Đồ án thực tập tốt nghiệp tự động hóa tại nhà máy Mỏ Nickel Bản Phúc

XÁC NHẬN VÀ Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬPINTERNSHIP CONFIRMATION AND ASSESSMENT Được sự đồng ý của quý công ty, trong thời gian từ ngày 15 tháng 7 năm 2014 đến ngày 30 tháng 10 nă

XÁC NHẬN VÀ Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

INTERNSHIP CONFIRMATION AND ASSESSMENT

Được sự đồng ý của quý công ty, trong thời gian từ ngày 15 tháng 7 năm 2014 đến ngày

30 tháng 10 năm 2014, tôi đã được trực tiếp đến nhà máy Mỏ Nickel Bản Phúc để thực tập, làm quen với công việc thực tế, tìm hiểu mức độ hoạt động tự động của dây truyền sản xuất, quy trình tuyển của công ty Trong thời gian thực tập tại đây, được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của lãnh đạo Công ty cũng như các kỹ sư điện và anh/chị làm việc tại nhà máy, tôi đã có cơ hội

hoàn thành tốt đợt thực tập của mình./ Under the agreement of the Company, during the period

of time from 15 th July to 30 th October 2014, I had an oppurtunity to take part in the internship to understand more about the process circuits, the plant automatic operation and its automatic control The special fact that I work here gives me enormous support and guide from the electricians, electrical supervisor and the manager I really appreciates the time spent here to complete my internship.

Tôi xin chân thành cảm ơn./ Thank you very much!

Sơn La, ngày tháng năm 2014

Nhận xét của đơn vị thực tập/ Comments by the Electrical supervisor ………

………

………

……… Eletrical supervisor:

Plant manager: _

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TY, SƠ ĐỒ TỔ CHỨC VÀ CÔNG NGHỆ CHÍNH 1

1 Vị trí, vai trò của công ty trong lĩnh vực kinh doanh 1

2 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CÔNG TY 2

3 công nghệ chủ yếu của XÍ NGHIỆP 3

3.1 Khu 100 3

3.2 Khu 200 4

3.3 Khu 300 4

3.4 Khu 400 4

3.5 Các khu khác 5

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 6

4 Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp 6

4.1 Phân tích sơ đồ một sợi 6

4.2 Phân tích tủ phân phối, tủ điều khiển đóng cắt (MCC) 7

4.3 Hệ thống điều khiển tự động 9

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH MỘT CÔNG ĐOẠN TỰ ĐỘNG HÓA TRONG DÂY CHUYỀN .11 5 Phân tích khu 100 11

6 Phân tích bộ khởi động mềm và chương trình điều khiển côn tinh trạm nghiền 12

6.1 Bộ khởi động mềm của côn tinh 12

6.2 Các chương trình điều khiển chính của côn tinh 14

CH ƯƠ NG 1: GI I THI U CÔNG TY, S Đ T CH C VÀ CÔNG Ớ Ệ Ơ Ồ Ổ Ứ

1. VỊ TRÍ, VAI TRÒ CỦA CÔNG TY TRONG LĨNH VỰC KINH DOANH

Công ty TNNH Mỏ Nickel Bản Phúc là một trong rất ít các dự án sunfua nickel hàm lượng cao

có tuổi thọ khai thác ngắn, nickel Bản Phúc là cơ hội phát triển duy nhất của ngành công nghiệpnickel tại Việt Nam

Asian Mineral Resources Limited (“AMR”) là một công ty thăm dò và khai thác hoạt động độclập trên toàn cầu đã được niêm yết trên thị trường chứng khoán Toronto có mã viết tắt là ASN.Trọng tâm ban đầu của AMR là đầu tư 90% cổ phần trong Dự án Nickel Bản Phúc (do Công tyTNHH Mỏ Nickel Bản Phúc điều hành) tại Việt Nam 10% cổ phần còn lại thuộc sở hữu của mộtdoanh nghiệp có trụ sở tại Sơn La, nơi mỏ được phát triển

Mỏ nickel Bản Phúc chứa hơn 200.000 tấn nickel và 18.000 tấn đồng trong các thân quặng sulfurđặc sít và xâm tán Các thân quặng phát triển về phía  đông và tây theo đường phương và cóhướng cắm xuống dưới nên theo dự đoán trữ lượng sẽ tăng nhiều Dự án nằm tại vị trí cách 180

km về phía tây của Hà Nội, có hệ thống cơ sở hạ tầng tốt về đường giao thông, đường điện, cấpnước trong phạm vi 1 km

Ngoài ra, thông qua cổ phần tại Dự án Nickel Bản Phúc, AMR cũng sở hữu 90% diện tích thăm

dò các khu vực lân cận của Dự án bao gồm các điểm quặng triển vọng đã được khoan thăm dò kỹ

bề mặt Các điểm quặng này trong khu vực cấp phép có các dấu hiệu địa vật lý và các kết quảphân tích mẫu đá đáng tin cậy

Sau khi được cấp Giấy phép khai thác vào tháng 12 năm 2007, BPNM bắt đầu các hoạt động phát triển với mục tiêu đưa Dự án vào sản xuất vào giữa năm 2009 Tính đến tháng 9 năm 2008,

Dự án đã đạt được những bước tiến đáng kể với tổng chi phí đã đầu tư vào dự án lên tới 40 triệu USD

Kể từ ngày 1 tháng 10 năm 2008, Dự án đã tạm dừng các hoạt động xây dựng và phát triển

mỏ và thực hiện các hoạt động duy tu bảo dưỡng cho đến khi các điều kiện thị trường được cải thiện Khoảng thời gian này cũng là một cơ hội quan trọng để Công ty đàm phán và giải quyết những vướng mắc liên quan đến chính sách của chính phủ Việt Nam về xuất khẩu tinh quặng nickel, thuế xuất khẩu, và thuế tài nguyên Ngoài ra đây cũng là dịp để Công ty tiếp cận với rất nhiều các cơ hội khác sẵn có trong Khu vực này

Tháng 6 năm 2013 nhà máy bắt đầu hoạt động và đưa ra được những tấn quặng nickel đầu tiên Đến nay đã sản xuất được khoảng 5500 tấn nickel

2.   SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CÔNG TY

3. CÔNG NGHỆ CHỦ YẾU CỦA XÍ NGHIỆP

Nhà máy tuyển quặng gồm bẩy khu vực chính được đánh số như trong bảng phía dưới

Mô tả Khu vực nhà máy BPNM

Hoạt động khu 100 được hiển thị trên màn hình SCADA trong phòng điều khiển trạm

nghiền Điều khiển chạy và dừng trạm nghiền được thực hiện tự động theo từng bước Lập trình điều khiển trạm nghiền dựa trên SIMANTIC STEP 7 (S7-400) và phần mềm TIA Portal Các thiết bị chính của trạm nghiền bao gồm bộ tiếp liệu rung, côn thô, côn tinh và hệ thống động cơ các băng tải Côn thô, côn tinh và kẹp hàm được điều khiển bằng soft-starter Tiếp liệu rung chạybằng biến tần VSD

3.2 Khu 200

Khu 200 lấy quặng từ kho quặng nghiền mịn Các thiết bị chính trong khu bao gồm băng tải cấp liệu cho máy nghiền bi, máy nghiền bi, cyclone, tuyển nổi nhanh và các bơm Máy nghiền bi cần điện áp 3.3kV cấp từ tủ đóng cắt qua biến tần VFD Có một hệ thống các khóa liên động trong chu trình để đảm bảo rằng thiết bị sẽ không thể khởi động nếu tất cả sự an toàn chưa được đảm bảo Như vậy, nếu một thiết bị nào đó lỗi/ không chạy thì những thiết bị có liên quan sẽ dừng/ không khởi động được

Việc hoạt động khu 200 được theo dõi trên màn hình SCADA trong phòng điều khiển trung tâm

Cũng giống như khu 100 và 200, khu 300 không có khả năng tự chạy/dừng một cách tuần tự.Việc hoạt động khu tuyển nổi sẽ được theo dõi trên màn hình SCADA trong phòng điều khiển.Chu trình mạch bao gồm những thiết bị như sàng rác (300-SC-301), 2 bể điều hòa (300-TK-301

& 300-TK-302), 3 ô tuyển thô (300-FC-301 đến 300-FC-303), 2 ô tuyển vét (300-FC-304 &300-FC-305), bể chứa cấp liệu cho tuyển tinh (300-TK-303), 3 ô tuyển tinh (300-FC-306 đến300-FC-308), 2 ô tuyển vét của tuyển tinh (300-FC-309 & 300-FC-310), các bơm liên quan vàmáy phân tích mẫu MSA Tất cả các thiết bị được thiết kế điều khiển từ xa bằng chế độREMOTE, được điều khiển trên màn hình SCADA Tất cả thiết bị sẽ dừng theo như khóa liênđộng Máy MSA hoạt động với chương trình điều khiển PLC của hãng riêng và truyền dữ liệulên màn hình SCADA đặt trên phòng điều khiển

Khu 400 nhận tinh quặng cuối cùng từ khu vực tuyển nổi, sau đó tạo ra sản phẩm cuối cùng sẵnsàng để vận chuyển đi bán và hồi nước công nghệ về để tái sử dụng Các thiết bị bao gồm bể côđặc quặng tinh (400-TH-401), bể chứa cấp liệu máy ép lọc (400-TK-402), máy ép lọc (400-FL-401) và các bơm liên quan Hoạt động của khu 400 được theo dõi và điều khiển trên SCADA.Máy ép lọc hoạt động với chương trình điều khiển riêng và mọi thao tác reset lỗi đều thực hiệntrên màn hình điều khiển tại chỗ Các thiết bị cũng được liên động với nhau trong quá trình hoạtđộng

3.5 Các khu khác

Khu xử lý quặng thải lấy đuôi thải từ khu tuyển nổi và bơm đẩy đuôi thải đến đập chứa thải vàhồi nước thô từ đập về để sử dụng trong nhà máy Các thiết bị trong khu vực này bao gồm bể côđặc quặng thải (500-TH-501), phễu chứa quặng thải (500-HP-501) và các bơm đuôi thải (500-PP-501 to 500-PP-504)

Khu 600: Điều khiển việc pha trộn và phân phối thuốc tuyển phụ thuộc vào yêu cầu của từng loạithuốc tuyển

Khu 700: Bao gồm việc phân phối nước và khí

CH ƯƠ NG 2: H TH NG CUNG C P ĐI N VÀ ĐI U KHI N T Ệ Ố Ấ Ệ Ề Ể Ự

4. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XÍ NGHIỆP

4.1 Phân tích sơ đồ một sợi

Nguồn điện lực cấp cho nhà máy lấy từ đường dây 35KV, cấp cho trạm biến áp trung gian Niken với công suất là 8000KVA, hiện tại mới sử dụng hết một nửa công suất này tức 4MVA

Từ trạm biến áp này, cấp ra sáu phụ tải, trong đó có hai đường dây trên không, đó là đường dây trên không 673 cấp nguồn cho các trạm biến áp phục vụ cho bơm thải trên đập TSF Và lộ 675 cấp nguồn cho khu vực kho mìn và cửa lò trên phục vụ cho việc khai thác hầm lò

Các phụ tải còn lại là bốn tuyến cáp 6.3kV, bao gồm các tuyến cáp:

 671 cấp nguồn cho trạm biến áp S1 6.3/0.4 kV – 3000 KVA cấp nguồn cho các phụ tải của nhà máy;

 672 cấp nguồn cho trạm biến áp S4 6.3/1 kV – 2500 KVA cấp nguồn cho các phụ tải cửa

và máy cắt liên lạc 612 Lộ tiếp nhận điện sẽ được trang bị bảo vệ dòng ngắn mạch, sự cố chạm đất, quá tải và mất pha

4.2 Phân tích tủ phân phối, tủ điều khiển đóng cắt (MCC)

Tủ điện điều khiển động cơ MCC bao gồm MCC 01 và MCC 02 có kết cấu kiểu đứng, vỏbằng thép tấm, được trang bị các bộ kiểu ngăn kéo Trung tâm điều khiển động cơ có kích thướcgiống nhau về chiều cao và chiều sâu và được sắp xếp cạnh nhau

Trung tâm điều khiển động cơ phù hợp với các yêu cầu sau:

Tất cả các MCC phải giao diện phù hợp với DCS bằng kết nối I/O Các Module điều khiểnđộng cơ cấp công suất lớn hơn hoặc bằng 70kW sử dụng Khởi động mềm, và các module điềukhiển động cơ dùng Biến tần đều kết nối với các PLC theo Profibus-DP Các module còn lại kếtnối với DCS bằng cáp tín hiệu thông thường.

Tất cả lộ cấp trong MCC là kiểu ngăn kéo với giắc cắm bố trí ở đằng sau đảm bảo tiếp xúcvới thanh cái hoặc các đường cáp

Đầy đủ bản vẽ Tủ điện – điều khiển được để sau các tủ MCC Mỗi khu có một tủ PLC (Panel I/O 200, 300, 400, 500) riêng kết nối với PLC chủ trong nhà MCC

Nhà máy có phòng điều khiển trung tâm điều khiển toàn bộ hệ thống vận hành nhà máy Trong phòng điều khiển có hai máy tính và ba màn hình SCADA là những worksation và một máy chủ trong nhà MCC để theo dõi, điều khiển, vận hành các thiết bị và quy trình vận hành nhàmáy

4.3 Hệ thống điều khiển tự động

Hình 2: Level thể hiện cấp độ điều khiển các thiết bị nhà máy

Thiết bị điều khiển và Cơ cấu chấp hành điều khiển (Mức 1)

Đây là những thiết bị đo chính ngoài thực địa, có tác dụng cấp tín hiệu điện tử (thông tin) cho các thành phần ở mức 2 (như DCS/PLC)

Cũng ở mức 1 là các cơ cấu chấp hành điều khiển cuối, thường là một bơm hoặc một van điều khiển các thông số quá trình mà thiết bị điều khiển đọc được

Các thiết bị Đo đầu vào (que thăm, đồng hồ, lưu

DCS/Hệ SCADA

Hệ thống ở mức 2 giao tiếp với các cơ cấu chấp hành điều khiển cuối thông qua những ngăn (rãnh) vào/ra (I/O).

Các ngăn I/O được đặt trong các tủ quanh nhà máy Thiết bị được nối bằng dây điện tới cácngăn I/O Các đầu dây được đấu nối tới những điểm nhất định trong ngăn I/O DCS được lập trình để nhận thông tin cần thiết từ những điểm này

Hơn nữa, khi DCS đã nhận được thông tin cần thiết và tính toán giá trị phản hồi, nó gửi tín hiệu phản hồi trở về điểm được đánh dấu trên rãnh I/O Thiết bị điều khiển cuối được đấu nối dây điện tới điểm được xác định này, nhận tín hiệu phản hồi và chấp hành theo

Bộ điều khiển và Giao diện Vận hành (Mức 2)

Đây là hệ thống điều khiển nhận thông tin từ thiết bị điều khiển ngoài thực địa Hệ thống bao gồm các bộ điều khiển gắn ở tủ điện và các bộ điều khiển được gắn ngoài thực địa Thông tin được xử lý điện tử và gửi phản hồi về các thiết bị điều khiển ở mức 1

 DCS - Hệ thống điều khiển phân tán

Hệ thống điều khiển phân tán dựa trên các phần cứng và phần mềm điều khiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở 1 đường truyền thông tin tốc độ cao, các module được phân tán và tổ chứctheo 1 cấu trúc nhất định với một chức năng và nhiệm vụ riêng Các thiết bị giao tiếp trên đường truyền tốc độ cao này cho phép ghép nối dễ dàng với các bộ PLC, các bộ điều khiển Controller, các máy tính điều khiển giám sát khác

 PLC

PLC có thể được lập trình bằng mã logic để kích hoạt tự động theo trình tự những thiết bị và quy trình trong nhà máy PLC được sử dụng cho những ứng dụng điều khiển theo trình tự (ví dụ Khởi động bơm, mở van, dừng bơm, kích hoạt bộ đếm thời gian, …)

CH ƯƠ NG 3: PHÂN TÍCH M T CÔNG ĐO N T Đ NG HÓA Ộ Ạ Ự Ộ

5. PHÂN TÍCH KHU 100

Thiết bị động lực gồm động cơ tiếp liệu rung, kẹp hàm, côn tinh, động cơ côn thô, động

cơ bơm dầu, động thủy lực, băng tải, sàng Các động cơ này lấy điện từ thanh cái trên phòng điềukhiển, qua 1 áp tômat, qua 1 contactor hoặc qua biến tần hoặc khởi động mềm nếu có, rồi đến động cơ Aptomat có tác dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch các thiết bị sau nó, không có tác dụng điều khiển các thiết bị Để điều khiển chạy và dừng, ta dùng 1 contactor Để contactor đóng hay ngắt phải thỏa mãn các điều kiện, ví dụ đối với mỗi động cơ có dừng khẩn cấp, bảo vệ quá nhiệt, liên động, do PLC S7400 điều khiển, nhận các lệnh đầu vào và xuất đầu ra

Điện áp lưới được sử dụng là 3pha 380V

Khởi động mềm gồm côn tinh, côn thô, kẹp hàm Biến tần điều khiển tiếp liệu rung

Để dây chuyền không rối loạn: khởi động từ cuối về đầu, dừng từ đầu về cuối

Các thiết bị có 2 hệ thống điều khiển từ xa trên HMI và tại chỗ, nút start stop

Mô đun khởi động kẹp hàm, côn thô và côn tinh có bộ báo dòng nhằm theo dõi dòng điện động

cơ trong MCC

Trạm nghiền có tất cả 7 băng tải được đánh số từ CV101 đến CV107 Tất cả băng tải đều được gắn công tắc giật dừng khẩn cấp

6. PHÂN TÍCH BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÔN TINH

TRẠM NGHIỀN

6.1 Bộ khởi động mềm của côn tinh

Công suất của côn tinh: 90kw

Bộ khởi động mềm dùng để khởi động động cơ côn tinh

Bộ khởi động mềm là bộ điều áp xoay chiều, gồm 3 cặp Thyristor mắc song song ngược

Do tải là động cơ không đồng bộ ba pha đấu sao không có dây trung tính nên trong thực tế thường dùng sơ đồ sau:

Hình 3: Sơ đồ bộ điều áp xoay chiều động cơ không đồng bộ

Nguyên lý hoạt động của mạch động lực

Giả sử các cuộn dây của động cơ đối xứng Xét đường con điện áp trên pha A, khi góc mở

phaA =

Tại thời điểm t1 ( phaA = ), pha A dương nhất, pha B âm nhất, phát xung X1 để điều khiển

T1, đồng thời phát xung đệm X1-4 cho T4 (xung mở thứ hai của T4), T1 và T4 cùng dẫn, lúc nàypha C đang dẫn do cuộn dây đang xả năng lượng nên T5 dẫn ho đến thời điểm t’1 Do đó điện áptrên tải sẽ trung với điện áp pha A (udA = ua) Tại t’1, chỉ còn T1 và T4 dẫn đến thời điểm t2, điện

áp trên tải bằng 1/2 điện áp dây uab (udA = 1/2 uab).

Tại thời điểm t2, pha A vẫn đang dương nhất, pha C âm nhất, phát xung đệm X1-6 cho T1 (xung

mở thứ hai của T1) và xung chính X6 để mở T6, pha B đang dẫn do cuộn dây đang xả năng lượng nên T4 dẫn đến thời điểm t’2 Điện áp trên tải sẽ trùng với điện áp pha A (udA = ua) Tại thời điểm t’2, cuộn dây đã xả hết năng lượng nên T4 khóa (pha B không dẫn), điện áp trên tải bằng 1/2 điện

áp dây uac (udA = 1/2 uac).

Tại thời điểm t3, pha B dương nhất, pha C âm nhất Phát xung chính X3 để mở T3, đồng thời phát xung đệm X6-3 cho T3 (xung mở thứ hai của T3), pha A dẫn do cuộn dây đang xả năng lượng nên

T1 dẫn đến thời điểm t’3 Điện áp trên tải trùng với điện áp pha A (udA = ua)

Tương tự như vậy, tại thời điểm t4, phát xung chính X2 mở T2 và xung đệm X3-2 cho T3 Tại thời điểm t5, phát xung chính X5 mở T5 và xung đệm X2-5 cho T2 Tại thời điểm t6, phát xung chính X4

6.2 Các chương trình điều khiển chính của côn tinh

Một số chương trình điều khiển sử dụng ngôn ngữ lập trình LADDER – phần mềm TIA PORTAL V11 – S7-400 điều khiển chạy côn tinh CR-103.S7- 400 là thiết bị điều khiển logic khả trình được dùng trong các ứng dụng và lĩnh vực lớn Hầu hết các nhiệm vụ tự động hóa có thể thực hiện với cá thành phần được lựa chọn phù hợp

PLC S7- 400 có các ưu điểm vượt trội hơn so với các bộ điều khiển logic khả trình trước

nó về cả phần cứng và phần mềm Đó là:

- CPU được phân loại chuyên biệt và rõ ràng

- Tốc độ xử lý của CPU cao

- Module nhỏ gọn

- Có nhiều loại module phù hợp cho cấu hình trung tâm và cấu hình trạm phân tán

- Các module tín hiệu có thể lắp vào, gỡ ra khi hệ thống đang có điện Thuận tiện khi thay thếcác module

Process I/O

Địa chỉ logic của các module I/O là toàn bộ tuyến vùng địa chỉ có kích cỡ thích hợp

Địa chỉ của trạm tớ được kết nói bằng giao diện DP và cũng sắp xếp trong tuyến vùng địa chỉtuyến này Các I/O phân tán có thể truy cập cùng một đường giống như các I/O trung tâm trongchương trình sử dụng

Các thông số, địa chỉ của cả trung tâm và các I/O phân tán được quy định trong STEP 7