THIẾT KẾ NÂNG CẤP HỆ TRUYỀN ĐỘNG LÒ MỘT DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG HOÀNG THẠCH

Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

Nghiên cứu thiết kế nâng cấp hệ truyền động lò một
dây truyền sản xuất xi măng Hoàng Thạch
I.Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ của lò.
I.1. Sản xuất xi măng.
I.2. Lò quay .
I.2.1. Cấu tạo
I.2.2. Hoạt động
I.2.3 .Điều chỉnh tốc độ .
2.4.Phân tích hệ thống TĐĐ hiện có
3.Mô hình hoá
II. Tính toán thiết kế nâng cấp
1.Phân tích u nhợc điểm của hệ thống lò cũ
Mạch vòng tốc độ
Mạch vòng dòng ®iƯn
2.ThiÕt kÕ hƯ thèng ®iỊu khiĨn míi
3. M« pháng hƯ thống điều khiển mới đánh giá kết quả
III. Vấn đề ®ång tèc trong hƯ thèng trun ®éng ®iƯn cã nhiỊu động cơ
đồng trục
1.Đồng tốc độ
2.San bằng mô men tải

1

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

Chơng I : quan về công nghệ sản xuất xi măng và công
nghệ của lò
I. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hoàng
Thạch
I.1. Đặc điểm quá trình hình thành và phát triển của công ty xi măng
Hoàng Thạch
Công ty xi măng Hoàng Thạch đợc thành lập theo quyết định số 388 Bộ
xây dựng ngày 9/9/1993 trên cơ sở sát nhập giữa Nhà máy xi măng Hoàng Thạch
và Công ty kinh doanh xi măng Hoàng Thạch trực thuộc Liên hiệp xi măng Việt
nam.
Nhà máy xi măng Hoàng Thạch đợc thành lập ngày 4/3/1980 trên địa bàn
vùng đồi núi thuộc Đông bắc huyện Kinh môn, tỉnh Hải Hng, với diện tích
15.000ha và là nơi tiếp giáp giữa 3 tỉnh Hải hng - Quảng ninh - Hải phòng. Đây
là vùng có trữ lợng đá vôi, đá sét lớn, một nguồn nguyên liệu chính để sản xuất
xi măng. Vị trí của nhà máy rất thuận lợi cho việc cung ứng nhiên vật liệu phục
vụ sản xuất và tiêu thụ sản phẩm theo đờng bộ, đờng thuỷ và đờng sắt. Nhà máy
đợc trang bị công nghệ sản xuất xi măng đồng bộ, hiện đại trình độ tự động hoá
cao sản xuất xi măng theo phơng pháp khô đầu tiên ở Việt nam công suất 1,1
triệu tấn xi măng/năm và 3100 tấn clinker/ ngày.
Ngày 19/11/1976 hợp đồng thơng mại và kinh tế giữa nhà nớc Việt nam và
Vơng quốc Đan mạch đợc ký kết. Theo hợp đồng này hÃng F.LSmidth nhận khảo
sát thiết kế xây dựng và cung cấp thiết bị toàn bộ kể cả chuyên gia, đồng thời
hÃng còn nhận đào tạo cán bộ chủ chốt cho nhà máy. Tổng số vốn đầu t ban đầu
là 73.683.000 USD.
Ngày 19/5/1977 nhà máy đợc khởi công xây dựng, trong quá trình xây
dựng đà sử dụng 20.000 tấn kết cấu kim loại, đổ 104.549m 3 bê tông, đóng
120.000 mét cọc bê tông làm nền móng, lắp đặt 14.031 tấn thiết bị và san lấp

2.591.480m3 đất đá để làm mặt bằng nhà máy.
Ngày 12/9/1983 các công trình xây dựng lần lợt tổ chức bàn giao cho nhà
máy quản lý và vận hành.
Tháng 11/1983 dây chuyền 1 của nhà máy bắt đầu đi vào sản xuất cung
cấp xi măng cho sự nghiệp xây dựng đất nớc.
2

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

Tháng 5/1996 dây chuyền 2 đi vào hoạt động nâng công suất của công ty
lên 2,2 triệu tấn/năm. Từ nhiều năm nay sản phẩm của công ty đà tham gia nhiều
công trình trên cả nớc và đợc ngời tiêu dùng a chuộng, sản phẩm bao PCB30 của
công ty đà đợc cấp dấu chất lợng cấp I nhiều năm liền và đợc thởng nhiều huy
chơng vàng tại hội chợ triển lÃm kinh tế kỹ thuật toàn quốc.
Từ năm 1997 dây chuyền 1 và 2 đà đồng thời hoạt động có nhiều ngày vợt
công suất thiết kế với chất lợng sản xuất tốt có uy tín trên thị trờng. Khi 2 dây
chuyền đà hoạt động bình thờng đạt công suất thiết kế thì nhu cầu của thị trờng
về xi măng vẫn tăng cao, với chính sách giải ngân của Nhà nớc nhiều công trình
đi vào xây dựng và 1 số công trình trọng điểm của quốc gia xây dựng nh đờng
mòn Hồ Chí Minh đợc xây dựng, các khu chế xuất xây dựng. Do vậy nhu cầu về
xi măng vẫn đòi hỏi, một số nhà máy vẫn cần xây dựng do đó Hoàng Thạch 3 có
khả năng lại đợc xây dựng.
I.2. Công nghệ và kết cấu sản xuất
Công nghệ sản xuất của công ty xi măng Hoàng Thạch là sản xuất clinker
và xi măng đen theo phơng pháp khô lò quay, quá trình sản xuất diễn ra các phản

ứng hoá học, các công đoạn sản xuất có mối quan hệ khăng khít với nhau và vận
hành sản xuất liên động với nhau qua Điều hành trung tâm .Dây chuyền sản xuất
chính của công ty xi măng Hoàng Thạch gồm các hạng mục công trình sau:
I.2.1. Công đoạn khai thác đá
Đá vôi đợc khai thác bằng phơng pháp cắt tầng, khoan và nổ mìn khối lớn.
Sau đó đá vôi đợc vận chuyển bằng băng tải xích để đa về máy đập đá. Hệ thống
băng tải xích đợc kéo bởi động cơ điện một chiều có điều khiển tốc ®é ®Ĩ ®iỊu
chØnh viƯc cÊp liƯu.
-

D©y chun 1: Dïng hƯ điều khiển động cơ bằng Thyritor.

-

Dây chuyền 2: Dùng hệ điều khiển SIMOREG để điều khiển động cơ.

Máy đập đá sử dụng động cơ xoay chiều 6 KV, 1250 KW. Với máy đập
đá này có thể đập đợc những tảng đá có kích thớc chiều dài tối đa < 2,5m. Tiếp
đó đá vôi sẽ đợc đa qua hệ thống sàng kích thớc mắt sàng là (2,5 x2,5) cm để
thu đợc đá dăm đa vào băng tải cao su chuyển vào kho chøa. Kho chøa cã kÝch
thíc lµ 10600 m3 x 2 đống. Tại đây đá vôi đợc đồng nhất sơ bộ nhờ hệ thống
cầu dải. Nếu đá còn to không qua đợc sàng thì đợc đa quay trở lại để đập lại.
Với dây chuyền đá sét cũng đợc thiết kế tơng tự dây chuyền đá vôi.
3

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

I.2.2. Công đoạn nghiền liệu
Trớc khi đợc đa vào máy nghiền, liệu sẽ đợc băng gầu xúc và đổ lên băng
tải dọc kho. Các băng tải này đều đợc kéo bởi động cơ điện một chiều dùng hệ
Thyristor. Một hệ thống cân tự động DOSIMAT đợc đặt tại các điểm đổ để bảo
đảm đúng tỷ lệ và một hệ thống nhận biết tự động Auto Sample. Nếu nh phát
hiện thấy thiếu thành phần sắt hoặc cát thì băng chuyền phụ đợc đa vào hoạt
động.

Dây
chuyền
2

Đạt tiêu chuẩn
Phân ly
Không đạt tiêu chuẩn

Silô
Liệu
Máy nghiền liệu
Động cơ

Van
Máng khí động

Vít tải

Mô hình hệ thống nghiền liệu
Sau đó liệu sẽ đợc đa vào máy nghiền bi sử dụng động cơ đồng bé 6 KV,

3950 KW. Sau m¸y nghiỊn bi liƯu sÏ đợc đa qua màng khí động để phân ly. Nếu
đạt tiêu chuẩn sẽ đa vào Silô chứa, nếu không đạt tiêu chuẩn thì sẽ đợc đa về máy
nghiền để nghiền lại. Liệu ở mỗi dây chuyền sẽ đợc đa vào một Silô, sau đó đợc
tháo chéo với nhau để đồng nhất.
I.2.3. Công đoạn lò nung
Lò dây chuyền 1 với hệ thống sấy 4 tầng cyclon trao đổi nhiệt. Lò quay có
đờng kính 5,5 m, dài 89 m, hệ thống làm lạnh kiểu UNAX, công suất 3100
tấn/24giờ. Nhiên liệu nung bằng than cám kết hợp với phun dầu MFO. Lò đợc
kéo bởi 2 động cơ điện một chiều công suất 370 KW có tốc độ quay từ 330 ữ
1000 v/ph dùng hệ điều khiển Thyristor. Việc điều khiển phải đảm bảo 2 động cơ
phải quay cùng một tốc độ.
Dây chuyền 2 lò quay đờng kính 4,15m, dài 71m, có hệ thống sấy 5 tầng và hệ
thống làm lạnh kiểu ghi, công suất 3300 tấn/24giờ. Nhiên liệu nung bằng than
4

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

cám nghiền mịn, có hệ thống SCANNER giám sát nhiệt độ vỏ lò. Lò đợc kéo bởi
động cơ điện 1 chiều công suất 450 KW có tốc độ 1,5 ữ 3,5 v/ph dùng hệ điều
khiển SIMOREG.
Trớc khi liệu đợc đa vào lò nó đợc đa qua hệ thống sấy sơ bộ để phân huỷ
liệu thành các thành phần khoáng chất. Tuy nhiên nó cha đợc phân huỷ hoàn
toàn, sau đó nó đợc đa qua lò có nhiệt độ từ 1300 ữ 14500C để đảm bảo phân
huỷ hoàn toàn sau đó nhiệt độ đợc giảm xuống để kết hợp các thành phần khoáng
chất để tạo Clinker. Qua hệ thống làm lạnh, nhiệt độ của Clinker chỉ còn lớn hơn

1000C. Tuy nhiên Clinker bị đóng thành các tảng lớn do đó nó đợc cho qua máy
đập Clinker và chuyển vào Silô. Với dây chuyền 1 nhiệt lợng để sấy sơ bộ đợc
cấp bằng cách phun dầu hoặc than. Còn với dây chuyền 2 thì nhiệt lợng để sấy sơ
bộ đợc lấy từ nhiệt lợng thừa khi cho Clinker qua hệ thống làm lạnh.

Mô hình lò
Hệ thống sấy

Lò

Động cơ 1

Than
Dầu
Động cơ 2

I.2.4. Công đoạn nghiền xi măng
Clinker chứa trong Silô đợc tháo ra băng tải qua hệ thống gầu nâng đa vào
hệ thống cân tự động DOSIMAT, kết hợp với thạch cao và phụ gia khác. Tuỳ
thuộc vào mác xi măng mà các chất trên đợc kết hợp với nhau với tỷ lệ thích
hợp. Sau đó cả ba lợng trên đợc đa vào máy nghiền xi măng dùng động cơ đồng
bộ công suất 6500 KW (dây chuyền 1) và 6800 KW (dây chuyền 2). Xi măng thu
đợc sau hệ thống nghiền đợc đa qua hệ thống phân ly. Nếu đạt tiêu chuẩn về độ
Silô
mịn sẽ đa qua hệ thống Silô chứa. Nếu không đạt tiêu chuẩn thì sẽ đợc đa ngợc
Thạch cao
Clinker
Phụ gia
Clinker
lại để nghiền tiếp.

Cân Dosimat
Gầu nâng

Máy nghiền xi măng
Tới phân ly

Động cơ

5

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``

Mô hình hệ thống nghiền xi măng


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

I.2.5. Công đoạn đóng bao
Xi măng chứa trong Silô đợc tháo xuống băng tải, qua gầu nâng để đa vào
hệ thống sàng để lọc bỏ các thành phần không đạt tiêu chuẩn. Sau đó đa vào két
chứa. Cuối cùng là đến máy đóng bao.

Gầu nâng
Silô
Sàn

Van điện từ

g
Van điện từ
Máy đóng bao

Mô hình dây chuyền đóng bao

6

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

Sơ đồ khối toàn bộ dây chuyền sản xuất
Đập đá Vôi

Đập đá sét
Kho đá vôi, đá sét
Quặng sắt, Bô xít
Máy nghiền liệu
Kho than

Bể dầu

Nghiền than

Bơm dầu FO

Silô chứa bột liệu

Lò nung Clinker

Silô chứa Clinker

Phụ gia

Máy nghiền XM

Thạch cao

Si lô chứa bột

Đóng bao,xuất XM

Đường bộ

Đường Thuỷ

May vỏ bao

Đường sắt

7

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

II. Lò quay
II.1. Giới thiệu về lò quay
Trong công nghiệp Silicat đại đa số các vật liệu sản xuất đều đợc gia công
nhiệt. Các quá trình gia công nhiệt có thể tạm chia ra la lò sấy, nung, nấu
chảy. Để thực hiện các quá trình gia công nhiệt này ngời ta sử dụng thiết bị
chủ yếu là lò. Lò thì cũng có nhiều loại; việc phân loại có thể dựa vào quá
trình gia công nhiệt (có lò sấy, lò nung,...); dựa vào loại sản phẩm của lò (có
lò gốm, lò sứ, lò xi măng,...); dựa vào cấu tạo buồng làm việc của lò (có lò
đứng, lò bể, quay, ...) v.v..
Dới đây là một số loại lò thông thờng trong công nghiệp Silicat hiện nay:
Hình1 :lò đứng

Lò đứng có buồng đốt ngoài

Lò đốt có buồng đốt là buồng làm việc

Trong lò đứng vật liệc chuyển từ trên xuống và sản phẩm cháy đi từ dới
lên ngợc chiều nhau. Trớc đây lò đứng làm việc gián đoạn, nghĩa là vật liệu đổ
đầy lò đứng yên. Ngọn lửa và sản phẩm cháy đi từ dới lên cho đến khi đạt yêu
cầu thì tắt lửa và tháo sản phẩm cho nên lò có năng suất và hiệu suất thấp. Hiện
nay đại đa số lò đứng đều cố gắng tiến lên liên tục và có trang bị các thiết bị tháo
nạp sản phẩm nhiên liệu cơ khí hoá và tự động hoá, đồng thời việc cung cấp
không khí để đốt nhiên liệu dùng quạt hút hoặc thổi có áp suất cao, nên đà nâng
cao công suất lên một mức khá cao. Hiện nay lò đứng thờng để nung vôi, nung xi
măng, nung gạch, ... , sấy đất sét, cát, v.v...

8

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

Hình 2: Lò phòng

Lò phòng có buồng đốt ngoài

Lò phòng có buồng đốt là buồng làm việc

Lò phòng có nhiều kiểu: kiểu đốt ngoài, kiểu buồng đốt là buồng làm việc;
có kiểu phòng có kiểu có hai hoặc nhiều phòng. Lò có nhiều phòng bố trí liên
tiếp nhau trên trên một đờng cong kín gọi là lò lò vòng. Lò phòng làm việc gián
đoạn, vật liệu đợc xếp vào phòng nung cho đến khi đạt yêu cầu thì ngừng để
nguội và tháo sản phẩm. Vật liệu đứng yên, chỉ có khí (sản phẩm cháy) chuyển
động. Lò phòng đứng yên có thể dùng nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí . Dùng nhiên
liệu rắn rất khó có khống chế đợc chỗ đo nung, nên hiện nay đại đa số các lò
phòng nung vật liệu có yêu cầu cao đều dùng nhiên liệu khí khống chế kỹ thuật
dễ dàng hơn. Lò phòng thờng đợc dùng để nung đồ gốm, sứ, vật liệu chịu lửa, sấy
một số sản phẩm, v.v...
Hình 3: Lò bể

Lò bể là loại lò dùng để nung vËt liƯu trë thµnh thĨ láng hoµn toµn. VËt
liƯu chảy lỏng từ chuyển động từ phần này sang phần khác của lò. Sản phẩm
cháy chuyển động lớt trên mặt thoáng của vật liệu. Đại đa số loại lò bể này thờng
sử dụng nhiên liệu khí, cũng có thể sử dụng nhiên liệu rắn nhng hiệu quả kém.

Loại lò này tơng tự nh lò Mactanh luyện thép, chủ yếu dùng để nấu thuỷ tinh.
Hinh4 :Lò quay

9

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

Là một ống hình trụ, bên trong là một là vật liệu chịu lửa, ngoài là vỏ bằng
thép, lò quay tròn xung quanh đờng tâm của nó.Vật liệu và sản phẩm cháy
chuyển động ngợc chiều. Do lò quay nên vật liệu đợc sáo trộn, tiếp xúc với sản
phẩm cháy tạo điều kiện trao đổi nhiệt tốt, nâng cao hiệu quả làm việc. Lò quay
là loại lò làm việc liên tục, thờng sử dụng nhiều để nung xi măng, nung vôi, nung
vật liệu chịu lửa, sấy đất sét, cát, v.v... và trong các ngành khác cũng đ ợc sử dụng
nhiều .
Trong công nghiệp sản xuất xi măng, ngời ta sử dụng nhiều hai kiểu lò đó
là lò đứng và lò quay. Hệ thống lò đà trải qua những bớc phát triển liên tục, từng
bớc góp phần tạo ra các đặc tính của các loại lò hiện gặp tại các nhà máy xi măng
trên thế giới. Các hình sau cho thấy các kiểu hệ thống lò quan trọng trong sự
phát triển của lò với tỷ lệ tơng đối về kích thớc của các lò quay.
Lò ướt
Lò khô dài

Lò SP (có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo)

Lò có buồng phân huỷ

Lò quay đầu tiên là lò phơng pháp ớt. Mặc dù lò phơng pháp ớt lắp đặt và
vận hành đơn giản nhng lại đòi hỏi nhiều bệ đỡ. Điều này cũng rất tốn kém trong
vận hành vì phải làm bay hơi nớc từ bùn cấp liệu. Bằng cách sử dụng quá trính
10

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

sấy có thể rút ngắn chiều dài lò theo Zôn sấy và hơn nữa có thể tiết kiệm nhiệt lợng cần có để sấy. Bớc tiếp trong sự phát triển của lò là tận dụng nhiệt lợng của
khí lò để sấy sơ bột liệu, bằng cách kết hợp khí lò và bột liệu trong một Cyclon
tại đầu vào của lò. Nguyên tắc đà mở rông từ một Cyclon đến hai Cyclon và cuối
cùng là bốn Cyclon trong cùng một chuỗi và tháp trao đổi nhiệt treo (SP) bốn
tầngCyclon đà ra đời.
II.2. Cấu tạo của lò quay
Lò quay hay ống lò là một trong bốn thành phần của hệ thống lò bao gồm
Cyclon tháp trao đổi nhiệt, buồng phân huỷ, ống lò và bột làm nguội. Lò quay là
một ống trụ dài có đờng kính ngoài 5,6 m và chiều dài 89 m. Lò có vỏ làm bằng
thép, có một lớp gạch chịu lửa bên trong và lớp lót. Đi kèm với lò còn gồm các
bộ phận sau để làm thành một lò hoàn chỉnh:
- Ghi ®èt, ®Ìn ®èt, miƯng lưa, bng ®èt ®Ĩ ®èt ch¸y nhiên liệu.
- Buồng làm việc, bộ phận chủ yếu để chứa vật liệu cần gia công nhiệt; ở
đây tất cả mọi yêu cầu đều đợc thực hiện.
- Các thiết bị nạp vật liệu và tháo sản phẩm.
- Các kênh, ống dẫn khí, ống khói.
- Các thiết bị lợi dụng nhiệt của khí thải.

- Các thiết bị khử hút.
- Các thiết bị động lực làm chuyển động lò hoặc các bộ phận của lò.
- Các thiết bị giúp cho việc vận hành lò và kiểm tra lò.
Lò đợc thiết kế cho phép quá trình nung nóng nguyê liệu xảy ra trong khi
nguyên liệu chuyển xuống đến đầu ra. Đồng thời khối lợng khí cháy đợc kiểm
soát chuyển lên lò vào ống dẫn đứng. Để tránh cho quá trình khỏi sự xâm nhập
của khí giả làm tăng nhiệt lơng tiêu thụ thì lò còn bố trí lắp đặt các thiết bị làm
kín ở đầu ra, đầu vào lò.
Sơ đồ vẽ thiết bị làm kín đầu vào lò, thiết bị làm kín đầu ra lò(Bản vẽ CAD ch a đa vào).

11

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

II.3. Hoạt động của lò
Trớc khi đi vào mô tả hoạt động của lò nung, phần đầu sẽ sơ qua hoạt
động của hệ thống lò.
II.3.1. Hoạt động của hệ thống lò
Trong lò tất cả các chất cháy đợc đa vào trong lò đều đợc đốt nóng trong
vòi đốt chính. Quạt gió (quạt ID) đặt sau tháp trao đổi nhiệt tạo ra và điều chỉnh
tạo ra và điều tiết lợng khí cần thiết trong lò và đi qua Cyclon tháp trao đổi nhiệt.
Lu lợng khí của tháp trao đổi nhiệt là tổng của: chất khí cháy của nhiên liệu, khí
thừa trong lò để đảm bảo rằng nhiên liệu cháy hết, khí thoát ra từ nguyên liệu
trong quá trình nung nóng và canxi hoá, khí giả thâm nhập vào hệ thống qua hệ
thống làm kín đầu vào của lò và rò rỉ trong tháp trao đổi nhiệt.

+ Khí: Khí để đốt cháy trong lò bao gồm gió một đa vào qua vòi đốt, gió
hai và khí giả vào trong lòdo sức hút của quat ID tạo ra.Trớc khi vào lò nung gió
hai trao đổi nhiệt với clanke nóng và rời khỏi lò qua máy làm nguội kiểu hành
tinh hoặc kiểu ghi. Trong suốt quá trình này nhiệt độ của khí tăng lên tới khoảng
800-1000oc.
12

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

+ Gió: Luồng gió đợc quạt ID tạo ra kéo gió hai vào lò và các chất khí
cháy ra khỏi lò. Lợng gió trong lò đợc ngời vận hành lò điều chỉnh để có đủ hàm
lợng ôxy và sẽ đảm bảo nhiên liệu phun vào lò cháy hết.
+ Cấp liệu lò: Bột liệu thờng đợc đa vào ống đứng giữa tầng Cyclon thứ
nhất và tầng Cyclon thứ hai. Bột liệu đợc phân tán trong nhiệt tức thời. Nguyên
liệu đợc trong khí đợc phân đến khoang Cyclon thứ nhất, tại đây nguyên liệu đợc
tách ra khỏi khí và ra khỏi Cyclon qua van con đáy. Nó đi qua van lật và chuyển
tới ống đứng đến tầng cyclon thứ hai, tại đây quá trình này lại đợc lặp lại. Theo
cách này nguyên liệu chuyển từng bớc qua các Cyclon trong khi nó trao đổi
nhiệtt với khí nóng hơn, cho đến khi nó đợc đa vào lò từ tầng Cyclon đáy. Trong
tầng Cyclon đáy nguyên liệu sẽ đạt nhiệt độ khoảng 820 oc, cao hơn nhiệt độ
canxi hoá tối thiểu của bột liệu và do vậy quá trình canxi hoá sẽ bắt đầu từ tầng
Cyclon thấp nhất. Sau đó nguyên liệu đợc đa vào lò bằng kết hợp độ nghiêng của
lò và chuyển động quay. Khi nguyên liệu đến gần ngọn lửa, nhiệt độ tăng và quá
trình clanke hoá bắt đầu xảy ra. Khi ra khỏi lò, nguyên liệu chảy vào máng làm
nguội kiểu hành tinh. Tại đây nó trao đổi nhiệt với lò, sau đó thiết bị đợc chuyển

tới thiết bị vận chuyển clanke sau khi qua máy đập clanke.
Tốc độ quay của lò đợc ngời vận hành lò điều chỉnh để đảm bảo đủ thời
gian lu giữ cho quá trình clanke hoá thích hợp xảy ra. Luôn có máy phân tích
hàm lợng ÔXY và CO để điều chỉnh quạt lò ID.
II.3.2. Hoạt động của lò nung
Nguyên liệu sau khi đợc sấy nhờ Zon trao đổi nhiệt đến nhiệt độ
700ữ8000c sẽ đợc chuyển vào lò nung từ đầu vào lò. Khi vào lò thì nguyên liệu
đà đợc sấy tiếp tục qua quá trình canxi hóa nhờ Zon phân huỷ. sau khi nguyên
liệu qua phần Zon phân huỷ lại gặp Zon nung, tại đây nguyên liệu sẽ đợc nung
đến nhiệt độ clanke hoá và clanke đợc hình thành ở Zon này. Clanke lại trải qua
Zon làm nguội là zon cuối cùng trong lò để làm nguội clanke.
ở trong lò nguyên liệu đợc đốt nóng đến nhiệt độ clanke hoá làm nóng
chảy nguyên liệu. Nhiệt lợng để đốt cháy nguyên liệu là một phần do nhiệt phát
xạ trực tiếp từ ngọn lửa đến nguyên liệu và một phần do sù hÊp thơ cđa nguyªn
liƯu lªn líp lãt. Sù nung nóng bề mặt của nguyên liệu rất nhanh, nhng sự truyền
nhiệt từ bề lợng nạp vào bên trong chậm. Sự truyền nhiệt này của nguyên liệu
chủ yếu đợc thực hiện do sự quay của nguyên liệu, dẫn đến lợng nạp trợt trong lò,
trong đó không có bề mặt tiếp xúc mới gây khó khăn trong nung nóng.
13

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp
1900
1800
1700
1600

1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600

30
20

o

C

Khí lò
Lớp lót

Nguyên liệu

%nóng chảy

10
0
Zon canxi hoá

Zon nung

Đường thay đổi nhiệt độ của lò

Zon
làm
`nguội

Qua phân tích ở trên cho thấy hoạt động của lò nhằm thực hiện nhiệm vụ
chính đó là thực hiện các quá trình gia nhiệt ở trong lò. Đồng thời để đảm bảo
dòng nguyên liệu đợc dịch chuyển liên tục và để tiết kiệm nhiệt lợng thì lò đÃ
quay quanh trục tâm, ở đây nhờ hai động cơ một chiều nối với lò qua hộp giảm
tốc và qua cơ cấu Puli. Ngoài ra để đảm bảo dòng nguyên liệu trong lò thì lò phải
đảm bảo các điều kiện sau:
+ Độ ráp bề mặt trong lò.
+ Độ kết dính của nguyên liệu.
+ Độ dốc lò (thờng khoảng 4% tơng đơng 1o43 ữ 2o17).

14

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

II.4. Điều chỉnh tốc độ
II.4.1. ảnh hởng của tốc độ quay lò đến thời gian nung và mức nạp liệu
II.4.1.1. Thời gian trong lò nung
Tổng thời gian mà nguyên liệu đi trong lò có thể đợc tính (gần đúng) bằng

công thức:
t =

1,77.l.
v.D i .n

Trong đó:
Di : là đờng kính trong của lò.
t : khoảng thời gian nguyên liệu trong lò.
l : chiều dài lò.
: Góc trợt của nguyên liệu ,đơn vị là độ.

v : Độ nghiêng của lò, %v là độ nghiêng của lò tính bằng %.
%v = tan v
Công thức kinh nghiệm :

l.23

t = D .n.%v
i

II.4.1.2. Nạp lò
Nạp liệu cho lò đợc đặc trng bởi mức nạp liệu cho lò. Nếu mức nạp liệu tại
đầu và cuối lớn, có thể xảy ra hiện tợng tràn ngợc. Nguyên nhân tràn ngợc lại thờng là do công suất luân chuyển trong lò quá nhỏ. Việc này có thể đ ợc xem xét
nếu nh nguyên nhân có thể là do lò chạy với tốc độ quá thấp so với số lợng cấp
liệu. Trong trờng hợp này có thể đặt cao hơn lên một chút (chất lợng clanke
không thể thực hiện đợc). Nếu lò chạy ở tốc độ cao nhất cho phép cần kiểm tra
xem lợng cấp liệu có quá lớn hay không để trong mọi trờng hợp nạp liệu tràn ngợc trở lại. Mức nạp liệu thực tế cho lò đợc coi là khối lợng cấp liệu và vận tốc
quay của lò đợc tính theo công thức:
=

3,2.P
3

D i .% v.n

Trong đó: P là công suất clanke, tấn/ngày.
Qua phần trên cho thấy khi tốc độ quay của lò là nhỏ có thể gây ra hiện t ợng tràn ngợc trong lò. Thời gian trong lò tăng có thể làm cho hiệu suất trong lò
15

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

giảm đi, vì chạy ở tốc độc thấp thì cần nhiều chất đốt hơn để đốt cháy nguyên
liệu. Nếu tốc độ quay quá cao thì có thể tránh đợc hiện tợng tràn ngợc nhng thời
gian trong lò nung giảm. Thời gian trong lò nung giảm thì chất lợng clanke có
thể giảm vì nguyên liệu có thể không đợc nung nóng đến nhiệt độ cần thiết. Tốc
độ quay cao cũng gây lên hiện tợng lò bị rung, vì dòng luân chuyển của nguyên
liệu trong lò có dạng xoắn theo lớp lót bám bên trong thành lò.
II.5. Mô men lò
Qua hoạt động của lò cho thấy trong quá trình quay của lò thì lò luôn chịu
sự tác động do việc thay đổi của tải nguyên liệu theo sự thay đổi trên lớp lót.
Toàn bộ năng lợng để đảm bảo cho lò quay bình thờng, cùng với năng lợng do sự
tác động của tải nguyên liệu thay đổi và những thay đổi trên lớp lót , đợc phản
ánh trong việc tiêu thụ năng lợng của các động cơ chính của lò . Tiêu thụ năng lợng này đợc gọi là mômen chính của lò .
Để xác định mô men chính của lò phần tiếp theo sẽ tìm hiểu rõ hơn về quá trình

luân chuyển của nguyên liệu trong lò, ảnh hởng của mức nạp liệu và lớp cola và
đa ra công thức tính công suất của động cơ.

II.5.1. Luân chuyển của nguyên liệu trong lò
Luân chuyển của nguyên liệu đợc thể hiện qua hai dạng chuyển động đó
là chuyển động dới giới hạn của nạp liệu và chuyển động trên giới hạn của nạp
liệu.
*Chuyển động dới giới hạn của nạp liệu: Dòng chuyển động của nguyên
liệu có ,, hình thái giao động ,. Nó chuyển động đến một độ cao nhất định, tiếp xúc
với vỏ lò sau đó trợt xuống theo vỏ lò (dọc lớp lót).Trong điều kiện này thực tế
không xảy ra quá trình trộn nguyên liệu và sự truyền nhiệt đạt mức độ thấp.
*Chuyển động trên giới hạn của nạp liệu: Là dạng chuyển động mong
muốn cho lò quay. Nguyên liệu di chuyển theo một vòng tròn. Nguyên liệu đợc
dâng lên tiếp xúc với thành lò sau đó rớt lại trên liệu lằm chéo lò.

Chuyển động dư
ới giới hạn

Chuyển động
trên giới hạn

II.5.2. Tác động của mức nạp liệu
16

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

A: Mức nạp liệu trong lò. Khi nguyên liệu vẫn còn ở
dưới dạng bột, chưa có bất cứ lượng pha nóng chảy
nào đáng kể. Mô men quay, F x a, thÊp v× "a" nhá

B: Møc nạp liệu trong lò sau khi bắt đầu hình thành
pha nóng chảy. Nguyên liệu trở nên dính hơn và đư
ợc nâng lên cao hơn do các chuyển động của lò. Mô
men quay, F1 x a của nguyên liệu cao hơn trong
tình huống A, do sự dịch chuyển của "a" trọng tâm
theo phương thẳng đứng cao hơn.

C: Mức nạp liệu trong lò với hàm lượng pha nóng
chảy cao hơn. Nguyên liệu thậm chí trở nên dính
hơn so với tình huống B và vì thế lại bị các chuyển
động của lò nâng lên cao hơn nữa. Nếu như liệu như
trong tình huống B, thì điều đó chỉ ra rằng tình
huống C có pha nóng chảy lớn hơn so với tình
huống B, do nhiệt độ cao hơn. Mô men F1 x a của
liệu trong lò trong tình huống B cao hơn, do sự dịch
chuyển trọng tâm theo phương thẳng đứng cao hơn
nữa.

D: Khi tất cả nguyên liệu đà nóng chảy, chúng dính
chặt vào tất cả lớp chất lót chịu lửa xung quanh lò.
Mô men rất thấp, do sự dịch chuyển nhỏ theo đường
thẳng đứng của trọng tâm.

17

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``

Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

II.5.3. Tác động của lớp cola

A: Vỏ lò với lớp lót chịu lửa. Mô men bằng không vì trọng tâm
nằm tại tâm lò.
F
4

B: Cô la đối xứng. Mô men bằng 0 vì trọng tâm nằm tại tâm lò

F4

C: Cô la không đối xứng. Mô men của phần đối xứng của lớp cô
la bằng 0 như ở tình huống B, nhưng mô men cuả phần không
đối xøng cđa líp c« la b»ng F4xb.
F4

D: M« men quay của phần không đối xứng của lớp phủ thay đổi
cùng với vị trí lò. Giá trị tối đa là F4xb ( tình huống C ) và F4xb
( tình huống D).
F4
II.5.4. Mô men của lò
18

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``

Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

Mô men của lò đợc đặc trng bởi sự tiêu thụ năng lợng của các động cơ
chính. Tiêu thụ năng lợng của các động cơ chính phụ thuộc vào mômen quán tính
và mô men cần thiết để quay lò. Mô men của lò có những yếu tố sau:

1.Mô

men quán tính của thiết bị làm nguội hành tinh I c.
2. Mô men quán tính của vỏ lò IK .
3. Mô men quán tính của lớp cô la đối xứng trong lò I SC .
4. Mô men của tải nguyên liệu bên trong lò: I M .
5. Mô men của bộ phận không đối xứng của lớp cô la trong lò I AC .
Pđộng cơ = F ( IC + IK + ISC + IM + IAC )
Trong sè 5 yÕu tè, (IC + IK ) lµ hằng số và không phụ thuộc vào thời gian.
(ISC + IAC ) là hằng số hoặc dao động bởi cùng một tần số vòng/ phút của lò, còn
IM phụ thuộc vào những điều kiện bên trong lò, có nghĩa là:
Pđộng c¬= F(IC + IK) + F(ISC + IAC) + F( IM)
= A + B + C sin ( 2π.vßng / phút .t ) + F (IM)
Trong đó A,B,C là những hằng số:
+ A là hằng số độc lập
+ B là phụ thuộc vào sự hình thành cô la, tạo vòm, v.v.. và có thể thay đổi
nếu nh một số phần cô la rơi xuống.
+ C là phụ thuộc vào tính không cân đối của lớp cô la và có thể thay đổi
nếu nh lớp cô la rơi xuống. Nếu nh lớp cô la không rơi xuống, hằng số C sẽ tơng
ứng với biên độ dao động luôn có trong tiêu thụ năng lợng.

+ F (IM): phụ thuộc vào những điều kiện bên trong lò và có những biến
thiên nh sau:
(1) Giảm dần khi lò nguội đi.
(2) Tăng dần khi lò ấm lên.
(3) Giảm đột ngột nếu nh tải nguyên liệu trong lò bị nóng chảy.
19

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Vũ Văn Trọng

Đồ án tốt nghiệp

Do những mối tơng quan này nên các biến thiên của mô men của lò tơng
tự nh những biến thiên cuả NOx, mặc dầu có chậm hơn đôi chút. Cùng với nhau,
hai thông số này cung cÊp nh÷ng d÷ liƯu h÷u Ých gióp cho viƯc đánh giá những
điều kiện ở khu tạo clinker.
Các giả định:
(A) Chất lợng phối liệu cấp vào lò là phù hợp và không đổi, có nghĩa là:
S(LSF) < 1.5 %

LFS = LSF. SPRM

S(SIM) <± 0.1 %

SIM= SIM. SPRM

S(ALM)<± 0.1 %

ALM = ALM . SPRM

(B) ChÊt lỵng bét than cÊp cho lò là phù hợp và không đổi, có nghĩa là:
S(Hi) < ± 50 kcal/kg

Hi > 4500 kcal/kg

S(H2O) < ± 0,3 %

H2O = H2O. S

S(R + 90µ ) < ± 0,5 %

R + 90à = R + 90à . SPCC

(C) Hình dạng ngọn lửa là phù hợp và thống nhất, có nghĩa là q*v 2 = const trong
đó q là % gió 1, v2 là vận tốc khí tại vòi phun của lò nung tính bằng mét/giây (D)
Quá trình sản xuất và công nghệ diễn ra bình thờng và ổn định tại mức sản lợng
yêu cầu.
Qua phân tích ở trên cho thấy rằng khi nhiệt độ nung nguyên liệu tăng lên
sẽ làm cho nguyên liệu dính chặt hơn vào lớp lót chịu lửa và làm cho nguyên liệu
tích tụ lại hoặc kết tụ lại với nhau ở mức độ nhất định. Kết quả là quán tính trung
bình của lò cũng tăng lên, làm năng lợng cần thiết để quay lò cũng tăng lên. Ngợc lại khi nạp liệu giảm xuống thì năng lợng cũng giảm theo. Mà năng lợng quay
lò lại đặc trng cho mô men của lò cho nên mo men của lò cũng thay đổi theo
nhiệt độ và mức nạp liệu. Mô men lò không ổn định chính là nguyên nhân làm
cho lò rung lên .

I.6. Hệ thống truyền động điện
20

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

Hệ thống truyền động là hệ T-Đ. Hệ đợc cấp điện từ hai nguồn xoay
chiều; nguån 6000V vµ nguån 380V, ba pha, 50 Hz. Nguån 6000V cÊp ®iƯn cho
hai bé chØnh lu Thyristor qua mét máy biến áp chính đấu

/ / . Nguồn

380V cấp điện cho phần kích từ, mạch điều khiển và cho các động cơ làm mát.
Hai bộ chỉnh lu Thyristor là hai bộ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn, cấp
điện một chiều cho hai động cơ một chiều kích từ độc lập. Hai cuộn dây kích từ
của hai động cơ một chiều lấy điện từ hai bộ chỉnh lu khác, đợc cấp điện xoay
chiều từ một máy biến áp một pha lấy điện từ nguồn xoay chiều 380V. Mỗi hệ
truyền động T-Đ dùng hai mạch vòng đó là mạch vòng dòng điện và mạch vòng
tốc độ, với vòng phản hồi dòng điện và tốc độ nhờ hai máy biến dòng và hai máy
phát tốc. Nguồn điều khiển cho hai hệ T-Đ đợc lấy từ máy biến ¸p mét pha cÊp
®iƯn tõ ngn 380V, ba pha. HƯ thống còn có các động cơ xoay chiều để làm mát
cho hai bộ chỉnh lu cấp điện cho động cơ và làm mát cho hai động cơ.
II.6.1. Sơ đồ mạch lực
Mạch lực cho hệ thống truyền động điện động cơ lò bao gồm :
- Máy biến áp chính ba pha, máy biến áp này có hai cuộn dây thứ cấp,
đấu theo kiĨu

∆ / ∆ / Υ ®Ĩ cÊp ®iƯn cho hai bộ biến đổi Thyristor (OUP); hai bộ

biến đổi này cấp điện một chiều cho hai động cơ quay lò. Thông số của máy biến
áp là 6000V/420Vx2,750 KVAx2 .
- Hai bộ biến đổi Thyristor đều là chỉnh lu cầu ba pha điều khiển hoàn
toàn, mỗi bộ gồm 24 Thyristor. Mỗi bộ gồm 6 nhóm Thyristor, mỗi nhóm gồm
bốn Thyristor mắc song song để giảm dòng qua mỗi Thyristor. Đi kèm với mỗi
nhóm Thyristor là các máy phát xung, mạch phân áp, mạch khuếch đại nhằm
tăng tính tin cậy của thời điểm mở Thyristor.
- Hai động cơ một chiều, đợc cấp điện từ hai bộ biến đổi Thyristor ở trên
thông qua các khởi động từ DCM, là hai động cơ kích từ độc lập.
- Trên đờng dây mạch lực sau các bộ biến đổi OUP và trớc các bộ DCM
có các điện trở Shunt 1SH để đo dòng, bộ chỉ thị DA; 2SH cho bộ DCCT và các
rơ le bảo vẹ quá áp QVR đóng khi điện áp quá cao.
- Trớc các bộ OUP còn bố trí các máy biến áp PT để hiển thị điện áp nhờ
các Volmet (V) các máy biến dòng ba pha đấu sao để đo dòng cho các mạch
vòng điều chỉnh.
21

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

II.6.2. Mạch điều khiển
II.6.2.1. Nguồn cho mạch điều khiển
Nguồn xoay chiều đợc lấy ngay trên mạch lực sau thứ cấp máy biến áp
chính, sau đó qua cầu dao 11MCB, qua cuộn cảm rồi đến máy biến áp 11CPT
qua 2MCB, qua cuộn cảm và tách làm hai nh¸nh ba pha. Mét nh¸nh qua m¸y
biÕn ¸p 1T để cấp cho bộ tạo nguồn công suất một chiều là bộ 1DCP và bộ

2DCP. Bộ 2DCP tạo nguồn +48 V; bộ 1DCP tạo nguồn +12V, -12V và tạo tín
hiệu đồng bộ cho bộ dịch pha PS (PHASE SHIFTER). Nhánh còn lại qua máy
biến áp 2T, hai cuộn thứ cấp ®Êu ∆ / Υ / Υ . Nguån xoay chiÒu tõ thø cÊp cđa m¸y
biÕn ¸p 2T qua hai bé chỉnh lu diot 2REC tạo điện áp +24V, qua bộ chỉnh lu
1REC tạo điện áp +18V. Điện áp 18V này làm nguồn cho các máy phát xung PA
.
Ngoài ra còn có một nhánh lấy điện tạo điện áp xoay chiều 220V lÊy ®iƯn
tõ ngn 380V, ba pha, 50 Hz qua cầu dao 5MCB, qua cuộn cảm và chia làm hai
nhánh. Một nhánh gồm ba đờng dây ba pha T11, S11, R11 qua máy biến áp
3CPT, đấu / , 200VA, 380/200V. Điện áp xoay chièu ba pha 200V này cấp
cho bộ điều chỉnh thời gian vận hành, cho động cơ đặt tốc độ, bộ thực hiện giới
hạn trên và giới hạn dới.
II.6.2.2. Mạch điều khiển
Hệ thống sử dụng hai mạch vòng điều chỉnh đó là mạch vòng điều chỉnh
dòng điện và mạch vòng điều chỉnh tốc độ, ngoài ra hệ thống còn sử dụng một
vòng bù sức điện động.
- Mạch vòng điều chỉnh dòng điện sử dụng mạch bộ điều chỉnh dòng điện
kiểu PI. Đầu vào bộ điều chỉnh gồm một đầu đặt mô men là đấu ra từ bộ điều
chỉnh tốc độ và một đầu là phản hồi âm dòng điện. Phản hồi âm dòng điện đ ợc
thực hiện nhờ máy biến dòng mắc sao ( ), tín hiệu dòng xoay chiều sau máy
này sẽ đợc đa qua bộ chỉnh lu, qua bộ phân áp rồi đa vào đầu vào bộ điều chỉnh
dòng điện.
- Mạch vòng điều chØnh tèc ®é sư dơng bé ®iỊu chØnh tèc ®é kiểu PI cho
hệ thống làm việc bình thờng và có kiểu P cho lúc khởi động. Vòng phản hồi tốc
độ đợc thực hiện nhờ máy phát tốc xoay chiều ba pha, tín hiệu từ máy này lại cho
qua bộ chỉnh lu cầu ba pha bằng diot, thành tín hiệu một chiều, tín hiệu này lại
qua mạch lọc cuối cùng qua khuếch đại trớc khi vào bộ điều chỉnh tốc độ. Đầu
vào còn lại của bộ điều chỉnh tốc độ là ®Çu ra cđa bé khëi ®éng mỊm SFS (SOFT
22

Tù ®éng hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

START), đầu ra đặt tốc độ này (Speed Reference) trong thời gian khởi động
sẽ đợc hạn chế do bộ SFS để đảm bảo gia tốc là hằng số lúc khởi động. Đầu đặt
tốc độ (Speed Setting) trớc bộ khởi động mềm đợc thực hiện nhờ động cơ
xoay chiều để thay đổi biến trở làm tín hiệu đặt tốc độ, tín hiệu này đ ợc thay ®ỉi
tõ tõ trong thêi gian khëi ®éng theo chiỊu quay của động cơ này. Hai hệ truyền
động điện cho hai ®éng c¬ ®Ịu cã chung mét bé ®iỊu chØnh tèc độ R là đầu đặt
mô men (Torque Reference) cho hai bộ điều chỉnh dòng điện RI của hai
hệ.
Toàn bộ hệ thống truyền động điện động cơ lò là sử dụng hai máy phát tốc
xoay chiều ba pha, một máy gắn với trục động cơ lò thứ nhất để thực hiện vòng
phản hồi âm tốc độ, máy còn lại đợc gắn với trục động cơ thứ hai để thực hiện so
sánh tốc độ với máy phát tốc thứ nhất. Nếu có sự sai lệch tốc độ lớn thì sẽ dẫn
đến khoá động cơ sau một khoảng thời gian trễ khi mà sai lệch cha đợc loại bỏ.
Hai tín hiệu tốc độ này đợc đa vào đầu vào của bộ lấy giá trị tuyệt đối 1ABS và
tín hiệu sai lệch lại đợc lại qua bộ trễ 2VRY để đa ra tín hiệu khoá (Lock1 và
Lock2; Lock3 và Lock4). Ngoài ra hệ thống cũng bị khoá khi tín hiệu đặt mô
men (Torque Reference) hay dòng điện là quá lớn. Tín hiệu này qua bộ trễ
1VRY để đa ra Lock1, Lock2.
Đối với vòng bù sức điện động thì tín hiệu đợc lấy từ tốc độ, là đầu ra của
máy phát tốc xoay chiều thứ nhất, qua bộ lọc và qua mạch khuếch đại. Tín hiệu
bù này đợc đa vào bộ dịch pha (Phase Shifter), cùng với tín hiệu vào từ bộ
điều chỉnh dòng để tạo ra tín hiệu là điện áp điều khiển cho hai bộ chỉnh lu
Thyristor của hai động cơ lò.

Ngoài các thiết bị nói trên thì tín hiệu phản hồi dòng của từng mạch lực đợc đa vào bộ HSRY; bộ HSRY này sẽ đảm bảo ngừng phát xung điều khiển cho
các bộ Thyristor mạch lực khi có sự cố. Đầu ra của máy phát tốc xoay chiều thứ
nhất cho mạch vòng điều chỉnh tốc độ còn đợc nối với đông hồ đo tốc độ SM
(Speed Meter). Gắn trên hai trục của hai máy phát tốc xoay chiều còn có hai
máy phát tốc một chiều khác để dự phòng.
Mạch điều khiển phát xung bao gồm bộ dịch pha SP, bộ tạo xung (Pulse
Expander) và các máy biến áp xung PA. Bộ dịch pha có đầu ra là tín hiệu bù sức
điện động và tín hiệu ra của bộ điều chỉnh dòng, ngoài ra còn có tín hiệu vào nữa
là tín hiệu đồng bộ nguồn công suất một chiều 1DCP. Đầu ra của bộ dịch pha lại
23

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

đa vào đầu vào của bộ phát xung, bộ phát xung này thực hiện việc so sánh và tạo
xung chùm.
II.6.3. Mạch kích từ
Hai cuộn dây kích từ của hai động cơ quay lò đợc cấp ®iƯn tõ hai bé chØnh
lu RF cÇu mét pha diot. Ngn xoay chiỊu 380V cÊp ®iƯn chung cho hai bé
chØnh lu này qua 2MCB, qua máy biến áp một pha 1CPT (7,5KVA; 380/220 V),
qua cuộn cảm đến hai bộ RF. Trên mạch kích từ có rơ le LFR để xác định đủ từ
thông, điện trở Shunt để hiển thị dòng kÝch tõ nhê (DA). Bé ®iƯn trë R gåm 1R,
2R, 3R, 4R, 5R để chỉnh thô dòng kích từ, mắc song song với hai cuộn dây kích
từ còn có điện trở phụ phân dòng DR.
II.6.4. Bộ phận làm mát
Toàn bộ hệ thống truyền động điện sử dụng bốn động cơ xoay chiều ba

pha để làm mát. Hai động cơ làm mát cho hai bộ Thyristor OUP đợc cấp điện từ
mạch lực, qua 11MCB, qua cuộn cảm, qua máy biến áp 11CPT (420/220V), qua
MCB, qua cuộn cảm, qua cầu dao, qua rơ le nhiệt TH. Còn hai động cơ làm mát
cho hai động cơ quay lò đợc lấy từ nguồn 380V qua 1MCB, qua cuén c¶m, qua
3MCB, qua cuén c¶m, qua MC1, qua TH1, TH2.
II.6.5. Các liên động bảo vệ động cơ
- Phần ứng của động cơ đợc bảo vệ bằng rơ le dòng điện cực đại và rơ le
điện áp cao QVR. Khi điện áp phần ứng động cơ vợt quá trị số cho phép thì rơ le
này tác động sẽ đa ra các tín hiệu đèn báo quá áp. Nếu điện áp bị quá không
nhiều lắm thì chỉ có đèn báo và không dừng hệ thống.
- Phần kích từ của động cơ đợc bảo vệ tránh hiện tợng tự cảm bằng điện
cảm và diot ngợc. Ngoài ra còn có rơ le báo từ thông thấp LFR.
- Khi hai động cơ đang làm việc, nếu có sai lệch tốc độ giữa hai động cơ
mà lớn và vợt quá trị số cho phép, sau một khoảng thời gian mà cha đợc khắc
phục thì sẽ có tín hiệu khoá (Lock), không cấp điện cho hai động cơ nữa.
II.7. Phân tích hoạt động điều khiển cho hệ thống truyền động điện và tác
động của hệ thống truyền động điện lên mô men của động cơ
II.7.1. Hoạt động điều khiển
Điều khiển hai động điện một chiều cho lò, hệ thống đà sử dụng haio bộ
chỉnh lu Thyristor cầu ba pha điều khiển hoàn OUP. Vì hai động cơ này đợc nối
24

Tự động hoá K42 - §HBKHN``


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Văn Trọng

cứng vào trục qua hộp giảm tốc và qua cơ cấu Puli do đó chúng phải đọc điều

kiển sao cho luôn làm việc ở cùng một tốc độ và nếu có sai lệch thì cũng ở phạm
vi cho phép. Do vậy cả hai bộ biến đổi phải hoàn toàn giống nhau. Ngoài vấn đề
đồng tốc độ này thì hệ thống phải đảm bảo điều chỉnh cho mô men trên hai trục
động cơ đợc giữ không đổi. Để thực hiện đợc các nhiệm vụ trên thì hệ thống đÃ
sử dụng các mạch vòng phản hồi sau:
+ Phản hồi âm dòng điện để xác định mô men thực tế của hệ thống tại thời
điểm cụ thể . Tín hiệu này đợc thu thông qua máy biến dòng ba pha CT tríc bé
OUP, qua chØnh lu vỊ so sánh với tín hiệu đặt mô men .
+ Phản hồi âm tốc độ: Giá trị của phản hồi âm tốc độ để xác định giá trị
thực của tốc độ, từ ®ã ®i ®iỊu chØnh l¹i tèc ®é cho ®óng víi yêu cầu công nghệ.
Do tốc độ động cơ lớn, mạch điều khiển lại ở xa cho nên để đảm bảo tín hiệu đợc
truyền đi xa và chính xác (hạn chế ảnh hởng của nhiễu) thì tín hiệu sau máy phát
tốc TG thờng có giá trị lớn. Qua bộ chỉnh lu sau đó đợc phân áp để lấy tín hiệu
cho mạch điều khiển, so sánh với tín hiệu đặt tốc độ. Tín hiệu đặt tốc độ (Speed
Reference) sử dụng bộ đặt tốc độ đợc lấy trên một điện trở phân áp. Việc điều
thay đổi đặt tốc độ đợc thực hiện bằng cách dùng động cơ xoay chiều dịch
chuyển con trợt của biến trở. Để đảo chiều động cơ này ngời ta thực hiện bằng
cách thay đổi cách đấu dây Stato thông qua hai khoá đảo chiều. Tín hiệu này chỉ
đợc sử dụng khi động cơ đà đợc khởi động đến một trị số nào đó củ tốc độ, tức là
lúc đầu khởi động thì bộ khởi động mềm SFS sẽ tạo tín hiệu đặt tốc độ .
+Tín hiệu bù sức điện động: Do mô men của hai động cơ là rất lớn và lại
biến đổi nhiều do tải nên tín hiệu này dùng để bù sức điện động cho động cơ.
Để ®iỊu chØnh tèc ®é hƯ thèng ®· sư dơng bé điều chỉnh R có dạng PI cho
trạng thái làm việc bình thờng, còn lúc khởi động thì có dạng P. Vì động cơ có
mô men lớn do đó không thể đóng điện trục tiếp để khởi động mà phải khëi ®éng
qua bé khëi ®éng mỊm. Bé khëi ®éng mỊm cho phÐp khëi ®éng tõ tõ ®Ĩ ®a tèc
®é cđa nó đến trị số ngỡng. Sau đó bộ khởi động mềm đợc cắt ra khỏi hệ thống
và tín hiệu đặt tốc độ đợc đa vào để đảm bảo tốc độ ổn định với
độ chính xác nhất định. Trong mạch điều khiĨn hƯ thèng sư dơng bé dÞch pha PS
(Phase Shifter) để đảm bảo cho việc điều khiển xung, mở các Thyristor đợc

chính xác . Bộ Ps này tổng hợp các tÝn hiƯu tõ bé PI (CON ), xung ®ång bé và tín
hiệu bù sức điện động. Đặc tính của bộ dịch pha là nh sau:
25

Tự động hoá K42 - ĐHBKHN``