Tự động hoá và thiết bị đo đạc trong thiết kế hệ thống xử lý môi trường phần

ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC
TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG

Giảng viên: Nguyễn Hồi Nam


Mục tiêu


Cung cấp những kiến thức cơ bản về


Các phần tử cấu kiện



Thiết bị tự động và các hệ thống điều khiển tự động



Thiết bị đo ứng dụng hiện tại



Xu hướng của tự động hố trong xử lý mơi trường

Các nội dung chính
1. Những vấn đề cơ bản về tự động hóa các q trình
sản xuất và điều khiển tự động
1.1 Những khái niệm cơ bản
1.2 Những nguyên tắc điều khiển tự động cơ bản
1.3 Điều chỉnh tự động
1.4 Một số phần mềm chuyên dụng


Các nội dung chính
2. Các phần tử cơ bản và sơ đồ tự động hóa trong q
trình sản xuất
2.1 Cảm biến
2.2 Rơle
2.3 Bộ biến đổi và bộ khuếch đại
2.4 Cơ cấu chấp hành và cơ quan điều chỉnh
2.5 Thiết bị kiểm tra và phân loại
2.6 Cấu tạo bộ điều chỉnh tự động
2.7 Cấu trúc của sơ đồ tự động hóa các quá trình sản xuất


Các nội dung chính
3. Tự động hóa và thiết bị đo trong thiết kế cơng trình
xử lý nước cấp
3.1 Tự động hóa các cơng trình thu nước
3.2 Tự động hóa điều khiển mạng đường ống cấp nước
3.3 Tự động hóa các q trình keo tụ nước
3.4 Tự động hóa q trình lọc nước
3.5 Tự động hóa q trình clo hóa nước
3.6 Tự động hóa kiểm tra các thơng số cơng nghệ trong các trạm xử ly

nước cấp
3.7 Thiết bị đo điều khiển trong xử lý nước cấp


Các nội dung chính
4. Tự động hóa và thiết bị đo các cơng trình xử lý nước
thải
4.1 Tự động hóa các cơng trình xử lý nước thải
4.2 Thiết bị đo trong quan trắc chất lượng nước
pH
Đo độ dẫn điện, Đo độ muối và Đo tổng chất hòa tan TDS
Đo DO
Đo độ đục
Đo BOD, COD và Tổng C hữu cơ
Xác định kim loại và các hóa chất bảo vệ thực vật


Các nội dung chính
5. Tự động hóa và thiết bị đo trong xử lý chất rắn, khí
thải
5.1 Tự động hóa và thiết bị trong xử lý chất thải rắn bằng phương
pháp cơ học
5.2 Tự động hóa và thiết bị đo sử dụng trong lị đốt
5.3 Tự động hóa trong nhà máy sản xuất phân bón
5.4 Quan trắc khí thải


Tài liệu tham khảo












Phạm Thị Giới. Tự động hóa các cơng trình cấp và thốt
nước – NXBXD 2003
Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng. Lý thuyết
điều khiển tự động – NXB ĐHQG. TPHCM
Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công
nghiệp – NXBXD 2004
Nguyễn Công Hiền, V. Việt Sơn. Hệ thống điều khiển tự
động hóa q trình sản xuất – 2010
Lê Quốc Hùng. Các phương pháp và thiết bị quan trắc
môi trường nước – 2006
Đỗ Xuân Tùng. Tự động hóa trong xây dựng – 2001


Đánh giá mơn học
TT

Hình thức đánh giá

Trọng số
(%)

1. Điểm q trình (Lên lớp, 1 bài kiểm tra)

30

2. Điểm thi kết thúc môn học (thi viết 90 phút)

70

Điểm học phần bằng các phần trên nhân trọng số cộng
với nhau


Đánh giá mơn học


Điểm q trình

Điểm danh

Kiểm tra

70%

30%

Vắng ≤ 3 tiết

Vắng ≤ 6 tiết

Vắng ≤ 9 tiết

Vắng  10 tiết

10

8

6

4

Kiểm tra giữa kỳ: sau khi kết thúc chương 4


Vai trò và ý nghĩa


Giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động



Cải thiện điều kiện sản xuất cải thiện điều kiện làm việc


trong các khâu độc hại, nặng nhọc



Có tính lặp đi lặp lại nhàm chán



Đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại



Thực hiện chuyên môn hóa và hốn đổi sản



Cạnh tranh


Vai trị và ý nghĩa trong xử lý mơi trường


Cải thiện điều kiện làm việc:


Loại bỏ công việc lặp lại và khó nhọc cho việc vận hành …



Tiện lợi, khả năng xử lý từ xa số lượng lớn các thông tin



Đơn giản hóa nhiệm vụ khai thác, giám sát



Nâng cao hiệu quả của thiết bị cải thiện chất lượng xử lý



Tăng năng suất lao động





Giảm nhân công vận hành



Giảm sửa chữa bảo dưỡng



Giảm giá thành sản xuất

Trợ giúp cho việc giám sát


Lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động



Đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền xa

Chương 1
Những vấn đề cơ bản tự động hóa quá trình sản xuất
1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình sản xuất
1.2 Những nguyên tắc điều khiển tự động cơ bản
1.3 Điều chỉnh tự động
1.4 Phần mềm ứng dụng trong điều khiển tự động


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.1 Khái niệm

Trong đó:
x(t) – tín hiệu về giá trị yêu cầu của đại lượng hay hàm yêu cầu của đại lượng cần điều
khiển – tín hiểu chủ đạo;
y(t) – tín hiệu về giá trị đại lượng thực tế hay hàm của đại lượng thực tế được đo từ đối
tượng điều khiển (ĐTĐK);
e(t) – tín hiệu về kết quả so sánh giữa hai tín hiệu x(t) và y(t) – gọi là tín hiệu đầu ra của
bộ so sánh: e(t) = x(t) – y(t);
F(t) – tín hiệu về giá trị đại lượng đã được điều khiển – hay là kết quả điều khiển. Đối với
hệ thống có một tham số điều khiển thường F(t) = y(t);
u(t) – tín hiệu đầu ra của thiết bị điều khiển tác dụng trực tiếp lên đối tượng điều khiển
hay tác động điều khiển;
f(t) – tác động nhiễu bên ngoài vào đối tượng điều khiển (ĐTĐK).


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.1 Khái niệm
• Điều khiển một q trình

• Có ứng dụng hệ thống điều
khiển tự động
• Đạt được sản phẩm như
mong muốn
• Khơng có sự tham gia trực
tiếp của con người

Tự động hóa
q trình sản xuất

- Tự động hóa được hiểu là
 Việc sử dụng các công cụ, thiết bị, máy móc tự động
 Thực hiện các q trình sản xuất theo ý muốn
 Khơng có sự tham gia trực tiếp của con người


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 1.1.2 Các mức độ tự động hóa

Tự
động hóa
hồn tồn
Tự động hóa liên hợp
Tự động hóa từng phần


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 Tự động hóa từng phần
 Trong cả q trình sản xuất chỉ một/vài khâu chính
 Tự động hóa một cách cục bộ

 Các khâu phụ không được tự động hóa
 Ý nghĩa
• Nâng độ tin cậy cho các khâu chính của q trình SX
• Tăng hiệu quả kinh tế - kỹ thuật
• Tăng độ tin cậy chung cho cả dây chuyền


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 Tự động hóa liên hợp
 Các khâu chính và phụ đều được tự động hóa
 Việc điều khiển thực hiện tại Trạm Điều Độ Trung
Tâm
• Theo dõi kiểm tra
• Các thơng số về số lượng, chất lượng
• Theo dõi các tín hiệu
• Trạng thái, chế độ làm việc của các thiết bị
• Các sự cố
• Thơng qua các chỉ số theo dõi lựa chọn chế độ tối ưu

 Hiệu quả cao về kinh tế - kỹ thuật
 Xã hội
• Giải phóng lao động chân tay vất vả
• Tránh môi trường là việc độc


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 Tự động hóa hồn tồn
 Tất cả các khâu của q trình được tự động hóa
 Bao gồm: theo dõi, kiểm tra, lựa chọn chế độ tối ưu
 Máy tính thực hiện tự động

 Mức độ TĐH cao nhất, tinh vi và tiên tiến nhất
 Hình thành khi tin học cơng nghiệp ra đời.
 Máy tính thay thế người điều khiển quá trình SX
 TĐH đem lại hiệu quả KT-KT cao, độ tin cậy lớn
 Máy tính hiện nay
• Hồn thiện về cấu tạo, tinh vi về chức năng
• Sử dụng thuận tiện
• Các phần mềm ứng dụng phong phú


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 Tự động hóa hồn tồn
 Chuyển từ tự động hóa từng phần lên liên hợp
 Tiến tới tự động hóa hồn tồn một cách hiệu quả
 TĐH hồn tồn
• Vững vàng về chất lượng sản phẩm
• Tăng khả năng cạnh tranh
• Hịa nhập bình đẳng trên thị trường quốc tế

 u cầu
• Phải có kế hoạch đào tạo, tổ chức người lao động
• Nhân lực cần có trí tuệ


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
 Tự động hóa hồn tồn

Nguồn: dailymail

Bàn điều khiển lò phản ứng

Nhà máy điện hạt nhân

Người làm việc phải qua 2 năm đào tạo
nghiêm ngặt trên thiết bị mô phỏng

Nguồn: dailymail


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.3 Chức năng của tự động hóa q trình sản xuất

Điều khiển có
khoảng cách

Điều khiển từ
xa

Điều chỉnh tự
động

Bảo vệ tự
động

Điều khiển tự
động

 TĐH sử dụng các thiết bị tự động
 Có chức năng khác nhau
 Phối hợp hoạt động chắt chẽ với nhau

 Điều khiển tự động quá trình


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.3 Chức năng của tự động hóa q trình sản xuất
 Điều khiển có khoảng cách
 Thuận tiện tránh mơi trường độc hại nguy hiểm và di
chuyển khó khăn
 Sử dụng các cơ cấu dùng năng lượng điện
 TBĐK đặt tại trạm điều phối có khảng cách với ĐTĐK
 Điều khiển từ xa
 Điều khiển tại trạm điều độ trung tâm đặt xa ĐTĐK
 Sử dụng TB điều khiển từ xa
 Thường phối hợp
• Đo lường và truyền tín hiệu từ xa
• Chỉ số cơng nghệ, trạng thái làm việc, vị trí các thiết bị


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.3 Chức năng của tự động hóa q trình sản xuất
 Bảo vệ tự động
 Hệ thống máy móc thiết bị đường ống khỏi sự cố
 Sử dụng thiết bị để ngắt các bộ phận bị sự cố
 Chức năng liên động tự động bảo vệ
• Do thao tác nhầm
• Qui trình kỹ thuật u cầu

 Liên động sự cố
• Tắt tự động lần lượt máy móc thiết bị khi cần

 Liên động cấm chỉ
• Loại trừ đóng/ngắt khơng đúng tuần tự yêu cầu


1.1 Những khái niệm cơ bản về TĐH các quá trình SX
1.1.3 Chức năng của tự động hóa q trình sản xuất
 Điều chỉnh tự động
 Sử dụng các thiết bị tự động
 Tác động lên quá trình SX theo chế độ đã định sẵn
 Quá trình SX phải sử dụng TB điều chỉnh tự động
• Một số đại lượng khơng đổi
• Một số khác thay đổi trong giới hạn nên