Thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

Việc ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo trên thế giới đã mang lại nhiều lợi ích trong việc ổn định năng suất của dây chuyền chế biến lúa gạo, điển hình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

PHẠM QUỐC LIỆT

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG

CHO MỘT SỐ THIẾT BỊ TRONG

DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN LÚA GẠO

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN

………

………

………

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………

………

………

………

Cán bộ chấm nhận xét 2: ………

………

………

………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHẠM QUỐC LIỆT Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 09/12/1984 Nơi sinh : Bạc Liêu

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy MSHV : 09040367

I- TÊN ĐỀ TÀI:

Thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự

động của các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

- Nghiên cứu các đối tượng và yêu cầu cần cấp liệu tự động trong dây chuyền

- Thiết kế cấu hình và quy trình vận hành hệ thống cấp liệu tự động

- Thiết kế hệ thống cơ khí của hệ thống cấp liệu tự động

- Thiết kế cấu bộ điều khiển cho hệ thống cấp liệu tự động

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 05 tháng 07 năm 2010

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 06 tháng 12 năm 2010

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN

QL CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN

Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn đã tận tình quan tâm, giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt luận văn

Xin chân thành cám ơn các Thầy Cô Phòng đào tạo sau đại học, các Thầy

Cô trong Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, đã truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn

Xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, anh chị em Trung tâm CENINTEC, Công ty Cổ phần Cơ khí chế tạo máy Long An đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ, động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn đúng tiến độ và đạt mục tiêu đã đề ra

Tp.HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2010

Phạm Quốc Liệt

Việt Nam là quốc gia xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới Tuy nhiên, lợi nhuận mà lúa gạo mang lại cho người nông dân trồng lúa và nhà sản xuất lúa gạo vẫn còn thấp Một trong những nhân tố làm giảm lợi nhuận là do tổn thất năng suất còn cao trong quá trình xay xát tại các dây chuyền chế biến lúa gạo tại Việt Nam Nguyên nhân là do không đồng bộ trong quá trình vận hành và không có các thiết bị

ổn định năng suất các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

Việc ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo trên thế giới đã mang lại nhiều lợi ích trong việc ổn định năng suất của dây chuyền chế biến lúa gạo, điển hình là dây chuyền chế biến lúa gạo của các hãng: SATAKE (Nhật), Buhler (Đức), RES (Thái Lan), … Tuy nhiên, các hệ thống cấp liệu tự động này rất đắt tiền và hiện nay vẫn chưa được ứng dụng trong các dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam Vì vậy, việc thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết

bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo là rất cần thiết để có thể áp dụng cho các nhà máy sản xuất để tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất

Nội dung của luận văn trình bày tổng quan về kết quả nghiên cứu và ứng dụng của hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo trên thế giới,

từ đó xác định mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu hệ thống cấp liệu tự động phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế

Kết quả của luận văn là bộ thiết kế các hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo với năng suất 8 – 10 tấn/giờ

Viet Nam is the world's second largest rice exporter However, the profit that the rice brings to the farmers and producers is rather low One of the factors that reduce profits due to productivity losses is still high in the rice milling in Vietnam The cause is not synchronized during the operation and did not have the equipment

to stabilize the productivity for the machines in rice milling

The application of automatic feeder system in rice miling in the word have brought many benefits in stabilize the productivity of rice milling, typically is the rice miling plant: SATAKE (Japanese), Buhler (Germany), RES (Thailand), However, the automatic feeder systems are very expensive and had not been applied

in the rice miling in Vietnam Therefore, the design of automatic feeder system for some devices in the rice milling is essential to be able to apply to the plant to increase productivity and reduce production costs

The contents of this thesis presents an overview of research results and applications of automated feeder systems in rice milling in the world, thereby determining the objectives, content and research methods for automated feeder system that conforming to actually conditions

The result of this thesis is automatic feeder systems for some machines in rice milling with capacity 80 -10 tons per hour

MỤC LỤC

Trang

Mục lục……… 1

Chương 1: Tổng quan: ……….4

1.1 Tổng quan về hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo………… ……….….……….4

1.1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam ………4

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trên thế giới 6

1.1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam……….29

1.1.4 Hiện trạng của hệ thống cấp liệu trong các dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam hiện nay……….…32

1.2 Tính cấp thiết của luận văn……… 33

1.3 Mục tiêu của luận văn……… 33

1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của luận văn….……….33

1.5 Nội dung cần thực hiện ……… ……… …33

1.6 Phương pháp nghiên cứu……….……….35

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án cấp liệu tự động cho các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo………36

2.1 Xác định các đối tượng cần cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo……….36

2.2 Xác định các yêu cầu của các đối tượng cần cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo……… … …39

2.3 Các phương pháp cấp liệu rời……… 40

2.3.1 Tổng quan về các phương pháp cấp liệu rời ………….…… 40

2.3.2 Phương án cấp liệu định lượng theo thể tích………42

2.3.3 Phương án cấp liệu định lượng theo trọng lượng….….………48 2.4 Phân tích và lựa chọn phương án cấp liệu tự động cho các

thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo……… …… …… 53

2.4.1.Tổng hợp các ưu nhược điểm của các phương pháp cấp liệu……… 53

2.4.2 Đánh giá khả năng đáp ứng về vật liệu và độ chính xác cấp liệu… 54

Chương 3: Xác định cấu hình, chức năng, yêu cầu và thiết kế qui trình vận hành chung cho các hệ thống cấp liệu tự động …… ………57

3.1 Xác định cấu hình cho các hệ thống cấp liệu tự động……….57

3.1.1 Cấu hình chung cho hệ thống cấp liệu tự động của máy bóc vỏ và máy tách trấu……….………57

3.1.2 Cấu hình chung cho hệ thống cấp liệu tự động của máy tách sạn, máy xát trắng, máy đánh bóng và máy tách thóc tinh………58

3.2 Xác định chức năng chung cho các hệ thống cấp liệu tự động của sáu máy……….59

3.3 Xác định các yêu cầu kỹ thuật chung cho hệ thống cấp liệu tự động của sáu máy……….60

3.4 Thiết kế qui trình vận hành chung cho các hệ thống cấp liệu tự động của sáu máy ……… ……… 61

Chương 4: Thiết kế cơ khí cho hệ thống cấp liệu tự động ……… ……….62

4.1 Thiết kế sơ đồ động của hệ thống cấp liệu tự động của sáu máy……… 62

4.1.1 Xác định các chuyển động của hệ thống cấp liệu tự động chung cho sáu máy……… 62

4.1.2 Thiết kế sơ đồ động chung cho hệ thống cấp liệu tự động của máy bóc vỏ và tách trấu……….……… 63

4.1.3 Thiết kế sơ đồ động chung cho hệ thống cấp liệu tự động của máy tách sạn, máy xát trắng, máy đánh bóng và máy tách thóc tinh……….……64

4.2 Thiết kế cơ khí của hệ thống cấp liệu tự động……… 65

4.2.1 Thiết kế hệ thống cân của sáu máy……….… 66

4.2.2 Thiết kế cụm cấp liệu của sáu máy ……….…………74 4.2.2.1 Thiết kế cụm cấp liệu của máy bóc vỏ

và máy tách trấu……… 78 4.2.2.2 Thiết kế cụm cấp liệu của máy tách sạn, máy

xát trắng, máy đánh bóng và máy tách thóc tinh………84 4.3 Thiết kế hệ thống khí nén chung cho các hệ thống

cấp liệu của sáu máy 85

Chương 5: Thiết kế cấu hình bộ điều khiển cho hệ thống

5.1 Xác định các yêu cầu và đối tượng cần điều khiển của hệ thống

cấp liệu tự động… ……….……….………… ………….… 89 5.1.1 Xác định các yêu cầu và đối tượng cần điều khiển chung

đối với máy bóc vỏ và máy tách trấu……… 89 5.1.2 Xác định các yêu cầu và đối tượng cần điều khiển điều khiển

chung cho máy tách sạn, máy xát trắng, máy đánh bóng

và máy tách thóc tinh……… 91 5.2 Lập giải thuật điều khiển cho hệ thống cấp liệu tự động………… ….…93 5.2.1 Lập giải thuật điều khiển chung cho hệ thống cấp liệu

tự động của máy bóc vỏ và máy tách trấu………….……… ….… 93 5.2.2 Lập giải thuật điều khiển chung cho hệ thống cấp liệu tự

động của máy tách sạn, máy xát trắng, máy đánh bóng

và máy tách thóc tinh……… 96 5.3 Thiết kế cấu hình bộ điều khiển cho các hệ thống cấp liệu

tự động của sáu máy……….…………110 5.4 Đề xuất phần cứng bộ điều khiển và lựa chọn thiết bị thu

nhận tín hiệu cho hệ thống cấp liệu tự động của sáu máy……….… 101

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

1.1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam

Lương thực là nhu cầu thiết yếu đối với con người Các hạt lương thực chính bao gồm lúa mì, lúa gạo, bắp, ngoài ra còn có một số loại khác như cao lương, lúa mạch, kê… Cây lúa đứng vị trí thứ hai sau lúa mì về diện tích trên thế giới

Từ chỗ là quốc gia nhập khẩu lương thực, Việt Nam đã trở thành cường quốc lúa gạo sau hai thập niên đổi mới theo hướng kinh tế thị trường có sự điều tiết của Nhà nước Năm 2009 Việt Nam đạt sản lượng lúa 38,9 triệu tấn, tăng 116 nghìn tấn

so với năm 2008 Nhờ vậy, mặc dù xuất khẩu gạo tăng tốc nhanh về sản lượng, nhưng vẫn đảm bảo đủ lượng gạo cho tiêu dùng trong nước Lượng gạo xuất khẩu năm 2009 đạt 5,8 triệu tấn, kim ngạch thu về 2,6 tỷ USD [1]

Dù được mệnh danh là cường quốc xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới, nhưng giá gạo xuất khẩu Việt Nam vẫn thường thấp hơn gạo cùng loại trên thị trường thế giới so với Thái Lan giá gạo thấp hơn khoảng 160 USD/tấn [2] Những thị trường nhập khẩu gạo cao cấp trên thế giới vẫn do Thái Lan nắm giữ Vấn đề này có liên quan không ít đến quá trình áp dụng công nghệ sau thu hoạch ở nước ta

Đồng Bằng Sông Cửu Long là nơi có diện tích trồng lúa lớn nhất nước với khoảng 3,8 triệu ha Trong số này, vụ lúa Đông-Xuân được gieo 1,5 triệu ha, Hè-Thu 1,6 triệu ha, vụ 3 là 0,5 triệu ha và 0,25 triệu ha lúa mùa Sản lượng lúa toàn vùng năm 2008 là 20,6 triệu tấn, năm 2009 ước đạt 21 triệu tấn Đồng Bằng Sông Cửu Long cung ứng 90% lượng gạo xuất khẩu góp phần rất lớn đưa Việt Nam nằm trong danh sách các “cường quốc” xuất khẩu gạo Nhưng đây cũng là vùng có tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch cao nhất

Theo Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long, tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch khoảng 12%-15% Các chuyên gia sau thu hoạch của Viện Lúa quốc tế (IRRI) đưa

ra con số thất thoát sau thu hoạch ở Việt Nam và các nước Đông Nam Á khoảng 15%-20% sản lượng và làm giảm 10%-30% giá trị hay thu nhập cho người sản xuất Với mức thiệt hại 12%-15%, Đồng Bằng Sông Cửu Long mất từ 2,4 - 3,15 triệu tấn lúa/năm, tương đương 9120 – 1260 tỷ đồng Như vậy tổn thất sau thu hoạch không chỉ làm giảm sản lượng, mà còn ảnh hưởng lớn chất lượng, giá trị hạt gạo, giảm thu nhập của nông dân [3]

Hiện nay, lúa có thể được chế biến thủ công với một số công đoạn được cơ khí hóa với tỷ lệ thu hồi khoảng (65-70) % Một số công ty chế biến lúa gạo chất lượng cao và xuất khẩu hiện đang dùng những dây chuyền thiết bị đồng bộ chế biến lúa gạo với tỷ lệ tổng thu hồi là 70%, thường thu được loại gạo 15% tấm

Tuy nhiên các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo nêu trên có tỉ lệ thu hồi gạo còn thấp, tiêu hao năng lượng còn lớn và chất lượng gạo chưa cao, còn nhiều tấm do gạo bị gãy vỡ, chủ yếu là do được điều khiển thủ công các thông số ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất của các thiết bị này Năng suất và chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc nhiều vào tay nghề và kinh nghiệm của người vận hành

Do vậy việc áp dụng khoa học công nghệ vào công nghệ sau thu hoạch mà

cụ thể là vào quy trình chế biến lúa gạo sẽ giúp cho giảm tỉ lệ gãy vỡ, tăng tỉ lệ gạo thu hồi của toàn bộ dây chuyền, tăng năng suất, tăng lợi nhuận cho nhà sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường xuất khẩu ra thế giới Chất lượng gạo được cải thiện, giá thành nâng cao, tăng thu nhập cho người dân và quốc gia, đồng thời tăng khả năng cạnh tranh của gạo Việt Nam trên thị trường thế giới

Trong các dây chuyền chế biến lúa gạo hiện nay tại Việt Nam và một số nước trong khu vực, năng suất của dây chuyền, chất lượng sản phẩm gạo đầu ra, năng lượng tiêu hao chưa như mong đợi của nhà sản xuất vì một số nhóm nguyên nhân sau đây:

- Người vận hành phải thường xuyên điều chỉnh các thiết bị trong dây chuyền do: tính chất nguyên liệu đầu vào liên tục thay đổi (độ ẩm, tạp chất, độ rạn nứt, hạt

xanh non, hạt lép…), năng suất và các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm đầu ra không đạt yêu cầu, v.v Trong trường hợp này, một số thiệt hại có thể phát sinh vì:

o Một là người vận hành không kịp thời điều chỉnh các thiết bị

o Hai là người vận hành không chắc chắn khi điều chỉnh các thông số ảnh hưởng để đạt được các yếu tố mục tiêu về năng suất, chất lượng và tiêu hao năng lượng tối ưu

o Ba là người vận hành không đủ trình độ hoặc kinh nghiệm để xác định cần phải điều chỉnh những yếu tố nào

o Bốn là người vận hành có thể thiếu trách nhiệm trong việc giám sát các yếu tố đầu ra và điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng như nhà quản lý mong đợi Đây là nhóm yếu tố gây tổn thất năng suất, chất lượng và năng lượng thứ nhất

- Thời gian máy chạy không tải hoặc thiếu tải do lưu lượng nguyên liệu hoặc bán thành phẩm đầu vào không được giám sát và cân đối sao cho đồng bộ về năng suất Đây là nhóm yếu tố gây tổn thất năng suất và năng lượng thứ hai

- Chưa có hệ thống giám sát các thông số đầu ra và phản hồi để điều chỉnh các thông số ảnh hưởng nên các máy trong dây chuyền chưa được điều chỉnh để hoạt động ở chế độ tối ưu Đây là nhóm yếu tố gây tổn thất năng suất, chất lượng và năng lượng thứ ba

- Năng suất của dây chuyền, chất lượng sản phẩm gạo đầu ra, năng lượng tiêu hao phụ thuộc lớn vào người vận hành (trình độ, sức khỏe, tâm sinh lý, ) Đây là nhóm yếu tố gây tổn thất năng suất, chất lượng và năng lượng thứ tư

Để cải thiện năng suất, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên, tiêu hao năng lượng của dây chuyền giải pháp là tự động hóa dây chuyền, tập trung vào các thiết bị chính ảnh hưởng đáng kể đến những yếu tố mục tiêu cần cải thiện nêu trên

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trên thế giới

1.1.2.1 Các nghiên cứu về hệ thống cấp liệu tự động trên thế giới

Trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu từ các trung tâm nghiên cứu, các hãng sản xuất, về hệ thống cấp liệu tự động đối với vật liệu dạng hạt để cung cấp nguyên liệu cho quá trình sản xuất sau cho đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao nhất

a Nghiên cứu của hai tác giả: John W.Carson và Greg Petro mô tả cách thiết kế hiệu quả và linh hoạt cho hệ thống cấp liệu tự động cho vật liệu dạng hạt [4]:

Tác giả cho rằng: “hệ thống cấp liệu là một phần cực kỳ quan trọng trong hệ thống vận chuyển vật liệu, bởi vì nó có khả năng điều khiển tốc độ cấp liệu từ thùng chứa để đạt năng suất mong muốn” Sự khác biệt của hệ thống cấp liệu và băng tải

là băng tải chỉ vận chuyển vật liệu chứ không điều khiển tốc độ dòng chảy cũng như

sự khác biệt của hệ thống cấp liệu với hệ thống xả liệu Việc lựa chọn và so sánh phương pháp cấp liệu như: cấp liệu bằng vít tải, cấp liệu bằng phễu, cấp liệu bằng băng tải và phương pháp cân cho hệ thống cấp liệu là cân lưu lượng liên tục hay cân trọng theo lượng sẽ đem lại hiệu quả tốt nhất cho từng dây chuyền ứng với từng yêu cầu sản xuất và từng loại vật liệu khác nhau

b Nghiên cứu của KTRON process group về công nghệ điền đầy thông minh trong hệ thống cấp liệu tự động [5]:

Hình 1.1: Hệ thống cấp liệu tự động sử dụng công nghệ điền đầy thông minh của

KTRON Process Group

Để giảm thiểu các sai số của hệ thống cấp liệu xảy ra trong quá trình điền đầy lại thùng chứa, người ta sử dụng công nghệ điền đầy thông minh để tiếp cận việc loại bỏ sự duy trì một hằng số điều chỉnh định lượng của hệ thống Để thay thế cho công nghệ thông thường, công nghệ điền đầy thông minh có khả năng điều chỉnh định lượng để được hạ thấp dần dần trong quá trình điền đầy để có đối trọng chính xác Các ảnh hưởng của việc tăng dần độ dày của lớp vật liệu xảy ra trong vùng định lượng là khối lượng phễu cân tăng Tốc độ thấp hơn được xác định bởi sự lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị điều khiển một ma trận các hệ số gọi là các hệ số cấp liệu Các giá trị này tương ứng với độ lớn của độ dày của vật liệu và đặc tính cơ học của vật liệu trong hệ thống cấp liệu, và được tính thông qua tổng của khối lượng chu kỳ cấp liệu

c Nghiên cứu của tác giả G H Gangadharappa về hệ thống cấp liệu tự động trong các nhà máy chế biến lương thực [6]:

Hình1.2: Hệ thống cấp liệu tự động cho các nhà máy chế biến lương thực

- Đối với hệ thống cấp liệu tự động trong các nhà máy chế biến lương thực thì điều quan trọng là các thiết bị cân và cơ cấu cân phải chính xác Nếu như không chính xác thì các hệ số tổn thất sẽ trở nên vô nghĩa

- Hệ thống cân cấp liệu tự động sử dụng công nghệ điều khiển động cơ servo

và bộ điều khiển PLC được thiết kế và phát triển để xem xét các thuận lợi của cân điện tử và các rãnh trượt chuyển động tuyến tính để đóng mở cửa xả liệu bằng xy lanh khí nén

- Đồng thời hãng này cũng đưa ra thiết kế cho hệ thống cấp liệu tự động định lượng gián đoạn theo khối khối lượng như:

o Tính toán các thông số hình học của phễu chứa và phễu cân

o Tính toán và lựa chọn cảm biến tải cho thiết bị

o Tính toán lực tác động của cơ cấu khí nén

o Tính toán các rãnh trượt tuyến tính dựa trên cơ sở vít me bi để đưa ra các chuyển động chính xác

d Nghiên cứu về thiết bị cấp liệu tự động của hãng Brabender Technologie của Đức [7]:

Hình 1.3: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Brabender Technologie

Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Brabender họat động dựa theo nguyên lý định lượng gián đoạn và cấp liệu liên tục Hệ thống này điều khiển chính xác lưu lượng cuả vật liệu thông qua việc định lượng theo khối lượng trong một chu kỳ xả vật liệu Chu kỳ làm việc của hệ thống cấp liệu này gồm có hai trạng thái:

- Trạng thái trọng lượng (chính xác): ở trạng thái này tốc độ cấp liệu của vật liệu phụ thuộc vào trọng lượng mất đi trong một đơn vị thời gian, khối lượng vật liệu mất đi được xác định thông qua một cảm biến tải

- Trạng thái thể tích (không chính xác): trạng thái thể tích gồm có trạng thái thực tế làm đầy vật liệu và là thời gian ổn định vật liệu, tỉ số giữa hai trạng thái này không được thấp hơn 1:10 tại thời điểm làm đầy lại và không quá 10 – 15 s Số lượng làm đầy trong một giờ xác định thành phần đặc tính của dòng chảy và tốc độ cấp liệu

Tốc độ cấp liệu sẽ được điều khiển trong trạng thái định lượng theo khối lượng để đạt độ chính xác cao

Mức độ làm đầy lại của hệ thống làm đầy được cài đặt có thể được tính toán dựa trên cơ sở tốc độ cấp liệu, số lần làm đầy và thời gian làm đầy

1.2.1.2 Một số patent trên thế giới [8]

Ngoài các nghiên cứu trên có nhiều patent đã trình bày các hệ thống cấp liệu

tự động trong quá trình sản xuất Các patent này đưa ra cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số hệ thống cấp liệu như: dạng băng tải, dạng phễu, dạng vít tải,…

- US4194649 WEIGH FEEDER: mô tả một hệ thống cân cấp liệu dạng sử dụng cho băng tải dùng để cân vật liệu vận chuyển trên băng tải một cách liên tục Thông qua giá trị đo được từ trọng lượng không tải của băng tải và tỉ lệ tần số đo được giữa hai lần đo thông qua bộ xử lý sẽ đưa ra một giá trị trọng lượng chính xác của vật liệu trên băng tải

- US6437255 CONVEYOR SCALE: mô tả hệ thống cân liên tục băng tải gồm hai thiết bị cân, để xác định trọng lượng không tải và tải trọng lúc có tải của băng tải, vật liệu được cân trong một vùng nhất định để xác định trọng lượng Kết quả cân được sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số qua bộ chuyển đổi để đến máy

tính để tính toán trọng lượng tịnh của băng tải Thêm vào đó máy tính sẽ giám sát quá trình hoạt động của băng tải và điều khiển thiết bị cấp liệu

- US5219031 PARTICLE WEIGHING SYSTEM: mô tả thiết bị cấp liệu định lượng liên tục theo khối lượng cho vật liệu hạt dạng, nguyên lý hoạt động của thiết bị này thông qua lực va chạm trên máng cân để xác định khối lượng của nhóm vật liệu hạt hay một hạt đơn lẽ trong khi dòng hạt đang chuyển động liên tục Hệ thống này gồm có một thiết bị dẫn hướng để dẫn vật liệu đến thiết bị cân để cân trọng lượng từ đường dẫn xác định trước và có một biên vào và một biên thoát Một đầu dò hoạt động được liên kết biên thoát của thiết bị dẫn hướng và có một cơ cấu liên kết giữa cảm biến tải và biên thoát của thiết bị dẫn hướng Cảm biến tải sẽ sinh

ra một tín hiệu điện tỉ lệ khối lượng của hạt trên thiết bị dẫn hướng

- US4320855 WEIGH FEEDING APPARATUS: mô tả hệ thống cân cấp liệu tự động hoạt động dựa trên nguyên tắc định lượng gián đoạn theo khối lượng,

hệ thống này gồm có một thùng chứa để điền đầy vật liệu, một thiết bị tháo liệu vật liệu từ thùng chứa có khả năng điều khiển tốc độ cung cấp, thiết bị đo dòng chảy vật liệu và chuyển thành tín hiệu điện tỉ lệ với trọng lượng của vật liệu Máy tính được

sử dụng để tính toán tín hiệu chính xác dựa trên tín hiệu dữ liệu đầu vào nhận được, một thiết bị kết nối kết nối giữa máy tính với thiết bị cung cấp dòng vật liệu từ thùng chứa để điều khiển tốc độ của dòng chảy đáp ứng để đạt được tín hiệu chính xác

1.1.2.3 Các ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động cho dây chuyền chế biến lúa gạo trên thế giới

Trên thế giới các hãng chế tạo thiết bị chế biến lúa gạo như: SATAKE của Nhật, WUHANG GIM FOOD MACHINERY CO., LTD của Trung Quốc, WUXI LONGZHU MACHINERY & EQUIPMENT CO., LTD của Trung Quốc, AGRO-INDUSTRIAL SUPPLIES SDN BHD của Ấn Độ, BUHLER của Đức… cũng cung

cấp các giải pháp cho thiết bị cấp liệu tự động phục vụ cho dây chuyền sản xuất

a Hệ thống cấp liệu tự động của hãng SATAKE (Nhật) [9]

SATAKE là một tập đoàn sản xuất các thiết bị chế biến lúa gạo hàng đầu trên thế giới hiện nay Hãng SATAKE khi đó nghiên cứu và ứng dụng các sản phẩm

và bán các máy móc trong việc xay xát lúa gạo đầu tiên ở Nhật Qua hơn 100 năm qua, tập đoàn SATAKE không ngừng phát triển và trở thành một tập đoàn hàng đầu trong việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới và tự động hóa các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

Hình 1.4: Hệ thống cấp liệu tự động hãng SATAKE

Công dụng:

Hệ thống cấp liệu tự động của SATAKE dùng để cân đo khối lượng vật liệu theo chu kỳ và lưu lượng dòng vật liệu được cấp liên tục đến thiết bị Thích hợp cho nguyên liệu dạng hạt chuyển động tự do

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp liệu tự động của hãng

- Để duy trì tỉ lệ lưu lượng đã được thiết lập, việc mở van kiểm soát phải được điều chỉnh tự động Khi phễu cân đo gần hết liệu, mở cổng nguyên liệu để đổ đầy cân lại Trong suốt quá trình vận hành, van kiểm soát phải được cố định để duy trì lưu lượng xả vật liệu liên tục

Đặc điểm:

- Duy trì tỷ lệ lưu lượng đã thiết lập

- Tính toán trọng lượng nguyên liệu một cách chính xác

- Năng suất: 0,5 – 15 Tấn/giờ

- Độ chính xác: ± 0,2 – 0,5 %

b Hệ thống cấp liệu tự động của hãng BUHLER (Đức) [10]

Dây chuyền chế biến lúa gạo của hãng Buhler là dây chuyền hoàn chỉnh với các thiết bị được điều khiển tự động từ khâu đầu vào là thóc lẫn tạp chất đến khâu

thành phẩm cuối cùng là sản phẩm gạo đóng bao

Ứng dụng:

Hệ thống cấp liệu tự động định lượng gián đoạn theo khối lượng với thể tích

từ 12 đến 90 m3/h là giải pháp lý tưởng cho các hệ thống cấp liệu trong dây chuyền chế biến lúa gạo

Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cấp liệu tự động gồm có một phễu chứa được treo theo bằng cách

cố định trực tiếp từ 3 thiết bị chuyển đổi lực (tranducer fore) dạng thanh, cho phép

chuyển đổi trọng lượng thật thành tín hiệu điện chính xác

Hình 1.6: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng BUHLER

Đặc điểm :

- Độ chính xác cao

- Dể sửa chữa và vận hành

- Độ tin cậy khi vận hành cao

- Có thể nối mạng với các hệ thống trung tâm

c Hệ thống cấp liệu tự động của hãng GIM (Trung Quốc) [11]

Đặc điểm:

Đây là hệ thống cấp liệu tự động thích hợp với các loại vật liệu có dạng hạt, thiết bị này hoạt động nhờ vào cảm biến tải được đặt vào bên trong và cơ cấu khí nén làm cho hoạt động điều khiển linh hoạt quá trình đóng ngắt vật liệu và có chế

Đặc điểm:

- Chiếm không gian nhỏ, thuận tiện cho quá trình sản xuất

- Giao diện từ máy in có thể in ra tổng lượng tích luỹ đã đo

d Hệ thống cấp liệu tự động của hãng WUXI (Trung Quốc) [12]

Công dụng:

Đây là hệ thống cấp liệu tự động thích hợp cho việc cấp liệu các vật liệu dạng hạt có dòng chảy liên tục như: gạo, lúa mì, lúa, ngô và các hạt khác trong quá trình chế biến, lưu trữ,

Hình 1.8: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng WUXI

Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cấp liệu tự động này hoạt động dựa vào sự thay đổi khối lượng của dòng vật liệu trong quá trình cấp liệu Sự biến đổi về khối lượng của dòng vật liệu được giám sát thông qua sự ổn định của giá trị khối lượng đo được

Máy tính với hai thiết bị chỉ báo sẽ thể hiện đồng thời hai đại lượng tức thời

là trọng lượng cân và thời gian cân sau đó tích lũy vào trọng lượng đã cân

Đặc điểm:

- Có độ chính xác cao

- Năng suất ổn định

- Không gian lắp đặt nhỏ

e Hệ thống cấp liệu tự động của hãng JESMA (Đan Mạch) [13]

Hãng JESMA chuyên cung cấp các thiết bị đo và điều khiển hệ thống cấp liệu tự động liên tục dưới dạng định lượng theo thể tích và theo khối lượng

Ø Hệ thống cấp liệu tự động dạng tải trọng va đập

Hình 1.9: Hệ thống cấp liệu tự động theo tải trọng va đập của hãng JESMA

Hình 1.10: Mô hình hệ thống cấp liệu tự động dạng băng tải của hãng JESMA

Cấu tạo:

Cấu tạo của hệ thống cân cấp liệu tự động định lượng liên tục theo khối lượng dạng băng tải gồm có: cửa cấp liệu vào ổn định, hệ thống cân và hệ thống băng tải

Bộ phận cân được đặt vào trong kết cấu thực tế bằng hai hay 4 cảm biến tải (load cell) có độ ổn định cao và chính xác được cách ly với môi trường bên ngoài

Bộ phận băng tải bao gồm một khung đỡ và một puli truyền động kéo theo một puli thụ động và được cung cấp thêm một bộ mã hóa tín hiệu (encoder) hay bộ phận đo tốc độ

Nguyên lý hoạt động:

Khi nguyên liệu được cấp vào đi qua vùng cấp liệu thì các cảm biến tải (load cell) sẽ gửi một tính hiệu đến phận khuếch đại Các tín hiệu khuếch đại được sử dụng cùng với tín hiệu đo tốc độ để tính lượng truyền qua thiết bị cân cấp liệu Các giá trị này được đưa qua bộ đếm (counter) để cộng giá trị đo được vào giá trị đo trước đó, sau đó lưu lượng được hiển thị bằng kg/giờ hay tấn/h

Dòng vật liệu tự do được trực tiếp tác động tới máng cân và sau đó đi vào thiết bị bên dưới Lực tác động được chỉ đo trên phương ngang của tấm do đó vật liệu tĩnh bám vào sẽ không có tác động do đó không có độ trôi Các lực đo theo phương ngang được chuyển thành tín hiệu điện tỉ lệ với tín hiệu tốc độ dòng chảy và được hiển thị là kg/giờ

Hình 1.11: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng ROPSEN

- Phù hợp với các loại vật liệu dạng hạt có độ kết dính cao

g Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thermol (Mỹ) [15]

Hãng Thermol đưa ra hệ thống cấp liệu tự động liên tục theo khối lượng đối với yêu cầu cấp liệu với độ chính xác cao và chi phí thấp, giảm thiểu phế phẩm và tăng chất lượng sản phẩm, tiết kiệm chi phí

Hình1.12: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thermol

Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thermol được thiết kế để đo liên tục khối lượng dòng vật liệu mà không làm gián đoạn dòng vật liệu Chúng được sử dụng trong các dòng chảy vật liệu thẳng đứng mà trong đó hệ thống cấp liệu tự động khác không phù hợp hay không thể ứng dụng được Hệ thống này có thể được ứng dụng để cấp liệu cho các loại vật liệu như: phân bón, xi măng, than, gạo,

Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thermol được biểu diễn trong hình 1.13

Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thermol hoạt động dựa trên nguyên tắc

đo lực pháp tuyến tác dụng lên máng cân có gắn cảm biến tải Lực pháp tuyến này tạo nên sự biến dạng cơ khí của máng cân Sự biến dạng này được đo bởi một cảm biến tải và được chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu điện này được xử lý bằng một thiết bị điều khiển hiển thị năng suất cấp liệu và tổng khối lượng

Hệ thống cấp liệu tự động này được thiết kế sao cho bàn cân chỉ di chuyển theo phương ngang Điều này có nghĩa là tổng lực tác dụng Fi chỉ có lực tác dụng theo phương ngang Fh được đo, còn thành phần lực tác dụng theo phương thẳng đứng Fv được bỏ qua

Hình 1.13: Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp liệu tự động của hãng

Thermol

Các thuận lợi khi sử dụng hệ thống cấp liệu tự động định lượng liên tục theo khối lượng dạng tải trọng va đập của hãng Thermol:

- Phù hợp với điều kiện môi trường làm việc khắc nghiệt

- Quá trình định lượng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điểm tác động trên máng cân

- Độ linh hoạt cao và chi phí bảo trì thấp

- Có hệ thống giảm chấn hấp thụ các rung động

- Cảm biến cho phép quá tải mà không phá hủy hệ thống

- Cảm biến được đặt trong buồng cách ly bụi bẩn

- Độ chính xác ±4%

h Hệ thống cấp liệu tự động của hãng BulkPro (Mỹ) [16]

Hình 1.14: Hệ thống cấp liệu tự động dạng băng tải của hãng BulkPro

Các hệ thống cấp liệu tự động dạng băng tải của hãng BulkPro được thiết kế

để cấp liệu trong công nghiệp đo với độ chính xác cao tại mức lưu lượng cao Hệ thống này cung cấp sự hiệu quả cho việc điều khiển quá trình và thu nhận thông tin

từ sự vận hành trong nhà máy

Vật liệu được cấp vào trong bộ phận cấp liệu thông qua một phễu cấp liệu, phễu này được trang bị với một cổng có khả năng điều khiển để kiểm soát chiều cao của lớp vật liệu trên băng tải cấp liệu

Tải trọng tác động lên băng tải của vật liệu sẽ được chuyển thành tín hiệu hiệu điện thế (mV) tỉ lệ với tải trọng trên băng tải Một cảm biến tốc độ dạng số liên tục giám sát tốc độ của băng tải và bộ vi xử lý sẽ tích hợp hai tín hiệu này để cung cấp một tỉ lệ tức thời và tổng trọng lượng của vật liệu đã đi qua băng tải

Bộ vi xử lý sẽ cung cấp tín hiệu đầu ra dạng tương tự hoặc dạng số cho phép điều khiển và giám sát quá trình

i Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Thayer (Mỹ) [17]

Hình 1.15: Hệ thống cấp liệu tự động dạng băng tải của hãng Thayer

Hệ thống cấp liệu tự động dạng băng tải của hãng Thayer được thiết kế với

độ chính xác cao đến 0.25% dùng để giám sát và điều khiển quá trình cấp liệu ghi nhận lại tổng lượng vật liệu tích lũy được trong toàn bộ quá trình

Đặc điểm của hệ thống này là có độ nhạy cao, sai số thấp, và cảm biến tải (load cell) được cách ly ra khỏi các yếu tố gây nhiễu

j Hệ thống cân cấp liệu tự động của hãng SEG [18]

Hình 1.16: Mô hình hệ thống cấp liệu tự động của hãng SEG

Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến tải được đặt dưới máng cân để thu nhận tác động của trọng lượng

khối vật liệu đi qua trên băng tải và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển Bộ điều khiển

sẽ kết hợp hai tín hiệu là: trọng lượng cân được với tốc độ băng tải được đo qua cảm

biến tốc độ để đưa ra giá trị hiển thị là kg hay tấn/giờ Bộ điều khiển có thể được kết

nối với máy tính

k Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Brabender [19]:

Hãng Brabender chuyên cung cấp các hệ thống cấp liệu tự động cho các loại

vật liệu dạng hạt trong đó có hệ thống cấp liệu tự động dạng cân lượng nguyên liệu

mất đi trong phễu chứa và sử dụng bộ phận cấp liệu dạng rung để cưỡng bức và dẫn

hướng dòng vật liệu đi vào thiết bị

Hình 1.17: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Brabender

Hệ thống cấp liệu này gồm có một bàn cân với cảm biến tải đặt bên dưới, một máng cấp liệu đặt bên dưới phễu chứa liệu và nam châm điện tạo rung động đặt dưới máng cấp liệu Biên độ rung động của động cơ được sử dụng làm tín hiệu phản hồi để điều khiển tuyến tính tốc độ cấp liệu

l Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Doteco của Ý [20]

Hãng Doteco chuyên cung cấp các các hệ thống cấp liệu tự động định lượng

theo khối lượng cho nhiều ngành công nghiệp như: sản xuất nhựa, dược phẩm, chế

biến thực phẩm… và các hệ thống đòi hỏi việc định lượng chính xác các thành phần trong sản phẩm để phục vụ cho quá trình pha trộn

Ø Hệ thống cấp liệu tự động định lượng theo khối lượng:

Hình 1.18: Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Doteco (Ý)

Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cấp liệu tự động của hãng Doteco hoạt động dựa trên nguyên lý định lượng gián đoạn theo khối lượng: nguyên liệu được điền đầy vào phễu phía trên và được giới hạn bởi cảm biến mức, sau đó nguyên liệu được xả xuống phễu cân bên dưới để cân và điều chỉnh lưu lượng để đạt năng suất yêu cầu

Đặc điểm:

- Kết cấu nhỏ gọn

- Độ chính xác cao

- Dễ vận hành, bảo trì

Ø Hệ thống cấp liệu tự động định lượng theo thể tích:

Hãng Doteco ngoài việc cung cấp các hệ thống cấp liệu tự động định lượng theo khối lượng cũng cung cấp các giải pháp định lượng theo thể tích đối với các

vật liệu dạng hạt

Hình 1.19: Hệ thống cấp liệu tự động bằng vít tải của hãng Doteco

Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cấp liệu tự động định lượng theo thể tích hoạt động thông qua việc điều khiển tốc độ của bộ phận cấp liệu bên dưới

Ưu điểm:

- Định lượng liên tục dòng vật liệu

- Kết cấu đơn giản

- Dễ vận hành, bảo trì

Nhược điểm:

- Có độ chính xác không cao

- Vật liệu dễ bị kẹt khi cấp liệu

m Hệ thống cấp liệu tự động của hãng K-TRON (Ý) [21]

Hãng K-TRON nổi tiếng với nhiều thiết bị cấp liệu tự động phục vụ trong nhiều ngành công nghiệp như: chế biến lương thực – thực phẩm, công nghiệp hóa chất, dược phẩm,… Trong đó có thiết bị cấp liệu tự động bằng vít tải dùng để cấp liệu tự động cho các loại vật liệu dạng hạt đi đến thiết bị và cung cấp nguyên liệu để phối trộn các vật liệu lại với nhau một cách liên tục

Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống cấp liệu tự động dựa trên nguyên lý định lượng theo thể tích, năng suất được xác định thông qua các giá trị khối lượng riêng vật liệu, độ tơi xốp, độ

ẩm, kích thước,… của vật liệu Việc điều khiển lưu lượng đi vào thiết bị phụ thuộc vào việc điều khiển tốc độ của bộ phận cấp liệu theo thể tích

Hình 1.20: Hệ thống cấp liệu tự động vít tải của hãng K-TRON

Ưu điểm:

- Chi phí thấp

- Định lượng liên tục dòng vật liệu

- Kết cấu đơn giản

Nhược điểm:

- Độ chính xác phụ thuộc vào tính chất của vật liệu

- Vật liệu dễ bị kẹt khi cấp liệu

Nhận xét:

Qua tình hình nghiên cứu và ứng dụng của các nhà chế tạo hệ thống cấp liệu

tự động đối với vật liệu dạng hạt dùng trong dây chuyền chế biến lương thực trên thế giới thì có rất nhiều hãng sản xuất và cung cấp các cân cấp liệu tự động phục vụ

cho nhu cầu tự động hóa dây chuyền sản xuất trong các nhà máy Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp liệu tự động tương tự nhau Tuy nhiên, tùy từng yêu cầu cụ thể trong quá trình sản xuất như: độ chính xác, không gian lắp đặt, năng suất, … mà các thiết bị cấp liệu tự động sẽ có các cấu hình khác nhau.Có hai dạng cấp liệu tự động được nghiên cứu và chế tạo nhiều nhất là:

- Hệ thống cấp liệu tự động định lượng liên tục theo khối lượng

- Hệ thống cấp liệu tự động định lượng gián đoạn theo khối lượng

- Hệ thống cấp liệu tự động định lượng liên tục theo thể tích

Do đó việc lựa chọn phương pháp cấp liệu và độ chính xác để phù hợp với dây chuyền chế biến lúa gạo là rất cần thiết

1.1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam

1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu và chế tạo hệ thống cấp liệu tự động ở Việt Nam

Các nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động cho các nhà máy sản xuất ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa phát triển rộng rãi, các nghiên cứu về hệ thống cấp liệu tự động cho các dây chuyền sản xuất chủ yếu được thực trong một số trường đại học như:

- Đề tài cấp trường “Thiết kế hệ thống định lượng tự động điều khiển bằng máy tính” được nghiệm thu vào 17/07/1999 của PGS.TS Thái Thị Thu Hà thuộc Bộ môn Chế tạo máy, Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh,

- Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Phú Anh Tuấn “Hệ thống điều khiển và giám sát thiết bị định lượng và đóng bao tự động sản phẩm dạng hạt” của Trường Đại học Phạm Văn Đồng [22]:

Hình 1.21: Mô hình hai hệ thống cấp liệu tự động định lượng liên tục và định

lượng gián đoạn theo khối lượng

Trong nghiên cứu của mình tác giả đã thiết kế và thi công hệ thống điều khiển giám sát hoạt động của thiết bị định lượng và đóng bao tự động các sản phẩm dạng hạt Trong nghiên cứu này trình bày hai loại định lượng cho sản phẩm dạng hạt là định lượng liên tục và định lượng gián đoạn Nghiên cứu này sử dụng cả hai phương án dùng PLC và dùng vi điều khiển có kết nối với máy tính để điều khiển

và giám sát quá trình sản xuất

Trong quá trình nghiên cứu hệ thống cấp liệu dạng rung dùng trong lĩnh vực xây dựng đối với vật liệu rời [23], tác giả Nguyễn Hữu Lộc đã đưa ra các thông số ảnh hưởng đến năng suất và sai số của hệ thống cấp liệu tự động dạng rung như: chiều cao cửa sập, góc nghiêng máng rung, độ cứng lò xo, tần số rung của động cơ gây rung động, độ cứng của lò xo, dung tích phễu cấp liệu và độ ẩm của hạt

Hình 1.22: Thực nghiệm với hệ thống cấp liệu tự động bằng máng rung tại

Tổng Công ty Cơ khí GTVT ở Đông Anh – Hà Nội

Thông qua quá trình làm thực nghiệm tác giả đã đưa ra mối quan hệ của các thông số ảnh hưởng đến năng suất và sai số như:

- Năng suất của máng rung tỉ lệ thuận với chiều cao của cửa xả và sai số nằm throng giới hạn cho phép

- Khi góc nghiêng của máng rung tăng thì năng suất tăng theo và tăng khá đều đặn

- Khi tần số rung tăng thì năng suất tăng mạnh, đặc biệt là đối với các vật liệu

Người công nhân vận hành từng thiết bị đó chịu trách nhiệm giám sát hoạt động của từng thiết bị đó và tự điều chỉnh để đạt được giá trị mong muốn

Do đó, các giá trị mà người công nhân giám sát được chỉ mang tính định tính

và không chính xác do vậy khó cho người công nhân vận hành đặc biệt là với những người công nhân tay nghề không cao

Nhìn chung, tại Việt Nam hiện nay, tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống cấp liệu tự động cho các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo vẫn chưa được chú tâm đến Các công ty lớn như SINCO, Bùi Văn Ngọ, VinaPro hay LAMICO cũng chưa có nghiên cứu và ứng dụng

Xuất phát từ nhu cầu thực tế của các nhà sản xuất, chế biến lúa gạo trong nước và khu vực, đồng thời theo quan điểm chỉ đạo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, đã đến lúc cần nghiên cứu tự động hóa các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo xuất khẩu nhằm tăng năng suất, cải thiện chất lượng gạo xuất khẩu, giảm tỷ lệ hao hụt và tiêu hao năng lượng trong dây chuyền

Hiện nay, Công ty Cổ phần Cơ khí Chế tạo máy Long An (LAMICO) đang muốn triển khai hệ thống giám sát và điều khiển cho dây chuyền chế biến lúa gạo 8 – 10 tấn/h nên cần phải có hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị chế biến lúa gạo để phục vụ cho hệ thống giám sát hệ thống giám sát và điều khiển

1.1.4 Hiện trạng của hệ thống cấp liệu hiện trong các dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam hiện nay

Trong các dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam hiện nay nói chung và trong dây chuyền chế biến lúa gạo với các thiết bị do Công Ty Cổ Phần Cơ khí Chế tạo máy Long An (LAMICO) chế tạo thì: Người công nhân điều chỉnh năng suất cấp liệu cho các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo bằng cách thay đổi khe

hở hoặc chỉ đóng/mở của cửa cấp liệu trong quá trình vận hành

Do việc vận hành hệ thống cấp liệu hoàn toàn phụ thuộc vào tay nghề và cảm tính của người công nhân nên hệ thống cấp liệu hiện nay có một số hạn chế sau:

- Không kiểm soát được năng suất cấp liệu vào máy do lượng nguyên liệu đi vào máy nhiều hay ít, ổn định hay không ổn định phụ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm của người công nhân vận hành

- Không ổn định và đồng bộ năng suất của toàn bộ dây chuyền do trong mỗi ca trực người công nhân lại điều chỉnh một giá trị khe hở khác nhau

- Ảnh hưởng đến các thông số công nghệ khác trong quá trình vận hành thiết

bị làm giảm chất lượng thành phẩm ở đầu ra

- Ảnh hưởng đến khả năng làm việc của thiết bị do tải của thiết bị không ổn định

1.2 Tính cấp thiết của luận văn

Qua quá trình tìm hiểu tình hình nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị tự động cấp liệu trên thế giới và thực trạng của hệ thống cấp liệu trong các dây chuyền chế biến lúa gạo ở Việt Nam hiện nay, cũng như nhu cầu cần phải giám sát và điều khiển năng suất của các thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo của Công ty Cổ phần Cơ khí Chế tạo máy Long An (LAMICO) thì yêu cầu đặt ra là cần phải nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo

1.3 Mục tiêu của luận văn

Nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho một số thiết bị trong dây chuyền chế biến lúa gạo nhằm:

- Tự động điều khiển năng suất trong dây chuyền chế biến lúa gạo

- Đồng bộ năng suất của các thiết bị dây chuyền chế biến lúa gạo

- Giảm tổn thất năng suất trong quá trình vận hành

- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

- Nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sản xuất

- Nâng cao hiệu suất làm việc của thiết bị

1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của luận văn

Luận văn này chỉ giới hạn nghiên cứu trong các phạm vi sau:

- Nghiên cứu hệ thống cấp liệu tự động cho dây chuyền chế biến lúa gạo có năng suất 8 – 10 tấn/h

- Vật liệu nghiên cứu: thóc, gạo và hỗn hợp trấu, gạo, tấm

- Đưa ra giải thuật điều khiển cho các hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền chế biến lúa gạo

- Đề xuất lựa chọn phần cứng điều khiển và các bộ thu nhận tín hiệu cho hệ thống cấp liệu tự động

1.5 Nội dung cần thực hiện

Các nội dung cần thực hiện trong luận văn theo trình tự được thể hiện trong hình 1.23

Hình 1.23: Các nội dung cần thực hiện trong luận văn

1.5.1 Xác định các đối tượng và yêu cầu cần cấp liệu tự động

Thông qua việc tìm hiểu qui trình công nghệ của dây chuyền sản xuất thực tế từ

đó xác định đối tượng và yêu cầu cần cấp liệu tự động của các thiết bị trong dây chuyền

1.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án cấp liệu tự động

Sau khi xác định các đối tượng và yêu cầu cần cấp liệu của các thiết bị kết hợp với việc tìm hiểu các phương pháp cấp liệu trên thế giới đi đến phân tích, lựa chọn phương án cấp liệu tự đông phù hợp với các loại vật liệu đầu vào của các thiết bị

trong dây chuyền chế biến lúa gạo

1.5.3 Xác định cấu hình chung của hệ thống cấp liệu tự động

Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cấp liệu tự động

Phân tích và lựa chọn phương

cầu cần cấp liệu