Nghiên cứu hệ thống điều khiển cân roto cấp than cho lò quay

Tại nhà máy xi măng Vicem Hải Phòng, cân roto được sử dụng cho hệ thống cấp than là cân roto DRW.Loại URW: Điều chỉnh lưu lượng các loại phụ gia của quá trình nung clinker và quá trình n

Trang 1

Mục lục

Danh mục hình vẽ i

Danh mục bảng iii

Lời nói đầu 1

CHƯƠNG 1 Mô tả công nghệ hệ thống cân cấp than lò quay 2

1.1 Vai trò của than trong công nghệ sản xuất xi măng 2

1.2 Hệ thống cân roto cấp than cho lò nung 2

1.2.1 Tổng quan toàn bộ hệ thống 2

1.2.2 Phân loại và nhiệm vụ của cân roto 2

1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân roto 3

1.2.4 Các nguyên nhân gây sai số và cách khắc phục 5

1.2.5 Ưu điểm của hệ thống cân roto 7

CHƯƠNG 2 Phân tích hệ thống điều khiển cân roto cấp than lò quay 8

2.1 Sơ đồ khối mạng truyền thông cân roto 8

2.2 Sơ đồ khối hệ thống cân roto 9

2.2.1 Sơ đồ công nghệ 9

2.2.2 Hệ thống điều khiển chính CSC 16

2.2.3 Sơ đồ hệ thống sục khí vào két than 20

2.3 Bộ biến tần 25

CHƯƠNG 3 Nghiên cứu về điều khiển tần số động cơ không đồng bộ 26

3.1 Khái quát về động cơ không đồng bộ 26

3.2 Hệ thống điều khiển tần số 28

3.2.1 Nguyên lý điều khiển tần số 28

3.2.2 Bộ biến đổi tần số 31

3.3 Bộ biến tần SEW_Movidrive 38

3.3.1 Giới thiệu về bộ biến tần SEW_Movidrive 38

Trang 2

3.3.2 Sơ đồ ghép nối 39

3.3.3 Cách sử dụng 43

CHƯƠNG 4 Tổng hợp hệ thống điều khiển lưu lượng 47

4.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển 47

4.2 Mô hình hóa hệ thống 48

4.2.1 Mô hình hóa động cơ 48

4.2.2 Mô hình hóa bộ biến tần 50

4.2.3 Mô hình hóa cân 51

4.2.4 Mô hình hóa khâu đo lưu lượng 52

4.2.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân 52

4.3 Tổng hợp bộ điều khiển lưu lương 52

4.3.1 Các thông số của hệ thống cân 52

4.3.2 Tính toán các tham số trong sơ đồ cấu trúc 53

4.3.3 Tính toán bộ điều khiển lưu lượng 55

CHƯƠNG 5 Mô phỏng hệ thống điều khiển 58

5.1 Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ 58

5.2 Mô phỏng hệ thống điều khiển 61

5.2.1 Sơ đồ mô phỏng 61

5.2.2 Kết quả 62

Kết luận 64

Tài liệu tham khảo 65

Trang 3

Danh mục hình vẽ.

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 Cấu tạo cân roto 3

Hình 1.2 Tín hiệu của tốc độ, nguyên liệu ra, loadcell khi tốc độc quay không đổi 4

Hình 1.3.Tín hiệu của tốc độ, nguyên liệu ra, loadcell khi chỉnh tốc độ của động cơ tỷ lệ nghịch với tín hiệu đo được của loadcell 5

Hình 1.4 Nguyên lý trừ bì trong hệ thống cân roto 6

Hình 2.1 Sơ đồ khối mạng truyền thông cân roto 8

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống cân cấp than 10

Hình 2.3 Sơ đồ các tín hiệu vào U1.CPI 11

Hình 2.4 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào module A11 của bộ LCB1 12

Hình 2.5 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra module A11 của bộ LCB1 15

Hình 2.6 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào module A11của bộ CSC 16

Hình 2.7 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào bộ điều khiển chính CSC 17

Hình 2.8 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra bộ điều khiển CSC 19

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống sục khí vào két chứa than 20

Hình 2.10 Sơ đồ khối PLC và các module vào ra 21

Hình 2.11 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào PLC 21

Hình 2.12 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra PLC 24

Hình 2.13 Sơ đồ ghép nối bộ biến tần 25

Hình 3.1 Đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 27

Hình 3.2 Dạng đặc tính cơ ứng với 3 luật điều khiển tần số (R1 = 0) 29

Hình 3.3 Đặc tính U/f 30

Hình 3.4 Sơ đồ khối mạch lực hệ BBT - ĐK 32

Hình 3.5 Sơ đồ BBT với điện áp chỉnh lưu thay đổi 32

Hình 3.6 Sơ đồ BBT với điện áp với nghịch lưu PWM 33

Hình 3.7 Sơ đồ Bộ biến tần với nghịch lưu ba pha PWM 34

i

Trang 4

Danh mục hình vẽ.

Hình 3.8 Dạng điện áp động cơ 36

Hình 3.9 Bộ biến tần 4 góc phần tư 38

Hình 3.11 Sơ đồ đấu dây biến tần với động cơ 39

Hình 3.12 Ghép nối các tín hiệu điều khiển 40

Hình 3.13 Bàn phím DBG11A 43

Hình 3.14 Quy trình khai báo cấu hình động cơ 44

Hình 3.15 Cấu trúc điều khiển tốc độ theo chế độ VFC 46

Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 47

Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc động cơ không đồng bộ 50

Hình 4.3 Sơ đồ mô hình hóa bộ biến đổi 50

Hình 4.4 Đĩa cân 52

Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc cân 52

Hình 4.6 Sơ đồ mô hình hóa khâu đo lưu lượng 5 5 Hình 5.1 Sơ đồ mô phỏng 61

Hình 5.2 Giá trị lưu lượng đầu ra so với giá trị đặt 62

Hình 5.3 Tốc độ của động cơ 62

ii

Trang 5

Danh mục bảng.

Danh mục bảng

Bảng 2.1 Các tín hiệu đầu vào 14

Bảng 2.2 Các tín hiệu đầu ra 17

Bảng 2.3 Các tín hiệu đầu vào 18

Bảng 2.4 Các tín hiệu đầu ra 20

Bảng 2.5 Các tín hiệu đầu vào PLC 23

Bảng 2.6 Các tín hiệu đầu ra PLC 25

Bảng 3.1 Bảng mô tả chức năng của các đầu vào ra 42

iii

Trang 6

Lời nói đầu.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển công nghiệp của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong các quá trình sản xuất Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hoá

Ngày nay, tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực, trong tất cả các khâu của quá trình sản xuất Chuyến đi thực tập tại Công ty xi măng Vicem Hải Phòng đã giúp em tận mắt thấy rõ việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất, tìm hiểu hoạt động của xí nghiệp công nghiệp trong thực tế bao gồm các hoạt động sản xuất, dây chuyền công nghệ, trang thiết bị, máy móc và đặc biệt là vai trò của người kỹ

sư trong quá trính sản xuất Qua đây, em đã đi tìm hiểu sâu về một thiết bị công nghệ

trong dây chuyền sản xuất xi măng với tên đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển cân roto cấp than cho lò quay”

Toàn bộ công việc của đề tài được báo cáo trong 5 chương:

- Chương 1 Mô tả công nghệ hệ thống cân cấp than lò quay

- Chương 2 Phân tích hệ thống điều khiển cân roto cấp than lò quay

- Chương 3 Nghiên cứu về điều khiển tần số động cơ không đồng bộ

- Chương 4 Tổng hợp hệ thống điều khiển lưu lượng

- Chương 5 Mô phỏng hệ thống điều khiển

Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Tiến, người thầy luôn nhiệt tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt quá trình làm đồ án

Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Sơn

1

Trang 7

Chương 1 Mô tả công nghệ của hệ thống cân cấp than cho lò quay.

CHƯƠNG 1

MÔ TẢ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG CÂN

CẤP THAN CHO LÒ QUAY

1.1 Vai trò của than trong công nghệ sản xuất xi măng

Than là nhiên liệu chủ yếu sử dụng trong dây chuyền sản xuất xi măng Hai khâu quan trọng bậc nhất của công nghệ sản xuất xi măng là: khâu tiền canxi hóa (precalxiner) và khâu nung clinker đều sử dụng năng lượng từ việc đốt than Lý do than được sử dụng trong dây chuyền sản xuất xi măng là những ưu điểm của nó so với các dạng nhiên liệu khác như dầu nặng hay khí gas Mà nổi bật trong số đó là ưu điểm vượt trội về tính kinh tế: than rẻ hơn nhiều so với hai dạng nhiên liệu là dầu nặng và khí đốt, trong khi vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật Hơn nữa, khi đốt than sẽ tạo ra tro cũng là một thành phần phụ gia giúp cải thiện chất lượng clinker cũng như tăng năng suất cho lò

Một lý do khác đó là trữ lượng than trên thế giới rất lớn, đảm bảo cho sự hoạt động lâu dài của nhà máy xi măng Đặc biệt tại Việt Nam, trữ lượng than lớn tại các mỏ như Quảng Ninh không những đảm bảo việc cấp nhiên liệu ổn định mà còn đảm bảo được giá

cả ở mức hợp lý cho các nhà máy xi măng

1.2 Hệ thống cân roto cấp than cho lò nung

1.2.1 Tổng quan toàn bộ hệ thống

- Két chứa nguyên liệu để đưa vào cân

- Hệ thống cân roto

- Hệ thống giao tiếp CPI - CAN PROCESS INTERFACE

- Hệ thống điều khiển CSC - CAN SYSTEM CONTROLLER

1.2.2 Phân loại và nhiệm vụ của cân roto

Tùy theo yêu cầu công nghệ mà nhà sản xuất đã thiết kế các loại cân roto khác nhau

Loại DRW: Điều chỉnh lưu lượng các loại nhiên liệu đã được nghiền mịn (ví dụ như:

bột than) thích hợp cho hệ thống cấp nhiên liệu cho lò nung và calxiner Tại nhà máy xi măng Vicem Hải Phòng, cân roto được sử dụng cho hệ thống cấp than là cân roto DRW.Loại URW: Điều chỉnh lưu lượng các loại phụ gia của quá trình nung clinker và quá trình nghiền trộn clinker thành xi măng

Loại FRW/SRW: Điều chỉnh lưu lượng nguyên liệu thô, xi măng hoặc phụ gia

_

2

Trang 8

Loại TRW: Điều chỉnh lưu lượng cấp các loại nguyên liệu có dạng hạt

Loại TRW-S: Điều chỉnh lưu lượng cấp các loại nguyên liệu thay thế có dạng sợi

1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân roto

a Cấu tạo

Hình 1.1 Cấu tạo cân roto

1 - Đầu vào nguyên liệu

2 - Đầu ra nguyên liệu

Khối lượng nguyên liệu ở cửa ra được tính thông qua khối lượng đo được từ loadcell

và tốc độ quay của roto

Có thể tính khối lượng nguyên liệu như sau:

_

3

Trang 9

Q m = ωC

Trong đó: Q : Lưu lượng nguyên liệu ra (kg/s)

m : Tốc độ quay của đĩa cân (rad/s)

ωC: Khối lượng đo đươc từ cảm biến (kg/rad)

Khi tốc độ quay không đổi thì lượng nguyên liệu ở cửa ra tỷ lệ thuận với tín hiệu của loadcell

Hình 1.2 Tín hiệu của tốc độ, nguyên liệu ra, loadcell khi tốc độc quay không đổi.Muốn lượng nguyên liệu ở cửa ra là hằng số, như mong muốn thì ta phải điều chỉnh tốc độ của động cơ tỷ lệ nghịch với tín hiệu đo được của loadcell

_

4

Trang 10

Hình 1.3.Tín hiệu của tốc độ, nguyên liệu ra, loadcell khi chỉnh tốc độ của động cơ tỷ lệ

nghịch với tín hiệu đo được của loadcell

Hệ thống cân roto được sử dụng tại khâu cấp than được tích hợp một hệ thống vận chuyển bằng khí nén Tốc độ của dòng khí vận chuyển xấp xỉ 25m/s Theo kinh nghiệm thực tế, hệ thống vận chuyển khí nén tốt nhất chỉ sử dụng hệ thống các ống dẫn nằm ngang hoặc thẳng đứng Tuy nhiên, nên hạn chế tối đa chiều dài đường ống, số lượng các điểm chuyển tiếp trên đường ống Độ cong tại các điểm chuyển tiếp tối thiểu phải đạt trên 1,5m Lưu lượng khí vận chuyển được tính toán phù hợp với lưu lượng than và chiều dài ống nhắm tránh hiện tượng dòng nhiên liệu bị đứt quãng gây tác động xấu đến quá trình nung clinker

1.2.4 Các nguyên nhân gây sai số và cách khắc phục

a Các nguyên nhân gây sai số

- Do trọng lượng riêng của gây sai số cho kết quả đo

Trang 11

Khắc phục sai số do trọng lượng riêng của roto:

Hình 1.4 Nguyên lý trừ bì trong hệ thống cân roto

Tín hiệu điện áp do loadcell đưa về gây ra bởi 2 thành phần: trọng lượng nguyên liệu

và trọng lượng của bản thân roto Do trọng lượng của roto ở từng vị trí khác nhau và do bụi bẩn hoặc khối lượng vật liệu còn dư bám trên từng đoạn roto là khác nhau nên để khắc phục sai số do trọng lượng riêng của roto gây ra ta cần tiến hành cân và chỉnh định điểm 0

Nguyên lí được mô tả như trong hình 1.4

+ Khởi động không tải cân roto Vận hành cân roto với tốc độ không đổi

+ Ta chia roto ra thành k phần bằng nhau Đánh dấu từng đoạn roto ki bằng tín hiệu xung S, có thể làm được như vậy vì tốc độ động cơ không đổi nên mỗi đoạn roto sẽ tương ứng với một số lượng xung xác định không đổi Bộ tổng hợp sẽ nhận giá trị loadcell đo được tại mỗi thời điểm xung S tích cực Khi số xung tại S đạt giá trị xác định thì trọng lượng của đoạn roto cần cân là:

(1.3)Trong đó mi là trọng lượng của đoạn roto tại thời điểm

n là số lần đo (đồng thời là số xung S trên tích cực trên một đoạn roto) + Cho roto quay tối thiểu một vòng ta sẽ tính được trọng lượng của từng đoạn ki + Lưu trữ giá trị ki vào bộ nhớ để thực hiện hiệu chỉnh điểm 0 của loadcell

Khắc phục nhiễu do sự va đập của nguyên liệu trong quá trình quay tròn của roto

Trong khoảng khối lượng nguyên liệu từ 500 đến 1000 kg thì ảnh hưởng của nhiễu ngoài

là nhỏ Hệ truyền động chính lắp ráp roto với một khớp nối tự điều chỉnh Hình dáng đặc biệt của các thanh trục giúp bù trừ sự thay đổi của các lực dao động gây nên bởi khối lượng nguyên liệu, do đó kết quả không bị ảnh hưởng

_

6

Trang 12

Chỉnh định SPAN Để cân roto có thể hoạt động chính xác, tức lưu lượng liệu thể hiện

trên màn hình chính xác với lưu lượng thực tế ta cần tiến hành chỉnh định Span Cách làm thông dụng của chỉnh định span là thực hiện kiểm tra việc cân liệu với một khối lượng mẫu liệu biết trước So sánh khối lượng liệu thể hiện trên màn hình với khối lượng thực của mẫu, nếu độ lệch nằm trong phạm vi cho phép thì có thể kết thúc chỉnh định Nếu không, cần tiến hành lại nhiều lần để việc chỉnh định được chính xác

1.2.5 Ưu điểm của hệ thống cân Roto

- Cho kết quả đo có độ chính xác cao trong cả chế độ đo ngắn hạn và dài hạn

- Lưu lượng ra có dải điều khiển lớn có thể đạt tới 50t/h

- Dễ bảo dưỡng, ít hao mòn do bộ phận chuyển động duy nhất là roto được chế tạo bằng thép có khả năng chịu mài mòn cao

- Hình dáng ngọn lửa được tối ưu hóa, hạn chế tỉ lệ khí CO

_

7

Trang 13

Chương 2 Phân tích hệ thống điều khiển cân rôt cấp than lò quay.

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN ROTO

CẤP THAN LÒ QUAY

2.1 Sơ đồ khối mạng truyền thông cân roto

Hình 2.1 Sơ đồ khối mạng truyền thông cân roto

Khối A1 - CSC: CAN system controller Đây là bộ điều khiển chính của cân có nhiệm

vụ tính toán các dữ liệu đưa về Sau khi bộ điều khiển chính tính toán xong sẽ gửi tín hiệu ra để điều khiển các cơ cấu chấp hành thông qua mạng CAN 2

Khối U1 - CPI: CAN process interface Bộ này có nhiệm vụ thu thập dữ liệu tại hiện

trường và truyền các dữ liệu đó về bộ điều khiển chính CSC thông qua mạng CAN 2 (ví

_

8

Trang 14

dụ như tín hiệu của loadcell cân, loadcell két chứa chưa, encoder, tín hiệu vào, tín hiệu ra…) Ngoài ra, nó còn có chức năng điều khiển các van sục khí nén cấp cho ống dẫn than và đĩa cân khi có tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển chính CSC

Khối U11 - UTCO, U10 - UTCO: Universal - T - Connector Đây là khối để kết nối

mạng CAN với nhau (kết nối bộ giữa bộ điều khiển chính CSC với các thiết bị như biến tần, CPI, Module vào ra mở rộng A11)

Khối U1.1 là bộ nối tín hiệu đầu vào để chuyển tín hiệu từ ngoài đưa vào bộ điều khiển chính CSC

Khối U11.1 là bộ nối tín hiệu đầu vào để chuyển tín hiệu từ ngoài đưa vào module mở rộng A11

Khối U1.2 là bộ nối tín hiệu đầu ra để chuyển tín hiệu từ bộ điều khiển chính CSC sang PLC

Khối U11.2 là bộ nối tín hiệu đầu ra

Khối U8 - Biến tấn SEW_Movidrive loại MDV60A0055 - 5A3 - 400, dùng để điều khiển động cơ quay đĩa cân Các tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển chính CSC đưa xuống biến tần thông qua mạng CAN 2 nhờ module U8.1 DF011A để thực hiện điều khiển tốc độ động cơ

Động cơ quay đĩa cân SEW_Movidrive loại CV132S4-TF/EV1A/II3D

Các tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển chính CSC được đưa vào đầu vào của PLC Schiele S200 để điều khiển các van sục khí nén cho két chứa than

2.2 Sơ đồ khối hệ thống cân roto

2.2.1 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ khối hệ thống cân roto được trình bày trên hình 2.2 bao gồm: két chứa than, đĩa cân và hệ thống sục khí Nguyên liệu từ phễu qua ống dẫn than xuống đĩa cân nhờ vào điều khiển hai van +LOC-Y2 và +A46-Y1 để đóng, mở hai cửa trượt của đĩa cân và két chứa than Trạng thái mở của hai cửa trượt này được xác định bởi hai cảm biển +LOC-S2

và +A46-S1 và trạng thái đóng được xác định bởi hai cảm biển +LOC-S3 và +A46-S2 Đĩa cân được truyền động bằng động cơ không đồng bộ (M) với bộ phát tốc (T) Khi cân bắt đầu hoạt động, trong đĩa cân chưa có liệu, cảm biến +LOC-S1 sẽ nhận biết đĩa cân quay được một vòng dùng để trừ bì khối lượng của đĩa cân

_

9

Trang 15

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống cân cấp than

Khối lượng than trong két chứa được xác định bằng 3 loadcell +A43-B3, +A43-B4 và +A43-B5 Khối lượng than ở đĩa cân được xác định bằng loadcell +LOC-B2

Hệ thống sục khí gồm các van:

- Van +LOC-Y1 được điều khiển cấp khí nén sục vào trong đĩa cân nhằm giúp than trong đĩa cân được linh động hơn, không bị kẹt và được làm sạch đĩa cân

- Van +Loc-Y3 là van cấp khí thổi than từ đĩa cân vào lò quay

- Hai van +AF4-Y1, +AF4-Y2 là van cấp khí nén sục cho ống dẫn than từ trên két chứa xuống đĩa cân, cũng giống như các van cấp khí nén sục khác hai van này cũng có nhiệm vụ giúp than trong ống được linh hoạt chảy vào trong đĩa cân tốt hơn Hai van này được điều khiển theo chu kỳ để cấp khí nén sục vào ống dẫn than

- Van +AF4-Y9 là van xả khí tự động trong trường hợp mất điện

- Van +AF4-Y10 là van cấp khí nén cho hệ thống sục khí trong ống dẫn than Y1, +AF4-Y2)

(+AF4- _

10

Trang 16

a Các tín hiệu đầu vào

Hình 2.3 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào U1.CPI

_

11

Trang 17

_

12

Trang 18

Hình 2.4 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào module A11 của bộ LCB1

_

13

Trang 19

Chương 2 Phân tích hệ thống điều khiển.

Bảng 2.1 Các tín hiệu đầu vào.

1 E110 Dừng nhanh: Cặp tiếp điểm thường đóng 21-22 nút S8 (Bảng điều

6 E115 Đóng cửa trượt đĩa cân: Cặp tiếp điểm thường đóng 21-22 nút S5

(Bảng điều khiển tại chỗ)

7 E116 Mở của trượt đĩa cân: Cặp tiếp điểm thường hở 13-14 nút S6 (Bảng

điều khiển tại chỗ)

8 E117 Dẫn khí nén vào ống than: Cặp tiếp điểm thường hở 13-14 nút S7

9 E120 Báo động cơ đã được cấp nguồn: Cặp tiếp điểm phụ thường đóng

13-14 của contactor S1 (S1 contacto cấp nguồn cho động cơ quay đĩa cân)

10 E121 Bảo vệ động cơ: Bộ rơ-le nhiệt trong động cơ

11 E122 Sục khí két than: Cặp tiếp điểm thường hở 13-14 nút S9 (Bảng điều

khiển tại chỗ)

12 E123 Đóng cửa trượt két than: Cặp tiếp điểm thường đóng 21-22 nút S10

13 E124 Mở cửa trượt két than: Cặp tiếp điểm thường hở 13-14 nút S11

_

14

Trang 20

Chương 2 Phân tích hệ thống điều khiển.

14 E125 Cảm biến +LOC-S1: Nhận biết đĩa cân quay được một vòng, dùng

để trừ bì khối lượng đĩa cân khi bắt đầu cân

15 E050 Cảm biến +LOC-S2: Cửa trượt đĩa cân được mở

16 E051 Cảm biến +LOC-S3: Cửa trượt đĩa cân được đóng

17 E052 Cảm biến +A46-S1: Cửa trượt két than được mở

18 E053 Cảm biến +A46-S2: Cửa trượt két than được đóng

_

15

Trang 21

b Các tín hiệu đầu ra

Hình 2.5 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra module A11 của bộ LCB1

_

16

Trang 22

Bảng 2.2 Các tín hiệu đầu ra.

1 A050 Van +LOC-Y1 Cấp khí nén vào đĩa cân

2 A051 Van +LOC-Y2 Đóng / mở cửa trượt của đĩa cân

3 A052 Van +A46-Y1 Đóng / mở cửa trượt của két than

4 A053 Van +AF4-Y1 Sục khí nén nhóm 1

5 A054 Van +AF4-Y2 Sục khí nén nhóm 2

6 A056 Van +AF4-Y9 Van xả khí tự động trong trường hợp mất điện

Van +AF4-Y10 Cấp khí nén cho sục khí trên ống than

7 A057 Van +LOC-Y3 Cấp khí thổi than từ đĩa cân vào lò quay

2.2.2 Hệ thống điều khiển chính CSC

Bộ điều khiển chính CSC của cân có nhiệm vụ tính toán các dữ liệu đưa về và sau đó, đưa ra tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành Ngoài kết nối với bộ diều khiển tại hiên trường +LCB1 và bộ biến tần thông qua mạng CAN 2, bộ điều khiển chính còn có các cổng vào ra và modul mở rộng A11

a Các tín hiệu đầu vào

Hình 2.6 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào module A11 của bộ CSC

17

Trang 23

Hình 2.7 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào bộ điều khiển chính CSC

Bảng 2.3 Các tín hiệu đầu vào.

1 E100 Cặp tiếp điểm phụ thường hở 13 - 14 của aptomat một pha F1

Cặp tiếp điểm phụ thường hở 13 -14 của aptomat một pha F5

3 E102 Cặp tiếp điểm phụ thường 13 - 14 của aptomat ba pha Q3

5 E104 Cặp tiếp điểm thường hở 16 - 18 của rơ-le thời gian K2

6 E105 Cặp tiếp điểm thường hở 16 - 18 của rơ-le thời gian K3

7 E106 Cặp tiếp điểm thường hở 13 - 14 của nút nhấn S1

Cặp tiếp điểm thường hở 13 - 14 của nút nhấn S2

8 E002 Cặp tiếp điểm thường hở 43 - 44 của rơ-le K1

9 E006 Đầu ra A00.0 (tín hiệu S_A000) của PLC

10 E007 Cặp tiếp điểm thường hở 13 - 14 của nút nhấn S3

Aptomat một pha F1 cấp điện áp điều khiển 220VAC hệ thống cân roto và aptomat một pha F5 cấp nguồn cho bộ +LCB1 đóng lại thì các tiếp điểm phụ thường hở 13-14 của

18

Trang 24

hai aptomat này sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa vào bộ điều khiển chính CSC

đã có điện áp điều khiển 220VAC và nguồn cấp cho bộ +LCB1

Aptomat một pha F6 cấp nguồn cho các bộ nối đầu ra, đầu vào của +LCB1 đóng lại thì các tiếp điểm phụ thường hở 13-14 của aptomat này sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa vào bộ điều khiển chính CSC đã có nguồn cấp cho các bộ nối đầu ra, đầu vào của +LCB1

Aptomat ba pha Q3 cấp nguồn biến tần đóng lại thì các tiếp điểm phụ thường hở 13-14 của aptomat này sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa vào bộ điều khiển chính CSC

đã có nguồn cấp cho biến tần

Aptomat một pha F11 cấp nguồn cho các van khí ở két than đóng lại thì các tiếp điểm phụ thường hở 13-14 của aptomat này sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa vào bộ điều khiển chính CSC đã có nguồn cấp cho các van khí ở két than

Rơ-le thời gian K2 được cấp nguồn khi có tín hiệu CPLS, sau một thời gian cặp tiếp điểm thường hở 16-18 sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa về bộ điều khiển CSC.Rơ-le thời gian K3 được cấp nguồn khi có tín hiệu DPLS, sau một thời gian cặp tiếp điểm thường hở 16-18 sẽ được đóng lại Lúc này có tín hiệu đưa về bộ điều khiển CSC.Nút nhấn S1, S2 lần lượt là nút nhấn start, stop

Rơ-le K1 được cấp nguồn thì cặp tiếp điểm thường hở 13-14 đóng lại, tín hiệu được đưa về module mở rộng A11 báo chế độ dừng khẩn cấp đã hoạt động

Đầu ra A00.0 của PLC có tín hiệu đưa về đầu vào của module A11 báo hệ thống cấp khí trong két chứa than đã hoạt động

Nút nhấn S3 dùng để hủy báo động

b Các tín hiệu đầu ra

19

Trang 25

Hình 2.8 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra bộ điều khiển CSC

Bảng 2.4 Các tín hiệu đầu ra.

1 A100 Thường xuyên sục khí vào két than E0.04 (Đầu vào PLC)

2 A101 Chu kỳ sục khí vào két than E0.05 (Đầu vào PLC)

3 A102 Mở van cấp khí cho hệ thống sục khí E0.06 (Đầu vào PLC)

5 A104 Điều chỉnh thời gian sục khí két than E0.02 (Đầu vào PLC)

6 A105 Phát xung để sục khí vào đĩa cân E104 (Đầu vào của bộ điều

khiển CSC)

8 A107 Phát xung để sục khí vào ống dẫn

than

E105 (Đầu vào của bộ điều khiển CSC)

20

Trang 26

2.2.3 Sơ đồ hệ thống sục khí vào két than

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống sục khí vào két chứa than

Khí sục vào két chứa than được điều khiển bằng các van Y1, Y2, Y3, +A18-Y1, +A18-Y2, +A18-Y3, +A18-Y4 để làm than trong két được linh động hơn, các van này được chia làm hai tầng và điều khiển theo chu kỳ để cấp khí sục vào trong két chứa than

+A13-Hai van +A13-Y9 và +A18-Y9 là hai van xả khí tự động trong trường hợp mất điện

Do là két chứa than nên nồng độ CO trong két chứa than là rất cao Vì vậy két chứa than cần phải được cấp không khí (van +A13-Y11) và khí gas (van +A13-Y12) để giảm nồng độ CO trong két chứa than

21

Trang 27

a Sơ đồ khối PLC

Hệ thống các van sục khí vào két chứa than được điều khiển bằng PLC Đầu vào của PLC là các tín hiệu từ bộ điều khiển chính CSC, đầu ra của PLC điều khiển hệ thống van các sục khí cấp cho két chứa than

Hình 2.10 Sơ đồ khối PLC và các module vào ra

PLC gồm các module sau:

- A2.0: PLC CPU Schiele S200

- A2.1: Đầu vào 8 kênh

- A2.2, A2.3, A2.4: Đầu ra 8 kênh

b Các tín hiệu đầu vào PLC

22

Trang 28

Hình 2.11 Sơ đồ các tín hiệu đầu vào PLC

Bảng 2.5 Các tín hiệu đầu vào PLC.

1 E0.02 Điều chỉnh thời gian sục khí

cho két than

A104 (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

2 E0.03 Điều khiển mở van khí gas A103 (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

3 E0.04 Thường xuyên sục khí vào

két

A100 (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

4 E0.05 Chu kì sục khí vào két than A101 (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

5 E0.06 Van khí đã được mở A102 (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

6 E0.07 Xung để sục khí cho két than PLS (Đầu ra của bộ điều khiển CSC)

23

Trang 29

c Các tín hiệu đầu ra PLC.

Hình 2.12 Sơ đồ các tín hiệu đầu ra PLC

_

24

Trang 30

Bảng 2.6 Các tín hiệu đầu ra PLC.

1 A0.00 S-A000 Báo khí đã được sục vào két than

Van +A18-Y1 Sục khí nén nhóm 1 vào két than

Van +A18-Y2

Sục khí nén nhóm 2 vào két than

Van +A18-Y3 Sục khí nén nhóm 3 vào két than

6 A0.07 Van +A18-Y4 Sục khí nén nhóm 4 vào két than

Van +A18-Y9 Van xả khí tự động trong trường hợp mất điện

8 A0.09 Van +A13-Y11 Cấp khí nén cho hệ thống sục khí cấp vào két

than

9 A0.10 Van +A13-Y12 Cấp khí gas vào két than

_

25

Trang 31

2.3 Bộ biến tần

Hình 2.13 Sơ đồ ghép nối bộ biến tần

Động cơ truyền động cân roto được cấp điện và điều khiển từ bộ biến tần như hình 2.13 Tốc độ động cơ được đo bởi encoder, loadcell đo khối lượng liệu trong đĩa cân, hai đại lượng này được đưa về bộ điều khiển chính CSC Tại bộ điều khiển chính CSC sẽ tính toán tốc độ của động cơ sao cho lưu lượng liệu ở đầu ra có giá trị bằng với lưu lượng đặt trước và không đổi, sau khi tính toán xong dữ liệu được gửi xuống biến tần bằng mạng CAN 2 nhờ module U8.1 DF011A để thực hiện điều khiển tốc độ động cơ

_

26

Trang 32

Chương 3 Nghiên cứu về điều khiển tàn số động cơ không đồng bộ.

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1 Khái quát về động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành đơn giản an toàn, sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên động cơ không đồng bộ sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Động cơ có công suất nhỏ và trung bình được sủ dụng chiếm tỷ lệ lớn

so với các động cơ khác Trước đây, các hệ thống truyền động động cơ không đồng bộ có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ do việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ khó khan hơn nhiều so với động cơ một chiều Ngày nay, việc phát triển công nghệ chế tạo bán dẫn công suất và công nghệ tin học nên động cơ không đồng bộ được phát triển

và dần có xu hướng thay thế động cơ một chiều trong các hệ truyền động

Khác với động cơ điện một chiều động cơ không đồng bộ được cấu tạo phần cảm, phần ứng không tách biệt được và từ thông cũng như mômen động cơ 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 phi tuyến mạnh Để đánh giá chất lượng điều chỉnh tốc độ, độ trơn của điều chỉnh tốc độ, sự hoà hợp giữa đặc tính điều chỉnh với đặc tính tải

Để sử dụng tốt động cơ có điều chỉnh tốc độ ta cần quan tâm đến các chỉ tiêu so với các thông số định mức

Để điều chỉnh được tốc độ động cơ không đồng bộ ta xét đến đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ cùng các thông số ảnh hưởng

2 2

3 2

Trang 33

Hình 3.1 Đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ là:

- Điện trở điện kháng stato (nối thêm điện trở phụ R1 và điện kháng X1 vào mạch stato)

- Mạch roto (nối thêm điện trở R2 và điện kháng X2 vào roto với động cơ roto dây quấn)

- Sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ

- Độ trượt s

- Tần số lưới điện cấp cho động cơ

- Ngoài ra việc thay đổi số đối cực sẽ thay đổi tốc độ động cơ và ảnh hưởng đến đặc tính cơ (xảy ra với động cơ nhiều tốc độ)

Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng 4 hệ truyền động điều chỉnh tốc độ đó là:

- Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ

- Điều chỉnh điện trở roto

- Điều chỉnh công suất trượt

- Điều chỉnh tần số nguồn

Trong phạm vi của đồ án này chủ yếu nghiên cứu phương pháp điều chỉnh tốc độ động

cơ bằng cách thay đổi tần số nguồn bằng các bộ biến tần

_

28

Trang 34

π

ω = hoặc 1 60

p

f n

Quan hệ U 1 (f) gọi là qui luật điều khiển tần số Trong thực tế hai qui luật điều khiển

tần số được sử dụng rộng rãi là: Qui luật điều khiển tần số cơ bản và luật điều khiển từ thông khe hở không đổi

a Qui luật điều khiển tần số cơ bản

Nội dung: Điều khiển điện áp và tần số đảm bảo khả năng quá tải không đổi với mọi tần số khác nhau:

fconstM

M

c

=λ

Biểu thức của qui luật tần số cơ bản ở dạng tổng quát khi coi điện trở stato bằng không (R1 =0):

cdm

c dm

dm 1 1

M

Mf

Uf

U

dm

dm 1

Trang 35

Dạng đặc tính cơ lý tưởng (R1 = 0) ứng với 3 luật điều khiển như hình 3.2

2 1 2 2

_

30

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	12,52 MB