Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thu bụi tĩnh điện tại nhà máy luyện đồng lào cai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LÊ HẢI ANH

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THU BỤI
TĨNH ĐIỆN TẠI NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Hà Nội – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LÊ HẢI ANH

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THU BỤI
TĨNH ĐIỆN TẠI NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. Vũ Vân Hà

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CẢM ƠN

Với lịng kính trọng và biết ơn, đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới
TS Vũ Vân Hà, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm
luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã giảng dạy em trong suốt quá trình
học cao học vừa qua.
Cảm ơn gia đình, anh em bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ, đóng góp
ý kiến giúp em hồn thành luận văn này.
Dù đã rất cố gắng nhưng với trình độ hiểu biết và thời gian nghiên cứu thực tế
có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những lời chỉ
dẫn, góp ý của các thầy/cô và bạn đọc để luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Em trân trọng cảm ơn!

1


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là cơng trình của riêng tơi, do
tơi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Vũ Vân Hà. Kết quả đạt được là hoàn
toàn trung thực.
Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 14 tháng 03 năm 2018

Học viên thực hiện

Lê Hải Anh

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 2
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................ 5
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ....................................................................................... 7
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 8
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 8
2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 8
3. Đối tượng của đề tài ................................................................................................ 9
4. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 9
5. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................................... 9
Chương 1: .................................................................................................................. 10
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI .............. 10
1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................. 11
1.2. Công nghệ tại nhà máy Luyện đồng Lào Cai .................................................... 11
1.3. Hệ thống điều khiển và giám sát tại nhà máy .................................................... 13
Chương 2: .................................................................................................................. 17
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO NHÀ MÁY
LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI........................................................................................17
2.1. Phân tích yêu cầu của hệ thống điều khiển và giám sát ..................................... 18
2.1.1. Giới thiệu hệ thống thu bụi tĩnh điện .............................................................. 18
2.1.2. Đặc tính Volt- Ampe của hệ thống ................................................................. 22
2.1.3. Phân tích yêu cầu điều khiển........................................................................... 23

2.1.4. Phân tích yêu cầu giám sát. ............................................................................. 26
2.2. Thiết kế hệ thống................................................................................................ 26
2.2.1. Lựa chọn giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thông .............................. 26
2.2.2. Lựa chọn thiết bị ............................................................................................. 28
A. Lựa chọn các cảm biến nhiệt độ (sensor) ............................................................. 28

3


B. Các module mở rộng ........................................................................................... 32
C. Các thiết bị chấp hành ......................................................................................... 33
D. Bộ điều khiển ...................................................................................................... 35
E. Giao diện người-máy HMI .................................................................................. 36
2.3. Xây dựng lưu đồ thuật tốn và lập trình đo và điều khiển ................................. 37
2.3.1. Bài toán điều khiển ......................................................................................... 38
2.3.2. Bài toán giám sát và truyền thông ................................................................... 41
Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ LẬP TRÌNH CÁC CHƯƠNG TRÌNH.. 47
3.1. Mạch điện điều khiển ......................................................................................... 48
3.2. Lập trình chương trình điều khiển ..................................................................... 57
3.3. Chương trình chính ............................................................................................ 57
3.4. Điều khiển gia nhiệt ........................................................................................... 61
3.5. Điều khiển đọc thông số điện trở ....................................................................... 63
3.6. Thiết kế giao diện HMI ...................................................................................... 66
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................................... 68
BÀN LUẬN .............................................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 73

4

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ tại Nhà máy Luyện đồng Lào Cai ............................ 12
Hình 1.2. Màn hình HMI điều khiển điện áp tại nhà máy ................................................... 13
Hình 1.3. Tủ điều khiển điều khiển điện áp tại nhà máy ..................................................... 14
Hình 1.4. Mạch lực điều khiển điều khiển điện áp tại nhà máy .......................................... 15
Hình 2.1. Hệ thống thu bụi tĩnh điện ................................................................................... 20
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu bụi tĩnh điện ......................................................... 21
Hình 2.3 Đặc tính Vol-Ampe của hệ thống ......................................................................... 22
Hình 2.4 Ngun lý ion hóa dịng khí .................................................................................. 23
Hình 2.5 Trường hợp bụi khơ .............................................................................................. 24
Hình 2.6 Trường hợp bụi ướt ............................................................................................... 24
Hình 2.7 Vùng hoạt động của thu bụi tĩnh điện ................................................................... 25
Hình 2.8. Giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thơng .................................................. 27
Hình 2.9. Lưu đồ thuật tốn điều khiển gia nhiệt sứ............................................................ 28
Hình 2.9. Cảm biến nhiệt độ Pt100 ...................................................................................... 29
Hình 2.10. Module đầu vào 6RTD ...................................................................................... 30
Hình 2.11. Đồng hồ số Grado 918 ....................................................................................... 31
Hình 2.12. Module mở rộng EM235 ................................................................................... 32
Hình 2.13. Module EM 223 ................................................................................................. 33
Hình 2.14. Máy biến áp cao thế GGAJ02- 400mA/72kV ................................................... 33
Hình 2.15. Động cơ rung rũ bụi ........................................................................................... 34
Hình 2.16. Bộ lọc cao tần .................................................................................................... 35
Hình 2.17. PLC S7-200 CPU 226 ........................................................................................ 35
Hình 2.18. HMI Weintek – Easyview MT8000i ................................................................. 36
Hình 2.19. Bài tốn điều khiển ............................................................................................ 38
Hình 2.20. Xác định các tham số theo phương pháp Ziegler−Nichols ................................ 39
Hình 2.21. Cài đặt thơng số qt ......................................................................................... 40
Hình 2.22. Đáp ứng đầu ra của hệ thống ............................................................................. 40
Hình 2.23. Truyền thơng các thơng số nhiệt độ về máy tính ............................................... 41
Hình 2.24. Truyền thơng các thơng số nhiệt độ về PLC ...................................................... 42

Hình 2.25. Cấu trúc bản tin Modbus RTU ........................................................................... 42

5


Hình 2.26. Switch địa chỉ của 6RTD ................................................................................... 43
Hình 2.27. Giao diện chương trình IO Studio ..................................................................... 46
Hình 3.1. Sơ đồ lắp đặt màn hình ........................................................................................ 48
Hình 3.2 Sơ đồ đấu dây cho CPU 226 ................................................................................. 49
Hình 3.3. Sơ đồ đấu dây cho EM235 ................................................................................... 50
Hình 3.4. Sơ đồ đấu dây cho EM 223 .................................................................................. 51
Hình 3.5 Điều khiển đầu ra của EM 223 ............................................................................. 52
Hình 3.6. Điều khiển búa gõ rung rũ bụi. ............................................................................ 53
Hình 3.7. Điều khiển gia nhiệt buồng sứ ............................................................................. 54
Hình 3.8 Điều khiển gia nhiệt trục sứ biến áp ..................................................................... 55
Hình 3.9 Sơ đồ đấu dây bộ thu thập nhiệt độ RTD.............................................................. 56
Hình 4.1. Bộ điều khiển ....................................................................................................... 69
Hình 4.2. Màn hình HMI ..................................................................................................... 70
Hình 4.3. Tủ điện điều khiển ............................................................................................... 70
Hình 4.4. RTD ..................................................................................................................... 71

6


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Chức năng các switch của 6RTD..............................................................43
Bảng 1.2. Một số mã hàm tiêu biểu của Modbus ......................................................44
Bảng 1.2. Địa chỉ các thanh ghi trong 6 RTD ...........................................................45

7

Luận văn tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, ở tất cả các quốc gia khác trên thế giới môi trường sống của con
người đang là một vấn đề được quan tâm hàng đầu, do vậy tại các khu cơng nghiệp
xử lý bụi và khí thải là u cầu bắt buộc đối với các nhà máy. Ở Việt Nam tại các
khu cơng nghiệp tình trạng khói bụi, khí độc hại thải ra môi trường gây ô nhiễm là
rất đáng lo ngại. Sở Tài Nguyên và Môi Trường của các tỉnh, Thành phố đã có quy
định về việc bắt buộc lắp đặt trạm quan trắc tự động các cơ sở sản xuất, nhà máy
đáp ứng tiêu chuẩn thiết kế, truyền thơng do Sở ban hành. Vì vậy việc trang bị các
hệ thống xử lý bụi cho các nhà máy xí nghiệp là yêu cầu bắt buộc và cần thiết cho
các nhà máy.
Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thu bụi tĩnh điện tại nhà máy
Luyện đồng Lào Cai” là một đề tài mang tính ứng dụng thực tế, áp dụng những kiến
thức đã được học vào thực tiễn. Bản thân tôi đang công tác tại nhà máy có sự hiểu
biết về các yêu cầu điều khiển, giám sát của các nhà máy cũng như các quy định,
tiêu chuẩn tại trạm quan trắc bụi và khí thải, do vậy khi thực hiện sẽ có nhiều điều
kiện thuận lợi hơn để hoàn thành đề tài.
Hệ thống điều khiển và giám sát tại nhà máy được chuyển giao từ Trung
Quốc, qua 10 năm sử dụng đã hư hỏng, không có thiết bị thay thế, nhà máy đã thuê
một số cơng ty thực hiện nhưng chưa được hiệu quả. Vì vậy, đề tài cũng xuất phát
từ yêu cầu thực tiễn của nhà máy.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• Khảo sát thực tế, thống kê, phân tích và đánh giá thực trạng,
• Xây dựng bài toán giám sát và điều khiển,

8

Luận văn tốt nghiệp

• Xây dựng mơ hình thực tế để vận hành, kiểm tra và khẳng định các
mục tiêu đề ra.
3. ĐỐI TƯỢNG CỦA ĐỀ TÀI
Đối tượng của đề tài là hệ thống điều khiển giám sát thu bụi tĩnh điện tại nhà
máy Luyện đồng Lào Cai- Chi nhánh Luyện đồng Lào Cai- Vimico
4. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Trước hết mục tiêu của đề tài là xây dựng được mơ hình trạm điều khiển giám
sát thu bụi tĩnh điện tại nhà máy Luyện đồng Lào Cai trong đó tích hợp tự động hóa
hệ thống điều khiển và giám sát các thông số như: Nhiệt độ buồng, nhiệt độ sấy,
điện áp phóng, dịng điện, búa rung rũ bụi. Dịng điện đầu ra của hệ thống sẽ được
điều khiển ổn định, cịn các thơng số như nhiệt độ, dịng điện, điện áp sẽ được hiển
thị trên màn hình.
Mục tiêu thứ 2 là xây dựng một giải pháp tự động hóa điều khiển và giám sát
các thông số cho hệ thống thu bụi của nhà máy chạy ổn định.
5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Đối với nhà máy Luyện đồng Lào Cai đề tài này sẽ đem lại một giải pháp điều
khiển và giám sát hiệu quả, giúp nhà máy tự chủ và ổn định về thiết bị, không phụ
thuộc vào đơn vị bên ngoài.

9


Luận văn tốt nghiệp

Chương 1:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ

MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

10


Luận văn tốt nghiệp

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Chi nhánh Luyện đồng Lào Cai- Vimico là đơn vị thuộc Tổng công ty khống
sản- TKV, trước là Cơng ty Luyện đồng Lào Cai thành lập ngày 01/08/2007
Địa chỉ: Khu Công nghiệp Tằng Loỏng, Thị trấn Tằng Loỏng, Bảo Thắng, Lào
Cai.
Công suất thiết kế: đồng 99,95%: 10000 tấn/năm; Vàng 99,9%: 340 kg /năm,
Bạc thỏi 98%: 150 kg /năm, axít sunfuric 96-98%: 40000 tấn /năm.
Thực hiện chủ trương chế biến sâu khoáng sản của Đảng và nhà nước, Nhà
máy Luyện đồng Lào Cai là Nhà máy luyện đồng đầu tiên trong cả nước và khu
vực. Nhà máy có nhiệm vụ chế biến sâu khống sản tạo ra các sản phẩm đảm bảo
chất lượng cung cấp cho thị trường nội địa và quốc tế; luyện và chế biến kim loại
đồng, vàng, bạc và các khoáng sản đi kèm; sản xuất axít Sunfuric, đất hiếm từ tinh
quặng đồng; thiết kế, gia công, chế tạo, sửa chữa thiết bị luyện kim, vận tải, cơ điện.
1.2. CÔNG NGHỆ TẠI NHÀ MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI
Quy trình cơng nghệ sản xuất đồng của công ty luyện đồng Lào Cai được trình
bày trên sơ đồ hình 1.1
Quặng đồng 25% Cu được nấu luyện qua 3 giai đoạn lò, đúc thành đồng tấm
dương cực 98% sau đó chuyển sang điện phân thành đồng tấm sản phẩm 99,95%.
Khói lị chủ yếu là khí SO2 đi qua hệ thống thu bụi tĩnh điện làm sạch khí sau đó
được đưa vào để sản xuất axit Sunfuric H2SO4. Phần bụi thu được vẫn còn hàm
lượng đồng cao, ngồi ra cịn có các kim loại q như vàng, selen… được thu hồi
và được đưa quay lại lò nấu luyện. Do vậy hệ thống thu bụi tĩnh điện có vai trị rất
quan trọng đối với việc xử lí khí thải của nhà máy.

11


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ tại Nhà máy Luyện đồng Lào Cai

12


Luận văn tốt nghiệp

1.3. HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TẠI NHÀ MÁY
Hệ thống giám sát và điều khiển tại nhà máy sử dụng hệ thống DCS
SUPMAX 800 của Trung Quốc, trong đó phần hệ thống thu bụi là một trạm tách
rời, không kế nối với các trạm khác trong hệ thống.
Tuy vậy hiện nay tại nhà máy, do hoạt động lâu ngày trong mơi trường có tính
ăn mịn, hệ thống điều khiển giám sát thu bụi tại trạm điều khiển đã bị hư hỏng. Nhà
máy đã thuê các đơn vị ngồi khơi phục hệ thống bằng phương pháp điều khiển
theo cấp điện áp. Theo phương pháp này hệ thống sẽ gồm 7 cấp điện áp, người vận
hành tăng hay giảm cấp điện áp bằng cách điều khiển thông qua màn hình HMI.

Hình 1.2. Màn hình HMI điều khiển điện áp tại nhà máy

13


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.3. Tủ điều khiển điều khiển điện áp tại nhà máy

14


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.4. Mạch lực điều khiển điều khiển điện áp tại nhà máy

15


Luận văn tốt nghiệp

Ưu điểm:
- Hệ thống vận hành đơn giản, dễ thay thế sửa chữa.
Nhược điểm:
- Hệ thống không tối ưu khả năng thu bụi.
- Thường xảy ra hiện tượng phóng điện làm dừng hệ thống khi có sự biến động
về các thông số làm ảnh hưởng đến cách điện của hệ thống.
- Điều khiển hệ thống phụ thuộc nhiều vào người vận hành. Khi tăng điện áp
lên cao có thể xảy ra phóng điện làm dừng hệ thống, phải khởi động lại từ đầu. Do
vậy thông thường để hệ thống hoạt động ổn định, người vận hành thường đặt điện
áp thứ cấp ở mức thấp, làm giảm hiệu suất thu bụi của nhà máy.
Do các nhược điểm kể trên, việc thiết kế hệ thống thu bụi mới có khả năng tự
điều chỉnh được điện áp nhằm tối đa hóa hiệu suất thu bụi của nhà máy là yêu cầu
cấp thiết.

16

Luận văn tốt nghiệp

Chương 2:
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU
KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO NHÀ
MÁY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI

17


Luận văn tốt nghiệp

2.1. PHÂN TÍCH YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT
Để đưa ra được phương án thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống
thu bụi tĩnh điện, chúng ta cần phải hiểu rõ các yêu cầu điều khiển và giám sát từ đó
phân tích và đánh giá, sau đó đưa ra phương án thiết kế, thi công.
2.1.1. Giới thiệu hệ thống thu bụi tĩnh điện
Thu bụi tĩnh điện là hệ thống lọc bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ khỏi dịng
khơng khí chảy qua buồng thu, trên nguyên lý ion hoá và tách bụi ra khỏi khơng khí
khi chúng đi qua vùng có trường điện lớn. Thiết bị thu bụi tĩnh điện được sử dụng
rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp hóa chất, luyện kim, nhiệt điện… Thu bụi tĩnh
điện có những ưu điểm vượt trội so với những thiết bị lọc bụi khác:
- Hiệu suất thu bụi cao, trên 95%, chi phí năng lượng thấp: 0,3-1,8MJ/ 100m3
khí thải.
- Nhiệt độ khí có thể đạt được tới 500OC.
- Có thể thu được các hạt bụi với kích thước nhỏ tới 0,1 µm và nồng độ bụi từ
vào gam cho đến 50g/m3.
- Có thể làm việc với dòng điện cao.

Tuy nhiên thu bụi tĩnh điện cũng có những nhược điểm sau:
- Độ nhạy cao: Khi có sự sai khác nhỏ giữa giá trị thực tế của các thông số
công nghệ và các giá trị tính tốn thiết kế thì hiệu quả giảm nhiều.
- Những sự cố cơ học nhỏ cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu quả thu bụi. Thực tế
khi làm việc trong mơi trường khí có tính ăn mịn như SO2 tại nhà máy Luyện đồng
Lào Cai, các tấm bản cực thường bị ăn mịn, đứt dẫn đến chạm chập.
- Khơng sử dụng được cho những chất khí dễ nổ, do thường xuất hiện các tia
lửa điện.

18


Luận văn tốt nghiệp

Cấu tạo của hệ thống thu bụi tĩnh điện
Buồng thu bụi tĩnh điện được cấu tạo hình hộp chữ nhật, bên trong có đặt các
tấm bản cực rộng làm cực lắng và các dây thép gai làm cực phóng. Trên điện cực
phóng được cung cấp dịng điện một chiều có điện thế cao từ 40kV đến 72kV. Do
điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra hiện
tượng va đập ion mãnh liệt ( hiệu ứng corona), biểu hiện là nhìn thấy một quầng
sáng bao phủ xung quanh điện cực này. Cực phóng điện quầng sáng khơng lan rộng
ra tồn bộ không gian giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dân theo phương từ cực
phóng đến cực lắng. Điện trường giữa hai điện cực là điện trường không đều. Các
ion chủ yếu được tạo ra trong vùng quầng sáng quanh điện cực âm.
Điện cực phóng có thể có điện thế âm hoặc dương. Tại nhà máy Luyện đồng
Lào Cai, khí lị chủ yếu là SO2, mang điện tích âm trong tự nhiên, có khả năng hấp
thụ electron tự do tốt nên chọn điện cực phóng là cực âm. Ngoài ra tia lửa điện
trong điện cực âm cao hơn so với khi điện cực phóng là dương, do vậy đạt điện
trường lớn hơn. Các ion âm cũng có độ linh động lớn hơn so với các ion âm.
Dòng điện sử dụng trong thu bụi phải là điện một chiều để sinh ra điện trường

cố định hút bụi về phía cực lắng.
Dưới tác dụng của lực điện trường các ion sẽ dịch chuyển về phía điện cực trái
dấu của chúng tạo thành dịng điện. Khi thổi khí thải có chứa bẩn qua khơng gian
giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính lên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi
trở nên mang điện. Dưới ảnh hưởng của lực điện trường các hạt bụi đã tích điện sẽ
chuyển dịch tới các điện cực trái dấu với các điện tích chúng tích được, khi tới điện
cực các hạt bụi bám lại trên bề mặt điện cực.

19


Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.1. Hệ thống thu bụi tĩnh điện
Hiệu quả của hệ thống lọc bụi tĩnh điện phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố
như: kích thước của hạt bụi, tính chất của điện cực, thiết bị điện điều khiển điện
trường, tốc độ chuyển động và sự phân bố đồng đều lượng khơng khí trong vùng
điện trường. Với điều kiện hoạt động tốt hệ thống có thể đạt hiệu suất lọc bụi đạt
trên 95%. Bụi sẽ được tách khỏi các tấm cực bằng việc rung rũ tấm cực.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện ở hình 2.2. Nguồn điện xoay
chiều 380V được đưa đến bộ biến đổi AC-AC 1 pha dùng phần tử bán dẫn
Thyristor. Điện áp sau bộ biến đổi này được đưa đến máy biến thế tăng áp BA
(380V/72kV). Điện áp cao áp xoay chiều của máy biến áp được chỉnh lưu thành
điện áp một chiều bằng bộ chỉnh lưu cầu diode cao áp. Điện áp cao áp một chiều
được đưa đến tháp lọc bụi để ion hoá các hạt bụi.

20


Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu bụi tĩnh điện
Các dàn treo bản cực âm và dương được treo cách điện với vỏ và hệ thống búa
gõ bằng các trục sứ xuyên cao áp. Các trục sứ này làm việc trong mơi trường khói
bụi nên cần khơng bám bụi để đảm bảo cách điện.
Khói bụi từ lò luyện được đi qua 04 buồng thu bụi -72kV. Điện áp buồng bụi
được điều khiển bằng bộ điều khiển xung áp Tiristo phía sơ cấp trên nguyên tắc đẩy
điện áp lên cao dần, khi xảy ra phóng điện thì quay trở lại mức điện áp cũ. Điện áp
phía thứ cấp được chỉnh lưu bằng mạch diode chỉnh lưu cầu cao áp. Trong quá trình
thu bụi, hệ thống liên tục đo nhiệt độ tại các buồng sứ gửi về bộ điều khiển để duy
trì nhiệt độ 160-185oC, tránh để nhiệt độ xuống thấp tạo axit tại các quả sứ làm
giảm cách điện, gây phóng điện trên bề mặt sứ. Bộ điều khiển cũng được cài đặt
thời gian để điều khiển các động cơ rung rũ bụi tại các buồng bụi.

21


Luận văn tốt nghiệp

2.1.2. Đặc tính Volt- Ampe của hệ thống

Hình 2.3 Đặc tính Vol-Ampe của hệ thống
Qua hình vẽ chúng ta thấy trong giai đoạn từ “0” đến A( u = 0 ~ UA) các ion
và điện tử tự do có sẵn trong chất khí ( do yếu tố ion hố bên ngồi) dưới tác dụng
của điện trường sẽ chuyển động về các điện cực và tạo nên dòng điện. Khi điện áp
tăng thì cường độ điện trường giữa hai điện cực sẽ tăng ( E = u/S) ; lực tác dụng lên
các điện tích sẽ tăng lên ( F = qE), do vậy tốc độ chuyển động của các điện tích tăng
và dịng sẽ tăng tuyến tính theo định luật Ôm ( Vùng I). Ở trong vùng I các điện tích
dương và âm có thể kết hợp với nhau thành phân tử trung hồ. Ở điểm A có điện áp
cao, tốc độ chuyển dộng của các điện tích lớn, q trình tăng của dịng điện chấm

dứt vì tồn bộ các điện tích đều tới được điện cực.
Giai đoạn từ “A” đến “B” là giai đoạn bão hoà ( u = uA + uB ). Trong vùng II
này dòng điện vẫn duy trì nhưng khơng tăng là do số lượng điện tích sinh ra bởi
nhân tố ion hố bên ngồi có hạn. Tốc độ chuyển dộng của điện tích khá cao, có bao

22


Luận văn tốt nghiệp

nhiêu điện tích sinh ra thì có bấy nhiêu điện tích đi về các điện cực hết ( khơng cịn
sự kết hợp) và dịng điện đạt trị số bão hoà.
- Giai đoạn sau điểm B ( u > uB ):
Nếu cho điện áp tiếp tục tăng, cường độ điện trường tăng cao và tốc độ chuyển
động của các điện tích khá lớn, khi va chạm với phân tử trung hồ sẽ gây nên ion
hỗ mãnh liệt. Số lượng điện tích tăng lên theo hàm sỗ mũ, đến Uth dịng điện tăng
vọt lên và gây nên phóng điện giữa hai điện cực. Dòng điện tăng đến Inm, điện áp
giữa hai cực giảm về 0.
Vùng III là vùng duy trì hồ quang. Q trình ion hố trong giai đoạn này là
q trình tự duy trì vì nó khơng phụ thuộc vào nhân tố ion hố bên ngồi. Lúc này
chất khí bị mất hồn tồn tính chất cách điện trở thành vật dẫn ở trạng thái plazma.
Trong plazma, phần lớn các phần tử khí được ion hóa và số điện tích âm ( chủ yếu
là electron) đã tạo nên điện dẫn chất khí. Tuy nhiên điện dẫn electron của plazma có
khác với điện dẫn electron của kim loại vì các điện tích khác dấu của nó khơng
ngừng kết hợp với nhau, do đó để có dẫn điện trong plazma phải ln ln có q
trình ion hố để giữ cho mật độ điện tích ổn định.
2.1.3. Phân tích yêu cầu điều khiển.

Hình 2.4 Ngun lý ion hóa dịng khí
Đặt điện cực có điện thế cao trên vùng dịng khí đi qua, các điện cực làm ion

hóa dịng khí xung quanh theo hiệu ứng Corona, làm các hạt bụi bị nhiễm điện tích

23