LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hoá; Tự động hóa là không thể thiếu trong
mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao cho
xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường. Nước ta hiện nay còn chậm so
với các nước tiên tiến nên việc đi tắt đón đầu những công nghệ mũi nhọn là cần nhằm
tạo tiền đề để đất nước ta bắt kịp tốc độ phát triển của thế giới.
Tự động hóa - Quá trình sản xuất ngày càng có một vị trí quan trọng trong sản xuất
và đời sống. Đặc biệt do sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với sự lớn
mạnh của lý thuyết điều khiển tự động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong
việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Nhưng lớn mạnh hơn cả và chỗ đứng vững chắc
trong công nghiệp phải nói đến các bộ điều khiển logic có thể lập trình được, nó được
gọi là PLC ( Programmable logic controller). Ngay từ khi mới ra đời PLC đã trở thành
cơ sở trong công nghiệp tự động hóa, đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý
thong tin, các nối ghép logic cần thiết rong quá trình điều khiển đọc xử lý bằng phần
mềm do người sử dụng lập nên và cài vào.
Công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội là một trong những doanh
nghiệp lâu đời trong nước đã và đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến trên thế giới
để đưa vào quá trình sản xuất. Toàn bộ dây chuyền sản xuất trong công ty đều được
Tự động hóa điều khiển bằng PLC S7 và biến tần của SIEMEN, đặc biệt hoạt động
của nhà máy được giám sát điều hành bằng WinCC.4
1. Lý do chọn đề tài
Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Tự động hóa” cùng những nhu cầu,
ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà em muốn được nghiên cứu
và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có có nhiều cơ hội biết thêm về kiến
thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa
hiện đại hóa.

1


2. Mục đích

1.2 Nguyên liệu.............................................................................................................................................. 10

1.4.1 Sơ đồ công nghệ ............................................................................................... 12
1.4.2 Xay nghiền ....................................................................................................... 13
1.4.3 Quá trình nấu ................................................................................................... 13
1.4.4 Quá trình lọc .................................................................................................... 13
1.4.5 Quá trình sôi hoa ............................................................................................. 14
1.4.6 Quá trình lắng xoáy ......................................................................................... 15
1.4.7 Làm lạnh .......................................................................................................... 15
1.4.8 Quá trình lên men ............................................................................................ 16
1.4.9 Quá trình chiết bia và thành phẩm .................................................................. 16
1.4.10 Ủ bia .............................................................................................................. 16
1.4.11 C.I.P ............................................................................................................... 16
1.4.12 Hệ thống giảm áp........................................................................................... 16
CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG GIẢM ÁP KHÍ CNG ............................... 17
2.1 Nhiên liệu CNG ....................................................................................................................................... 17
2.2 Xe chở bồn chuyên chở CNG.............................................................................................................. 17
2.3 Hệ thống chung ...................................................................................................................................... 18
2.4 Trạm giảm áp tại nhà máy ................................................................................................................. 19

2.4.1 Sơ đồ nguyên lí hoạt động ............................................................................... 19
2.4.2 Nguyên lí hoạt động ......................................................................................... 20
2.5 Các thiết bị lắp đặt trong dây chuyền công nghệ ....................................................................... 20

2.5.1 Van an toàn GS30- F05-F07 ........................................................................... 20
2.5.2 Thiết bị lọc ....................................................................................................... 21
2.5.3 Van điều áp ...................................................................................................... 21
2.5.4 Van an toàn với mức SET ................................................................................ 21
2.5.5 Thiết bị gia nhiệt .............................................................................................. 22
2.5.6 Đầu dò khí FP-524D ....................................................................................... 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 64

4


PHỤ LỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Khu vực nhà máy bia Hà Nội ......................................................................9
Hình 1. 2 Sơ đồ quá trình sản xuất bia ......................................................................11
Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia ....................................................................12
Hình 1. 4 Sơ đồ nhà nấu ............................................................................................14
Hình 1. 5 Thiết bị làm lạnh nhanh.............................................................................15
Hình 2. 1 Hệ thống giảm áp………………………………………………………..18
Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống giảm áp .....................................19
Hình 2. 3 Van GS30-F05-F07 ...................................................................................20
Hình 2. 4 Thiết bị lọc ................................................................................................21
Hình 2. 5 Van điều áp ...............................................................................................21
Hình 2. 6 Van an toàn ...............................................................................................21
Hình 2. 7 Bình gia nhiệt ............................................................................................22
Hình 2. 8 Đầu rò khí ..................................................................................................23
Hình 2. 9 Máy bơm ...................................................................................................24
Hình 2. 10Tủ điện của hệ thống ................................................................................26
Hình 2. 11 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC .................................................27
Hình 2. 12 Cấu tạo SM1231 ......................................................................................28
Hình 2. 13 S7-1200 và module mở rộng ...................................................................28
Hình 2. 14 Bộ nguồn Trio power .............................................................................29
Hình 2. 15 Bộ rơ le điều khiển ..................................................................................30
Hình 2. 16 CB CVS250F ..........................................................................................30
Hình 2. 17 Màn hình hiển thị HMI ...........................................................................31
Hình 2. 18 Sơ đồ điều khiển heater ..........................................................................32
Hình 2. 19 Sơ đồ mạch lực ........................................................................................33


PRU

Pressure Reducer Unit

Bộ giảm áp

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lý trung tâm

PLC

Programmable logic controller

SDV

Shutdown valve

Van an toàn tự ngắt

PT

Cảm biến áp suất

TT

Cảm biến nhiệt độ


Là loại cắt tức thời, không có trễ
Xung điện áp định mức

Uimp
HMI

Human-Machine-Interface

thiết bị giao tiếp giữa người điều hành
và máy móc thiết bị

MCB

Minature Circuit breakers

aptomat loại tép, thường có dòng cắt
định và dòng cắt quá tải thấp
(100A/10kA)

MCCB

aptomat khối, thường có dòng cắt ngắn

moulded case circuit breakers

mạch lớn

7



8


vốn góp chủ yếu của Habeco ( 98,5%). Quý 3 năm 2014 nhà máy đã tiến hành nấu thử
và sản xuất ra sản phẩm đầu tiên.
Ngành nghề kinh doanh: Chưng tinh cất, pha chế các loại rượu mạnh, sản xuất bia
và mạch nha ủ men Bia, sản xuất đồ uống không cồn, nước khoáng, uôn bán đồ uống,
bán lẻ đồ uống trong các cửa hàng chuyên doanh…

Hình 1.1 Khu vực nhà máy bia Hà Nội
1.1.1 Chức năng, nhiệm vụ của nhà máy
Nhà máy bia Hà Nội- Quảng Trị là một đơn vị sản xuất kinh doanh, sản phẩm chính
là bia lon và bia hơi, phục vụ nhu cầu tiêu dùng của nhân dân của tỉnh và các tỉnh,
thành phố ở khu vực miền trung. Nhà máy có những nhiệm vụ sau: Khai thác, bảo toàn
và sử dụng có hiệu quả các nguồn vốn hiện có, tự tạo ra nguồn vốn đảm bảo đủ phục
vụ cho hoạt động sản xuất kinh doanh, quản lí đúng chế độ và có hiệu quả các nguồn
vốn đó. Nghiên cứu khả năng sản xuất, nhu cầu thị trường để cải tiến, ứng dụng tiến
bộ khoa học kĩ thuật nhằm nâng cao chất lượng hang hóa, hạ giá thành sản phẩm thỏa
mãn nhu cầu người tiêu dung, tuân thủ các chế độ chính sách, pháp luật của Nhà nước
có lien quan đến hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty. Thực hiện chế độ kế toán
thống kê, chế độ thu chi tài chính theo quy định của Nhà nước.

9


Ngoài ra, cũng như những nhà máy khác nhà máy bia Hà Nội có những nhiệm vụ:
Hoạt động kinh doanh theo yêu cầu thị trường, thực hiện đầy đủ những cam kết với
khách hang về chất lượng, số lượng sản phẩm, dịch vụ, giải quyết thỏa đáng các lợi ích
với chủ thể kinh doanh khác, chăm cho đời sống CBNV trong nhà máy, bảo đảm tăng

Hồ Hóa

Đường hóa

Xả bã

Lọc

Nấu hoa

Xả cặn

Lắng xoáy, tách cặn

Chất tải lạnh

Làm lạnh nhanh

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc trong bia

Bia trong

CO2

Bia lon



Nước

Gạo

Malt

Làm sạch

Làm sạch

Nghiền
( nghiền búa)

Nghiền
(nghiền trục)

Nồi gạo

Nồi malt

Nồi lọc

Nồi sôi hoa

Hoa houblon

Nồi lắng xoáy

Làm lạnh nhanh

phút. Tiếp hội cháo lần 2 trong 5 phút, tăng nhiệt độ lên 64oC và giữ trong 40 phút.
Tăng nhiệt độ lên 74oC trong 15 phút, giữ trong 40 phút, tăng nhiệt độ lên 76oC trong
5 phút, duy trì nhiệt độ trong 5 phút. Sau quá trình này dịch trích ly được đưa vào quá
trình lọc
1.4.4 Quá trình lọc
Mục đích: nhằm tách các thành phần đã trích ly từ pha rắn có trong malt và các
phụ liệu dạng rắn để phục vụ cho quá trình chuyển hóa của vi sinh vật tạo ra sản phẩm
mong muốn. Cụ thể là trích dịch trích ly từ malt ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn.

13


Trong quá trình lọc nước đầu tiên cần tiến hành nhanh nhưng rửa bã chậm để đủ
thời gian cho đường trích ly ra dịch. Kết thúc quá trình rửa bã khi nồng độ đường
trong nước rửa bã còn khoảng 1oC.
Sử dụng phương pháp lọc lauter tun vì phương pháp này cho năng suất cao.
1.4.5 Quá trình sôi hoa
Mục đích: Bốc hơi, cô đặc, loại bỏ những chất dễ bay hơi, bất hoạt enzyme, thanh
trùng, trích ly hoa bia, đông tụ Protein, thúc đẩy phản ứng giữa protein và thành phần
của hoa bia, tạo các muối, tạo hương, tạo phản ứng màu, xử lý nhiệt đường không lên
men.
Dịch nha sau khi lọc được mang đi đun sôi với hoa. Dịch nha có thể được đưa trực
tiếp vào nồi nấu hoa hoặc cho vào nồi trung gian nếu thấy cần thiết.
Nồi nấu có hệ thống gia nhiệt cấp nhiệt do dịch nha từ 65-78oC lên đến 100oC. Thời
gian đun sôi từ 30-120 phút . Các phụ liệu và hoa bia được cho vào trong quá trình đun
sôi. Trong quá trình đun sôi các chất rắn kết tủa sẽ được loại bỏ ở khâu lắng, trích ly
hoa bia, loại bỏ những mùi không mong muốn, cô đặc dung dịch.

Hình 1.4 Sơ đồ nhà nấu


thu được bia cuối.
1.4.11 C.I.P
Sau công đoạn ủ bia và nhận bia cuối từ bước ủ bia chúng ta cần CIP hoặc làm sạch
hệ thống có thể sẵn sang cho mẻ nấu bia tiếp theo
Chuẩn bị: Hóa chất bao gồm NaOH, Mix 100, nước, hơi nước.
Kiểm tra: Xác định nồng độ NaOH trong tank CIP. Tiếp theo, thêm NAOH vào
tank CIP để dung dịch CIP đạt nồng độ 2%. Chúng ta cũng tính được lượng Mix 100
cung cấp, đạt 0.1% trong 3m3 dung dịch CIP.
Hoạt động: Khi mà CIP tank, mở van để dẫn dung dịch CIP vào tank đó. Tiếp theo,
chạy bơm dịch CIP. Trong thời gian CIP, chúng ta cần chú ý đến đèn báo mức cao và
mức thấp của tank CIP để chạy tuần hoàn. Xem khoảng 2 phút, chúng ta chạy và dừng
bơm để tuần hoàn dung dịch 1 lần. Quá trình này lặp lại để kết thúc quá trình CIP ở
tank đó. Thay đổi van để CIP tank khác.
Đánh giá: Quá trình đạt khi tank không còn bị bẩn bởi các thành phần dư thừa và
dung dịch không đổi màu sau và trước quá trình. Nếu quá trình không đạt thì sẽ được
tiếp tục đến lúc tank hiện tại sạch.
1.4.12 Hệ thống giảm áp
CNG được gia nhiệt và giảm áp qua cụm thiết bị PRU – Pressure Reducer Unit, tới
áp suất yêu cầu của khách hàng (thường là 3 bar).
16


CHƢƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG GIẢM ÁP KHÍ CNG
2.1 Nhiên liệu CNG
CNG( compressed natural gas ) là khí nén thiên nhiên được khai thác từ các mỏ khí
tự nhiên hay là khí đồng hành trong quá trình khai thác dầu mỏ, qua thiết bị làm sạch
để loại bỏ các tạp chất và các cấu tử nặng, vận chuyển bằng đường ống tới nhà máy
nén khí hay nén trực tiếp vào các tàu chở CNG. Khí thiên nhiên được nén tới áp suất
200-250 bar, ở nhiệt độ môi trường để giảm thể tích bồn chứa, tăng hiệu suất và giảm
chi phí vận chuyển bằng các phương tiện vận tải đường bộ, đường sắt, đường thuỷ. Tại

rỉ bằng các van đóng khẩn cấp (SDV), van an toàn, đầu rò khí, kiểm soát khí giao nhận
bằng hệ thống đo đếm khí và các thiết bị được kiểm định đúng định kỳ hằng năm.
Hệ thống được thiết kế 2 nhành : 1 nhánh chính và 1 nhánh dự phòng

Hình 2.1 Hệ thống giảm áp

18


2.4 Trạm giảm áp tại nhà máy
2.4.1 Sơ đồ nguyên lí hoạt động

Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống giảm áp
19


2.4.2 Nguyên lí hoạt động
Khi xe bồn đến được kết nối bằng dây cooplinh, sau đó khí CNG 250 bar qua đồng
hồ điện tử PT1A hoặc PT1B ( tuỳ nhánh nào đang hoạt động). Khí được đưa qua bình
gia nhiệt thứ nhất để làm nóng khí trước khi qua van điều áp cấp 1, sau van điều áp
cấp 1 có đồng hồ đo áp cơ và điện tử. Ở van điều áp cấp 1 sẽ làm giảm áp từ xe bồn từ
230 bar- 250 bar xuống từ 20-30 bar. Khí CNG tiếp tục được gia nhiệt ở bình gia nhiệt
thứ 2 để chuẩn bị vào van điều điều áp cấp 2. Sau van điều áp cấp 2 cũng có một đồng
hồ đo áp cơ và 1 đồng hồ đo điện tử. Tiếp có một đồng hồ đo đếm trước khi vào nhà
máy. Ngoài ra sau mỗi van điều áp có 1 van an toàn với mức set : sau van điều áp cấp
1 là 45 bar, sau van điều áp cấp 2 là 7,5 bar. Hệ thống có thêm một đầu dò khí lắp đặt
ngay giữa trạm, một đầu dò khói lắp trong trạm.
2.5 Các thiết bị lắp đặt trong dây chuyền công nghệ
2.5.1 Van an toàn GS30- F05-F07
Số hiệu: GS30-F05-F07 DN65 EPDM

điện lý tưởng dung cho các ngành công nghiệp dầu mỏ, khí đốt. Thiết bị đạt tiêu chuẩn
NACE MR0175.
Model : P630
Hãng sản xuất:
Mars Bollafarm
Xuất xứ: USA
Áp xuất tối đa: 150 psig
Áp xuất ra: 3-500 psig
Nhiệt độ: -29 – 66oC

Hình 2.5 Van điều áp

2.5.4 Van an toàn với mức SET
Van an toàn SET cấp 1 là 45 barg
Van an toàn SET cấp 2 là 7.5 barg

Van an toàn là cơ cấu bảo vệ thiết bị,
không cho thiết bị làm việc quá áp suất
quy định và là cơ cấu không thể thiếu

Hình 2.6 Van an toàn

21


trên mỗi thiết bị áp lực. Khi áp suất trong thiết bị áp lực tăng lên đến áp suất cài đặt
của van an toàn thì van sẽ tự động mở giảm áp trong thiết bị. Hiện tại nhà máy đang sử
dụng van an toàn kiểu lò xo có lớp màng.
Khi xảy ra quá áp thì lò xo bị nén đẩy khí ra ngoài.
2.5.5 Thiết bị gia nhiệt

Hình 2.9 Biểu đồ đƣờng đáp ứng
Máy dò duy trì độ nhạy tốt với đồng độ khí cháy trong dải khí nổ dưới(LEL). Đối
với nồng độ khí quyển lớn hơn phạm vi( 100% LEL)=5% theo thể tích khí CH4. Đầu
ra của cầu bắt đầu giảm.

23


Hình 2.10 Cầu đo
Cầu đo dùng để đo tín hiệu đầu ra của cảm biến. Mạch được nối với nguồn điện một
chiều. Phương pháp phát hiện là khuếch tán/ hấp thụ. Các khí không khí và dễ bắt lửa
đi qua một bộ lọc bằng thép không rỉ nung nóng và liên hệ với bề mặt được làm nóng
của cả máy dò hoạt động và các máy dò tham khảo. Máy dò tham khảo hoạt động như
một phương tiện để duy trì độ ổn định bằng không trong một phạm vi rộng của nhiệt
độ và độ ẩm. Khi các phân tử khí dễ cháy bị oxy hóa trên bề mặt của máy dò hoạt
động, nhiệt được tạo ra, và thay đổi độ tương phản của máy dò. Điện tử, các máy dò
được tạo thành một phần của mạch cầu cân bằng. Khi máy dò phản ứng thay đổi sức
đề kháng, mạch cầu không cân bằng. Sự thay đổi sản lượng này được điều chỉnh bởi
mạch khuếch đại, là một phần không thể tách rời của thiết kế cảm biến
2.5.7 Máy bơm
Máy bơm nước là một thiết bị dùng để chuyển chất lỏng hoặc khí từ nơi áp suất
thấp hơn tới nơi áp suấp cao
Một máy bơm nước có cấu tạo gồm 4 phần chính:
Bánh công tác: được lắp trên trục của bơm để cố định với trục tạo nên phần quay
gọi là Roto
Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và được lắp với bánh công tác
thông qua mối ghép then.
Bộ phận dẫn hướng vào: thuộc thân máy bơm thường
Bộ phận dẫn hướng ra: được đúc bằng gang và có hình dạng tương đối phức tạp