TÌM HIỂU về các THIẾT bị cán và ĐỊNH LƯỢNG TRONG NHÀ máy XI MĂNG

BÁO CÁO TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CÂN VÀ ĐỊNH LƯỢNG TRONG NHÀ MÁY XI MĂNG Người thực hiện Lê Minh Tiến MỤC LỤC I MỞ ĐẦU 3 II NỘI DUNG TÌM HIỂU 4 1 Load cell 4 2 Cân băng tải và cân định lượng băng tải 6 3.

BÁO CÁO TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CÂN VÀ ĐỊNH LƯỢNG TRONG NHÀ MÁY XI MĂNG

Người thực hiện: Lê Minh Tiến

MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU 3

II NỘI DUNG TÌM HIỂU 4

1 Load cell 4

2 Cân băng tải và cân định lượng băng tải 6

3 Cân định lượng roto nghiền than 10

4 Cân định lượng roto bột liệu 13

5 Cân định lượng máng lưu lượng 15

III TỔNG KẾT 18

I MỞ ĐẦU

Trong quá trình sản xuất xi măng, các hệ thông cân và đặc biệt là cân định lượng rất quan trọng, đối với một quy trình công nghệ, việc định lượng các thành phần nguyên tố, để có một phối liệu chuẩn cũng như kiểm soát được lưu lượng trong quá trình sản xuất là cần phải cực kỳ chính xác, nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của sản phẩm, sự tối ưu trong quá trình vận hành cũng như nhiều vấn đề liên quan khác

Tùy vào kích thước vật liệu, mà lưa lựa chọn thiết bị cân cho phù hợp, trong nhà máy xi măng Long sơn được sử dụng những thiết bị cân và định lượng như sau:

- Loadcell

- Cân băng tải, cân két

- Cân định lượng băng tải

- Cân định lượng roto cho than

- Cân định lượng roto cho bột liệu

- Mang lưu lượng cho bột liệu

Sau đây sẽ trình bày chi tiết đến các thiết bị cân và định lượng trong nhà máy

II NỘI DUNG TÌM HIỂU

1 Load cell

Loadcell là một thành phần cảm biến lực được sử dụng rất rộng dãi trong các thiết

bị cân, do đó để hiểu được các thức làm việc của các cân, ta cần phải tìm hiểu cụ thể

về thiết bị loadcell, được mô ta như dưới đây

+) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được

đo giữa hai góc khác Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra

Mộ số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hoạt đông (độ chính xác) của loadcell

- Nhiễu điện từ

- Nhiệt độ môi trường, ảnh hưởng đến điện trở của loadcell, dây dẫn

- Độ rung

- Áp xuất môt trường thay đổi

- Lực thay đổi hướng

- Dây tín hiệu quá dài

- Tần số lấy mẫu

- Độ ẩm môi trường

- Bộ chuyển đổi tín hiệu (transmitter)

2 Cân băng tải và cân định lượng băng tải

+) Cấu tạo

Thành phần chính của hệ thống cân định lượng bao gồm Đầu cân, Loadcell, biến tần điều khiển tốc độ động cơ, sensor giám sát tốc độ, sensor giám sát lệch băng, động cơ, kết cấu băng tải như hình dưới

Hệ thống cân định lượng dùng để định lượng thành phần nguyên vật liệu, đảm bảo tỷ lệ phối theo đơn phối liệu để sản phẩm được sản xuất ra đạt chất lượng theo yêu cầu, chất lượng sản phẩm được ổn định, tiết kiệm chi phí sản xuất kinh doanh

Hệ thống cân định lượng tương tự như hệ thống cân băng tải, chỉ khác ở phần động cơ thay đổi được tốc độ để thay đổi khối lượng

Loadcell hệ thống cân định lượng nhà máy xi măng

+) Nguyên lý hoạt động

Cân băng định lượng là thiết bị cung cấp liệu kiểu trọng lượng Vật liệu được chuyên trở trên băng tải, mà tốc độ của băng tải được điều chỉnh để nhận được lưu lượng đặt trước

Để xác định lưu lượng vật liệu di chuyển qua băng cần phải xác định đồng thời vận tốc của băng tải và trọng lượng của vật liệu trên một đơn vị chiều dài Vận tốc được xác định bằng cảm biến encoder, V (m/s), trọng lượng của vật liệu trên một đơn vị chiều dài được xác định bằng loadcell δ (kg/m) Bộ điều chỉnh tốc độ băng tải sao cho lưu lượng dòng chảy bằng giá trị đặt trước

Đối với cân băng tải cũng tương tự, tuy nhiên nó chỉ đo lưu lượng nguyên liệu trên băng, mà không có sự định lượng với một lưu lương trên băng mong muốn Mục đích của cân băng tải để giám sát và thống kê lưu lượng của vật liệu chạy trên băng tải

Ưu điểm:

- Chi phí lắp đặt thấp.

- Dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng.

- Hoạt động liên tục với năng suất đảm bảo.

- Cân được vật liệu thô, có độ ẩm lớn

Nhược điểm:

- Hay bị rách, bị lệch băng tải.

- Cân hay bị sai số sau một thời gian hoạt động (thường xuyên phải căn chỉnh cả

điện và cơ)

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy

- Cân băng tải: Băng tải khu vực đập đá: 211BW01, khu vực đập sét, 221BW01 và một số vị trí khác

- Hệ thống cân định lượng nghiền liệu

- Hệ thống cân định lượng nghiền xi

+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục

Thiết bị

đang hoạt

động bị

dừng hoặc

đang khởi

động thì bị

ngắt

- Hỏng giám sát tốc độ

- Khớp nối không truyền động được

- Cân bị kẹt

- Kiểm tra, lau sạch nếu cần thay mới

- Kiểm tra lại khớp nối,sửa chữa

- Loại bỏ vật gây kẹt, tắc

Máy tự dừng

khi đang

vận hành

- Công tắc dừng khẩn cấp đã làm việc

- Động cơ phát nhiệt hoặc nhảy nguồn

- Khớp nối mở ra

- Thiết bị báo mức ngắt

- Xoá lỗi công tắc

- Kiểm tra nguồn cung cấp, vòng bi mô tơ

- Loại bỏ quá tải, kẹt tắc

- Kiểm tra lại mức dầu

- Loại bỏ quá đầy liệu hoặc cấp liệu lệch

Lỗi tín hiệu

loadcell - Mất tín hiệu loadcell- Tín hiệu trả về ngoài

ngưỡng cho phép

- Kiểm tra cáp kết nối tín hiệu giữa transmiter với loadcell

- Kiểm soát nhiệt độ vùng làm việc, có nằm ngoài dài cho phép của cân

Mất tín hiệu

Encoder - Hỏng hoặc đứt dây - Kiểm tra sự hoạt động của Encoder, hoặc cáp

tín hiệu

3 Cân định lượng roto nghiền than

+) Cấu tạo

1 Đầu vào than

2 Đầu ra than

3 Load cell

4 Giá treo

5 Bầu cân

6 Bánh xe vận chuyển liêu

7 Động cơ và hộp giảm tốc

8 Hệ thống bơm khí nén và đường ống

+) Nguyên lý hoạt động

Hình ảnh minh họa cấu tạo cân cấp liệu rotor ở trên dành cho định lượng than mịn Than được lấy ra từ két và được vận chuyển vào buồng cân rotor từ đầu vào (1) tới đầu ra (2) Cân rotor được lắp trên các ổ bị đỡ hình thành lên một trục cân (A-A) Trục này là lệch tâm so với trục của cân rotor và qua trung điểm của đầu vào (1) và đầu ra (2) Khi nguyên liệu di chuyển từ đầu vào đến đầu

ra, lượng nguyên liệu đi qua những trục cân bằng gây ra mômen

ở đường tâm của trục Mômen này được đo bởi loadcell (3) để cân khối lượng trong guồng xoay rotor với trọng lực (F) Tín hiệu của loadcell tỷ lệ với khối lượng nguyên liệu trong các ngăn rotor Điều này có nghĩa rằng cân cấp liệu rotor đo khối lượng thực và

đo đó là một tỷ lệ thực của khối lượng vật liệu Trọng lực đo được (F) cung cấp thông tin về khối lượng vật liệu trong cân rotor trước khi được xả, nó được tính toán trong bộ điều khiển cân để đưa ra khối lượng chính xác của dòng liệu đi qua Tải của cân rotor và vị trí của guồng xoay liên quan là được lưu trữ trong bộ điều khiển cân để tính toán khối lượng được chính xác

+ Ưu điểm:

- Vật liệu không bị tiếp xúc với môi trường xung quanh

- Độ chính xác cao

- Có thể kết hợp khí nén để vận chuyển nguyên liệu

+ Nhược điểm:

- Không cân được vật liệu có độ ẩm cao

- Chỉ cân vật liệu mịn

- Cấu tạo phức tạp, khó bảo dưỡng

- Giá thành cao

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy

Được sử dụng để cân than, cung cấp cho calciner và đốt lò

+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục

Động cơ

dừng Động cơ hoặc rotor bị kẹt

- Dị vật ở trong roto

- Khe hở Rotor quá nhỏ

Thiếu xung tín hiệu encoder

- Dây cáp encoder bị đứt hoặc encoder hỏng

- Nới rộng khe hở của Rotor và chạy cho dị vật

ra ngoài

- Đặt lại khe hở của

Rotor

- Kiểm tra cáp nối

encoder

- Thay bộ encoder

Lỗi Sensor - Sensor giám sát 1

vòng quay của rotor hỏng hoặc không có tín hiệu

- Điều chỉnh lại Sensor

- Kiểm tra hoạt động của sensor, có thể thay thế nếu sensor hỏng

Lỗi loadcell - Không có tín hiệu

của loadcell hoặc giá trị quá lớn tại kênh 1

- Kiểm tra cáp nối của loadcell

- loadcell bị kẹt hoặc quá tải

- Kiểm tra nghuồn cấp cho loadcell

- loadcell bị hỏng

Lỗi tín hiệu

truyền

thông

- Thời gian giám sát truyền thông quá ngắn

- Mất truyền thông với PLC

- Kiểm tra truyền thông cân với PLC

Cân không

thể khởi

động

- Nút dừng khẩn cấp

- Quá tải động cơ

- Switch tại tủ LCB ở

vị trí OFF

- Quá nhiệt động cơ

- Đứt cáp động cơ

- Biến tần lỗi

- Kiểm tra nút dừng khẩn cấp

- Kiểm tra tải của động cơ

- Kiểm tra Switch tại

tủ LCB ở vị trí ON

- Kiểm tra nhiệt độ động cơ

- Kiểm tra cáp cho động cơ

- Kiểm tra biến tần

Cân quá tải Quá tải cân - Kiểm tra tải cấp cho

cân

4 Cân định lượng roto bột liệu

+) Cấu tạo

Hình ảnh cấu tao cân định lượng roto bột liệu MULTICOR- S800

+) Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của cân dựa vào hiệu ứng lực Coriolis Khi hạt liệu chuyển động trong cánh dẫn hướng của bánh công tác quay quanh trục chính thì trên hạt liệu đó xuất hiện lực Coriolis Lực Coriolis là ngoại lực nên nó làm cho hạt liệu chuyển động dọc

theo cánh dẫn hướng trên bánh công tác Lực Coriolis tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy hạt liệu Và lực này gây ra một momen xoắn trên trục của cơ cấu dẫn động, do đó thông tin về momen xoắn này cho biết khối lượng của vật liệu đang năm trên bánh xe là bao nhiêu

Nguyên lý đo Coriolis cung cấp một giải pháp đơn giản để đo lưu tốc khối lượng, tổng khối lượng hạt liệu trong các ứng dụng quá trình công nghiệp Để đo khối lượng hạt liệu theo nguyên lý Coriolis, bao gồm:

+ Cơ cấu đo kiểu bàn quay/bánh công tác quay quanh trục của hình nón dẫn hướng với các cánh dẫn hướng thẳng đứng bố trí xung quanh trục của hình nón

+ Các bánh công tác gắn với một trục quay kéo dài nối đến động

cơ và cơ cấu đo tốc độ

+ Điều khiển quay trục bằng động cơ điện xoay chiều, ở đây cũng

có thêm cơ cấu đo mô men xoắn của trục quay

+ Một thiết bị điều khiển được sử dụng để thu nhận thông tin đo của tốc độ và mô men xoắn trục quay, sau đo xuất ra tín hiệu điều khiển trục quay phù hợp

Ưu điểm:

- Có thể cấp liệu với công suất lớn.

- Không gian lắp đặt nhỏ.

- Độ chính xác cao

Nhược điểm:

- Không cân được vật liệu thô và ẩm ướt.

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy

Được sử dụng tại là cân cấp liệu cho tháp sấy 431RT01

+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục

Động cơ dừng

Động cơ hoặc rotor bị kẹt

Có dị vật trong rotor Khe hở rotor quá nhỏ Lỗi điện

Quá tải động cơ

Chuyên cân về chế độ tại chỗ

và chạy kiểm tra xử lý Nới rộng khe hở của rotor Báo cho Điện kiểm tra xử lý Lỗi giám sát

tốc độ Do sensor giám sát bị lỗihoặc không có tín hiệu Yêu cầu Điện kiểm tra xử lýđiều chỉnh hoặc thay thế sensor Lỗi loadcell Mất tín hiệu hoặc quá dải

đo

Loadcell bị kẹt hoặc quá tải Kiểm tra kết nối của loadcell

Loadcell bị hỏng Kiểm tra nguồn của loadcellThay thế loadcell Lỗi truyền

thông

Thời gian giám sát truyền thông quá ngắn

Mất truyền thông với PLC

Kiểm tra truyền thông cân với PLC

5 Cân định lượng máng lưu lượng

+) Cấu tạo

Cấu tạo của máng lưu lượng gồm có: Thân của máng đo, ông dẫn hướng liệu, tấm chịu va đập, tay đòn, loadcell, van tiết lưu đo, bộ chuyển đổi tín hiệu

+) Nguyên lý hoạt động

Khi dòng liệu theo ống dẫn hướng, chảy xuống va đập vào tấm chịu va đập, có hình dạng cong, tấm va đập này được treo trên một tay đòn, nó truyển lực tác động bởi vật liệu tới cánh tay đòn và lực này được đo bởi loadcell, từ tín hiệu loadcell này,

nó được truyền đến bộ chuyển đổi để tính ra được lưu lượng thực tế chảy qua máng lưu lượng Trong thực tế, để đảm bảo lưu lượng cần thiết khi cân, vật liệu đi vào máng dẫn hướng được điều tiết bởi van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu loadcell, để tạo

ra một dòng lưu lượng mong muốn chảy qua mang định lượng này Mô hình cân được thể hiện như hình bên dưới

Ưu điểm:

- Có thể cấp liệu với công suất lớn.

- Cơ cấu đơn gian, không tốn nhiều năng lượng để vận chuyển liệu, do sự di

chuyển liệu dựa vào trọng lực

- Hệ thống cân kín, đảm bảo không ảnh hưởng của môi trường đến vật liệu cân Nhược điểm:

- Không cân được vật liệu thô và ẩm ướt.

- Độ chính xác không cao.

+) Vị trí sử dụng trong nhà máy

Được sử dụng tại là cân cấp liệu cho tháp sấy 431FM01

+) Các sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục

Giá trị đo

không chính

xác

- Tắc liệu trong cân

- Lỗi loadcell

- Biến dạng cánh tay đòn

- Mở hộp cân, và tháo liệu ra ngoài Kiểm tra đầu ra của cân, gây ra tắc liệu trong cân, có thể

- Biến dạng hình dáng của máng cân

do tắc máng khí động

- Kiểm tra loadcell và thay thế

- Kiểm tra máng đó có bị bết, ảnh hưởng tới quá trình cân

Thiết bị dừng

trong quá trình

vận hành

- Thiết bị bị dừng bởi quá tải cấp liệu hay liệu vào cân quá nhiều

- Quá tải van tiết lưu (không thể điều chỉnh)

- Mất tín hiệu loadcell

- Van điều tiết lưu lượng vào cân có thể mở quá, không chính xác, có thể kiểm tra bằng cách calib cân

- Van tiết lưu bị kẹt, không thể điều chỉnh Kiểm tra, khắc phục hoặc thay thế

- Kiểm tra tình trạng loadcell

và cáp kết nối

Sự thay đổi

điểm Zero-poit

- Lỗi loadcell

- Sự giao động lớn của áp suất không khí >=2mBar

- Sự tiếp súc của vật lạ đè lên loadcell

- Đảm bảo áp suất không khí giao động trong dải cho phép

- Kiểm tra tình trạng loadcell

và thay thế

- loại bỏ những vật lạ ảnh hưởng đến thiết bị cân, lắp hộp bảo vệ cho cân

Các mặt bích

của thiết bị

không kín

- Dò rỉ vật liệu hoặc bụi vào các mặt bích của khớp nối

- Kiểm tra và đảm bảo các khớp nối, đảm bảo được sạch

sẽ và không ảnh hưởng tới sự hoạt động của cân

III TỔNG KẾT

Từ việc phân tích chi tiết các loại thiết bị định lượng, bảng dưới đây tổng kết lại một số thông số chính của từng loại thiết bị định lượng, để thấy được ưu nhược điểm của chúng

Loai cân

định lượng

Kích thước vật liệu

Độ ẩm lớn nhất

Độ chính xác

Công suất

Khả năng bảo về nguyên liệu

Chi phí đầu tư

Bảo dưỡng sửa chữa

Định lượng

băng tải

<100mm Lên đến

8% ±1% Lớn Không Thấp Đơn giản Cân roto than Mịn, ≤3%

R009

Nhỏ hơn 1%

±0.5% Nhỏ Có Cao Phức tạp

Cân roto bột

liệu

Mịn, ≤10%

R009 max 5 mm

Nhỏ hơn 1%

±1% Lớn Có Cao Phức tạp

Máng định

lượng bột

liệu

<10mm Nhỏ hơn

1% ±2% Lớn Có Thấp Đơn giản