Xây dựng hệ thống điều khỉên tự
động tiết kiệm năng lượng nhà máy
bia
Tóm tắt
Bài báo này đề xuất một phương pháp tích hợp hệ thống điều khiển tự động nhà máy bia,
đồng thời giới thiệu một giải pháp để tận dụng nguồn nhiệt dư trong quá trình sản xuất,
tiết kiệm chi phí, hạ thấp giá thành sản phẩm, tạo sự cạnh tranh trên thị trường.
Abstract
This paper introduces a method of integrating the automatic control system into brewing
production, and provides a solution to make use of excess heat in the production process
for cutting cost, reducing products’ prices and creating market competitiveness.
1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam cũng như trên thế giới, vấn đề tiết kiệm năng lượng là một quốc sách trong
rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong công nghệ sản xuất bia. Đây là
điều hết sức thiết thực và cấp bách mà các nhà máy bia cần phải quan tâm nghiên cứu để
giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm.

H 2.1: So sánh dòng khởi động của ĐC
2. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong nhà nấu bia
2.1. Tận dụng nhiệt bay hơi trong nhà nấu
2.1.1. Công nghệ hệ nấu bia
Qua quá trình tính toán, đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng trong Nhà máy Bia
Thanh Hoá cho các hệ nấu, lên men, và hệ tích nhiệt cho thấy rằng: Lượng nhiệt tổn thất
do truyền qua kết cấu trong các thiết bị dùng nhiệt là rất nhỏ so với lượng nhiệt cấp (hệ
nấu chiếm 0,95%, hệ lên men là 5,72%, hệ tích nhiệt là 4,16% lượng nhiệt tổn thất).
Nhiệt lượng sử dụng trong quá trình nấu, theo kết quả tính toán thì lượng nhiệt tiêu thụ
trong nồi húp lông chiếm 77% (khoảng 8.028.000 kJ/1mẻ nấu), nồi hồ hoá là 17%, còn
nồi malt và nồi đường hoá chỉ chiếm 6% lượng nhiệt tiêu thụ trong toàn hệ nấu. Lượng
nhiệt này được cấp trực tiếp bởi lò hơi do lò hơi sản xuất. Trong số nhiệt lượng cấp bởi lò
hơi này thì có một lượng lớn khoảng một nửa bị tổn thất do bay hơi, tổn thất năng lượng
bay hơi trong nồi húp lông chiếm 36,28% (tương đương 4.183.390 kJ), trong nồi hồ hóa

mong đợi, nên ta sẽ lựa chọn giải pháp thứ hai.

2.2. Sử dụng biến tần để khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ
2.2.1. Nguyên lý làm việc của biến tần
Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện 1 chiều
bởi bộ chỉnh lưu. Nhờ vậy hệ số công suất cosφ của biến tần không phụ thuộc vào tải và
có giá trị ít nhất là 0,96. Điện áp 1 chiều này lại được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3
pha đối xứng thông qua hệ IGBT bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)
Bản chất tiết kiệm điện năng khi sử dụng biến tần như sau:
Đặc tính khởi động của biến tần cho phép khống chế dòng khởi động không vượt quá
dòng định mức của động cơ, do đó tiết kiệm điện năng khi khởi động.
Với những ứng dụng đặc tính tải thay đổi, như băng tải, khi đầy tải, khi non tải, thường
động cơ hoạt động non tải:
Biến tần làm tăng hệ số cos φ (thường khoảng 0,96), tăng hiệu suất sử dụng điện, giảm
tổn thất cho lưới.
Biến tần điều chỉnh tốc động động cơ cho phù hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu được
việc sử dụng điện năng.

3. Thiết kế hệ thống điều khiển tự động
3.1. Thuyết minh hoạt động của hệ thống tiết kiệm năng lượng
Hoạt động của hệ thống thiết bị tiết kiệm năng lượng (Hình 2.3)
Hơi bốc lên từ nồi húp lông hoá sau khi đi qua thiết bị làm kín đường ống, được đưa về
tháp rửa hơi, tại đây hơi được rửa sạch để loại bỏ những cặn bẩn hữu cơ có quấn theo hơi
khi bay ra khỏi nồi húp lông hóa, hơi cho đi từ dưới lên, ngược chiều vơi dòng nước nóng
900C được phun từ trên đỉnh tháp xuống. Hơi sau khi ra khỏi tháp rửa hơi là hơi sạch đã
được loại bỏ hết cặn bẩn, có nhiệt độ là 1000C, áp suất hơi là 1 kg/cm2, hơi này được đưa
về máy nén hơi, tại đây hơi được nén lên áp suất cao (có P khoảng 1,6kg/m2 và nhiệt độ
khoảng 1450C) sau đó lượng hơi tái nén này được phối trộn với một lượng hơi từ lò hơi
(Hơi cấp I) trong thiết bị phun tạo phối trộn (Ejector) hơi tái nén sau khi phối trộn với hơi
cấp I có được áp suất khoảng 1,8 kg/cm2, hơi này được đưa trở lại nồi húp lông hoá để