Thiết kế điều khiển hệ thống tự động hệ thống giảm áp khí CNG bằng PLC S7 và biến tần của SIEMEN trong công nghệ sản xuất Bia của Tổng công ty CP Bia – rượu – Nước giải khát Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hoá; Tự động hóa là không thể thiếu trong
mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao cho
xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường. Nước ta hiện nay còn chậm so
với các nước tiên tiến nên việc đi tắt đón đầu những công nghệ mũi nhọn là cần nhằm
tạo tiền đề để đất nước ta bắt kịp tốc độ phát triển của thế giới.
Tự động hóa - Quá trình sản xuất ngày càng có một vị trí quan trọng trong sản xuất
và đời sống. Đặc biệt do sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với sự lớn
mạnh của lý thuyết điều khiển tự động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong
việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Nhưng lớn mạnh hơn cả và chỗ đứng vững chắc
trong công nghiệp phải nói đến các bộ điều khiển logic có thể lập trình được, nó được
gọi là PLC ( Programmable logic controller). Ngay từ khi mới ra đời PLC đã trở thành
cơ sở trong công nghiệp tự động hóa, đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý
thong tin, các nối ghép logic cần thiết rong quá trình điều khiển đọc xử lý bằng phần
mềm do người sử dụng lập nên và cài vào.
Công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội là một trong những doanh
nghiệp lâu đời trong nước đã và đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến trên thế giới
để đưa vào quá trình sản xuất. Toàn bộ dây chuyền sản xuất trong công ty đều được
Tự động hóa điều khiển bằng PLC S7 và biến tần của SIEMEN, đặc biệt hoạt động
của nhà máy được giám sát điều hành bằng WinCC.4
1. Lý do chọn đề tài
Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Tự động hóa” cùng những nhu cầu,
ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà em muốn được nghiên cứu
và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có có nhiều cơ hội biết thêm về kiến
thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa
hiện đại hóa.

1


2. Mục đích

Trong quá trình thực hiện đồ án em phải tìm tòi, trao đổi, tổng hợp kiến thức để vận
dụng vào thiết kế hệ thống giảm áp vào nhà máy Bia cho phù hợp với yêu cầu thực tế.
3. Nội dung thực hiện
Chương 1. Giới thiệu về nhà máy Bia Hà Nội- Quảng Trị
Chương 2. Giới thiệu về quy trình công nghệ sản xuất Bia
Chương 3. Thiết kế điều khiển hệ thống tự động hệ thống giảm áp khí CNG
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ngày nay lĩnh vực tự động hoá và tin học công nghiệp là ngành mũi nhọn của kỹ
thuật hiện đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều nhu
cầu khác nhau của đời sống và được ứng dụng rất thành công đem lại hiệu quả công
việc cao.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa Xí Nghiệp Mỏ
và Dầu Khí, các thầy cô trong khoa Cơ Điện và toàn thể anh chị cán bộ, công nhân,
nhân viên trong nhà máy đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em hoàn thành kì thực
tập tốt nghiệp và bản báo cáo này.

Sinh viên thực hiện
Đỗ Thị Quỳnh Trang

2


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................................................... 1
PHỤ LỤC HÌNH VẼ ................................................................................................................................ 5
PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................................. 7
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI ................................................................ 8
1.1 Giới thiệu chung: ......................................................................................................................................8

1.1.2 Điều kiện sản xuất ........................................................................................... 10

1.2 Nguyên liệu.............................................................................................................................................. 10

1.4.1 Sơ đồ công nghệ ............................................................................................... 12
1.4.2 Xay nghiền ....................................................................................................... 13
1.4.3 Quá trình nấu ................................................................................................... 13
1.4.4 Quá trình lọc .................................................................................................... 13
1.4.5 Quá trình sôi hoa ............................................................................................. 14
1.4.6 Quá trình lắng xoáy ......................................................................................... 15
1.4.7 Làm lạnh .......................................................................................................... 15
1.4.8 Quá trình lên men ............................................................................................ 16
1.4.9 Quá trình chiết bia và thành phẩm .................................................................. 16
1.4.10 Ủ bia .............................................................................................................. 16
1.4.11 C.I.P ............................................................................................................... 16
1.4.12 Hệ thống giảm áp........................................................................................... 16
CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG GIẢM ÁP KHÍ CNG ............................... 17
2.1 Nhiên liệu CNG ....................................................................................................................................... 17
2.2 Xe chở bồn chuyên chở CNG.............................................................................................................. 17
2.3 Hệ thống chung ...................................................................................................................................... 18
2.4 Trạm giảm áp tại nhà máy ................................................................................................................. 19

2.4.1 Sơ đồ nguyên lí hoạt động ............................................................................... 19
2.4.2 Nguyên lí hoạt động ......................................................................................... 20
2.5 Các thiết bị lắp đặt trong dây chuyền công nghệ ....................................................................... 20

2.5.1 Van an toàn GS30- F05-F07 ........................................................................... 20
2.5.2 Thiết bị lọc ....................................................................................................... 21
2.5.3 Van điều áp ...................................................................................................... 21
2.5.4 Van an toàn với mức SET ................................................................................ 21
2.5.5 Thiết bị gia nhiệt .............................................................................................. 22
2.5.6 Đầu dò khí FP-524D ....................................................................................... 23

2.5.7 Máy bơm .......................................................................................................... 24
2.6 Các thiết bị tủ điện ................................................................................................................................ 25

2.6.1 Các modul của PLC S7-1200 .......................................................................... 25
2.6.2 CPU 1214C DC/DC/DC ................................................................................. 26
2.6.3 Module mở rộng SM1231 ................................................................................ 27
2.6.4 Bộ nguồn Trio power ....................................................................................... 29
3


2.6.5 Rơ le điều khiển ............................................................................................... 29
2.6.6 CB CVS250F .................................................................................................... 30
2.6.7 Màn hình HMI ................................................................................................. 31
2.7 Sơ đồ mạch điều khiển ........................................................................................................................ 32
2.8 Đánh giá tình hình tự động hoá của hệ thống giảm áp ............................................................ 38

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIẢM ÁP KHÍ CNG ........................................................... 39
3.1 Các yêu cầu công nghệ đối với hệ thống........................................................................................ 39
3.2 Các thiết bị sử dụng .............................................................................................................................. 39

3.2.1 MCCB EZC100F3025( moulded case circuit breakers) ................................. 39
3.2.2 MCB DOM11394 ............................................................................................. 39
3.2.3 Van một chiều .................................................................................................. 40
3.3 Hệ thống mạch lực và mạch điều khiển ........................................................................................ 41
lực và mạch điều khiển ........................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4 Lưu đồ thuật toán ................................................................................................................................. 54
3.5 Bảng tín hiệu đầu vào, ra của PLC ................................................................................................... 55
3.5 Chương trình điều khiển.................................................................................................................... 57

KẾT LUẬN ............................................................................................................................................ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 64

4


PHỤ LỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Khu vực nhà máy bia Hà Nội ......................................................................9
Hình 1. 2 Sơ đồ quá trình sản xuất bia ......................................................................11
Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia ....................................................................12
Hình 1. 4 Sơ đồ nhà nấu ............................................................................................14
Hình 1. 5 Thiết bị làm lạnh nhanh.............................................................................15
Hình 2. 1 Hệ thống giảm áp………………………………………………………..18
Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống giảm áp .....................................19
Hình 2. 3 Van GS30-F05-F07 ...................................................................................20
Hình 2. 4 Thiết bị lọc ................................................................................................21
Hình 2. 5 Van điều áp ...............................................................................................21
Hình 2. 6 Van an toàn ...............................................................................................21
Hình 2. 7 Bình gia nhiệt ............................................................................................22
Hình 2. 8 Đầu rò khí ..................................................................................................23
Hình 2. 9 Máy bơm ...................................................................................................24
Hình 2. 10Tủ điện của hệ thống ................................................................................26
Hình 2. 11 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC .................................................27
Hình 2. 12 Cấu tạo SM1231 ......................................................................................28
Hình 2. 13 S7-1200 và module mở rộng ...................................................................28
Hình 2. 14 Bộ nguồn Trio power .............................................................................29
Hình 2. 15 Bộ rơ le điều khiển ..................................................................................30
Hình 2. 16 CB CVS250F ..........................................................................................30
Hình 2. 17 Màn hình hiển thị HMI ...........................................................................31
Hình 2. 18 Sơ đồ điều khiển heater ..........................................................................32
Hình 2. 19 Sơ đồ mạch lực ........................................................................................33

Hình 2. 20 Mạch nguồn .............................................................................................34
Hình 2. 21 Sơ đồ đấu dây PLC và HMI ....................................................................35
Hình 2. 22 Sơ đồ đầu vào PLC..................................................................................36
Hình 2. 23 Sơ đồ đầu vào PLC Analog .....................................................................37
Hình 2. 24 Sơ đồ đầu ra PLC ....................................................................................38

5


Hình 3.1 EZC100F3025 ................................................................................................39
Hình 3.2 MCBDom11394 .............................................................................................40
Hình 3.3 Van một chiều.................................................................................................40
Hình 3. 4 Lưu đồ thuật toán hệ thống ............................................................................54

6


PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ

Chữ đầy đủ

Nghĩa

viết tắt
CNG

compressed natural gas

Khí nén thiên nhiên

PRU

Pressure Reducer Unit

Bộ giảm áp

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lý trung tâm

PLC

Programmable logic controller

SDV

Shutdown valve

Van an toàn tự ngắt

PT

Cảm biến áp suất

TT

Cảm biến nhiệt độ

SM

Signal module

Mô đun tín hiệu ( tương tự, số)

CB

Circuit Breaker

áp tô mát.

Ue

Điện áp làm việc định mức.

Icu

Dòng lớn nhất cắt được.

Ics

Dòng thực tế cắt được

Ui

Điện áp cách điện định mức

Cat.A

Là loại cắt tức thời, không có trễ
Xung điện áp định mức

Uimp
HMI

Human-Machine-Interface

thiết bị giao tiếp giữa người điều hành
và máy móc thiết bị

MCB

Minature Circuit breakers

aptomat loại tép, thường có dòng cắt
định và dòng cắt quá tải thấp
(100A/10kA)

MCCB

aptomat khối, thường có dòng cắt ngắn

moulded case circuit breakers

mạch lớn

7

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI
1.1 Giới thiệu chung:
Tổng công ty CP Bia – rượu – Nước giải khát Hà Nội ( Habeco)
Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội (Habeco) có trụ sở chính tại 183
Hoàng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội được thành lập ngày 16 tháng 5 năm 2003 theo
Quyết định số 75/2003/QĐ – BCN của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công
Thương) trên cơ sở sắp xếp lại Công ty Bia Hà Nội và các đơn vị thành viên, chính
thức chuyển sang tổ chức và hoạt động theo mô hình công ty mẹ - công ty con tại
Quyết định số 36/2004/QĐ-BCN ngày 11/05/2004 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp.
Ngành nghề chủ yếu của Tổng công ty gồm: Sản xuất, kinh doanh Bia, Rượu, Nước
giải khát và Bao bì; Xuất nhập khẩu nguyên liệu, vật tư, thiết bị, phụ tùng, phụ liệu,
hoá chất; Dịch vụ khoa học công nghệ, tư vấn đầu tư, tạo nguồn vốn đầu tư, tổ chức
vùng nguyên liệu, kinh doanh bất động sản, các dịch vụ và ngành nghề khác theo luật
định.
Ngành nghề chủ yếu của Tổng công ty gồm: Sản xuất, kinh doanh Bia - Rượu Nước giải khát và Bao bì; Xuất nhập khẩu nguyên liệu, vật tư, thiết bị, phụ tùng, phụ
liệu, hoá chất; Dịch vụ khoa học công nghệ, tư vấn đầu tư, tạo nguồn vốn đầu tư, tổ
chức vùng nguyên liệu, kinh doanh bất động sản, các dịch vụ và ngành nghề khác theo
luật định.
14/12/2014 : Khánh thành nhà máy bia Hà Nội ( CN Quảng Trị)
Địa chỉ: Khu công nghiệp Quán Ngang – Xã Gio Quang- Huyện Gio Linh- Tỉnh
Quảng Trị.
Tổng công ty CP Bia- rượu- NGK Hà Nội (Habeco) là một trong những doanh
nghiệp hàng đầu Ngành đồ uống Việt Nam, hoạt động sản xuất kinh doanh có hiệu
quả, liên tục tăng trưởng, đóng góp cho ngân sách nhà nước hang nghìn tỷ đồng mỗi
năm và tạo công ăn việc làm ổn định cho hơn 5000 lao động trên địa bàn cả nước. Sản
phẩm của tổng công ty ngày càng có uy tín trên thị trường với chất lượng cao được
người dân tin dùng.
Nhà máy bia Hà Nội - Quảng Trị là dự án được Habeco khởi công vào tháng
7/2009, có công suất 25 triệu lít/ năm với tổng mức đầu tư gần 285 tỷ đồng trong đó

8


vốn góp chủ yếu của Habeco ( 98,5%). Quý 3 năm 2014 nhà máy đã tiến hành nấu thử
và sản xuất ra sản phẩm đầu tiên.
Ngành nghề kinh doanh: Chưng tinh cất, pha chế các loại rượu mạnh, sản xuất bia
và mạch nha ủ men Bia, sản xuất đồ uống không cồn, nước khoáng, uôn bán đồ uống,
bán lẻ đồ uống trong các cửa hàng chuyên doanh…

Hình 1.1 Khu vực nhà máy bia Hà Nội
1.1.1 Chức năng, nhiệm vụ của nhà máy
Nhà máy bia Hà Nội- Quảng Trị là một đơn vị sản xuất kinh doanh, sản phẩm chính
là bia lon và bia hơi, phục vụ nhu cầu tiêu dùng của nhân dân của tỉnh và các tỉnh,
thành phố ở khu vực miền trung. Nhà máy có những nhiệm vụ sau: Khai thác, bảo toàn
và sử dụng có hiệu quả các nguồn vốn hiện có, tự tạo ra nguồn vốn đảm bảo đủ phục
vụ cho hoạt động sản xuất kinh doanh, quản lí đúng chế độ và có hiệu quả các nguồn
vốn đó. Nghiên cứu khả năng sản xuất, nhu cầu thị trường để cải tiến, ứng dụng tiến
bộ khoa học kĩ thuật nhằm nâng cao chất lượng hang hóa, hạ giá thành sản phẩm thỏa
mãn nhu cầu người tiêu dung, tuân thủ các chế độ chính sách, pháp luật của Nhà nước
có lien quan đến hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty. Thực hiện chế độ kế toán
thống kê, chế độ thu chi tài chính theo quy định của Nhà nước.

9


Ngoài ra, cũng như những nhà máy khác nhà máy bia Hà Nội có những nhiệm vụ:
Hoạt động kinh doanh theo yêu cầu thị trường, thực hiện đầy đủ những cam kết với
khách hang về chất lượng, số lượng sản phẩm, dịch vụ, giải quyết thỏa đáng các lợi ích
với chủ thể kinh doanh khác, chăm cho đời sống CBNV trong nhà máy, bảo đảm tăng

trưởng vốn, mở rộng quy mô, bảo vệ môi trường, bảo vệ sản xuất.
1.1.2 Điều kiện sản xuất
Nhà máy bia được đầu tư dây chuyền thiết bị công nghệ hiện đại. Các phụ kiện và
thiết bị chính, hệ thống vận hành quyết định chất lượng sản phẩm được nhập khẩu từ
Đức và Châu Âu thuộc các hãng sản xuất uy tín.
1.2 Nguyên liệu
Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: Gạo, Malt, H2O, men, hoa hupblon.
Trong đó Malt và hoa hupblon là 2 nguyên liệu chính dùng để sản xuất bia, nó có chất
lượng cao của các hang cung cấp hang đầu thế giới. Có thể thay thế malt bằng nguyên
liệu phụ như bột mì, gạo ngô hay malt chưa nảy mầm.

10


1.3 Quá trình sản xuất
Hoa Houblon

Nước

Nguyên liệu
(Gạo, Malt)

Men

Xử lí

Nghiền

Nhân giống

Hồ Hóa

Đường hóa

Xả bã

Lọc

Nấu hoa

Xả cặn

Lắng xoáy, tách cặn

Chất tải lạnh

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc trong bia

Bia trong

CO2

Bia lon

Bia hơi

Chiết lon

Thành phẩm

Đóng nắp

Chiết block

Thanh trùng

Vận chuyển tiêu thụ

Làm nguội

Dán nhãn

Đóng thùng

Hình 1.2 Sơ đồ quá trình sản xuất bia
11


1.4 Quy trình công nghệ sản xuất
1.4.1 Sơ đồ công nghệ

Khí CNG

Sấy khô

Nước

Gạo

Malt

Làm sạch

Làm sạch

Nghiền
( nghiền búa)

Nghiền
(nghiền trục)

Nồi gạo

Nồi malt

Nồi lọc

Nồi sôi hoa

Hoa houblon

Nồi lắng xoáy

Làm lạnh nhanh

Tank lên men

Thành phẩm

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia

12


1.4.2 Xay nghiền
Thành phần matl, gạo di chuyển trên băng tải sàn rung. Sàn rung sẽ loại bỏ kim
loại và bụi trước khi nghiền, để có thể tách được kim loại, nam châm được gắn phía
trên sàn rung. Gạo và Malt sạch sau khi qua sàn rung sẽ di chuyển tới cửa phễu máy
nghiền. Sau đó gạo, malt được nghiền. Theo yêu cầu công nghệ, malt và gạo sẽ được
nghiền bởi những loại máy nghiền khác nhau. Máy nghiền búa sẽ được sử dụng để
nghiền gạo bởi vì yêu cầu nghiện gạo càng nhỏ càng tốt để quá trình hồ hoá diễn ra dễ
dàng. Đối với Malt, máy nghiền trục sẽ được sử dụng để tạo ra malt có kích thước phù
hợp. Nó đảm bảo thành phần đó sẽ được thuỷ phân và một lớp vỏ vẫn sẽ được giữ lại
để giúp cho quá trình lọc. Malt và gạo sau khi nghiền sẽ được thu nhỏ và chuyển vào
các gói có khối lượng theo yêu cầu kỹ thuật. Những gói đó sẽ được bổ sung vào các
nồi trong các bước tiếp theo.
1.4.3 Quá trình nấu
Nồi gạo: Xuống gạo và cho malt lót lần 1 ở 32oC giữ trong 10 phút, sau đó nâng
nhiệt độ lên 86oC trong 20 phút và giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Hạ nhiệt độ cho
nước vào sau sau 10 phút thì dịch ở nhiệt độ 72oC, cho malt lót lần 2 vào , giữ nhiệt độ
này trong 20 phút.
Nồi malt: Khi nâng nhiệt độ nồi gạo lên 100oC thì ta bắt đầu hoà bột malt cho
xuống nồi để nấu. Tăng nhiệt độ lên 40oC trong 10 phút, giữ trong 10 phút. Tiến hành
hội cháo lần 1, thời gian hội cháo là 5 phút, nâng nhiệt độ lên 52oC và giữ trong 30

phút. Tiếp hội cháo lần 2 trong 5 phút, tăng nhiệt độ lên 64oC và giữ trong 40 phút.
Tăng nhiệt độ lên 74oC trong 15 phút, giữ trong 40 phút, tăng nhiệt độ lên 76oC trong
5 phút, duy trì nhiệt độ trong 5 phút. Sau quá trình này dịch trích ly được đưa vào quá
trình lọc
1.4.4 Quá trình lọc
Mục đích: nhằm tách các thành phần đã trích ly từ pha rắn có trong malt và các
phụ liệu dạng rắn để phục vụ cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật tạo ra sản phẩm
mong muốn. Cụ thể là trích dịch trích ly từ malt ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn.

13


Trong quá trình lọc nước đầu tiên cần tiến hành nhanh nhưng rửa bã chậm để đủ
thời gian cho đường trích ly ra dịch. Kết thúc quá trình rửa bã khi nồng độ đường
trong nước rửa bã còn khoảng 1oC.
Sử dụng phương pháp lọc lauter tun vì phương pháp này cho năng suất cao.
1.4.5 Quá trình sôi hoa
Mục đích: Bốc hơi, cô đặc, loại bỏ những chất dễ bay hơi, bất hoạt enzyme, thanh
trùng, trích ly hoa bia, đông tụ Protein, thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần
của hoa bia, tạo các muối, tạo hương, tạo phản ứng màu, xử lý nhiệt đường không lên
men.
Dịch nha sau khi lọc được mang đi đun sôi với hoa. Dịch nha có thể được đưa trực
tiếp vào nồi nấu hoa hoặc cho vào nồi trung gian nếu thấy cần thiết.
Nồi nấu có hệ thống gia nhiệt cấp nhiệt do dịch nha từ 65-78oC lên đến 100oC. Thời
gian đun sôi từ 30-120 phút . Các phụ liệu và hoa bia được cho vào trong quá trình đun
sôi. Trong quá trình đun sôi các chất rắn kết tủa sẽ được loại bỏ ở khâu lắng, trích ly
hoa bia, loại bỏ những mùi không mong muốn, cô đặc dung dịch.

Hình 1.4 Sơ đồ nhà nấu

14


1.4.6 Quá trình lắng xoáy
Dịch nha sau khi đun sôi cần phải được lắng nhanh trước khi làm lạnh nhanh.
Mục đích: loại bỏ cặn rắn hình thành trong quá trình đun sôi. Hàm lượng cặn lắng
trong dịch nha từ 2-8 gram/l tuỳ theo nguyên liệu sử dụng, lượng cặn trong dung dịch
trước khi đem làm lạnh phải nhỏ hơn 0,1g/l.
Các thiết bị lắng cặn: lắng thùng, ly tâm lắng, thùng lắng xoáy tâm. Lượng cặn lắng
chứ từ 10-20% chất rắn có thể thu hồi bằng cách bơm ngược lại để thu hồi dịch, lượng
chất rắn có thể nhập với hèm( bã nồi lọc) để làm thức ăn gia súc.
1.4.7 Làm lạnh
Dung dịch có nhiệt độ khoảng 80oC được đưa qua bộ làm lạnh nhanh để đưa nhiệt
độ xuống 10oC và đảm bảo tránh nhiễm trùng và bổ sung oxi.

Hình 1.5 Thiết bị làm lạnh nhanh

15


1.4.8 Quá trình lên men
Dung dịch được bơm lên tank men. Men được them vào với tỷ lệ 0.5-1 lít men cho
100 lit dung dịch. Quá trình lên men được tiến hành ở môi trường 10-20oC trong thời
gian 6-8 ngày.
1.4.9 Quá trình chiết bia và thành phẩm
Chiết bia bằng chiết đẳng áp gồm 28 vòi chiết
1.4.10 Ủ bia
Quá trình này được thực hiện trong tank thành phẩm. Ở trong tank này, bã mà nấm
men dư thừa lắng xuống đáy tank. Lúc này bia chứa rất nhiều CO2 tự nhiên. Bước này
được tiến hành trong môi trường 0-20 oC trong thời gian 3-4 tuần. Sau thời gian này ta

thu được bia cuối.
1.4.11 C.I.P
Sau công đoạn ủ bia và nhận bia cuối từ bước ủ bia chúng ta cần CIP hoặc làm sạch
hệ thống có thể sẵn sang cho mẻ nấu bia tiếp theo
Chuẩn bị: Hóa chất bao gồm NaOH, Mix 100, nước, hơi nước.
Kiểm tra: Xác định nồng độ NaOH trong tank CIP. Tiếp theo, thêm NAOH vào
tank CIP để dung dịch CIP đạt nồng độ 2%. Chúng ta cũng tính được lượng Mix 100
cung cấp, đạt 0.1% trong 3m3 dung dịch CIP.
Hoạt động: Khi mà CIP tank, mở van để dẫn dung dịch CIP vào tank đó. Tiếp theo,
chạy bơm dịch CIP. Trong thời gian CIP, chúng ta cần chú ý đến đèn báo mức cao và
mức thấp của tank CIP để chạy tuần hoàn. Xem khoảng 2 phút, chúng ta chạy và dừng
bơm để tuần hoàn dung dịch 1 lần. Quá trình này lặp lại để kết thúc quá trình CIP ở
tank đó. Thay đổi van để CIP tank khác.
Đánh giá: Quá trình đạt khi tank không còn bị bẩn bởi các thành phần dư thừa và
dung dịch không đổi màu sau và trước quá trình. Nếu quá trình không đạt thì sẽ được
tiếp tục đến lúc tank hiện tại sạch.
1.4.12 Hệ thống giảm áp
CNG được gia nhiệt và giảm áp qua cụm thiết bị PRU – Pressure Reducer Unit, tới
áp suất yêu cầu của khách hàng (thường là 3 bar).
16


CHƢƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG GIẢM ÁP KHÍ CNG
2.1 Nhiên liệu CNG
CNG( compressed natural gas ) là khí nén thiên nhiên được khai thác từ các mỏ khí
tự nhiên hay là khí đồng hành trong quá trình khai thác dầu mỏ, qua thiết bị làm sạch
để loại bỏ các tạp chất và các cấu tử nặng, vận chuyển bằng đường ống tới nhà máy
nén khí hay nén trực tiếp vào các tàu chở CNG. Khí thiên nhiên được nén tới áp suất
200-250 bar, ở nhiệt độ môi trường để giảm thể tích bồn chứa, tăng hiệu suất và giảm
chi phí vận chuyển bằng các phương tiện vận tải đường bộ, đường sắt, đường thuỷ. Tại

nơi tiêu thụ, CNG được gia nhiệt và giảm áp qua cụm thiết bị PRU( pressure reducer
unit) tới áp suất yêu cầu của khách hàng ( 3 bar)
Thành phần khí: CH4 ( 84%), C2H6 (12%), khi cháy sinh ra ít khí CO2, làm cho
môi trường sạch hơn, không gây hiệu ứng nhà kính. Trong tương lai sẽ thay thế cho
các loại nhiên liệu như xăng, dầu… Vì là loại nhiên liệu được khai thác muộn hơn so
với dầu thô, trữ lượng hiện tại còn nhiều trong khi dầu thô ngày càng cạn kiệt.
Đặc trưng: Tiết kiệm chi phí nhiên liệu do giá thành rẻ hơn các nhiên liệu khác,
theo đó góp phần giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh của doanh nghiệp.
Giảm chi phí bảo dưỡng máy móc thiết bị so với việc sử dụng dầu FO, DO, than đá…
Là nhiên liệu sạch không phát sinh những chất độc hại gây ô nhiễm môi trường khi
cháy như CO2, SOx, NOx. Hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao, kéo dài tuổi thọ thiết bị
so với những nhiên liệu khác. CNG nhẹ hơn không khí nên nhanh chóng bốc lên cao
khi bị rò rỉ, do đó hạn chế tối đa nguy cơ cháy, nổ do sự tích tụ khí.
Bồn chứa CNG loại composite 40 ft, tổng thể tích bồn CNG là …., áp suất làm việc
là 230- 250 bar.
2.2 Xe chở bồn chuyên chở CNG
Các xe chuyên chở khí được tuân thủ nghiêm ngặt về quy định vận chuyển hàng
nguy hiểm cháy nổ. Thiết bị được đăng kiểm, kiểm định kịp thời đáp ứng yêu cầu của
pháp luật, tiêu chuẩn, quy chuẩn quy định, đảm bảo an toàn, phòng chống cháy nổ cho
các thiết bị chuyên chở và tồn chứa.

17


2.3 Hệ thống chung
Xe bồn vận chuyển khí đến trạm giảm áp tại khách hang (PRU) loại 40ft (34m3), áp
suất làm việc 250 bar, nhiệt độ làm việc -15-> 60C, từ đây khí được đưa từ xe bồn ở
áp suất từ 200-250 bar đi qua hệ thống PRU được giảm áp qua 2 giai đoạn.
Hệ thống PRU được thiết kế tuân thủ theo các tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn, quy
phạm của Việt nam, hệ thống được điều khiển bằng PLC S7 1200, kiểm soát sự cố, rò

rỉ bằng các van đóng khẩn cấp (SDV), van an toàn, đầu rò khí, kiểm soát khí giao nhận
bằng hệ thống đo đếm khí và các thiết bị được kiểm định đúng định kỳ hằng năm.
Hệ thống được thiết kế 2 nhành : 1 nhánh chính và 1 nhánh dự phòng

Hình 2.1 Hệ thống giảm áp

18


2.4 Trạm giảm áp tại nhà máy
2.4.1 Sơ đồ nguyên lí hoạt động

Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống giảm áp
19


2.4.2 Nguyên lí hoạt động
Khi xe bồn đến được kết nối bằng dây cooplinh, sau đó khí CNG 250 bar qua đồng
hồ điện tử PT1A hoặc PT1B ( tuỳ nhánh nào đang hoạt động). Khí được đưa qua bình
gia nhiệt thứ nhất để làm nóng khí trước khi qua van điều áp cấp 1, sau van điều áp
cấp 1 có đồng hồ đo áp cơ và điện tử. Ở van điều áp cấp 1 sẽ làm giảm áp từ xe bồn từ
230 bar- 250 bar xuống từ 20-30 bar. Khí CNG tiếp tục được gia nhiệt ở bình gia nhiệt
thứ 2 để chuẩn bị vào van điều điều áp cấp 2. Sau van điều áp cấp 2 cũng có một đồng
hồ đo áp cơ và 1 đồng hồ đo điện tử. Tiếp có một đồng hồ đo đếm trước khi vào nhà
máy. Ngoài ra sau mỗi van điều áp có 1 van an toàn với mức set : sau van điều áp cấp
1 là 45 bar, sau van điều áp cấp 2 là 7,5 bar. Hệ thống có thêm một đầu dò khí lắp đặt
ngay giữa trạm, một đầu dò khói lắp trong trạm.
2.5 Các thiết bị lắp đặt trong dây chuyền công nghệ
2.5.1 Van an toàn GS30- F05-F07
Số hiệu: GS30-F05-F07 DN65 EPDM

PN10 199240883
Nhà sản xuất: Georg Fischer
Nước xuất xứ: Thụy Sĩ
Đặc điểm kỹ thuật :
65A EPDM 240 Không đóng (F / C)
EPDM
P.NOM = 5.6bar

P.MAX = 8.4bar

T.MAX = + 80oC T.MIN=-20oC

Hình 2.3 Van GS30-F05-F07
Nguyên lí hoạt động : Van tự động
đóng khi xảy ra sự cố lớn, áp suất tăng quá cao. Đảm bảo không bị cháy nổ.

20


2.5.2 Thiết bị lọc
Trong quá trình giảm áp từ xe bồn vào nhà
máy không thể tránh khỏi có những bụi, cặn
xuất hiện trong hệ thống. Thiết bị lọc này
giúp lọc khí CNG để không gây hư hại các
thiết bị khác.

Hình 2.4 Thiết bị lọc
2.5.3 Van điều áp
P630 chịu tải bằng lò xo, điều chỉnh trực tiếp vận hành bằng áp suất cao và các ứng
dụng lưu lượng cao. Bộ phận bên trong làm bằng thép không gỉ, lớp vỏ được sơn tĩnh

điện lý tưởng dung cho các ngành công nghiệp dầu mỏ, khí đốt. Thiết bị đạt tiêu chuẩn
NACE MR0175.
Model : P630
Hãng sản xuất:
Mars Bollafarm
Xuất xứ: USA
Áp xuất tối đa: 150 psig
Áp xuất ra: 3-500 psig
Nhiệt độ: -29 – 66oC

Hình 2.5 Van điều áp

2.5.4 Van an toàn với mức SET
Van an toàn SET cấp 1 là 45 barg
Van an toàn SET cấp 2 là 7.5 barg

Van an toàn là cơ cấu bảo vệ thiết bị,
không cho thiết bị làm việc quá áp suất
quy định và là cơ cấu không thể thiếu

Hình 2.6 Van an toàn

21


trên mỗi thiết bị áp lực. Khi áp suất trong thiết bị áp lực tăng lên đến áp suất cài đặt
của van an toàn thì van sẽ tự động mở giảm áp trong thiết bị. Hiện tại nhà máy đang sử
dụng van an toàn kiểu lò xo có lớp màng.
Khi xảy ra quá áp thì lò xo bị nén đẩy khí ra ngoài.
2.5.5 Thiết bị gia nhiệt

Bình gia nhiệt gồm có 3 heater( 220V). Heater có tác dụng làm nóng để đun nước
phục vụ cho quá trình gia nhiệt, là thiết bị phát nhiệt tự động.
Thiết bị ở chế độ bật hay tắt phụ thuộc vào nhiệt độ TT2 và bật bao nhiêu heater
phụ thuộc vào áp suất đầu vào.
Áp suất >120 barg : heater 1 hoạt động
Áp suất >80 barg : heater 2 hoạt động
Áp suất > 45 barg : heater 3 hoạt động
Áp suất >120 barg : tất cả heater cùng hoạt động
Bình gia nhiệt làm tăng nhiệt độ có tác dụng làm tăng áp suất để đảm bảo khi đến
van điều áp không bị giảm đột ngột gây ra hiện tượng đóng băng

Hình 2.7 Bình gia nhiệt

22


2.5.6 Đầu dò khí FP-524D
Dùng để phát hiện khí có thể gây ra cháy nổ
Tín hiệu đầu ra : 4-20mA
Nguồn : 11.5-28 VDC
Thang đo khí : 0-100%

Hình 2.8 Đầu rò khí

Ngõ ra cầu

LEL%

Khí CH4 trong không khí(%)

Hình 2.9 Biểu đồ đƣờng đáp ứng
Máy dò duy trì độ nhạy tốt với đồng độ khí cháy trong dải khí nổ dưới(LEL). Đối
với nồng độ khí quyển lớn hơn phạm vi( 100% LEL)=5% theo thể tích khí CH4. Đầu
ra của cầu bắt đầu giảm.

23


Hình 2.10 Cầu đo
Cầu đo dùng để đo tín hiệu đầu ra của cảm biến. Mạch được nối với nguồn điện một
chiều. Phương pháp phát hiện là khuếch tán/ hấp thụ. Các khí không khí và dễ bắt lửa
đi qua một bộ lọc bằng thép không rỉ nung nóng và liên hệ với bề mặt được làm nóng
của cả máy dò hoạt động và các máy dò tham khảo. Máy dò tham khảo hoạt động như
một phương tiện để duy trì độ ổn định bằng không trong một phạm vi rộng của nhiệt
độ và độ ẩm. Khi các phân tử khí dễ cháy bị oxy hóa trên bề mặt của máy dò hoạt
động, nhiệt được tạo ra, và thay đổi độ tương phản của máy dò. Điện tử, các máy dò
được tạo thành một phần của mạch cầu cân bằng. Khi máy dò phản ứng thay đổi sức
đề kháng, mạch cầu không cân bằng. Sự thay đổi sản lượng này được điều chỉnh bởi
mạch khuếch đại, là một phần không thể tách rời của thiết kế cảm biến
2.5.7 Máy bơm
Máy bơm nước là một thiết bị dùng để chuyển chất lỏng hoặc khí từ nơi áp suất
thấp hơn tới nơi áp suấp cao
Một máy bơm nước có cấu tạo gồm 4 phần chính:
Bánh công tác: được lắp trên trục của bơm để cố định với trục tạo nên phần quay
gọi là Roto
Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và được lắp với bánh công tác
thông qua mối ghép then.
Bộ phận dẫn hướng vào: thuộc thân máy bơm thường
Bộ phận dẫn hướng ra: được đúc bằng gang và có hình dạng tương đối phức tạp

24


Hình 2.11 Máy bơm
2.6 Các thiết bị tủ điện
2.6.1 Các modul của PLC S7-1200
S7- 1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7- 200 có nhiều tín năng nổi
trội hơn.
S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh giúp những giải
pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
Các thành phần của PLC S7-1200 : 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong
các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng. 2 mạch
tương tự và số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản
phẩm. 13 module tín hiệu và tương tự khác. 2 module giao tiếp RS232/ RS485 để giao
tiếp thông qua kết nối PTP. Bổ sung 4 cổng Ethernet. Module nguồn PS 1207 ổn định,
dòng điện áp 115/230VAC và điện áp 24VDC.
Ứng dụng : Hệ thống băng tải, điều khiển đèn chiếu sang, điều khiển bơm cao áp,
máy đóng gói, máy trộn….

25