Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy

Trong quá trình xeo giấy, tờ giấy điqua nhiều công đoạn nh hình thành, ép, sấy, ép quang, từ dạng lỏng hìnhthành nên tờ giấy, do đó chiều dài tờ giấy sẽ tăng lên theo từng công đoạn.Mặt

Giíi thiÖu c«ng nghÖ

1 Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy Giới thiệu chung

Chơng 1

Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy

Giới thiệu chung:

Nằm trên địa bàn huyện Phù Ninh – tỉnh Phú Thọ, công ty Giấy Bãi Bằng

là đơn vị sản xuất giấy có sản lợng đứng đầu trong công nghiệp sản xuất giấynớc ta hiện nay Đây là công trình hợp tác quốc tế giữa chính phủ Việt Nam

và vơng quốc Thụy Điển có công nghệ hiện đại, đồng bộ và hoàn chỉnh từkhâu chuẩn bị nguyên liệu, sản xuất đến quản lí sản xuất và tiêu thụ sảnphẩm Đợc xây dựng trên diện tích gần 20 ha vị trí gần đờng bộ, đờng thuỷ

và đờng sắt, vùng nguyên liệu đặc trng theo vùng thuận lợi cho vận chuyểnnguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm Sản phẩm chủ yếu là giấy viết, giấy in,giấy photocopy, giấy vi tính, giấy bao gói, v.v cung cấp cho thị trờng trongnớc và xuất khẩu Công suất thiết kế là 55.000 tấn giấy trong đó 50.000 tấngiấy in, viết và 5.000 tấn giấy bao gói chiếm 60% sản lợng giấy cả nớc Ngày nay, đứng trớc những yêu cầu ngày càng cao cuộc sống, trong nềnkinh tế thị trờng tự do cạnh tranh, các cán bộ CNV trong công ty đã cùngnhau đoàn kết, học tập, khuyến khích cải tiến kỹ thuật nâng cao năng suất,chất lợng sản phẩm, tăng cờng việc cải tạo đầu t mới áp dụng các thành tựukhoa học kỹ thuật mới vào sản xuất nên sản lợng công ty năm sau cao hơnnăm trớc, chất lợng sản phẩm nâng cao rõ rệt đợc thể hiện ở việc ngày naycông ty đang quản lí sản phẩm theo tiêu chuẩn ISO 9002 Với số lợng cán bộCNV tơng đối lớn nhng công ty vẫn đảm bảo đợc việc làm ổn định và thunhập cao Sản lợng giấy của công ty năm 2001 là 70.000 tấn và kế hoạchnăm 2002 là 75.000 tấn cao hơn so với công suất thiết kế gần 150% Đó lànhững thành tựu mà không phải đơn vị sản xuất nào cũng làm đợc

Về quy mô công ty, công ty bao gồm nhiều nhà máy sản xuất khác nhauphục vụ các công đoạn khác nhau cho quá trình sản xuất giấy nh: nhà máybột là nơi tạo ra bột giấy dùng cho quá trình sản xuất giấy; nhà máy giấy

điều hành quá trình sản xuất giấy; nhà máy hoá chất cung cấp các loại hoáchất cần thiết trong quá trình sản xuất; nhà máy điện đủ khả năng cung cấp

Nguyên liệuXử lí nguyên liệu

trắng

Phun bột ép

Sấy

ép

tinh

Hình 1 – 1 Quá trình sản xuất bột và giấy

điện tiêu thụ trong toàn nhà máy, đồng thời khi cần cũng có thể mua điện từlới điện quốc gia phục vụ cho hoạt động sản xuất; và phân xởng quan trọngnhất trong công ty chính là phân xởng xeo giấy, đó là nơi sản xuất ra sảnphẩm cuối cùng trong rất nhiều công đoạn sản xuất giấy Mỗi nhà máy, phânxởng trong công ty đều giữ một vai trò quan trọng khác nhau trong các công

đoạn sản xuất Do vậy, trong nhiều năm qua các nhà máy phân xởng luônphấn đấu hoàn thành đúng và vợt mức kế hoạch đề ra để thúc đẩy sự pháttriển của nhà máy

1.1 - Quá trình sản xuất giấy

Công nghệ sản xuất giấy đi từ nguyên liệu ban đầu là gỗ, tre nứa Quátrình sản xuất giấy bao gồm 2 công đoạn chính:

 Quá trình sản xuất bột giấy

 Quá trình xeo giấy

1 Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy 1.1 Quá trình sản xuất giấy

dạng thô sẽ đợc đi qua hệ thống ép quang tạo ra các sản phẩm giấy có chất ợng khác nhau nh giấy in, giấy photo, giấy viết

1.1.1 Quá trình công nghệ sản xuất bột.

1.1.1.1 Công đoạn xử lí nguyên liệu.

Nguyên liệu sản xuất giấy chủ yếu là gỗ và tre nứa Tre nứa đợc đa từ bãichứa vào băng chuyền và đợc rửa sạch bằng nớc trớc khi đa vào máy chặt.Tại đây tre nứa sẽ đợc băm thành mảnh nhỏ có kích thớc theo tiêu chuẩn là:dài 35 mm, rộng 10 mm và dày 2,5 mm Các loại mảnh này đợc đa vào hệthống rửa mảnh

Năng suất máy chặt tre, nứa là 20 tấn / h

Gỗ đợc đa đến bộ phận bóc vỏ bằng băng tải xích Gỗ sau khi rửa sạch đợc

đa vào máy chặt mảnh Mảnh gỗ sau khi chặt có kích thớc : dài 25  35 mm,rộng 10  20 mm, dày 3  4 mm Mảnh gỗ đợc đa qua sàng chọn và đa quasân chứa mảnh bằng băng tải

Năng suất máy chặt gỗ là 40 tấn / h

Mảnh tre nứa và gỗ đợc đa vào nồi nấu bằng hệ thống thổi mảnh Tuỳ theoloại sản phẩm mà ta có các tỷ lệ thổi mảnh khác nhau giữa gỗ và tre nứa

1.1.1.2 Công đoạn nấu bột.

Đây là công đoạn tiếp theo sau công đoạn chuẩn bị nguyên liệu ở đây bột

đợc sản xuất theo phơng pháp Sunfat có thu hồi hoá chất Nguyên liệu dạngmảnh đợc nấu trong 3 nồi có cấu tạo hình trụ đứng với dung tích V = 145 m3.Thời gian của một mẻ nấu là 240 phút kể cả thời gian nạp mảnh Hệ thốngnạp đợc tự động bằng hệ thống thổi mảnh và cảm biến dạng tia phát xạ đểcảm nhận việc nạp hoàn thành Sau khi nấu xong bột đợc phóng sang bểphóng có dung tích 400 m3 Từ đây bột đợc đến máy đánh tơi và đa sang bộphận rửa

Năng suất nấu bột là 150 tấn / ngày

1.1.1.3 Công đoạn rửa sàng.

Sau công đoạn nấu, bột đợc đa sang bộ phận rửa sàng gồm 4 máy rửa lọcchân không Tại đây bột đợc rửa sạch Dịch đen loãng thu hồi trong quá trìnhnấu bột có nồng độ khoảng 13% đợc đa đến hệ thống chng bốc

Bột đen qua rửa sàng đợc đa đến hệ thống sàng gồm 2 sàng áp lực, 1 sàngthô và 2 giai đoạn lọc cát Các mấu mắt tre nứa và bột sống đ ợc loại ra khỏibột và đa xuống sàng cô đặc theo vít tải ra ngoài Bột tốt đợc đa đi tẩy trắng.

xeo giấy

1.1.2 Quá trình công nghệ xeo giấy

Sau quá trình nấu, bột đợc bơm sang hệ thống xeo Tuy nhiên để tăng cáctính chất của giấy, trớc khi vào xeo bột đợc đa qua hệ thống nghiền nhằmmục đích tăng thêm bề mặt tiếp xúc, tăng khả năng tiếp xúc giữa các thớ sợivới nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành nên tờ giấy

Sau quá trình nghiền, bột đợc pha thêm các chất phụ gia nh cao lanh, nhựathông, phèn và các chất phụ gia khác theo yêu cầu của từng loại sản phẩm.Sau đó bột đợc đa sang hệ thống phụ trợ: sàng áp lực, lọc cát (loại bỏ các hạtbẩn trong giấy) và các thành phần có ảnh hởng đến tờ giấy và đợc bơm sanghòm phun bột bắt đầu quá trình hình thành nên tờ giấy

1.1.2.1 Hòm phun bột và bộ phận hình thành giấy.

a – Hòm phun bột

Hòm phun bột làm nhiệm vụ phân bố đều một lợng bột đồng đều trên lới

và ổn định với tốc độ không đổi trên toàn bộ bề ngang của lới, giữ không cho

đồng bột chảy phá vỡ sự hình thành của dòng bột trên bề mặt lới ở đây bột

đã đợc hình thành nên tờ giấy có độ khô từ 18  20%, nồng độ bột đợc giữ ở0,4% Sơ đồ hòm phun bột và bộ phận hình thành có dạng hình vẽ 1–3:

b - Bộ phận hình thành giấy.

Phần 1 Giới thiệu công nghệ 5

Hình 1- 3 Hòm phun bột và bộ phận hình thành.

Hình 1-4 Bộ phận ép.

1 Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy 1.1 Quá trình sản xuất giấy

Quá trình hình thành tờ giấy đợc thực hiện giữa 2 bề mặt của lới đôi gồm

l-ới trong và ll-ới ngoài Ll-ới trong dài 22,00 m, rộng 4,35 m Ll-ới ngoài dài18,00 m, rộng 4,35 m Việc tạo hình này hạn chế bề mặt chảy tự do của dòngbột đã hình thành trên bề mặt lới và cho ta khả năng điều khiển tốt hơn Trên

bộ phận hình thành nớc đợc thoát ra theo cả 2 phía chiều dài tạo hình và giấy

sẽ có bề mặt đồng nhất Một phần bột hình thành đợc bao giữa lới trong và

l-ới ngoài nên thuận lợi về thời gian tách nớc và độ thấm Ll-ới hình thành tạo ragiấy có nồng độ đến 12%

1.1.2.2 Bộ phận ép

ép là dùng lực cơ học để nén bề mặt nhằm mục đích làm cho bề mặt trởnên phẳng hơn và tách nớc khỏi tờ giấy càng nhiều càng tốt Sau công đoạnhình thành tờ giấy có độ khô khoảng 20 %, ở công đoạn ép tờ giấy có độ khôkhoảng 20  40% Công đoạn ép sẽ làm cho tờ giấy tăng độ bền và độ nhẵn,

đồng thời ép còn có nhiệm vụ dẫn tờ giấy sang bộ phận sấy Sơ đồ bộ phận

ép nh hình vẽ 1 – 4

Bộ phận ép có cấu trúc và số lợng cặp ép khác nhau

Chức năng : Dùng lực cơ học để ép tờ giấy đạt trên điểm bão hoà ở phầnnày mục tiêu tách nớc đến độ khô của tờ giấy khoảng 22% Công đoạn nàycũng góp phần làm cho tờ giấy có chất lợng tốt hơn Ngoài nhiệm vụ tách n-

ớc, nó còn có nhiệm vụ dẫn giấy từ bộ phận lới sang bộ phận sấy, tăng độbền và độ nhẵn của tờ giấy Bộ phận ép có số lợng cặp ép và cấu trúc khácnhau Một cặp ép bao gồm giá đỡ và hai lô Lô dới thờng đợc lắp trên một ổ

cố định và là lô dẫn động Sự ép xảy ra ở khoảng giữa lô trong khe ép Tờgiấy đợc chăn dẫn qua khe ép

Tờ giấy ớt đợc chuyển trực tiếp từ lới tới trục ép hút chân không Chứcnăng quan trọng của lới ép là chống tạo vết trên tờ giấy Tổ ép 1, tờ giấy có

độ khô khoảng 33%, sau đó tờ giấy đợc chuyển tới bộ phận ép lới ở tổ hai

mà chỉ có tác dụng làm cho hai mặt của tờ giấy mịn và phẳng hơn

1.1.2.3 Bộ phận sấy

Khi tờ giấy rời khỏi bộ phận ép sẽ

có độ khô vào khoảng 40% và nhiệt

độ khoảng 25-30 C Trong bộ phận°C Trong bộ phận

sấy lợng nớc còn lại sẽ đợc tách ra

bằng cách bốc hơi.Sấy là một quá

trình vận chuyển nhiệt và nớc trong

đó nhiệt đợc chuyển qua vùng bay

hơi nớc bốc lên đi qua bề mặt của tờ

giấy và luồng khí thông gió

Các biện pháp sấy đợc sử dụng là:

- Sấy trực tiếp: Tờ giấy tiếp xúc với các lô sấy nóng

- Sấy đối lu: Nhiệt đợc cung cấp bởi không khí trong chụp xung quanh lôsấy.

Hình 1- 6: Nhóm sấy 8 lô

Giấy

Chăn

1 Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy 1.1 Quá trình sản xuất giấy

- Sấy tự do: Sấy trong

chính Sau đó tờ giấy đi

qua bộ phận ép gia nhựa

Bảng sau cho ta thấy các lô đợc chia làm 6 nhóm (Bảng 1 – 1)

Chiều dài của tờ giấy có thay đổi trong quá trình sấy Sau các lô ép, tờ giấy

đợc căng ra trong suốt quá trình nó đợc gia nhiệt cả ở giai đoạn sấy khô vàsấy nhựa, ép keo, dẫn đến dễ gây ra những sự cố của tờ giấy nh tờ giấy bịchùng, bị nhăn, Để khắc phục những sự cố và những biến đổi của tờ giấy,các lô đợc bố trí thành những nhóm dẫn động khác nhau Trong nhóm tất cả

Bảng 1 – 1 Thông số các lô truyền động nhóm sấy.

các lô trong cùng nhóm có cùng tốc độ Sự chênh lệch về tốc độ giữa cácnhóm dẫn động sẽ đợc hiệu chỉnh theo độ kéo căng và sự cố của tờ giấy

1.1.2.4- Bộ phận ép quang

Việc ép giấy là một công đoạn quan trọng trong việc hình thành nên tờgiấy Bộ phận ép bao gồm một bộ 2 hoặc nhiều suốt quay tiếp xúc với nhau.Thao tác này làm cho tờ giấy chắc lại và thay đổi các thuộc tính bề mặt

có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng sản phẩm giấy đầu ra.Việc trang bị điện cho máy ép quang để đáp ứng các yêu cầu công nghệ sẽ đ-

ợc em trình bày ở các chơng sau

1.1.2.5 - Bộ phận cuộn và cuộn lại

Sau ép quang, tờ giấy đợc đa qua máy cuộn Sau công đoạn cuộn, lô giấy

có đờng kính lớn đợc cắt thành từng lô giấy có đờng kính nhỏ theo yêu cầukhách hàng và đợc cuộn lại trên máy cắt cuộn lại Lô giấy sau đó đợc đa vàokho thành phẩm và từ đó đợc chế biến theo yêu cầu của khách hàng

l-bảo tính đồng đều về chất lợng sản phẩm trong từng lô sản phẩm đáp ứngyêu cầu theo tiêu chuẩn ISO 9002 Vấn đề đặt ra là tự động hoá từng phầntiến tới tự động hoá toàn dây chuyền sản xuất.

Các tham số cơ bản cần điều chỉnh trong quá trình sản xuất là:

1.3.1 Nhà máy điện.

Nhà máy điện là nơi sản xuất ra điện và hơi nớc phục vụ cho qúa trình sảnxuất bột giấy và sấy giấy Nhà máy điện gồm 2 tuốc bin hơi: tuốc bin hơi ng-

ng tụ và tuốc bin đối áp

1.3.1.1 Tuốc bin ngng tụ và máy phát điện:

- Các tham số cần điều khiển:

ntuốc bin = 7500 v/ph Pthiết kế = 7.1 MPa

1.3.1.2 Tuốc bin đối áp và máy phát điện.

ntuốc bin = 6500 v/ph Pthiết kế = 7.4 MPa

nmáy phát = 1500 v/ph Pvận hành = 5.8 MPa

tC = 450 C

Lu lợng hơi: Qh = 27,2 kg/s

áp suất dầu: Pdầu = 0,08  0,17 MPa

Máy phát đối áp : P = 1,2 MW; Q = 0,6 mVAR

U = 11 KV; f = 50 Hz

1 Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy 1.2 Các tham số công nghệ chính

- Chu kỳ nấu: 240 phút (thể tích nồi V = 145 m3 x 3)

- áp suất nấu: Pnấu = 0,65 MPa

Công suất nấu : 150 tấn / ngày

1.3.3 Nhà máy giấy.

Đây là nơi quyết định năng suất và chất lợng của quá trình sản xuất giấy.Tham số công nghệ cần khống chế trong quá trình sản xuất:

- Độ tro ( hàm lợng CaCO3 và phụ gia) = 10%

- Hòm phun bột với tốc độ 450 m/ph, áp suất phun P = 36 Kpa

- Khe hở môi phun: 10 mm (100m)

- Lực ở ép quang: tuỳ theo công nghệ cho từng loại giấy Lực ép có thểlớn 250 KN/m (max )

Ví dụ: giấy in F = 400  500 KN (khoảng 70  80 KN/m )

- Độ đồng đều của tờ giấy

1.3.4 - Nhà máy hoá chất

Nhà máy hoá chất sản xuất các loại hoá chất phục vụ cho sản xuất nh Clo,nớc gia ven, xút ăn da,…Sau đó bột đ Yêu cầu nghiêm ngặt đó là vấn đảm bảo môi tr-ờng và chất lợng sản phẩm Đảm bảo các yếu tố sau:

Khí Clo sau điện phân: P = - 5  - 20 mm H2O

Nhiệt độ: to = 90 oC

Lu lợng Cl2 = 900 kg/h

Khí H2 : P = 5  50 mmH2O

to = 90 oC; QH2 =23,55 kg/h

Khí Clo sau khi nén: P = 2,5  2,8 MPa

Chất lợng nớc gia ven:

Nồng độ Clo hữu hiệu; NaOHd = 2  4 g/lít

Độ pH = 5  8

Ngoài ra còn các thông số khác, tuy nhiên ít ảnh hởng đến quá trình côngnghệ không đa ra đây do hạn chế của đồ án

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Chơng 2

Hệ truyền động phân xởng xeo

2.1 – Hệ truyền động phân x ởng xeo.

2.1.1 Giới thiệu chung

Công đoạn xeo giấy là công đoạn rất quan trọng, nó quyết định đến chất l ợng của tờ giấy Với chiều dài hơn 100 m, công đoạn xeo giấy đợc thiết kế

-đảm bảo tờ giấy hình thành đợc liên tục từ đầu đến cuối một cách thông suốt,hạn chế giấy bị đứt, bị nhăn trong quá trình làm việc Do đó yêu cầu hệtruyền động cho từng động cơ và cả hệ thống là sự đồng bộ tốc độ đảm bảotheo đặc trng của quá trình công nghệ Trong quá trình xeo giấy, tờ giấy điqua nhiều công đoạn nh hình thành, ép, sấy, ép quang, từ dạng lỏng hìnhthành nên tờ giấy, do đó chiều dài tờ giấy sẽ tăng lên theo từng công đoạn.Mặt khác tốc độ cả hệ thống thay đổi tuỳ theo yêu cầu sản xuất cụ thể làcông suất sản xuất từng ngày từng tháng, từng quý, kế hoạch năm, từ lúcchạy máy ban đầu đến khi đạt tốc độ làm việc đòi hỏi hệ truyền động phải

đảm bảo yêu cầu cụ thể đảm bảo sai số nhỏ về mặt tốc độ giữa các khâu, cáccông đoạn Do vậy, nhà máy đã đợc trang bị hệ thống truyền động có thể nói

là hiện đại nhất thời kì này là hệ truyền động Thyristor - Động cơ (T - Đ)

Đặc trng hệ T - Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn, khả năng điềuchỉnh tốc độ sâu, van bán dẫn công suất lớn có hệ số khuyếch đại công suấtcao, thuận tiện cho việc dùng các hệ thống điều chỉnh tự động sử dụng cácmạch vòng nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống

Sơ đồ khối các quá trình trong hệ thống xeo nh hình 2-1 Bột sau khi đợcnấu từ nhà máy bột, đã qua các xử lý để làm tăng độ trắng, đợc đa đến thùngbột của phân xởng xeo Tại đây, nhờ hòm phun, bột giấy đợc phun lên lớithành màng giấy mỏng Trên lới, màng giấy đợc tách nớc nhờ hệ thống hútchân không, sau đó tiếp tục đợc đa qua hệ thống trục bụng để tách triệt đểhơn Tờ giấy lúc đó đã đợc hình thành, tuy nhiên để tờ giấy đợc khô hơn ngời

ta cho qua hệ thống ép I, ép II, ép nhẵn Tiếp theo tờ giấy đợc đa sang sấykhô I, sấy khô II, sang làm lạnh Sau đó giấy đợc đa sang hệ thống máy épquang để tăng độ bóng và đồng đều về độ dầy, đảm bảo một số các tính năng

Hình 2-1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất phân x ởng xeo

Sấy khô

II

Bán hàng Khâu hoàn thành Băng tải thang máy

khác Qua máy ép quang, giấy xem nh đã có các tiêu chuẩn chất lợng cáckhâu sau đó chỉ là chế biến theo yêu cầu, mục đích sử dụng

2.1.2 Hệ thống truyền động cho phân xởng xeo

Hệ thống truyền động cho máy xeo sử dụng công nghệ thiết bị của hãngASEA sản xuất Các động cơ đợc truyền động từ những bộ điều chỉnh giốngnhau về kết cấu, gồm 2 mạch vòng điều chỉnh: mạch vòng điều chỉnh tốc độ

và mạch vòng điều chỉnh dòng điện Các bộ điều chỉnh nhận tín hiệu chủ đạo

từ tín hiệu điện áp chủ đạo chung (Mater voltage) đợc đặt ở thiết bị điềukhiển trung tâm Tuy nhiên, các động cơ không quay cùng tốc độ nên việcsai lệch tốc độ đợc điều chỉnh riêng lẻ từ các bộ phận điều chỉnh riêng củacác động cơ

Về cơ bản, hệ thống truyền động chung cho cả phân xởng là hệ truyền

động một chiều T - Đ Song, trong những năm gần đây, do kỹ thuật điềukhiển hệ truyền động xoay chiều đã phát triển mạnh mẽ với các khả năng t-

ơng đơng với hệ một chiều, do đó công ty cũng đã cố gắng dần thay thế các

hệ truyền động một chiều đã lỗi thời bằng các hệ truyền động xoay chiềuhiện đại ở một số khâu quan trọng Nh vậy, ở phân xởng xeo hiện nay, đangtồn tại cả hai hệ truyền động xoay chiều và truyền động một chiều

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Các hệ truyền động gồm động cơ và bộ điều chỉnh cho động cơ đó Nguồncung cấp đợc lấy từ biến áp, qua các thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ và bộbiến đổi cung cấp cho động cơ

Sơ đồ hệ truyền động cho phân xởng xeo ở hình 2-2

Hệ truyền động máy xeo giấy có các động cơ với kí hiệu và các thông sốcho trong bảng sau:

Thứ tự Tên động cơ Kí hiệu Pđm Tốc độ (%)

i p hu

l íi

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Sấy 1

Sấy 3

D

ự p hò ng

ay t hÕ

Ðp q uan g(m

ét ch iÒu )

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Trong đó bao gồm 26 động cơ, 24 động cơ một chiều và 02 động cơ xoaychiều Các động cơ và cơ cấu truyền động cơ khí đặt tại hiện trờng, các bộ

điều chỉnh đợc đặt tập trung tại các phòng (Unit) Hệ thống tủ đợc bố trítrong phòng nh sau:

- Tủ YD 1 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 1 ở bộ phận lới, nhiệm

vụ dẫn động chính

- Tủ YD 2: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 2 ở bộ phận lới làmnhiệm vụ dẫn động chính

- Tủ YD 3: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 3 và số 4 ở bộ phận ép

- Tủ YD 4 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 5 và động cơ số 6 -Tủ YD 5: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 7 và động cơ số 8 ở bộphận ép

- Tủ YD 6 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 9 ở bộ phận sấy 1 -Tủ YD 7: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 10 ở nhóm sấy số 2 -Tủ YD 8: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 11 ở nhóm sấy số3 -Tủ YD 9 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 12, 13, 14 ở bộ phận

ép

- Tủ YD 10: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 17 ở nhóm sấy 4

- Tủ YD 11 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số18 ở nhóm sấy 5

- Tủ YD 12 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 19 ở lô lạnh

- Tủ YD 13 : Tủ dự phòng

- Tủ YD 14 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 20, 23, 24 của épquang một chiều

-Tủ YD 15 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 25 của máy cuộn

- Tủ YD 16 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 26 của bộ phận khởi

động lô thay thế

- Một tủ riêng dành cho điều khiển biến tần, máy ép quang xoay chiều Tất cả các tủ điều khiển đều nhận tín hiệu điều khiển từ tủ điều khiển trungtâm KD1 Từ đây các tín hiệu chủ đạo đợc gửi đi đến các tủ riêng để điềukhiển các bộ biến đổi

Nh vậy, ta thấy, sau khi cải tiến các hệ truyền động cho phân xởng xeo đểnâng cao năng suất, hiện nay trong phân xởng xeo tồn tại hai hệ truyền độngthay đổi tốc độ là hệ truyền động một chiều và hệ truyền động xoay chiều.Sau đây ta sẽ giới thiệu từng hệ

Ktừ FT

T T

N N

-+ Uđ

Hình 2-3 : Sơ đồ truyền động một chiều.

2.1.2.1 Hệ truyền động một chiều

Hệ truyền động một chiều đợc thiết kế ngay từ khi lắp đặt nhà máy, hệtruyền động một chiều đợc sử dụng trong hầu hết các động cơ truyền động ởphân xởng xeo Mô hình một hệ truyền động một chiều phân xởng xeo códạng nh hình 2-2

Sơ

mộthệ

tru

yền động một chiều bao gồm các khối: bộ điều chỉnh (RI và R), bộ biến đổi(BBĐ) và động cơ (ĐC) Sơ đồ gồm hai mạch vòng là mạch vòng điều chỉnhdòng điện và mạch vòng điều chỉnh tốc độ Tín hiệu phản hồi của hai mạchvòng này đợc lấy qua cảm biến dòng (CBI) và phát tốc (FT) Tín hiệu đặt Uđ

đợc lấy từ bộ điều khiển chung KD1

Động cơ đợc điều khiển quay thuận ngợc bằng cách đảo chiều điện ápphần ứng đặt vào động cơ Điều này đợc thực hiện thông qua các tiếp điểm

đóng cắt rơle chạy thuận (T) và ngợc (N) nh hình vẽ

Khâu tạo điện áp chủ đạo và đồng bộ tốc độ giữa các khâu KD1 cho toàn hệthống truyền động phân xởng có dạng nh hình 2-4

-+ Uđ

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Quá trình điều chỉnh đồng bộ tốc độ có thể thực hiện theo các phơng pháp

khác nhau, ở đây ta dùng phơng pháp điều chỉnh đồng bộ tốc độ và sức căng

bằng điều chỉnh điện áp phần ứng dùng nguồn cung cấp riêng cho động cơ

Phơng pháp này có u điểm đơn giản, phù hợp với đặc điểm công nghệ của

quá trình sản xuất giấy đó là tốc độ đầu vào và đầu ra khác nhau, cho nên

cần có sự chỉnh định riêng cho từng nhóm truyền động cùng tốc độ (hình

2.5)

Giá trị điện áp chủ đạo từ +10  +11 V, tuỳ theo quá trình vận hành Các

khâu điều chỉnh tốc độ (R) và điều chỉnh dòng điện (RI) dùng khâu tỷ lệ –

Master voltage Cascade master voltage

Tín hiệu gửi đến

Tín hiệu gửi đi

tích phân (PI) Sự có mặt của mạch vòng sức căng làm cho chất lợng quátrình điều chỉnh càng chính xác hơn Sơ đồ mạch điều chỉnh truyền động DC

nh hình vẽ 2.6 Trong quá trình làm việc các bộ điều chỉnh nhận cùng tínhiệu điện áp chủ đạo từ khối KD1 Tuy nhiên lúc đầu chạy máy, tốc độ đợctăng dần nhờ tín hiệu đặt Crawl và tăng dần lên tốc độ làm việc Do việctruyền động liên hệ nhau giữa các khâu là băng giấy không có khả năngtruyền lực kéo cho nên xảy ra tình trạng giấy bị đứt hoặc chùng cục bộ giữacác lô, các khâu với nhau, lúc đó ta dùng nút Slack take-up để căng giấy Sơ

đồ thực hiện cụ thể của các điều chỉnh trên sẽ đợc trình bày cụ thể ở các sơ

đồ sau

2.1.2.2 Hệ truyền động xoay chiều

Khối điều khiển

Inverter

Hình 2.7 Sơ đồ khối của bộ truyền động xoay chiều

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.1 Hệ truyền động phân xởng xeo

Trong phân xởng xeo hiện nay tồn tại cả hệ truyền động xoay chiều songsong với hệ truyền động một chiều Hệ một chiều đã đợc lắp đặt khi xâydựng nhà máy, còn hệ truyền động xoay chiều mới đợc đa vào vận hànhtrong một vài năm gần đây Hiện hệ truyền động xoay chiều hiện nay trongphân xởng là hệ truyền động biến tần ACS600 do hãng ABB lắp đặt

Về cơ bản, cấu trúc của một hệ biến tần có dạng nh hình 2-7

Một bộ biến tần dùng để biến đổi tần số nguồn đầu vào cố định thành tínhiệu đầu ra có tần số thay đổi đợc Khi đa tín hiệu này vào động cơ xoaychiều thì ta có thể thay đổi đợc tốc độ động cơ thông qua thay đổi tần số.Cấu trúc của một hệ truyền động xoay chiều sử dụng biến tần bao gồm:

- Máy biến áp cấp nguồn đầu vào cho hệ thống

- Bộ nghịch lu với các van đóng mở theo quy luật làm thay đổi tần số

- Khối điều khiển phát các xung điều khiển các van

- Động cơ quay với tốc độ theo yêu cầu

Nội dung cuốn đồ án này là trình bày về hệ truyền động xoay chiều máy

ép quang, do đó các nội dung cụ thể về truyền động xoay chiều em sẽ trìnhbày ở phần sau

2.1.3 Yêu cầu hệ truyền động máy xeo giấy.

Xuất phát từ những đặc điểm trên, truyền động cho máy xeo giấy có nhữngyêu cầu truyền động rất phức tạp một trong những yêu cầu hàng đầu đó là

ĐC Hình 3.1 Máy ép quang thế hệ 1.

đồng bộ hoá tốc độ giữa các khâu trong dây truyền công nghệ và đảm bảosức căng giấy theo các giá trị đặt cho từng loại giấy Từ những yêu cầu đó hệthống truyền động cho máy xeo giấy đợc thiết kế rất hoàn thiện với 3 mạchvòng điều chỉnh trong các hệ truyền động Các mạch vòng đợc tính toán,chỉnh định rất chính xác, tỉ mỉ

2.2 – Máy ép quang và hệ truyền động máy ép quang (

2.2.1 Giới thiệu chung

Máy ép quang là khâu cuối cùng trong toàn bộ hệ thống sản xuất giấy, do

đó nó có ý nghĩa rất quan trọng đối với toàn bộ hoạt động của công ty Máy

ép quang chính là khâu quyết định chất lợng sản phẩm giấy, nó tạo ra độbóng, mịn cũng nh bề dầy của tờ giấy ép quang sẽ tạo ra các sản phẩm giấykhác nhau nh giấy in, giấy telex, giấy viết

ép quang là quá trình công nghệ dùng lực cơ học ép lên bề mặt tờ giấy, lực

ma sát trợt giữa tờ giấy và lô ép để làm thay đổi các tính chất bề mặt của tờgiấy nh làm tăng độ nhẵn, bóng, tăng độ phản xạ của tờ giấy

Với ý nghĩa quan trọng của bộ phận ép quang, nên bộ phận này rất đợcquan tâm sửa chữa nâng cao năng suất Máy ép quang đã đợc cải tạo thay thếnhiều lần và hiện nay, máy đang sử dụng công nghệ do hãng ABB cung cấp

Về chất lợng sản phẩm giấy hiện nay cũng đã đáp ứng đợc một phần nhu cầucủa thị trờng, tuy nhiên vẫn cần phải cải tiến tiếp để có thể tạo ra các sảnphẩm tốt hơn nữa mà đặc biệt chính là cải tiến máy ép quang

2.2.2 Các giai đoạn phát triển máy ép

quang

2.2.2.1 Máy ép quang thế hệ 1

Đây là thế hệ đầu của máy ép quang,

đ-ợc thiết kế lắp đặt khi xây dựng nhà máy

Sơ đồ máy có dạng nh hình 2-8

Tờ giấy sau khi ra khỏi hệ thống sấy sẽ

đợc đa vào ép quang ép quang thời kỳ

này bao gồm nhiều lô ép, tờ giấy sẽ đợc

ép nhiều lần giữa các lô nh hình vẽ Các

lô ép làm bằng kim loại có bề mặt nhẵn,

quang.

1 2 3

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.2 Máy ép quang

rỗng ở trong Với cấu tạo các lô có đờng kính giảm dần từ trên xuống dới thìgiấy sẽ đợc ép với áp lực tăng dần, nh vậy quá trình làm thay đổi các tínhchất bề mặt tờ giấy sẽ diễn ra từ từ cho tới khi đạt đợc chất lợng mong muốn.Với kết cấu nhiều lô ép thì tờ giấy sẽ bị ép ngoài lực ép giữa các lô, còn chịutác dụng của lực ma sát trợt trên lô, đồng thời tờ giấy còn đợc trợt trên cả haimặt, nh vậy tờ giấy sẽ đợc nhẵn, chặt đồng thời trên cả hai mặt

Tuy nhiên, với cấu tạo nh vậy, khi xẩy ra sự cố rách giấy thì rất khó chocông việc lắp giấy, quá trình bắt giấy quá phức tạp

Về truyền động cho máy, thời kỳ này máy sử dụng hệ truyền động T - Đmột chiều Hệ điều khiển truyền động cho lô dới cùng và cũng là lô có đờngkính lớn nhất, còn các lô còn lại đều là các lô bị động Do hoạt động theokiểu chỉ có một lô chủ động với các lô khác là bị động nên vấn đề đảm bảo

hình bom bể và bề mặt lô ép là phẳng, đảm bảo tờ giấy sẽ đợc ép trên một ờng thẳng, làm cho tờ giấy đợc phẳng, nhẵn

Về truyền động, máy vẫn sử dụng hệ truyền động một chiều điều khiểnquay lô dới, còn lô trên là lô bị động, quay theo sự dẫn động của lô dới

Ta thấy, máy ép quang thế hệ 2 đã có rất nhiều thay đổi so với thế hệ 1.Chỉ với hai lô quay, nó đã làm đơn giản hơn rất nhiều cho quá trình bắt giấycũng nh sửa chữa hệ thống, truyền động cho hệ thống đợc đơn giản hơn rấtnhiều Tuy nhiên, hệ này vẫn còn tồn tại nhợc điểm cần khắc phục nh: do lôtrên là lô bị dẫn lên bề mặt giấy phía này không đạt đợc độ bóng mongmuốn, giấy chỉ đợc ép bóng trên một mặt Hệ vẫn hoạt động theo kiểu chỉ cómột lô đợc dẫn động nên việc đồng bộ tốc độ và đảm bảo sai lệch tốc độ vẫncha đảm bảo, mặc dù đã có tiến bộ hơn rất nhiều so với hệ ở thế hệ 1

Thông số các lô và tham số động cơ truyền động đợc cho trong hai bảng

710  7,1 Trên Bị động

Lô ép 2 Hình trụ thép, rỗng

bề mặt nhẵn

6376mm

Khuyết điểm ở máy ép thế hệ 2 chính là sự hoạt động của lô trên dẫn độngtheo lô dới Do vậy ở thế hệ mới, cả hai lô đều là lô dẫn động Với sự hoạt

động mà cả hai lô đều là chủ động thì vấn đề độ bóng tờ giấy ở phía trên bị

Bảng 3.1 Thông số các lô truyền động máy ép quang.

Bảng 3.2 Thông số động cơ truyền động một chiều.

Nguồn 3 fa

3 4

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.2 Máy ép quang

giảm là không còn Chất lợng giấy đã đợc cải tiến đi rất nhiều và thực tếcũng cho thấy giấy của công ty đã và đang chiếm lĩnh dần đợc thị trờng Với hệ hai lô đợc truyền động riêng rẽ thì vấn đề đối với các hệ truyền

đ

ộng là rất lớn, cần phải đảm bảo đợc các chỉ tiêu về đồng bộ tốc độ cũng nhsai lệch tốc độ giữa hai hệ Trong hệ truyền động cho máy, truyền động lôtrên là hệ truyền động một chiều và đợc giữ cố định tốc độ Còn truyền độnglô dới là hệ truyền động xoay chiều biến đổi tần số, đợc điều khiển để luôn

đồng bộ với tốc độ ở lô trên (sử dụng tín hiệu phản hồi tốc độ lô trên) Nhvậy, quá trình điều khiển hệ máy ép quang đạt đợc chất lợng sản phẩm mongmuốn là hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình điều khiển hệ truyền động xoaychiều lô dới

Bảng các tham số kỹ thuật của hệ truyền động máy ép quang thế hệ 3

Biến tần ACS 600

Biến tần ACS 600

Load lô lạnh

tín hiệu slack take-up

tín hiệu đồng

bộ tốc độ

inch and crawl

520 5,2 ± 5,2

710 7,1 ± 5,2 lô trên (top roll)

lô d ới (bottom roll)

M

Ng xoay chiều 380/220 V

YD14

M lô dẫn lô đàn

ở phần sau ta sẽ đi sâu phân tích hệ truyền động máy ép quang thế hệ 3

2.2.3 Hệ truyền động máy ép quang (

2.2.3.1 Sơ đồ truyền động máy ép quang

Nh đã phân tích ở trên, máy ép quang thế hệ 3 hiện nay sử dụng cả hệ

truyền động một chiều và hệ truyền động xoay chiều, trong đó hệ một chiều

Bảng 3.4 Thông số các động cơ truyền động máy ép quang thế hệ 3.

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.2 Máy ép quang

T - Đ truyền động cho lô ép trên, còn hệ xoay chiều điều khiển biến tầntruyền động cho lô ép dới Hai lô đợc liên hệ đồng bộ tốc độ với nhau, và đợc

điều khiển thông qua hệ điều khiển xoay chiều Hệ truyền động xoay chiều

đang sử dụng là do hãng ABB lắp đặt, đó là hệ điều khiển biến tần ACS600

điều khiển theo nguyên tắc điều chỉnh mô men trực tiếp (Direct TorqueControl – DTC) là phơng pháp điều khiển tơng đối hiện đại, cho phép đạt đ-

ợc những yêu cầu đối với hệ truyền động máy xeo Nguyên tắc điều khiểnDTC cũng nh sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động ACS600 sẽ đợc trình bày ở

phần sau

2.2.3.2 Yêu cầu truyền động máy ép quang.

Với vai trò quan trọng của mình trong toàn bộ quá trình sản xuất giấy, nênmáy ép quang có những yêu cầu công nghệ rất chặt chẽ về phần truyền động:

- ổn định tốc độ giữa 2 lô ép

- Đảm bảo sai lệch tốc độ giữa 2 lô ép là 0.15%

- Tốc độ dài của 2 lô ép đợc điều khiển phù hợp với toàn dây truyền

- Quá trình gia tốc tốc độ phải thực hiện triệt để với việc điều khiển trơnvô cấp

- Đảm bảo sức căng tờ giấy phù hợp

Theo sơ đồ và quá trình phân tích ở trên ta thấy máy ép quang là bộ phậntách rời nếu xét về mặt công nghệ, nhng lại là một bộ phận thuộc máy xeo đ-

ợc truyền động, gia tốc, ổn định tốc độ cùng với toàn dây chuyền sản xuất.Máy ép quang đợc nhận tín hiệu chung từ một tín hiệu chủ đạo chung, tờgiấy đi qua toàn bộ hệ thống do đó máy ép quang phải đảm bảo việc đồng bộtốc độ với toàn hệ thống Nếu không tờ giấy sẽ bị xé rách do sức căng tờ giấyquá giới hạn cho phép hoặc quá chùng

Đảm bảo cho quá trình làm việc ổn định, chất lợng tờ giấy đảm bảo thìmáy ép quang phải đảm bảo ổn định tốc độ Lúc đó hệ thống mới đảm bảo sự

ổn định tốc độ

Máy ép quang làm việc, 2 lô ép lên nhau một lực rất lớn, tuỳ theo từng loạisản phẩm ví dụ giấy in sách thì sức căng khoảng 290 N/m, do đó việc yêucầu đảm bảo sai lệch tốc độ giữa 2 lô rất quan trọng Yêu cầu   0.15 %,lúc đó mới đảm bảo phụ tải cho động cơ truyền động Nếu sai lệch không

đúng, một trong 2 động cơ truyền động sẽ bị quá tải hệ thống bảo vệ tác

động động cơ sẽ bị dừng lại, hệ thống sẽ bị dừng máy Mặt khác, ép quang

SI CB I

mục đích làm cho tờ giấy mịn, bóng hơn Cho nên khi tốc độ sai lệch bề mặt

sẽ bị cào xớc, không đảm bảo yêu cầu chất lợng

Về yêu cầu gia tốc tốc độ chỉ phải thực hiện trong truờng hợp tăng tốc độtoàn dây chuyền sản xuất, lúc đó yêu cầu quá trình gia tốc tốc độ phải êmphù hợp với cả dây chuyền sản xuất, tránh không làm cho tờ giấy bị ráchtrong quá trình gia tốc tốc độ

Sức căng tờ giấy ảnh hởng rất lớn đến chất lợng tờ giấy, nó có thể làm cho

tờ giấy bị nhăn trong quá trình đi vào máy ép quang, mất tín hiệu trong mạchvòng điều chỉnh sức căng Sức căng tờ giấy quá lớn làm cho động cơ phía saumáy ép quang bị quá tải dẫn đến dừng máy, làm cho tờ giấy bị xé rách do đótrong quá trình truyền động yêu cầu máy ép quang phải đảm bảo sức căng tờgiấy phù hợp với toàn bộ dây chuyền sản xuất

Tóm lại, yêu cầu truyền động cho máy ép quang phải đảm bảo các yêu cầu

nh trên để hệ thống làm việc đợc ổn định

2.2.4 Nhận xét chung về các thế hệ máy ép quang

2.2.4.1 Máy ép quang dùng hệ truyền động một chiều

Máy ép quang thế hệ này dùng truyền động DC với một lô chủ động đợctruyền động từ một động cơ một chiều, lô còn lại là lô bị động và lực nén đợc

ép từ trên xuống, do đó sai lệch tốc độ khó đợc đảm bảo Hệ thống không cótín hiệu đặt, đo sức căng cho nên thực tế máy ép quang này vận hành kém,không đảm bảo chất lợng giấy theo yêu cầu Hệ truyền động kiểu này đợc sửdụng ở thế hệ 1và thế hệ 2 của máy ép quang

2.2.4.2 Máy ép quang dùng hệ truyền động một chiều-xoay chiều

Với những khuyết điểm của hệ truyền động một chiều cho máy ép quang,hiện nay, ở thế hệ thứ 3, máy ép quang đợc cải tiến bằng hệ truyền động 2 lôchủ động: lô trên đợc truyền động bằng động cơ một chiều còn lô dới đợctruyền động bằng động cơ xoay chiều AC

Sơ đồ truyền động và quan hệ giữa hệ truyền động 2 lô đợc thực hiện nhhình vẽ sau: (hình 3.4)

Trong đó: - UT là tín hiệu của mạch vòng sức căng tờ giấy

- APC là bộ điều chỉnh số ( Application Controler)

31

K.từ FT

T T

N N

APC

ĐC UT

Hình 3 4 Sơ đồ truyền động hệ DC – AC.

ACS 601

Nguồn 3 pha

2 Hệ truyền động phân xởng xeo 2.2 Máy ép quang

Đây là hệ thống truyền động mới nhất hiện đang đợc lắp đặt và vận hànhtại công ty giấy Bãi Bằng Việc đồng bộ tốc độ giữa 2 lô và đồng bộ tốc độvới hệ thống đợc thực hiện rất chặt chẽ bằng việc đặt các tín hiệu nh hình vẽ

3 – 4 Đây có thể xem là hệ thống truyền động hoạt động theo cơ cấu chủ– tớ (Master – Slave) Trong đó, động cơ hoạt động trên vai trò Master là

động cơ AC truyền động cho lô dới, còn động cơ hoạt động trong vai tròSlave đó là động cơ DC truyền động cho lô trên

Các tín hiệu liên hệ giữa 2 bộ điều chỉnh truyền động cho 2 động cơ:

 Tín hiệu điều khiển chung cho cả 2 bộ điều chỉnh Uđ

 Tín hiệu phản hồi âm tốc độ từ động cơ truyền động một chiều

 Tín hiệu phản hồi sức căng từ cảm biến sức căng Load cell

 Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh tốc độ hệ truyền động một chiều

 Tín hiệu phản hồi dơng dòng điện của bộ điều chỉnh hệ truyền độngmột chiều

Với hệ truyền động kết hợp cả một chiều và xoay chiều nh hiện nay, đã

đảm bảo đợc các yêu cầu truyền động cho máy cũng nh đồng bộ với cả hệthống xeo Chất lợng cũng nh năng suất sản phẩm đã đợc nâng cao rõ rệt sovới cả hai thế hệ máy ép quang trớc đó Và tạm thời hiện nay thế hệ máy épquang này vẫn đang đợc sử dụng một cách có hiệu quả

Phần 2

Nghiên cứu mô hình biến tần

điều chỉnh mô men trực tiếp ACS600 truyền động cho máy ép quang

Chơng 4

Các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ

Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu thế nào là một hệ truyền động biến

đổi tốc độ, tổng quan về các hệ truyền động thay đổi tốc độ một chiều, xoaychiều cũng nh các u nhợc điểm của chúng Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ đi sâuphân tích về hệ truyền động xoay chiều điều chỉnh động cơ không đồng bộtheo phơng pháp điều chỉnh mô men trực tiếp

Để trả lời câu hỏi đầu tiên, chúng ta phải hiểu rằng chức năng cơ bản củamột hệ truyền động biến đổi tốc độ(*) là biến đổi năng lợng từ nguồn tới tải(là các máy sản xuất) Năng lợng từ nguồn đợc đa tới các máy sản xuất thôngqua trục động cơ Hai đại lợng miêu tả trạng thái trục động cơ là mô men vàtốc độ động cơ Do đó, để điều khiển dòng năng lợng, ta phải điều khiển hai

đại lợng đó Trong thực tế, ta thờng chỉ điều khiển một trong hai đại lợng này

và ta nói rằng điều chỉnh mô men hay điều chỉnh tốc độ Khi một hệ truyền

động biến đổi tốc độ vận hành ở chế độ điều chỉnh mô men, tốc độ đợc xác

định bởi tải Tơng tự nh vậy, khi hệ hoạt động ở chế độ điều chỉnh tốc độ thìmô men đợc xác định từ tải

ở giai đoạn phát triển ban đầu, động cơ một chiều đợc sử dụng trong hệtruyền động thay đổi tốc độ bởi vì nó có thể dễ dàng đạt đợc tốc độ và mômen mong muốn mà không cần phải có các mạch điện phức tạp Tuy nhiên,

sự phát triển của hệ truyền động xoay chiều với các kỹ thuật điều khiển hiện

đại đã dần đạt đợc các đặc tính điều khiển tơng tự nh hệ truyền động mộtchiều trong khi đứng về góc độ kinh tế thì động cơ xoay chiều lại rẻ hơn

động cơ một chiều Để có thể hiểu rõ hơn các vấn đề, dới đây ta sẽ phân tíchtổng quát về các hệ truyền động một chiều và xoay chiều, với một số hệtruyền động xoay chiều điển hình điều chỉnh động cơ không đồng bộ(**)

4.1 Hệ truyền động một chiều

(*)(*) Variable Speed Drive _ VSD

(**)(**) Hệ truyền động máy ép quang sử dụng động cơ không đồng bộ, do đó ta sẽ chỉ tìm hiểu các hệ truyền

động động cơ không đồng bộ, còn truyền động động cơ đồng bộ không phải là mục đích của đồ án này.

4 Các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ 4.1 Hệ truyền động một chiều

Cho đến nay, truyền động một chiều vẫn còn đợc sử dụng trong một số lĩnhvực do những u điểm về điều chỉnh các thông số truyền động của hệ Giản đồkết cấu chung của động cơ một chiều nh trên hình 4.1

chiều cho phép điều chỉnh tốc độ

với dải điều chỉnh rất rộng Trên

hết, các công thức (4.1b) và (4.1c) cho thấy tốc độ và mô men động cơ, hai

Điều khiển tốc độ Điều khiển mô men M

=

FT

Hình 4-3 Cấu trúc hệ truyền động mộtchiều

đại lợng chính cần quan tâm, đợc điều khiển trực tiếp thông qua dòng điệnphần ứng: điều khiển mô men ở mạch vòng điều khiển trong và điều khiểntốc độ ở mạch vòng điều khiển ngoài Cấu trúc điển hình của hệ truyền độngmột chiều có dạng nh hình 4-3:

Các u điểm của hệ truyền động một chiều là:

 Điều khiển mô men nhanh và chính xác

 Đáp ứng tốc độ làm việc cao

 Dễ điều khiển

Động cơ một chiều có thể tạo ra mô men:

o Trực tiếp _ mô men động cơ tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng:mô men do vậy có thể đợc điều khiển trực tiếp và chính xác

o Nhanh _ điều khiển mô men nhanh: hệ truyền động có thể đápứng tốc độ làm việc cao Mô men có thể thay đổi tức thời nếu

động cơ đợc cung cấp từ nguồn lý tởng

o Đơn giản _ sự định hớng trờng đạt đợc nhờ sử dụng các thiết bịcơ khí đơn giản là hệ chổi than cổ góp Do đó, không cần mạch

điện điều khiển phức tạp sẽ làm tăng gía thành hệ

Tuy nhiên, hệ truyền động một chiều còn tồn tại nhiều vấn đề, những vấn

đề này chính là quyết định sự lựa chọn hệ trong nhiều ứng dụng:

4 Các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ 4.2 Hệ truyền động xoay chiều ĐKB

 Giảm độ tin cậy động cơ

 Phải bảo dỡng thờng xuyên

 Giá thành động cơ cao

 Cần mạch encoder

Nhợc điểm chính của hệ là giảm độ tin cậy động cơ; thực tế là các chổithan và cổ góp thờng nhanh hỏng và cần phải đợc thờng xuyên bảo dỡng;thêm vào đó, giá thành động cơ một chiều thờng cao và cần phải có mạchencoder cho mạch phản hồi Trong khi hệ truyền động một chiều tạo ra mômen điều khiển đợc dễ dàng từ 0 tới định mức thì phần cơ khí của động cơlại quá phức tạp và cần phải bảo trì thờng xuyên

4.2 Hệ truyền động xoay chiều động cơ không đồng bộ

Trong phần này, ta sẽ nghiên cứu về ảnh hởng của tần số động cơ không

 I1, I, I2’ tơng ứng là các dòng điện stator dòng điện từ hoá và dòng

điện rotor đã quy đổi về stator

 R1, R, R2’ tơng ứng là điện trở của các mạch stator, mạch từ hoá vàmạch rotor đã quy đổi về stator

M Mth Mđm 1

Hình 4-5 Đặc tính cơ động cơ KĐB

 X1, X, X2’ tơng ứng tơng ứng là điện kháng mạch stator, mạch từhoá và mạch rotor đã quy đổi về stator

 s là độ trợt động cơ:

s= ω1−ω

ω1

 1 là tốc độ góc của từ trờng quay: 1 = 2f1

 f1 là tần số của điện áp nguồn đặt vào stator

 Xnm là điện kháng ngắn mạch

 Uf1' là trị số hiệu dụng của điện áp pha rotor đã quy đổi về stator

Dạng đặc tính cơ động cơ không đồng bộ có dạng nh hình 4-5 Giải tốc độlàm việc động cơ không đồng bộ giới hạn bởi giá trị mô men tới hạn Trongcác hệ truyền động điều chỉnh tốc độ, thờng tuyến tính hoá đoạn đặc tínhlàm việc để từ đó có thể áp dụng các công thức gần đúng về mô men cũng

nh từ thông, đa về dạng giống nh điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều

Từ phơng trình đặc tính cơ không

đồng bộ (4.2), ta thấy có các thông số

sau ảnh hởng tới tốc độ động cơ là:

điện áp nguồn cấp, điện trở rotor, hệ số

trợt và tần số nguồn cấp Trong phạm vi

f11 f12

f13 1đm

11m 12m

13m

M Mth

Hình 4-6 Đặc tính cơ khi thay đổi tần số ĐKB

4 Các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ 4.2 Hệ truyền động xoay chiều ĐKB

 Khi tăng tần số f1>f1đm suy ra mô

men tới hạn giảm (điện áp giữ không

đổi) theo quan hệ:

Mth~ 1

f12

 Khi giảm tần số f1<f1đm nếu giữ

nguyên điện áp U1 thì dòng điện động

cơ sẽ tăng rất lớn (vì tổng trở động cơ

giảm theo tần số) Do vậy, khi giảm

tần số cần phải giảm điện áp theo quy

luật nhất định sao cho động cơ sinh ra

Khác với động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ đợc cấu tạo phầncảm và phần ứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng nh mô men độngcơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền

động điện động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phituyến mạnh Trong định hớng xây dựng hệ truyền động điện động cơ không

đồng bộ, ngời ta có xu hớng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh của truyền