Mở đầu Các hệ thống pha trộn dung dịch là thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên liệu, vật liệu, dung dịch, hóa chất thành một hợp chất đồng nhất. Trong đó độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng và hiệu quả của hệ thống pha trộn. Trong dây truyền sản suất các loại bột hỗn hợp, trộn các loại hóa chất hay trong dược phẩm cũng như dây xựng, đặc biệt là trong các dây truyền của các xí nghiệp chế biến thức ăn, nước uống tổng hợp công nghiệp thường xử dụng nhiều các hệ thống pha trộn, máy trộn dung dịch hỗn hợp để thu được sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có tỷ lệ nhất định được trộn lẫn với nhau và phân bố đều. Các thành phần này được định lượng chính xác ngay từ ban đầu nhưng nếu không được đưa qua các mày trộn làm việc có hiệu quả chính xác thì chưa chắc các sản phẩm sau khi trộn chứa các thành phần như yêu cầu.
Quá trình pha trộn chỉ kết thúc và có hiệu quả khi các mẫu kiểm tra đều có tỷ lệ các thành phần đưa vào trộn theo công thức định trước. Nhưng trong thực tế đối với nhiều loại sản phẩm còn phụ thuộc độ lớn của các hạt pha trộn, độ ẩm và các cơ tính của các loại nguyên liệu khi trộn. Do đó quá trình trộn chưa, không thể đạt được mức đồng đều tuyệt đối.2 Một số hệ thống pha trộn Các hệ thống pha trộn dung dịch hệ lỏng được thực hiện trong các bình ống có chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển cũng như các thiết bị trộn, khuấy hoạt động nhờ năng lượng đưa vào các cơ cầu khuấy nhơ động cơ hay khí nén. Quá trình khuấy trộn hệ lỏng thường dùng trong công nghiệp: công nghiệp hóa chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng,.
a) Hệ thống pha trộn dầu DO và dầu thực vật Năng lượng là vấn đề sống còn của toàn nhân loại. Các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên… đang bị khai thác đến mức cao nhất và ngày càng cạn kiệt. Trong hoàn cảnh như vậy, một trong các nguồn năng lượng mới đang phát triển mang tính bứt phá trong những năm gần đây là năng lượng sinh học. Việc pha trộn năng lượng sinh học với các dạng năng lượng hóa thạch như xăng, dầu để tạo ra các sản phẩm mới có hiệu suất, tính kinh tế cao và thân thiện hơn với môi trường trở nên cấp thiết và được đặt ra cho các hệ thống.1 : Mô hình phối trộn dầu thực vật và dầu DO b) Hệ thống pha màu sơn : Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ đối tượng sử dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ.
Chính vì vậy màu sắc của sơn là yếu tố quan tâm hàng đầu. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật những ngành khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc. Nhiều kỹ thuật pha phế sơn mới được ra đời được ứng dụng trong ngành công nghiệp và xây dựng đưa năng suất lao động lên cao hạ giá thành sản phẩm và chất lượng sơn tốt hơn.2 : Sơ đồ bình trộn sơn c) Hệ thống pha trộn hóa chất Trong nền công nghiệp hiện đại ngành hóa giữ một vai trò quan trọng và ngày càng được tự động hóa cao. Các loại máy trộn trong các ngành dược phẩm là công nghệ hóa chất được sử dụng rộng dãi và ngày càng được nâng cao tính tự động hóa.3 Mô hình nguyên lý máy trộn 1.2 Tổng quan về hệ thống trộn theo thứ tự 1.1 Nguyên lý làm việc Hình 1.4 : Mô hình máy trộn nguyên liệu Van 1 mở cho nguyên liệu A vào tank chứa đến Level Material A, mở van 2 cho nguyên liệu B vào tank chứa đến Level Material B.
Sau đó động cơ trộn đều 2 nguyên liệu A và B. Sau một thời gian trộn, động cơ dừng lại và van Outlet mở cho nguyên liệu ra ngoài. Khi nào cảm biến LLS báo hết nguyên liệu trong thùng thì van Outlet đóng lại.2 Các thiết bị sử dụng trong dây chuyền trộn a) Động cơ khuấy Động cơ điện dị bộ là động cơ có số vòng quay của rô to nhỏ hơn vòng quay của từ trường, nó làm việc có “độ trượt” so với từ trường của stator. Động cơ dị bộ có hai loại là động cơ rô tô ngắn mạch và động cơ dây quấn.
Động cơ rô to ngắn mạch mạch so với động cơ dây quấn thì có kết cấu đơn giản hơn, kích thước và khối lượng nhỏ hơn, giá thành rẻ hơn. Nó có thể đấu trực tiếp vào mạng điện qua cầu dao đơn giản hoặc điều khiển từ xa bằng khởi động từ. Tuy nhiên cần thấy rằng khi đấu trực tiếp động cơ này vào mạch thì dòng điện mở máy tăng 5-7 lần so với dòng điện định mức, và điều này gây bất lợi đối với các hộ dùng điện khác cùng mạng. Động cơ rô to ngắn mạch có thể trục đứng hoặc trục ngang.5 : Cấu tạo động cơ điện di bộ roto ngắn mạch 1: cửa nhận không khí; 2: trục; 3: rô to; 4: cuộn dây; 5: nắp thông gió; 6: ổ hướng; 7: dây ra của stator; 8: nắp bảo vệ đầu ra; 9: phần ép tĩnh vào giá đỡ; 10: giá đỡ bằng gang; 11: vòng để móc nâng hạ.
Động cơ điện dị bộ rô to dây quấn có biến trở khởi động được nối với cuộn dây của rôto. Biến trở khởi động chỉ được đóng vào mạch rô to trong giai đoạn mở máy động cơ. Khi vòng quay động cơ điện đạt tới gần vồng quay định mức thì điện trở tự động ngắt, còn động cơ vẫn tiếp tục ở chế độ như rô to ngắn mạch. Dòng điện mở máy ở động cơ rô to dây quấn nhỏ hơn vài lần so với rô to ngắn mạch.
Tuy vậy trong trạm bơm, động cơ rô to dây quấn ít được sử dụng hơn rô to ngắn mạch bởi vì kết cấu của nó phức tạp hơn, kém an toàn trong vận hành và giá thành lại đắt hơn. Căn cứ vào công suất có thể chia động cơ điện dị bộ làm ba loại chính sau: * Loại nhỏ (có công suất nhỏ hơn 100kW) thường là động cơ rô to ngắn mạch ba pha, động cơ loại này không có yêu cầu gì đặc biệt khi khởi động; điện áp định mức thường là 220 / 380 hoặc 600V. * Loại trung bình (có công suất từ 100-200 kW). Động cơ dị bộ loại này có điện áp từ 220 / 380V, 3000V hoặc 6000V.
* Loại động cơ lớn: loại này có điện áp 3000V và 6000V. Chọn động cơ : Chọn loại động cơ khuấy hóa chất Wanshsin dạng mặt bích. Thông số kĩ thuật: Công suất : 1HP(750W) Điện áp ngõ vào : 3 Pha 220V, 3 pha 380V Tỉ số truyền 1/25 Đường kính 28mm Hình 1.6 : Động cơ khuấy dùng trong hệ thống Hình 1.7 : Cánh khuấy trong hệ thống b) Biến tần Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được. Nói cách khác: Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ. Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, biến tần 3 pha 660V, biến tần trung thế. Bên cạnh các dòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống HVAC;. Cấu tạo của biến tần Bên trong biến tần là các bộ phận có chức năng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ.
Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển. Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm một số bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm (điện trở xả), bàn phím, màn hình hiển thị, module truyền thông,.8 : Cấu trúc chung của biến tần Nguyên lý hoạt động của biến tần : - Đầu tiên, nguồn điện 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Điện đầu vào có thể là một pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định (ví dụ 380V 50Hz) - Điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
Mới đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện. Tiếp theo, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT (viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.9 : Biến đổi điện áp/ tần số qua biến tần Lựa chọn biến tần : Biến tần IG5A của hãng LS Hình 1.10 : Biến tần của LS Thông số kỹ thuật : - Điện áp vào ra : 3 pha 380-480 - Ngõ ra tần số : 0.1 – 400HZ - Công suất 5.5 kW - Mức chịu quá tải : -150 trong 60s c) Van điện tử Van điện từ có tên tiếng anh là solenoid valve. Đúng như tên gọi của nó, van sử dụng từ trường để đóng mở, kiểm soát lưu chất trong hệ thống đường ống. Van sử dụng nguồn điện 24v, 220v xoay chiều hoặc một chiều.
Van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, hoạt động ổn định, tốn ít năng lượng và có thiết kế nhỏ gọn. Trong các hệ thống công nghiệp, chúng đóng vai trò mở, trộn phân chia dòng lưu chất trong đường ống. Van được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ môi trường chất lỏng như nước, dầu, hóa chất đến các môi trường dạng khí, hơi. Van có thiết kế phổ biến nhất là dạng hai cổng: một vào và một ra.