Nghiên cứu hệ thống điều khiển hòm phun bột

Nghiên cứu hệ thống điều khiển hòm phun bột

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển hòm phun bột” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS.Bùi

Quốc Khánh Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tàiliệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếu phát hiện có

sự sao chép, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2011

Sinh viên Trần Duy Hùng

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2 Bãi nguyên liệu của tổng công ty giấy Bãi Bằng 12

Hình 1.13 Quy trình sản xuất giấy tại Tổng công ty Giấy Bãi Bằng 21

Hình 2.5 Biểu đồ phụ thuộc giữa độ suy giảm nhiệt độ và định lượng 32Hình 2.6 Cấu hình hệ điều khiển cấp cao cới MasterPiece 200/1 33Hình 2.7 Hệ MasterPiece 200/1 trong hệ QCS AccuRay 1190 36Hình 2.8 Cấu hình mạng hệ thống QCS kiểu AccuRay 1190 tại

Hình 3.3 Bộ phận tạo chảy rối với các thanh mỏng 44

Hình 3.6 Dòng chảy trong môi phun với các thanh mỏng 46

Hình 4.7 Cấu trúc phản hồi cho hệ thống giữ nhiệt môi phun 61

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Vị trí và số lượng lô trong hệ thống sấy

Bảng 2.1 Chỉ tiêu chất lượng giấy

Bảng 4.1 Nồng độ bột và lượng bột giữ lại trên lưới

Bảng 4.2 Lưu lượng bột qua môi

Bảng 4.3 Độ mở môi

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

PLC Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển logic lập trình đượcQCS Quality Control System - Hệ thống điều khiển chất lượng

DCS Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán

OS Operator Station - Trạm vận hành

CD Cross Machine Direction - Hướng ngang máy

LT Level Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu mức

LC Level Control – Bộ điều khiển mức

PT Pressure Transmit - Giá trị đo và truyền tín hiệu áp suất

DPT Difference Pressure Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu chênh áp

PC Pressure Control – Bộ điều khiển áp suất

TT Temperature Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu nhiệt độ

SP Set Point – Giá trị đặt

Khối lượng riêng của bột

gs Trọng lượng riêng của bột

m Dải điều chỉnh của van

q Công suất phát nhiệt

e Sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu thực

u Tín hiệu ra bộ điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành kĩ thuật điện tử, công nghệ thông tin, điều khiển

tự động, tự động hóa đã và đang đạt được nhiều thành tựu to lớn.Quan trọng là các kết quảnày đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất thực tế Tự độnghóa quá trình sản xuất không những làm giảm nhẹ sức lao động của con người mà còn gópphần đáng kể trong việc nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm

Trong quá trình phát triển công nghiệp, ngành sản xuất giấy đóng vai trò quan trọng.Các sản phẩm giấy có mặt trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội Trong quá trìnhsản xuất giấy, bên cạnh quá trình sản xuất bột, dây chuyền xeo giấy đóng một vai trò rấtquan trọng Dây chuyền xeo giấy có nhiệm vụ chuyển bột thành giấy, quyết định đến chấtlượng giấy thành phẩm Trong đó, hòm phun bột đặt ở đầu dây chuyền xeo đóng vai trò hếtsức quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày mỏng, định lượng của giấy thành phẩm Vìvậy, để sản phẩm giấy có chất lượng cao trước tiên cần hòm phun bột làm việc ổn định

Xuất phát từ yêu cầu này, em đã tiến hành thực hiện thiết kế đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển hòm phun bột”.

Nội dụng đồ án tốt nghiệp được trình bày gồm 4 chương với các nội dung chính sau:

- Chương 1: Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy

- Chương 2: Tổng quan hệ thống điều khiển nâng cao chất lượng giấy QCS

- Chương 3: Hòm phun bột

- Chương 4: Phân tích quá trình điều khiển hòm phun bột

Để hoàn thành đồ án này, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Bùi

Quốc Khánh và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa xí nghiệp

công nghiệp, khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn tận tình emtrong suốt thời gian học tập và thực hiện đồ án

Em muốn bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh và các thầy cô

trong bộ môn.Đồng thời em cũng xin cảm ơn các cán bộ công nhân viên tại tổng công tygiấy Bãi Bằng đã hỗ trợ em hoàn thành đồ án

Do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế và khó khăn về tài liệu tham khảo, đồ ánchắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ýkiến của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Trần Duy Hùng

CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY

1.1 Tổng quan dây chuyền công nghệ sản xuất giấy

1.1.1 Giới thiệu chung

Tổng công ty giấy Bãi Bằng là công trình hợp tác quốc tế giữa Việt Nam và ThụyĐiển, được xây dựng tại thị trấn Phong Châu, huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ Với vị trígần đường bộ, đường thủy và đường sắt nên thuận lợi cho quá trình vận chuyển và tiêu thụsản phẩm

Dây chuyền công nghệ hiện đại, hoàn chỉnh và đồng bộ được xây dựng trên một diệntích 20 ha, cung cấp giấy viết, giấy in… cho thị trường trong nước và xuất khẩu ra nướcngoài Năng suất 48.000 tấn bột/năm và 50.000 tấn giấy/năm trong đó 50.000 tấn giấy viết

in và 5000 tấn giấy bao gói Nhưng đến năm 2003 Bãi Bằng đã tiến hành đầu tư mở rộnggiai đoạn I nhằm nâng cao năng suất lên 61.000 tấn bột/năm và 100.000 tấn giấy/năm đánhdấu một quá trình phát triển đi lên của mình

1.1.2 Quá trình sản xuất bột và giấy

Bột giấy có thể được sản xuất từ gỗ, tre nứa, sợi, giấy tái sinh…có thể sản xuất bằngphương pháp cơ học ,phương pháp hóa học và phương pháp bán hóa học

Bột giấy từ gỗ: gỗ được bóc vỏ, rửa, chặt thành từng mảnh trong máy băm, lọcqua máy sàng rồi phân loại mảnh dăm theo kích cỡ đồng đều Dăm gỗ sau đó có thể được

xử lý bằng cách mài, nghiền, nấu (phương pháp cơ học) hoặc bằng hóa chất (phương pháphóa học) tạo thành bột giấy thô (chưa tẩy) Sau đó bột này mới được đưa đi tẩy trắngvới mức độ tùy theo yêu cầu, rồi pha loãng để đưa qua máy xeo cán thành giấy cuộn

Hình 1.1 Tổng quan công nghệ sản xuất giấy

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bột

1.2.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu

Hình 1.2 Bãi nguyên liệu của Tổng công ty giấy Bãi BằngNguyên liệu đầu vào chủ yếu là tre, nứa và gỗ Tre nứa được đưa từ bãi chứa vàobăng chuyền và được rửa sạch trước khi đưa vào máy chặt Tại đây tre nứa được bămthành các mảnh nhỏ có kích thước theo tiêu chuẩn:

+ Chiều dài: 35 mm

+ Chiều rông: 10 mm

Mảnh tre nứa và gỗ được đưa vào nồi nấu bởi hệ thống thổi mảnh Tùy theo yêu cầuđơn đặt hàng của khách mà có tỷ lệ tre nứa và gỗ khác nhau.

1.2.2 Công đoạn nấu bột

Bột được sản xuất theo phương pháp sunphat có thu hồi hóa chất Nguyên liệu đượcnấu trong 3 nồi có hình trụ đứng với dung tích mỗi thùng là V = 140 m3 Thời gian để hoànthành một chu kỳ nấu là 240 phút kể cả thời gian nạp mảnh

Bột sau khi nấu xong được chuyển sang bể phóng có dung tích 400 m3 Từ đây bộtđược chuyển qua máy đánh tơi và được đưa đến bộ phận rửa Năng suất nấu bột là 150tấn/ngày.

1.2.3 Công đoạn rửa sàng

Sau khi được đánh tơi, bột được đưa tới 4 máy rửa lọc chân không Hệ thống rửa lọcchân không có cấu tạo lô hình trụ, được tạo chân không bởi sự chênh lệch áp suất Lô cóđường kính: d = 3,5 m có chiều dài là l = 4,5 m Bên trong lô có hệ thống các đường ốngdẫn nước Trên bề mặt lô được chia làm nhiều ngăn và có các ống dùng để dẫn dịch Trongcác ngăn có các tấm sàng và các lỗ mắt sàng có đường kính d = 10 mm

Quy trình hoạt động của hệ thống rửa như sau: Lô rửa được quay tròn đều Trong quátrình quay, nước dùng để rửa bột sẽ theo các ống dẫn được đưa vào trong lô Do trên bềmặt của lô có các lỗ nên sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất ở bên trong lô và bên ngoài lô Do

đó tạo ra chân không ở bên trong lô Do sự chênh lệch về áp suất nên bột sẽ bám dần trên

bề mặt của lô Sau đó, bột sẽ được dùng nước để rửa Sau khi rửa, bột sẽ rơi xuống hệthống xoắn vít tải Từ đây, bột sẽ tới các bể chứa và từ các bể chứa này, bột được đưa lên

hệ thống rửa tiếp theo

Hệ thống bao gồm 4 máy rửa và bột được đưa từ máy thứ nhất đến máy thứ 4 Quátrình rửa ở các máy diễn ra như nhau Trong quá trình rửa, nước dùng để rửa sẽ được dẫn

từ máy rửa thứ 4 lần lượt quay trở lại máy thứ 3, 2 và 1 do nước còn sạch Nước sau khirửa ở máy 1 có hàm lượng dịch đen lớn nên nước sẽ được đưa đến hệ thống trưng bốc.Bột đen sau khi đã rửa sạch được đưa qua hệ thống sàng gồm 2 sàng áp lực, 1 sàngthu và 3 giai đoạn lọc cát Trong quá trình này, các mấu mắt tre nứa hoặc bột sống sẽ đượcloại khỏi bột chín, dẫn xuống sàng cô đặc và xuống vít tải thải ra ngoài Bột chín được đưatới các bể chứa và chuẩn bị cho công đoạn tẩy trắng

Hình 1.4 Giàn lọc cát

1.2.4 Công đoạn tẩy trắng bột

Bột từ công đoạn sàng được đưa vào bể chứa Từ bể chứa, bột đen được đưa vào tẩytrắng Công đoạn tẩy trắng gồm 4 giai đoạn

Bột được clo hóa bởi Cl2 Sau đó, bột được kiềm hóa để loại bỏ hợp chất màuClorarlignin ra khỏi bột Sau khi kiềm hóa, bột được tẩy tiếp bởi NaClO để đạt độ trắngtheo yêu cầu khoảng 74 - 78 %

Để bột có độ trắng đồng đều theo yêu cầu phải thực hiện quy trình tẩy trắng nghiêmtúc, duy trì thích hợp các yếu tố nồng độ bột, mức tỷ lệ hóa chất tẩy, nhiêt độ, thời gian và

độ pH Bột sau khi tẩy trắng được đưa vào bể chứa để chuẩn bị cho quá trình nghiền

1.2.5 Công đoạn nghiền bột

Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền côn để tăng diện tích tiếp xúc, tăng khả năngliên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng hình thành tờ giấy.Sau khi nghiền, bột được pha trộn với các phụ gia: Cao lanh, nhựa thông, phèn vàmột số hóa chất khác tùy theo yêu cầu của sản phẩm Bột đã pha trộn phụ gia trong bểchứa sau đó được đưa qua hệ thống phụ trợ: Sàng áp lực, lọc cát và các thành phần khác cóảnh hưởng đến tờ giấy rồi được đưa tới hòm phun bột, bắt đầu quá trình sản xuất giấy

1.3 Quy trình công nghệ xeo giấy

Hình 1.5 Quá trình sản xuất giấy trong phân xưởng xeo

1.3.1 Hòm phun bột

Nhiệm vụ của hòm phun bột là phân phối một lưu lượng bột đồng đều trên lưới vớitốc độ không đổi trên toàn bộ bề ngang của lưới và giữ cho dòng bột không bị xáo trộn đểchống chảy xoáy làm phá vỡ sự vón cục của dòng bột đã hình thành Ở đây, bột đã hìnhthành tờ giấy ướt có độ khô 18 - 20%

Hình 1.6 Hòm phun bột

và độ thấm

Ở máy xeo 2 là máy xeo dài, bộ phận hình thành là lưới băng chạy trên các lô đỡ, tấmgạt nước, foil và tấm hình thành Trên lưới, bột được phân phối từ hòm phun bột

Hình 1.7 Lưới dài và lưới đỉnh

độ xốp,giảm tiêu hao hơi trong quá trình sấy

Bộ phận ép có số lượng cặp ép và cấu trúc khác nhau.Một cặp ép bao gồm giá đỡ và

2 hoặc 3 lô Lô dưới thường được lắp trên 1 ổ đỡ cố định và là lô dẫn động.Sự ép xảy ra ởkhoảng giữa lô trong khe ép và tờ giấy được chăn dẫn qua khe ép

Tờ giấy ướt được chuyển trực tiếp từ lưới tới trục ép hút chân không được bọc chăncủa tổ ép 1 Chức năng quan trọng của lưới ép là chống tạo vết trên tờ giấy Từ tổ ép 1, tờgiấy được chuyển tới bộ phận ép lưới ở tổ ép 2 Tổ ép 2 gồm một lưới nhựa giữa chăn ép

và trục ép phía dưới nhằm giảm áp suất thủy tĩnh trong tuyến ép Từ chăn ép 2, tờ giấyđược chuyển tới tổ ép nhẵn 3 qua một khoảng kéo hở Tổ ép này không có chăn nên không

có nhiệm vụ tách nước mà chỉ làm cho tờ giấy nhẵn và phẳng hơn

Hình 1.8 Bộ phận ép ướt

1.3.4 Bộ phận sấy

Khi tờ giấy rời bộ phận ép có độ khô khoảng 40 % và nhiệt độ từ 25 - 300C trong bộphận sấy lượng nước còn lại sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi

Hình 1.9 Cấu hình lô sấySấy là quá trình sử dụng nhiệt năng của hơi nước bão hòa trong lòng lô sấy để làmbay hơi một phần nước có trong tờ giấy Các biện pháp sấy được sử dụng là:

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

- Sấy đối lưu: nhiệt năng được của không khí xung quanh lô sấy

- Sấy tự do: Sấy trong khoảng không có sức căng hoặcgiữa các lô sấy

Ở giai đoạn này tờ giấy được sấy khô tới 94% Sau đó, tờ giấy được đưa qua bộ phận

ép keo Chức năng của khâu ép keo là phủ lớp keo lên bề mặt giấy, tăng đô bóng, độ dai,bịt các lỗ trên bề mặt tờ giấy Sau khâu ép keo, tờ giấy đi tới hệ thống sấy sau

Hình 1.10 Bộ phận ép keo

Hệ thống Xeo 2 gồm 34 lô sấy (24 lô ở bộ phận sấy trước và 10 lô ở bộ phận sấysau) Giấy đã được sấy khô được làm nguội trên 2 lô làm lạnh Các lô có đường kính 1500

mm Sau các lô ép tờ giấy được căng ra trong suốt quá trình nó được gia nhiệt ở cả hai quátrình sấy trước và sấy sau (ép keo) Điều đó thường gây ra sự cố của tờ giấy Để khắc phụcnhững sự cố và những biến đổi của tờ giấy, các lô được bố trí thành các nhóm dẫn độngkhác nhau Tất cả các lô trong cùng một nhóm có cùng một tốc độ Sự chênh lệch về tốc độgiữa các nhóm dẫn động sẽ được hiệu chỉnh theo độ căng và sự cố của tờ giấy

Bảng 1.1: Vị trí và số lượng lô trong hệ thống sấy

1.3.6 Bộ phận cuốn và máy cắt cuộn lại

Tờ giấy hình thành sau ép quang thì được cuộn lại vào lô cuốn kim loại có đườngkính 1800 mm Các cuộn giấy được chuyển sang bộ phận máy cuộn lại và cắt thành những

cuộn giấy thành phẩm có khổ to, nhỏ tùy theo đơn đặt hàng và được cuộn vào theo các lõibằng giấy.

Hình 1.12 Cuộn giấy hoàn thành sau khi sấy

Từ các cuộn giấy lớn, giấy được chuyển sang phân xưởng hoàn thành để gia côngthành các sản phẩm theo đặt hàng: Giấy khổ A3, giấy RAM A4, vở học sinh… Hiện tại,phân xưởng hoàn thành có 1 máy đóng giấy cuộn các cỡ, 2 máy A3, 2 máy xén và đónggiấy A4 cao cấp, được tự động hóa hoàn toàn và sản phẩm làm ra có chất lượng cao Máyđóng vở học sinh hiện tại không còn được sử dụng do vấn đề vệ sinh môi trường và hiệuquả không cao

Hình 1.13 Quy trình sản xuất giấy tại Tổng công ty giấy Bãi Bằng

1.4 Yêu cầu tự động hóa quá trình sản xuất giấy

Do nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của xã hội, việc nâng cao chất lượng sản phẩm

và số lượng sản phẩm là yêu cầu lớn Bênh cạnh đó còn phải giảm chi phí lao động củacông nhân

Yêu cầu đặt ra của Tổng công ty giấy Bãi Bằng là tự động hóa từng phần tiến tới tựđộng hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất

Hiện tại ở Tổng công ty giấy Bãi Bằng, các tham số cần điều khiển trong quá trìnhsản xuất giấy tại khu vực là:

1.4.1 Nhà máy điện

Đây là nơi sản xuất ra điện và hơi phục vụ cho quá trình nấu bột và sấy giấy bao gồm

2 tuabin hơi: Tua bin hơi ngưng tụ và tua bin hơi đối áp

a Tua bin hơi ngưng tụ và máy phát điện

Pthiết kế = 7,4 MPa

Pvận hành = 5,8 MPa

t = 4500C

Lưu lượng hơi: Qh = 27,2 kg/s

Áp suất dầu: Pd = 0,08÷0,17 MPa

Máy phát điện đối áp:

Đây là nơi sản xuất bột giấy cung cấp cho quá trình sản xuất giấy

Các tham số cần tự động hóa trong quá trình nấu bột là:

- tnấu = 1650C

- Chu kỳ nấu: 240 phút (3 nồi Vnồi = 145 m3)

- Áp suất nấu: Pnấu = 0,65 Mpa

- Công suất nấu: 150 tấn/ngày

b Phân xưởng giấy

Năng suất chất lượng của sản phẩm được quyết định trong quá trình sản xuất giấy Cáctham sô yêu cầu tự động hóa hiện nay là:

- Độ tro (hàm lượng bột đá CaCO3 và phụ gia) = 10%

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

- Khe hở môi phun: 15 mm (± 100μm)

- Độ đồng đều của tờ giấy

- Khí Cl2 sau khi điện phân: P = -5 ÷ -20 mmH2O (so với khí quyển)

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO

CHẤT LƯỢNG GIẤY QCS

2.1 Tổng quan về hệ thống QCS

2.1.1 Khái niệm cơ bản

QCS (Quality Control System) là hệ thống được xây dựng do yêu cầu của việc kiểmtra và giám sát chất lượng sản phẩm công nghiệp.Hệ thống có nhiệm vụ chính là đo lườngcác thông số chất lượng của sản phẩm để tính toán xử lý, hiển thị và tra lệnh diều khiển cácthiết bị chấp hành để đạt được các thông số mong muốn

Thực tế, QCS là một hệ thống SCADA trong đó chú trọng đến phần đo thông số sảnphẩm đầu ra, thường đặt cuối dây chuyền sản xuất

Hình 2.1 Máy scanner của hệ điều khiển QCSNgoài chức năng cơ bản là một hệ điều khiển độc lập thì nó còn kết hợp với các hệthống khác, như DCS qua các giao thức mạng công nghiệp

Có thể tổng quát mô hình hệ thống QCS gồm 3 cấp cơ bản:

+ Cấp điều khiển giám sát

+ Cấp điều khiển hiện trường

+ Thiết bị hiện trường

Và một hệ thống mạng công nghiệp liên kết các cấp và giữa hệ QCS với các hệ khác

2.1.2 Mô hình cơ bản của hệ QCS

Chức năng cơ bản của hệ QCS là thu thập các số liệu về các thông số của sản phẩmđồng thời điều khiển theo giá trị đặt.Vì vậy để tìm hiểu về hệ thống QCS thì tham chiếuvới mô hình phân cấp là một cách tiếp cận tường minh nhất

a Cấp điều khiển giám sát

Chức năng cơ bản của cấp điều khiển giám sát là tạo ra được giao diện giao tiếp giữangười và máy, mà trong đó, người vận hành có thể thao tác điều khiển và giám sát toàn bộ

hệ thống thông qua sự tương tác với giao diện này

Cấp điều khiển giám sát sẽ thu thập các dữ liệu mà cấp điều khiển hiện trường ngaydưới đó gửi về để xử lý và hiển thị lên trên giao diện màn hình hoặc ngược lại người vậnhành có thể tác động vào giao diện màn hình để thay đổi các thông số điều khiển truyềnxuống cho cấp điều khiển hiện trường

Như vậy yêu cầu cơ bản của cấp điều khiển giám sát là tạo ra một sự tương tác ngườimáy để vận hành có thể ngồi ở cấp điều khiển giám sát có thể giám sát được quy trình hoạtđộng của hệ thống đồng thời qua cấp điều khiển giám sát có thể ra lệnh điều khiển các thiết

bị hiện trường mong muốn.Trên cấp này,phải có sự phối hợp đồng thời giữa phần mềmđược nhúng vào phần cứng

Theo những yêu cầu trên thì việc lựa chọn các máy tính công nghiệp là tối ưu hơn cả.+ Phần mềm

Phần mềm là chương trình ứng dụng được cài đặt lên trên phần cứng để thực hiện cácyêu cầu giám sát, điều khiển,

Chức năng phần mềm thể hiện ở hai điểm:

Thứ nhất là phải tạo được giao diện quá trình trên màn hình hiển thị.Tức là xây dựngđược một mô hình tham chiếu đối với hệ thống thật lên trên giao diện theo một cách nào

đó thể hiện được những phần cần thiết lên giao diện.Mục đích giúp người vận hành có thểquan sát trên giao diện mà biết được hệ thống thật.

Thứ hai là tạo được mối liên kết dữ liệu với các cấp ngay trên và dưới nó.Xử lý đượccác thuật toán điều khiển giám sát,cảnh báo,lập báo cáo và dự đoán được sự cố

b Cấp điều khiển hiện trường

Là cấp thực hiện nhiệm vụ điều khiển thường có vị trí đặt ở hiện trường, gần với cấpthiết bị hiện trường nhất

Nhiệm vụ của cấp điều khiển hiện trường là thu thập các số liệu từ các thiết bị sensor

để truyền về cho cấp cao hơn, đồng thời kết hợp với các tín hiệu nhận được từ cấp trên đểxây dựng thuật toán điều khiển các thiết bị chấp hành

c Cấp thiết bị hiện trường

Là các thiết bị cuối cùng của sơ đồ phân cấp chức năng, bao gồm các sensor thu thập

số liệu và các thiết bị chấp hành thi hành mệnh lệnh điều khiển

Các thiết bị hiện trường được chế tạo theo tiêu chuẩn công nghiệp, có thể kết nối trựctiếp với cấp điều khiển hiện trường (các PLC)

Tùy vào từng yêu cầu cụ thể mà lựa chọn thiết bị phù hợp

2.1.3 Các chỉ tiêu chất lượng của tờ giấy

Để đánh giá chất lượng của một tờ giấy chúng ta có rất nhiều thông số để đánh giá,

và cũng tùy từng loại giấy cụ thể mà sử dụng các thông số đó trong đánh giá khác nhau.Các chỉ tiêu đó được quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam cụ thể ta có bảng các thông số kĩthuật đó như sau:

Bàng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng của tờ giấy

Tên chỉ tiêu Thứnguyên Mức chỉ tiêu Phươngpháp thử

Định

lượng

Định lượngchuẩn g/m2 40; 60; 80; 120

2.2 Chức năng điều khiển của hệ thống QCS

Như đã trình bày ở trên để đánh giá một tờ giấy cần phải dựa trên việc kiểm tra vàđiều khiển rất nhiều thông số Nhiệm vụ đó được hệ thống kiểm tra chất lượng QCS đảmnhận Nó được thiết kế nhằm mục đích đảm bảo chất lượng giấy thành phẩm và giảm chiphí sản xuất Hệ thống này sẽ liên tục đo các thông số của tờ giấy trong quá trình sản xuất

để truyền về máy tính xử lý, hiển thị và đưa tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành nhằmmục đích tờ giấy sản xuất ra đạt được các tiêu chuẩn mong muốn

Ở Tổng Công Ty Giấy Bãi Bằng thì hệ thống điều khiển QCS chỉ đảm nhận đo vàđiều khiển một số thông số cơ bản của tờ giấy Bộ phận chính của hệ thống QCS là mộtmáy quét bề mặt tờ giấy, trên máy quét này có đặt các Sensor đo các thông số đó ( độ ẩm,

độ tro, định lượng, và độ dày của tờ giấy) Máy quét bao gồm hai tấm phẳng đặt song songvới nhau, trên đó có gắn các bộ thu phát của các Sensor đó Các Sensor này được quét liêntục trên bề mặt tờ giấy để cập nhật các thông số chất lượng tờ giấy Trên máy quét có chứacác phần cứng kèm theo chương trình điều khiển, xử lý, biến đổi tín hiệu đo được về dạng

số chuẩn trên cùng một Panel Tất cả các số liệu đo được sau khi xử lý sẽ được truyền về

máy tính xử lý thông tin đo hiện trường theo chuẩn RS232, tại đây số liệu được xử lý đểcho ra kết quả giá trị thực của thông tin đo và hiển thị trên màn hình Các giá trị này sẽđược so sánh với giá trị đặt để đưa tín hiệu điều khiển đến điều khiển các thiết bị chấphành (Actuator) Hệ có cấu hình AccuRay 1190 như sau:

Control Room 1190 Electronics DeltaComm 850

Hình 2.2 Cấu hình QCS kiếu AccuRay 1190

Ở đây, hệ thống hòm phun bột mà ta nghiên cứu chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêuđịnh lượng và độ dày của tờ giấy nên ta chỉ xét quá trình đo định lượng và độ dày của hệthống QCS

2.2.1 Đo độ dày

Độ dày là khái niệm dùng để đo độ dày của tờ giấy, sensor đo độ dày (caliper) hoạtđộng dựa trên nguyên lý biến đổi từ trở có sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý đo độ dày

Hệ thống gồm hai modul trên và dưới Modul trên bao gồm một tấm phẳng có tínhchất từ chịu ma sát được gắn trên một màng có thể dịch chuyển lên xuống nhờ hệ thống

cân bằng áp lực Modul dưới bao gồm cuộn dây và cũng được gắn trên màng có thể dịchchuyển lên xuống nhờ hệ thống cân bằng áp lực.

Khi hệ thống đi vào trạng thái đo, hệ thống cân bằng áp lực ở hai modul sẽ đẩy haitấm màng tiến sát vào nhau, tấm phẳng của modul trên sẽ ép chặt vào mặt cuộn dây,khoảng cách giữa tấm phẳng và cuộn dây chính bằng độ dày của tờ giấy Khoảng cách nàyquyết định đến độ từ trở của cuộn dây, độ từ trở của cuộn dây sẽ quyết định đến tần sốcộng hưởng của bộ dao động có tần số thay đổi được Khoảng thay đổi là 50-100 kHz.Tín hiệu tần số sau khi qua mạch khóa pha sẽ chuyển thành tín hiệu điện một chiều.Giá trị điện áp vào khoảng 8,25 ± 1 khi hai màng ép chặt vào nhau

Việc đo độ dày ở đây chỉ nhằm giám sát chứ không điều khiển độ dày tờ giấy

2.2.2 Đo định lượng

Khi xác định mật độ khối lượng theo diện tích của vật liệu mỏng, người ta dùng kháiniệm định lượng Nó được đo bằng thương số giữa khối lượng vật liệu trên một đơn vịdiện tích (g/m²) Cụ thể ở đây là khối lượng giấy trên 1m² diện tích giấy Tùy theo từngloại giấy mà ta có định lượng khác nhau

Để đo định lượng thì trong phòng thí nghiệm người ta đo bằng cách cân khối lượng

tờ giấy có diện tích 1m², với các dụng cụ đo thường là chuẩn Còn ở ngoài hiện trường (nơisản xuất) giá trị đo cần cập nhật liên tục khi tờ giấy chạy trên băng tải người ta sử dụngphương pháp đo bằng tia phóng xạ Phương pháp đo này dựa trên nguyên lý khi chiếu mộttia phóng xạ qua một vật chắn do có sự tương tác giữa tia phóng xạ và vật chắn sẽ làm chocường độ tia phóng xạ giảm đi

Hệ thống AccuRay 1190 áp dụng hai loại nguồn phóng xạ đo định lượng bằng tiabelta là STLK - 11 với nguồn phóng xạ là đồng vị phóng xạ Kripton nguyên tử lượng 85 vàSTLK - 3 với nguồn phóng xạ là đồng vị Promethium nguyên tử lượng 147 Ở Tổng Công

ty Giấy Bãi Bằng hệ thống QCS sử dụng loại SLTK - 11 có sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý đo định lượngTia beta thực chất là tia điện tử tốc độ cao có khả năng đi xuyên qua các vật chắn,khả năng đi xuyên qua này phụ thuộc vào nguồn năng lượng của chất phóng xạ, độ dàyhoặc tỷ trọng của vật chắn và cả không khí mà nó đi qua.

Nguồn phóng xạ bao gồm chất đồng vị phóng xạ được đóng gói trong vỏ chuyêndụng, cửa phóng xạ được đóng mở thông qua hệ thống xilanh và van từ Hệ thống ổn địnhnhiệt độ cột khí nén xung quanh cửa mở tia phóng xạ bao gồm đường khí cấp bộ gia nhiệt

và các Sensor có mục đích làm giảm thiểu ảnh hưởng của tỷ trọng không khí đến kết quảđo

Nguồn thu là một buồng Ion hình trụ có cửa sổ đặt đối diện với nguồn phóng xạ vàđược điền đầy khí ga cùng với một điện cực Nó cũng được hỗ trợ hệ thống ổn định nhiệt

độ cột khí nén xung quanh buồng Ion giống nguồn phát

Khi cửa buồng phóng xạ được mở, các tia phóng xạ belta thoát ra đi về phía buồngIon Các hạt belta sẽ bắn phá các phần tử khí ga làm bắn phá ra các điện tử tự do và các Iondương Buồng Ion được cấp một điện áp một chiều 800 VDC chiều như sơ đồ lập tức hútcác điện tử tự do bị bắn ra trước khi nó tái hợp lại với các Ion vừa tạo thành, các Ion dươngđược hút về phía các cực tự do tạo thành một dòng điện một chiều và dòng điện này đượckhuếch đại tạo thành tín hiệu điện áp trở kháng thấp Điện cực là loại có trở kháng đầu vàorất cao để có thể đo được dòng điện rất thấp 10−8 A

Giá trị đo được sẽ được biến đổi thành tín hiệu chuyển đổi tín hiệu này được tínhbằng tỷ lệ % với thang đo Độ suy giảm sẽ tính theo công thức:

T = I/I0

Trong đó:

T là tỷ số chuyển đổi

I là mức tín hiệu bên thu

I0 là mức tín hiệu khi không có giấy

Hình 2.5 Biểu đồ phụ thuộc giữa độ suy giảm T và định lượng BW

Từ giá trị độ suy giảm này máy tính sẽ tính toán ra định lượng của tờ giấy theo côngthức sau:

T = e−µBW

BW là định lượng sẽ truyền về máy tính để xử lý, hiển thị và so sánh với giá trị đặt từ

đó phát tín hiệu điều khiển độ mở của van điều khiển của van định lượng F21

2.3 Tổng quan cấu hình toàn hệ điều khiển QCS

Thực chất, QCS là một hệ điều khiển phân tán (DCS), có chức năng chuyên để điềukhiển chất lượng của sản phẩm (ở đây là chất lượng của giấy thành phẩm) Thành phầnchính trong nó là hệ MASTERPIECE 200, cụ thể ở đây là: MASTERPIECE 200/1 phục vụcho qua trình điều khiển hệ thống

2.3.1 Tổng quát về hệ MasterPiece 200/1(MP200/1)

MP200/1 là một hệ thống máy tính, các bộ vi xử lý lập trình được để đo lường, điềukhiển và giám sát các quá trình, các thiết bị trong dây chuyền sản xuất, trong môi trườngcông nghiệp Nó được lập trình với sự giúp đỡ của các kí hiệu, các biểu tượng đồ họa đểđối thoại với người dùng thông quan đơn vị lập trình Master Aid 215/220 (MA 215/200).Tùy thuộc vào số kênh Input/Ouput mà mỗi hệ thống MP200/1 có thể có tới 4 Frames(còn gọi là Subrack) Những Subrack này có thể được lắp đặt trong 1, 2 hoặc 3 cabinets

Hệ thống MP200/1 có thể quản lý lên tới 4600 các đường Input/Ouput cục bộ hay từ

xa Các thiết bị Remote I/O như các PLC MasterPiece 51, MasterPiece 90 và TYRAKL (bộbiến đổi điều khiển DC motor) có thể được nối thông qua MasterFieldBus Các tín hiệuanalog và digital có thể được nối để đếm xung và nối với thiết bị định vị)

Một hệ thống MP200/1 có thể bao gồm nhiều subsystem MP200/1, MP2X0,MasterView 320, MasterPiece 100, MasterPece 100T, Masterpiece 100W, SuperView 900

và các máy tính bên ngoài có cấu hình như sau:

Hình 2.6 Cấu hình hệ điều khiển cấp cao với MasterPiece 200/1

MasterPiece 200/1 được lập trình bằng ngôn ngữ lập trình AMPL (ABB MasterPieceLangue) Đó là ngôn ngữ lập trình cấp cao hướng chức năng đồ họa Những lệnh cơ sởtrong ngôn ngữ là những chức năng chuẩn hóa, được biểu diễn bởi những kí hiệu đồ họahay còn gọi là một PC với chức năng hoàn chỉnh như mạch AND, một bộ trễ thời gian,một thanh nghi dịch… cho đến một bộ điều khiển PID Mỗi PC này có thể kết hợp vớinhau tạo ra một modul và các modul này cũng có thể kết hợp với một modul khác tạo ramột chương trình PC

a Chức năng của MasterPiece 200/1

MasterPiece 200/1 là một trạm xử lý tiên tiến để điều khiển giám sát các quá trìnhcông nghệ khác nhau trong công nghiệp, với các chức năng được trang bị cho cả phầncứng và phần mềm có thể dùng với nó là:

- Xử lý các phép logic, xử lý số học, logic tuần tự

- Điều khiển vòng kín, tự hiệu chỉnh các thông số điều khiển (Auto Tuning)

- Đếm xung và định vị (Positioning)

- Tính toán xử lý tối ưu

- Xử lý bảng số liệu, báo động và nghi nhận sự cố

- Thu thập và lưu chữ các giá trị đo

- Kết nối với các quá trình, thông qua các đợn vị I/O từ xa hay cục bộ.

- Giao tiếp người máy – MMC thông qua các Panelware, hiển thị lên các màn hình

và in các báo cáo

- Truyền thông tin giữa các trạm xử lý theo nhiều kiểu khác nhau

- Truyền thông tin với các trạm cấp trên

- Kết nối với các thiết bị đo lường (Transducers)

- Kết nối với TYRAKL

- Kết nối với các bộ biến đổi Thiristor để điều khiển tốc độ analog

- Kết nối với những đường Bus được cấp bởi các thiết bị khác (MODBUS)

- Có bảng mạch lập trình bằng ngôn ngữ Pascal dùng để tính toán

- Có bảng lập trình bằng ngôn ngữ Basic để truyền thông

b Cấu hình cơ bản của hệ thống MasterPiece 200/1

Phần cơ bản cử hệ thống MasterPiece 200/1 là hệ thống trung tâm được lắp đặt vàosubrack Subrack này được trang bị các bảng có thể lập trình, bảng để truyền thông, và để

có khả năng mở rộng hệ thống, để mở rộng hệ thống thì các khối I/O được đặt trongsubrack này Trong đó có chứa bộ phận để mở rộng Bus nội được gọi là BusRepeater Có 3subrack khác dùng cho các mạch I/O có thể được nối qua bộ BusRepeater này với các I/O

dự phòng Hai trong số subrack này được nối theo kiểu song hành (dự phòng)

Các subrack này được cấp nguồn 24VDC Nguồn 5V sẽ được lấy từ các bộ ổn áp.Subrack được lắp đặt trong khung tủ cao kiểu VSH200 hoặc kiểu MNS220 Các tủ nàyđược trang bị các bộ phận cấp nguồn, thiết bị modem, công tắc nguồn Các tín hiệu đượcnối với các khối ở trên các bộ phận nối dây bắt vít ở mỗi bảng I/O, mối bảng truyền tin.Các điểm nói này được đặt ở rìa của các cabinet

Có 4 version cho các hệ trung tâm như sau:

- Đơn vị xử lý trung tâm với RAM tĩnh

- Đợ vị xử lý trung tâm với RAM động

- Đơn vị xử lý trung tâm đơn có thiết kế cho việc song hành với RAM động

- Đơn vị xử lý trung tâm song hành (một bộ vi xử lý chính và một bộ vi xử lý dựphòng) với RAM động

+ Module hóa chức năng (các module PROM)

Miền nhớ hệ thống được phân thành các modules, chương trình có định bên trongđược cất ở trong module PROM có dung lượng 128KB hoặc 1MB Các module PROMđược cài trong một bộ CPU, các module 128Kb được cài ở các bảng nhớ ngoài

Chương trình phần mềm cơ sở được cất ở trong module 1MB, nó có thể là một trong

4 mức để thích hợp với số phần tử PC và quá trình: QMP220, QMP240, QMP260,

QMP280 Các chức năng có thể được mở rộng một cách dễ dàng với các module PROMkhác.

+ Bộ nhớ RAM

Version cơ bản với RAM tĩnh được trang bị 512KB RAM Bộ nhớ này có thể được

mở rộng theo như cách mở rộng miền nhớ hệ thống cớ bản, mỗi module là 512KB, có thểlên tới 1,5MB Thông tin trong nguồn nhớ này được bảo vệ bằng nguồn dự phòng chophép mất điện max là 1000 giờ Các nguồn pin dự phòng được đặt trong Subrack

Bộ nhớ RAM động được trang bị tới 4MB có thể được dùng để thay thế cho các hệthống đòi hỏi nhiều RAM Kiểu nhớ này được cấp nguồn dự phòng ở trong tủ điện có thểlàm việc 7h sau khi mất điện

+ CPU

Cấu hình cơ bản với 2 bộ CPU, mỗi CPU có bảng nhớ riêng, một đơn vị dùng

để giám sát và tự động chuyển quyền điều khiển giữa các CPU Nếu CPU hoặc bộ nhớchính có sự cố, bộ giám sát sẽ chuyển điều khiển sang phần dự phòng trong vòng 25ms vàđảm bảo không ảnh hưởng tới các chức năng điều khiển CPU được trang bị khóa chuyểnmạch START MODE để chọn kiểu khởi động khác nhau và hiện chế độ báo chế độ vậnhành cùng mã lỗi

+ Clock và vấn đề đồng bộ ngoài

CPU được trang bị bộ đồng hồ thời gian với pin cung cấp riêng Ngày tháng và giờgiấc đặt từ bộ lập trình ( PROGRAMMER, như MasterAid 215/220) hoặc từ MasterView

320 Việc điều chỉnh giờ có thể dùng bằng chương trình phần mềm

Nối MasterPiece 200/1 vào MsterNet, xem MasterPiece 200/1 như một phần của hệmạng điều khiển phân tán, việc đồng bộ sẽ đạt độ chính xác với các trạm khác qua mạngnhỏ hơn 10ms

- Thay đổi chương trình

- Xây dựng tài liệu tự động

- Nạp và kết xuất chương trình (dumping)

- Nạp vào PROM data base và PC Program (cần phải có thiết bị ProgrammerPROMAC 2A)

- Đọc giá trị các số liệu từ data base

- Thay đổi các tham số của chương trình.

hệ thống

MasterAid 215/220 cho phép hợp lý hóa đáng kể các công việc với thiết bị lập trìnhnhờ có các chức năng định nghĩa các kí hiệu, các command files và xử lý menu củaMasterPiece 200/1

Thực chất, MasterAid 215/220 là một máy tính IBM PC có trang bị thêm một cardriêng để nối với MasterPiece 200/1

2.3.2 Hệ MasterPiece 200/1 trong hệ QCS - Accuray 1190

Cấu trúc của hệ có thể phân thành 3 cấp chính là cấp Operator, cấp Master và cấpProcess các cấp này liên hệ với nhau thông qua các đường Ethernet, TCI/Ip hoặc RS232theo Protocol Point to Point Cấu hình hệ như sau:

Hình 2.7 Hệ MasterPiece 200/1 trong hệ QCS - AccuRay 1190

a Cấp Operator

Cấp Operator có hai máy tính (PC) được chế tạo riêng phù hợp với yêu cầu của hệ.Mỗi máy tính quản lý một dây chuyền xeo giấy riêng MP1 và MP2 Tuy nhiên hai máytính này được thiết kế để có thể chạy xong hành, theo cơ chế load sharing Cơ chế này có

nghĩa là mỗi máy điều hành một dây chuyền riềng, khi máy này có sự cố, máy còn lại cóthể truy nhập vào dây chuyền kia để thực hiện ra lệnh và nhận thông tin với các hệMasterPiece 200/1.

Các máy này dùng CPU P5, bộ nhớ RAM 48MB, màn hình 17” có độ phân giải cao(1280x1024), ổ cứng 2,1GB, bàn phím chức năng có nhiều phím hàm và trùng nhau để xửdụng thuận tiện, Track ball có nhiều chức năng

Phần mềm hệ thống dùng hệ điều hành AVOS (AccuRay Virtul Operating System)với Kernel là hệ điều hành UNIX-7 Hệ điều hành có nhiệm vụ thực thi các hàm chuẩn của

hệ thống để kiểm tra, điều khiển các ngoại vi, phần mềm, quản lý nhớ và quản lý các tiếntrình (đơn, đa nhiệm) Chương trình ứng dụng là các chương trình để khởi tạo hệ thống cấpdưới, định cấu hình, thực hiện trao đổi lênh và số liệu, xử lý tính toán các hàm tối ưu, tạohay update các cơ sở dữ liệu và kết xuất hình vẽ hoặc báo cáo lên máy in và màn hình Cácchương trình ứng dụng được xây dựng từ những công cụ hiện đại kiểu hướng đối tượng.Trong cấp Operator còn có 2 máy in màu nối trực tiếp vào mạng còn gọi là

HardCopyPrinters, để in các báo cáo hay các sự kiện

b Cấp Master

Cấp Master của hệ AccuRay 1190 bao gồm các thiết bị chính như sau:

- Hai hệ MasterPiece 200/1 cho 2 dây chuyền MP1 và MP2

- Hai MasterAid 215 dùng máy tính PC để lập trình và sủa chương trình, tìm lỗi,bảo dưỡng…tại cấp này có gắn máy in để có thể in báo cáo cá sự kiện và đặc biệt để xâydựng tài liệu tự động

- Băng sao lưu các chương trình ứng dụng trong MasterPiece 200/1

c Cấp Process

Cấp này bao gồm các thiết bị đo lường, các Sensor, các transducer và các cơ câu chấphành cụ thể như sau:

- Hai bộ SmartPlatform SP 700 (6M) để thu thập các số đo cho hai dây chuyền MP1

và MP2 Các số đo là độ ẩm (IR Ray), độ tro (X Ray), độ dày, Grammage (β Ray) được đoonline theo kiểu thông minh, và kết nối với cấp Master thông qua đường chuyền kiểuRS232 về MasterAid 215

- Hai bộ chấp hành SmartProfilers để điều khiển thêm bớt độ mở của môi phun bộtxeo giấy

- Bộ Remote I/O để nối với thiết bị điều khiển motor

- Các transduce, các vị trí của khóa chuyển mạch cho chế độ Local/Remote, các cơcấu chấp hành để mở van hơi, van bột và van caolanh…

2.4 Cấu hình mạng hệ thống QCS - AccuRay 1190 tại Tổng Công Ty Giấy Bãi Bằng

Thực tế tại Tổng Công Ty Giấy Bãi Bằng dùng một mạng truyền tin đồng bộMasterBus 300 để kết nối cấp Operator và cấp Master Ở đây hệ cũng có cấu trúc như một

hệ thống điều khiển phân tán DCS nhằm điều khiển chất lượng giấy thành phẩm Hệ baogồm các thành phần như: SmartPlat Form (SPF), SmartWeight Profiler (SWP), trạmMasterPiece và trạm Operatorr Station (OS).Cấu hình mạng như sau:

PM1

1190 MP200/1

I/O PROCESS

PC

SPF SPF

ALARM/EVENT PRINTER

REPORT PRINTER

PM1

ALARM/EVENT PRINTER

REPORT PRINTER

MB300

PM2

1190 MP200/1

SWP ASPC

I/O PROCESS

PC

Hình 2.8 Cấu hình mạng hệ thống QCS kiểu AccuRay 1190 tại Bãi Bằng

2.4.1 SmartPlat Form (SPF)

SmartPlat Form có chức năng thu thập số liệu của các đầu đo, tình trạng và các thông

số làm việc của các đầu đo, gia công số liệu thu thập được theo một chuẩn dữ liệu đãtruyền về MasterPiece, đồng thời nhận tín hiệu điều khiển từ cấp cao hơn

SmartPlat Form bao gồm 1 GARAGE được bố trí cắt ngang hướng giấy chạy Hệthống QCS hiện tại của Bãi Bằng bao gồm 4 đầu đo chính (đo định lượng, đo độ tro, đo độ

ẩm và đo độ dày) của tờ giấy, nhằm giám sát và điều khiển các thông số cơ bản đó của tờgiấy Riêng độ dày thì hệ thống chỉ đo và giám sát chứ không điều khiển Hệ thống các đầu

đo được bố trí thành hai khối thu và phát liên tục quét ngang tờ giấy để thu thập các thông

số như đã trình bày ở trên

2.4.2 SmartWeight Profiler (SWP)

SmartWeight Profiler là hệ thống chấp hành đặc biệt dùng để điều khiển định lượngtrung bình theo từng điểm xác định theo chiều ngang của tờ giấy bằng cách dịch chuyểncác Actuator tác động lên những điểm xác định trên môi phun, làm khe hở từng điểm trênmôi phun thay đổi dẫn đển sự thay đổi định lượng trên từng điểm của tờ giấy

2.4.3 Trạm MasterPiece

Hệ thống có hai trạm Master 200/1 kiểu AccuRay 1190 dành cho hai máy có địa chỉ

là 11.11 và 11.12 có chức năng là một trạm chủ điều khiển trung tâm với các chức năngbao gồm:

- Xử lý thông tin từ các cổng (số hoặc thứ tự) theo một chương trình lập sẵn

- Thu thập và xử lý số liệu từ các terminal bên dưới nhưu SPF, SWP, nhận lệnh vàtruyền số liệu từ các OS và từ các OS có thể điều khiển các trạng thái làm việc của cácSPF,SWP thông qua điều khiển của MasterPiece tới các terminal này

2.4.4 Trạm Operator Station (OS)

Hệ thống có hai trạm vận hành (OS) được mặc định điều khiển riêng cho từng máyxeo.Tuy nhiên hệ thống có cấu trúc phân tán do đó hai trạm vận hành có thể điều khiểnthay thế lẫn nhau, khi có sự cố hoặc khi phục vụ cho một mục đích nào đó Địa chỉ của haitrạm lần lượt là 11.21 và 11.22 Trạm có các chức năng chính như sau:

- Cung cấp các dịch vụ để giúp người vận hành giao tiếp với hệ thống

- Hệ điều hành HP – UNIX được cài đặt trên trạm có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụquản lý các user, các tác vụ chuột bàn phím… đồng thời quản lý các tài nguyên của hệthống như bộ nhớ, thời gian CPU… và cung cấp một số các thư viện cho chương trình ứngdụng

- Phần chương trình ứng dụng được cài đặt trên trạm của hãng ABB AdvanBuil cócác công cụ chuyên môn hóa phục vụ giám sát và điều khiển chất lượng giấy

- Hệ thống phần chương trình phục vụ cho hai nhóm điều khiển chính là: Một là điềukhiển CD (Cross Machine Direction) bao gồm các vòng điều khiển dọc theo dây chuyềnnhư điều khiển định lượng, điều khiển độ tro và điều khiển độ ẩm Hai là điều khiển CDgồm vòng điều khiển có mục đích ổn định định lượng theo chiều ngang Ngoài ra chươngtrình còn cung cấp một số tiện ích khác như giám sát tình trạng hệ thống, các tình trạnglàm việc của các trạm…

2.4.5 MasterBus 300

MaserBus 300 là bus truyền tin đồng bộ nối tiếp của những hệ thống đòi hỏi tốc độtruyền cao, tốc độ lớn nhất có thể đạt đến là 10Mbps MasterBus cho phép nối vào nhiềunodes MasterPiece 200/1 có thể tới 44 nodes Thông tin có thể phát từ thiết bị phát sau khi

đã kiểm tra đường bus không bị thiết bị khác chiếm

CHƯƠNG 3 HÒM PHUN BỘT

Như đã phân tích trong chương 1 công nghệ sản xuất giấy bao gồm 2 công đoạnchính đó là công đoạn sản xuất bột và công đoạn xeo giấy

- Công đoạn sản xuất bột gồm có: + Công đoạn xử lý nguyên liệu

+ Công đoạn nấu bột+ Công đoạn rửa sàng+ Công đoạn tẩy trắng bột

- Công đoạn xeo giấy gồm có: + Hòm phun bột

+ Bộ phận hình thành+ Bộ phận ép

+ Bộ phận sấy+ Bộ phận ép quang+ Bộ phận cuốn và máy cắt cuộn lạiQua đây ta thấy được hòm phun bột có vị trí rất đặc biệt trong công nghệ sản xuấtgiấy: hòm phun bột nằm vị trí đầu tiên trong công đoạn xeo giấy, nói cách khác thì hòmphun bột chính là nơi chuyển giao từ bột giấy để hình thành lên tờ giấy Vì vậy, có thể nóirằng: hòm phun bột có vai trò hết sức quan trọng đến việc hình thành và chất lượng củagiấy

3.1 Vai trò của hòm phun bột

Trong một nhà máy giấy thì phân xưởng xeo đóng vai trò quan trọng hơn cả, chứcnăng chính của nó là sản xuất ra các cuộn giấy thành phẩm từ bột giấy Trong đó khâuphun bột là một thành phần có ảnh hưởng nhiều tới sự hình thành và chất lượng của tờgiấy Nhiệm vụ chính của hòm phun bột là cung cấp một lưu lượng bột không đổi có tốc

độ ổn định theo cả chiều ngang và chiều rộng của máy và thời gian để đảm bảo tờ giấyđược 2 trong số các chỉ tiêu chất lượng của tờ giấy là định lượng và chỉ số kéo trung bìnhhai hướng

+ Định lượng giấy được định nghĩa bằng khối lượng bột giấy với diện tích một đơn

vị diện tích chuẩn Nó được đo bằng thương số giữa khối lượng bột giấy trên một đơn vị

đo diện tích Thường lấy đơn vị là g/m²

- Độ đồng đều giấy theo chiều dọc ảnh hưởng bởi sự đồng bộ của tốc độ phun và tốc

độ lưới quyết định bởi độ chênh áp trong hòm phun

Áp suất tính theo mét cột nước:

J/W = 60.√2g.Pm V (3-2)

Áp suất tính theo áp suất tuyệt đối:

J/W = 84.82. V√PKPa (3-3)Trong đó:

THm là giá trị đo áp suất tính theo mH2OTHKPa là giá trị đo áp suất tính theo KPa

- Độ bền kéo là lực kéo tối đa trên một đơn vị chiều rộng (kN/m)

Do lực kéo tối đa phụ thuộc vào định lượng và chiều rộng của băng giấy nên độ bềnkéo tính được dựa vào 2 thông số đó như sau:

BW là định lượng giấy (g/m2)

W là chiều rộng băng giấy (m)

- Độ chịu bục được đo bằng áp lực không khí đặt lên diện tích một mẫu giấy có kíchthước tiêu chuẩn đến khi tờ giấy bị thủng Đơn vị của độ chịu bục là kPa.m2/g

3.2 Cấu tạo của hòm phun bột

Các thành phần chính của hòm phun bột:

+ Ống tỏa: phân phối đồng đều áp lực lên chiều ngang của hòm bột

+ Buồng trộn, bộ phân phối và van tiết lưu

+ Khoang trống giúp dòng bột chảy đều

+ Bộ chảy rối theo nguyên lý phân tán nhỏ tạo ra chế độ vi chảy rối

+ Môi phun có hoặc không có thanh mỏng (tuỳ vào chất lượng sản phẩm) để khi tănglưu lượng bột và vận tốc phun mà không tạo ra sự chảy rối mạnh

Hình 3.1 Các thành phần của hòm phun bộtDòng bột từ ống phân phối chính và dòng nước pha loãng gặp nhau từng điểm nhỏ tạibuồng trộn Một van điều tiết tại buồng pha loãng này bảo đảm chính xác tỉ lệ pha loãng để

có nồng độ bột trung bình tại mỗi điểm là đồng đều