Đồ Án Ứng dụng biến tần tiết kiệm năng lượng cho hệ thống quạt máy lạnh làm mát clinker trong nhà máy xi m

LỜI MỞ ĐẦU
Trên thế giới hiện nay, các nguồn năng lượng tự nhiên như than đá, dầu mỏ, khí đốt đang dần cạn kiệt do sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp. Bên cạnh đó việc sử dụng những thiết bị không hợp lý và đã quá cũ cũng góp phần giảm năng suất và tăng hao phí năng lượng trong các nhà máy. Do đó vấn đề tìm kiếm ra những nguồn năng lượng mới cũng như sử dụng hợp lý và tiết kiệm năng lượng đang rất được quan tâm. Việc sử dụng các thiết bị và giải pháp tiết kiệm điện dần trở thành tất yếu trong các nhà máy, nhất là các nhà máy công nghiệp lớn.
Ở Việt Nam, trong hơn 10 năm trở lại đây, việc trang bị tự động hóa cho các nhà máy không những nâng cao năng suất, giảm được sự vất vả cho người vận hành mà còn góp phần tích cực trong việc tiết kiệm chi phí sản xuất. Không nằm ngoài xu thế đó, ngành công nghiệp xi măng nước ta, xuất hiện từ thời kì đầu của thời đại công nghiệp, công nghệ sản xuất cũng đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển và ngày càng hoàn thiện hơn. Các dây chuyền, trang thiết bị cung cấp cho ngành đang dần được tự động hóa để đáp ứng các chỉ tiêu về kỹ thuật và môi trường khắt khe cũng như trong việc tiết kiệm chi phí để giảm giá thành sản phẩm.
Với đề tài tốt nghiệp “ Ứng dụng biến tần tiết kiệm năng lượng cho hệ thống quạt máy lạnh làm mát clinker trong nhà máy xi măng ” nhiệm vụ của của chúng em là:



Tìm hiểu và nắm vững quy trình công nghệ sản xuất xi măng từ khai thác, nghiền liệu đến đóng gói sản phẩm và những đặc thù riêng của nhà máy.
Tìm hiểu cấu trúc – nguyên lý công đoạn làm mát clinker.
Nghiên cứu sử dụng thiết bị : Biến tần, PLC và các phần mềm ứng dụng liên quan như WINCC và STEP7 – MICROWIN.
Ứng dụng thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho công đoạn làm mát clinker.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Doãn Phước , tập thể nhân viên trong công ty ASEATEC và toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Điều Khiển Tự Động đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong quá trình thực tập và làm đồ án tốt nghiệp. Tuy nhiên do còn hạn chế về mặt kiến thức và thời gian, do vậy mặc dù đã rất cố gắng nhưng đồ án của chúng em cũng không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý và bổ xung của các thầy cô giáo.

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
DANH MỤC CÁC HÌNH 5
DANH MỤC CÁC BẢNG 7
Chương I : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND 8
1.1. Khái niệm chung và các thành phần hóa học của xi măng 8
1.2. Nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clinker xi măng 8
1.2.1. Nguyên liệu sản xuất xi măng 8
1.2.1.1. Đá vôi 8
1.2.1.2. Đất sét 9
1.2.1.3. Một số loại phụ gia dùng trong sản xuất xi măng 9
1.2.2. Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy xi măng 10
1.2.2.1. Nhiên liệu rắn 10
1.2.2.2. Nhiên liệu khí 10
1.2.2.3. Nhiên liệu lỏng 10
1.3. Công nghệ sản xuất xi măng 10
1.3.1.Giai đoạn 1: Gia công, đồng nhất nguyên liệu, nhiên liệu và chuẩn bị phối liệu 13
1.3.1.1. Khai thác và vận chuyển nguyên liệu 13
1.3.1.2. Gia công sơ bộ nguyên liệu 13
1.3.1.3. Đồng nhất sơ bộ nguyên liệu 14
1.3.1.4. Quá trình nghiền liệu 14
1.3.1.5. Đồng nhất phối liệu 15
1.3.2.Giai đoạn 2: Nung hỗn hợp phối liệu thành clinker và làm mát clinker 18
1.3.2.1. Lò nung và tháp tiền nung 18
1.3.2.2. Làm mát clinker 19
1.3.3. Giai đoạn 3 : Gia công, ủ và nghiền clinker với các phụ gia khác . 19
1.3.3.1. Ủ clinker 19
1.3.3.2. Đập clinker và phụ gia 20
1.3.3.3. Nghiền clinker và phụ gia trong máy nghiền 20
1.3.3.4. Đóng bao 21
1.4. Đặc điểm cơ bản của dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng 22
1.5. Các chỉ tiêu cần đạt được trong quá trình sản xuất xi măng 23
1.5.1. Chỉ tiêu về suất tiêu hao năng lượng 23
1.5.2. Chỉ tiêu phát thải ra môi trường 23
1.5.3. Chỉ tiêu về ổn định chất lượng sản phẩm 24
Chương II : CÔNG ĐOẠN LÀM MÁT CLINKER 25
2.1. Mục đích 25
2.2. Công nghệ làm mát clinker kiểu ghi 26
2.2.1. Cấu tạo chung của máy làm mát kiểu ghi 26
2.2.1.1. Buồng máy 27
2.2.1.2. Ghi thép chịu nhiệt 27
2.2.1.3. Quạt làm mát 28
2.2.2. Nguyên lý làm việc của máy làm mát kiểu ghi 29
2.3. Đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng : 30
Chương III : GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 31
3.1. Biến tần MICROMASTER 440 (MM440) 31
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần 31
3.1.2. Các đầu dây điều khiển và sơ đồ nguyên lý 32
3.1.3. Cách cài đặt tham số của biến tần 35
3.1.3.1. Cài đặt mặc định 35
3.1.3.2. Truyền thông qua BOP 36
3.1.3.3. Cài đặt thông số 37
3.1.4. Các tham số thông dụng của biến tần 43
3.2. PLC S7-200 51
3.2.1. Cấu tạo phần cứng 51
3.2.2. Chương trình của PLC S7-200 54
3.2.2.1. Vòng quét chương trình 54
3.2.2.2. Cấu trúc chương trình 54
3.2.3. Phần mềm STEP7 – MICROWIN 54
3.2.3.1. Giao diện phần mềm 55
3.2.3.2. Một số thành phần quan trọng 56
3.3. Phần mềm WINCC 6.0 58
3.3.1. Tổng quan về WinCC 58
3.3.2. Cấu hình WinCC V6.0 58
3.3.2.1. Các loại Project 58
3.3.2.2. WinCC Explorer 59
3.3.2.3. Các thành phần cơ bản trong một project của WinCC 60
3.3.2.4. Các trình soạn thảo 60
3.3.2.5. Tag và Tag Groups 61
3.3.3. Giới thiệu một số trình soạn thảo và đối tượng chuẩn của WinCC 62
3.3.3.1. Thiết kế đồ họa của WinCC (Graphics Designer) 62
3.3.3.2. Tag Logging 64
3.3.3.3. Trình soạn thảo Report 66
3.3.3.4. Trình soạn thảo Alarm-Logging 68
Chương IV : GHÉP NỐI GIỮA PC, PLC VÀ BIẾN TẦN 70
4.1. Giao diện truyền thông OPC 70
4.1.1. Tổng quan về kiến trúc OPC 70
4.1.2. OPC Server 72
4.2. Điều khiển biến tần thông qua giao thức USS 73
4.2.1. Giao thức USS (USS protocol) 73
4.2.2. Kết nối giữa PLC và biến tần 74
4.2.2.1. Sơ đồ nối dây 75
4.2.2.2. Cài đặt tham số biến tần 75
4.2.3. Các lệnh của thư viện USS library 77
4.3. Ghép nối PC và PLC 81
4.3.1. Kết nối nguồn CPU S7-200 81
4.3.2. Kết nối cáp RS-232 / PPI Multi – Master 81
4.3.3. Thiết lập các thông số truyền thông 82
4.4. Kết nối WINCC và PLC S7-200 83
Chương V : ỨNG DỤNG VÀO ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ QUẠT LÀM MÁT CLINKER 91
5.1. Cấu trúc hệ thống và bài toán công nghệ 91
5.1.1. Cấu trúc hệ thống 91
5.1.2. Bài toán công nghệ 92
5.2. Lập trình hệ thống 92
5.3. Thiết kế giao diện vận hành 95
5.3.1. Màn hình giao diện quá trình 95
5.3.2. Màn hình trạng thái của quạt làm mát 95
KẾT LUẬN 101
PHỤ LỤC : Chương trình điều khiển giám sát công đoạn làm nguội clinker 102
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 115