẫn chưa mở, van T
3
vẫn dẫn dòng nhờ
sức điện động tự cảm trong L
d
.
Tại thời điểm ωt = ν
4
= 13π/6 +α, truyền tín hiệu điều khiển cho T
1
, lúc này
U
T1
= U
ac
> 0 nên van T
1
mở. Bắt đầu từ thời điểm này sơ đồ làm việc như từ khi
ωt = ν
1
. Kết quả được điện áp một chiều biến đổi theo chu kỳ điện áp lưới. Vậy ta
có giản đồ điện áp mạch lực như trên hình vẽ 2.5.
c) Mét số biểu thức tính toán.
+
α=
cos.
UU
dod
;
UUU
220d
.17,1.
2
63
≈
Π
=
+
3
I
I
d
T
=
;
3
I
I
d
Ttb
=
;
3
I
II
d
T2
==
;
k.3
I
I
ba
d
1
=
+
UUU
2maxngmaxth
.6==
+
2.3
2
.
I
U
I
US
d
d
1
11
π
==
;
2.3
2
.
I
U
I
US
d
d
2
22
π
==
SVTK: Thiều Đức Tuyên
24
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường DHKTCN Thái Nguyên
(3@5F6aB`)C+3&
ν
3
ν
1
ν
2
ν
4
ν
5
ωτ
*
]
`
7&
]
74
"
*
Q
ωτ
ωτ
`I
&>
*
ωτ
ωτ
ν
3
7@
74
`
ν
1
ν
2
ωτ
ωτ
ν
4
ν
5
ωτ
SVTK: Thiều Đức Tuyên
25
