Vấn đề tự động truyền động điện trong công nghệ sản xuất giấy và các thiết bị phục vụ quá trình sản xuất giấy

công nghệ tạo thành một chu trình khép kín từ sản xuất nguyên vật liệu , tinh chế , sản xuất , xử lý chất thải tạo điện năng phục vụ sản xuất và kinh doanh . Để tờ giấy có được chất lượng cao, ngoàiviệc áp dụng các phương pháp kỹ thuật trong công nghệ sản xuất thì vấn đề tự động trong truyền động là vô cùng quan trọng. Điều này đã được áp dụng rất thành công tại công ty Giấy Bãi bằng. Được sự giúp đỡ tận tình của các cán bộ CNV trong công ty em đã được tiếp cận với quá trình sản xuất có tính tự động hoá cao này. Sau thời gian 4 tuần tìm hiểu trực tiếp tại công ty, cụ thể là tại phân xưởng xeo, em đã biết được thêm nhiều điều, đặc biệt là sự khác nhau giữa thực tế và lý thuyết. Kết hợp thực tế và bài học ,với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nội dung thực tập theo yêu cầu của bộ môn. Sau đây em xin trình bày nội dung bản báo cáo thực tập này. CHƯƠNG I Cơ cấu tổ chức và quản lý điều hành tại công ty giấy bãi bằng Công ty gồm 5 xí nghiệp thành viên và nhà máy chính : 1 . Nhà máy điện. Nhiệm vụ sản xuất điện hơi nước và cung cấp nước cho các vùng phụ cận. Nhà máy điện gồm 3 phân xưởng : -Phân xưởng lò -Phân xưởng điện máy -Phân xưởng nước 2 . Nhà máy bột và giấy . Đây là bộ phận chính sản xuất ra sản phẩm chính của Công ty : giấy viết , giấy gói , giấy photocoppy,...Nhà máy gồm 3 phân xưởng: -Phân xưởng nguyên liệu . -Phân xưởng bột. -Phân xưởng Giấy 3 . Nhà máy Hoá chất. Nhiệm vụ sản xuất ra Clo, nước gia ven,... để tẩy trắng bột giấy . Nhà máy gồm 2 phân xưởng chính : -Phân xưởng sản xuất Clo. -Phân xưởng xử lí nước. 4 . Xí nghiệp Vận tải. Nhiệm vụ chính là vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm cho Công ty. Xí nghiệp gồm có : -Phân xưởng sửa chữa. -Ngành vận tải bộ . -Ngành vận tải thuỷ. 5 . Xí nghiệp Bảo dưỡng. Nhiệm vụ sửa chữa và bảo dưỡng các thiết bị máy móc trong toàn bộ Công ty . Xí nghiệp gồm có các phân xưởng : 1-Phân xưởng sữa chữa cơ khí. 2-Phân xưởng Điện . 3-Phân xưởng Thông tin -Đo lường. 4-Phân xưởng xây dựng. Ngoài ra Công ty còn có các phòng ban chức năng phục vụ cho sản xuất cũng như tiêu thụ sản phẩm như phòng vật tư , phòng phụ tùng, phòng kỹ thuật, phòng thị trường , phòng tài vụ, phòng đời sống , phòng bảo vệ. Xí nghiệp Bảo dưỡng Xí nghiệp vận tải nhà máy điện nhà máy giấy nhà máy hoá chất Tổ chức và sự liên quan giữa các thành viên tổng giám đốc Phó tổng giám đốc kỹ thuật Phó tổng giám đốc kinh tế Phó tổng giám đốc sản xuất Phó tổng giám đốc đời sống Phó tổng giám đốc đ.tư -mở rộng XN Bảo dưỡng XN vận tải NHà máy điện NHà máy giấy nm hoá chất Phân bố điều hành tổng thể Công ty Giấy Bãi Bằng Phó tổng giám đốc văn -thể CHƯƠNG II giới thiệu công nghệ và hệ thống cung cấp điện của công ty Với công suất thiết kế 55.000 tấn giây năm. Công ty giấy Bãi Bằng tiêu thụ một lượng điện năng khoảng 20-25MW và nhiệt năng rất lớn, đồng thời thải ra môi trường một lượng chất thải hữu cơ (30% nguyên liêu) và hoá chất lớn. Do vậy sự có mặt của một nhà máy điện là cân thiết. Nhà máy điện là nguồn cung cấp điện chủ yếu cho nhà máy với tổng công suất thiết kế khoảng 28MW. Khi hoạt động bình thường nguồn điện do nhà máy điện cung cấp đảm bảo hoạt động cho toàn bộ công ty, từ điện trong sinh hoạt, đến điện sản suất. Khi công suất do nhà máy điện sản suất thừa, phần công suất này có thể bán lên lưới điện quốc gia hoặc mua điện từ lưới (khi công suất phát không đủ cho hoạt động của nhà máy) thông qua trạm biến áp của nhà máy. Việc hoà đồng bộ vào lưới điện quốc gia có thể được thực hiện bằng tay hoặc thông qua hệ thống hoà đồng bộ tự động. Nhà máy điện có hai máy phát ba pha do Simen chế tao điện áp đầu cực mỗi máy là 10KV. Công suất máy 1 là 12MW, máy còn lai là 16MW. Chúng được kéo bởi 2 turbin, turbin ngưng và turbin đối áp. Môt lượng hơi được trích ra từ turbin đối áp cung cấp cho nhà máy bột và nhà máy giấy. Nhà máy có hai hệ thống lò đốt, lò động lực và lò hơi thu hồi.Trong đó hệ thống lò hơi thu hồi rất có ý nghĩa về mặt kinh tế và môi trường. Nó giải quyết vấn đề về nhiệt năng và điện năng nhờ sử dụng nhiên liêu là dịch đen (chất thải trong quá trình nấu bột). 1 . Mạng điện cơ sở của nhà máy Điện áp ba pha 10KV của hai máy phát của nhà máy điện được đưa về hệ thống thanh cái chung của công ty theo hai đường riêng biệt. Mỗi máy đều được phân thành hai nhánh qua các máy cắt 10KV, và dao cách li đưa điện về hệ thống thanh cái ba pha A và B. Hệ thống thanh cái gồm hai bộ A và B, mỗi bộ gồm 3 thanh. Hai máy phát có thể làm việc theo chế độ 3 pha trung tính cách điện, hoặc 3 pha trung tính nối đất. Hai hệ thống thanh cái 3 pha A và B làm việc độc lập nhau. Các thanh cái A thường dùng làm thanh cái chính, thanh cái B là các thanh cái dự phòng. Giữa hai hệ thông thanh cái liên lạc với nhau thông qua máy cắt liên lạc. Điều này làm cho việc vận hành rất linh hoạt. Sơ đồ cấp điện của nhà máy theo sơ đồ hinh tia, với hai nguồn cấp điện, ngoài nguồn điện nhà máy điện. Điều này làm cho độ tin cậy cung cấp điện của nhà máy rất cao. Đường dây 3 pha 110KV từ Việt Trì và Thác Bà đưa vê hệ thống 2 thanh cái ba pha 110 kV riêng biệt các thanh cái được liên lạc với nhau thông qua máy cắt liên lạc. Từ các hệ thống thanh cái điện áp 110kV thông qua dao cách ly và máy cắt. Từ thanh cái này điện áp 110kV qua dao cách ly và máy cắt đến MBA của nhà máy từ đó điện áp được hạ xuống 10kV phía thứ cấp của biến áp có trung tính cách điện hoặc nối đất. Từ trạm biến áp điện áp được đưa đến hệ thống các thanh cái A và B theo hai đường riêng biệt qua các máy cắt. Từ các thanh cái Avà B điện áp 10kV được đưa đến TBA của các phân xưởng bằng cáp ngầm. 2 . Sơ đồ cấp điện của phân xưởng Xeo Đối với phân xưởng xeo , điện áp được cấp theo hai đường cáp đến hê thống gồm hai bộ thanh cái 3 pha. Các bộ thanh cái được liên hệ với nhau qua máy cắt liên lạc. Các đường cáp lấy điện trên các thanh cái A và B thông qua các máy cắt và dao cách ly .Từ các trạm biến áp phân xưởng điện áp được giảm xuống 660V, hay 380V cung cấp cho các thiết bị. 3 . Giới thiệu qui trình sản xuất giấy 4 . Quy trình công nghệ máy xeo giấy (Hình vẽ trang bên) Sau khi bột được phối trộn các phụ gia thích hợp, được sàng bỏ cát ,sỏi ,xơ ,sợi... bột được bơm lên hòm phun bột , bắt đầu hình thành tờ giấy. 1- Hòm phun bột Chức năng: Phân phối một lượng bột đồng đều trên lưới. Giữ cho dòng bột không xáo trộn phá vỡ sự hình thành tờ giấy. Bộ phận hình thành Hòm phun Chức năng : Hình thành nên tờ giấy ướt Việc hình thành nên tờ giấy được thực hiện giữa hai bề mặt của lưới đôi: lưới trong rộng 7.350mm, dài 22.000 mm. Lưới ngoài rộng 4350 mm, dài 18.000 mm. Ưu thế của việc tạo hình như thế hạn chế bề mặt tự do của dòng chảy trên lưới. Trên bộ phận hình thành, nước được thoát ra theo cả hai chiều dài tạo hình và giấy sẽ có bề mặt đồng nhất . 2- Bộ phận ép ép 1 ép 2 ép 3 Chức năng : Dùng lực cơ học để ép tờ giấy đạt trên điểm bão hoà. ở phần này mục tiêu tách nước đến độ khô của tờ giấy khoảng 22%. Công đoạn này cũng góp phần làm cho tờ giấy có chất lượng tốt hơn. Ngoài nhiệm vụ tách nước, nó còn có nhiệm vụ dẫn giấy từ bộ phận lưới sang bộ phận sấy , tăng độ bền và độ nhẵn của tờ giấy. Bộ phận ép có số lượng cặp ép và cấu trúc khác nhau. Một cặp ép bao gồm giá đỡ và hai lô. Lô dưới thường được lắp trên một ổ cố định và là lô dẫn động. Sự ép xảy ra ở khoảng giữa lô trong khe ép. Tờ giấy được chăn dẫn qua khe ép . Tờ giấy ướt được chuyển trực tiếp từ lưới tới trục ép hút chân không. Chức năng quan trọng của lưới ép là chống tạo vết trên tờ giấy. Từ tổ ép 1 tờ giấy được chuyển tới bộ phận ép lưới ở tổ hai. Tổ hai gồm một lưới nhựa giữa chăn ép và trục ép phía dưới làm giảm áp suất thuỷ tĩnh trong tuyến ép. Từ chăn ép 2, tờ giấy được chuyển tới tổ ép nhẵn (ép 3) qua một khoảng kéo hở .Tổ ép này không có chăn nên không có nhiệm vụ tách nước mà chỉ có tác dụng làm cho hai mặt của tờ giấy mịn và phẳng hơn . 3- - Bộ phận sấy Khi tờ giấy rời khỏi bộ phận ép sẽ có độ khô vào khoảng 40% và nhiệt độ khoảng 25-30 °C. Trong bộ phận sấy lượng nước còn lại sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi .Sấy là một quá trình vận chuyển nhiệt và nước trong đó nhiệt được chuyển qua vùng bay hơi nước bốc lên đi qua bề mặt của tờ giấy và luồng khí thông gió . ở máy này, tờ giấy được sấy khô tới khi hàm lượng chất khô 94% ở bộ phần sấy chính. Sau đó tờ giấy đi qua bộ phận ép gia nhựa .ở đó nước cùng hoá chất được tờ giấy hấp thụ và lượng nước này được làm khô ở bộ phận sấy thứ hai (gọi là bộ phận sấy nhựa ). Giấy thành phẩm sẽ có Nhóm sấy có 8 lô hàm lượng khô là 92-94%. Bộ phận sấy bao gồm 34 lô sấy, trong đó 24 lô nằm trong bộ phận sấy chính, 10 lô nằm trong bộ phận sấy nhựa . Giấy đã sấy khô được làm nguội trên 2 lô làm lạnh . Tất cả các lô đều có đường kính 1,5 m. CHƯƠNG III hệ truyền động máy xeo giấy 3.1 . Yêu cầu chung Công đoạn xeo giấy là công đoạn hình thành nên tờ giấy cuộn từ bột giấy. Với chiều dài hơn 100 m, công đoạn xeo giấy được thiết kế đảm bảo tờ giấy hình thành được liên tục từ đầu đến cuối một cách thông suốt, hạn chế giấy bị đứt, bị nhăn trong quá trình làm việc. Do đó yêu cầu hệ truyền động cho từng động cơ và cả hệ thống là sự đồng bộ tốc độ đảm bảo theo đặc trưng của quá trình công nghệ. Trong quá trình xeo giấy, tờ giấy đi qua nhiều công đoạn như hình thành, ép, sấy, ép quang, từ dạng lỏng hình thành nên tờ giấy, do đó chiều dài tờ giấy sẽ tăng lên theo từng công đoạn. Mặt khác tốc độ cả hệ thống thay đổi tuỳ theo yêu cầu sản xuất cụ thể là công suất sản xuất từng ngày từng tháng, từng quý, kế hoạch năm, từ lúc chạy máy ban đầu đến khi đạt tốc độ làm việc đòi hỏi hệ truyền động phải đảm bảo yêu cầu cụ thể đảm bảo sai số nhỏ về mặt tốc độ giữa các khâu, các công đoạn. Từ những yêu cầu đó, với công nghệ thập niên 70 hệ truyền động được chọn đó là hệ truyền động một chiều Thyristor - Động cơ (T - Đ). Đặc trưng hệ T - Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn, khả năng điều chỉnh tốc độ sâu, van bán dẫn công suất lớn có hệ số khuyếch đại công suất cao, thuận tiện cho việc dùng các hệ thống điều chỉnh tự động sử dụng các mạch vòng nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống. 3 . 2 . Hệ thống truyền động cho máy xeo. Hệ thống truyền động cho máy xeo sử dụng công nghệ thiết bị của hãng ASEA sản xuất. Các động cơ được truyền động từ những bộ điều chỉnh giống nhau về kết cấu, gồm 2 mạch vòng điều chỉnh: mạch vòng điều chỉnh tốc độ và mạch vòng điều chỉnh dòng điện. Các bộ điều chỉnh nhận tín hiệu chủ đạo từ tín hiệu điện áp chủ đạo chung (Mater voltage) được đặt ở thiết bị điều khiển trung tâm. Tuy nhiên, các động cơ không quay cùng tốc độ nên việc sai lệch tốc độ được điều chỉnh riêng lẻ từ các bộ phận điều chỉnh riêng của các động cơ. 3.2.1 – Sơ đồ hệ thống truyền động điện hệ thống máy xeo. Hệ truyền động máy xeo bao gồm: - Truyền động động cơ một chiều. - Truyền động động cơ xoay chiều. Các bộ truyền động gồm động cơ và bộ điều chỉnh cho động cơ đó. Nguồn cung cấp được lấy từ biến áp, qua các thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ và bộ biến đổi cung cấp cho động cơ. Trong đó bao gồm 26 động cơ, 24 động cơ một chiều và 02 động cơ xoay chiều. Các động cơ và cơ cấu truyền động cơ khí đặt tại hiện trường, các bộ điều chỉnh được đặt tập trung tại các phòng (Unit). Hệ thống tủ được bố trí trong phòng như sau: - Tủ YD 1 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 1 ở bộ phận lưới, nhiệm vụ dẫn động chính. - Tủ YD 2: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 2 ở bộ phận lưới làm nhiệm vụ dẫn động chính. - Tủ YD 3: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 3 và số 4 ở bộ phận ép. - Tủ YD 4 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 5 và động cơ số 6. -Tủ YD 5: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 7 và động cơ số 8 ở bộ phận ép. - Tủ YD 6 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 9 ở bộ phận sấy 1. -Tủ YD 7: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 10 ở nhóm sấy số 2. -Tủ YD 8: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 11 ở nhóm sấy số3. -Tủ YD 9 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 12, 13, 14 ở bộ phận ép. - TủYD 10: Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 17 ở nhóm sấy 4. - Tủ YD 11 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số18 ở nhóm sấy 5. Tủ YD 12 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 19 ở lô lạnh. - Tủ YD13 : Tủ dự phòng. - Tủ YD 14 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 20, 23, 24 của ép quang một chiều. -Tủ YD 15 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 25 của máy cuộn. - Tủ YD 16 : Điều khiển và cấp nguồn cho động cơ số 26 của bộ phận khởi động lô thay thế. - Một tủ riêng dành cho điều khiển biến tần, máy ép quang xoay chiều. Tất cả các tủ điều khiển đều nhận tín hiệu điều khiển từ tủ điều khiển trung tâm KD1. Từ đây các tín hiệu chủ đạo được gửi đi đến các tủ riêng để điều khiển các bộ biến đổi. 3.2.1.1 – Truyền động một chiều. Hệ truyền động một chiều được thiết kế lắp đặt từ lúc xây dựng nhà máy. Mô hình truyền động một chiều dây chuyền như hình vẽ a - Sơ đồ truyền động một chiều. Sơ đồ truyền động một chiều của các động cơ một chiều được thiết kế giống nhau bao gồm bộ điều chỉnh, bộ biến đổi và động cơ. Sơ đồ có dạng hình vẽ Trong đó: - Uwđ - Tín hiệu đặt lấy từ bộ điều khiển chung KD1. Rw - Bộ điều chỉnh tốc độ. - RI - Bộ điều chỉnh dòng điện. CB I - Cảm biến dòng điện. FT - Máy phát tốc. ĐC Rw RI - BBĐ SI CB I Ktừ FT T T N N - + Uwđ Sơ đồ truyền động một chiều. SI - Hàm truyền khâu phản hồi dòng điện. BBĐ - Bộ biến đổi. b - Sơ đồ mạch bộ điều chỉnh cho hệ máy xeo. Giá trị tốc độ thực Đặt tốc độ chủ đạo Đồng hồ báo tốc độ đặt Khâu tạo điện áp chủ đạo. Điện áp chủ đạo Khâu tạo điện áp chủ đạo KD1 đặt giá trị điện áp chủ đạo chung cho cả dây chuyền máy xeo làm việc và điều chỉnh tốc độ đồng bộ giữa các khâu có dạng hình vẽ Quá trình điều chỉnh đồng bộ tốc độ có thể thực hiện theo các phương pháp khác nhau, ở đây ta dùng phương pháp điều chỉnh đồng bộ tốc độ và sức căng bằng điều chỉnh điện áp phần ứng dùng nguồn cung cấp riêng cho động cơ. Phương pháp này có ưu điểm đơn giản, phù hợp với đặc điểm công nghệ của quá trình sản xuất giấy đó là tốc độ đầu vào và đầu ra khác nhau, cho nên cần có sự chỉnh định riêng cho từng nhóm truyền động cùng tốc độ. Rw RI - BBĐ SI CB I Ktừ FT - + Uwđ Sơ đồ nguyên lí điều chỉnh đồng bộ tốc độ và sức căng. RT ST LOAD CELL ĐC UTđ Nguồn 3 pha UCC Giá trị điện áp chủ đạo từ +10 á +11 V, tuỳ theo quá trình vận hành. Các khâu điều chỉnh tốc độ (Rw) và điều chỉnh dòng điện (RI) dùng khâu tỷ lệ – tích phân (PI). Sự có mặt của mạch vòng sức căng làm cho chất lượng quá trình điều chỉnh càng chính xác hơn. Trong quá trình làm việc các bộ điều chỉnh nhận cùng tín hiệu điện áp chủ đạo từ khối KD1. Tuy nhiên lúc đầu chạy máy, tốc độ được tăng dần nhờ tín hiệu đặt Crawl và tăng dần lên tốc độ làm việc. Do việc truyền động liên hệ nhau giữa các khâu là băng giấy không có khả năng truyền lực kéo cho nên xảy ra tình trạng giấy bị đứt hoặc chùng cục bộ giữa các lô, các khâu với nhau, lúc đó ta dùng nút Slack take-up để căng giấy. Sơ đồ khối truyền động một chiều như hình vẽ (Sơ đồ điều khiển chung) Trong đó: - Tín hiệu Master voltage (MV) đặt giá trị tốc độ chung cho cả hệ thống truyền động máy xeo. - Tín hiệu Cascade master voltage điều chỉnh tốc độ phù hợp giữa các động cơ truyền động cho các bộ phận trong hệ thống máy xeo. - Tín hiệu Slack take-up dùng điều chỉnh sức căng cục bộ trong từng thời điểm nhất định. - Tín hiệu Crawl and inch đặt giá trị tốc độ khi vận hành ở chế độ chạy bò và khởi động kiểm tra. 3.2.1.2 Truyền động xoay chiều. a – Mục đích, vị trí truyền động xoay chiều. Bản thân hệ thống truyền động máy xeo không thiết kế có hệ thống truyền động xoay chiều do nhiều nguyên nhân, ngày nay truyền động một chiều ngày càng bộc lộ những khuyết điểm thì truyền động xoay chiều càng chiếm được những ưu điểm rõ rệt với những hệ thống truyền động có điều chỉnh tốc độ. Do đó truyền động xoay chiều đang được áp dụng ngày càng lớn chiếm tỷ trọng ngày càng cao so với truyền động một chiều và cụ thể đang được áp dụng trong công nghệ ép quang ở dây truyền xeo giấy. Với những ưu điểm của mình như giá thành truyền động và chế tạo thấp, sử dụng trực tiếp nguồn điện lưới, vận hành đơn giản, khả năng quá tải lớn, do đó truyền động xoay chiều đang phát huy sức mạnh trong công nghệ truyền động xoay có điều chỉnh tốc độ. b - Sơ đồ nguyên lí bộ biến tần. Mô hình truyền động xoay chiều có dạng hình vẽ f thay đổi f = 50 Hz Nguồn xoay chiều 3 pha ~ ~ Khối điều khiển Biến áp Động cơ converter Sơ đồ khối của bộ truyền động xoay chiều. Các thành phần chính của bộ biến tần đều giống nhau bao gồm: Máy biến áp cung cấp nguồn cho truyền động. Bộ biến tần (Converter). Khối điều khiển cho biến tần Khối điều khiển cho biến tần là khâu quan trọng quyết định sự làm việc của biến tần. Có thể nói, đây là bộ não của bộ biến tần, nó quyết định toàn bộ hoạt động của các van công suất từ đó cấp dòng, áp cho các động cơ không đồng bộ hoạt động. Trong nội dung báo cáo này em đề cập đến phần truyền động cho máy ép quang phần xoay chiều. Các nội dung cụ thể của truyền động phần xoay chiều sẽ trình bày ở các chương sau. 3.2.2 Yêu cầu hệ truyền động máy xeo giấy. Xuất phát từ những đặc điểm trên, truyền động cho máy xeo giấy có những yêu cầu truyền động rất phức tạp, một trong những yêu cầu hàng đầu đó là đồng bộ hoá tốc độ giữa các khâu trong dây truyền công nghệ và đảm bảo sức căng giấy theo các giá trị đặt cho từng loại giấy. Từ những yêu cầu đó hệ thống truyền động cho máy xeo giấy được thiết kế rất hoàn thiện với 3 mạch vòng điều chỉnh trong các hệ truyền động . Các mạch vòng được tính toán, chỉnh định rất chính xác, tỉ mỉ. 3.2.3 Hệ thống bảo vệ cho truyền động máy xeo giấy. Từ những đặc điểm , yêu cầu phải có những thiết bị bảo vệ hệ thống chính xác kịp thời. ở đây, hệ thống được bảo vệ đầy đủ bao gồm cả chung và riêng. Hệ thống bảo vệ gồm: Bảo vệ dùng Aptormat, cầu chì phía xoay chiều. Bảo vệ quá áp, quá dòng cho Thyristor. Bảo vệ điện áp thấp, dòng chạm đất,... cho động cơ một chiều. Ngoài ra còn có các khoá liên động trong hệ thống như quạt làm mát, dầu bôi trơn vòng bi, ổ trục,... liên động về sai lệch tốc độ trong hệ thống. Ngoài ra với các truyền động cho từng bộ phận riêng có các chế độ bảo vệ riêng, ví dụ truyền động cho bộ phận lái chăn, lưới, hòm phun, biến tần ACS 600 ... có các bảo vệ riêng cho từng truyền động. Khi xảy ra sự cố nếu không giải trừ được sự cố đó hệ thống sẽ không vận hành trở lại được. Đây là những vấn đề chung nhất về truyền động của hệ thống máy xeo giấy. Những yêu cầu riêng về truyền động của máy ép quang cũng như những vấn đề liên động chung trong quá trình làm việc của hệ thống em sẽ trình bày ở chương sau. Chương Iv máy ép quang 4.1 – Giới thiệu chung. Trong công nghệ sản xuất giấy, ép quang là khâu rất quan trọng quyết định chất lượng của tờ giấy. Sau công đoạn hình thành tờ giấy ra khỏi lô lạnh có các tham số kĩ thuật công nghệ như độ trắng, độ tro,... tuy nhiên bề mặt tờ giấy chưa được đảm bảo các chỉ tiêu như độ bóng, độ mịn,... ép quang nhằm mục đích đảm bảo các yêu cầu đó. ép quang là quá trình công nghệ dùng lực cơ học ép lên bề mặt tờ giấy làm cho tờ giấy có bề mặt bóng hơn, mịn hơn. Do tầm quan trọng của mình, ép quang đã được quan tâm sửa chữa, nâng cấp cải tạo nhiều lần nhằm mục đích đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu ngày càng cao của thị trường tiêu dùng. Qua nhiều lần nâng cấp cải tạo, tuy nhiên máy ép quang ngày nay vẫn chưa đạt được những mong muốn của người tiêu dùng mà vấn đề vẫn là các chỉ tiêu trong truyền động cho máy ép quang chứ không phải về công nghệ. Trong phần này em xin được đề cập đến phần truyền động cho máy ép quang dùng biến tần ACS 600 của ABB sản xuất. 4.1 Máy ép quang thế hệ 3. Do những tồn tại của máy ép quang thế hệ 2, tháng 10/1997 công ty giấy Bãi Bằng đã cải tiến hệ truyền động máy ép quang trong đó 2 lô đều là lô dẫn động. Sơ đồ máy ép quang thế hệ 3 có dạng hình vẽ Nguồn 3 fa Động cơ một chiều 1 2 3 4 Máy ép quang thế hệ 3 Trong đó: 1 – lô đàn 2 – lô dưới 3 – lô trên 4 – lô dẫn giấy Động cơ AC Thông số các lô truyền động như bảng Thứ tự Cấu tạo Dài Đường kính Vị trí Tác dụng Lô ép 1 Hình trụ thép, rỗng bề mặt nhẵn 6376mm 710 ± 7,1 Trên Truyền động từ động cơ DC Lô ép 2 Hình trụ thép, rỗng bề mặt nhẵn 6376mm 520 ± 5,2 Dưới Truyền động từ động cơ AC Bảng thông số các lô truyền động máy ép quang. Thông số động cơ truyền động như bảng Động cơ Pđm(KW) Uđm (V) Iđm (A) Tốc độ(v/ph) Động cơ 1 260 440 636 1800 Động cơ 2 55 400 110 741 Động cơ 3 4 400 8,9 960 Thông số các động cơ truyền động máy ép quang thế hệ 3. Trong máy ép quang, yêu cầu công nghệ trong quá trình ép : Đảm bảo lực ép phải đồng đều. Đảm bảo quá trình gia nhiệt. 4.2 - Yêu cầu truyền động máy ép quang. Máy ép quang có những yêu cầu công nghệ rất chặt chẽ về phần truyền động, cụ thể là: - ổn định tốc độ giữa 2 lô ép. - Đảm bảo sai lệch tốc độ giữa 2 lô ép là 0.15%. - Tốc độ dài của 2 lô ép được điều khiển phù hợp với toàn dây truyền. - Quá trình gia tốc tốc độ phải thực hiện triệt để với việc điều khiển trơn vô cấp. - Đảm bảo sức căng tờ giấy phù hợp. Theo sơ đồ và quá trình phân tích ở trên ta thấy máy ép quang là bộ phận tách rời nếu xét về mặt công nghệ, nhưng lại là một bộ phận thuộc máy xeo được truyền động, gia tốc, ổn định tốc độ cùng với toàn dây chuyền sản xuất. Hình vẽ 2- 1, máy ép quang được nhận tín hiệu chung từ một tín hiệu chủ đạo chung, tờ giấy đi qua toàn bộ hệ thống do đó máy ép quang phải đảm bảo việc đồng bộ tốc độ với toàn hệ thống. Nếu không tờ giấy sẽ bị xé rách do sức căng tờ giấy quá giới hạn cho phép hoặc quá chùng. Đảm bảo cho quá trình làm việc ổn định, chất lượng tờ giấy đảm bảo thì máy ép quang phải đảm bảo ổn định tốc độ. Lúc đó hệ thống mới đảm bảo sự ổn định tốc độ. Máy ép quang làm việc, 2 lô ép lên nhau một lực rất lớn, tuỳ theo từng loại sản phẩm ví dụ giấy in sách thì sức căng khoảng 290 N/m, do đó việc yêu cầu đảm bảo sai lệch tốc độ giữa 2 lô rất quan trọng. Yêu cầu Dw Ê 0.15 %, lúc đó mới đảm bảo phụ tải cho động cơ truyền động. Nếu sai lệch không đúng, một trong 2 động cơ truyền động sẽ bị quá tải hệ thống bảo vệ tác động động cơ sẽ bị dừng lại, hệ thống sẽ bị dừng máy. Mặt khác, ép quang mục đích làm cho tờ giấy mịn, bóng hơn. Cho nên khi tốc độ sai lệch bề mặt sẽ bị cào xước, không đảm bảo yêu cầu chất lượng. Về yêu cầu gia tốc tốc độ chỉ phải thực hiện trong truờng hợp tăng tốc độ toàn dây chuyền sản xuất, lúc đó yêu cầu quá trình gia tốc tốc độ phải êm phù hợp với cả dây chuyền sản xuất, tránh không làm cho tờ giấy bị rách trong quá trình gia tốc tốc độ. Sức căng tờ giấy ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng tờ giấy, nó có thể làm cho tờ giấy bị nhăn trong quá trình đi vào máy ép quang, mất tín hiệu trong mạch vòng điều chỉnh sức căng. Sức căng tờ giấy quá lớn làm cho động cơ phía sau máy ép quang bị quá tải dẫn đến dừng máy, làm cho tờ giấy bị xé rách do đó trong quá trình truyền động yêu cầu máy ép quang phải đảm bảo sức căng tờ giấy phù hợp với toàn bộ dây chuyền sản xuất. Tóm lại, yêu cầu truyền động cho máy ép quang phải đảm bảo các yêu cầu như trên để hệ thống làm việc được ổn định. 4.3 - Nhận xét về truyền động của máy ép quang. Hiện tại ở Công ty giấy Bãi Bằng tồn tại 2 loại máy ép quang: Máy ép quang thế hệ 2 dùng truyền động DC. Máy ép quang thế hệ 3 dùng truyền động DC – AC. 4.3.1 – Máy ép quang dùng truyền động DC. Máy ép quang thế hệ này dùng truyền động DC với một lô chủ động được truyền động từ một động cơ một chiều, lô còn lại là lô bị động và lực nén được ép từ trên xuống, do đó sai lệch tốc độ khó được đảm bảo, hệ thống không có tín hiệu đặt, đo sức căng cho nên thực tế máy ép quang này vận hành kém, không đảm bảo chất lượng giấy theo yêu cầu. 4.3.2 –Máy ép quang dùng hệ truyền động DC – AC. Từ những tồn tại của máy ép quang hệ truyền động DC, hiện nay máy ép quang được cải tiến bằng hệ truyền động 2 lô chủ động: lô trên được truyền động bằng động cơ một chiều còn lô dưới được truyền động bằng động cơ xoay chiều AC. ĐC Rw RI - BBĐ SI CB I K.từ FT T T N N - + Uwđ APC ~ ~ ĐC UT Sơ đồ truyền động hệ DC – AC. ACS 601 Nguồn 3 pha Sơ đồ truyền động và quan hệ giữa hệ truyền động 2 lô được thực hiện như hình vẽ sau: Trong đó: - UT là tín hiệu của mạch vòng sức căng tờ giấy. - APC là bộ điều chỉnh số ( Application Controler) Đây là hệ thống truyền động mới nhất hiện đang được lắp đặt và vận hành tại công ty giấy Bãi Bằng. Việc đồng bộ tốc độ giữa 2 lô và đồng bộ tốc độ với hệ thống được thực hiện rất chặt chẽ bằng việc đặt các tín hiệu như hình vẽ. Đây có thể xem là hệ thống truyền động hoạt động theo cơ cấu chủ – tớ (Master – Slave). Trong đó, động cơ hoạt động với vai trò Master là động cơ AC truyền động cho lô dưới, còn động cơ hoạt động trong vai trò Slave đó là động cơ DC truyền động cho lô trên. Các tín hiệu liên hệ giữa 2 bộ điều chỉnh truyền động cho 2 động cơ: - Tín hiệu điều khiển chung cho cả 2 bộ điều chỉnh Uwđ. Tín hiệu phản hồi âm tốc độ từ động cơ truyền động một chiều. Tín hiệu phản hồi sức căng từ cảm biến sức căng Load cell. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh tốc độ hệ truyền động một chiều. - Tín hiệu phản hồi dương dòng điện của bộ điều chỉnh hệ truyền động một chiều. Để biết được tác dụng của từng tín hiệu ta nghiên cứu đặc tính phụ tải máy ép quang. Chúng ta biết rằng đặc tính phụ tải của cơ cấu sản xuất được tính theo phương trình: MC = M0 + (Mđm – M0) w 0 Mc M Đặc tính cơ máy ép quang. Đối với hệ truyền động máy ép quang a = 0, do đó Mc= Mđm. Đồ thị đặc tính cơ máy ép quang có dạng (Hình vẽ) 4.3.2.1- Truyền động một chiều: Khi mô men Mc = const, ta có: PĐ = MĐ.wĐ PĐ = U.IĐ Do đó muốn thay đổi tốc độ động cơ wĐ ta phải thay đổi điện áp phần ứng U (U< Uđm). Đặc tính cơ động cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp phần ứng có dạng hình vẽ Ta có : thay đổi w M 0 Đặc tính cơ khi thay đổi Uư Mc w0 wđm w1 T.nhiên wmin Mnm Như vậy, tốc độ lớn nhất bị giới hạn bởi đường đặc tính tự nhiên. Tốc độ nhỏ nhất bị giới hạn bởi yêu cầu sai số tốc độ và mô men khởi động khi tải định mức. Để thoả mãn khả năng quá tải về mô men thì đặc tính cơ thấp nhất phải có mô men ngắn mạch Mnm là: Mnm min = Mc max = l. Mđm trong đó: l là hệ số quá tải về mô men. Trong hệ truyền động máy ép quang, tốc độ nằm trong dải từ 50 á750 m/ph thì dải điều chỉnh tốc độ là tương đối rộng. Để tăng thêm dải điều chỉnh ta phải sử dụng thêm các mạch vòng điều chỉnh, lúc đó độ cứng đường đặc tính cơ sẽ được tăng lên. Giá trị w0min giảm xuống tức là ta mở rộng được dải điều chỉnh tốc độ. Trên sơ đồ mạch điều khiển ta không thấy sự tham gia của từ thông động cơ, thực ra từ thông động cơ được cấp từ cầu chỉnh lưu điôt một pha. Do đó về lí thuyết ta xem như kích từ độc lập nhưng thực ra từ thông vẫn bị ảnh hưởng do điện áp bao giờ cũng chịu ảnh hưởng của lưới điện : Ud = 0,9. U2 Trong đó : U2 là điện áp pha của lưới điện. Do đó khi lưới điện bị thay đổi thì từ thông động cơ sẽ bị thay đổi dễ gây ra mất ổn định cho hệ thống. 4.3.2.2- Truyền động xoay chiều: Khi mô men Mc = const, điều chỉnh thay đổi tốc độ wĐ ta phải thay đổi tần số f. Tuy nhiên sự thay đổi tần số f bao giờ cũng đi liền với sự thay đổi điện áp nhằm giữ cho khả năng quá tải về mô men không bị thay đổi. Đường đặc tính cơ khi thay đổi tần số có dạng hình vẽ G1 G4 G3 G6 G5 G2 C1 C2 C3 C11 C12 R11 C13 V11 V12 V13 NRFC L11 NRFC-72 NRFC-72 Nguồn xoay chiều Quạt 500V NIOC NAMC NINT NPOW NGDR ĐC Các tín hiệu đưa đến và gửi đi PC f>fđm f<fđm Tự nhiên w M Mc 0 wđm w Đặc tính cơ động cơ ĐK. Lô dưới (Bottom Roll) và lô đàn (Spreader roll) của ép quang được truyền động bằng động cơ không đồng bộ ba pha , việc điều chỉnh tốc độ được thực hiện nhờ bộ biến tần họ ACS 600 do hãng ABB sản xuất(loại ACS 601-100-3). Đây là biến tần có công suất 100 KVA dạng chuẩn kiểu treo tường có điện áp làm việc là 380 y415 VAC. Phía chỉnh lưu dùng cầu 3 pha , 3 van Thyristor và 3 điôt. Sơ đồ phần cứng bộ biến tần có dạng hình vẽ: Các tín hiệu đưa đến và gửi đi thông qua các công giao tiếp chuẩn (NIOC). Việc thực hiện điều khiển biến tần ở đây do yêu cầu rất lớn về tính chính xác và độ tác động nhanh , nên người ta dùng phương pháp điều khiển trực tiếp mô men (DTC). Điều khiển trực tiếp mô men (DTC) là nguyên lí điều khiển tối ưu động cơ không đồng bộ , trong đó bộ biến tần điều khiển trực tiếp các biến của động cơ như mô men và từ thông. Việc phối hợp điều khiển biến tần và động cơ rất chặt chẽ ,lô gic chuyển mạch của biến tần dựa trên trạng thái điện từ của động cơ mà không cần đến điều chế độ rộng xung áp của biến tần .Phần tử tính toán DSP bên trong biến tần có tốc độ cao nên cho đáp ứng đầu ra nhanh (cỡ vài phần nghìn giây ). Phương pháp DTC dựa trên lý thuyết trường định hướng máy điện không đồng bộ , trong đó các đại lượng điện từ được mô tả như các véc tơ. Mô men điện từ là tích giữa véc tơ từ thông stato và Rôto : Biên độ véc tơ từ thông stato được giữ không đổi , mô men được điều chỉnh bởi góc g . Do đó để thay đổi mô men yêu cầu băng cách quay véc tơ từ thông stato theo hướng nào đó càng nhanh càng tốt . Véc tơ điện áp được tính toán từ giá trị điện áp một chiều và trạng thái tức thời của khoá chuyển mạch ,điện trở RS được nhận dạng từ mô hình.Mô men động cơ được tính bằng tích giữa véc tơ từ thông stato và dòng stato. Bộ so sánh 2 ngưỡng sẽ so sánh với giá trị đặt lấy ở đầu vào bộ điều chỉnh.Phụ thuộc giá trị đầu ra của bộ so sánh 2 ngưỡng bộ chọn xung điều khiển sẽ xác định tối ưu việc điều khiển tối ưu bộ nghịch lưu. Đầu ra của bộ nghịch lưu sẽ xác lập giá trị điện áp và dòng điện động cơ, do đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mô men động cơ, từ đó mạch vòngđiều chỉnh được khép kín . Sự thay đổi mô men được mô tả như đồ thị Sơ đồ có dạng hình vẽ sau: = ~ Lượng đặt tố._.