Tình hình hoạt động tại Công ty Dệt kim Đông xuân

hụ giúp cho các công nhân, kỹ sư tiến hành công việc khôi phục dây chuyền. Dưới sự hướng dẫn tận tình cửa thầy Đinh Văn Nhã chúng em đã thu được những kiến thức thực tế phục vụ cho công việc sau này. Phần thứ hai dây chuyền sản xuất cồn tinh bột (Địa điểm : Công ty POLYCO –DKNEC Số 8 Đầm Hồng, Khương Đình, Thanh Xuân, Hà nội) Thời gian thực tập: 3 tuần ( Từ 31/ 12/2002 đến 16/ 1/ 2003) Giới thiệu Công ty DKNEC là công ty chuyên về Điều khiển - Đo lường – Tự động hoá thuộc công ty Cơ- Nhiệt- Điện- Lạnh Bách Khoa (POLYCO). Công ty đã tham gia thiết kế, xây lắp nhiều công trình có chất lượng cao phục vụ sản xuất như: Nhà máy Bia Hải Dương, nhà máy Bia Nghệ An, dự án nước sạch Đồng Nai... Trong thời gian thực tập 3 tuần tại công ty chúng em đã tham gia cùng các kỹ sư của công ty dưới sự theo dõi hướng dẫn của thầy PGS.TS Đinh Văn Nhã và KS Đinh Văn Hiến tìm hiểu công nghệ và thiết kế phần động lực, phần điều khiển và chọn giải pháp điều khiển cho dây chuyền sản xuất Cồn tinh bột. Đây là dự án cấp nhà nước đang được tiến hành tại nhà máy Rượu Bình Tây TP Hồ Chí Minh nằm trong đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước của PGS.TS Đinh Văn Nhã. Thời gian thực tập đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện đề tài tốt nghiệp của chúng em, đề tài :”Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động hoá quá trình sản xuất cồn tinh bột” Chương 1 : Tổng quát quy trình sản xuất cồn tinh bột 1.Giới thiệu chung Sản xuất cồn là một công nghệ mới hiện nay ở nước ta về phương diện tự động hoá sản xuất. Quy trình gồm các công đoạn sau : + Vận chuyển và xay nghiền nguyên liệu có chứa tinh bột + Nấu + Lên men + Chưng cất, tinh chế + Tàng trữ Các dạng nguyên liệu bao gồm: gạo, ngô, khoai, sắn… với định mức tiêu hao cho một lít cồn qui về 1000 thường là 2.6 Kg sắn ( loại có hàm lượng tinh bột 70% - không có vỏ và xơ ) và định mức tiêu hao cho một lít cồn sản xuất từ gạo tấm là 2.8 Kg gạo tấm( có hàm lượng tinh bột 65%) Enzym trong sản xuất cồn: những năm trước đây, trong công nghệ sản xuất cồn phải sử dụng nồi nấu chịu áp lực cao để cắt các mạch của phần tử tinh bột và chủ yếu sử dụng nấm mốc tronh khâu đường hoá. Ngày nay, ở các nhà máy rượu công nghiệp, người ta sử dụng trực tiếp các chế phẩm Enzym để cắt đứt các mạch của phần tử tinh bột và đường hoá. Thiết bị không đòi hỏi chịu áp lực cao, như vậy, giảm được vật tư chế tạo thiết bị và giảm năng lượng. Các chế phẩm enzym này phải nhập. Trong công nghiệp sản xuất cồn sử dụng chủ yếu hai loại chế phẩm: Enzym - chế phẩm Termamyl và Enzym – chế phẩm Sasnupper Nguyên liệu ( ngô, khoai, sắn, gạo, ..)trước khi đưa vào sử dụng phải được làm sạch tách các tạp chất ( kim loại, đất đá, rác, …), nguyên liệu sau khi làm sạch đưa vào máy nghiền nhờ hệ thống vận chuyển, sau đó được sàng lọc và đưa vào công đoạn nấu. Tại công đoạn này, xảy ra hai quá trình: quá trình hồ hoá ( enzym dịch hoá ) và quá trình đường hoá ( enzym đường hoá ). Mục đích của quá trình hồ hoá là để phá vỡ tế bào và hoà tan trong nước. Nguyên liệu sau khi xay nghiền đưa vào hồ hoá, ở đây cồn hoàn toàn được hoá lỏng. Hỗn hợp đã hoá lỏng được lọc bỏ các chất xơ và các chất khác rồi được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó chuyển sang quá trình đường hoá và lên men. Việc lọc trước khi lên men trnhs lắng không cần thiết trong dịch lên men. Việc đồng thời đường hoá và lên men đảm bảo tất cả các loại đường có thể lên men, được sản xuất bởi enzym đường hoá sẽ chuyển thành cồn nhờ nấm men, đưa đến hiệu quả lên men cao nhất. Nấm men được nuôi cấy ở bộ phận gây men, quá trình đường hoá được tiến hành ngay khi thùng lên men bắt đầu đầy. Nhiệt độ của dung dịch lên men tăng lên vì lên men là phản ứng phát nhiệt, nhiệt độ quá trình lên men được duy trì bằng cách cho tuần hoàn dung dịch thuỷ phân qua bộ trao đổi nhiệt, hoặc làm mát trực tiếp bên ngoài thiết bị lên men. Các dưỡng chất như urê … được thêm vào để tăng dinh dưỡng cho nấm men hoạt động. Sau khi quá trình lên men hoàn tất, dịch lên men được bơm vào bộ phận chưng cất. Dung dịch đã lên men trước hết được làm nóng sơ bộ bằng các thiết bị gia nhiệt, sau đó được đo lường qua các lưu lượng kế thích hợp. Hơi nước được cấp qua đáy của tháp cất tinh. Các aldehyde, các este, … dễ bay hơi hơn entanol tinh khiết được thu hồi như một sản phẩm phụ dạng nước từ tháp tinh cất. Sản phẩm phụ có độ cồn cao hơn, cùng đựơc biết đến như một thứ dầu đã nóng chảy, được bán như một sản phẩm. Cồn được tàng trữ trong bồn inox. 2. Dây chuyền sản xuất cồn tinh bột theo công nghệ pháp Dây chuyền sản xuất cồn tinh bột là dây chuyền sản xuất cồn tương đối lớn và hiện đại với công nghệ hoàn toàn mới của Pháp, dự kiến được xây dựng lắp đặt tại công ty rượu Bình Tây. Đây là dây chuyền sản xuất cồn từ các nguyên liệu tinh bột thô như lúa gạo, ngô, khoai, sắn … Dây chuyền sản xuất này có khả năng sản xuất là 150 000 l/24giờ cồn tinh khiết 96.2% vol. Sản phẩm phụ của quá trình sản xuất được gọi là chất bã, nó được lấy ra từ đáy của tháp chưng cất và không còn chứa chất dinh dưỡng như chất béo, protein … Tổng quan về công nghệ được mô tả như trông hình vẽ. Về nguyên tắc là biến đổi tinh bột thành cồn thông qua quá trình lên men . Công đoạn 100 Làm sạch và nghiền Nguyên liệu tinh bột thô Công đoạn 300 Nấu và đường hoá Bột mịn Công đoạn 400 Lên men Dịch đường Công đoạn 500 Chưng cất Men rượu Cồn chưng cất Sản phẩm chất lượng kém hơn Chất thải Chất bã Tinh bột thô được đưa qua bộ phận nghiền và làm sạch, đây là công đoạn 100 trong sơ đồ công nghệ. Sau khi qua công đoạn này tinh bột trở thành dạng bột mịn. Tinh bột không thể trực tiếp được lên men, nó được chuyển hoá thành đường glucose thông qua công đoạn nấu (công đoạn 300 trong sơ đồ công nghệ), sự chuyển hoá này được gọi là sự đường hoá. Sau quá trình nghiền, mỗi phân tử tinh bột sẽ được đường hoá bằng các enzyme để chuyển hoá thành đường glucose. Sản phẩm của quá trình đường hoá được gọi là dịch đường. Sản phẩm của quá trình đường hoá được đưa tới công đoạn 400 là công đoạn lên men để chuyển hoá chúng thành dịch hèm. Trong quá trình lên men sẽ sinh ra sản phẩm phụ là CO2. Sản phẩm của công đoạn 400 được đưa tới các tháp chưng cất thuộc công đoạn 500 để tách cồn và chất bã. Trong công đoạn này cồn được tinh chế trở thành cồn tinh khiết (96.2%). Dây chuyền sản xuất cồn tinh bột là dây chuyền sản xuất tự động hoàn toàn, hệ thống điều khiển của nhà máy được đặt tại phòng điều khiển, tại đó các thiết bị điều khiển được bố trí trong các tủ điều khiển. Chương 2 Khu vực xay nghiền và làm sạch Khái quát Mục đích của khu vực làm sạch và xay nghiền là nhằm thu được: Nguyên liệu thô sạch, không lẫn những tạp chất như đá, cát, rơm rạ, que củi... vì những lý do sau đây: - Đá có thể làm hỏng các thiết bị cơ khí - Cát có thể gây ra hiện tượng mòn hầu hết các bộ phận của công-tẵc, bánh công tác của bơm hay các bộ phận tương tự - Rơm rạ, que củi sẽ tích tụ lại trong các mạch và thiết bị (bộ phận trao đổi nhiệt hoặc tương tự) và có thể gây phá huỷ thiết bị cũng như làm phát sinh vi khuẩn - Bột liệu phải được nghiền nhỏ để dễ dàng cho quá trình thuỷ phân. Máy nghiền búa sử dụng cho việc nghiền phải được sử dụng với đầy đủ tấm chắn bên trong. Mắt lưới (có thể mở rộng) của tấm chắn phải nhỏ hơn hoăc bằng 1.5mm đối với thóc lúa , gạo hay ngô và có thể nhỏ hơn hoăc bằng 0.5mm đối với sắn. Đây là nhưng điều kiện tối ưu mà mắt lưới được yêu cầu để phù hợp với mức tiêu thụ điện năng hợp lý Trong phần này và những hình vẽ kèm theo cùng với các bảng mô tả những đặc thù của khu vực xay nghiền và làm sạch 1.1. Khu vực làm sạch Gạo đưa theo phễu vào R100 được làm sạch liên tục thông qua : - Một máy tách (S102) kiểu rung được cố định với 2 sàng cho việc tách riêng các hạt bám theo có kích thước nhỏ hơn hạt gạo ( như cát, đất, đá răm...) - Một hệ thống hút qua sàng rung S102 bao gồm một máy hút rung( S103) với bộ phận lọc nằm ngang( S104) và van xoay để giữ và gom tất cả những thành phần nhẹ hơn gạo - Một bộ phận loại đá( S105) theo kiểu tỷ trọng để tách đá theo nguyên lý: đá có cùng kích thước thì nặng hơn gạo - Bụi bẩn tạo ra trong các máy được thu hồi qua bộ lọc bụi( S130) sau đó được trộn trở lại với bột đến từ băng tải T120 Nguyên liệu đã được làm sạch được gửi tới bộ phận nghiền Bộ phận giữ nguyên liệu được chế tạo dạng gầu, xô có máy nâng và các vít tải 1.2. Khu vực Nghiền Trước bộ phận nghiền là một bộ phận tách kiểu từ tĩnh dạng ống để loại bỏ kim loại lẫn vào Máy nghiền chứa trong nó một búa (S101) Những phần nhỏ nhất( mịn) được đưa trở lại bộ lọc không khí( S130) trong khi đó sản phẩm nghiền nhỏ được đưa tới phễu đệm R301 đi qua sàng bảo đảm kiểu ly tâm S125 Bộ phận giữ gạo và sản phẩm nghiền nhỏ được chế tạo dạng gầu, xô có máy nâng và các vít tải 2. Giới thiệu thiết bị Sơ đồ khu vực xay nghiền và làm sạch được đính kèm theo báo cáo này, các ký hiệu thiết bị được thể hiện trên bản vẽ và có bảng chú thích dưới đây 2.1. Các thiết bị lưu trữ và cơ khí Khu vực xay nghiền có thể được chia nhỏ ra làm các phần đảm nhiệm các chức năng : Bộ phận nạp liệu thô Gồm các thiết bị: R100 : Phễu đựng ngũ cốc Đặc điểm: + Thể tích : 2,2 m3 + Chiều cao : Hv = 5,5m + Cạnh : 2 m (vuông) T101 : Băng tải trục vít Bộ phận làm sạch bằng sàng rung và hút sắt Gồm các thiết bị: S102 : Thiết bị làm sạch kiểu sàng rung S105 : Thiết bị loại đá S103 : Máy hút rung S104 : Bộ phận lọc nằm ngang Bộ phận nghiền liệu Gồm các thiết bị: R101 : Phễu nạp cho máy nghiền, thể tích V = 0,5 m3 W101 : Bộ phận nạp cho máy nghiền S101 : Bộ phận loại sắt kiểu từ tĩnh B101 : Máy nghiền kiểu búa lưu lượng 2 tấn/h, công suất 50 kW R111 : Phễu giảm áp T120 : Băng tải lấy bột loại trục vít Bộ phận lọc bụi Gồm các thiết bị: S130 : Thiết bị lọc bụi kiểu lọc túi C130 : Quạt hút kiểu ly tâm lưu lượng 7000m3/h, công suất 11 kW W130 : Van xoay C131 : Máy nén khí Kho chứa đưa sang công đoạn nấu Gồm các thiết bị: R301 : Bồn đệm đựng ngũ cốc Đặc điểm: V = 15 m3 Hv = 3,5m Cạnh 2,1m ( Vuông ) S125 : Sàng quay T301 : Băng tải trục vít Ngoài ra còn có các gầu tải T111 : Cao 9 m T119 : Cao 9 m T122 : Cao 9,5 m T301 : Chuyển nguyên liệu sang công đoạn nấu 2.2.Các thiết bị tự động hoá Các thiết bị tự động hoá bao gồm các đối tượng điều khiển, các sensor đo lường, thiết bị hiển thị mà công nghệ yêu cầu. Các thiết bị điều khiển như PLC, Rơ-le, bộ điều chỉnh PID, biến tần ... sẽ được đề cập đế ở phần Các vấn đề điều khiển của chương này 2.2.1.Các đối tượng cần điều khiển Bảng này liệt kê danh sách các thiết bị động lực dùng cho khu vực xay nghiền, các ký hiệu thiết bị và công suất là thiết kế ban đầu của hãng cung cấp công nghệ(Pháp) Ký hiệu Chức năng Công suất (KW) Yêu cầu Biến tần 1).Động cơ 1). T101 Động cơ quay vít tải 1.1 Có 2). T111 Động cơ nâng gầu tải 0.75 3). S102A Động cơ máy sàng rung 0.4 4). S102B 0.4 5). S105A Động cơ máy loại đá 0.18 6). S105B 0.18 7). W104 Động cơ van xoay máy hút rung 0.75 8). T119 Động cơ nâng gầu tải 0.75 9). W101 Động cơ nạp liệu vào nghiền 0.26 10). T120 Động cơ quay vít tải 0.75 11). T130 Động cơ quay vít tải 0.75 12). C130 Động cơ quạt hút 11 13). C131 Động cơ máy nén khí 1.1 14). W130 Động cơ van xoay 0.75 15). T122 Động cơ nâng gầu tải 0.75 16). S125 Sàng bột liệu 5.5 17) T301 Động cơ quay vít tải 1.1 Có 18). T302 Động cơ nâng gầu tải 0.75 19). T303 Động cơ quay vít tải 0.75 2). Van 20). PSE 130 Van ATM 3).Máy 21). S103 Máy hút sắt(Nam châm điện) 22). B101 Máy nghiền 60 2.2.2.Các cảm biến và thiết bị hiển thị Bảng này liệt kê danh sách các thiết bị hiển thị và cảm biến dùng cho khu vực xay nghiền. Các ký hiệu thiết bị trong bảng và hãng sản xuất là chọn theo thiết kế ban đầu của công ty DKNEC Ký hiệu Chức năng Thiết bị Hãng 1). Sensor 1). LASH 100.1 Đo mức cao của R100 E2K- C Omron 2). LAL 100.2 Đo mức thấp của R100 E2K- C Omron 3). LASH 101 Đo mức cao của R101 E2K- C Omron 4). TASH 101 Đo nhiệt độ động cơ máy nghiền PT 100 5). TASH 102.1 Đo nhiệt độ trục máy nghiền PT 100 6). TASH 102.2 Đo nhiệt độ trục máy nghiền PT 100 7). LASH 130 Đo mức cao của phễu lọc bụi E2K- C 8). P&I 130 Đo áp dòng 9). KT 130 Role thời gian 10). SV 130 Đo độ mở van 11). LASH 301.1 Đo mức cao của R301 E2K- C Omron 12). LAL 301.2 Đo mức thấp của R301 E2K- C Omron 2).Công tắc hành trình 13). ZAS 101 Chống kẹt vít tải T101 WL Omron 14) ZAS 111.1 Chống kẹt máy nghiền WL Omron 15). ZAS 111.2 Chống kẹt máy nghiền WL Omron 16) ZSD 112.1 Công tắc hành trình do kiểu chênh áp 17). ZSR 112.2 Công tắc hành trình tự ghi 18). ZAS 120 Chống kẹt vít tải T301 WL Omron 19). ZAS 301 Chống kẹt vít tải T301 WL Omron 20). ZAS 303 Chống kẹt vít tải T303 WL Omron 3) Thiết bị hiển thị 21). HIC 101 Hiển thị tốc độ động cơ vít tải T101 Danfoss 22) IIASH 101 Hiển thị nhiệt độ động cơ máy nghiền B101 EKC-101 Danfoss 23) HIC 301 Hiển thị tốc độ động cơ vít tải T301 Danfoss 3.các Vấn đề điều khiển 3.1.Yêu cầu Bài toán đặt ra với hệ thống điều khiển của khu vực xay nghiền và làm sạch là: Thứ nhất, phải đảm bảo được yêu cầu công nghệ: Thứ tự khi khởi động và khi dừng, điều khiển logic hay điều chỉnh trơn tốc độ Thứ hai, phải đảm bảo an toàn về thiết bị và an toàn về con người Thứ ba, lựa chọn thiết bị điều khiển( biến tần, PLC, Rơ-le) hợp lý theo công suất, theo số đầu vào/ đầu ra cần quản lý và phù hợp với chỉ tiêu kinh tế Thứ tư, cần tiết kiệm điện năng 3.2. Giải pháp điều khiển Từ các yêu cầu trên và căn cứ vào tình hình thực tế, các kỹ sư của công ty DKNEC và chúng em – các sinh viên thực tập được tham gia vào quá trình thiết kế hệ thống đã lựa chọn giải pháp điều khiển với khu vực xay nghiền như sau: Bộ điều khiển PLC : Chọn PLC S7-300 của Siemen( CHLB Đức) loại CPU314 Biến tần: Đặt 2 biến tần có công suất 1,1kW tại các băng tải trục vít T101 và T301 làm nhiệm vụ điều chỉnh trơn tốc độ Ngoài ra còn có các bộ điều chỉnh, hiển thị tốc độ, nhiệt độ được lắp trên mặt tủ điều khiển cùng các Rơ-le, công tắc hành trình... được thể hiện trong bảng trên. Chương 3 hệ thống nấu liên tục Nguyên lý hoạt động của hệ thống nấu liên tục Sau khi ra khỏi công đoạn xay nghiền, nguyên liệu được đưa vào thùng trộn R303 nhờ băng tải vít xoắn T301, T303 và gầu tải T302 Tại bình trộn R303, nguyên liệu, 80% enzym, nước và NaOH được trộn với nhau lên đến nhiệt độ 300C - 400 C nhờ cánh khuấy A303. Thùng R303 gồm hai ngăn chia không đều nhau, ngăn trên lớn để chưa các thành phần ban đầu, ngăn dưới nhỏ để chứa sản phẩm đẫ được trộn đều và có nhiệt độ đúng yêu cầu. Ngăn nhỏ có một đường dẫn dịch để đưa phẩm trộn sang thùng trộn R304. Tại R304, quá trình nấu diễn ra, nước được tiếp tục cấp vào. Trong thùng được tăng nhiệt độ lên đến 850C, đồng thời cánh khuấy A304 hoạt động. dịch sau khi được nấu tại thùng R304 sẽ được chuyển qua bộ phận tăng nhiệt J 314 A/B nhờ hệ thống bơm P304 A/B và lúc nay nhiệt độ của dịch 1100C Hệ thống thiết bị nấu phun E314 sẽ kéo dài quá trình nấu để nhiệt độ dịch đạt được 1200C. Tại E314 cho ta thấy rõ sự khác biệt quá trình nấu liên tục là quá trình nấu xảy ra ngay trên đường ống đảm bảo quá trình liên tục. Tiếp theo, dịch được đưa vào bồn tự bốc hơi R315, và nhiệt độ của sản phẩm sẽ hạ xuống còn 950C sau khi ra khỏi R315 đưa đến nồi dịch hoá sau cùng R305. Tại R305, lượng enzym còn lại ( enzym hoá lỏng dung dịch hồ ) được trộn cùng với dịch nhờ cánh khấy A 305. Sản phẩm được đưa sang thùng R307. Trong R307 gồm có : bã từ quá trình trưng cất, axit sulfuric ( H2SO4), nước (H2O). các thành phần này được trộn và đưa qua hệ thống làm nguội dịch cháo E311 nhờ bơm P307 A/B. Nhiệt độ của dịch ra khỏi R307 là 730C, nhiệt độ của dịch khi ra khỏi E311 và đi vào nồi đường hoá R310 là 600C. Tại R310, enzym đường hoá được đưa vào để thực hiện quá trình đường hoá. Dịch khi ra khỏi nồi đường hoá sẽ được bơm dịch cháo đường P310 A/B chuyển sang công đoạn lên men với nhiệt độ lên men thông thường là 200 C đến 300C. Tại R315 hơi được bốc sẽ làm lạnh nhờ thiết bị làm lạnh E316 và đưa một phần vào R304 để tái sử dụng, phần khác cấp cho công đoạn trưng cất. Bã ở công đoạn trưng cất một phần đưa vào bồn đầu ra E313 để chuyển vào R304 sử dụng lại 2. Thông số các thiết bị Nồi hồ hoá R303 V = 15 m3 Hv = 3500 mm Cánh khuấy A 303 có thông số Q = 1850 m3/h P = 1.5 Kw Nồi dịch hoá trước R304 V = 4.5 m3 Hv = 2800 mm Φ = 1400 Cánh khuấy A 304 có thông số Q = 1350 m3/h P = 1.1Kw Hai bơm P304 A/B có thông số Q = 8.5 m3/h P = 11Kw Loại bơm ly tâm Thiết bị nấu E314 gồm có 12 ống D = 100 mm L = 5000 mm Bồn tự bốc hơi R315 V= 0.75 m3 Nồi dịch hoá sau cùng R305 V=4.5 m3 Hv = 2800 Φ = 1400 Thiết bị làm nguội dịch cháo E311 S = 2m3 Hai bơm P307 A/B Q = 10.5 m3/h P = 5.5 Kw Nồi đường hoá trước R310 V = 4.5 m3 Hv = 2800 Φ = 1400 Bơm P310A/B dịch cháo đường hoá trước Q = 10.5 m3/h P = 11Kw Loại bơm ly tâm T301 băng tải chuyển bột loại vít xoắn tốc độ chuyển tải 2.5 t/h P = 1.1Kw T302 thang nâng bột loại gầu nâng tốc độ chuyền tải 2.5 t/h P = 0.75Kw T303 băng tải chuyển bột, loại vít xoắn tốc độ chuyền tải 2.5 t/h P = 0.75Kw R331 bồn đệm chứa xút V = 0.25 m3 3. Đặt vấn đề điều khiển Đây là hệ thống phức tạp nên khi đặt vấn đề cho bài toán điều khiển ta cần xác định đại lượng cần điều khiển là gì, phân tích và lựa chọn phương án điều khiển hệ thông để hệ hoạt động tốt trong thực tế 3.1. Liệt kê thiết bị + Van điện từ khí nén gồm: TV301.1, TV303, AV304, LV304.1, TV314.1, LV313.1, PV316.1 + Thiết bị đo bao gồm: Thiết bị đo nhiệt độ ( nhiệt kế) : TRC 303, TAH 303.1, TRC304.1, TRC314.1 Thiết bị đo áp suất : PRC 316.1, PI 316.2, PI304, PI324, PI325 Thiết bị đo lưu lượng FO : FO 331.1 Thiết bị đo lưu lượng có ghi : FR 304.1, FIR 303, FIR306,3, FIR313.3,FR314 Thiết bị đo mức LG : LG 331.1, LG 331 + Bộ đo bao gồm: Bộ đo mức liên tục : LRC 304.1, LIC 313.1 Bộ đo mức gián đoạn : LAH 304.3, LAL304.2 LAL 313.3, LAH313.4, LASH 331 Bộ đo nồng độ : ARC 304 Bộ đo nhiệt độ : TW 313, TW 304.3, TW314.2, TI 306.3 + Động cơ cần điều khiển: băng tải vít xoắn T 301, T303, gầu nâng T 302, động cơ khuấy ở thùng R303 (M1150) , động cơ cánh khuấy thùng R304 ( HM3042), động cơ của bơm P – 304A/B ( HM 3040, HM 3041), động cơ bơm P307 A/B, động cơ bơm P310A/B 3.2. Nhiệm vụ điều khiển + TV304.1 nhận tín hiệu nhiệt độ của TRC 304.1( thiết bị đo nhiệt đọ dòng dịch qua bơm P 304A/B) để điều chỉnh độ mở của van cấp hơi nước cho thùng R304 + AV 304 nhận tín hiệu đo nồng độ PH của bộ đo nồng độ ARC 304 ( bộ đo nồng độ cho đường cấp NaOH) để điều chỉnh độ mở của van cấp NaOH cho thùng R 303 + TV 303 nhận tín hiệu nhiệt độ của TRC 303( thiết bị đo nhiệt đọ ở thùng R303) để điề chỉnh lượng hơi nước vào R303 + TV 314.1 nhận tín hiệu nhiệt độ của TRC 314.1 ( thiết bị đo nhiệt độ dịch trước khi sang hệ thống thiết bị nấu phun E314) để điều chỉnh lượng hơi nước cấp cho bộ phận tăng nhiệt J 314 A/B + LV 304.1 nhận tín hiệu mức của bộ đo mức liên tục LRC 304.1 ( bộ đo mức dịch trong thùng R304) để điều chỉnh lượng dịch được bơm đi bởi bơm P 304A/B + LV 313.1 nhận tín hiệu mức của bộ đo mức liên tục LIC 313.1 ( thiết bị đo mức cho bồn đầu ra E313) để điều chỉnh lượng nước cấp vào bồn + PV 316.1 nhận tín hiệu áp suất của PRC 316.1 ( thiết bị đo áp suất cho phần cấp hơi nước sang công đoạn trưng cất tại E 316) để điều chỉnh lượng hơi nước tái sử dụng cho công đoạn trưng cất + động cơ khuấy ở thùng R303 (M1150) , động cơ cánh khuấy thùng R304 ( HM3042) điều khiển hai cấp + động cơ của bơm P – 304A/B ( HM 3040, HM 3041), động cơ bơm P307 A/B, động cơ bơm P310A/B điều khiển theo chưong trình 3.3. Giải quyết bài toán điều khiển Từ việc phân tích chức năng và nhiệm vụ của các thiết bị trong sơ đồ nguyên lý ta đi thiết kế sơ đồ mạch động lực và sơ đồ mạch điều khiển cho hệ thống nấu, sao cho đảm bảo chất lượng công nghệ khi đưa vào sử dụng và chỉ tiêu kinh tế. Trong quá trình thiết kế điều khiển chúng em chọn giải pháp điều khiển cho hệ thống Nấu : Bộ điều khiển PLC : Chọn PLC S7-300 của Siemen( CHLB Đức) loại CPU315-2DP Bộ biến tần : Đặt 2 biến tần công suất 11Kw của Danfoss tại hai bơm P– 304A/B . Chương 4 quá trình lên men(công đoạn 400) Tổng quan về công nghệ Đường hoá xong, dịch đường được làm lạnh tới 28 á 320C và bơm vào thùng lên men (còn gọi là thùng ủ), ở đây dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu và khí cacbonic cùng với nhiều sản phẩm trung gian khác. Lên men song ta thu được hỗn hợp gồm rượu-nước-bã gọi là giấm chín hay cơm hèm. Đặc điểm của quá trình lên men trong dây chuyền công nghệ này là lên men liên tục được thực hiện thông qua 5 tanks chứa (từ R411 đến R415) được sắp xếp theo cấu trúc nối tiếp. Trong mỗi tank đều có các cánh khuấy để đảm bảo chất trong tank luôn tồn tại ở dạng huyền phù. Hệ thống làm lạnh cho dây chuyền bao gồm từ E411 đến E414 và E402. Dịch đường và men được bơm liên tục vào R411 sau đó tràn tới các tank khác. Khi nhiệt độ trong tank tăng vượt quá giới hạn thì chất trong tank sẽ được bơm qua hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt sau đó hồi lưu trở lại tank đó. Sản phẩm thu được từ R415 được đưa trực tiếp tới công đoạn chưng cất. Tại cuối quá trình lên men có tháp lọc D403 dùng để thu hồi khí CO2 sinh ra trong quá trình lên men, đồng thời cũng thu hồi lượng men dư thừa. Men được cung cấp liên tục thông qua Tank chứa R402, men được bơm liên tục từ R402 vào R411. Sơ đồ công nghệ của hệ thống lên men được cho như hình vẽ . Các thiết bị chính Các thiết bị chính của hệ thống lên men được liệt kê trong bảng sau: Tên thiết bị Ghi chú Đặc điểm chính P kW R402 1 bồn cái V=45m3 Hv=4500 ặ=3400 R411 áR415 5 bồn lên men V=100m3 Hv=5600 ặ=4500 D403 1 Tháp rửa khí. V=0.75m3 E402 1 Thiết bị làm lạnh cho bồn cái R402. Loại tấm S=6m2 E411 1 Thiết bị làm lạnh cho bồn lên men R411. Loại tấm S = 8m2 E412 á E414 3 thiết bị làm lạnh cho bồn lên men từ R412áR414 Loại tấm S = 6m2 E415 1 Thiết bị làm lạnh cho bồn lên men R415. Loại tấm S = 1m2 A411 á A415 5 thiết bị khuấy cho R411 đến R415 Loại nằm ngang Q = 1900m3/giờ 3 S1 1 van ON/OFF P402 1 Bơm tái tuần hoàn cho bồn cái Loại ly tâm Q = 28m3/giờ 9 P411 1 Bơm tái tuần hoàn cho R411 Loại ly tâm Q = 40m3/giờ 11 P412á P414 3 bơm tái tuần hoàn cho R412 đến R414 Loại ly tâm Q = 35m3/giờ 9 P415 1 Bơm tái tuần hoàn cho R415 Loại ly tâm Q = 4m3/giờ 1.5 P421A/B 2 bơm dịch sau khi đã được lên men (dịch hèm) Loại ly tâm 10m3/giờ 0.55 3.Phương án điều khiển 3.1. Yêu cầu Hệ thống điều khiển của dây truyền cần đáp ứng được các yêu cầu sau đây : Cần đáp ứng yêu cầu của công nghệ, các thông số kĩ thuật, đảm bảo đúng qui trình công nghệ. Cần thoả mãn chỉ tiêu kinh tế, việc lựa chọn thiết bị điều khiển hợp lí,không lãng phí, tiết kiệm điện năng. Đảm bảo an toàn về con người, về thiết bị máy móc. 3.2. Giải pháp điều khiển Từ yêu cầu công nghệ và các thiết bị của hệ thống lên men chúng ta sẽ đưa ra phương án điều khiển thích hợp. Trong công đoạn lên men đối tượng cần được điều khiển bao gồm 9 động cơ bơm, 5 động cơ cánh khuấy và 1 van điện. Đây là dây chuyền tương đối hiện đại yêu cầu tự động hoá hoàn toàn, công nghệ phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao về nhiệt độ, áp suất, nồng độ các chất, số lượng các biến vào và các biến ra của hệ thống điều khiển là tương đối lớn do vậy ta sẽ chọn thiết bị điều khiển chính là bộ PLC S7-300 module CPU314. Dưới đây là phương án điều khiển cho từng đối tượng. Trước tiên ta xét 5 động cơ cánh khuấy, đây là 5 động cơ có công suất 3kW được dùng để quay cánh khuấy trong các tank lên men từ R411 đến R415. Do quá trình lên men là liên tục, công nghệ đòi hỏi chất trong các tank lên men phải luôn tồn tại ở dạng huyền phù do vậy quá trình khuấy trộn trong các tank cần liên tục, tốc độ có thể đặt cứng. Như vậy việc điều khiển 5 động cơ này là khá đơn giản, ta chỉ việc điều khiển ON/OFF động cơ, sử dụng khởi động sao/tam giác để giảm dòng khởi động. Đầu vào PLC để điều khiển các động cơ này là các tín hiệu từ các sensor báo mức, các nút nhấn START/STOP, các tín hiệu báo sự kiện sự cố. Đầu ra của PLC được đưa qua role trung gian rồi đưa tới đóng ngắt công tắc tơ để điều khiển đóng ngắt động cơ. Đối với 5 động cơ bơm từ P411 đến P415, do yêu cầu của công nghệ là khi nhiệt độ trong tank lên men vượt mức giới hạn cho phép bơm sẽ hoạt động bơm chất trong tank qua hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt rồi hồi lưu trở lại tank đó, quá trình bơm tiếp tục tới khi nào nhiệt độ trong tank đạt mức giới hạn dưới cho phép thì bơm ngừng hoạt động, vì vậy các động cơ bơm hoạt động không liên tục, sự đóng ngắy xảy ra thường xuyên, tốc độ của động cơ được đặt cứng. Như vậy việc điều khiển 5 động cơ này cũng là điều khiển ON/OFF động cơ. Nhưng một vấn đề đặt ra là sự đóng ngắt xảy ra thường xuyên do vậy nếu sử dụng khởi động bình thường sẽ không bảo đảm được tính an toàn và tuổi thọ