BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC & MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
MÃ SỐ 246.07 RD/HĐ – KHCN Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỊNH
LƯỢNG VẬT LIỆU NHIỀU PHA ĐIỀU KHIẺN SỐ, SỬ DỤNG
TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẤM LỢP KHÔNG
AMIĂNG

CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CÔNG NGHỆ
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS. NGUYỄN THÀNH LONG 6800
12/4/2008

HÀ NỘI, 03 – 2008


HÀ NỘI, 03 – 2008
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN
1. KS. Nguyễn Thành Long Viện Công Nghệ
2. TS. Đỗ Quốc Quang Viện Công Nghệ
3. KS. Trần Xuân Thành Viện Công Nghệ
4. KS. Tống Văn Cường Viện Công Nghệ

1
MỤC LỤC
Trang
Mục lục
A. Nội dung báo cáo chính
Chương I. Tổng quan
1. Sơ lược về tự động hóa trong sản xuất tấm lợp.
2. Hệ thống chuẩn bị liệu trong dây truyền sản xuất tấm
lợp Fibro Ximăng không Amiăng.
3. Vai trò của tự động hóa công đoạn chuẩn bị liệu trong
ngành sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không Amiăng.
4. Các ph
ương pháp định lượng trong sản xuất tấm lợp
Fibro Ximăng không Amiăng.
5. Hiện trạng tình hình ứng dụng tự động hóa quá trình
chuẩn bị liệu ở nước ta.
6. Giải pháp cho tự động hóa cụm chuẩn bị liệu


16
17
17
18
18
18
23
23
29
33
33
34
35

2
A. NI DUNG BO CO CHNH
Chng I: Tng quan
1. S lc v t ng húa trong sn xut tm lp:
Cựng vi s phỏt trin ca ngnh t ng hoỏ th gii, ngnh t ng hoỏ
trong sn xut cụng nghip Vit Nam cng ang tng bc phỏt trin. Cỏc
nh mỏy, xớ nghip ti Vit nam ang tin hnh lp t v ci to mi, mnh
dn a vo nhng thit b
, cụng ngh t ng hoỏ tiờn tin ca cỏc nc cụng
nghip hin i nh: Canada, Nht, M v mt s nc trong khi cỏc nc
chõu u EU.
Trong ngành tấm lợp nói riêng, kỹ thuật tự động hoá cũng từng bớc thâm
nhập vào quá trình sản xuất. ở Việt Nam hiện nay ngành sản xuất tấm lợp vẫn
chủ yếu sản xuất tấm lợp sử dụng Amiăng.


4

Hình 1.2: Tổng quan toàn bộ dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng không
Amiăng

2. Hệ thống chuẩn bị liệu trong dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng
không Amiăng:
Nói đến công nghiệp sản xuất chế tạo nói chung, và sản xuất tấm lợp nói
riêng, quá trình chuẩn bị liệu là một quá trình quan trọng và có tính quyết định
đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Mỗ
i một lĩnh vực sản xuất, mỗi sản
phẩm do tính khác biệt của nó nên vật liệu làm nên các sản phẩm cũng có
những tính chất khác nhau. Đối với lĩnh vực sản xuất tấm lợp Fibro ximăng thì
vai trò của quá trình chuẩn bị liệu lại càng quan trọng, nó là công đoạn đầu tiên
của quy trình sản xuất ra tấm lợp, ở công đoạn này các loại vật liệu được trải
qua các công đoạn nghiền, trộn riêng liên tục trước khi chúng được đưa vào
một thùng khuấy trộn chung. Lượng huyền phù của thùng khuấy trộn chung
này tiếp tục được đưa đến một thùng khấy phân phối trước khi đưa vào xeo.

5
Đối với công nghệ sản xuất tấm lợp không Amiăng, công đoạn này có nhiều
thay đổi nhất so với công nghệ cũ, quyết định đến tính chất và chất lượng của
sản phẩm. Như chúng ta đã biết trong sản xuất tấm lợp quá trình được nhắc tới
nhiều nhất là quá trình xeo cán. Đó là một quá trình quan trọng, nhưng trước
khi liệu được xeo để tạo nên bán thành phẩm, quá trình tạo nên hỗ
n hợp liệu
trước đó cũng có tính quyết định đến cơ lý tính của tấm.Vì vậy, ở các cơ sở sản
xuất tấm lợp, quá trình này là mối quan ngại và cũng giành được sự quan tâm
đặc biệt của nhà sản xuất.
Quá trình chuẩn bị một mẻ liệu như sau:

đến chất lượng của s
ản phẩm nhiều hơn thì những doanh nghiệp sản xuất cũng
đứng trước một bài toán khó. Họ bắt đầu quan tâm đến việc đầu tư thêm trang
thiết bị cũng như con người để theo kịp nhu cầu mà thực tế đòi hỏi.
Để đáp ứng được nhưng yêu cầu thực tế đó, các doanh nghiệp đã phải nghĩ
đến các phương án nhằm tăng năng suấ
t lao động và đặc biệt là nâng cao chất
lượng sản phẩm. Một trong những phương án mang lại hiệu quả là ứng dụng
công nghệ cao vào sản xuất. Tự động hóa được tính đến như là một lời giải pháp
phù hợp cho bài toán năng suất và chất lượng. Với một dây truyền sản xuất cụ
thể thì nhà công nghệ lại đặt ra một bài toán riêng cho nó. Có thể tự động hóa
toàn bộ hoặc từ
ng phần tùy theo yêu cầu công nghệ và sự đáp ứng của thiệt bị
của dây truyền.
Với những dây truyền sản xuất tấm lợp Fibro Ximăng có sử dụng Amiăng
công đoạn chuẩn bị liệu không phức tạp, lượng thiết bị cũng ít hơn đáng kể so
với công công đoạn chuẩn bị liệu của dây truyền sản suất tấm lợp không
Amiăng. Như trình bày ở trên, liệu được trải qua nhiều công đoạn khuấy trộn

7
trước khi được đưa vào xeo. Việc kiểm soát lượng vật liệu của quá trình này
tương đối phức tạp. Mặt khác, yêu cầu đối với công đoạn này là tỷ lệ liệu phải
có độ chính xác cao. Trong công đoạn này, chủ yếu liệu được đưa vào trước khi
trộn lẫn ở 2 dạng là rắn và huyền phù (lỏng). Ngoài ra để thực hiện thao tác ở
mức độ chính xác và đồng đều nhằm
đáp ứng được yêu cầu về công nghệ thì
việc sự dụng một lúc nhiều nhân công thao tác và quan sát sự hoạt động của các
thiết bị là không khả thi và gặp nhiều khó khăn trong việc di chuyển liên tục.
Chính sự bất hợp lý này có thể gây ra những sai sót chủ quan làm giảm năng
suất của công đoạn, ảnh hưởng lớn đến chất lượng cũng như năng suất lao động

Hình 1.5 : Các loại cân điện tử
Những loại cân này có độ chính xác cao, nhưng có giới hạn về tải trọng như :
cân đếm, cân treo, cân tiểu ly. Những loại cân này thường dùng trong phòng thí
nghiệm và sử dụng trong thương mại. Cân bàn là lạo cân rất tiện lợi cho việc di
chuyển và có giới hạn tải trọng tương đối lớn nhưng để cân được một hệ thống
có kích thước lớn và phức tạ
p thì sử dụng cân bàn sẽ gặp hiều khó khăn.
Ngoài những loại cân trên, có một thiết bị định lượng mà được sử dụng rất
nhiều trong công nghiệp là: thiết bị định lượng cảm ứng (Loadcell). Với những
thiết bị này thì việc cân hệ thiết bị có tải trọng lớn có thể thực hiện một cách dễ
dàng. Với những ưu điểm về mặt kích th
ước, giới hạn tải trọng, độ chính xác của
thiết bị…Loadcell có thể đáp ứng được những điều kiện trong sản xuất công
nghiệp Hình 1.6: Thiết bị cảm ứng ( Loadcell )

4.2 . Phương pháp định lượng vật liệu lỏng

10
Nhu cầu về những hệ thống tự động hóa xử lý tinh vi, sự nghiêm ngặt
trong điều khiển quá trình và những yêu cầu ngày càng khắt khe trong môi
trường đo mức khiến kỹ sư phải đi tìm những hệ thống đo mức tin cậy hơn,
chính xác hơn. Kết quả đo chính xác cao làm giảm thiểu những sai lệch trong
việc trộn các chất ở dạng lỏng, góp phần nâng cao chất lượng s
ản phẩm đầu
ra, giảm chi phí và lãng phí.
Những công nghệ đo mức:
a. Thiết bị đo mức đơn giản và cổ nhất trong công nghiệp là một loại bình

Cảm biến kiểu mức bong bóng (hình 3) có 1 ống dẫn khí xuống đáy bình
chứa để tạo bong bóng . Khi khí được dẫn vào , áp suất trong ống sẽ tăng cho
đến khi thắng được áp suất của chất lỏng có trong bình . Một bộ chuyển đổi
được nối với ống dẫn khí để giám sát sự tăng áp suất đo được sẽ tính ra mức
chất lỏng trong bình chứa.
d. Loadcell(cầu điện trở
đo áp lực). loadcell hay thước đo độ biến dạng .
loadcell đo mức bằng cách chuyển đổi trọng lực của chất lỏng tác động lên
nó thành tín hiệu điện . Khi mức chất lỏng trong bình chứa tăng , thì lực tác
dụng lên loadcell cung tăng và ngược lại. Lợi thế của loadcell là đo không
tiếp xúc với chất lỏng nên nó đựoc sử dụng khá rộng rãi. Nhưng có những
nhượ đi
ểm là các thùng chứa nguyên liệu trong nghành sản xuất tấm lợp đều
có khuấy gây rung động nên dùng loadcell sẽ nhanh hỏng.
e. Thước đo mức từ tính:
Thước đo mức từ tính (hình 5) được lấy mẫu làm vật thay thế cho phương
pháp đo bằng bình trong suốt. Thước đo từ tính có nguyên lý giống như phao,
nhưng có điểm khác là chúng xác định mức bằng từ tính.

12 Một chiếc phao từ tính được đặt trong ống phụ gắn thông hai đầu với
bình chứa. Do vậy khi mức chất lỏng trong bình chứa tăng thì trong bình
chứa cũng tăng tương ứng hoặc ngược lại. Và phao từ tính trong ống cũng
tăng lên hoặc hạ xuống tương ứng theo mức chất lỏng trong ống phụ.
f. Cảm biến đo mức bằng điện dung.
Cảm biến đo mức điện dung (hình 6) hoạt động dựa trên sự khác biệt về
hằng số điện môi giữa chất lưu và không khí. Điều kiện đẻ áp dụng phương
pháp này là hằng số điện môi của chất lưu phải lớn hơn hằng số điện môi của

vào sản xuất. Có một vài dây truyền sản xuất tấm lợp được trang bị thiết bị tự
động thì đều là những dây truyền ngoại nhập như : Tấm lợp Đông Anh- Hà Nội,
tấm lợp Đồng Nai. Cả 2 doanh nghi
ệp này đang sử dụng những dây truyền thiết
bị nhập từ Châu Âu. Với những dây truyền thiết bị này thi chỉ có những doanh

14
nghiệp lớn mới có khả năng đầu tư, chi phí cho một dây truyền nhập ngoại gấp
nhiều lần một dây truyền tương tự được chế tạo trong nước. Hiện nay, một phần
lớn những cơ sở sản xuất tấm lợp trong nước đều là những doanh nghiệp vừa và
nhỏ nên khả năng đầu tư một dây truyền ngoại hiện đại là mộ
t vấn đề rất khó
thực hiện. Những doanh nghiệp này thường sử dụng những dây truyền trong
nước chế tạo, với những dây truyền này họ cũng phần nào đáp ứng được sản
lượng cũng như chất lượng sản phẩm.
Theo khảo sát của nhóm đề tài, hiện nay cả nước có khoảng 50 dây truyền
sản xuất tấm lợp đang hoạt động, riêng mi
ền Bắc có khoảng 30 dây truyền sản
xuất. Tỷ lệ ứng dụng tự động hóa vào sản suất nói chung, vào công đoạn chuẩn
bị liệu nói riêng như sau:
Về toàn bộ dây truyền sản xuất:
9 Tự động hóa toàn bộ: 0%
9 Đưa tự hóa vào trong sản xuất: ≈10%
9 Chưa ứng dụng tự động hóa : ≈90%
Về cụm chuẩn bị liệu:
9 Chưa ứng dụng tự động hóa : ≈95%
9 Đưa tự động hóa vào sản xuất: <5%
Nói chung, có một số đơn vị đã cố gắng đưa những ứng dụng khoa học vào
sản xuất, nhưng đây chỉ là phần rất nhỏ. Còn lại đều đang sự dụng một số lượng
nhân công không nhỏ cho mỗi công đoạn sản xuất. Tại miề

hóa cho công đoạn này. Vì vậy nhu cầ
u thay thế công cụ lao động và cải tiến kỹ
thuật ở công đoạn này là rất lớn, nhất là trong tương lai gần với chất lượng sản
phẩm được khách hàng đặt lên hàng đầu.
Mặt khác, trong các năm gần đây , Viện Công Nghệ- Bộ Công Thương đã chế
tạo thành công dây truyền sản xuất tấm lợp không Amiăng và đang xúc tiến xuất
khẩu sản phẩm này. Việc đư
a công nghệ kỹ thuật tiên tiến vào trong các công
đoạn sản xuất là một điều cần thiết và càng có ý nghĩa hơn khi nó mở ra một
trang mới cho ngành sản xuất tấm lợp ở Việt Nam: Giai đoạn của chất lượng sản
phẩm, giai đoạn của khoa học kỹ thuật.

16

Hình 1.6: Một số khâu trong công đoạn chuẩn bị liệu thủ công 6. Giải pháp tự động hóa cho quá trình chuẩn bị liệu
6.1. Giải pháp tự động hóa cho cụm chuẩn bị liệu:
Với cụm khuấy và định lượng: Cụm này gồm nhiều thiết bị và có rất nhiều van
được bố trí trên các đương ống cấp liệu nên điều khiển hệ thống van là hệ thố
ng
khí nén được bố trí như sơ đồ P$ID(Process and Intrues Diagram) như hình dưới
đây:
Đối cụm chuẩn bị liệu trên, đối tượng điều khiển là các thiết bị điện như các
động cơ điện và các van điện từ cho hệ thống xilanh khí. Số đối tượng cần điều
khiển trong cả quá trình là rất lớn đòi hỏi cần một phương án thống nhấ
t chung
cho cả cụm. Vì vậy phương án điều khiển PLC cho điều khiển động cơ và van
điện từ là giải pháp tốt .

gầu tải thì vít tải còn là phương án làm giảm bụi cho nhà máy và không gây ồn.
1.2. Yêu cầu thực tiễn
Với một nhà máy tấm lợp không Amiăng, việc cấp Ximăng không liên tục mà
mang tính thời điểm theo một chu kỳ do nhà máy xác đị
nh. Nhưng lượng
Ximăng đưa vào mỗi mẻ liệu yêu cầu phải đạt độ chính xác cao về mặt khối
lượng. Với yêu cầu và những cơ sở trên, chọn vít tải cho vận chuyển xi măng.
1.3. Vít tải Ximăng:
1.3.1: Giới thiệu về vít tải
Trong công nghiệp vi sinh vít tải được ứng dụng để di chuyển các nguyên liệu
(như bột, tinh bột, muối, chủng nấm m
ốc dạng khô, các sản phẩm chăn nuôi, )
trong hướng mặt phẳng ngang và nghiêng.
Vít tải ngang gồm máng, vít, các ống nạp và tháo liệu. Vít được quay nhờ cơ
cấu dẫn động và được tựa trên các ổ đầu mút và ổ giữa.
Nguyên liệu được vào máng qua ống nạp liệu và khi vít quay nó được chuyển
động tới ống tháo liệu nằm dưới đáy máng. Các cửa quan sát được bố trí theo
chiều dài của vít. Nguyên liệu chuyển dời không thể quay cùng v
ới vít vì bị
trọng lực và lực ma sát ngăn cản. Số vòng quay của vít tải 0,5 ÷ 2,0 vòng/s.
Nguyên tắc tác động của vít nghiêng tương tự như vít nằm ngang.
Vít tải được làm từ những trục vít có đường kính và bước vít theo tỉ lệ sau:

19

Hình 4.1 : Sơ đồ vít tải
Đường kính vít, mm 100 125 160 200 250 320 400 500 650 800 Bước
vít, mm 80 100 125 160 200 250 320 400 500 650
Năng suất vít tải (tấn/h): Q = 0,047 D
3

K
y
- hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của vít tải:
Góc nghiêng, độ 0 5 10 15 20
K
y
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
Công suất dẫn động (kW) của vít tải ngang và vít tải nghiêng:
η
367
)(
Zc
KHLKQ
N
+
=

trong đó: Q- năng suất vít tải, tấn/h;

20
L- chiều dài vít tải theo đường nằm ngang, m;
K
z
- hệ số dự trữ công suất (K
Z
= 1,15-1,25);
η- hiêu suất truyền động (η = 0,8 ÷ 0,85);
K
c
- hệ số cản chuyển động của nguyên liệu (đối với nguyên liệu hạt

Q = 0,047 0,25
3
50 .1500 .0,32.1 =17 (T/h) Hình 4.2 : Sơ đồ bố trí vít tải
Công suất dẫn động (kW) của vít tải ngang và vít tải nghiêng:

21
η
367
)(
Zc
KHLKQ
N
+
=

Thay các giá trị vào công thức trên có:
N = 17.(1,5.4 + 0,5).1,25/(367.0,8) =0,47 (Kw)
Từ công suất tính toán, với điều kiện của bài toán là gắn trực tiếp vít tải vào
thùng đong, thì truyền động vít tải phải có kết cấu phù hợp.
Vậy: Chọn động cơ dẫn động chính là động cơ liền hộp giảm tốc có công suất:
N = 1,1 kw; n= 50 (v/ph)
1.3.2. Các bản vẽ chi tiết
(Xem trong phụ lục phần 1)
2. Định lượng vật liệ

(120÷2000mm)

Hình 4.3 : Sơ đồ nguyên lý lắp sensor siêu âm trên thùng đong định lượng