LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, đất nƣớc ta vẫn đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đi đôi với nó là tốc độ phát triển công nghiệp luôn ở mức cao, Đảng và nhà nƣớc cũng đã có những chính sách thu hút đầu tƣ vốn nƣớc ngoài, gần đây nhất dự án Khu công nghiệp VSIP Nghệ An (Việt Nam – Singapore) mới đƣợc đƣa vào khởi công xây dựng tháng 09/2015… Cùng với đó sự phát triển của các công ty đa quốc gia nhƣ Công ty Samsung của Hàn Quốc… Và đi đôi với sự phát triển công nghiệp thì không thể thiếu “Đo lƣờng”. Đo lƣờng tham gia vào mọi hoạt động xã hội và diễn ra hằng ngày mọi lúc mọi nơi. Đo lƣờng đảm bảo cho quá trình đo đƣợc thống nhất và về các phƣơng pháp nhằm đạt đƣợc độ chính xác yêu cầu. Đo lƣờng đóng vai trò to lớn trong việc xây dựng phƣơng pháp và thiết bị đo và giải quyết hầu hết các bài toán đặt ra của kỹ thuật đo lƣờng, phục vụ cho các bài toán thiết kế hay chế tạo hay xây dựng các quy trình sản xuất.Và tất yếu, các thiết bị cân đo đong đếm (thiết bị đo lƣờng) luôn luôn cần thiết và sử dụng rất nhiều trong các quy trình sản xuất, quy trình kiểm tra chất lƣợng sản phẩm hàng hóa.
Nhƣ chúng ta đã biết, Khối lƣợng là một trong bảy đơn vị cơ bản trong hệ SI. Trong đời sống xã hội, phép cân thƣơng mại diễn ra hằng ngày cùng với sự phát triển của kinh tế, phép cân cũng đƣợc thực hiện trong quá trình sản xuất để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm… Qua đó, ta thấy đƣợc rằng phép cân có ý nghĩa vô cùng to lớn trong xã hội. Và trong khuôn khổ đề tài này, tôi chỉ đề cập tới lĩnh vực mà tôi hiện đang công tác là lĩnh vực Đo lƣờng Khối Lƣợng, cụ thể hơn về một loại cân đó là hệ thống cân băng tải định lƣợng. Cân băng sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nhƣng việc định lƣợng qua cân băng tải có chính xác hay không? Cân băng tải đang đƣợc sử dụng tại một nhà máy nào đó liệu có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu đo lƣờng theo văn bản đo lƣờng pháp quy của nhà nƣớc hay không? Và phƣơng pháp đánh giá đang thực hiện có sử dụng đồng hồ bấm giây, thƣớc cuộn bộc lộ nhiều hạn chế sẽ đƣợc trình bày 9 download by : skknchat@gmail.com trong phần sau.
Từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài : Nghiên cứu và xây dựng hệ thống kiểm định cân băng tải. Hệ thống kiểm định cân băng tải sử dụng xích chuẩn đã có từ rất lâu, và dựa theo các văn bản đo lƣờng pháp quy của nhà nƣớc. Năm 1998, Tổng cục tiêu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng đã cho ra đời văn bản đo lƣờng pháp quy ĐLVN 03:1998 “Quy trình kiểm định cân băng tải”. Năm 2009, Tổng cục đo lƣờng chất lƣợng ban hành văn bản pháp quy ĐLVN 03:2009 “Quy trình kiểm định cân băng tải” và đƣợc áp dụng từ năm 2009 tới nay… Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá yêu cầu đo lƣờng, yêu cầu kỹ thuật của cân băng tải dựa trên văn bản đo lƣờng pháp quy hiện hành ĐLVN 03 – Cân băng tải – quy trình kiểm định,khắc phục các hạn chế của phƣơng pháp đang đƣợc thực hiện có sử dụng đồng hồ bấm giây, thƣớc mét, xích chuẩn nhằm cải tiến phép kiểm định cân băng tải.
Đối tƣợng nghiên cứu trong luận văn là cân băng tải hay cân băng định lượng cấp chính xác 0,5 là cân băng tải có cấp chính xác cao nhất. Đề tài nhằm mục đích Nghiên cứu và xây dựng một thiết bị đo dịch chuyển băng tải và và một thiết bị tự động chụp màn hình chỉ thị tại hai thời điểm bắt đầu – “Start” và kết thúc – “Stop” của mỗi chu trình đo, từ đó đánh giá sai số cân băng tải qua sự sai khác giữa khối lƣợng chỉ thị thực tế I chạy qua băng tải và khối lƣợng tính toán M. Từ đó hệ thống cung cấp những thông số quan trọng trong việc hiệu chỉnh lại các thông số của cân băng tải nhƣ: chiều dài dịch chuyển băng tải trong số nguyên lần vòng băng (m), thời gian chạy hết số nguyên lần vòng băng tải đó (s). Trong luận văn này, tôi sử dụng phƣơng pháp phân tích, tổng hợp và so sánh là phƣơng pháp nghiên cứu.
10 download by : skknchat@gmail.com CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂN BĂNG TẢI, CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT, YÊU CẦU ĐO LƢỜNG CÂN BĂNG TẢI.Giới thiệu chung về cân băng tải: Hệ thống cân băng định lƣợng là một trong các hệ thống có vai trò rất quan trọng trong các dây truyền sản xuất trong công nghiệp, thƣơng mại. Các quá trình công nghệ nói chung đều đi từ xử lý các nguyên liệu thô ban đầu để tạo ra các thành phẩm. Vậy phải làm thế nào để định lƣợng đƣợc khối lƣợng nguyên liệu đầu vào một cách chính xác và để cho ra đời các sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lƣợng với chi phí sản xuất thấp nhất? Trong các nhà máy, xí nghiệp mọi công đoạn xử lý nguyên liệu đều cần đƣợc định lƣợng, từ các lĩnh vực đơn giản nhƣ đƣa ra một khối lƣợng nguyên liệu đầu vào để sản xuất đến các công việc phức tạp nhƣ sử dụng trong thƣơng mại để buôn bán, trao đổi. Vai trò của việc cân định lƣợng là không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa nhƣ: trong các nhà máy xi măng, nhà máy nhiệt điện…Hệ thống cân băng tải tham gia vào quá trình sản xuất xi măng bao gồm: cân đo các nguyên liệu cho máy nghiền nguyên liệu theo các tỷ lệ, thành phần và năng suất đặt trƣớc, cung cấp nhiên liệu để đốt đảm bảo lƣu lƣợng sao cho phù hợp với các điều kiện trƣớc, trong và sau lò lung… Ngoài ra hệ thống cân băng định lƣợng còn cân đo các nguyên liệu nhƣ than, thạch cao… cho các máy nghiện clanhke, nghiền than, máy đống bao, máy sản xuất gạch men….
[3] 11 download by : skknchat@gmail. 1 Một số hình ảnh về cân băng tải tại nhà máy Dap2 tại Lào Cai (Cân băng tải của SIEMENS – sử dụng đầu chỉ thị BW500) Cân băng tải cấp liệu thƣờng đƣợc sử dụng để giám sát khối lƣợng nguyên liệu cấp cho một đầu vào dây truyền sản xuất hay đầu ra trong buôn bán, thƣơng mại. Cân băng tải thông thƣờng trƣớc khi sử dụng để xuất, nhập hàng hay nguyên vật liệu đều phải đƣợc kiểm định của cơ quan có thẩm quyền với độ chính xác theo phê duyệt mẫu của cân băng tải. Cấu trúc của một hệ cân băng tải bao gồm những thành phần chính sau: - Khung cân (hay giƣờng cân) và con lăn: Trong hệ thống cân băng tải một đoạn băng tải (thƣờng dài từ 2-5m) cả giƣờng cân, con lăn và băng tải nguyên liệu đƣợc đặt trên loadcell.
12 download by : skknchat@gmail. 2 Hình ảnh một giƣờng cân, và con lăn (màu xanh)[5] - Khối đo năng suất bao gồm: cảm biến loadcell, bộ tích phân, và cảm biến tốc độ, động cơ, biến tần, khối điều khiển quá trình… + Bộ điều khiển trung tâm PLC với các module mở rộng analog vào/ra để nhận tín hiệu từ cảm biến trọng lƣợng loadcell và xuất điều khiển biến tần thay đổi tốc độ động cơ. + Biến tần: Biến tần sử dụng phƣơng pháp điều khiển vecto từ thông, thực hiện các lệnh điều khiển của máy tính thông qua PLC hoặc trực tiếp từ PLC. Biến tần cũng nhận tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ để thực hiện tính toán các thông số của luật điều khiển PID (kp, ki, kd) nhằm điều khiển tốc độ động cơ tiến đến giá trị tốc độ đặt.
13 download by : skknchat@gmail.com + Động cơ: Động cơ không đồng bộ ba pha dùng truyền động chính cho băng tải. + Hộp số: Đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động giữa động cơ với băng tải và các con lăn. Nó là một tổ hợp biệt lập gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít để giảm số vòng quay và truyền công suất đến các cơ cấu chấp hành. + Loadcell là loại cảm biến trọng lƣợng đặc biệt chống rung chuyên sử dụng trong cân băng và dùng để đo khối lƣợng tức thời của nguyên liệu cân băng.
+ Thiết bị hiển thị trọng lƣợng (đầu cân) dùng để hiển thị khối lƣợng tức thời trên băng, đồng thời để đối chiếu với giá trị hiển thị trên máy tính và sử dụng để tham khảo trong các trƣờng hợp điều khiển bằng tay. + Encoder dùng để đo vận tốc quay của con lăn chính của băng tải cấp liệu ( là con lăn chủ động gắn với động cơ), từ đó bộ điều khiển trung tâm tính toán ra đƣợc vận tốc dài của băng để điều khiển biến tần giữ cho băng chạy với tốc độ cài đặt và hiển thị lên màn hình chỉ thị. + Ngoài ra hệ thống cân băng tải còn có thể có cơ cấu căng băng để đảm bảo độ căng mặt băng trong vận hành… - Khối giao diện ngƣời – máy gồm: máy tính và phần mềm… - Nguyên lý hoạt động chung của cân băng: Khi hệ thống khởi động, các cảm biến tốc độ sẽ đƣa về PLC các thông số vận tốc dài của băng v (m/s), cảm biến loadcell sẽ đƣa về PLC thông số trọng lƣợng trên một đơn vị dài của cân băng q ( kg/m), CPU sẽ thực hiện tính toán cho ra kết quả lƣu lƣợng hiện thời của cân băng Q_tức_thời (kg/s). Sử dụng thuật toán điều khiển PID vòng kín so sánh kết quả với giá trị đặt , CPU sẽ điều khiển biến tần thay đổi tốc độ động cơ dẫn đến thay đổi vận tốc dài của băng và thay đổi lƣu lƣợng qua băng tải gần với giá trị đặt.
14 download by : skknchat@gmail.Yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu đo lƣờng của cân băng tải Dựa theo ĐLVN 03- Cân băng tải quy trình kiểm định - Phạm vi áp dụng: áp dụng trong quy trình kiểm định ban đầu, kiểm định định kỳ, kiểm định bất thƣờng đối với cân băng tải có năng suất cân lớn nhất đến 1500 t/h, cấp chính xác 0,5; 1; 2. Yêu cầu kỹ thuật Phải kiểm tra kỹ thuật theo các yêu cầu sau đây: [1] a) Kiểm tra dàn băng tải: - Dàn băng tải lắp cân tốt nhất đặt nằm ngang( không cho phép dàn băng ngiêng quá 20°, các con lăn trên dàn băng chạy êm, không đảo. - Băng tải phải có cơ cấu căng băng đảm bảo lực căng băng không đổi, không gây trƣợt băng, chỗ nối băng phẳng, không gây rung động.