Đề tài Trang bị điện - Điện tử dây chuyền cán thép nhà máy cán thép Việt - Nhật - Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển giám sát lò nhiệt

hi có tín hiệu hoạt động, kích thủy lực hạ máy đẩy tiếp xuống kẹp vào thanh thép để tăng tốc độ đoạn thép. Tốc độ thép khi qua máy đẩy tiếp lớn hơn trong khoảng 3-5% tốc độ thép sau giá cán tinh cuối cùng. Tiếp đó, đoạn thép đi qua dàn khe kẹp và nhờ hệ thống xilanh khí nén mở dàn khe nhả thép rơi xuống sàn nguội. Tại sàn nguội, thép sẽ được làm mát một cách tự nhiên nhờ không khí lưu thông. Khi có thép rơi xuống động cơ kéo dàn răng cưa hoạt động, thép được so bằng đầu và đưa về băng tải thép. Sau khi số lượng thanh thép đủ cho một lần cắt, thép được dồn tới máy cắt nguội 600T thực hiện cắt phân đoạn thành phẩm với chiều dài 11,7m mỗi thanh. Thép sau khi cắt thành phẩm sẽ được phân loại để loại bỏ thép không đạt tiêu chuẩn ra trước khi đóng bó được thực hiện tự động hoặc bằng tay. Mỗi bó thép bó xong được cẩu ra cân, kiểm tra, dán nhãn mác. Như vậy chu trình thép thành phẩm đã hoàn tất. Khi nhà máy có đơn đặt hàng sản xuất các loại thép có đường kính khác nhau thì toàn bộ các máy cán sẽ được thay thế bằng các máy cán khác có đường kính thích hợp bằng các cầu trục trong nhà máy. 2. Thông số các thiết bị trong dây chuyền cán thanh - Năm sản xuất: 1994 tại Nhật Bản. - Công suất 800 tấn/ngày, 240.000tấn/năm. - Cỡ phôi thép 120x120x3200Lx125 và 3000Lx130x130x2900L - Sản phẩm cuối: D10, 13, 16, 19, 22 (cỡ thép tăng dần) - Chiều dài sản phẩm: 8m – 12m - Loại trung bình, cao. - Trọng lượng phôi thép 393kg/thanh phôi - Công suất trạm biến áp 10.000 KVA/h. - Định mức tiêu hao năng lượng bình quân 8500KW/h A, Lò nung liên tục - Công suất 45T/h - Kiểu đẩy thuỷ lực, lò gồm 12 mỏ đốt (đầu lò 4 mỏ, cạnh lò mỗi bên 4 mỏ). - Lò đốt được chia thành 3 vùng: + Vùng nung sơ bộ: 900oC + Vùng nung: 1000¸1100oC + Vùng đồng nhiệt: 1150 ¸ 1250oC - Lò nạp phôi theo kiểu xích tải, chuyển tới đường con lăn, có cữ chặn. Máy đẩy thủy lực 1 xi lanh công suất 68T đẩy phôi vào. - Hành trình đẩy: Lmax = 5000; vận tốc đẩy phôi ra V = 2,5 m/s. - Lực đẩy max: 900 kg - Lò nung được điều khiển ở hai chế độ: tự động và bán tự động. - Điều khiển PLC nhập của Siemen cộng hòa liên bang Đức năm 2001 B, Máy cán kim loại a, Máy cán thô M1. - Sản xuất tại Nhật Bản - Động cơ AC 3.3KV – 1250KW x 50Hz - Giá cán 3 trục. Đường kính trục cán Φ500 x 1600L - Máy cán thô M1 nhận phôi thép từ lò nung tới và được vào các trục cán thực hiện công đoạn cán thô. Giá cán thô này gồm ba trục, việc truyền động được thực hiện bởi động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng điện trở phụ mạch rôto (điện trở dung dịch) với các thông số của động cơ như sau: Công suất định mức Pđm=1250 KW Điện áp định mức U1 = 3,3 KV U2 = 1,2 KV Dòng điện định mức I1 = 269 A I2 = 637 A Tốc độ định mức 590 vòng/phút - Việc truyền động từ trục động cơ tới trục của các giá cán thông qua hộp truyền lực và hộp giảm tốc. - Tổng số lần cán thô là 5 lần với: 2 lần cán nghịch và 3 lần cán thuận. b, Cụm máy cán trung thứ nhất (4 giá cán M2, M3) - Mỗi một động cơ lai 2 giá cán, đường kính trục cán D430, chiều dài trục cán L= 1000 Þ Gồm 4 giá cán trung. - Động cơ truyền động là động cơ một chiều kích từ độc lập. Thông số động cơ M2, M3: - Công suất: Pđm= 660 KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 800 V. - Điện áp kích từ: Ukt=220/110 V. - Dòng điện phần ứng: I= 891 A. - Tốc độ quay: n = 350 ¸ 950 vòng/ phút. C. Máy cắt đầu 200T (cắt bay) - Được đặt sau cụm cán trung thứ nhất ( sau M3). - Động cơ của máy cắt là động cơ DC với các thông số như sau: + Công suất: Pđm=55KW. + Điện áp phần ứng: Uư= 440 V. + Điện áp kích từ: Ukt= 160 V. + Dòng điện phần ứng I= 138 A. + Tốc độ: n=850 vòng/phút. - Máy có thể cắt được kích thước phôi lớn nhất F70. D. Cụm máy cán trung thứ hai ( 6 giá M4, M5, M6) - Mỗi động cơ lai 2 giá cán Þ Gồm 6 giá cán. Cụm máy cán M4: - Truyền động bởi động cơ DC kích từ độc lập thông qua hộp giảm tốc với: + Giảm tốc thứ nhất: i = 1/2,285 + Giảm tốc thứ hai: i = 1/1,075 ; 1/2,4 Thông số của động cơ M4: - Công suất: Pđm=450KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ukt= 220 V. - Dòng điện phần ứng: I= 660/650 A. - Dòng điện kích từ: Ikt=9/32 A. - Tốc độ: n= 400 ¸ 1000 vòng/phút. - Giá cán hai trục f320 x 800L x 2 giá. Cụm máy cán M5: - Truyền động cho các trục cán bởi động cơ DC kích từ độc lập thông qua hộp giảm tốc với: + Giảm tốc thứ nhất: i = 1/2,84 + Giảm tốc thứ hai: i = 1/1,15 ; 1/1,46 Thông số động cơ M5: - Công suất: Pđm=500KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ukt= 110 V. - Dòng điện phần ứng: I= 730/720 A. - Dòng điện kích từ: Ikt=5/11 A. - Tốc độ: n= 400 ¸ 1000 vòng/phút. - Giá cán hai trục f320 x 800L x 2 giá. Cụm máy cán M6: - Động cơ DC. - Công suất:Pđm=450KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ukt= 220 V. - Dòng điện phần ứng: I= 680 A. - Tốc độ: n= 600 ¸ 1200 vòng/phút. - Giá cán hai trục f320 x 800L x 2 giá. E. Cụm máy cán tinh M7, M8, M9, M10 - Mỗi một động cơ lai một trục cán Þ Gồm 4 giá cán tinh. Máy cán tinh M7: - Động cơ DC truyền động cho giá cán qua hộp giảm tốc: i = 1/2,96. Thông số động cơ M7: - Công suất: Pđm=450KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ikt= 110 V. - Dòng điện phần ứng: Uư= 660 A. - Tốc độ: n=600 ¸ 1200 vòng/phút. - Giá cán hai trục f350 x 800L x 1 giá. Máy cán tinh M8: - Động cơ DC kích từ độc lập truyền động cho giá cán qua hộp giảm tốc: i = 1/2,66. Thông số động cơ M8: - Công suất: Pđm=450KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ikt= 160 V. - Dòng điện phần ứng: Uư= 866 A. - Tốc độ: n=940 ¸ 1750 vòng/phút. - Giá cán hai trục f350 x 800L x 1 giá. Máy cán tinh M9: - Động cơ DC truyền động cho giá cán qua hộp giảm tốc: i = 1/1,364. Thông số động cơ M9: - Công suất: Pđm=600KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ikt= 160 V. - Dòng điện phần ứng: Uư= 724/728 A. - Dòng điện kích từ: Ikt= 6,3- 14,8 A. - Tốc độ: n=400 ¸ 1000 vòng/phút. - Giá cán hai trục f350 x 800L x 1 giá. Máy cán tinh M10: - Động cơ DC truyền động cho giá cán qua hộp giảm tốc: i = 1/1,15. Thông số động cơ M10: - Công suất: Pđm=550KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V. - Điện áp kích từ: Ikt= 220 V. - Dòng điện phần ứng: Uư= 700 A. - Tốc độ: n=600 ¸ 1200 vòng/phút. - Giá cán hai trục f350 x 1000L x 1 giá. Các động cơ truyền động cho các trục cán trong máy cán ở trên là động cơ một chiều kích từ độc lập (trừ M1), việc điều khiển tốc độ cán được thực hiện bởi các bộ Mentor II. F. Máy cắt đĩa f 450 x 25T. - Đặt sau giá cán M10, với số lượng 2 cái: 1A, 2A. - Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tốc độ dao cắt 15m/s. - Công suất: Pđm= 7,5 KW. - Điện áp :Uđm= 220/380 V. - Dòng điện: Iđm=27/15,7 A. - Tốc độ: n= 1740-1450 vòng/phút. - Góc cắt 70 độ. G. Máy đẩy tiếp - Kiểu nằm ngang có xi lanh ép – khí nén. - Tốc độ 16m/s. - Số lượng gồm 04 máy: 1A, 2A, 3B, 4B. - Động cơ truyền động là động cơ DC. - Công suất: Pđm= 22KW. - Điện áp phần ứng: Uư= 440 V. - Điện áp kích từ: Ukt=180/40 V. - Dòng điện phần ứng: I=58 A. - Dòng điện kích từ: Ikt= 9,4/2,9 A. - Tốc độ n= 650-1600 vòng/phút. H. Sàn làm nguội - Động cơ chuyển thép DC, P=55KW x2máy, n=1200 vòng/phút. - Động cơ con lăn tường đứng AC gồm 17 cái, P=2,2KW, n=1128 vòng/phút. - Động cơ con lăn so đầu AC gồm 12 cái, P=0,75KW, n=1700 vòng/phút. - Động cơ con lăn đưa thép ra máy cắt 600T AC gồm 22 cái, P=3,7KW, n=1740 vòng/phút. - Sàn nguội được bố trí hệ thống thiết bị khép kín. - Hệ thống dẫn phôi lên sàn đứng máng kiểu kín có hệ thống phanh, hệ thống đóng mở máng bằng khí nén. - Cơ cấu so đầu phôi. - Cơ cấu chuyển rải phôi, đưa phôi ra con lăn dẫn đến máy cắt nguội làm việc tự động hoàn toàn, điểu khiển bằng PLC S7-300. I. Máy cắt nguội 600T - Động cơ truyền động là động cơ xoay chiều. - Công suất: Pđm= 37KW. - Điện áp định mức: Uư=440 V. - Dòng điện định mức: I=64 A. - Tốc độ: n=1180 vòng/phút. J. Máy đóng bó - Đường con lăn vận chuyển thép gồm 3 động cơ AC, Pđm=3,7 KW, n=1728 vòng/phút. - Một sàn vận chuyển xích đóng bó tự động. - Một dàn xích đóng bó bằng tay. K. Thiết bị phụ trợ Việc kiểm tra, điều khiển, giám sát toàn bộ dây chuyền sản xuất được thực hiện bởi nhân viên tại các đài điều khiển, hiện nay có 6 đài : +Đài số 1: điều khiển khu vực lò nung. +Đài số 2: điều khiển khu vực cán thô. +Đài số 3: đài điều khiển trung tâm, điều khiển từ khu vực cán trung đến cán tinh. +Đài số 4: điều khiển khu vực từ sau giá cán M10 đến hết sàn nguội. +Đài số 5: điều khiển máy cắt nguội. +Đài số 6: điều khiển hệ thống cán thép dây. Hệ thống bơm nước tuần hoàn: Làm mát các gối đỡ, trục cán chạy bạc, làm mát lỗ hình trục cán. Hệ thống bể tuần hoàn có 8 ngăn, dung tích chứa 1000 m3. Hệ thống bơm gồm có 4 bơm công suất 22KW có tổng lưu lượng162 m3/h. Hệ thống bôn trơn dầu tuần hoàn, bôi trơn cho các hộp số của máy cán: Có 5 bể, dung tích bể 3,3 m3. Động cơ bơm dầu 7.5 KW x 2. Bơm dẫn xó xông suất 12m3/h x 2. Trạm cung cấp khí nén: Gồm có 4 máy nén khí trục vít HITACHI, động cơ có công suất 55KW. Tổng lưu lượng 10m3/phút x 4. Trạm gia công cơ khí: bao gồm các máy tiện, máy phay, máy bào, máy khoan cần, máy mài đủ năng lựu để tiện trục cán và gia công sửa chữa thiết bị. Thiết bị nâng hạ: Toàn nhà máy có tổng cộng 5 cầu trục 10T của hãng ABUS Cộng hòa liên bang Đức sản xuất tháng 06/2000. Với hệ thống cầu trục trải khắp nhà máy đáp ứng mọi yêu cầu về sửa chữa, thay thế, lắp ráp dây chuyền trong phạm vi toàn nhà máy. 2.2.2. Sơ đồ điện công đoạn cắt chia 1. Giới thiệu các sơ đồ điện trong công đoạn cắt chia phân đoạn Máy cắt đĩa được đặt sau cụm máy cán tinh có nhiệm vụ cắt phân đoạn thép. Tùy theo mỗi loại sản phẩm có kích thước khác nhau thì phôi khi đưa vào lò nung được tính toán có độ dài khác nhau. Độ dài của mỗi một đoạn thép sau khi cắt chia phân đoạn la 49m. Sơ đồ công nghệ công đoạn cắt chia phân đoạn được giới thiệu trên hình 2.5 Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ công đoạn cắt chia Trong đó: 2HMDA, 2HMDB: Các sensor quang phát hiện thép trước khi vào máy cắt. Khi thép đi đến vị trí cảm biến của 2HMDA, 2HMDB thì sẽ có tín hiệu đưa ra PLC S7 300 tính thời gian trễ đễ cắt thép. Dựa vào vận tốc của thanh thép sau khi cán tinh mà thời gian trễ sẽ được tính toán một cách chính xác để cho ra thanh thép có độ dài yêu cầu sau mỗi lần cắt. Đối với một loại sản phẩm cán thép có đường kính khác nhau thì thời gian trễ để cắt thép cũng khác nhau. 2HMD1AB, 2HMD2AB, 2HMD3BB, 2HMD4BB: Các sensor quang phát hiện thép sau máy cắt. Tín hiệu cảm biến từ những sensor quang này sẽ cho ra thời điểm hoạt động của máy đẩy tiếp. Trước khi thép qua máy cắt thì tốc độ thép được duy trì nhờ các trục cán. Sau khi cắt chia phân đọa thép thì tốc độ thép giảm đi rõ rệt. Máy đẩy tiếp khi hoạt động sẽ kẹp con lăn vào thanh thép và tạo tốc độ cho thanh thép để nâng cao năng suất hoạt động của dây chuyền. Tốc độ thép khi qua máy đẩy tiếp sẽ vượt tốc 3-5% so với tốc độ thép trước khi qua máy cắt. 2HMD1AC, 2HMD2AC, 2HMD3BC, 2HMD4BC: các sensor quang phát hiện thép ở máng 1A, 2A, 3B, 4B. Dựa vào tín hiệu từ các sensor quang này sẽ cho ra thời điểm phanh hạn chế tốc độ thanh thép, không cho thanh thép lao ra khỏi máng. Khi đến thời điểm phanh, thì phanh được kẹp từ từ vào thanh thép, hạn chế tốc độ thanh thép dần dần đến khi dùng hẳn. Khi thanh thép dừng hẳn trên các máng thì các kích thủy lực sẽ tác động mở cửa máng dẫn để thép rơi xuống sàn nguội. Sau khi thép rơi xuống sàn nguội thì PLC sẽ có tín hiệu đóng máng dẫn. Từ sơ đồ công đoạn cắt chia, ta thấy sơ đồ được chia làm 2 nhánh giống nhau (nhánh A và nhánh B). Khi dây chuyền cán hoạt động 1 nhánh thì 2 nhánh này có thể hoạt động độc lập với nhau (1 nhánh hoạt động cán còn một nhánh nghỉ). Khi dây chuyền làm việc cả 2 nhánh để tăng năng suất hoạt động thì 2 nhánh sẽ có liên hệ qua công đoạn phân luồng thép cán đặt phía trước khu vực cán tinh. Phôi thép sẽ được phân chia đều cho 2 nhánh cùng hoạt động. Hình 2.6. Sơ đồ mạch điều khiển máy cắt đĩa Hình 2.7. Sơ đồ mạch động lực máy cắt đĩa Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực máy cắt đĩa phân đoạn được giới thiệu trên hình 2.6 và 2.7: Trong đó: 2M1-1, 2M2-1: Động cơ truyền động máy cắt đĩa A, B. 2VVVF1, 2VVVF2: Các bộ biến tần. 2ACR1-1: Cuộn kháng. 2MCB1-1, 2MCB2-1: Áptomát cấp nguồn cho các bộ biến tần. 2M1-1, 2M2-2: Công tắc tơ chính cấp nguồn cho các động cơ máy cắt. 2ACR1-1, 2ACR: Các rơ le nhiệt. 2FM1, 2FM2: Máy phát tốc. BS21RSE: Nút thực hiện đặt lại chế độ cho bộ biến tần BSCC1: Nút khởi động BSCS1: Nút dừng Hình 2.8. Sơ đồ mạch HMD Hình 2.8 giới thiệu sơ đồ mạch các cảm biến quang trong sơ đồ công nghệ công đoạn cắt chia (hình 2.5). Trong đó: 2HMDA, 2HMDB, 2HMD1AB, 2HMD2AB, 2HMD3BB, 2HMD4BB, 2HMD1AC, 2HMD2AC, 2HMD3BC, 2HMD4BC, 2HMD5B là các cảm biến quang. 2HMDAX, 2HMDBX, 2HMD1ABX, 2HMD2ABX, 2HMD3BBX, 2HMD4BBX, 2HMD1ACX, 2HMD2ACX, 2HMD3BCX, 2HMD4BCX, 2HMD5BX là các rơ le trung gian của các HMD tương ứng. 2HMD5B là cảm biến quang thép rơi xuống vị trí sàn nguội Khi thép chua tới thì các HMD ở các tiếp điểm 1-3 hở. Còn khi có thép tới, các HMD tiếp nhận tín hiệu và các tiếp điểm 5-4 đóng và cấp nguồn cho các rơ le trung gian tương ứng để đóng các tiếp điểm thường mở bên ngoài tương ứng trong hình 2.9 cấp tín hiệu đầu vào cho PLC hoạt động. Hình 2.9. Sơ đồ mạch đầu vào PLC Hình 2.10a. Sơ đồ mạch đầu ra PLC Hình 2.10b. Sơ đồ mạch đầu ra PLC Hình 2.11. Sơ đồ mạch điều khiển các van khu vực máy cắt đĩa Giới thiệu phần tử trong hình 2.10 và 2.11: 2M1RLX, RSE21X, RSE22X, 2M1-1RX, 2M2-1RX, 2MR1: Các rơle trung gian. 2SV1¸2SV2: Cuộn hút các van điện từ kích thủy lực kéo thanh dẫn hướng sang ống dẫn 1A hoặc 2A. 2SV3¸2SV4: Kích thủy lực tác động quay máy cắt vào, ra một góc 900 2SV11: Kích thủy lực tác động hạ máy đẩy tiếp 1A. 2SV211, 2SV213: Kích thủy lực mở máng dẫn tương ứng 1A 2SV212, 2SV214: Kích thủy lực đóng máng dẫn tương ứng 1A 2SV151¸2SV181: Phanh tác động hạn chế tốc độ thanh thép. 2. Nguyên lý hoạt động chung:(máy cắt đĩa A) Trước khi cho hệ thống hoạt động ấn nút BS21RSE(2.6) =1 Þ (RSE21X)(2.6) =1 Þ RSE21X(2.7) =1: thực hiện đặt lại chế độ cho bộ biến tần. - Đóng áptômát 2MCB1-1. Ấn nút khởi động BSCC1 Þ (2MR1)(2.6)=1 Þ tiếp điểm 2MR1(2.6) = 1 Þ(2M1-1)(2.6) =1 Þ2M1-1(2.7)=1: cấp nguồn cho bộ biến tần 2VVVF1. Đầu ra PLC Y124=1Þ (2M1-1RX)(2.10b)=1 Þ 2M1-1RX(2.7)=1: đầu ra (U, V, W) của biến tần cấp nguồn cho động cơ quay theo chiều thuận. Khi biến tần hoạt động thì (2M1RNX)(2.7)=1 Þ tiếp điểm 2M1RNX(2.7)=1: khống chế không cho đặt lại biến tần trong khi hoạt động. - Khi thép qua thanh dẫn hướng đến ống dẫn 1A: (2HMDA)(2.5)=1 Þ (2HMDAX)(2.8) = 1 Þ 2HMDAX)(2.9) = 1: đầu vào PLC X01=1 Sau một thời gian trễ t, khi thanh thép qua máy cắt đủ độ dài yêu cầu thì đầu ra PLC Y61=1 Þ (2SV2X)(2.10a) =1 Þ 2SV2X(2.11) =1 Þ (2SV2)(2.11) = 1: kích thuỷ lực sẽ kéo thanh dẫn hướng sang ống dẫn 2A. Đồng thời đầu ra PLC Y65=1 Þ (2SV4X)(2.10a) =1 Þ 2SV4X(2.11) =1 Þ (2SV4)(1.11) =1: kích thuỷ lực tác động quay máy cắt một góc lệch 60°. Tương tự như vậy sau một thời gian trễ t thì đầu ra Y60 =1 Þ (2SV1X)(2.10a) =1 Þ 2SV1X(2.11) =1 Þ (2SV1)(2.11) =1: kích thuỷ lực sẽ đẩy thanh dẫn hướng sang ống dẫn 1A. Đồng thời đầu ra PLC Y64=1 Þ (2SV3X)(2.10a) =1 Þ (2SV3X)(2.11) =1 Þ (2SV3)(2.11) =1: kích thuỷ lực quay máy cắt ngược lại. - Khi (2HMD1AB)(2.8) =1 sau một thời gian trễ Þ (2HMD1ABX)(2.8) =1 Þ tiếp điểm 2HMD1ABX(2.9) =1: đầu vào X02=1, lúc này đầu ra Y68=1 Þ (2SV11X)(2.10a) =1 Þ (2SV11X)(2.11) =1 Þ (2SV11)(2.11) =1: kích thuỷ lực tác động hạ máy đẩy tiếp 1A kẹp vào thanh thép. - Khi thanh thép qua máy đẩy tiếp và (2HMD1AC)(2.8) = 1 Þ (2HMD1ACX)(2.8) =1 Þ tiếp điểm 2HMD1ACX(2.9) =1: đầu vào PLC X07=1 sau trễ thì đầu ra Y160 =1 Þ (2SV211X)(2.10a) =1 Þ 2SV211X(2.11) =1 Þ (2SV211)(2.11) =1 và (2SV213)(2.11) =1: Sau 1 khoảng trễ hai kích thuỷ lực tác động mở máng dẫn 1A để thép vào sàn nguội - Khi thép đã rơi xuống sàn nguội thì (2HMD5B)(2.8) =1 Þ (2HMD5BX)(2.8) =1 Þ tiếp điểm 2HMD5BX(2.9) =1: đầu vào PLC X06=1 lúc này đầu ra Y161=1 Þ (2SV12X)(2.10a) = 1Þ 2SV12X(2.11) = 1 Þ (2SV212)(2.11) =1 và (2SV214)(2.11) =1: hai kích thuỷ lực tác động đóng máng dẫn 1A. - Khi thanh thép ở trên máng 1A để hạn chế không cho thanh thép phóng ra khỏi máng PLC đưa ra tín hiệu đầu ra Y120=1 Þ (2SV15Y)(2.10b)=1 Þ(2.10b)(7A-7)=1Þ2SV151X(2.11)=1Þ (2SV151)(2.11)=1:phanh tác động Hoặc khi có sự cố, ta có thể tác động bằng tay bằng cách ấn nút 1AEM(2.10b). - Muốn dừng hoạt động máy cắt ấn nút BSCS1(2.6) =1. 2.2.3. Sơ đồ điện máy đóng bó Sơ đồ điện máy đóng bó được giới thiệu trên hình 2.12 và 2.13 1. Giới thiệu phần tử M: Động cơ bơm thuỷ lực dùng cho máy đóng bó P=5,5 KW, U=220 V. CT: Công tắc tơ chính cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực. ACB: Áptomát cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực. F1, F2: Cầu chì. RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ bơm thuỷ lực. RLV1: Rơle hồi xoắn dây. RLV2: Rơle ép bó thép. RLV3: Rơle nâng càng ép bó. RLV4: Rơle xoắn dây để bó thép. RLV5: Rơle quấn dây bó thép. RLV6: Rơle rút dây chuẩn bị bó thép. RLV7: Rơle tăng áp lực ép bó thép. RLV8: Rơle so đầu bó thép. RL1, RL2, RL3, RL4, RL11, RL12, RL13: Các rơle trung gian. RLTG1, RLTG2: Các rơle thời gian. LS1, LS2, LS3, LS4, LSPS1, LSPS2, LSPS3, LSPS4: Các công tắc ngắt hành trình xác định vị trí tác động khi tiến hành bó thép. Đ1, Đ2, Đ3: Các đèn báo nguồn, báo động cơ hoạt động và báo động cơ ngừng hoạt động. Tay chuyển chế độ làm việc: tự động hoặc bằng tay. Start: Nút ấn khởi động. Stop: Nút ấn dừng động cơ. ES: Nút dừng khẩn cấp. TĐ: Nút ấn ở chế độ tự động. T1¸T8: Các nút ấn ở chế độ bằng tay. V1¸V8: Các cuộn hút của các van điện từ. Hình 2.12 Sơ đồ mạch động lực máy đóng bó Hình 2.13 Sơ đồ mạch điều khiển máy đóng bó 2. Nguyên lý hoạt động Đóng áptômát mạch động lực và mạch điều khiển. Ấn nút Start trên bàn điều khiển Þ (CT)(2.12) =1 Þ Tiếp điểm CT(2.12) =1: cấp nguồn cho động cơ bơm thuỷ lực, duy trì nguồn cho công tắc tơ CT. Þ CT(2.13) =1: cấp nguồn mạch điều khiển. - Ở trạng thái ban đầu: LS1(2.12)=1 Þ (RL1)(2.12) =1 (RLV8)(2.13) =1: cuộn hút van V8(2.12) =1 tác động tới pittông thực hiện việc so bằng đầu các thanh thép có trong hố gom. (RLV6)(2.13) =1: cuộn hút van V6(2.12) =1 kích thuỷ lực tác động rút dây thép để chuẩn bị bó. (RLTG1)(2.13) =1 Máy đóng bó hoạt động ở hai chế độ: tự động và bằng tay. + Chế độ hoạt động tự động Chuyển tay gạt sang vị trí TĐ. (RLV2)(2.13) =1: cuộn hút van V2(2.12) =1 tác động kích ép ghì bó thép trong hố gom, việc ép này được thực hiện càng ép. Khi bó thép được ép chặt tới vị trí tác động của ngắt hành trình LS2 thì LS2(2.12) =1 Þ (RL2)( 2.12) =1 Þ tiếp điểm RL2(2.13) = 1 duy trì nguồn cấp cho rơle RLV2. Đồng thời (RLV7)(2.13) =1: cuộn hút van V7(2.12)=1 hoạt động thực hiện việc tăng áp lực ép bó thép. Khi càng bó thép được hạ xuống vị trí tác động của LS3 thì LS3(2.12) =1 Þ(RL3)(2.12) =1Þ (RLV7)(2.13) =0. Càng bó thép sẽ ghì chặt bó thép tới vị trí tác động của LS4 thì LS4(2.12) =1 thì rơle (RL4)(2.12) =1: + Tiếp điểm RL4(2.13) = 0 Þ (RLV2)(4A-11) =0: cuộn hút van V2(7E-10)=0 kích thuỷ lực ngừng tác động để nhả càng ép bó. + RL4(2.13) =1 Þ (RLV5)(2.13) =1: Þ RLV5(2.12)=1: cuộn hút van V5(2.13)=1 kích thuỷ lực hoạt động thực hiện quấn dây bó thép Þ Tiếp điểm RLV5(2.13) = 0 Þ (RLV6)(2.13) = 0: ngừng rút dây. - Thép sau khi được quấn dây bó với số vòng theo đúng yêu cầu tới vị trí tác động của LSPS1 thì LSPS1(2.12) = 1 Þ (RL11)(2.12) = 1, đóng tiếp điểm RL11(2D-11) = 1 duy trì nguồn cấp cho rơle thời gian RLTG1. Sau một khoảng thời gian trễ của rơle thời gian RLTG1 thì: +RLTG1(2.13)=0 Þ (RLV8)(2.13)=0, nâng tấm so đầu bó thép lên. +RLTG1(2.13) = 1Þ(RLTG2)(2.13) = 1Þ (RLV4)(2.13) = 1: cuộn hút van V4(2.12) =1, kích tác động thực hiện xoắn dây cho bó thép. Khi đã xoắn đủ số vòng tới vị trí tác động của LSPS2 thì LSPS2(2.12) =1 Þ (RL12)(2.12) =1: dây bó được cắt ra. Sau một khoảng thời gian trễ của rơle thời gian RLTG2 thì: +RLTG2(2.13)=0 Þ (RLV4)(2.13)=0: kết thúc việc xoắn dây. +RLTG2(2.13) =1 Þ (RLV1)(2.13) =1: cuộn hút van V1(2.12)=1 tác động thực hiện việc hồi xoắn dây. Cuối cùng, sau khi nhả xoắn dây tới vị trí tác động của LSPS3 thì LSPS3(2.12)=1 Þ (RL13)(2.12) =1 Þ (RLV3)(2.13) =1: cuộn hút van V3(2.12)=1, kích hoạt động nâng càng ghì bó lên, bó thép được bó xong và được ra ngoài bằng cần cẩu chuyên dụng. + Chế độ hoạt động bằng tay: Việc bó thép bằng tay được thực hiện khi chuyển tay gạt sang vị trí BT. Và quy trình hoạt động bó được tiến hành tuần tự khi ấn các nút ấn từ T1 đến T8 trên bàn điều khiển. 3. Các bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì F1, F2. Bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt RN. Bảo vệ “0” bằng công tắc tơ CT. 2.3. DÂY CHUYỀN CÁN THÉP DÂY 2.3.1. Sơ đồ công nghệ cán Sơ đồ các công đoạn của dây chuyền cán dây được giới thiệu trên hình sau: Hình 2.14. Sơ đồ công nghệ cán thép dây Dây chuyền cán thép cuộn (thép dây) gồm thép có đường kính F6 và F8 được thiết kế trên cơ sở nối tiếp đường công nghệ cán thép thanh D10 và D12. Dây chuyền thép cuộn được nối tiếp trên đường công nghệ cán thanh, các thiết bị và qui trình hoạt động từ đầu lò nung tới giá cán M10 giống như là cán thanh, sau đó hệ thống được tách ray hoạt động sản xuất trên đường công nghệ riêng độc lập. Hai sản phẩm thép thanh và thép cuộn được sản xuất xen kẽ không đồng thời do có chung đường công nghệ giai đoạn đầu. Phôi cấp cho đường cán thép cuộn được cấp từ giá cán M10 với tốc độ 11,5m/s, kích thước phôi đầu vào cụm giá cán block là Φ9,34 và Φ11,3 ( tuỳ theo cán Φ6 hay Φ8 ). Sau M10 phôi được căt vát đầu bởi máy cắt đĩa (chiều dài cắt là 600 – 800mm) qua máy đẩy tiếp và máy cắt bay đi vào giá cán block. Tốc độ của động cơ truyền động cho giá cán phải ổn định trong suốt quá trình cán và điều chỉnh phối hợp tốc độ với các máy cán khu vực cán trung và khu vực cán tinh (M4 – M10). Máy cắt bay được sử dụng để cắt đuôi của phôi sau khi đi qua M10 (chiều dài cắt 800 – 1500mm) và cắt phân đoạn thép sau M10 khi có sự cố từ khu vực giá cán block đến máy tạo vòng. Sau khi qua giá cán block thép tròn được đưa qua hộp nước áp lực làm giảm bớt nhiệt độ và tạo lớp vảy sắt trước khi qua máy tạo vòng. Sau máy tạo vòng thép được tạo vòng ở dạng vòng xoắn lò xo có đường kính 1050 – 1150mm và xếp thành lớp trên sàn xích tải. Tại đây có 5 quạt gió làm nguội thép trước khi tới máy tạo cuộn. Sau khi được gom lại thành cuộn thép được đẩy sang con lăn tạo cuộn. Sàn con lăn tải cuộn có chức năng chuyển tiếp thép qua vị trí đóng bó, cân điện tử và cuối cùng là đưa lên máy xỏ cuộn . Sàn tải cuộn được thiết kế để cho có thể dồn các cuộn sản phẩm đặt kín trên mặt sàn. Qua vị trí cân điên tử, sản phẩm được gắn nhãn mác hàng hóa. Dữ liệu cân được truyền và lưu giữ trên máy tính để thuận tiện cho việc quản lý kho và xuất bán hàng. Sản phẩm được lấy ra khỏi máy xâu cuộn bằng xe nâng hoặc cần trục. 2.3.2. Các thiết bị trong dây chuyền cán dây 1. Máy cắt đĩa Máy cắt đĩa có chức năng dùng để cắt vát đầu thép trước khi vào máy cán block. Sơ đồ công nghệ của máy cắt đĩa trong dây chuyền cán thép dây được giới thiệu trên hình vẽ 2.15: Hình 2.15. Sơ đồ công nghệ máy cắt đĩa Trong đó - HMD1: sensor cảm biến, đặt sau giá cán M6. - HMD2: sensor cảm biến, đặt sau giá cán M8. - T1, T2: máy tạo trùng mục đích làm giảm tốc độ chạy thép. - Máy cắt được truyền động bằng: +Động cơ AC +Công suất: Pđm=10 KW + Điện áp : Uđm=220/380 V +Dòng điện: Iđm= 27,5 A +Tốc độ: nđm= 1450 vòng/phút. - V1: Van khí nén tác động hai chiều SV11, SV12. - Xilanh tác động với hai ngắt hành trình LS1, LS2 Khi không có thép: LS1=1, LS2=0. *Hoạt động của máy cắt đĩa: Khi có thép đi qua tín hiệu từ HMD2 được đưa về PLC để điều khiển: - HMD2=1: Sau thời gian trễ t1= 0,1¸2s (giá trị này có thể chỉnh định) thì van V1 tác động làm xilanh kéo tay gạt dẫn hướng thép qua dao cắt, đầu thừa thép được chứa trong thùng ngay cạnh máy cắt. - HMD2=0: Sau thời gian trễ t2= 1s, thời gian để đảm bảo chắc chắn đuôi thép đã đi qua hết máy cắt thì van V1 tác động ngược lại đưa tay gạt về vị trí ban đầu. Tốc độ dao cắt lớn hơn tốc độ phôi được cắt khoảng 15% ¸ 20%, động cơ máy cắt chạy liên tục trong quá trình cán và không cần điều chỉnh tốc độ. 2. Máy cắt bay Máy cắt bay trong dây chuyền cán dây có chức năng dùng để cắt đuôi và cắt phân đoạn khi có sự cố. Sơ đồ công nghệ của máy cắt bay được giới thiệu trên hình 2.16 Hình 2.16. Sơ đồ công nghệ máy cắt bay Trong đó: - Máy cắt được truyền động bởi: + Động cơ DC + Công suất: Pđm= 2 2 KW + Điện áp: Uđm= 380V + Dòng điện: Iđm=50 A + Tốc độ: n = 1000¸1800 vòng/phút. - Động cơ bơm thủy lực là loại động cơ xoay chiều có : + Công suất định mức: 25 KW + Điện áp định mức : 220/380 V + Dòng định mức : 55A + Tốc độ định mức : 1450 vòng/phút. - Van điện từ thuỷ lực: SV15, SV16: tác động 2 chiều điều khiển kích thủy lực kéo tay gạt phân luồng. - 2 van khí nén: SV13, SV14: cho ly hợp truyền đọng và ly hợp phanh. - Hạn vị vị trí dao cắt LS5. - Xilanh thuỷ lực kéo tay gạt với 2 hạn vị LS3, LS4. * Hoạt động của máy cắt bay: - Điều khiển cắt đuôi đoạn thép (chế độ làm việc bình thường): khi tín hiệu HMD2=0 sau thời gian trễ của t2 thì van điện từ thuỷ lực tác động SV15=1Þ xilanh kéo tay gạt dẫn hướng thép vào lưỡi cắt. Khi tác động kéo tay gạt vào cắt (SV15=1) thì đồng thời 2 van khí SV13=1, SV14=1 (chậm sau 0,05s), tác động vào ly hợp phanh và ly hợp truyền động thực hiện cắt đuôi thép. Khi hạn vị LS5=1 thì : SV13=0, SV15=0 tay gạt dẫn hướng thép về vị trí ban đầu. - Điều khiển cắt sự cố (chế độ cắt sự cố): khi có sự cố từ khu vực máy cán Block đến máy tạo vòng thì người điều khiển sẽ tác động vào nút cắt khẩn cấp trên đài điều khiển. Yêu cầu: Động cơ chính chạy theo một chiều, điều chỉnh vô cấp tốc độ. Động cơ máy cắt được tính toán và đặt tốc độ 1 lần, có thể điều chỉnh bằng chiết áp trên bàn điều khiển (tăng, giảm tốc độ). 3. Máy đẩy tiếp Máy đẩy tiếp đặt trước máy cán block dùng để tăng tốc độ phôi thép trước khi đi vào máy cán block. Động cơ truyền động của máy đẩy tiếp có các thông số sau: Loại : DC Công suất : 15KW Tốc độ : 1000 ¸ 1500 vòng/phút Điện áp : 380 V Dòng định mức : 30A Liên động tốc độ với M10 Nguyên lý hoạt động: Sau khi HMD2 (đặt trước M10) có tín hiệu tác động cho van điện từ đưa con lăn kẹp vào phôi thép. Tín hiệu của van điện từ được duy trì đến khi thép đã đi vào giá thứ nhất của Block. 4. Máy tạo trùng Máy tạo trùng có chức năng làm giảm tốc độ chạy thép. Sơ đồ công nghệ của máy tao trùng được giới thiệu trên hình 2.17: Hình 2.17. Sơ đồ công nghệ máy tạo trùng Trong đó: - SV18: Van khí nén - 2 xilanh tạo trùng tại hai đầu của máng dẫn thép. - Loop control 3: LP3 đo độ võng của thép. Nguyên lý hoạt động của máy tạo trùng: - Khi SV18=1 thì đồng thời cấp khí nén cho 2 xilanh - Sau khi HMD4 (đặt sau máy cắt bay) có tín hiệu, qua 1 khoảng thời gian trễ (đặt cứng) đảm bảo thép đã ăn vào động cơ Block, van điện từ SV18 tác động đồng thời tới xilanh mở máng dẫn và xilanh tạo trùng (khi thép vừa đưa vào thì phải mở luôn máng). Loop control LP3 bắt đầu hoạt động, kiểm tra biên độ trùng và phát tín hiệu điều khiển động cơ M10. - HMD4=0, sau thời gian trễ (đặt cứng) thì SV18=0, máng dẫn đóng lại. 5. Máy cán Block Sơ đồ công nghệ của máy cán Block được giới thiệu trên hình 2.18: Hình 2.18. Sơ đồ công nghệ máy cán block. Trong đó: - Máy cán Block gồm 6 giá cán rời với 3 giá đứng và 3 giá đặt nằm ngang, việc truyền động được thực hiện bởi 2 động cơ DC kích từ độc lập nối đồng trục, thực hiện việc đồng bộ hoá tốc độ. Thông số động cơ truyền động như sau: - Công suất: Pđm= 500 KW - Điện áp phần ứng: Uư= 750 V - Điện áp kích từ: Ukt=160 V - Dòng điện phần ứng: I= 710 A - Tốc độ: nđm= 1200-1800 vòng/phút Thực hiện làm mát cho động cơ bằng quạt gió được lắp đặt riêng cho mỗi động cơ truyền động. Thông số động cơ quạt làm mát: - Động cơ AC - Công suất: Pđm = 55 KW - Điện áp định mức: U = 220/380 V - Dòng điện định mức: I = 12 A - Tốc độ định mức: n = 2900 vòng/phút. Nguyên lý hoạt động của máy cán Block: Động cơ lai trục cán chỉ khởi động được sau khi đã đảm bảo đầy đủ các tín hiệu bảo vệ đó là: áp suất dầu bôi trơn, lưu lượng dầu bôi trơn, nhiệt độ dầu, thủy lực, lưu lượng nước làm mát, quạt gió làm mát động cơ. Động cơ bị dừng ngay khi mất các tín hiệu bảo vệ trên. Động cơ Block hoạt động theo một chiều và được ổn định tốc độ quay trừ trường hợp cắt vượt tốc. Động cơ chạy vượt tốc 3% khi HMD2=1, tín hiệu cắt chạy vượt tốc khi LP3 bắt đầu hoạt động. Các hình thức bảo vệ: - Có chế độ cắt bảo vệ nước, chuyển khóa khi chạy thử không tải - Nước được cắt sau khi dừng động cơ Block, cắt bơm nước Þ dừng động cơ Block ngay, dừng động cơ Block Þ chưa cắt bơm nước. - Bảo vệ nhiệt để khống chế nhiệt độ dầu bôi trơn, có báo quá nhiệt bằng đèn. - Trong động cơ Block có dây cước bảo vệ thép rối, khi có thép qua thì dây cước đứt. - Khi có thép đùn thì cắt động cơ. 6. Máy tạo vòng Máy tạo vòng dùng để tạo vòng cho thép F6, F8 thành từng vòng dưới dạng xoắn lò xo. Sơ đồ công nghệ của máy tạo vòng được giới thiệu trên hình 2.19 Hình 2.19. Sơ đồ công nghệ máy tạo vòng Trong đó: Gồm có động cơ tạo vòng DC và động cơ đẩy tiếp DC Thông số động cơ tạo vòng: - Công suất: Pđm= 11/22 KW - Điện áp phần ứng: Uư=220/440 V - Điện áp kích từ: Ukt= 220V - Dòng điện phần ứng: I=61 A - Tốc độ: nđm= 800/1600 vòng/phút Thông số động cơ đẩy tiếp: - Công suất: Pđm= 7,5/15 KW - Điện áp phần ứng: Uư=220/440 V - Điện áp kích từ: Ukt= 220V - Dòng điện phần ứng: I= 39 A - Tốc độ: nđm= 900/1800 vòng/phút Nguyên lý hoạt động của máy tạo vòng: Động cơ tạo vòng chạy với tốc độ được tính toán sao cho phù hợp với tốc độ của thép tại đầu ra của Block và tốc độ này được ổn định trong suốt quá trình cán. Động cơ máy đẩy tiếp (đặt trước máy tạo vòng) chạy ổn định phù hợp với động cơ Block theo tốc độ đặt lớn hơn tốc độ giá cán cuối 3 ¸ 5% mục đích tạo sự căng thép. Tuy nhiên con lăn kẹp thép (điều khiển bởi van khí nén) được tác động bởi 1 trong 2 chế độ (sử dụng khóa chuyển lựa chọn). - Chế độ kẹp toàn bộ: Tác động sau khi HMD4 =1 thông qua thời gian trễ t1 để đảm bảo thép đã đi vào ống tạo vòng và thôi tác động sau khi HMD4 =0 thông qua thời gian trễ t2 để đảm bảo đuôi thép ra khỏi ống tạo vòng t1,t2 đặt cứng. - Chế độ kẹp đuôi thép: tác động khi HMD4 = 0 và thôi tác động sau thời gian t3 để đảm bảo đuôi thép ra khỏi ống tạo vòng, t3 đặt cứng. 7. Sàn dải thép Sàn dải thép có chức năng dùng để dải thép sau khi tạo vòng và làm nguội thép. Các thiết bị của sàn dải thép gồm: - 2 động cơ AC với công suất Pđm=30 KW, U=220/380 V kéo dàn xích chuyển thép không cần điều chỉnh tốc độ, không liên động. Trên đường xích dải thép lắp đặt 5 quạt gió làm mát lưu lượng lớn. Thông số động cơ quạt làm mát: Loại : AC Công suất : 7,5KW Tốc độ : 2900 v/p Điện áp : 220/380V 8. Máy tạo cuộn Máy tạo cuộn có chức năng dùng để dồn các vòng thép thành cuộn. Sơ đồ công nghệ máy tạo cuộn được giới thiệu trên hình 2.20: Hình 2.20. Sơ đồ công nghệ máy tạo cuộn Trong đó: - Đtc : Động cơ tạo cuộn AC có các thông số sau: Công suất: Pđm= 2,8 KW Điện áp: Uđm=220/380 V Dòng điện: Iđm= 10/6 A Tốc độ: n=1450 vòng/phút - Đgt: Động cơ quay tay gạt đỡ thép AC có đảo chiều có các thông số: Công suất: Pđm=5,5 KW Điện áp: Uđm=220/380 V Dòng điện: Iđm= 20,6/11,9 A Tốc độ: n=1450 vòng/phút - 1 van điện từ nâng hạ con thoi: SV20 , SV21 - 1 van điện từ cơ cấu đẩy cuộn: SV22 - 1 cực hạn hành trình con thoi : LS7, LS8 - 1 cực hạn hành trình xilanh đẩy thép : LS9 , LS10 - 1 cực hạn góc quay của tay gạt đỡ thép : LS11, LS12. LS11 được kéo bằng động cơ Đgt, khi đến LS12 thì động cơ đảo chiều. - 1 cực hạn kiểm tra thép trên sàn xích : LS6 - 1 Sensor kiểm tra thép trên mặt sàn con thoi S1: không cho mở tay gạt đỡ thép khi đã có cuộn thép trên mặt con thoi. Nguyên lý hoạt động của máy tạo cuộn: - Tại thời điểm ban đầu: Đgt kéo tay gạt quay ra tới vị trí LS12=1, xilanh gạt cuộn đi vào LS10=1 và xilanh tạo lõi cuộn thép ở vị trí cao nhất LS7=1. - Khi có thép từ sàn xích đi tới thì LS6=1, vòng thép rơi xuống con thoi tạo lõi, đến khi hết thép đi qua LS6=0 sau một khoảng thời gian trễ (thời gian để đảm bảo vòng thép đã rơi hết xuống sàn con thoi tạo lõi) thì van điện từ tác động SV21=1 đẩy con thoi đi xuống đồng thời động cơ quay tay gạt bắt đầu hoạt động quay vào đến LS11=1. Khi con thoi tạo lõi xuống tới LS8=1 thì sau thời gian trễ van điện từ SV22=1 đẩy cuộn thép ra sàn con lăn đến khi LS9=1 nguồn điều khiển SV22=0 Þ xilanh gạt cuộn đi vào tới LS10=1 nguồn điều khiển SV20=1Þ xilanh tạo lõi đi lên LS7=1, động cơ quay tay gạt hoạt động đến LS12=1 tiếp tục chu trình mới. 9. Sàn con lăn tải cuộn và bàn ép bó Nhiệm vụ của sàn con lăn tải cuộn là đưa cuộn thép tới bàn cân và tới máy xỏ cuộn, còn bàn ép bó với mục đích tạo độ nèn cho các vòng thép sau khi tạo cuộn. Sơ đồ công nghệ của sàn con lăn tải cuộn và bàn ép bó được giới thiệu trên hình 2.21: Hình 2.21. Sơ đồ công nghệ máy ép bó * Sàn con lăn tải cuộn: Hệ thống con lăn được truyền động bởi 24 động cơ AC giống nhau thông qua hộp giảm tốc với thông số động cơ: - Công suất: Pđm= 1.5 KW - Điện áp: Uđm= 220/380 V - Dòng điện: Iđm= 5,6/3,2 A - Tốc độ đầu ra: n= 30 vòng/phút. Mỗi một động cơ truyền động cho 4 con lăn như vậy hệ thống gồm 96 con lăn chia thành 24 khoang. Tại mỗi khoang đặt một sensor cảm biến quang có nhiệm vụ phát hiện cuộn thép. Động cơ của từng khoang chỉ khởi động được khi sensor của khoang trước đó bị che (đã có thép đi qua) và động cơ dừng hoạt động khi sensor của khoang kế tiếp bị che khuất. * Bàn ép bó: Được điều khiển bằng tay toàn phần, điều khiển động cơ theo 2 chiều và van điện từ nâng hạ bàn ép bằng nút ấn trên bàn điều khiển. 10. Máy lật cuộn và máy xỏ cuộn. Sơ đồ công nghệ của máy lật cuộn và máy xỏ cuộn được giới thiệu trên hình 2.22: Hình 2.22. Sơ đồ công nghệ máy lật cuộn và xỏ cuộn *Nguyên lý hoạt động của máy lật cuộn Máy lật cuộn có thể làm việc ở chế độ điều khiển tự động hoặc điều khiển bằng tay. Chế độ điều khiển bằng tay thực hiện điều khiển độc lập từng xi lanh và có khoá liên động bằng các công tắc hành trình và chương trình logic. Bàn điều khiển bằng tay được đặt tại phòng cân. Tại vị trí ban đầu: LS16, LS18, LS19=1. Sau khi cuộn thép được đóng bó và gắn nhãn mác, cuộn thép được chuyển đến bàn đỡ cuộn thép của máy lật cuộn, LS31=1, tín hiệu điều khiển X19=1 làm xi lanh đẩy xe hoạt động đẩy xe máy lật cuộn đến gần máy xỏ cuộn. Khi xe di chuyển đến vị trí LS20=1 thì tín hiệu điều khiển X17=1 làm xi lanh đẩy bàn đỡ cuộn thép hoạt động đẩy bàn đỡ cuộn đến gần giá treo cuộn thép. Khi bàn đỡ đến vị trí LS17=1 thì tín hiệu điều khiển X15=1 làm xi lanh giữ tay gạt đỡ cuộn thép hoạt động kéo tay gạt đỡ cuộn để nhả cuộn thép. Tay gạt đỡ cuộn thép được nhả đến vị trí LS15=1 thì X20=1, xe máy lật cuộn di chuyển lùi lại đến vị trí LS19=1 thì dừng. Lúc này X16=1, tay gạt đỡ cuộn thép được kéo lên. Khi tay gạt đến vị trí LS16=1 thì X18=1 bàn đỡ cuộn thép được hạ xuống. Bàn đỡ cuộn hạ xuống đến vị trí LS18=1 sẵn sàng cho một chu trình mới. * Nguyên lý hoạt động của máy xỏ cuộn Truyền động bởi động cơ AC, U=220/380 V Công suất: Pđm= 25 KW Tốc độ: nđm= 1450 vòng/phút. Máy xỏ cuộn có hình chữ thập, động cơ truyền động được điều khiển tự động, mỗi một gá đỡ sau khi đã treo đủ 4 cuộn thép thì chữ thập sẽ quay đi một góc 900. CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ NUNG PHÔI 3.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÒ NUNG PHÔI 3.1.1. Cấu tạo Hình 3.1. Sơ đồ mô tả cấu tạo hệ thống lò nung 3.1.2. Trang bị điện cho khu vực lò nung 1. Các phần tử thực hiện nhiệm vụ đưa phôi vào lò - Một động cơ tải sàn xích là động cơ không đồng bộ 3 pha có công suất 15KW và điện áp đặt vào là 220/380V. - Động cơ tải giàn con lăn 1A là động cơ không đồng bộ 3 pha có công suất 7.5KW, điện áp đặt khi vào đấu sao là 380V còn khi đấu tam giác là 220V. - Động cơ tải giàn con lăn 1B cũng có thông số như động cơ tải giàn con lăn 1A. - Hai động cơ lai bơm thuỷ lực để cấp dầu cho hai pittông so đầu và pittông đẩy phôi vào lò. - Động cơ tải cần tống phôi ra khỏi lò có công suất 11KW trên trục động cơ có gắn một phanh cơ khí. - Hai pittông thuỷ lực pittông đẩy có công suất 68T - Van thuỷ khí loại DSG-02-3C4-A220. 2. Các phần tử khu vực lò nung - Hai téc dầu chứa dầu FO cung cấp nhiên liệu cho mỏ đốt. - Van dầu chính cấp dầu cho hai dầu đưa dầu vào bình sấy. - Bình sấy dùng nhiệt điện trở. Nhiệt độ của dầu được sấy đến khoảng 70 – 100oC và được khống chế bởi rơle nhiệt và áp suất dầu được khống chế bằng rơle áp suất. - Máy nén khí với áp suất cao cấp khí cho mở đốt. - Vùng nung phôi bao gồm: + 4 van 3/2 đóng cắt dầu và khí cấp cho 2 mỏ đốt. + 2 van điều chỉnh góc mở để điều chỉnh lưu lượng dầu cấp cho 2 mỏ đốt. + 2 van điều chỉnh góc mở để điều chỉnh lưu lượng khí cấp cho 2 mỏ đốt. + 2 đồng hồ báo lưu lượng dầu đi vào 2 mỏ đốt. + 2 đồng hồ báo lưu lượng khi đi vào 2 mỏ đốt. - Vùng đồng nhiệt: + 2 van 3/2 đóng cắt dầu và khí cấp cho một mỏ đốt vùng đồng nhiệt. + 1 van điều chỉnh góc mở để điều chỉnh lưu lượng dầu cấp cho mỏ đốt. + 1 van điều chỉnh góc mở để điều chỉnh lưu lượng khí cấp cho mỏ đốt. + 1 đồng hồ chỉ báo lưu lượng dầu đi vào mỏ đốt. + 1 đồng hồ chỉ báo lưu lượng khí đi vào mỏ đốt. - Quạt gió phụ bổ xung khí cho các mỏ đốt để tăng sự cháy. - 2 đồng hồ báo nhiệt độ vùng nung và vùng đồng nhiệt. - 2 nhiệt kế loại cặp nhiệt điện dùng để báo nhiệt độ vùng nung và vùng đồng nhiệt. c. Các phần tử thực hiện đưa phôi ra lò - Động cơ tải cần tống phôi có công suất 11KW. - Van khí mở cửa lò thứ nhất. - Van khí mở cửa lò thứ hai. - Con lăn đưa phôi ra khu vực cán thô. 3. Nguyên lý hoạt động - Để bắt đầu cho quá trình cán thép đoạn nung phôi là giai đoạn rất quan trọng để tiếp tục cho các quá trình tiếp theo. - Để đảm bảo cho năng suất lò nung 45T/h thì các thiết bị phải được thiết kế trong hệ thống với sự hoạt động tin cậy và có độ tự động hoá cao trong một công đoạn nào đó. Các thiết bị phải có chế độ tự bảo vệ và bảo vệ cho toàn hệ thống khi có bất cứ một sự cố nào xẩy ra. Quá trình nung phôi bao gồm 3 giai đoạn chính. - Giai đoạn đưa phôi vào lò: Phôi được đưa vào sàn xích thông qua cầu trục, sàn xích vận chuyển phôi sang bàn con lăn. Trên bàn con lăn có cứ chặn 2 để so đầu phôi và dừng phôi khi quá trình đẩy phôi vào lò chưa hoàn thiện. Khi phôi được bàn con lăn vận chuyển vào khu vực đẩy phôi vào lò thì ở đó có máy chặn so đầu phôi sao cho bằng nhau và khi có tín hiệu từ bàn tống phôi thì nhờ máy đẩy phôi được thiết kế với một xy lanh thuỷ khí có gắn hành trình đầu và hành trình cuối để đẩy phôi vào trong lò. Khi trong lò đã có đủ 240 cây phôi thì công đoạn đưa phôi vào lò ngừng hoạt động. khi một cây phôi được đưa ra khỏi lò thì quá trình đẩy phôi vào lò lại tiếp tục hoạt động để đảm bảo trong lò lúc nào cũng phải đầy phôi trong khi dây chuyền cán đang hoạt động. Hình 3.2. Cơ cấu đẩy phôi vào lò nung Sơ đồ điện điều khiển máy đẩy phôi: Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy đẩy phôi Hình 3.4. Cơ cấu chấp hành Khi tác động vào nút đẩy phôi thì có tín hiệu ra rơle trung gian TR1, tiếp điểm TR1 đóng cấo nguồn cho cuộn hút CH1 hút van điện từ sang cửa trái bơm dầu thuỷ lực đẩy pittông đi ra và đẩy phôi thép vào lò. Trên hành trình đẩy thì pittông tác động vào LS2 (cực hạn tiến) sẽ cắt điện vào cuộn hút CH1 và cắt điện vào động cơ, đồng thời cấp nguồn cho cuộn hút CH2 nhờ tiếp điểm duy trì mà cuộn hút CH2 luôn có điện để cấp điện cho động cơ bơm dầu đẩy pittông trở lại đầu hành trình. Vì quá trình tống phôi không đủ nhanh để máy đẩy phôi có thể đẩy hết số lượng phôi trên sàn con lăn một lúc nên người ta đã dùng một van thuỷ lực kiểu 4/3 có vị trí không. Khi hành trình pittông chưa đi hết thì ta có thể ấn nút ST để dừng hành trình của pittông mà trạng thái pittông vẫn được giữ nguyên. - Công đoạn nung phôi: Lò nung được chia thành 3 vùng nhiệt chính: + Vùng 1: Vùng sấy có nhiệt độ khoảng 700 – 800oC, vùng này có nhiệm vụ làm tăng dần nhiệt độ phôi lên tránh tình trạng phôi bị nóng lên một cách đột ngột ở nhiệt độ vùng nung gây nứt tế vi phôi làm ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm. + Vùng 2: Vùng nung phôi có nhiệm vụ nung phôi tới nhiệt độ 1200oC. + Vùng 3: Vùng đồng nhiệt có nhiệt độ từ 1200 – 1250oC, có nhiệm vụ làm cho phôi chín đều và đồng đều nhiệt độ từ trong ra ngoài làm cho dễ cán và đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Nhiệt độ lò nung quyết định rất nhiều tới năng suất cán của quá trình cán thép. Nhiệt độ để cán thép thích hợp nhất vào khoảng 1200oC. Nếu nhiệt độ thép nung chưa đạt tới nhiệt độ đó thì không thể cán được còn nếu nung lâu thì sẽ gây hiện tượng cháy phôi làm ra nhiều dỉ sắt gây lãng phí nhiên liệu đưa vào cán tổn thất kính tế cho doanh nghiệp. Điều đó đòi hỏi công suất của mỏ đốt phải đủ lớn để rút ngắn thời gian nung phôi. Để tăng công suất của mỏ đốt mà vẫn đảm bảo được chất lượng phôi thì công đoạn điều khiển và giám sát lại là vấn đề cần quan tâm khắt khe bởi nếu không sẽ gây ra hiện tượng dính phôi, cháy phôi điều đó sẽ làm thiệt hại rất lớn đến quá trình cán. - Công đoạn tống phôi ra khỏi lò. + Khi nhiệt độ của phôi trong vùng đồng nhiệt đạt 1250oC thì phôi được tống ra khu vực cán trung bằng máy tống phôi. Hình 3.5. Hình vẽ mô tả quá trình tống phôi ra máy cán trung + Máy tống phôi được cấu tạo bởi một động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng xóc, có công suất 11KW truyền động cho cần tống phôi qua hộp giảm tốc. Động cơ được gắn một phanh cơ lai bởi một động cơ. Trên hành trình của cần tống phôi được gắn hai công tắc hành trình để giới hạn quãng đường di chuyển cho cần tống. + Quá trình tống phôi đươc thực hiện khi nhiệt độ của phôi đạt tới nhiệt độ cán và khi tống một phôi ra khỏi lò thì có tín hiệu báo cho máy đẩy phôi tiếp tục hoạt động và đẩy phôi vào lò. + Sau đây là sơ đồ điện điều khiển máy tống phôi. Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy tống phôi + Nguyên lí hoạt động của mạch: Khi ấn nút tiến có tín hiệu đầu ra Q12 cấp điện cho cuộn hút TRX. Các tiếp điểm thường mở của TRX đóng lại qua tiếp điểm thường đóng LS1 cấp điện cho cuộn hút X đóng tiếp điểm thường mở X khi đó cuộn hút SCC có điện sau một khoảng thời gian trễ thì tiếp điểm thường mở đóng chậm SCC đóng cấp nguồn cho cuộn hút B. Các tiếp điểm thường mở của B đóng lại cấp nguồn cho hai cuộn hút tiến. Máy tống phôi được di chuyển đẩy phôi ra khỏi lò. Khi gặp cực hạn tiến (hành trình lùi) LS1 làm cho tiếp điểm thường đóng LS1 khống chế cuộn hút tiến mở ra và cắt điện vào cuộn tiến máy tống phôi dừng lại và kết thúc quá trình tống phôi. Để máy tống phôi thu được cần tống lại thì ta ấn nút lùi. Khi đó có tín hiệu ra trên Q13 cấp điện cho cuộn hút TLX, tiếp điểm thường mở của TLX đóng lại cấp điện cho cuộn hút Y, sau đó cấp nguồn cho cuộn hút SCC. Sau thời gian trễ tiếp điểm SCC đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút B, tiếp điểm thường mở B đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút lùi và máy tống thu cần tống phôi lại. Cần tống phôi lùi tới khi gặp cực hạn lùi (hành trình dừng) thì cắt điện vào cuộn hút R4 làm cho tiếp điểm thường đóng của R4 mở ra cắt điện vào cuộn hút lùi và máy tống dừng lại kết thúc một chu kì của máy tống. Khi ấn một trong hai nút tiến hoặc lùi để cấp điện cho cuộn hút SCC đồng thời cấp nguồn cho cuộn hút F để mở phanh giải phóng trục động cơ kéo cần tống phôi. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG PHÔI 3.2.1. Đặc tính nhiệt và hàm truyền của lò nhiệt Hàm truyền của lò nhiệt được xác định bằng phương pháp thực nghiệm. Cấp nhiệt tối đa cho lò (công suất P = 100%), nhiệt độ lò tăng dần. Sau một khoảng thời gian nhiệt độ lò đạt đến giá trị bão hoà. Đặc tính nhiệt độ theo thời gian có thể được biểu diễn như sau: Hình 3.7. Thí nghiệm xác định hàm truyền lò nhiệt. Hình 3.8. Đặc tính chính xác của lò nhiệt Hình 3.9. Đặc tính gần đúng của lò nhiệt. Ta đi xác định hàm truyền gần đúng của lò nhiệt theo định nghĩa như sau: (3.1) C(s): Tín hiệu ra R(s): Tín hiệu vào điều khiển Do tín hiệu vào là hàm bậc đơn vị (P = 100%) nên: (3.2) Theo hình 2.9 thì tín hiệu ra gần đúng như sau: c(t) = f (t – T1) (3.3) Trong đó: f(t) = K(1-e-t/T2) Tra bảng biến đổi Laplace ta được: (3.4) Do đó áp dụng định lý chậm trễ ta có: (3.5) Vậy hàm truyền của lò nhiệt có dạng: (3.6) Phương trình (2.6) là phương trình hàm truyền của lò nhiệt. Vì hàm truyền nhiệt có chứa khâu trễ mà đặc tính nhiệt có độ trễ rất lớn do đó phải có phương pháp điều chỉnh thật thích hợp để được tín hiệu nhiệt ra có một giá trị theo ý muốn. Tuy nhiên quá trình ra nhiệt cho các phôi thép không như quá trình gia nhiệt cho các lò nhiệt trong phòng thí nghiệm dùng trong các lĩnh vực sinh học để gia nhiệt cho lò nuôi một tế bào sống thì cần một nhiệt độ chính xác và trong khoảng sai số đủ nhỏ cho phép. Trong quá trình gia nhiệt cho phôi thép để phục vụ quá trình cán thì lượng dung sai về nhiệt có thể đáng kể vì nhiệt độ của lò lên tới vài nghìn độ do đó quá trình điều khiển không cần chính xác tuyệt đối như trong các phòng thí nghiệm. Trong lò nhiệt để gia nhiệt cho phôi thép có một nhiệt độ thích hợp thì người ta có nhiều cách để duy trì nhiệt độ trong khoảng mong muốn như điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu để gia nhiệt hoặc có thể dùng các ống gió để giảm nhiệt độ lò nếu nhiệt độ lò lên cao hơn giá trị yêu cầuChính những cách điều khiển nhiệt độ của lò như vậy nên nhiệt độ lò có thể có dung sai với lượng rất lớn nhưng vẫn đảm bảo được nhiệt độ để gia nhiệt cho phôi thép. 3.2.2. Hệ thống điều khiển nhiệt độ lò nung Hình 3.10. Hệ thống điều khiển nhiệt độ lò nung Nguyên lí điều khiển nhiệt độ như sau: Tín hiệu từ can nhiệt của vùng 1 được đưa vào bộ TIC, bộ TIC là bộ hiển thị và đưa tín hiệu dòng trong dải 4- 20mA vào bộ OFIC so sánh với tín hiệu đặt sẽ quyết định điều chỉnh góc mở của van dầu đưa vào mỏ đốt. Cũng lấy tín hiệu từ can nhiệt đưa vào bộ Convester để chuyển đổi thành tín hiệu dòng cộng với tín hiệu từ bộ CHINO đưa vào bộ Hony Well để chuyển thành tín hiệu dòng chung sau đó đưa vào bộ AFIC và quyết định tín hiệu để mở van gió đưa vào mỏ đốt. Sơ đồ nguyên lý cấp khí và dầu cho lò nung. Hình 3.11. Nguyên lý cấp dầu và khí nén cho lò nung I, II, III: Cấp dầu cho 3 vùng (I: 480 l/h. II, III:1020l/h) I*, II*,III*: Cấp khí nén cho 3 vùng 1: Téc dầu 25.000 l, 2: Sấy dầu, 3: Đoạn nối ống mềm, 4: Thiết bị lọc song công, 5: Bộ lọc dầu tổng, 6: Bộ tổng dầu, 7: Van Dg40. Pg16, 8: Van tuần hoàn dầu, 9: Bơm dầu ( 2 bơm), 10: Cầu dao rơle áp lực dầu, 11: Các đồng hồ đo áp lực dầu P1, 12: Van chặn dầu tổng, 13: Bộ gia nhiệt dầu chung, 14: Van Dg32.Pg16, 15: Lọc dầu nhánh (3 cái), 16: Đo lưu lượng dầu nhánh (3 cái), 17: Van điều khiển dầu nhánh (3 cái), 18: Bộ gia nhiệt dầu nhánh 15KW (3 cái), 19: Lọc dầu tinh vào từng mỏ đốt (12 cái), 20: Bình ổn áp khí nén (0.75 – 1) m3 , 21: Van Dg40.Pg16, 22: Các đồng hồ đo áp lực khí nén P2, 23: Cầu dao rơle áp lực khí né, 24: Van Dg32.Pg16, 25: Van điều hoà khí nén (3 van), 26: Chụp vòng bịt kín, 27: Van điều chỉnh tỷ lệ khí nén (3 cái), 28: Van một chiều, 29: Đồng hồ đo lưu lượng khí nén, 30: Mỏ đốt FRC 50Q và FRC 20Q, 31: Van kiểm tra Dg15.Pg16 (4 cái). Dầu được cấp từ téc dầu 25.000 l qua bộ sấy dầu 2 được chuyển tới thiết bị lọc song công, ở đây dầu được tách làm sạch nước và được đưa vào bộ lọc dầu tổng để đưa vào bộ tổng dầu. Dầu được cấp cho các bơm dầu qua các van vào bộ gia nhiệt dầu chung có công suất 40KW. Để giám sát nhiệt cho dầu người ta dùng các cảm biến nhiệt t1, t2, t3. Dầu được chia ra làm 3 nhánh và cho vào 3 bộ lọc nhánh qua các bộ đo lưu lượng dầu qua van điều khiển dầu nhánh để cấp cho các bộ gia nhiệt riêng của từng nhánh để cấp cho các mỏ đốt. Khí cũng được cấp từ bình ổn áp khí nén và được giám sát áp suất bởi P2 và được phân ra làm 3 nhánh chính qua các van điều hoà khí nén cấp cho van điều chỉnh tỷ lệ khí nén và cấp cho các mỏ đốt. Để điều khiển nhiệt độ cho lò được thích hợp với công nghệ thì người ta dùng các van cơ khí để thay đổi lưu lượng dầu và khí. Đồng thời để điều khiển các van này thì người ta dùng động cơ bước điều chỉnh góc mở van. 3.3.GIAO DIỆN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ Màn hình giám sát nhiệt độ trong lò được biểu diễn trên hình 3.12. Gồm 3 vùng nhiệt được hiển thị với các thông số tương ứng với 3 vùng nhiệt của lò. Hình 3.12. Giao diện giám sát nhiệt độ lò nung KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, cùng với sự hướng dẫn của Cô giáo Trần Phương Thảo, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn và giải quyết được một số vấn đề nêu ra: 1. Giới thiệu những đặc điểm cơ bản của ngành cán thép Việt Nam, khái quát sơ bộ về công nghệ cán thép. 2. Nghiên cứu tổng quan về dây chuyền cán thép thanh và thép dây của công ty thép Việt Nhật. 3. Nghiên cứu hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung phôi. Bên cạnh những vấn đề đã giải quyết được, trong khuôn khổ của đồ án dù đã cố gắng hết sức nhưng do thời gian và năng lực có hạn, nên bản đồ án vẫn còn tồn tại một số nhược điểm sau: 1. Nội dung trang bị điện cho dây truyền cán thép chưa rộng, chưa nghiên cứu cụ thể chi tiết được hết các công đoạn trong dây chuyền. 2. Phần nghiên cứu về giao diện giám sát còn sơ sài. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Quang Hồi (2001) Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại. NXB giáo dục . [2]: Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh (1996) Trang bị điện - điện tử dân dụng máy dùng chung. NXB giáo dục . [3]: Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải Dương Văn Nghi (1996) Điều chỉnh tự động truyền động điện. NXB Khoa học và kĩ thuật. [4]: PGS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn (1991) Điện tử công suất. NXB giao thông vận tải. [5]: Nguyễn Doãn Phước - Phạm Xuân Minh – Vũ Vân Hà Tự động hoá SIMATIC S7 – 300 NXB Khoa học kí thuật. [6]: Nguyễn Ngọc Phương (1999) Kí thuật điều khiển thuỷ khí. NXB giáo dục. [7]: Hồ sơ kĩ thuật công ty thép Việt_Nhật. MỤC LỤC