LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều
khiển hòm phun bột” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS.Bùi
Quốc Khánh. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài
liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có
sự sao chép, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2011
Sinh viên
Trần Duy Hùng
1
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất giấy 11
Hình 1.2 Bãi nguyên liệu của tổng công ty giấy Bãi Bằng 12
Hình 1.3 Thùng bóc vỏ 13
Hình 1.4 Giàn lọc cát 14
Hình 1.5 Quá trình sản xuất giấy trong phân xưởng xeo 15
Hình 1.6 Hòm phun bột 15
Hình 1.7 Lưới dài và lưới đỉnh 16
Hình 1.8 Bộ phận ép ướt 17
Hình 1.9 Cấu hình lô sấy 17
Hình 1.10 Bộ phận ép keo 18
Hình 1.11 Bộ phận ép quang 19
Hình 1.12 Cuộn giấy hoàn thành sau sấy 20
Hình 1.13 Quy trình sản xuất giấy tại Tổng công ty Giấy Bãi Bằng 21
Hình 2.1 Máy scanner của hệ điều khiển QCS 25
Hình 2.2 Cấu hình QCS kiểu Accuray 1190 29
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý đo độ dày 29
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý đo định lượng 31
Hình 2.5 Biểu đồ phụ thuộc giữa độ suy giảm nhiệt độ và định lượng 32

4
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
PLC Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển logic lập trình được
QCS Quality Control System - Hệ thống điều khiển chất lượng
DCS Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán
OS Operator Station - Trạm vận hành
CD Cross Machine Direction - Hướng ngang máy
LT Level Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu mức
LC Level Control – Bộ điều khiển mức
PT Pressure Transmit - Giá trị đo và truyền tín hiệu áp suất
DPT Difference Pressure Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu chênh áp
PC Pressure Control – Bộ điều khiển áp suất
TT Temperature Transmit – Giá trị đo và truyền tín hiệu nhiệt độ
SP Set Point – Giá trị đặt
SC Screen - Sàng lọc
n Tốc độ động cơ
P Áp suất
t Nhiệt độ
Q Lưu lượng hơi
f Tần số
V Thể tích
BW Định lượng
J/W Jet/Wire - Tỉ lệ tốc độ phun và tốc độ lưới
g Gia tốc trọng trường
A Diện tích
V Tốc độ lưới hay tốc độ chạy máy
δ
Độ bền kéo
W Chiều rộng băng giấy
ρ

Hệ số kích cỡ van
g
s
Trọng lượng riêng của bột
m Dải điều chỉnh của van
q Công suất phát nhiệt
e Sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu thực
u Tín hiệu ra bộ điều khiển
d Nhiễu quá trình
6
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các ngành kĩ thuật điện tử, công nghệ thông tin, điều khiển
tự động, tự động hóa đã và đang đạt được nhiều thành tựu to lớn.Quan trọng là các kết quả
này đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất thực tế. Tự động
hóa quá trình sản xuất không những làm giảm nhẹ sức lao động của con người mà còn góp
phần đáng kể trong việc nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm.
Trong quá trình phát triển công nghiệp, ngành sản xuất giấy đóng vai trò quan trọng.
Các sản phẩm giấy có mặt trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong quá trình
sản xuất giấy, bên cạnh quá trình sản xuất bột, dây chuyền xeo giấy đóng một vai trò rất
quan trọng. Dây chuyền xeo giấy có nhiệm vụ chuyển bột thành giấy, quyết định đến chất
lượng giấy thành phẩm. Trong đó, hòm phun bột đặt ở đầu dây chuyền xeo đóng vai trò hết
sức quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày mỏng, định lượng của giấy thành phẩm. Vì
vậy, để sản phẩm giấy có chất lượng cao trước tiên cần hòm phun bột làm việc ổn định.
Xuất phát từ yêu cầu này, em đã tiến hành thực hiện thiết kế đồ án tốt nghiệp: “Nghiên
cứu hệ thống điều khiển hòm phun bột”.
Nội dụng đồ án tốt nghiệp được trình bày gồm 4 chương với các nội dung chính sau:
- Chương 1: Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy
- Chương 2: Tổng quan hệ thống điều khiển nâng cao chất lượng giấy QCS
- Chương 3: Hòm phun bột
- Chương 4: Phân tích quá trình điều khiển hòm phun bột

phương pháp cơ học ,phương pháp hóa học và phương pháp bán hóa học.
Bột giấy từ gỗ: gỗ được bóc vỏ, rửa, chặt thành từng mảnh trong máy băm, lọc
qua máy sàng rồi phân loại mảnh dăm theo kích cỡ đồng đều. Dăm gỗ sau đó có thể được
xử lý bằng cách mài, nghiền, nấu (phương pháp cơ học) hoặc bằng hóa chất (phương pháp
hóa học) tạo thành bột giấy thô (chưa tẩy). Sau đó bột này mới được đưa đi tẩy trắng
với mức độ tùy theo yêu cầu, rồi pha loãng để đưa qua máy xeo cán thành giấy cuộn.
8
Hình 1.1. Tổng quan công nghệ sản xuất giấy
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất bột
1.2.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu
Hình 1.2. Bãi nguyên liệu của Tổng công ty giấy Bãi Bằng
Nguyên liệu đầu vào chủ yếu là tre, nứa và gỗ. Tre nứa được đưa từ bãi chứa vào
băng chuyền và được rửa sạch trước khi đưa vào máy chặt. Tại đây tre nứa được băm
thành các mảnh nhỏ có kích thước theo tiêu chuẩn:
+ Chiều dài: 35 mm.
+ Chiều rông: 10 mm.
9
+ Chiều dày: 2,5 mm.
Các mảnh được đưa vào hệ thống rửa mảnh và qua băng tải đến sân chứa mảnh.
Năng suất của máy chặt tre nứa là 20 tấn/h.
Gỗ được đưa đến bộ phận bóc vỏ bằng băng tải xích. Gỗ sau khi đã bóc vỏ được rửa
sạch rồi đi vào máy chặt mảnh. Mảnh gỗ sau khi chặt có kích thước theo tiêu chuẩn:
+ Chiều dài: 35 mm.
+ Chiều rộng: 10 mm.
+ Chiều dày: 2,5 mm.
Hình 1.3. Thùng bóc vỏ
Mảnh gỗ được đưa qua sàng chọn và đưa ra sân chứa bằng băng tải. Máy chặt gỗ có
năng suất là 40 tấn/h.
Mảnh tre nứa và gỗ được đưa vào nồi nấu bởi hệ thống thổi mảnh. Tùy theo yêu cầu
đơn đặt hàng của khách mà có tỷ lệ tre nứa và gỗ khác nhau.

thu và 3 giai đoạn lọc cát. Trong quá trình này, các mấu mắt tre nứa hoặc bột sống sẽ được
loại khỏi bột chín, dẫn xuống sàng cô đặc và xuống vít tải thải ra ngoài. Bột chín được đưa
tới các bể chứa và chuẩn bị cho công đoạn tẩy trắng.
11
Hình 1.4. Giàn lọc cát
1.2.4. Công đoạn tẩy trắng bột
Bột từ công đoạn sàng được đưa vào bể chứa. Từ bể chứa, bột đen được đưa vào tẩy
trắng. Công đoạn tẩy trắng gồm 4 giai đoạn.
Bột được clo hóa bởi Cl
2
. Sau đó, bột được kiềm hóa để loại bỏ hợp chất màu
Clorarlignin ra khỏi bột. Sau khi kiềm hóa, bột được tẩy tiếp bởi NaClO để đạt độ trắng
theo yêu cầu khoảng 74 - 78 %.
Để bột có độ trắng đồng đều theo yêu cầu phải thực hiện quy trình tẩy trắng nghiêm
túc, duy trì thích hợp các yếu tố nồng độ bột, mức tỷ lệ hóa chất tẩy, nhiêt độ, thời gian và
độ pH. Bột sau khi tẩy trắng được đưa vào bể chứa để chuẩn bị cho quá trình nghiền.
1.2.5. Công đoạn nghiền bột
Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền côn để tăng diện tích tiếp xúc, tăng khả năng
liên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng hình thành tờ giấy.
Sau khi nghiền, bột được pha trộn với các phụ gia: Cao lanh, nhựa thông, phèn và
một số hóa chất khác tùy theo yêu cầu của sản phẩm. Bột đã pha trộn phụ gia trong bể
chứa sau đó được đưa qua hệ thống phụ trợ: Sàng áp lực, lọc cát và các thành phần khác có
ảnh hưởng đến tờ giấy rồi được đưa tới hòm phun bột, bắt đầu quá trình sản xuất giấy.
1.3. Quy trình công nghệ xeo giấy
Hình 1.5. Quá trình sản xuất giấy trong phân xưởng xeo
1.3.1. Hòm phun bột
Nhiệm vụ của hòm phun bột là phân phối một lưu lượng bột đồng đều trên lưới với
tốc độ không đổi trên toàn bộ bề ngang của lưới và giữ cho dòng bột không bị xáo trộn để
chống chảy xoáy làm phá vỡ sự vón cục của dòng bột đã hình thành. Ở đây, bột đã hình
thành tờ giấy ướt có độ khô 18 - 20%.

2 hoặc 3 lô. Lô dưới thường được lắp trên 1 ổ đỡ cố định và là lô dẫn động.Sự ép xảy ra ở
khoảng giữa lô trong khe ép và tờ giấy được chăn dẫn qua khe ép.
Tờ giấy ướt được chuyển trực tiếp từ lưới tới trục ép hút chân không được bọc chăn
của tổ ép 1. Chức năng quan trọng của lưới ép là chống tạo vết trên tờ giấy. Từ tổ ép 1, tờ
giấy được chuyển tới bộ phận ép lưới ở tổ ép 2. Tổ ép 2 gồm một lưới nhựa giữa chăn ép
và trục ép phía dưới nhằm giảm áp suất thủy tĩnh trong tuyến ép. Từ chăn ép 2, tờ giấy
được chuyển tới tổ ép nhẵn 3 qua một khoảng kéo hở. Tổ ép này không có chăn nên không
có nhiệm vụ tách nước mà chỉ làm cho tờ giấy nhẵn và phẳng hơn.
Hình 1.8. Bộ phận ép ướt
1.3.4. Bộ phận sấy
Khi tờ giấy rời bộ phận ép có độ khô khoảng 40 % và nhiệt độ từ 25 - 30
0
C. trong bộ
phận sấy lượng nước còn lại sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi.
14
Hình 1.9. Cấu hình lô sấy
Sấy là quá trình sử dụng nhiệt năng của hơi nước bão hòa trong lòng lô sấy để làm
bay hơi một phần nước có trong tờ giấy. Các biện pháp sấy được sử dụng là:
- Sấy trực tiếp: Tờ giấy tiếp xúc với lô sấy.
- Sấy đối lưu: nhiệt năng được của không khí xung quanh lô sấy.
- Sấy tự do: Sấy trong khoảng không có sức căng hoặcgiữa các lô sấy.
Ở giai đoạn này tờ giấy được sấy khô tới 94%. Sau đó, tờ giấy được đưa qua bộ phận
ép keo. Chức năng của khâu ép keo là phủ lớp keo lên bề mặt giấy, tăng đô bóng, độ dai,
bịt các lỗ trên bề mặt tờ giấy. Sau khâu ép keo, tờ giấy đi tới hệ thống sấy sau.
Hình 1.10. Bộ phận ép keo
15
Hệ thống Xeo 2 gồm 34 lô sấy (24 lô ở bộ phận sấy trước và 10 lô ở bộ phận sấy
sau). Giấy đã được sấy khô được làm nguội trên 2 lô làm lạnh. Các lô có đường kính 1500
mm. Sau các lô ép tờ giấy được căng ra trong suốt quá trình nó được gia nhiệt ở cả hai quá
trình sấy trước và sấy sau (ép keo). Điều đó thường gây ra sự cố của tờ giấy. Để khắc phục

và số lượng sản phẩm là yêu cầu lớn. Bênh cạnh đó còn phải giảm chi phí lao động của
công nhân.
Yêu cầu đặt ra của Tổng công ty giấy Bãi Bằng là tự động hóa từng phần tiến tới tự
động hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Hiện tại ở Tổng công ty giấy Bãi Bằng, các tham số cần điều khiển trong quá trình
sản xuất giấy tại khu vực là:
1.4.1. Nhà máy điện
Đây là nơi sản xuất ra điện và hơi phục vụ cho quá trình nấu bột và sấy giấy bao gồm
2 tuabin hơi: Tua bin hơi ngưng tụ và tua bin hơi đối áp.
a. Tua bin hơi ngưng tụ và máy phát điện
n
tuabin
= 7500 v/ph
n
máy phát
= 1500 v/ph
P
thiết kế
=

7,1 MPa
P
vận hành
= 5,8 Mpa
t = 450
0
C
Lưu lượng hơi: Q
h
= 23,3 kg/s

= 7,4 MPa
P
vận hành
= 5,8 MPa
t = 450
0
C
Lưu lượng hơi: Q
h
= 27,2 kg/s
Áp suất dầu: P
d
= 0,08÷0,17 MPa
Máy phát điện đối áp:
P = 1,2 MPa
Q = 0,6 MPa
U = 11 KV
f = 50 Hz
Không khí làm mát tua bin:
t = 40
0
Q = 11,3 m
3
/s
1.4.2. Nhà máy bột và giấy
a. Phân xưởng bột
Đây là nơi sản xuất bột giấy cung cấp cho quá trình sản xuất giấy.
Các tham số cần tự động hóa trong quá trình nấu bột là:
- t
nấu

2
sau khi điện phân: P = -5 ÷ -20 mmH
2
O (so với khí quyển)
t = 90
0
C
- Lưu lượng Cl
2
= 900 kg/h
- Khí H
2
:
P = 5÷50 mmH
2
O
t = 90
0
C
Q
H2
= 23,55 kg/h
- Khí Cl
2
sau nén: P = 2,5 ÷ 2,8 MPa
- Điều khiển chất lượng nước gia ven
Nồng độ Cl
2
hữu hiệu: 80÷85 g/lít
NaOH

người và máy, mà trong đó, người vận hành có thể thao tác điều khiển và giám sát toàn bộ
hệ thống thông qua sự tương tác với giao diện này
Cấp điều khiển giám sát sẽ thu thập các dữ liệu mà cấp điều khiển hiện trường ngay
dưới đó gửi về để xử lý và hiển thị lên trên giao diện màn hình hoặc ngược lại người vận
hành có thể tác động vào giao diện màn hình để thay đổi các thông số điều khiển truyền
xuống cho cấp điều khiển hiện trường.
Như vậy yêu cầu cơ bản của cấp điều khiển giám sát là tạo ra một sự tương tác người
máy để vận hành có thể ngồi ở cấp điều khiển giám sát có thể giám sát được quy trình hoạt
động của hệ thống đồng thời qua cấp điều khiển giám sát có thể ra lệnh điều khiển các thiết
bị hiện trường mong muốn.Trên cấp này,phải có sự phối hợp đồng thời giữa phần mềm
được nhúng vào phần cứng
+ Phần cứng
Phần cứng cơ bản của cấp điều khiển giám sát là các bộ vi tính.Có thể là các máy tính
công nghiệp,chuyên dụng hoặc đơn giản là các máy tính cá nhân PC
Cũng có thể phần cứng trên cấp điều khiển giám sát là tốc độ xử lý mạnh, vì lượng
thông tin nhận về từ các cấp bên dưới là tương đối lớn, có độ ổn định tố trong môi trường
công nghiệp, vì trong hoạt động công nghiệp, các máy móc gần như liên tục, hơn nữa cấp
giám sát lại là cấp đặc biệt, phỉa luôn luôn giám sát quá trình hệ thống, có thể trong hệ
thống có một số bộ phận hỏng hay ngừng chạy,nhưng cấp giám sát vẫn phải hoạt động để
giám sát ngay cả các bộ phận dừng chạy đó và một yêu cầu nữa cho phần cứng của cấp
điều khiển giám sát là phải có tính tương thích với phần mềm quản lý giám sát.
Theo những yêu cầu trên thì việc lựa chọn các máy tính công nghiệp là tối ưu hơn cả.
+ Phần mềm
Phần mềm là chương trình ứng dụng được cài đặt lên trên phần cứng để thực hiện các
yêu cầu giám sát, điều khiển,
Chức năng phần mềm thể hiện ở hai điểm:
Thứ nhất là phải tạo được giao diện quá trình trên màn hình hiển thị.Tức là xây dựng
được một mô hình tham chiếu đối với hệ thống thật lên trên giao diện theo một cách nào
23
đó thể hiện được những phần cần thiết lên giao diện.Mục đích giúp người vận hành có thể

24
Tên chỉ tiêu
Thứ
nguyên
Mức chỉ tiêu
Phương
pháp thử
Định
lượng
Định lượng
chuẩn
g/m
2
40; 60; 80; 120
TCVN1270
Sai số cho phép g/m
2
40÷60±1
60÷<70±1
70÷120±2
Độ chặt không nhỏ hơn kg/ m
3
660 TCVN3652
Độ ẩm % 7±1 TCVN1867
Độ trắng không nhỏ hơn % 84 TCVN1865
Độ hút nước không nhỏ
hơn
g/m
2
30 TCVN6726