Nguyên tắc và hệ thống cân định lượng

Nguyên tắc và hệ thống cân định lượng
Trong quá trình sản xuất đòi hỏi tính liên tục, pha trộn nguyên liệu có độ chính
xác. Để giải quết vấn đề trên ta sử dụng cân định lượng. Hệ thống cân định lượng
là một trong những khâu quan trọng để nhà máy có thể hoạt động liên tục, là một
khâu trong dây chuyền công nghệ nhằm cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần
thiết cho nhà máy, lượng nguyên liệu này đã được người lập trình cài đặt trước đó.
5.1 Phương pháp cân định lượng
5.1.1 Định lượng tích cực
Phương pháp đầu tiên được gọi là định lượng tích cực, thể hiện trong hình 5.1( a),
trước khi bắt đầu trộn thì phễu cân trống, và khi khối lượng đạt đến trọng lượng cài
đặt trước thì bộ phận cung cấp chất liệu hoặc các van được đóng lại. Sau đó dung
lượng trong cân phễu được đổ vào quá trình sản xuất.

5.1.2 Định lượng không tích cực
Phương pháp thứ hai được gọi là Định lượng không tích cực , hình 5.1 ( b). Phễu
cân ban đầu được đổ đầy và liên tục.Van được mở ra. Trong quá trình định lượng
đĩa cân đọc khối lượng bị mất đi và khi đạt tới giá trị cài đặt sẵn thì van được khóa
lại .


Nguyên tắc trộn tiêu cực có lợi hơn, nó linh hoạt trong việc cung cấp vật liệu cho
các thiết bị. Nhưng nó không được sử dụng trong việc pha trộn các vật liệu trực
tiếp trong phễu.
5.1.3 Quá tải vật liệu
Để có được tối đa độ chính xác thì hệ thống cân định lượng thường cung cấp hai
tín hiệu dừng để tắt dòng nguyên liệu như trong hình 5.1. Tín hiệu đầu tiên (A)
thay đổi dòng nguyên liệu- làm chậm dòng nguyên liệu lại.
Để bù lại sự quá tải vật liệu, để cuối cùng có được trọng lượng mong muốn, tín
hiệu thứ hai (B) được bật lên để tắt nạp nguyên liệu trước khi đạt được trọng lượng
mong muốn.
5.1.4 Định lượng tích lũy

Nguyên tắc định lượng tích lũy của năm vật liệu được pha trộn trong một phễu cân
được minh họa trong hình 5.2.

Trước khi bắt đầu định lượng thì cân phễu trống, và khối vật liệu ( 1) được trộn
vào phễu
Sau khi định lượng xong khối vật liệu (1), đĩa cân được reset về 0 và các thành
phần (2) - (5) lần lượt đưa vào để định lượng


Hình 5.2 cho thấy trọng lượng cho mỗi thành phần được hệ thống đưa vào là một
hàm của thời gian , và đường chấm chấm cho thấy trọng lượng được tích lũy của
các thành phần vật liệu.
5.2 Độ chính xác trọng lượng và độ chính xác định lượng
5.2.1 Độ chính xác trọng lượng:
Trọng lượng chính xác và độ chính xác trọng lượng là hai vấn đề khác nhau.
Trọng lượng chính xác tùy thuộc vào sai số khối lượng (δ %) trên cân, trọng lượng
thực tế ( Q) kg của vật liệu được cân, và sai số cân nặng (δ) %, trọng lượng đọc
trên cân có quan hệ như sau:

Trong đó sai số khối lượng là:

5.2.2 Định lượng chính xác
Trong thực tế luôn luôn có một lượng vật liệu vượt qua sau khi dòng nguyên liệu
được tắt , như thể hiện trong hình 5.1 ở trên.
Để bù lại độ lố so với trọng lượng định sẵn( S ) lấy thì ta trừ đi trọng lượng( P),
được so sánh với trọng lượng đọc trên cân (WB), và dòng nguyên liệu được tắt khi:
WB= ( S - P) kg

(3)

Lượng vượt quá bao gồm chủ yếu là nguyên liệu " trong khay nâng " bên trong
phễu khi van đóng.
Tuy nhiên, nếu có một sự thay đổi trong trong lưu lượng sau khi trung chuyển hoặc
khi van đã được tắt thì lưu lượng được tính là (R αR) khi đó sai số khối lượng:


Trong đó:
R (kg / giây) : lưu lượng
T (giây) : thời gian bù
Hơn nữa, nếu có một sự biến đổi (βT) giây để đáp ứng lại tín hiệu điều khiển thì
sai số là:

Thêm vào đó, "trên khay nâng" dòng vật liệu có thể chứa một số (n) các mảnh vụn
lớn hơn so với trọng lượng trung bình (A) kg, thì sai số khối lượng là:

Với sai số (QWl) đọc trên cân tại thời điểm cắt vật liệu , trọng lượng thực tế là:

Và khi dòng nguyên liệu đã dừng lại, trọng lượng đọc trên cân sẽ là:

Trong đó QW2 là sai số bổ sung cuối cùng đọc được sau khi chấm dứt chu kỳ định
lượng.
QW2 có thể bao gồm trong sai số QW1 hoặc khác QW1


Tổng sai số trọng trong là:

Trong thực tế , khi xác định các giới hạn chấp nhận được cho một hệ thống cân
định lượng, để an toàn trong số liệu tính toán thì người ta thường chọn giá trị sai số
max để cân chỉnh

Nếu giá trị này nhỏ hơn sai số cho phép, thì độ chính xác là rất cao , trừ khi có một
sự cố trong thiết bị định lượng.
5.2.3 Sai số ngẫu nhiên
Trong các hệ thống định lượng chất rắn, xác định rõ kích thước tối đa mẫu là rất
quan trọng, tránh các sai số ngẫu nhiên.
Giả sử dòng nguyên liệu sẽ có một hạt lớn với khối lượng (m) rơi xuống từ trên
cao (H) vào phễu cân gây ra một lực tác động (F) tác động lên các loadcell

Lực này tạo ra sự gia tăng đột ngột của chỉ số cân trong thời gian rất ngắn, nhưng
nó có thế làm tắt dòng nguyên liệu gây ra một sai số lớn , trừ khi cân tiếp tục định
lượng sau khi trọng lượng đọc đã đứng lại , và cần có một thời gian đủ trong xử lý
dữ liệu để lọc ra các ảnh hưởng đó
5.3.1 Cân nặng và độ chính xác phân tích
Giả sử một hợp kim sắt với cân nặng thực tế (MA) kg và giá trị phân tích thực tế
(AA) %, nhưng với sai số phân tích( ) %, được cân trên thang đo có sai số cân
nặng
) % nên cân nặng đọc được là (W) theo thang đo trên là:


(kg)
Giá trị phân tích (

(1)

), thể hiện trên dụng cụ phân tích là:
(%)

(13)

Như vậy, hàm lượng thực của hợp kim chứa trong dung môi hợp kim (MA) và

trong kim loại nóng (MM) tương ứng, là:
(kg)
(

)

(kg)

(14)

Khai triển phương trình (14) ta được hàm lượng hợp kim trong dung môi
(kg)

(15)

Do đó sai số cân nặng là:
(kg)

(16)

Khi một số vật liệu hợp kim với trọng lượng khác nhau và giá trị phân tích đang dự
định nạp vào lò hoặc nồi, có tổng sai số cân nặng trong dung môi là:
∑

(kg)

(17)

Và tương tự sai số cân nặng trong kim loại nóng với cân nặng (
(kg)

) là:
(18)

Để đạt được điều kiện tốt nhất các yêu cầu về độ chính xác cân nặng, tổng sai số
cân nặng do quá trình cân và sai số phân tích trong dung môi và trong kim loại
nóng được thiết lập bằng nhau.
(19)
Phương trình này, dựa trên lý thuyết tối đa sai sót có thể xảy ra, nghĩa là tất cả các
lỗi được thêm vào.
∑

(20)


Với các sai số phân tích đã biết, sai số cân nặng cho phép đôi với từng thang đo có
thể được tính toán thông qua phương trình (20). Ngoài ra, cân bằng giữa sai số cân
nặng thực tế( ) tại một trọng lượng nhất định cho từng thang đo và sai số phân
tích( ) đạt được khi:
(21)
5.3.2 Yêu cầu định lượng cân nặng, sai số cân nặng tối đa có thể chập nhận
được
Nếu trong một nồi với (M) kg thép lỏng, với sai số cân nặng ( ) %, các giá trị
phân tích có thể tăng lên với
và dụng cụ phân tích có sai số ( ) %, sau đó
trọng lượng yêu cầu( ) kg của vật liệu hợp kim, cân nặng trên thang đo với sai số
cân nặng ( ) %, và với giá trị phân tích ( ) và sai số phân tích ( ) % có thể tính
toán chủ yếu theo phương trình (15) ở trên:
(kg)

(22)

Theo phương trinh (18) ở trên về sai số cân nặng có thể chấp nhận được (
trong định lượng của vật liệu hợp kim có thể tính toán:
(kg)

)

(23)

Ví dụ: Nếu trong nồi chứa thép lỏng có cân nặng M = 130t và sai số cân nặng
, sự tăng giá trị phân tích của Ni là
với sai số phân tích
, để đạt được ta nên bổ sung FeNi với giá trị phân tích trung bình Ni
là
, cân nặng dung môi của vật liệu hợp kim sẽ là:
(kg)
Và sai số cân nặng tối đa

trong định lượng hợp kim có thể không vượt quá:
(kg)

Theo tính toán sai số cân nặng tối đa cho hệ thống định lượng cân nặng với phạm
vi cân nặng
kg, kết quả sai số có thể lên đến:
(kg)


5.4 Hệ thống cân định lượng
Hệ thống định lượng số với cảm biến tải trọng được lắp đặt bên dưới cửa nạp nhiên

liệu hoặc bồn chứa hoặc hệ thống phần mềm được điều khiển bằng máy tính cho
những mục đích phức tạp.
5.4.1 Phần cứng điều khiển cân định lượng
Hệ thống phần cứng điều khiển được sử dụng để định lượng nhiều lần một vật liệu
hoặc cho các quá trình định lượng nơi có công thức và trình tự chương trình không
thay đổi thường xuyên.

Hình 5.3: Định lượng một vài vật liệu trong phễu cân
Phễu cân được đặt trên cảm biến tải trọng (LC) với máy đo biến dạng được nối vào
mạch cầu trong hộp nối liền (J) và được nối tới thiết bị cân hoặc bộ số hóa cảm
biến tải trọng (W). Thiết bị cân nặng có ngõ ra kết nối với một máy tính quan trọng
(EDP) và một khối role định lượng (B).
Cân định lượng riêng lẻ được cài đặt sẵn tập hợp điểm (S1) - (Sn), thường công tắc
điều chỉnh bằng tay, nối tới khối định lượng (B), nó so sánh cân nặng được cài đặt
sẵn với cân nặng thực tế và dừng dòng nguyên liệu khi đạt được giá trị điểm đặt.


Ngoài ra còn có khối điều khiển và khóa truyền, nó là ví dụ có thể nhận được tín
hiệu bắt đầu từ một chương trình bên ngoài và bắt đầu làm đầy vật liệu bằng cách
mở van nạp đầy hoặc nạp (1 - n) ngay sau khi xả van/nạp tín hiệu nó được đóng lại.
Hơn nữa, cũng có những nút bấm (P) bằng tay start/stop của van/nạp nối với khối
điều khiển và khóa liên động.
Các thiết bị tùy chọn cho các mục đích khác nhau là: tín hiệu hiện thị thứ cấp (D)
cuối cùng với mức độ điều khiển, ghi âm (R) với đầu tiếp xúc Hi – Low để báo
động, bộ cộng (ADD) tổng cộng định lượng cân nặng của vật liệu và máy in (PR)
để in giá trị cân định lượng, tổng trọng lượng, dữ liệu tham khảo, thời gian, …
5.4.2 Phần mềm điều khiển cân định lượng
Sơ đồ 5.4 minh họa một máy vi tính điều khiển hệ thống cân định lượng, cho một
vài vật liệu vào trong một phễu cân.

Hình 5.4: Máy vi tính điều khiển hệ thông cân định lượng
Trong phần mềm điều khiển cân định lượng, điểm đặt (S) và khối role định lượng
(B) trong phần cứng chương trình định lượng sơ đồ khối 5.3 được thay thế bằng
phần mềm lập trình trên máy vi tính.
Với hệ thống phần mềm máy tính điều khiển công thức linh hoạt và chương trình
định lượng có thể được nhập vào thông qua một bàn phím (K) hoặc thông qua thiết
bị thu hồi dữ liệu, ví dụ như tấm bìa đục lỗ hoặc bộ đọc băng hoặc đọc mã
pin,…hoặc như một chương trình bên ngoài thông qua một máy tính quan trọng.


Các hệ thống phần mềm cũng cho phép định lượng cân nặng của vật liệu sấy khô,
đo tỉ lệ phần trăm độ ẩm của vật liệu nhờ bộ chuyển phát hơi ẩm và máy tính tính
toán hiệu chỉnh điểm đặt để đạt được cân nặng của vật liệu khô trong công thức
pha trộn, minh họa sự linh hoạt của hệ thống.
5.4.3 Hệ thống cân định lượng phức tạp với máy vi tính điều khiển
Hệ thống cân định lượng phức tạp với tất cả các chức năng điều khiển định lượng
theo một chương trình phần mềm cho định lượng một số vật liệu linh hoạt lên tới
16 phễu cân thể hiện trong sơ đồ khối hình 5.5

Hình 5.5: Hệ thống cân định lượng điều khiển phức tạp điều khiển bằng máy tính
Hệ thống bao gồm 3 mức:
1. Cảm biến tải trọng, màn hình hiện thị số và cài đặt sẵn cân định lượng, cũng
như nút nhấn và điều khiển các thao tác bằng tay.
2. Sự kích thích và xử lí tín hiệu tương tự.
3. Xử lí tín hiệu số.


Thêm vào nó có ngõ vào và ra cho các thiết bị tuần tự bên ngoài và máy tính, cũng
như các thiết bị xuất nhập như màn hình hiện thị số lớn, máy đánh chữ, máy
in,…tùy thuộc vào ứng dụng.

Phần tương tự chứa các khối kích thích của cảm biến tải trọng, xử lí tín hiệu, định
lượng và thể hiện cân nặng.
1. Khối kích thích cung cấp dòng điện ổn định hoặc điện áp cho cảm biến tải
trọng.
2. Khối xử lí tín hiệu gồm bộ lọc và khuếch đại tín hiệu của cảm biến tải trọng.
Nó được tích hợp vào mạch kiểm tra cho điểm 0, độ nhạy và sự kích thích
cảm biến tải trọng.
3. Khối định lượng đóng vai trò cân bì tự động và hoạt động định lượng. Nếu
có sai sót nào xảy ra trong quá trình tính toán và khu vực điều khiển, các
chức năng cần thiết nhất cho hoạt động định lượng vẫn còn duy trì trong
khối này.
4. Khối ngõ ra bao gồm 3 mức độ của bộ phân biệt, chỉ ra trạng thái trống hay
đầy của phễu cân, và khuếch đại với ngõ ra 4 – 20 mA để điều khiển mức độ
liên tục.
Điều khiển và tính toán được xây dựng với hệ thống định hướng logic. Chức năng
tiêu chuẩn của đặc trưng xử lí dữ liệu là sự chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín
hiệu số (A/D) của tín hiệu cân nặng tương tự, nó được thực hiện trong phần này.
Một máy tính điều khiển tất cả các xử lí tín hiệu thông minh và trao đổi tín hiệu
giữa các khối kết nối với kênh truyền. Cân nặng được tính toán trong mỗi chu kỳ
trong khi các chương trình khác như cân bì tự động, đăng nhập vào máy tính hoặc
máy in số được bắt đầu chỉ khi nào ngõ vào số được kích hoạt.
Các chức năng khác có thể được thực hiện, là bù với trọng lượng cân bì đặt
trước.Tính toán sai số định lượng và bù đắp cho nó, điều khiển tín hiệu cân nặng
dựa vào giới hạn giá trị cài đặt sẵn, tích lũy một phần trọng lượng, kiểm soát và lưu
trữ các giá thị mong muốn, code,…từ máy tính, công tắc điều chỉnh bằng tay hoặc
ngõ vào khác.
Khối điều khiển và tính toán bao gồm:


1. Khối dồn kênh nó điều khiển độc lập việc chuyển đổi dữ liệu giữa máy vi

tính và bảng điều khiển.
2. Khối bộ nhớ nó lưu trữ các chương trình điều khiển cho các máy vi tính,
trong lập trình bộ nhớ ROM chỉ đọc và xử lí dữ liệu, bộ nhớ RWM có thể
đọc và ghi.
3. Khối giám sát giám sát một phần quan trọng của hệ thống máy vi tính. Nó
phát ra ánh sáng đèn LED để chỉ ra các khuyết điểm và tình trạng hoạt động
và ngõ ra cho các tín hiệu báo động. Trong trường hợp có lỗi, tất cả các ngõ
ra được điều chỉnh để cho ra một trạng thái xác định.
4. Khối truyền thông để điều khiển máy đánh chữ và trao đổi thông tin với các
máy tính quan trọng. Việc chuyển đổi dữ liệu có thể được thực hiện bằng
hình thức song song (mã BCD) hoặc bằng hình thức nối tiếp (ASCII).
Như có thể thấy ở trên số lượng của các thành phần phần cứng trong một máy vi
tính điều khiển hệ thống cân định lượng không nhất thiết phải ít hơn so với hệ
thống chỉ có phần cứng, nhưng sự linh hoạt sẽ được tăng lên.
Đây là ví dụ có thể định lượng cho một hoặc nhiều vật liệu hơn liên quan tới cân
nặng thực tế của một vật liệu nền, độ lệch nhất định của cân nặng thực tế từ cân
nặng được cài đặt sẵn cho vật liệu nền sẽ tự động thay đổi cân nặng cài đặt trước
cho các vật liệu khác với cùng tỷ lệ phần trăm, do đó các mối quan hệ trong hỗn
hợp vẫn không thay đổi.
5.5 Bố trí và thiết kế thông số kỹ thuật cho hệ thông điện tử định lượng cho
vật liệu hợp kim
Thiết kế thông số kỹ thuật của hệ thống định lượng sẽ dựa trên yêu cầu điển hình
cho một ứng dụng trong ngành công nghiệp thép, nhưng thông số kỹ thuật có thể
dùng làm mô hình cho các hệ thống định lượng tương tự cho phần lớn vật liệu hoặc
vật liệu dạng bột, dạng lỏng.
Các thông số kỹ thuật sẽ phải được sửa đổi để đáp ứng yêu cầu cá nhân theo từng
trường hợp, và đặc biệt là dữ liệu kỹ thuật liên quan đến lắp đặt cơ khí chẳng hạn,
phạm vi trọng lượng và xử lý dữ liệu,… chắc chắn sẽ phải được điều chỉnh riêng.

Định lượng chính xác các vật liệu hợp kim là rất quan trọng trong quá trình sản
xuất thép ví dụ trong lò ôxy (BOF) nhà máy thép và trong lò hồ quang điện (EM)
nhà máy thép.
Các vật liệu hợp kim thường được lưu trữ trong kho có sức chứa lớn hoặc gian
hàng trong khu vực lưu trữ của các nhà máy thép, và vận chuyển bằng băng tải
hoặc cần cẩu trên cao để đưa vào bể chứa trên hệ thống định lượng trong các nhà
máy thép.
Hệ thống định lượng là định lượng các vật liệu hợp kim theo công thức chuyển từ
một máy tính quá trình, nó tính toán trọng lượng riêng lẻ theo giá trị phân tích của
thép lỏng và thông số kỹ thuật cho sản phẩm cuối cùng.

Đặc điểm kỹ thuật
của hệ thống điện tử định lượng vật liệu hợp kim
1.

Những điều kiện tiên quyết

1.1

Thông số kỹ thuật
Đặc trưng kỹ thuật này bao hàm tất cả các điều kiện tiên quyết và dữ liệu cơ

bản cần thiết để có thể cung cấp, phân phối, lắp đặt, thử nghiệm và đưa vào hoạt
động một cân định lượng, và hệ thống xử lý dữ liệu phải được cài đặt trong nhà
máy thép của chủ đầu tư.
Thay đổi cuối cùng trong đặc điểm kỹ thuật này phải được xác nhận thông qua
một xác nhận chính thức bằng văn bản của cả Nhà thầu và Chủ đầu tư.
1.2

Phân phối

Việc phân phối phải gồm quá trình hoạt động hoàn tất của cân định lượng điện

tử và hệ thống xử lý dữ liệu, không bao gồm băng tải nguyên liệu, bộ phận tiếp
nguyên liệu, nhiên liệu và phễu cân, dễ dàng cài đặt, thử nghiệm và sẵn sàng để sử
dụng, nhưng lại bao gồm tất cả các bản vẽ cơ khí và điện kèm hướng dẫn cần thiết
để cài đặt thiết bị.


Hơn nữa tài liệu kỹ thuật và việc cung cấp tư liệu về các hoạt động và bảo trì
toàn bộ thiết bị cân và hệ thống xử lý số liệu, cũng như đào tạo cán bộ vận hành và
kỹ thuật viên cũng sẽ được bao gồm trong việc phân phối.
1.3

Giá bán
Nhà thầu phải cung cấp một bảng báo giá cho Bên mua với chi tiết giá sau:
a) Việc cung cấp phần cứng và phần mềm của hệ thống cân định lượng điện
tử hoàn chỉnh và hệ thống xử lý số liệu.
b) Việc cung cấp các tài liệu cài đặt hệ thống điện .
c) Việc lắp đặt cơ khí và hệ thống điện.
d) Việc thử nghiệm và vận hành.
e) Các bản vẽ và hướng dẫn sử dụng.
f) Phụ tùng cho một năm hoạt động.
g) Đào tạo nhân viên vận hành và nhân biên kỹ thuật.

Sai lệch từ đặc điểm kỹ thuật
Trong báo giá nhà thầu phải nêu rõ những sai lệch từ đặc điểm kỹ thuật này,
như liên quan đến việc cung cấp phần cứng và phần mềm cho thiết bị cân hoàn
chỉnh cùng hệ thống xử lý số liệu, cũng như liên quan đến sự phù hợp với tất cả
các quy tắc và các quy định khác được quy định trong các đặc điểm kỹ thuật hoặc
các phụ lục của nó.

1.4

Đảm bảo
Không quan tâm người nào thực hiện phần cơ khí hay người lắp đặt điện cho cả
hệ thống, Nhà thầu có trách nhiệm kiểm tra và phê duyệt tất cả các cài đặt chế độ
làm việc, và thiết lập các thiết bị vào hoạt động, sao cho đảm bảo quá trình hoạt
động đáng tin cậy của hệ thống hoàn chỉnh, đồng thời duy trì các dữ liệu kỹ thuật
như đã được quy định.
1.5

2.
2.1

Mô tả ngắn gọn về hệ thống cân và xử lý dữ liệu
hệ thống cân định lượng cho 6 loại nguyên liệu


1)
Hệ thống cân định lượng điện tử tích hợp, với máy tính xử lý số liệu, PLC để
kiểm soát quá trình chuyển giao nguyên liệu và hệ thống điều khiển nguồn điện
cung cấp cho tất cả các bộ tiếp liệu, băng tải …, được thể hiện trong sơ đồ khối ở
hình 6 bên dưới.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cân định lượng

Hình 6. Sơ đồ khối hệ thống cân định lượng
Chú thích:
BC : Băng tải

SB

: Thùng chứa nguyên liệu


F

: Bộ phận tiếp nguyên liệu

VDU : Đơn vị hiển thị

G

: Cửa dưới

WE

PLC : Bộ điều khiển chương trình logic

: Cân điện tử

WH : Phễu cân

2)
Hệ thống cân định lượng được thể hiện trong Hình 6, bao gồm bốn phễu cân
(WH 1- 4), với các cảm biến lực và thiết bị cân điện tử (WE1- 4) được kết nối với
máy tính, nó còn được thông qua một bộ điều khiển chương trình logic (PLC) điều
khiển các đơn vị kiểm soát năng lượng với toàn bộ rờ le, khởi động động cơ…, bộ
rung tiếp nguyên liệu (F1- 3), các cửa dưới (G) trong những phễu cân (WH), và
băng tải (BC).
3)
Các phễu cân sẽ được sử dụng cho việc kiểm soát khối lượng nguyên liệu

trong quá trình tự động nạp lại nguyên liệu cho các thùng chứa (SB 1 - SB 6). Các
cân phễu (WH 1) sẽ được lấp đầy bằng vật liệu thông qua một bộ nạp nguyên liệu,
và cấp nguyên liệu thông qua bộ rung tiếp nguên liệu (F 1) vào băng tải (BC 1 –
BC 2) để phân phối các nhiên liệu vào thùng chứa (SB 1 - SB 6).
4)
Máy tính với các đơn vị hiển thị hình ảnh (VDU) và máy in thông qua một
giao diện liên kết để kết nối tói máy tính xử lý hiện có trong các nhà máy thép.
5)
Bố cục và dữ liệu kỹ thuật của tất cả các bộ phận cơ khí, thùng chứa, phễu
cân, cổng, bộ trung chuyển, băng tải… phải được thiết kế và quy định bởi nhà thầu,
nhưng sẽ được mua và cài đặt bởi Nhà đầu tư. Tuy nhiên, Nhà thầu phải kiểm tra
và phê duyệt thiết bị và cả việc lắp đặt, sao cho có thể đảm bảo hiệu suất của hệ
thống định lượng theo yêu cầu trong đặc điểm kỹ thuật này.
3.
Phương pháp cân định lượng
Hệ thống cân định lượng tích hợp và hệ thống xử lý dữ liệu có ba chế độ hoạt
động:
1. Điều khiển tự động quá trình định lượng (đong).
2. Kiểm soát bán tự động quá trình định lượng.
3. Điều khiển bằng tay quá trình định lượng.
3.1

Điều khiển tự động quá trình định lượng


1)
Trong chế độ tự động, đây là phương thức sử dụng phổ biến, trọng lượng
của những lượng hợp kim khác với cùng chi phí được tính bởi máy tính xử lý và
chuyển giao đến máy tính cân định lượng kiểm soát quá trình định lượng.
2)

Máy tính cân định lượng được lập trình để tự động thực hiện việc định lượng
và nạp lại chu trình cho mỗi nguyên liệu chủ yếu ở trang sau trình đơn phần mềm.
Nguyên tắc cân định lượng và hệ thống

Trình đơn phần mềm – chu trình định lượng


3)

Trình đơn phần mềm trên bao gồm các chu kỳ hoàn chỉnh cho việc định

lượng một loại vật liệu trong các công thức, và khi nguyên liệu đầu tiên được đảm
bảo đong đúng thì các quá trình đong nguyên liệu tiếp theo được tiến hành cho đến
khi tất cả các nguyên liệu trong công thức đã được định lượng
4)

Khi tất cả các nguyên liệu trong công thức đã được định lượng đúng, các dữ

liệu về định lượng hoàn chỉnh sẽ được chuyển giao cho máy tính xử lý, theo đó các
dữ liệu lưu trữ trong máy định lượng có thể được xóa, và nạp tiếp trình đơn được
chuyển từ máy tính xử lý.
5)

Trình đơn phần mềm có chứa từng bước riêng trong quá trình, bao gồm các

chức năng kiểm soát quá trình và dữ liệu về trọng lượng của mỗi nguyên liệu:
a. Trọng lượng của những lượng riêng (Bw) trong mỗi lần nạp.
b. Sai số được giới hạn trong trường hợp cá biệt (
và cân chỉnh vật lý. Nếu giá trị thực tế

của cân chỉnh điện tử
thì các nhân viên vận hành

sẽ phải có hành động cần thiết để khắc phục lỗi này, hoặc phải tự xử lý và
nhập một mã lỗi vào máy tính.
c. Mức độ điều chỉnh lượng nguyên liệu được cấp của bộ trung chuyển (F2) từ
thô đến tinh trong việc đặt lại trọng lượng được quy định trong thông số
f.i.(B, -15d).
d. Mức độ “tiền hành động” để thích ứng với bụi nguyên liệu sau khi việc tiếp
nguyên liệu được dừng lại, trong trường hợp này việc đọc trọng lượng là
(Bw - 6d) .
e. Sai số giới hạn trong trường hợp cá biệt

cho sự khác biệt giữa giá trị

trọng lượng thực tế (WH 2) và trọng lượng định sẵn (Bw). Nếu giá trị thực tế
thì các nhân viên vận hành sẽ phải có hành động cần thiết để khắc
phục lỗi này, hoặc phải tự xử lý và nhập một mã lỗi vào máy tính.


f. Sai số giới hạn trong trường hợp cá biệt

cho điểm không sau khi

phễu cân xả nguyên liệu. Nếu giá trị thực tế

thì các nhân viên vận

hành sẽ phải có hành động cần thiết để khắc phục lỗi này, hoặc phải tự xử lý
và nhập một mã lỗi vào máy tính.

g. Vì hệ thống làm việc hoàn toàn tự động nên phải có chức năng kiểm soát
nhất định với sự báo động (xem hình 3.4) nếu có một trục trặc liên quan đến
việc xử lý vật liệu, ví dụ như:
- Cổng xả nguyên liệu của phễu cân; đóng hoặc mở,
- Băng tải đang chạy,
- Thời gian tối đa (Tg) cho việc định lượng nguyên liệu vào phễu cân,
- Thời gian tối đa (TD) cho việc xả nguyên liệu từ phễu cân.
Trong trường hợp có một tín hiệu báo động các nhân viên điều hành sẽ phải
có những hành động cần thiết để khắc phục lỗi này, hoặc tự xử lý và nhập
một mã lỗi trong máy tính.
3.2

Kiểm soát bán tự động quá trình định lượng
1) Kiểm soát bán tự động quá trình định lượng sẽ được sẽ được sử dụng
trong trường hợp cá biệt bởi sự mất kết nối, hoặc trục trặc của thiết bị,
trình đơn từ máy tính xử lý không thể chuyển giao cho máy tính định
lượng, và các dữ liệu trọng lượng sau quá trình định lượng không
được chuyển trở lại máy tính xử lý.
2) Ở chế độ này (Bw) dữ liệu được nhập bằng tay vào máy tính định
lượng
3) Chu trình định lượng mỗi loại nguyên liệu bao gồm quá trình xả của
phễu cân và chuyển giao đến phễu trung gian tại các lò được thực hiện
theo cách tương tự như mô tả ở 3.1, với sự khác biệt mà các các dữ


liệu trọng lượng được lưu trữ trong máy tính có thể được chuyển giao
lại cho các máy tính xử lý khi bị gián đoạn, hoặc bằng cách khác là
3.3

Điều khiển bằng tay quá trình định lượng

1)Điều khiển bằng tay được tiến hành cho việc bảo trì thiết bị và trong trường hợp
các máy tính định lượng bị sự cố.
2) Trong trường hợp này, các nhân viên vận hành phải thực hiện toàn bộ quá trình
hoàn toàn thủ công, đầu tiên là dừng việc tiếp liệu và băng tải… bằng tạy trên bảng
điều khiển lúc bình thường được khóa, và đọc các trọng lượng trực tiếp trên các
thiết bị cân điện tử.
3) Ghi lại tất cả các dữ liệu trọng lượng được thực hiện bằng tay, sau đó nhập vào
máy tính xử lý.
4) Chức năng kiểm soát để đảm bảo độ tin cậy của quá trình hoạt động
Trong một hệ thống hoàn toàn tự động, điều quan trọng là đảm bảo độ tin cậy của
quá trình hoạt động bằng cách lập trình máy tính để tự động thực hiện một số chức
năng kiểm tra và điều khiển, chẳng hạn như:
1) Kiểm tra các chức năng vật lý.
2) Đo đạc thời gian trôi qua.
3) Kiểm tra dung sai và điều khiển.
4) Kiểm tra hiệu chuẩn (cân chỉnh) của hệ thống cân.

3.4

Kiểm tra các chức năng vật lý


Một số các thiết bị sẽ có cảm biến cung cấp thông tin về vị trí, chẳng hạn như cửa
đáy (G) trên phễu cân (WH), hoặc thông tin liên quan đến chuyển động, ví dụ như
của băng tải (BC), hệ thống sẽ cung cấp tín hiệu báo động trong trường hợp hư
hỏng.
3.5

Đo đạc thời gia trôi qua

1) Thông qua chức năng đồng hồ trong máy tính, thời gian trôi qua cho
những công đoạn nhất định trong thủ tục trộn có thể được đo và so sánh
với thời gian định trước tối đa, ví dụ khoảng thời gian trộn vật liệu (TB)
hoặc xả phễu cân (TD).
2) Ví dụ nếu trọng lượng cài đặt trước, hoặc đang xả một phễu cân…vv,
không đạt được trong thời gian định trước, một âm thanh và / hoặc báo
động trực quan có thể được khởi xướng từ các máy tính, và trên VDU sẽ
được hiển thị các vật liệu có liên quan, và các thiết bị đó đang bị hư
hỏng.

3.6

Kiểm tra dung sai và điều khiển
1) Điều này sẽ được thực hiện để đảm bảo rằng sự khác biệt giữa thực tế
(BA) và khối lượng định sẵn (BW) cho mỗi vật liệu không vượt quá giới
hạn định trước.
2) Các máy tính được lập trình với một khoảng dung sai riêng cho mỗi vật
liệu hợp kim (ví dụ ± 3 d), và sự khác biệt giữa khối lượng thực tế và
khối lượng đặt cho một loại vật liệu vượt quá giới hạn dung sai, máy
tính sẽ bắt đầu một báo động âm thanh và / hoặc hình ảnh và trên VDU
nó sẽ được hiển thị các vật liệu có liên quan.


3) Trong trường hợp này các nhà điều hành tại hệ thống trộn sẽ phải quyết
định những hành động sẽ được thực hiện, ví dụ như nhập một mã lỗi
theo đó khối lượng thực tế và đặt trước được chuyển đến cho các máy
tính xử lý.
4) Các nhà điều hành tại máy tính xử lý có các tùy chọn để từ đó chấp nhận
sự khác nhau và thay đổi khối lượng đặt cho các vật liệu khác để đúng
với tổng tải, hoặc hướng dẫn các nhà điều hành tại hệ thống xả phễu cân

và chuyển vật liệu sang một bên từ lò, theo đó quá trình trộn vật liệu sẽ
phải được lặp lại.
3.7

Kiểm tra hệ thống cân chỉnh khối lượng
1. Điểm không

Ngoài các phần mềm xử lý mô tả ở mục 4.2 và 4.3 ở trên, máy tính cũng sẽ được
lập trình để tự động thiết lập việc đọc khối lượng trong máy tính chính là (000.0)
khi phễu cân trống rỗng, dựa vào việc kiểm tra hiệu chỉnh điện.
2. Kiểm tra hiệu chỉnh điện
1) Kiểm tra hiệu chỉnh sẽ được thực hiện bằng cách off-set giá trị đo từ
mạch cầu Wheatstone trong các load-cell với một giá trị xác định,
được đặt bởi một tín hiệu từ máy tính. Giá trị off-set (ví dụ 500 d) sẽ
được hiển thị trên VDU, và máy tính sẽ kiểm tra xem off-set đang
đọc có nằm trong giới hạn dung sai đặt trước không (ví dụ ±3d), và
lưu trữ giá trị trong bộ nhớ cho bản in sau này trong các báo cáo phụ
trách cùng với ngày và giờ.


2) Nếu giá trị kiểm tra nằm ngoài giới hạn dung sai, các máy tính sẽ bắt
đầu một tín hiệu báo động và hãm sự hoạt động cho đến khi lỗi đã
được khắc phục, và giá trị kiểm tra mới nằm trong giới hạn dung sai.
3) Nếu điều này là không thể, ví dụ trong một thời gian hợp lý, nhà điều
hành có thể xóa sự ngăn cản cho hành động sau đó, bằng cách nhập
một mã lỗi và mã tham chiếu cá nhân của mình, cùng với ngày tháng
và giờ sẽ được ghi lại trong báo cáo kèm theo.
3. Kiểm tra cân chỉnh vật lý
1) Để kiểm tra xem việc tích hợp giữa cân và hệ thống xử lý dữ liệu có
đang hoạt động tốt, và để thực hiện một thử nghiệm vật lý với việc

cân chỉnh hệ thống cân không thay đổi, các máy tính có trách nhiệm
sau những khoảng thời gian đều đặn (ví dụ mỗi lần một ngày) bắt
đầu kiểm tra cân, hoặc với khối lượng biết được thông qua các phễu
cân (WH), hoặc thông qua trạm trộn một khối lượng vật liệu nhất
định nhờ các băng tải (BC 3) chuyển hướng đến một container tạo áp
lực lên một hệ thống cân chính xác khác.
2) Khối lượng thực tế và khối lượng đọc được từ các cân điện tử (WE)
sẽ được hiển thị trên VDU và máy tính sẽ được lập trình để kiểm tra
xem khối lượng đọc được có nằm trong khoản giới hạn dung sai ví
dụ (+ 3d).
3) Nếu việc kiểm tra cân không được thực hiện, hoặc nếu sự khác biệt
giữa khối lượng thực tế và khối lượng đọc được vượt quá giới hạn
dung sai, máy tính sẽ bắt đầu một báo động âm thanh và / hoặc hình
ảnh và hãm hoạt động cho đến khi lỗi đã được khắc phục, và giá trị
kiểm tra mới nằm trong giới hạn dung sai.


4) Nếu điều này là không thể, ví dụ trong một thời gian hợp lý, nhà điều
hành có thể xóa sự ngăn cản cho hành động sau đó, bằng cách nhập
một mã lỗi và mã tham chiếu cá nhân của mình, cùng với ngày tháng
và thời gian sẽ được ghi lại trong báo cáo kèm theo.
5.Xử lý dữ liệu và truyền đến máy tính xử lý
5.1. Tự động điều khiển quá trình trộn
Máy tính cân định lượng được lập trình để tiến hành chu trình trộn và chu trình nạp
liệu cho mỗi vật liệu. Phần mềm chứa dữ liệu điều khiển cho quá trình và dữ liệu
khối lượng cho mỗi vật liệu, và các chương trình hoạt động chứa từng bước riêng
biệt trong quá trình, chủ yếu theo menu phần mềm được mô tả trong mục 3.1.
5.2 Tính toán sản lượng kim loại và độ chính xác của mục tiêu trong hợp kim
1) Ở mỗi bước trong quá trình sản xuất thép, việc tính toán sản lượng kim loại (Y)
và độ chính xác của mục tiêu (P) trong hợp kim sẽ chỉ ra tổn thất cuối cùng và có

thể được sử dụng cho việc cập nhật liên tiếp và cải tiến.
2) Để tối ưu hóa quá trình này, do đó điều quan trọng là đặt ra các phần mềm để
sau mỗi bước hợp kim hóa, máy tính sẽ tính toán năng suất và độ chính xác của
mục tiêu.
3) Các giá trị phân tích hiệu quả trong kim loại nóng, cho các yếu tố liên quan ví
dụ như Mn, Cr, Si vv, …được nhập vào các máy tính ,thêm vào đó những con số
khối lượng sẽ được tự động truyền về từ các cân điện tử.
4) Máy tính tính toán sản lượng (Y) và độ chính xác của mục tiêu (P), và có thể đề
xuất các bước để cải thiện, hoặc tự động sửa chữa dữ liệu khối lượng cho nạp liệu
tiếp theo, theo các nguyên tắc sau đây.


5) Sản lượng (Y) cho một bước nhất định của quá trình (ví dụ sau một đợt nạp liệu
của hợp kim trong gàu rót lò), có thể được tính:

MB = Khối lượng kim loại nóng trước khi hợp kim hóa (kg)
MA = Khối lượng kim loại nóng sau khi hợp kim hóa (kg)
BW = Khối lượng mẻ hợp kim (kg)
6) Trong cùng một cách thức ,độ chính xác của mục tiêu (P) có thể được tính cho
một phần tử nào đó, ví dụ Cr:

∑
AM = Phân tích của Cr trong kim loại nóng (%)
F = Thành phần khối lượng của hợp kim sắt trong nạp liệu (kg)
AC = Phân tích của Cr trong hợp kim thép riêng (%)
7) Thông tin này có thể được sử dụng để đề xuất các bước cải thiện, hoặc tự động
điều chỉnh khối lượng mẻ cân theo lý thuyết (BW) của nạp liệu hợp kim có chứa Cr
với khối lượng đúng (Bc):

8) Những tính toán này có thể được thực hiện và hiển thị cho tất cả các vật liệu và

các thành phần liên quan, và do đó phục vụ để liên tục cải tiến quá trình.