THIẾT kế hệ THỐNG điều KHIỂN máy ép VIÊN gỗ (WOOD PELLETING)

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA
KHOA CƠ KHÍ
Số: ____ /ĐHBK-CK

Bộ môn: Cơ Điện Tử
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: HÀ NGUYỄN THUẬN TÂM
MSSV: 1413409
NGÀNH:
CƠ ĐIỆN TỬ
LỚP:
CK14CD1
1.
Đề tài luận văn: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP VIÊN GỖ
(WOOD PELLETING)
Số liệu:

2.

3.
4.
5.

- Năng suất 1,5 tấn/h cho viên �8mm x L30mm.
Nhiệm vụ:
-

Thiết kế Hệ thống Điều khiển máy ép viên gỗ.

-

Tính toán các thông số cơ bản của máy ép viên.

-

Lập trình điều khiển bằng PLC Siemens S7-1200.

-

Kết nối màn hình HMI để cài đặt và thay đổi các thông số cơ bản.

Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 22/01/2018
Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
18/05/2018
Họ và tên người hướng dẫn:
ThS.VÕ ANH HUY, BM Cơ Điện Tử.
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày 22 tháng 01
năm 2018
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ):
Đơn vị:
Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

Phần hướng dẫn:
100%

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)


Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN
Trải qua hơn bốn năm học tập và nghiên cứu ở trường Đại Học Bách Khoa
TPHCM là khoảng thời gian quý giá và đầy ý nghĩa cho cuộc đời của em. Lời đầu tiên,
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Quý Thầy Cô, những người đã từng
giảng dạy trực tiếp hay gián tiếp em, đặc biệt là Quý Thầy Cô Bộ Môn Cơ Điện Tử,
Khoa Cơ Khí đã tận tình dạy bảo, truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những
kinh nghiệm quý báu của Quý Thầy Cô. Cảm ơn Khoa Cơ Khí đã tạo điều kiện tốt
nhất có thể về cơ sở vật chất và trang thiết bị để chúng em có thể tiếp cận công nghệ
và học tập.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến Thầy Võ Anh Huy, người đã
trực tiếp hướng dẫn em đề tài tốt nghiệp. Thầy đã tận tình chỉ bảo, góp ý để em hoàn
thiện đề tài tốt nhất có thể. Em xin chúc Thầy luôn dồi dào sức khỏe, thành công trong
công việc giảng dạy và nghiên cứu.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các Anh và các Chị đang làm việc tại công
ty cơ điện tử Quang Huy BK, đã hỗ trợ điều kiện và thiết bị cho việc nghiên cứu, sử
dụng trong đề tài.
Cuối cùng con/em xin cảm ơn Ba, Mẹ, Anh, Chị, Em những người thân trong
gia đình đã luôn động viên, là chỗ dựa tinh thần cho chúng con/em trong những lúc
gặp khó khăn để có được như ngày hôm nay, học tập tốt và hoàn thành luận văn này.

TP.HCM, Ngày tháng năm
Sinh viên
Hà Nguyễn Thuận Tâm

i


Lời cảm ơn

TÓM TẮT ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Trong những năm gần đây, rất nhiều nước đã đi sâu vào nghiên
cứu các loại thiết bị tạo viên như các hãng BENGA, CPM (Mĩ), TINDER,
MYNHIANG(Trung Quốc) và một số nước như Thái Lan, Hà Lan, Ấn
Độ…
Với nguyên liệu đầu vào đa dạng: gỗ thải, mạt cưa, thân cây lúa, vỏ lạt, rác thải
rắn đô thị (bao bì, quần áo,…), cùng công nghệ phân loại, tái chế để trở thành các
nguồn năng lượng tái tạo có ích khác. Và điển hình cho nguồn năng lượng tái tạo đó,
là những viên gỗ nén mạt cưa.
Viên gỗ nén đáp ứng được các đòi hỏi về kỹ thuật như nhiệt lượng trong khi giá
thành rẻ hơn rất nhiều so với các nguyên liệu truyền thống như Dầu DO, FO, Than Đá,
hay khí Gas. Và hơn hết, đây là sản phẩm rất thân thiện với môi trường, vì không thải
ra khí lưu huỳnh và NxOy.
Và trong đề tài này, em xin đề cập đến cách tính toán, thiết kế và điều khiển máy
ép viên gỗ. Đồng thời xây dựng giao diện SCADA giúp tương tác với người dùng, trợ
giúp người dùng trong quá trình vận hành hệ thống qua màn hình HMI.
Các từ khóa: Pellet mill, PLC Siemens, Tia Portal,, WinCC SCADA.

i

Mục lục

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP...................................................................i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI LUẬN VĂN..............................................................................iii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH.......................................................................................ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU...................................................................................xiv
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN.....................................................................................1
1.1 Giới Thiệu............................................................................................................1
1.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu các máy ép viên ở nước ngoài:..............................2
1.3 Sơ lược tình hình viên nén gỗ ở nước ta...............................................................5
1.4 Tiêu chuẩn đạt yêu cầu của viên nén gỗ...............................................................5
1.5 Công dụng của viên nén gỗ..................................................................................6
1.6 Ưu điểm - nhược điểm của viên nén gỗ................................................................7
1.6.1 Ưu điểm viên nén gỗ................................................................................7
1.6.2 Nhược điểm của viên nén gỗ....................................................................7
1.7 Sơ đồ công nghệ và qui trình sản xuất viên nén gỗ..............................................8
CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MÁY ÉP VIÊN NÉN VÀ THIẾT KẾ
CÁC CỤM MÁY.............................................................................................................. 12
2.1 Phân tích lựa chọn phương án............................................................................12
2.1.1 Phương án 1 : Máy ép viên kiểu trục vít đùn..........................................12
2.1.2 Phương án 2 : Máy ép viên kiểu 2 trục cán............................................13
2.1.3 Phương án 3 : Máy ép trục ngang kiểu khuôn vòng...............................14
2.1.4 Phương án 4 : Máy ép trục đứng khuôn ngang.......................................15


Mục lục

2.2 Thiết kế các cụm chi tiết máy ép viên trục đứng khuôn ngang...........................17

2.2.1 Tham khảo thiết kế.................................................................................17
2.2.2 Thiết kế sơ bộ các cụm máy :.................................................................19
2.2.2.1 Thiết kế khuôn :...............................................................................19
2.2.2.2 Thiết kế cụm con lăn ép...................................................................20
2.2.2.3 Thiết kế cụm đầu vào thủy lực.........................................................21
2.2.2.4 Thiết kế cụm điều chỉnh khoảng cách giữa con lăn và khuôn ép:....23
2.2.2.5 Thiết kế cụm cắt và xả thành phẩm.................................................24
2.2.2.6 Thiết kế bộ phận truyền động..........................................................26
CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH LỰC............................................................................29
3.1 Phân tích lực ép :................................................................................................29
3.1.1 Lực ép trên 1 lỗ khuôn :.........................................................................29
3.1.2 Phân tích lực tác dụng lên lớp liệu :.......................................................31
3.1.3 Phân tích lực trên bộ truyền trục vít - bánh vít.......................................34
3.1.4 Phân tích lực trục chính :........................................................................35
3.2 Năng suất :.........................................................................................................36
3.3 Tính momen xoắn trên trục chính :.....................................................................37
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY..............................41
4.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang :..............................................................41
4.2 Tính toán thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít :.................................................44
4.3 Tính toán thiết kế trục........................................................................................48
4.3.1 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên các trục :.............................................48
4.3.2 Tính toán thiết kế trục I:.........................................................................50


Mục lục

4.3.2.1 Chọn vật liệu làm trục vít :..............................................................50
4.3.2.2 Vẽ biểu đồ momen và chọn đường kính đoạn trục..........................50
4.3.3 Tính toán thiết kế trục II :.......................................................................52
4.3.3.1 Chọn vật liệu làm trục II :................................................................52

4.3.3.2 Vẽ biểu đồ momen và chọn đường kính đoạn trục II :.....................52
4.4 Chọn then và kiểm nghiệm then :.......................................................................54
4.4.1 Chọn và kiểm nghiệm then bằng............................................................54
4.4.2 Chọn và kiểm nghiệm then hoa trên trục II :..........................................55
4.4.3 Kiểm nghiệm độ bền trục :.....................................................................55
4.5 Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm tải trọng :...............................................................57
4.5.1 Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm tải trọng trục I............................................57
4.5.2 Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm tải trọng trục II...........................................59
4.6 Kiểm tra bền cho bu lông truyền mômen xoắn...................................................60
4.7 Tính toán thủy lực :............................................................................................61
4.8 Tính toán cụm điều chỉnh khoảng cách..............................................................62
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC...............................................63
5.1 Mạch thủy lực :..................................................................................................63
5.2 Nguyên lý hoạt động:.........................................................................................64
5.3 Tính toán và chọn các thiết bị thủy lực:..............................................................65
5.3.1 Các thông số thiết kế:.............................................................................65
5.3.2 Tính chọn van.........................................................................................66
5.3.2.1 Chọn van phân phối.........................................................................66
5.3.2.2 Chọn van an toàn.............................................................................68


Mục lục

5.3.2.3 Chọn van tỷ lệ giảm áp:...................................................................69
5.3.2.4 Chọn van tiết lưu:............................................................................70
5.3.2.5 Chọn van cân bằng-Mạch giảm chấn:..............................................71
5.3.3 Mô phỏng bằng Automation Studio 5.0:.................................................72
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN...........................75
6.1 Phân tích và lựa chọn động cơ điện....................................................................75
6.1.1 Động cơ điện một chiều..........................................................................75

6.1.2 Động cơ xoay chiều................................................................................75
6.1.2.1 Động cơ đồng bộ.............................................................................75
6.1.2.2 Động cơ cảm ứng ( không đồng bộ):...............................................76
6.2 Hệ thống điện cho mạch động lực......................................................................77
6.3 Giới thiệu, phân tích và lựa chọn phương án điều khiển....................................79
6.3.1 Mạch điều khiển dùng Rơle....................................................................79
6.3.2 Mạch dùng vi xử lý (Processor):............................................................80
6.3.3 Mạch dùng Vi điều khiển ( Micro Controller):.......................................81
6.3.4 Mạch điều khiển bằng PLC (Programable Logic Control).....................82
6.4 Tính toán hệ thống điện......................................................................................84
6.4.1 Chọn bộ chuyển đổi điện áp Phoenix TRIO-PS 10A:.............................84
6.4.2 Cảm biến xoay MAIHAK MBA 220......................................................85
6.4.3 Transmitter nhiệt độ Pt100 ra dòng 4-20 mA.........................................87
6.4.4 Cảm biến nhiệt độ:.................................................................................88
6.4.5 Cảm biến dòng điện A82-30-500:...........................................................89
6.4.6 Cảm biến đo áp suất:..............................................................................90


Mục lục

6.4.7 Công tắc dòng chảy HD2F:....................................................................91
6.4.8 Biến tần:.................................................................................................91
CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN................................................................93
7.1

Mục tiêu điều khiển:.....................................................................................93

7.2

Lý thuyết điều khiển:....................................................................................93

7.3

Giới thiệu về PLC Siemens S7-1200:...........................................................93

7.4

Giới thiệu về màn hình HMI TP700-Comfort:..............................................95

7.5

Giới thiệu về Scada-Wincc:..........................................................................98

7.5.1

Phần mềm Wincc-7.2:.......................................................................98

7.5.2 Mô phỏng dây chuyền sản xuất viên nén gỗ:........................................98
7.6

Lưu đồ giải thuật:........................................................................................100

7.6.1

Chương trình chính:........................................................................100

7.6.2 Chương trình Auto Mode:....................................................................101
7.6.3

Chương trình Manual Mode:...........................................................102

7.6.4

Chương trình làm việc chính:..........................................................103

7.7

Mô phỏng Matlab:......................................................................................105

7.8

Mô phỏng giải lập dây chuyền máy ép viên gỗ:..........................................106

7.8.1

Danh sách các chân tín hiệu và các Module dùng:..........................106

7.8.2 Danh sách các Tag sử dụng:.................................................................107
7.9

Các chế độ vận hành và hướng dẫn dùng bảng điều khiển:.........................109

7.9.1

Chế độ tự động-Auto Mode:...........................................................109

7.9.1.1 Khởi động và dừng hệ thống trong chế độ tự động:.......................109
7.9.2 Chế độ điều khiển bằng tay-Manual Mode:..........................................110

Mục lục

7.9.2.1 Bật, tắt trong chế độ tự điều khiển:................................................110
7.9.2.2 Menu Manual mode của thiết bị tải liệu:........................................111
7.9.2

Chế độ dịch vụ- Service Mode:.......................................................113

7.9.2.1 Cài đặt áp suất ban đầu:...............................................................113
7.9.2.2 Chế độ dịch vụ của thiết bị thủy lực dầu ép:..................................113
7.9.3 Hướng dẫn tổng quát dùng bảng điều khiển:........................................116
7.9.3.1 Menu chính:...................................................................................116
7.9.3.2 Menu EAPR controller :................................................................117
CHƯƠNG 8: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..........................120
8.1.Kết quả đạt được..............................................................................................120
8.2.Hạn chế............................................................................................................120
8.3.Hướng phát triển..............................................................................................120
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................121


Danh sách hình ảnh

DANH SÁCH HÌNH Ả
Hình 1.1 Viên nén gỗ..................................................................................................1
Hình 1.2 Máy ép viên của hãng Bliss ( Mỹ)...............................................................3
YHình 1.1 Viên nén gỗ...........................................................................................1
Y
Hình 1.1 Viên nén gỗ..............................................................................................1

Hình 1.1 Viên nén gỗ.

Hình 1.1 Viên nén
Hình 2.15 Mô hình cụm cắt …………………………..…………………….…....25
Hình 2.16 Bộ truyền trục vít.....................................................................................22
Hình 2.17 Mô hình lắp các cụm chi tiết....................................................................28
Hình 3.1 Lực ép trên lộ khuôn..................................................................................24
Hình 3.2 Phân tích lực tác dụng lên lỗ khuôn...........................................................30
Hình 3.3 Phân tích lực khi con lăn tác dụng vào lớp liệu.........................................31
Hình 3.4 Phân tích chi tiết các lực tác dụng vào liệu................................................32
Hình 3.5 Chiều dày lớp liệu.....................................................................................33
YHình 3.6 Phân tích lực trên bộ truyền trục vít - bánh vít.……………………........34
Hình 3.7 Phân tích lực trên tác dụng lên máy ép......................................................35
Hình 3.8 Thông số tính toán năng suất.....................................................................32
Hình 3.9 Phân tích lực tác dụng lên con lăn.............................................................33
Hình 3.10 Thông số của loại động cơ đã chọn..........................................................40

9


Danh sách hình ảnh

YHình 4.1 Phân tích lực tác động giữa trục vít và bánh vít.……………………….48
Hình 4.2 Phân tích lực trên trục vít..........................................................................49
Hình 4.3 Phân tích lực trên bánh vít.........................................................................49
Hình 4.4 Biểu đồ Momen trên trục vít .....................................................................51
Hình 4.5 Biểu đồ Momen trục chính........................................................................53
Hình 4.6 Phân tích lực tại các ổ lăn..........................................................................57
Hình 4.7 Thông số ổ lăn đã chọn theo catalog SKF.................................................58
Hình 4.8 Thông số ổ chặn đã chọn...........................................................................60
Hình 4.9 Phân tích lực tác dụng lên nhóm bu lông...................................................60

YHình 4.10 Lực tác dụng lên 1 bu long ……………………………………….….60
Hình 4.11 Đai ốc thủy lực .......................................................................................61
Hình 4.12 Cơ cấu chêm điều chỉnh khoảng cách......................................................62

10


Danh sách hình ảnh

Hình 5.1 Sơ đồ mạch thủy lực..................................................................................63
Hình 5.2 Đai ốc thủy lực..........................................................................................66
Hình 5.3 Van phân phối 3/2......................................................................................67
Hình 5.4 Van an toàn................................................................................................68
Hình 5.5 Van tỷ lệ giảm áp.......................................................................................69
Hình 5.6 Van tiết lưu................................................................................................70
Hình 5.7 Mạch giảm chấn........................................................................................71
Hình 5.8 Van cân bằng tự động DN300....................................................................72
Hình 5.9 Cài đặt áp suất an toàn cho hệ thống.........................................................73
Hình 5.10 Chế độ 1..................................................................................................73
Hình 5.11 Chế độ 2: Xả áp tạm thời.........................................................................74
Hình 6.1 Sơ đồ mạch điện khởi động động cơ chính................................................77
Hình 6.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển các động cơ khác..........................................78
Hình 6.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ vít tải, vít trộn.................................78
Hình 6.4 Rơle điện...................................................................................................79
Hình 6.5 Vi xử lý......................................................................................................80
Hình 6.6 Vi điều khiển.............................................................................................81
Hình 6.7 PLC Siemens S7-1200...............................................................................82
Hình 6.8 Bộ chuyển đổi Phoenix TRIO-PS 10A......................................................84
Hình 6.9 Sơ đồ mạch điện của Phoenix TRIO-PS 10A............................................84
Hình 6.10 Cảm biến xoay.........................................................................................85

Hình 6.11 Sơ đồ đấu dây dùng cho dòng điện DC 24V............................................86
Hình 6.12 Transmitter nhiệt độ Pt100 ra dòng 4-20ma............................................87

11


Danh sách hình ảnh

12


Danh sách hình ảnh

Hình 6.13 Sơ đồ đấu dây..........................................................................................87
Hình 6.14 Thiết lập thông số để dùng.......................................................................88
Hình 6.15 Cảm biến nhiệt độ Pt100.........................................................................88
Hình 6.16 Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ Pt100.................................................89
Hình 6.17 Cảm biến dòng.........................................................................................89
Hình 6.18 Cảm biến áp suất.....................................................................................90
Hình 6.19 Công tắc dòng chảy.................................................................................91
Hình 6.20 Bảng đo vận tốc.......................................................................................91
Hình 6.21 Biến tần MM440.....................................................................................92
Hình 7.1 PLC S7 1200 ( CPU 1214C AC/DC/RLY)................................................94
Hình 7.2 Danh sách module.....................................................................................94
Hình 7.3 Màn hình HMI thực tế...............................................................................95
Hình 7.4 Màn hình TP700 Comfort..........................................................................96
Hình 7.5 Sơ đồ nối cáp.............................................................................................96
Hình 7.6 Giao diện thiết kế HMI của TIA PORTAL................................................97
Hình 7.7 Module giao tiếp RS232............................................................................97
Hình 7.8 Cửa sổ làm việc của WinCC......................................................................98

Hình 7.9 Cửa sổ Graphics Designer.........................................................................99
Hình 7.10 Cửa sổ Tag Management.........................................................................99
Hình 7.11 Chương trình chính................................................................................100
Hình 7.12 Chương trình khởi động ở chế độ tự động.............................................101
Hình 7.13 Chương trình khởi động bằng tay Manual Mode...................................102
Hình 7.14 Chương trình chế độ làm việc................................................................103

13


Danh sách hình ảnh

14


Danh sách hình ảnh

Hình 7.15 Hình 3D mô phỏng hệ thống cấp liệu của máy ép viên.........................104
Hình 7.16 Sơ đồ khối khảo sát động cơ khi có tải..................................................110
Hình 7.17 Đồ thị cường độ dòng điện theo thời gian..............................................111
Hình 7.18 Đồ thị tốc độ quay động cơ theo thời gian.............................................112
Hình 7.19 Sơ đồ Momen điều khiển động cơ.........................................................114
Hình 7.20 Menu “Display of the drive utilization”.................................................110
Hình 7.21 Cài đặt áp suất ban đầu..........................................................................111
Hình 7.22 Tổng quan về menu chính......................................................................112
Hình 7.23 Bảng điều khiển với sơ đồ hệ thống.......................................................114
Hình 7.24 Menu điều khiển chất lỏng.....................................................................116

15

Danh sách bảng biểu

16


Danh sách bảng biểu

DANH SÁCH
Bảng 2.1 Bảng đánh giá.........................................................................................16
YBảng 2.2 Thông số chính máy 3A4KW..............................................................17
YBảng 2.3 Thông số chính máy hang KAHL........................................................18
YBảng 2.4 Thông số chính khuôn.........................................................................19
YBảng 2.5 Thông số chính của cụm con lăn.........................................................20
YBảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật.................................................................................40
YBảng 4.1 Thông số hình học trục vít - bánh vít...................................................46
Bảng 4.2 Kiểm nghiệm bền the
Bảng 4.3 Kết quả tính toán bền trục......................................................................56
YBảng 5.1 Chế độ điều khiển cụm thủy lực..........................................................64
YBảng 5.2 Thông tin về Van 3/2...........................................................................67
Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật van an toà
Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật của van giảm áp........................................................69
YBảng 5.5 Thông số kỹ thuật của van tiết lưu.......................................................70
YBảng 5.6 Thông số kỹ thuật của van cân bằng....................................................72
Bảng 6.1 So sánh các phươn
Bảng 6.2 Các thông số của bộ chuyển đổi điện áp AC/DC....................................85
YBảng 6.3 Nguồn điện cho phép...........................................................................87
YBảng 6.4 Các thông số của Transmitter..............................................................88
YBảng 7.1 Tín hiệu vào/ra sử dụng trên PLC......................................................105
YBảng 7.2 Cờ sử dụng trên PLC.........................................................................106

YBảng 7.3 Ngõ vào/ra Analog.............................................................................107
YBảng 7.4 Các chức năng khả dụng tùy theo thiết lập........................................110

17


Danh sách bảng biểu

YBảng 7.5 Nút nhấn khởi động / tắt....................................................................112
YBảng 7.6 Màn hình nhập xuất áp......................................................................113
YBảng 7.7 Tổng quát về các chức năng..............................................................114
YBảng 7.8 Trạng thái động cơ.............................................................................115
YBảng 7.9 Bộ điều khiển chất lỏng.....................................................................116
YBảng 7.10 Bộ điều khiển liệu............................................................................117

18


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Giới Thiệu
Viên nén mùn cưa (wood pellets) còn được gọi là viên gỗ nén, là một viên nén
nhiên liệu sinh khối (được xem là nguồn năng lượng tái tạo, là dạng vật liệu sinh học
lấy từ sự sống, mà vật liệu chính là cây trồng và thực vật) làm bằng mùn cưa được ép
với vận tốc ly tâm cao và tác động mạnh của nhiệt độ và áp suất, chất gắn tự nhiên,
liên kết nguyên liệu thành viên gỗ nén.

Hình 1.1 Viên nén gỗ.
Những năm gần đây, rất nhiều nước đi sâu vào nghiên cứu các
loại thiết bị tạo viên như các hãng BENGA, CPM (Mĩ), TINDER,
MYNHIANG(Trung Quốc) và một số nước như Thái Lan, Hà Lan, Ấn

Độ…Các thiết bị này đều được sản xuất và thương mại hoá với tính
công nghệ khá cao, chất lượng đảm bảo. Song giá thành lại quá đắt,
kèm theo đó là các điều kiện sau bán hàng không thuận tiện cho việc
sử dụng ở nước ta, không đảm bảo thời gian yêu cầu cung cấp,
không thích hợp với các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ…


Chương 1: Tổng quan.
Trong lĩnh vực công nghiệp, thì viên nén mùn cưa là một nhiên liệu thay
thế quan trọng trong các hoạt động là ủi ở xưởng may; dùng trong công đoạn
thanh trùng, hấp, sấy tại các doanh nghiệp sản xuất đồ uống, thực phẩm; trong
hệ thống xông hơi, mát xa;…
Một công dụng quan trọng phải nhắc đến là làm chất đốt trong các lò sưởi
dân dụng. Đây cũng là lý do mà chúng được xuất khẩu đến thị trường của nhiều
nước có khí hậu lạnh. Bởi lượng nhiệt mà chúng tỏa ra gấp hơn hai lần so với
gỗ, mà lượng tro sinh ra cũng thấp hơn, không có nhiều khói, có thể tận dụng
tro để làm phân bón, mà loại phân bón này cũng hoàn toàn sạch nên khá thân
thiện với môi trường.
Bên cạnh đó, những viên nén mùn cưa này cũng có vai trò quan trọng cho
việc bảo vệ rừng. Viên nén mùn cưa chính là nguồn năng lượng mới thay thế
khá hiệu quả cho gỗ, điều đó sẽ hạn chế việc giảm diện tích rừng đáng kể với
việc chặt cây làm củi như trước đây. Nguyên liệu chính từ mạt cưa thì sản
phẩm viên nén gỗ này sẽ là động lực trong việc phát triển nghề trồng rừng
trong thời gian sắp tới khi mà nhu cầu về sản phẩm này ngày càng tăng đáng kể
cả thị trường trong và ngoài nước.
1.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu các máy ép viên ở nước ngoài:
Hiện nay trên thế giới có xu hướng sử dụng nguyên liệu
sạch từ các phế phẩm của các nhà máy cưa, nhà máy xay xát
và các nhà máy chế biến gỗ… để làm nguyên liệu sưởi ấm, đun
nấu, hay phát điện…

Máy ép viên (pellet mill) được nghiên cứu và chế tạo đã
khá lâu ở các nước phương Tây gắn với những tên tuổi lớn như:
Bliss (Mĩ), La Meccanica (ý), Buchumer (Đức), VanAarsen (Hà
Lan)…hay như một số nước ở Châu á như: Trung Quốc ( Chính
20


Chương 1: Tổng quan.
Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM). Máy ép viên được sử dụng
cho rất nhiều các sản phẩm nông nghiệp khác nhau từ chế
biến thức ăn cho người và gia súc đến ép viên phế thải nông
nghiệp (rơm, cỏ khô, mùn cưa…) hay rác thải…ở mỗi một đối
tượng khác nhau lại đòi hỏi các thiết bị ép viên phù hợp.

Hình 1.2: Máy ép viên của hãng Bliss ( Mỹ).

21


Chương 1: Tổng quan.

Hình 1.3: Máy ép viên của hãng Myang (Trung Quốc)

22


Chương 1: Tổng quan.

Hình 1.4: Máy ép viên của hãng Kahl (Đức).

23


Chương 1: Tổng quan.
1.3 Sơ lược tình hình viên nén gỗ ở nước ta
Theo số liệu của của Câu lạc bộ gỗ viên nén miền Nam, năm 2012-2013,
ngành này chỉ có khoảng 150 doanh nghiệp và tới năm 2014 đã lên tới 400
doanh nghiệp, với tổng công suất sản xuất từ 200.000 đến 300.000 tấn gỗ viên
nén mỗi tháng.
Tính đến tháng 9 năm 2014, Việt Nam đã xuất khẩu sang Hàn Quốc đạt
gần 500.000 tấn với giá xuất khẩu trung bình hơn 170 đô la Mỹ/tấn. Tuy nhiên,
từ tháng 9 - 2014 tới nay thị trường Hàn Quốc đóng cửa, số doanh nghiệp sản
xuất chết dần, bán lỗ, giải thể nhưng chưa có số liệu thống kê số doanh nghiệp
còn tồn tại tới thời điểm này.
Riêng thị trường châu Âu, thị trường lớn nhất hiện nay với mức tiêu thụ
lên tới 19 triệu tấn gỗ viên năm 2013, chiếm khoảng 75% thị phần tiêu thụ gỗ
viên nén trên toàn thế giới, các doanh nghiệp cần có chiến lược tiếp cận phù
hợp, chú ý đến các yếu tố kỹ thuật.
Nhiều doanh nghiệp cho rằng, thị trường nội địa cũng là một thị trường
thay thế rất lớn. Theo ông Nguyễn Khánh Hà, Chủ tịch Hiệp hội gỗ viên nén,
ước tính Việt Nam có ít nhất 20 triệu bếp đun hộ gia đình, trong đó bếp củi và
than tổ ong chiếm khoảng 50-60%, tương đương 12 triệu bếp đun. Nếu thay thế
bếp củi và bếp than tổ ong độc hại bằng bếp đun viên gỗ nén với tỉ lệ thay thế
khoảng 20% thì thị trường cần khoảng 2,4 triệu bếp đun.
Với mức tiêu thụ trung bình 30kg/bếp/tháng thì nhu cầu tiêu thụ gỗ viên
nén có thể lên tới 1 triệu tấn, chưa kể tới việc sử dụng gỗ viên nén cho các bếp
công nghiệp. “Đây là thị trường rất lớn và tiềm năng của gỗ viên nén,” -ông Hà
nói.
1.4 Tiêu chuẩn đạt yêu cầu của viên nén gỗ
Để đánh giá viên nén gỗ, cần dựa vào các tiêu chuẩn sau:

 Khối lượng riêng và đường kính trung bình của viên nén.
24