Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Nghiên cứu giải pháp điều khiển cấp điện tự động cho nhà máy từ trạm

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu giải pháp điều

khiển cấp điện tự động cho

nhà máy từ trạm 110KV

Mở đầu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ

thuật, việc ứng dụng những thành tựu công nghệ mới vào thực tiến sản

xuất diễn ra mạnh mẽ và có những bước đột phá. Đối với công nghệ sản

xuất xi măng, là lĩnh vực đòi hỏi mức độ chính xác và an toàn cao, giải

pháp tự động hoá có thể coi là tất yếu trong việc giải quyết những yêu cầu

công nghệ cũng như đảm bảo sự an toàn và vận hành liên tục của nhà

máy.

Hiện nay ngành sản xuất xi măng ở nước ta đang phát triển rất

mạnh mẽ. Đây là một ngành sản xuất công nghiệp chịu sự chi phối rất

lớn về công nghệ cũng như thiết bị của nước ngoài. Tuy nhiên, việc phân

phối điện năng trong một số nhà máy chưa được tự động hoá. Việc điều

phối điện năng và xử lí các phương án cấp điện bằng thiết bị điều khiển

khả trình sẽ mở ra những tiềm năng lớn cho việc tối ưu hệ thống cung cấp

điện.

Nhà máy xi măng Bút Sơn là một trong số những nhà máy hiện đại

nhất Việt nam. Toàn bộ nhà máy được nối mạng theo tiêu chuẩn mạng

công nghiệp Ethernet, điều khiển bằng các PLC S5 của Siemen Đức. Việc

cấp điện cho toàn bộ nhà máy hiện nay được điều khiển tại chỗ và liên

động tự động.

Đồ án này thực hiện nghiên cứu giải pháp điều khiển cấp điện tự

động cho nhà máy từ trạm 110KV. Đồ án gồm có 5 chương:

Chương 1: Mô tả công nghệ.

Chương 2:Giới thiệu về trạm 110kv nhà máy xi măng Bút Sơn

Chương 3:Tính chọn các trị số bảo vệ cho trạm 110kv

Phân tích hệ thống điều khiển

Xác định tín hiệu vào ra

Chương 4: Giới thiệu về bộ điều khiểnkhả lập trình PLC S7-200

Chương 5: Thiết kế điều khiển trạm 110kv bằng PLC S7-200.

Mô Tả Công Nghệ

1.1 Giới thiệu về nhà máy xi măng Bút Sơn

Công ty xi măng Bút Sơn được khởi công xây dựng từ ngày 27 - 08

-1995, có công suất 4000 tấn clinker/ ngày đêm (tương đương 1.4 triệu

tấn xi măng/ngày đêm), với số vốn đầu tư là 195.832 triệu USD. Đây là

dây truyền sản xuất xi măng hiện đại được đầu tư hoàn toàn bằng vốn

trong nước. Nhà máy đặt tại xã Thanh Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà

nam, gần quốc lộ 1, cách Hà nội 60 km về phía nam nên rất thuận tiện

cho việc giao thông vận tải.

Dây chuyền sản xuất của công ty là kiểu lò quay, phương pháp

khô, bao gồm các trang thiết bị hiện đại do các nước Tây Âu chế tạo

thuộc loại tiên tiến nhất hiện nay. Toàn bộ dây chuyền sản xuất, từ khâu

tiếp nhận nguyên, nhiên vật liệu đến khâu xuất sản phẩm cho khách đều

được điều khiển hoàn toàn tự động từ phòng điều khiển trung tâm thông

qua hệ thống máy tính và các tủ PLC của hãng Siemens (Cộng hoà liên

bang Đức).

Việc thiết kế cung cấp thiết bị giám sát, lắp đặt và trợ giúp kĩ thuật

do hãng TC CHNIP_dc (Cộng hoà Pháp) thực hiện. Ngoài ra công ty còn

được trang bị các thiết bị lọc bụi, xử lí nước thải, chống ồn ... tốt nhất phù

hợp với tiêu chuẩn Châu Âu (EC) góp phần bảo vệ cảnh quan môi trường

sinh thái.

Công ty có nguồn nguyên liệu phong phú với chất lượng cao và ổn

định rất phù hợp cho việc sản xuất xi măng. Kết hợp với dây chuyền thiết

1

bị hiện đại, hệ thống phân tích nhanh bằng Xquang, chương trình tối ưu

hoá thành phần phối liệu và hệ thống điều khiển tự động với hàng nghìn

điểm đo, đảm bảo việc giám sát và điều khiển liên tục toàn bộ quá trình

sản xuất, duy trì ổn định chất lượng sản phẩm ở mức cao nhất.

Các loại sản phẩm chính của công ty là xi măng porland PC 40, PC

50, xi măng hỗn hợp PCB 30 và các loại xi măng đặc biệt khác theo tiêu

chuẩn Việt nam (TCVN), hoặc các tiêu chuẩn khác theo yêu cầu của

khách hàng.

Sản phẩm xi măng của công ty được đóng trong bao phức hợp

KPK, đảm bảo chất lượng xi măng tốt nhất khi đến tay người tiêu dùng.

Ngoài ra công ty còn xuất xi măng rời theo yêu cầu của khách hàng một

cách nhanh chóng tiện lợi.

Xi măng Bút Sơn sử dụng trong các công trình thủy lợi, thủy điện

... Với mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản xuất,

công ty áp dụng hệ thống quản lí chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9002 đã

được chứng nhận bởi QUACERT và DVN (Na Uy).

Trong tương lai công ty sẽ đẩy mạnh việc xuất khẩu sản phẩm ra

nước ngoài. Đồng thời sẽ đầu tư mở rộng xây dựng thêm một dây truyền

sản xuất nữa phục vụ người tiêu dùng.

1.2 Những nét chính của dây chuyền công nghệ công ty xi măng Bút

Sơn.

1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất

sét người ta còn sử dụng quặng sắt, bô xít và đá silíc làm các nguyên liệu

điều chỉnh.

Đá vôi khai thác ở mỏ hồng Sơn cách nhà máy 0.6 Km bằng

phương pháp khoan nổ mìn, sẽ được bốc xúc lên ô tô có tải trọng lớn (3.2

tấn/xe) để vận chuyển tới máy đập đá vôi. Máy đập đá vôi loại IM

PACTAPPR 1822 có năng suất trung bình là 600 tấn/giờ. Loại máy này

có thể đập được các cục đá vôi có kích thước tới 1 m và cho ra sản phẩm

có kích thưóc 70 mm. Sau khi đập nhỏ, đá vôi sẽ được cân và vận chuyển

bằng tải cao su để về kho đồng nhất sơ bộ và được rải thành hai đống,

mỗi đống 16 000 tấn theo phương pháp rải đống CHEURON và có mức

độ đồng nhất là 8:1.

Trong kho đồng nhất sơ bộ có máy đánh đống loại BAH 17,3 - 1.0

- 600 với năng suất rải là 600 tấn/ giờ và hệ thống băng cào loại BKA

30.01.600 có năng suất từ 35 - 350 tấn/giờ.

Đất sét khai thác ở mỏ Khả Phong cách nhà máy 9.5 Km, sẽ được

vận chuyển bằng ô tô (20 tấn/xe) tới máy cán răng hai trục có năng suất

250 tấn/giờ. Loại máy này cho phép cán được cục đất sét có kích thước

đến 800 mm độ ẩm tới 15% và cho ra sản phẩm có kích thước 70 mm.

Sau đó đất sét được cân và vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ và rải

thành 2 đống, mỗi đống 7 000 tấn, theo phương pháp rải WINDROW với

mức độ đồng nhất là 8:1. Hệ thống cầu rải BEDECHI trong mỗi kho có

năng suất rải 250 tấn/giờ và hệ thống cầu xúc loại BEL C150/14 có năng

suất từ 15 - 150 tấn/giờ.

Quắng sắt khai thác từ Thanh Hoá và Hòa Bình.

Thạch cao mua từ Lào, Thái Lan hoặc Trung Quốc.

1.2.2 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất

Các cầu xúc đá vôi, đất sét, quặng sắt, bô xít và đá silíc có nhiệm

vụ cấp liệu vào các két chứa của máy nghiền. Từ đó qua hệ thống cân

định lượng liệu được cấp vào máy nghiền. Máy nghiền nguyên liệu là loại

máy nghiền con lăn trục đứng hiện đại PFEIFFER MPS 4750, có năng

suất 320 tấn/giờ. Bột liệu đạt yêu cầu sẽ được vận chuyển tới si lô đồng

nhất bột liệu, có sức chứa 20000 tấn, bằng hệ thống máng khí động và

gàu nâng. Si lô đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và

tháo liên tục. Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình tháo

bột ra khỏi si lô. Mức độ đồng nhất của silô này là 10:1.

1.2.3 Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh Clinker

Lò nung của công ty xi măng Bút Sơn có đường kính 4.5 m, chiều

dài 72 m, với hệ thống sấy sơ bộ 2 nhánh 5 tầng cùng hệ thống calciner

buồng trộn. Năng suất của lò là 4000tấn Clinker/ngày đêm. Lò được thiết

Đá vôi

Đất sét

Phụ gia

xi sắt

Than

Máy đập

Máy cán

Máy đập

Két chứa Định lượng

Nghiền sấy than

Dầu

Hâm sấy dầu Thiết bị đồng nhất

Két chứa

Két chứa

Két chứa

Định lượng

Định lượng

Định lượng

Lò nung Clinker

Thạch cao

Máy đập

Máy nghiền + sấy

Phụ gia

Thiết bị làm lạnh Clinker Máy đập Clinker

Máy nghiền

Xi lô chứa Xi măng

Xuất xi măng rời

Xi lô chứa ủ

Máy đóng bao

Xuất xi măng bao

Kho đồng nhất sơ bộ

Kho đồng nhất sơ bộ

Hình 1. Quá trình công nghệ sản xuất xi măng Porland

kế sử dụng vòi đốt than đa kênh ROTAFLAM đốt 100% than antraxit

trong đó đốt tại Calciner là 60% phần còn lại đốt trong lò. Clinker sau khi

ra khỏi lò được đổ vào thiết bị làm nguội kiểu ghi MBH- SA được làm

lạnh. Đập sơ bộ clinker thu được sau thiết bị làm lạnh vận chuyển tới 2 si

lô để chứa và ủ clinker. Có tổng sức chứa là 220 000tấn. Bột toả hoặc

clinker phế phẩm được đổ vào si lô bột toả có sức chứa 2 000 tấn có thể

rút ra ngoài.

1.2.4 Nhiên liệu

Lò được thiết kế chạy 100% than antra xít, đầu MFO chỉ sử dụng

trong quá trình sấy lò và chạy ban đầu. Than được sử dụng trong lò là hỗn

hợp 40% than cám 3a và 60% than cám 4a. Máy nghiền than là loại máy

nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER năng suất 30 tấn/giờ. Bột than min

được chứa trong 2 két than min, một két để dùng cho lò, một két dùng

cho calciner. Than mịn được cấp vào lò và calciner qua hệ thống cân định

lượng SCHENSK.

1.2.5 Nghiền sơ bộ clinker và nghiền xi măng

Clinker, thạch cao và phụ gia (nếu có) sẽ được chuyển lên két máy

nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ két máy nghiền, clinker

và phụ gia sẽ được đưa qua máy nghiền sơ bộ CKP 200 nhằm làm giảm

kích thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của

máy nghiền bi xi măng (kích thước bi lớn nhất trong máy nghiền bi là 70

mm). Sau đó clinker, phụ gia (đã qua nghiền sơ bộ) và thạch cao sẽ được

cấp vào máy nghiền xi măng để nghiền mịn.

Máy nghiền xi măng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo

chu trình kín có phân ly trung gian kiểu SEPA. Xi măng bột được vận

chuyển tới bốn xi lô chứa có tổng sức chứa là 4x10000 tấn, bằng hệ thống

máng khí động và gầu nâng.

1.2.6 Đóng bao và xuất xi măng

Từ đáy các si lô chứa, phải qua hệ thống cửa tháo xi măng sẽ được

vận chuyển tới các két chứa của các máy đóng bao hoặc các hệ thống

xuất xi măng rời. Một hệ thống xuất xi măng rời gồm hai vòi xuất cho ô

tô, năng suất 100 tấn/giờ và một vòi xuất cho tầu hoả năng suất 150tấn

/giờ.

Hệ thống máy đóng bao gồm bốn chiếc máy đóng bao HAVER

kiểu quay và hệ thống cân điện tử năng suất 100tấn/giờ. Các bao xi măng

qua hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển tới các máng xuất xi măng bao

xuống tàu hoả và ô tô.

Công ty xi măng Bút Sơn bắt đầu đi vào sản xuất thử từ 29/8/1998

đến đầu tháng 11/1998 công ty đã đưa dây chuyền sản xuất vào vận hành

ổn định. Đến tháng 4/1999, sau giai đoạn chạy thử để hiệu chỉnh các

thông số cơ, điện, công nghệ hoàn thành, công ty đã bước vào sản xuất

chính thức. Cũng kể từ đó lực lượng cán bộ kỹ thuật và công nhân của

nhà máy đã tự đứng ra đảm nhận toàn bộ việc vận hành của nhà máy mà

không cần có sự giúp đỡ của chuyên gia nước ngoài. Sản xuất của nhà

máy liên tục ổn định qua các năm, 100% sản phẩm của nhà máy xuất ra

đều đạt TCVN. Sản phẩm xi măng Bút Sơn ngày càng được tín nhiệm

trên thị trường và được khách hàng ưa dùng. Sản lượng xuất và tiêu thụ

qua các năm cụ thể như sau:

Năm 1998: - Sản xuất 74.594,20 T clinker

41.314,00 T xi măng

- Tiêu thụ 13.218,50 T xi măng

Năm 1999: - Sản xuất 793.525,12 T Clinker

452.307,30 T Xi măng

- Tiêu thụ 296.676,85 T Clinker

457.848,60 T xi măng

Năm 2000: 11 tháng đầu năm 2000

- Sản lượng clinker sản xuất: 955.216,21 tấn đạt 100,02% kế hoạch cả

năm.

- Sản lượng xi măng xuất : 688.946,54 tấn đạt 105,99% kế hoạch cả năm.

- Tiêu thụ : 496.311 tấn Clinker

646.586 tấn xi măng.

Năm 2001 sản xuất 1.175.850,1 tấn Clinker.

800.000 tấn xi măng.

1.3 Hệ thống cân của nhà máy

1.3.1 Hệ cân cấp liệu cho máy nghiền thô

- Cấp đá vôi: ITEN 1214. Mức cân 35 – 350 T/h.

- Cấp đá sét: ITEN 1206. Mức cân 10 – 100 T/h.

- Cấp quặng sắt: ITEN 1211. Mức cân 1 – 10 T/h.

- Cấp silicat: ITEN 1207. Mức cân 2 –20 T/h.

1.3.2 Cân cấp liệu cho lò

Có một cân sử dụng để cấp liệu cho lò là ITEN 318, mức cân 35 – 350

T/h (HASLER).

1.3.3 Cân cấp liệu cho nghiền than: gồm hai cân

- 1504A: Mức cân từ 3.5 – 35 T/h (HASLER).

- 1504B.

1.3.4 Cân cấp than min: gồm hai cân

- Cấp cho PRECALCINER: 1533, mức cân 10 – 100 T/h.

- Cấp cho lò nung: 1523, mức cân 0 – 11 T/h.

Do SHENCK chế tạo.

1.3.5 Cân cấp liệu cho máy nghiền xi măng: gồm 3 cân

- Cấp đá vôi: 1626. Mức cân 10 – 100 T/h.

- Cấp thạch cao: 1625. Mức cân 2 – 20 T/h.

- Cấp Clinker: 1622. Mức cân 30 – 300 T/h.