Đồ Án Tìm Hiểu, Nghiên Cứu Phân Xưởng Xeo – Nhà Máy Giấy Bãi Bằng_08304212092019

1. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
PHẦN MỘT
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG – TỔNG CÔNG TY
GIẤY VIỆT NAM
Nhà máy giấy Bãi Bằng được xây dựng vào những năm 70 của thế kỷ XX,
đây là một công trình hợp tác giữa hai quốc gia là Việt Nam và Thụy Điển.
Công trình này được xây dựng trên một diện tích là 82 hécta tại thị trấn Phong
Châu – huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ, là nhà máy giấy có dây truyền hiện đại
bậc nhất ở nước ta nói riêng và Đông Nam Á nói chung. Nhà máy giấy đã đi vào
hoạt động vào ngày 26/11/1982 với công suất thiết kế là 48.000 tấn bột
/ năm và
55.000 tấn giấy
/năm.
Cũng không ít khó khăn ban đầu mà nhà máy đi vào hoạt động, từ năm
1982-1990 là thời gian có sự trợ giúp của Thụy Điển về chuyên gia, cố vấn kỹ
thuật, tài chính, quản lý, điều hành và tình hình máy móc, trang thiết bị còn mới,
phù tùng thay thế luôn có sẵn. Tuy nhiên sản lượng năm cao nhất (1986) cũng
chị đạt 30.499 tấn giấy/năm (bằng 55% công suất thiết kế).
Tuy nhiên trong quá trình hoạt động, nhà máy giấy đã liên tục phát triển
sản xuất để ngày càng đạt được sản lượng cũng như năng suất lớn hơn. Qua việc
đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân viên, kỹ sư lành nghề và đầu tư nâng cấp dây
truyền sản xuất sản lượng của nhà máy đã ngày càng được nâng cao. Năm 1996
ghi nhận lần đầu tiên nhà máy giấy đạt và vượt năng suất thiết kế với sản lượng
đạt 57.000 tấn Giấy. Tiếp đó năm 2001 nhà máy giấy sản xuất đạt 72.850 tấn
giấy, năm 2002 đạt 75.865 tấn giấy. Do yêu cầu của thị trường, năm 2003 nhà
máy tiến hành đầu tư mở rộng giai đoạn 1 nhằm nâng công suất lên 61.000 tấn
bột
/năm và đến năm 2006 đã đạt 100.000 tấn giấy
/năm đánh dấu một quá trình phát triển
đi lên của mình.
Trong năm 2004 nhà máy giấy Bãi Bằng đã đổi thành Tổng công ty giấy
Việt Nam hoạt động theo mô hình công ty mẹ - công ty con. Xí nghiệp vận tải
được tách ra thành công ty Vận Tải Và Chế Biến Lâm Sản bên cạnh nhà máy
sản xuất giấy.Hiện nay, nhà máy sản xuất của tổng công ty bao gồm :
• Nhà máy điện
• Nhà máy hoá chất
• Xí nghiệp bảo dưỡng
• Nhà máy giấy:
+ Phân xưởng nguyên liệu
+ Phân xưởng bột
+ Phân xưởng giấy
+ Phân xưởng hoàn thành
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

2. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
PHẦN HAI
TỔNG QUAN VỀ CÁC NHÀ MÁY, PHÂN XƯỞNG VÀ QUÁ
TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY
I. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY
Để hình thành nên giấy từ những nguyên liệu cơ bản ban đầu là tre, nứa, gỗ
phải qua một loạt các quá trình xử lý tại các nhà máy và các phân xưởng trong
nhà máy giấy. Tuy nhiên quá trình sản xuất giấy có thể chia thành các công đoạn
cơ bản:
• Chuẩn bị nguyên liệu
• Nấu bột
• Xeo giấy
• Hoàn thành sản phẩm
(Hình vẽ quy trình sản xuất giấy – trang sau)
1. Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu làm bột giấy là tre, nứa, gỗ được chứa tại các bãi, sau đó được
cẩu trục đưa lên bãi máy chặt và chia làm 2 tuyến: một tuyến sợi dài là tre, nứa
và một tuyến sợi ngắn là gỗ.
Tre, nứa từ bãi chứa được đưa vào băng truyền và được phun rửa trước khi
đưa vào máy chặt. Tại máy chặt, tre được đập dập, chặt thành mảnh nhỏ sau đó
được đưa qua hệ thống sàng chọn và được rửa rồi qua băng tải đến sân chứa
mảnh.
Gỗ được đưa đến bộ phận bóc vỏ bằng băng tải xích và được đưa vào
thùng bóc vỏ. Sau khi bóc vỏ chúng được phun rửa sạch rồi đi vào máy chặt
mảnh. Mảnh gỗ thu được phải có kích thước: dài từ 25 -35 mm, rộng 10 -20
mm., dày 3 - 4 mm. Năng suất máy chặt gỗ là 40 tấn/h. Sau đó, mảnh gỗ được
đưa qua hệ thống sàng chọn vì nếu mảnh quá dày sẽ không thực sự thẩm thấu
trong khi nấu và sẽ cho nhiều mảnh sống trong bột. Còn nếu mảnh quá dài sẽ
gây ra sự cố khi nạp mảnh và phóng bột. Sau khi sàng, mảnh được băng tải đưa
ra sân chứa mảnh gỗ. Những mảnh không hợp quy cách được chặt lại.
Từ các đống mảnh, mảnh được vận chuyển tới các nồi nấu bằng hệ thống
băng tải và vít tải. Lúc này tỉ lệ của mảnh gỗ và mảnh tre nứa được các hệ thống
các bàn cào cào lấy mảnh từ bãi chứa. Sau đó tất cả được trộn chung vào xilô
đưa lên băng tải bằng các vít. Tỉ lệ mảnh tre nứa cũng như quá trình vận hành
của hệ thống chặt mảnh gỗ, tre nứa đều được giám sát và điều khiển từ hệ thống
DCS trong khu vực nấu bột.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

3. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

4. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Gỗ được đưa đến bộ phận bóc vỏ bằng băng tải xích, băng tải xích đưa gỗ
vào thùng bóc vỏ. Sau đó, mảnh gỗ được đưa qua hệ thống sàng chọn để lọc ra
những mảnh gỗ chặt không đúng kích thước yêu cầu, vì nếu mảnh quá dày sẽ
không thực sự thẩm thấu trong khi nấu và sẽ cho nhiều mảnh sống trong bột.
Còn nếu mảnh quá dài sẽ gây ra sự cố khi nạp mảnh và phóng bột. Sau khi sàng,
mảnh được băng tải đưa ra sân chứa mảnh gỗ. Còn những mảnh không hợp quy
cách được chặt lại. Sau đó tất cả được trộn chung vào xilô đưa lên băng tải bằng
các vít. Các băng tải sẽ đưa mảnh tre, gỗ đến nồi nấu để thực hiện công đoạn
nấu bột.
2. Nấu bột
Trong công đoạn nấu bột, các quá trình lần lượt được thực hiện để nấu từ
mảnh tre, gỗ thành bột giấy. Các quá trình lần lượt sẽ là: Quá trình nấu; quá
trình rửa; quá trình sang; quá trình tẩy.
Mảnh nguyên liệu từ xilô chứa ở công đoạn chuẩn bị nguyên liệu được nạp
vào nồi nấu, quá trình này sảy ra theo mẻ. Cùng với các mảnh nguyên liệu là hơi
công nghiệp (quá trình xông hơi) và dịch nấu được nạp vào nồi nấu. Nồi nấu
được duy trì các điều kiện trong một thời gian để cho phân rã được các mảnh
nguyên liệu thành bột (đây là thời gian bảo ôn).
Sau khi bột được nấu xong, sẽ qua quá trình phóng đỉnh và phóng đáy để
đưa sang bể chứa. Bột được đánh tơi thành các sơ sợi riêng biệt rồi đưa tới quá
trình rửa bột
Sau khi bột được đưa tới máy rửa lọc, quá trình rửa nhằm mục đích tách
dịch ra khỏi bột đồng thời thu hồi lại hóa chất, tránh ô nhiễm môi trường và bên
cạnh đó là thu hồi lại các chất hòa tan trong hỗn hợp bột – dịch làm nhiên liệu.
Để thu hồi hóa chất, dịch được đưa qua hệ chưng bốc.
Bột sau khi được rửa sẽ đến quá trình sàng. Sàng bột được thực hiện qua
nhiều giai đoạn từ sàng thô đến sàng tinh. Sàng bột nhằm đạt được bột đạt yêu
cầu, các sợi tách rời nhau, bên cạnh đó là phải loại hết cát, tạp chất và các mấu,
mắt gỗ chưa hình thành nên sợi bột. Sau khi sàng, bột được đưa đến bể chứa để
đưa sang quá trình tẩy trắng.
Tẩy trắng là quá trình cuối cùng trong công đoạn nấu bột tại phân xưởng
bột. Sau khi qua quá trình tẩy trắng, bột sẽ có những hóa tính và lý tính theo
mong muốn. Trong quá trình tẩy trắng, bột sẽ lại được đi qua 4 giai đoạn nhỏ:
Bột được Clo hóa bằng Cl2 tiếp đó là kiềm hóa để loại bỏ hợp chất màu, sau đó
tẩy tiếp bằng NaClO và cuối cùng là đưa vào bể chứa để đưa sang quá trình Xeo
giấy.
3. Xeo giấy
Xeo giấy gồm 4 quá trình cơ bản để hình thành nên tờ giấy: Chuẩn bị bột,
đưa bột lên lưới; sấy; quá trình ép; cuộn giấy và cắt cuộn.
Bột giấy từ công đoạn nấu bột được chứa trong bể chứa, cùng với bột nhập
ngoài và cộng thêm tận dụng lại các bột phế phẩm của quá trình sau được đưa
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

5. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
vào các bể đánh tơi. Sau đó được bơm sang các bể trộn để được một thành phần
(dung dịch) bột có chỉ tiêu về nồng độ mong muốn.
Bột trong các bể trộn được đưa qua hệ thống nghiền thô và nghiền tình
(trong đó có cả hai loại: nghiền đĩa và nghiền côn) nhắm cho độ mịn của bột đạt
yêu cầu. Sau quá trình nghiền, bột được đưa vào bể trộn cuối cùng, bể này chính
là bể quyết định nồng độ bột đưa vào Xeo giấy. Bột từ bể trộn đưa sang bể máy
và bơm đến bộ phận đưa bột lên lưới.
Sau khi bột được bơm từ bể máy, bột sẽ được trộn các loại hóa chất, phụ
gia để có các đạt các chỉ tiêu chất lượng: độ tro, độ trắng, màu sắc, độ bền… Bột
được đưa qua hai hệ thống lọc và sàng để loại bỏ bỏ cát, tạp chất đồng thời thu
lại lượng bột lẫn trong đường thải của chính các hệ thống đó.
Bột được đưa vào Head Box – Hòm phun để phun lên lưới hình thành nên
tờ giấy, kết thúc quá trình chuẩn bị bột và đưa bột lên lưới.
Sau khi bột được đưa lên lưới, các hệ thống lưới, hút chân không sẽ tách bỏ
thành phần nước ra và hình thành nên tờ giấy. Sau đó là giấy bắt đầu đưa vào hệ
thống sấy. Hệ thống sấy có tác dụng loại bỏ dần thành phần nước để cho giấy
đạt được đến một độ ẩm yêu cầu. Cuối của quá trình sấy (ở đây là sấy nóng) là
một lô sấy lạnh nhằm giảm nhiệt độ của giấy sau khi ra khỏi hệ thống sấy.
Nằm giữa quá trình sấy là quá trình ép giấy. Quá trình ép gồm có ép Keo
và ép Quang nhằm cho giấy có độ dai và bề mặt đạt được chỉ tiêu đặt ra.
Cuối của công đoạn Xeo giấy chính là quá trình cuộn lại và cắt cuộn. Giấy
đi ra khỏi hệ thống sấy và hệ thống ép sẽ được các lô cuộn lại thành các cuộn,
sau đó được chuyển sang bộ phận cắt cuộn để được các khổ giấy theo yêu cầu.
4. Hoàn thành sản phẩm
Giấy cắt cuộn sẽ qua công đoạn hoàn thành sản phẩm, đây là công đoạn
cuối cùng để thành phẩm giấy, trở thành một sản phẩm thương mại. Giấy sẽ
được cắt ra theo các khổ, được đóng gói, kết thúc quá trình sản xuất giấy.
II. TỔNG QUAN VỀ CÁC NHÀ MÁY, CÁC PHÂN XƯỞNG
Nhà máy giấy Bãi Bằng là một nhà máy theo kiểu khép kín, bên cạnh các
phân xưởng sản xuất như: Phân xưởng nguyên liệu, phân xưởng nấu bột, phân
xưởng Xeo giấy, phân xưởng hoàn thành thì nhà máy còn có hai nhà máy con
bên trong nó nhằm phục vụ cho chính quá trình sản xuất. Đó là nhà máy điện và
nhà máy hóa chất.
Trong đồ án này, chúng em xin trình bày tổng quan về một số phân xưởng và
nhà máy.
1. Nhà máy điện
Nhà máy điện có nhiệm vụ cung cấp điện năng, hơi công nghiệp, nước và
khí nén cho dây truyền sản xuất bột và giấy. Ngoài ra nó còn phục vụ cho nhu
cầu đời sống sinh hoạt của nhà máy và khu dân cư xung quanh.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

6. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Nhà máy nhiệt điện hoạt động với công suất tổng cộng là 28 Kw. Nhà máy
gồm hai lò đốt sinh hơi. Lò chính gọi là lò hơi Động lực sử dụng than đốt (tiêu
thụ 145 tấn than
/h) cho công suất phát điện là 16 Kw. Lò phụ gọi là lò hơi Thu hồi
sử dụng việc đốt dịch đen để phát điện (tiêu thụ 36 tấn dịch
/h) cho công suất phát
điện là 12 Kw.
Nhà máy có trạm động lực gồm: Trạm hút nước từ sông Lô cung cấp lượng
nước cho toàn bộ nhà máy; trạm sử thô lý nước từ trạm hút; trạm xử lý bổ xung.
Phần chính trong nhà máy điện chính là hệ thống các lò hơi và cung cấp hơi.
Hai lò hơi Động lực và Thu hồi hoạt động tạo ra hơi công nghiệp phục vụ cho
các phân xưởng khác trong nhà máy (hệ thống hơi thứ cấp). Tuy nhiên phần
chính hai lò hơi cung cấp hơi cho hai tuabin đối áp 12 Mw và tuabin ngưng tụ
16 Mw (hệ thống hơi sơ cấp). Hệ thống điều khiển sử dụng các bộ điều khiển
như: Bộ điều chỉnh áp lực, điều chỉnh quá trình cháy, điều chỉnh áp suất buồng
đốt… giúp cho các nồi hơi ổn định trong quá trình vận hành.
Để phân phối điện năng do hai cặp tuabin sinh ra, nhà máy điện có hệ thống
phân phối điện năng được nối với lưới điện quốc gia 110 Kv theo hai tuyến
riêng biệt 110 Kv Thác Bà và 110 Kv Việt Trì. Hệ thống có một biến thế chính
công suất 25 MVA, 110Kv/10Kv, hai thanh cái để cung cấp cho những nhu cầu
của các phân xưởng trong nhà máy giấy Bãi Bằng. Nhà máy điện có thể cung
cấp đủ điện cho nhu cầu và một phần hòa vào lưới điện quốc gia, tuy nhiên khi
không đủ công suất thì nó có thể nhận điện từ lưới điện.
Bên cạnh việc cung cấp điện năng, thì nhà máy điện còn có ba máy nén khí
hoạt động bằng mô tơ điện để cung cấp khi nén cho nhu cầu toàn nhà máy giấy
Bãi Bằng. Có một trạm cung cấp nước, với xử lý thô và xử lý nước sạch để cung
cấp cho nhu cầu sử dụng nước vào việc rửa nguyên liệu (tre, nứa, gỗ), hay nước
sản xuất, nước sinh hoạt.
Nhà máy điện được giám sát và điều khiển hoàn toàn bằng hệ thống điều
khiển phân tán.
2. Phân xưởng nấu bột
Phân xưởng nấu bột có nhiệm vụ chính là nấu các mảnh tre, gỗ, tạo chúng
thành bột giấy (tạo ra các sơ sợi bột) để Xeo thành giấy.
Phân xưởng nấu bột có ba nồi nấu hình trụ đứng (và đang nâng cấp thêm
một nồi thứ tư) để nấu mảnh thành bột. Các nồi nấu này hoạt động theo mẻ, sử
dụng hơi công nghiệp để nấu mảnh. Năng suất nấu bột là 150 tấn/ngày.
Bên cạnh các nồi nấu là các bể phóng có dung tích 400 m3
để phóng bột ra
hỏi nồi nấu. Sau bể phóng là các bể chứa, các bể này có cánh khuấy hai tầng
nhằm đánh tơi các dăm mảnh đã được nấu thành các sơ sợi riêng biệt.
Hệ thống rửa bột gồm bốn máy lọc rửa vận hành bằng mô tơ điện thông
qua bộ giảm tốc bánh răng – trục vít. Mỗi máy lọc rửa có lô quay bọc lưới bên
ngoài, và hoạt động theo nguyên tắc hút chân không.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

7. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Hệ thống sàng gồm rất nhiều loại sàng, các loại sàng này sẽ được đặt liên
tiếp nhau trong hệ thống sàng để có thể thực hiện sàng qua nhiều giai đoạn từ
sàng thô đến sàng tinh.
Phục vụ cho nấu bột, rửa, sàng, tẩy có các hệ thống phụ trợ như: Hệ thống
không khí, hệ thống pha loãng, hệ thống điều khiển mức, hệ thống làm mát… và
một hệ chưng bốc nhằm thu hồi lại hóa chất và tận dụng nhiên liệu. Toàn bộ
phân xưởng được điều khiển, giám sát bằng hệ thống điều khiển phân tán kết
hợp với các panel cấp trường.
3. Phân xưởng xeo giấy
Phân xưởng xeo giấy có nhiệm vụ từ bột giấy của phân xưởng nấu bột, qua
quá trình xeo hình thành nên tờ giấy.
Trong phân xưởng xeo có hai máy Xeo hoạt động song song với nhau. Các
máy Xeo đều có các hệ thống: Chuẩn bị bột, sấy, ép, cắt cuộn vận hành theo
kiểu liên tục, trình tự từ đầu đến cuối. Chuẩn bị bột là hệ thống gồm các phần có
chức năng riêng biệt: phần bể trộn, phần nghiền, phần hóa chất phụ gia, phần
sàng – lọc, phần lên lưới và hình thành giấy.
Phần đầu cảu hệ thống chuẩn bị bột của mỗi máy Xeo là phần tiếp nhận bột
(phần này được cả hai máy Xeo xử dụng chung), nó gồm có sáu thùng trộn (hai
thùng trộn bột nội – bột do nhà máy tự sản xuất, ba thùng trộn bột nhập ngoại và
một thùng trộn bột hỏng tái sử dụng). Sáu thùng nầy có tác dụng đánh tơi bột
trước khi được đưa sang các thiết bị khác trong hệ thống. Sau đó là hệ thống các
bể trộn để pha loãng dần nồng độ bột. Mỗi máy Xeo có 5 bể trộn, trong đó bốn
bể trộn sơ cấp để trộn bột ở cấp trung gian và một bể trộn chính dể quyết định
nồng độ bột trước khi đưa lên lưới để xeo giấy.
Phần nghiền trong máy Xeo sẽ giúp cho bột có độ mịn đạt yêu cầu. Hệ
thống nghiền gồm có nghiền thô và nghiền tinh. Nghiền thô lại có hai loại thiết
bị là nghiền đĩa và nghiền côn, có một máy nghiền đĩa còn lại có bốn máy
nghiền côn. Nghiền tinh gồm hai máy loại nghiền côn.
Hóa chất và phụ gia: Chất bảo lưu, Bentonite, màu, OBA, Keo AKD, chất
độn CaCO3, mỗi loại đều có 1 hệ thống các bể chứa và bơm để cấp cho máy
Xeo. Phần lên lưới và hình thành hay còn gọi là đầu máy Xeo là một loạt thiết bị
liên hợp gồm có hòm phun bột, bộ phận lưới kết hợp với các bơm hút chân
không và các chăn ép.
Hệ thống sấy trong máy Xeo gồm có sáu nhóm sấy, hoạt động chủ yếu trên
nguyên tắc sấy tiếp, tức là giấy tiếp xúc trược tiếp với các lô nóng. Mỗi nhóm
sấy có nhiều lô sấy được cung cấp nhiệt bởi hơi công nghiệp. Ngoài các lô sấy là
hệ thống các bình ngưng, bơm và giàn trao đổi nhiệt giúp cho sự tuần hoàn hơi,
nước ngưng và thu hồi nhiệt.
Ép keo là ép tinh bột lên bề mặt tờ giấy nhằm đạt độ dai và độ thấm hút
của tờ giấy. Ép quang làm cho tờ giấy mịn hơn. Hai hệ thống này sử dụng kiểu
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

8. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
ép thủy lực, sử dụng các lô chế tạo đặc biệt, bên cạnh đó là hai máy nén thủy lực
để phục vụ cho hệ thống ép.
Toàn bộ phân xưởng Xeo được điều khiển thông qua 2 hệ thống là hệ
thống điều khiển phân tán (DCS – Distributer Control System) và hệ thống điều
khiển chất lượng (QCS – Quality Control System), ngoài ra còn có các panel
điều khiển ở cấp hiện trường. Hai hệ thống DCS và QCS này gần như độc lập
với nhau, chỉ một vài thiết bị là chịu sự điều khiển của cả hai hệ thống này. Hệ
thống DCS phụ trách điều khiển phần chuẩn bị bột còn QCS thì phụ trách hệ
thống sấy và ép. Các thiết bị điều khiển chính là các biến tần và các PLC.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

9. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
PHẦN BA
TÌM HIỂU PHÂN TÍCH CÁC BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ
TRÌNH TRONG PHÂN XƯỞNG XEO
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRONG
PHÂN XƯỞNG XEO
I. CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
1. Điều khiển quá trình
a. Điều khiển quá trình (Process control): được hiểu là ứng dụng kỹ thuật
điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các quá trình công
nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và an toàn cho con
người, máy móc và môi trường (“Cơ sở điều khiển quá trình” – PGS.TS Hoàng
Minh Sơn).
Điều khiển quá trình có đặc thù riêng của nó:
- Quy mô (quy mô về phạm vi chức năng điều khiển hoặc quy mô về mặt
tổ chức quản lý ) điều khiển quá trình là vừa và lớn.
- Độ tin cậy và tính sẵn sàng luôn là yêu cầu quan trọng đặt ra cho hệ thống
điều khiển quá trình.
- Điều khiển quá trình quan tâm nhất đến bài toán điều chỉnh. Các phương
pháp điều khiển được áp dụng là các phương pháp rất tin cậy và đã được kiểm
chứng nhiều trong thực tế.
- Điều khiển quá trình phải chú ý đến thiết kế công nghệ và các ràng buộc
liên quan. Vì điều đó quyết định đến khả năng vận hành và điều khiển của quá
trình.
- Điều khiển quá trình có đặc thù về mô hình đối tượng, có thể không cần
quan tâm đến mô hình hay có thì đó là những mô hình (mô hình toán học) gần
đúng.
b. Quá trình: Quá trình là một trình tự các diễn biến vật lý, hóa học hoặc
sinh học, trong đó vật chất, năng lượng hoặc thông tin được biến đổi, vận
chuyển hoặc lưu trữ (IEC60050-351 [1], ANSI/ISA 88.01 [2], DIN 19222 [4]).
Quá trình thì có quá trình công nghệ và quá trình kỹ thuật. Quá trình công
nghệ là những quá trình liên quan tới biến đổi, vận chuyển hoặc lưu trữ vật chất
và năng lượng, nằm trong một dây chuyền công nghệ hoặc một nhà máy sản
xuất năng lượng. Quá trình kỹ thuật là một quá trình với các đại lượng kỹ thuật
được đo hoặc/ và được can thiệp. Quá trình kỹ thuật hiểu là một quá trình công
nghệ cùng với các phương tiện kỹ thuật như thiết bị đo và thiết bị chấp hành.
Quá trình có thể phân loại trên cơ số lượng biến vào, biến ra là: quá trình
đơn biến, quá trình đa biến. Quá trình còn có thể phân loại trên cơ sở đặc tính
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

10. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
của các đại lượng đặc trưng là: quá trình liên tục, quá trình gián đoạn, quá trình
rời rạc, quá trình mẻ.
c. Biến quá trình: Biến quá trình là nơi thể hiện trạng thái và diễn biến của
một quá trình. Biến quá trình gồm ba loại:
Biến vào: là một đại lượng hoặc một điều kiện phản ánh tác động từ bên
ngoài vào quá trình. Có thể nói nó thể hiện nguyên nhân của quá trình
Biến ra: là một đại lượng hoặc một điều kiện thể hiện tác động của quá
trình ra bên ngoài. Có thể nói nó thể hiện kết quả của quá trình.
Biến trạng thái: là các biến mang thông tin về trạnh thái bên trong quá
trình. Trong trường hợp nào đó biến trạng thái cũng có thể coi là biến ra.
2. Nhiệm vụ của bài toán điều khiển quá trình
Nhiệm vụ của bào toán điều khiển quá trình là can thiệp các biến vào của
quá trình một cách hợp lý để các biến ra của nó thỏa mãn các chỉ tiêu cho trước,
đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng xấu của quá trình kỹ thuật đối với con người và
môi trường xung quanh. Trong một quá trình thì có thể chỉ can thiệp được đến
biến vào nào đó, hay cũng chỉ cần điều khiển một biến ra nào đó. Trong bài toán
điều khiển quá trình, người ta phân ra có: biến cần điều khiển, biến điều khiển
và nhiễu.
- Biến cần điều khiển (controlled variable): là một biến ra hoặc một biến
trạng thái của quá trình được điều khiển, điều chỉnh sao cho gần với một giá trị
mong muốn hay giá trị đặt hoặc bám theo một biến chủ đạo/ tín hiệu mẫu nào
đó.
- Biến điều khiển (manipulated variable): là một biến vào của quá trình có
thể can thiệp trực tiếp từ bên ngoài, qua đó tác động tới biến ra theo ý muốn.
- Nhiễu: là những biến vào mà không can thiệp được một cách trực tiếp
hay gián tiếp trong phạm vi quá trình đang quan tâm. Nhiễu có thể phân biệt hai
loại: nhiễu quá trình (disturbance), nhiễu đo (noise).
3. Mục đích và chức năng của bài toán điều khiển quá trình
Những mục đích và chức năng của một bài toán điều khiển quá trình được
đặt ra là để cho bài toán điều khiển quá trình đó có khả năng thực hiện được
nhiệm vụ của mình, đó là đảm bảo điều kiện vận hành an toàn, hiệu quả và kinh
tế cho quá trình công nghệ. Phân tích mục đích điều khiển giúp xây dựng các
chức năng cần thực hiện của hệ thống điều khiển quá trình. Các chức năng của
một hệ thống được phân loại và sắp xếp nhằm phục vụ năm mục đích:
• Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: giữ cho hệ thống hoạt
động ổn định tại điểm làm việc cũng như chuyển chế độ một cách trơn tru đảm
bảo các điều kiện theo yêu cầu của chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc,
vận hành thuận tiện.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

11. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
• Đảm bảo năng suất và chất lượng của sản phẩm: đảm bảo lưu lượng sản
phẩm theo kế hoạch sản xuất và duy trì các thông số liên quan chất lượng sản
phẩm.
• Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: giảm thiểu các nguy cơ xảy ra sự cố
cũng như bảo vệ cho con người, máy móc, thiết bị và môi trường trong trường
hợp xảy ra sự cố.
• Bảo vệ môi trường: giảm ô nhiễm môi trường thông qua giảm nồng độ khí
thải độc hại, giảm lượng nước sử dụng và nước thải, hạn chế lượng bụi và khói,
giảm tiêu thụ nhiên liệu và nguyên liệu.
• Nâng cao hiệu quả kinh tế: đảm bảo năng suất và chất lượng theo yêu cầu
trong khi giảm chi phí nhân công, nguyên liệu và nhiên liệu, thích ứng nhanh
với yêu cầu thay đổi của thị trường.
II. ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRONG PHÂN XƯỞNG XEO
Trong phân xưởng xeo có hai Máy xeo là Máy xeo 1 và Máy xeo 2, hai
Máy xeo này tuy có những phần khác nhau trong bộ phận lưới hình thành giấy,
hệ thống ép quang, hệ thống éo keo nhưng về mặt công nghệ, hay bài toán điều
khiển quá trình thì không có gì là khác nhau. Vì vậy trong nội dung đồ án này,
chúng em chọn Máy xeo 1 cũng như các lưu đồ công nghệ của Máy xeo 1 để tìm
hiểu và phân tích.
Quá trình sản xuất trong phân xưởng xeo là một quá trình liên tục, các
phần phía trước hoạt động luôn liên quan và ảnh hưởng tới hoạt động của các
phần sau. Đặc biệt là tính liên tục luôn được đặt lên hàng đầu (đây cũng là đặc
trưng của quá trình sản xuất giấy trong phân xưởng Xeo) không chỉ vì yêu cầu
công nghệ và còn vì hiệu quả kinh tế.
Các lưu đồ P&ID của Máy xeo được trình bày ở các bản vẽ đi kèm.
1. Phân chia các bài toán điều khiển quá trình
Nhìn từ trên lưu đồ P&ID thì trong hệ thống điều khiển quá trình của Máy
xeo, các bài toán luôn nằm xen kẽ nhau trong toàn bộ dây chuyền như bài toán
điều khiển mức, điều khiển nồng độ. Các quá trình đều có liên quan ảnh hưởng
qua lại với nhau, biến ra của quá trình này có thể là biến vào của quá trình kia
hay cũng có khi nó đóng vai trò là nhiễu của một quá trình khác. Vấn đề phân
chia ra các bài toán điều khiển quá trình để tìm hiểu cũng như phân tích không
đơn giản chỉ là việc tách ra các khối gần nhau, hay là phân chia theo chức năng
hoạt động. Việc phân chia ra các bài toán điều khiển quá trình trong hệ thống
điều khiển quá trình của Máy xeo chủ yếu dựa vào mục đích và mối liên hệ lẫn
nhau của các bài toán điều khiển nhỏ tại các thiết bị.
Tại các Máy xeo, sách lược điều khiển được sử dụng chủ yếu và cũng rất
quan trọng là sách được điều khiển phản hồi (feedback control), một vòng đơn.
Tuy nhiên sách lược điều khiển truyền thẳng (), sách lược điều khiển tỉ lệ (ratio
control), điều khiển tầng (cascade control) cũng được sử dụng trong hệ thống.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

12. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Ngoài việc dựa vào đặc điểm của hệ thống điều khiển quá trình của Máy
xeo, vấn đề phân chia hệ thống thành các bài toán điều khiển quá trình nhỏ hơn
để có thể tìm hiểu, phân tích chúng em còn dựa vào những mục đích, chức năng
mà một bài toán điều khiển luôn hướng đến. Trong nội dung đồ án chúng em xin
phân chia hệ thống điều khiển quá trình Máy xeo ra làm năm bài toán:
- Điều khiển quá trình đánh bột và bể trộn
- Điều khiển quá trình nghiền
- Điều khiển quá trình đưa bột lên lưới
- Điều khiển quá trình thu hồi bột nổi và giấy rách
- Điều khiển quá trình bể hỗn hợp
- Điều khiển quá trình hệ thống sấy
2. Các ký hiệu và
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

13. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
CHƯƠNG 2
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐÁNH BỘT VÀ BỂ TRỘN
I. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ ĐÁNH BỘT VÀ BỂ TRỘN
Lưu đồ P&ID của hệ thống bể đánh bột và bể trộn.
(hìnH vẽ)
Nhà máy Xeo sử dụng 3 nguồn nguyên liệu chính là bột nội (từ nhà bột),
bột nhập ngoại và bột từ phế phẩm (bột rẻ rách). Với bột nội và bột nhập ngoại
thì trước khí đưa vào quá trình chuẩn bị bột để xeo giấy thì phải được đánh tan
và hòa loãng ra. Với nồng độ hòa loãng là khoảng 5%, sau đó nồng độ bột mới
tiếp tục được các bể trộn hòa loãng hơn nữa.
Bột nội chứa trong bể Ch70 và Ch71, được bơm sang nhà máy Xeo, cấp cho
2 máy Xeo. Bột được pha loãng đến một nồng độ cần thiết nhờ đường nước cấp
vào trước bơm quạt, sau đó đổ vào bể Ch63 (nồng độ là 4,5%). Bột vào Ch63
được khuấy đều và bơm lên bể Ch66 hoặc máy nghiền đĩa, tuỳ vào chế độ vận
hành. Nếu được bơm lên máy nghiền đĩa thì sau đó bột được đưa vào bể Ch65,
tuy nhiên trong chế độ vận hành khác bột sẽ được bơm lên bể Ch66 sau khi qua
máy nghiền đĩa. Các chế độ vận hành này nhằm đảm bảo lượng bột cấp cho nhà
máy, chủ động được chất lượng bột và thuận tiện khi vận hành. Ví dụ: khi bột
đảm bảo chất lượng hay cần sửa chữa, thay thế máy nghiền đĩa thì dùng chế độ
BY PASS tức là bột không qua nghiền đĩa nữa. Nếu độ nghiền của bột chưa đáp
ứng yêu cầu thì cần phải cho bột qua máy nghiền.
Bột ngoại được chứa trong 3 bể Ch60, Ch61 và Ch62. Bột trong các bể này
được pha loãng nhờ một đường nước pha loãng cấp vào mỗi bể, được nghiền rồi
qua một sàng để làm sạch bột, tách các cục bột và làm cho bột đồng đều về nồng
độ. Bột từ các bể này tiếp tục được khuấy trộn, pha loãng đến nồng độ mong
muốn trong các bể ChN64-1 và ChN64-2 (nồng độ là 4,5%). Bột từ bể ChN64-2
được bơm lên máy nghiền đĩa hoặc tới bể Ch65.
Từ máy nghiền đĩa có một đường hồi lưu bột trở về lại các bể Ch63 và
ChN64-2, nhằm đảm bảo chất lượng bột sau khi nghiền và lượng bột vào các
máy nghiền nằm trong giới hạn cho phép.
Từ bể Ch65 và Ch66, bột được bơm đến hệ thống nghiền thô. Hai bể này
cũng có 2 đường để nhận hồi lưu trở lại từ hệ thống nghiền thô.
II. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Mục đích chính của phần này trong máy Xeo chính là đảm bảo cho bột
được đồng đều, nồng độ đạt đến 1 mức yêu cầu và ổn định, ở đây nồng độ yêu
cầu là 4,5% cho các bể trộn thứ nhất và 4% cho các bể trộn thứ hai. Còn máy
nghiền đĩa chỉ đóng vai trò phụ và hỗ trợ cho hệ thống nghiền phía sau.
Từ mục đích đặt ra, ta thấy bài toán điều khiển quá trình được sử dụng cho
các bể trộn đó chính là bài toàn về ổn định mức trong các bể và bài toán về ổn
định nồng độ.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

14. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Mức bột trong bể Ch63 được điều khiển bằng bộ điều khiển L01, điều
khiển độ mở van của 2 van cấp bột từ 2 đường bột là từ Ch70 và Ch71. Điều
khiển mức cho bể ChN64-2 bằng bộ điều khiển L02 còn bể ChN64-1 thì thông
qua điều khiển 2 van cấp bột từ bể chứa bột ngoại tới bể ChN64-1 và ChN64-2.
Ổn định mức cho bể Ch65 là bộ điều khiển mức L03, cho bể Ch66 là bộ điều
khiển mức L04.
Nồng độ tại các bể được điều khiển bằng việc cấp nước trắng tại các đường
bơm ra của bể trước bơm vào bể sau. Để điều khiển nồng độ tại bể ChN64-1 thì
tại ba bể chứa bột ngoại Ch60, Ch61, Ch62 nước trắng được cấp vào, các van
được điều khiển thông qua việc đặt cho bộ điều khiển B001, B004, B007. Điều
khiển nồng độ của bể ChN64-2 được thực hiện bằng bộ điều khiển Q11N. Điều
khiển nồng độ cho bể Ch63 được thực hiện bằng bộ điều khiển Q07. Các bộ
điều khiển trên đều điều khiển các van cấp nước trắng từ bể Ch69 (White water
storage chest).
Nồng độ tại bể Ch65 được điều khiển bởi bộ điều khiển Q02, nồng độ tại
bể Ch66 được điều khiển bở bộ điều khiển Q01. Còn trước khi bột được đưa vào
hệ thống nghiền thô, thì nồng độ lại được điều khiển bởi 2 van cấp nước trắng
vào đường bơm ra. Hai bộ điều khiển 2 van đó là Q03 ứng với đường bột ra sau
bể Ch65 và Q04 ứng với đường bột ra sau bể Ch66.
1. Nhìn từ quan điểm công nghệ
Từ những đặc điểm công nghệ của hệ thống đánh bột và bể trộn, các đại
lượng biến vào và biến ra được phân chia:
• Các đại lượng vào:
+ Lưu lượng bột nội vào: FBP- in
+ Lưu lượng bột ngoại vào: FPP - in
+ Lưu lượng nước trắng cấp vào các bể: Fw.w (w.w – white water)
• Các đại lượng ra:
+ Nồng độ bột nội ra: QBP
+ Nồng độ bột ngoại ra: QPP
+ Lưu lượng bột nội đra: FBP– out
+ Lưu lượng bột ngoại ra: FPP- out
2. Nhìn từ quan điểm điều khiển quá trình
Lượng nước trắng cấp vào đường bơm bột ra của các bể quyết định đến
nồng độ bột của bể sau đó. Mức trong các bể đóng vai trò làm giảm sự bất đồng
đều của nồng độ bột, bên cạnh đó còn giữ cho hệ thống luôn luôn vận hành liên
tục. Phân tích bài toán điều khiển quá trình đánh bột và bể trộn trên cơ sở mục
đích của điều khiển quá trình
• Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru:
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

15. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Việc duy trì hệ thống vận hành ổn định, trơn tru là yêu cầu đặt ra hàng đầu
đối với dây truyền sản xuất giấy nói chung và hệ thống các Máy xeo trong phân
xưởng xeo nói riêng. Việc vận hành ổn định, trơn tru càng có ý nghĩa qua trọng
hơn khi mà hệ thống đánh bột và bể trộn lại là phần đầu tiên trong hệ thống
chuẩn bị bột của máy xeo, nó cần phải được vận hành ổn định, trơn tru để không
làm ảnh hưởng đến các quá trình sau.
Các bể đánh bột và các bể trộn đóng vai trò trong việc duy trì cho hệ thống
luôn được vận hành trơn tru. Một lượng bột luôn có sẵn trong các bể giúp cho
việc cung cấp liên tục cho các bơm bơm đi cung cấp cho những phần sau đó nhờ
việc điều khiển duy trì mức trong các bể luôn ổn định. Bên cạnh đó các bơm
cũng được vận hành liên tục (không có sự can thiệp của các bộ điều khiển vào
quá trình vận hành vào các bơm) vì thế quá trình luôn được đảm bảo sao cho ổn
định và trơn tru nhất.
• Đảm bảo năng suất và chất lượng của sản phẩm:
Năng suất của hệ thống bể đánh bột và bể trộn quyết định đến năng suất
của máy xeo. Để có được năng suất cao nhất, tức là các Máy xeo phải hoạt động
liên tục thì việc duy trì cho hệ thống luôn ổn định, trơn tru là điều kiện đầu tiên.
Sau đó hệ thống hệ thống luôn vận hành liên tục để sao cho cung cấp lượng bột
liên tục cho Máy xeo sản xuất giấy.
Chất lượng của giấy được đánh giá dựa theo các chỉ tiêu về độ mịn, độ dai,
độ tro… Mà các chỉ tiêu đó phần lớn phụ thuộc vào độ đồng đều và nồng độ của
bột. Mặc dù sau hệ thống các bể đánh bột và các bể trộn này thì còn rất nhiều
các bể khác, nhưng hệ thống các bể đánh bột và bể trộn giúp cho dây truyền sản
xuất đạt được các chỉ tiêu. Hệ thống ba bể đánh bột ngoại và hai bể đánh bột nội
giúp cho bột luôn được đồng đều, bên cạnh đó các bể trộn đều có các cánh
khuấy để đảm bảo sự đồng đều của bột tại các bể đó. Hệ thống các bể trộn liên
tiếp nhau có khả năng hòa loãng và ổn định nồng độ bột dễ dàng hơn, khả năng
điều khiển nồng độ dễ hơn dẫn đến đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt hơn.
Bên cạnh đó, các đường hồi lưu của những bể chứa phía sau được bơm về
các bể phía trước nhằm nâng cao sự đảm bảo các chỉ tiêu của bột, nâng cao chất
lượng sản phẩm.
• Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn:
Vấn đề an toàn trong nhà máy luôn được đặt lên hàng đầu, vì thế trong bất
cứ một hệ thống, một thiết bị nào cũng luôn được tính đến vấn đề an toàn. Việc
đảm bảo an toàn cho hệ thống thì trong thiết kế, hệ thống luôn được trang bị các
thiết bị phục vụ cho công tác giám sát và cảnh báo. Các thiết bị đó có thể là các
van an toàn, các thiết bị hiển thị và cảnh báo.
Tuy nhiên không chỉ hệ thống được thiết kế an toàn bằng việc lắp đặt các
thiết bị phục vụ cho công tác giám sát, cảnh báo mà ngay trong bài toán điều
khiển quá trình, vấn đề an toàn hệ thống cũng được giải quyết. Trong các bộ
điều khiển mức, để đảm bảo cho bột không tràn khỏi bể, hay trong bể không có
bột (khi đó bơm sẽ vận hành không tải sẽ có thể gây ra nguy hiểm) bộ điều
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

16. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
khiển luôn có hai mức là H (Hight) và L (Low). Bên cạnh đó là việc thiết kế
nhiều chế độ vận hành để đảm bảo sửa chữa thiết bị, tránh gây hỏng hóc mất an
toàn mà vẫn đảm bảo tính vận hành liên tục.
• Bảo vệ môi trường:
Bột luôn được chứa trong các bể kín hoặc các bể này luôn được điều khiển
để đảm bảo mức trong bể, vì thế vấn đề bảo vệ môi trường luôn được đảm bảo.
Bên cạnh đó hệ thống được vận hành bởi các thiết bị điện hoặc thủy lực nên
cũng không gây ra ô nhiễm môi trường.
• Nâng cao hiệu quả kinh tế:
Đảm bảo hệ thống ổn định, trơn tru, vận hành an toàn, đạt năng suất chất
lượng sản phẩm cũng chính là đảm bảo mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế.
Việc sử dụng máy nghiền đĩa và các chế độ hoạt động khác nhau chính là để
đảm bảo chất lượng sản phẩm mà vẫn đạt được hiệu quả kinh tế. Các chế độ
hoạt động chính là quá trình nghiên cứu và phát triển thêm trong quá trình vận
hành sản xuất của nhà máy. Đây chính là phần mang lại tiết kiệm về nhiêu liệu,
nguyên liệu, đạt hiệu quả kinh tế rất lớn.
Bên cạnh đó việc sử dụng tách biệt hai loại bột nội, bột ngoại để đưa đến
bể trộn hỗn hợp giúp cho tiết kiệm về chi phí sản xuất (vì giá thành của bột nhập
ngoại cao).
Từ những phân tích theo quan điểm công nghệ và quan điểm điều khiển
quá trình thì hệ thống đánh bột và các bể trộn được thể hiện qua sơ đồ khối như
sau:
• Biến điều khiển:
+ Lưu lượng nước trắng cấp vào các bể: Fw.w
• Nhiễu quá trình:
+ Lưu lượng bột nội vào: FBP- in
+ Lưu lượng bột ngoại vào: FPP- in
• Biến cần điều khiển:
+ Nồng độ bột nội ra: QBP
+ Nồng độ bột ngoại ra: QPP
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

17. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
III. CÁC BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN
Trong bài toán tổng quát về điều khiển quá trình hệ thống đánh bột và bể
trộn như đã được phân tích ở trên, xét về mặt điều khiển nó có thể chia ra được
thành các bài toán điều khiển ở cấp độ nhỏ hơn. Những bài toán điều khiển nhỏ
này rất điển hình không chỉ trong phần đánh bột và bể trộn hay trong phân
xưởng xeo mà còn điển hình trong cả nhà máy giấy và trong các nhà máy công
nghiệp khác. Trong nội dung về phần này, chúng em sẽ trình bày về hai bài toán
điều khiển quá trình nhỏ, đó là: bài toán điều khiển mức, bài toán điều khiển
nồng độ.
1. Bài toán điều khiển mức
Nhìn trên lưu đồ P&ID, phần bể đánh bột và các bể trộn, điều khiển mức
được sử dụng cho tất các các bể: Ch63, ChN64-2, Ch65, Ch66.
Tổng quát về một bài toán điều khiển mức có lưu đồ P&ID như dưới đây:
Hình Bài toán điều khiển mức
Mức trong bể luôn được ổn định, có hai mức đó là; H (hight) – mức cao
nhất và L (Low) – Mức thấp nhất. Mức được đo thông qua một cảm biến đo mức
truyền tín hiệu về bộ điều khiển mức (LC – Level Control), bộ điều khiển mức
sẽ tạo tín hiệu điều khiển van cấp vào bể. Thông qua việc điều khiển van cấp,
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
Quá trình trộn
FBP- in
QBP
Biến vào Nhiễu
Các biến
điều khiển
Biến ra
Các biến cần
điều khiển
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống đánh bột và các bể trộn
FPP- in
Fw.w
QPP

18. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
mức trong bể sẽ được điều khiển ổn định ở một giá trị đặt nào đó hoặc được giữ
giữa hai mức H và L.
Phân tích bài toán điều khiển quá trình này, nhìn vào quan điểm công nghệ
thì đây là một quá trình đơn biến - SISO (single-input single-output), bài toán
điều khiển phản hồi một vòng đơn. Cụ thể:
• Biến điều khiển: lưu lượng cấp vào bể Fin
• Nhiễu quá trình: lưu lượng bơm ra Fout
• Biến cần điều khiển: mức trong bể LCh
Có cấu hình điều khiển của bài toán điều khiển mức như sau:
Điều khiển mức đóng một vai trò rất quan trọng đó là ổn định mức trong
các bể trộn. Hay nói một cách tổng quát đó là ổn định chế độ làm việc của hệ
thống, tránh các trường hợp xảy ra sự cố của hệ thống: như tràn mức khỏi bể gây
nguy hiểm, hay mức trong bể cạn dẫn đến hệ thống bị ngừng hoạt động… Vì
vậy với một nhà máy sản xuất như nhà máy giấy bãi bằng thì bài toán về điều
khiển mức là rất phổ biến.
Không chỉ có đóng vai trò là ổn định mức trong các bể mà điều khiển mức
còn giám tiếp quyết định đến chất lượng đầu ra của điều khiển nồng độ. Nếu
chất lượng của quá trình điều khiển mức được tốt, thì sẽ đảm bảo yêu cầu cho
bài toán điều khiển nồng độ ở quá trình sau. Khi đó góp phần cho nâng cao được
chất lượng cũng như năng suất của sản phẩm ra.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
LCh
LIC GCH
GS
Gn
Đối tượng
Hình 1.6 Sơ đồ mạch điều khiển mức trong bể
Fout
SP
Bể trộn
Mức trong bể
(Biến cần điều khiển)
Lưu lượng cấp vào bể
(Biến điều khiển)
Lưu lượng bơm ra
(Nhiễu quá trình)
Fout
LCh
Fin

19. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Trong phần bể đánh bột và bể trộn này, có bốn bộ điều khiển mức là bộ
điều khiển LRCA (Level Record Control Alarm – Bộ điều khiển mức có chế độ
ghi và cảnh báo). Mặc dù cùng là một bài toán điều khiển mức nhưng bốn bộ
điều khiển này đều có điểm khác nhau tùy vào các yêu cầu công nghệ đặt ra cho
các bể trộn.
a. Bể trộn Ch63 và bể trộn ChN64-2
• Bể trộn Ch63:
Hình Bể trộn Ch63
Bộ điều khiển LRCA – L01 có đường ra tín hiệu điều khiển được đưa tới
hai van, mỗi van là cấp cho bể Ch63 từ một bể: Ch70 hoặc Ch71 (bể chứa bột
nội – bột do chính phân xưởng nấu bột sản xuất). Tuy nhiên hai van này
đềuđược bộ điều khiển L01 điều khiển đồng thời.
Trong bài toán điều khiển này, thì nhiễu của quá trình không chỉ là lưu
lượng bơm ra mà còn là lưu lượng hồi lưu từ máy nghiền đĩa về. Và mặc dù bộ
điều khiển L01 điều khiển hai van nhưng thực chất vẫn chỉ là một biến được
điều khiển, bài toán vẫn là quá trình SISO.
Bộ điều khiển này còn có chức năng được mở rộng đó là truyền tín hiệu chỉ
thị và cảnh báo (LIA – Level Indicate Alarm) về cho hệ thống điều khiển phân
tán, nhằm thực hiện chức năng giám sát.
• Bể trộn ChN64-2
Hình Bể trộn ChN64-2
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

20. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Bộ điều khiển LRCA – L02 thực hiện điều khiển một van cấp cho bể
ChN64-2, và cũng như bộ điều khiển L01, nó truyền tín hiệu về cho hệ thống
điều khiển phân tán nhằm thực hiện chức năng giám sát. Cũng như trên nhiễu
của quá trình không chỉ là lưu lượng bơm ra mà còn là lưu lượng hồi lưu từ máy
nghiền đĩa về.
b. Bể trộn Ch65 và bể trộn Ch66
Cả hai bộ điều khiển L03 và L04 điều có hai khả năng hoạt động. Có thể là
tạo tín hiệu điều khiển trực tiếp cho van cấp, hay tạo tín hiệu đặt cho một bộ
điều khiển khác để điều khiển van cấp cho bể.
• Bể trộn Ch65:
Hình Bể trộn Ch65
Bộ điều khiển LRCA – L03 có thể tạo tín hiệu đặt cho bộ điều khiển F11N
(FRC – Flow Record Control) để điều khiển van cấp từ máy nghiền đĩa (DDR-
1) hay tạo tín hiệu điều khiển trực tiếp cho van cấp từ Máy xeo 2 (PM2) tới bể
Ch65, hai khả năng này được thực hiện nhờ vào khóa chuyển. Tuy nhiên giữa
đường cấp từ PM2 đến bể Ch65 có van thường đóng, nên chế độ hoạt động này
là chế độ hoạt động phụ, thường chỉ sử dụng khi có sự cố hay theo yêu cầu công
nghệ sản xuất. Bể Ch65 được cấp chính vẫn là từ mày nghiền đĩa DDR-1.
• Bể trộn Ch66:
Bộ điều khiển LRCA – L04 có khả năng tạo tín hiệu điều khiển van cấp
cho bể Ch66 từ bể Ch70, bên cạnh đó nhờ vào khóa chuyển thì nó còn tạo tín
hiệu đặt cho bộ điều khiển F11N để điều khiển van cấp từ máy nghiền đĩa
(DDR-1). Tuy nhiên từ DDR-1 đến bể Ch66 có một van thường đóng, cho nên
chế độ hoạt động này chỉ là chế độ hoạt động phụ, chỉ sử dụng khi có sự cố hay
theo yêu cầu công nghệ sản xuất. Bể Ch66 được cấp chính vẫn là từ bể Ch70.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

21. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Hình Bể trộn Ch66
2. Bài toán điều khiển nồng độ
Nhìn trên lưu đồ P&ID bài toán điều khiển nồng độ có ở các bể: Ch70,
Ch71, Ch63, ChN64-1, ChN64-2, Ch65, Ch66.
Tổng quát về một bài toán điều khiển mức có lưu đồ P&ID như dưới đây:
Hình Bài toán điều khiển nồng độ bột
Ở đây nồng độ được điều khiển không phải là trước khi bột được cấp vào
bể mà là sau khi được bơm ra khỏi bể. Một cảm biến đo nồng độ được lắp đặt
sau đường bơm ra khỏi bể, tín hiệu phản hồi về sẽ truyền tới bộ điều khiển nồng
độ QRC (Quantity Record Control). Bộ điều khiển này điều khiển van cấp nước
trắng trộn vào đường bơm ra của bể, từ đó nồng độ bột đi tới phần sau được đảm
bảo với một giá trị đặt trước. Nước trắng được trộn vào sau khi bột được bơm ra
khỏi bể nhằm mục đích giảm nhiễm của quá trình. Trong bể có các cánh khuấy
để khuấy đều bột, làm cho bột trong bể được đồng nhất, bên cạnh đó mức trong
bể ổn định cũng góp phần làm giảm nhiễu quá trình là lưu lượng bơm bột ra
khỏi bể.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

22. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Phân tích bài toán điều khiển quá trình này, nhìn vào quan điểm công nghệ
thì đây là một quá trình đơn biến - SISO (single-input single-output), bài toán
điều khiển phản hồi một vòng đơn. Cụ thể:
• Biến điều khiển: lưu lượng nước trắng Fw.w
• Nhiễu quá trình: lưu lượng bơm ra Fout
• Biến cần điều khiển: nồng độ của bột bơm ra Qout
Cấu hình điều khiển của bài toán điều khiển mức như sau:
Bài toán điều khiển nồng độ là một trong những bài toán quan trọng quyết
định đến chất lượng của sản phẩm đầu ra. Tờ giấy có đạt chất lượng tốt hay
không phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ bột khi đưa lên xeo thành giấy. Nồng độ
có đảm bảo theo yêu cầu của công nghệ hay không phụ thuộc hoàn toàn vào việc
giải quyết bài toán điều khiển nồng độ tại các bể chứa. Bên cạnh việc đảm bảo
ổn định nồng độ để đạt được chất lượng tốt cho tờ giấy thì việc ổn định nồng độ
còn có một ý nghĩa quan trọng nữa đó là hiệu quả kinh tế trong sản xuất. Nếu
nồng độ bột không ổn định thì khi đưa lên xeo thành giấy, giấy có thể không đạt
được chất lượng như mong muốn (nồng độ nhỏ hơn yêu cầu – giấy sẽ trở thành
phế phẩm hay nồng độ lớn hơn so với yêu cầu – sẽ gây ra lãng phí).
Chất lượng và hiệu quả kinh tế quyết định đến sự hoạt động của toàn bộ
nhà máy, vì thế bài toán điều khiển nồng độ tuy không phải là một bài toán phức
tạp những lại là bài toán rất điển hình và đóng vai quan trọng, trực tiếp trong hệ
thống, trong bài toán điều khiển quá trình lớn của toàn bộ nhà máy.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
Qout
QRC GCH
GS
Gn
Đối tượng
Hình 1.6 Sơ đồ mạch điều khiển nồng độ bột
Fout
SP
Đường bột ra
khỏi bể
Nồng độ bột bơm ra
(Biến cần điều khiển)
Lưu lượng nước trắng
(Biến điều khiển)
Lưu lượng bơm ra
(Nhiễu quá trình)
Fout
Qout
Fw.w

23. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
CHƯƠNG 3
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NGHIỀN
I. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NGHIỀN
Hệ thống nghiền của Máy xeo gồm hai phần (ở đây không xét đến những
máy nghiền đĩa): phần nghiền thô và phần nghiền tinh. Phần nghiền thô là một
tổ hợp gồm có sáu máy nghiền côn, phần nghiền tinh là tổ hợp gồm có hai máy
nghiền côn kết hợp với bể máy để đưa bột đến quá trình sau đó. Lưu đồ P&ID
(2 hình vẽ)
Trong khi vận hành thì hệ thống nghiền có các chế độ vận hành khác nhau.
Các chế độ vận hành này nhằm đảm bảo lượng bột cấp cho nhà máy, chủ động
được chất lượng bột và thuận tiện khi vận hành. Ở Máy xeo 1, khi bột đảm bảo
chất lượng hay cần sửa chữa, thay thế máy nghiền đĩa thì dùng chế độ BY
PASS, không qua nghiền đĩa nữa. Nếu độ nghiền của bột chưa đáp ứng yêu cầu
thì cần phải cho bột qua máy nghiền côn (hệ thống nghiền thô). Và ở điều kiện
vận hành bình thường như hiện nay, chế độ BY PASS được sử dụng cho chất
lượng rất tốt, và hiệu quả kinh tế.
Bột sau khi đi ra khỏi bể Ch65 và Ch66 được pha loãng (điều khiển để ổn
định nồng độ bột đạt yêu cầu công nghệ) rồi đưa và hệ thống các máy nghiền
thô (là các máy nghiền côn). Trong hệ thống nghiền thô, sáu máy nghiền chia
làm hai nhóm: bột nhập ngoại do chất lượng đã tốt nên chỉ cần qua hai máy
nghiền thô, còn bột nội do chất lượng kém hơn nên cần cho qua bốn máy nghiền
thô. Việc điều khiển máy nghiền côn được thực hiện thông qua đo nhiệt độ, áp
suất trong máy nghiền, từ đó đưa ra các giá trị đặt thích hợp cho các bộ điều
khiển từ C001 tới C006.
Các bột sau khi nghiền thô được đưa đến bể hỗn hợp Ch67 (do có nhiều
nguồn nguyên liệu, cần phải tạo ra loại bột hỗn hợp có chất lượng đồng đều). Cả
ba loại bột: bột nội, bột ngoại, bột giấy rách sau khi được nghiền và pha loãng
tới một nồng độ thích hợp thì được đưa vào bể hỗn hợp Ch67 để tạo ra một hỗn
hợp bột với các tỉ lệ mong muốn. Vấn đề về bài toán điều khiển quá trình bể trộn
Ch67 chúng em xin trình bày ở phần bên dưới. Tại đây, người ta cũng trộn màu
và chất OBA vào bột rồi đưa vào hai máy nghiền tinh. Hai máy nghiền tinh ở
đây cũng không khác nhiều so với các máy nghiền thô, chỉ khác ở chỗ là nó
chạy chậm hơn (tốc dộ vòng quay cao). Sau khi qua nghiền tinh, bột được đưa
đến bể máy Ch68. Tại đây người ta cũng trộn tinh bột lấy từ bộ phận phụ gia, tất
cả được khuấy trộn và bơm đi. Bột bơm đi từ bể máy được pha với nước loãng
để tạo thành bột có nồng độ theo yêu cầu. Nồng độ này được điều khiển từ QCS
(Hệ thống điều khiển giám sát chất lượng). Bột từ đây là bột hợp cách, bột đảm
bảo các chỉ tiêu về chất lượng về nồng độ cũng như là độ mịn, độ nghiền.
II. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trong bài toán điều khiển quá trình của hệ thống nghiền mục đích đặt ra
chính là chỉ tiêu về độ mịn của bột sau khi ra khỏi hệ thống. Nhìn từ lưu đồ
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

24. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
P&ID, hệ thống nghiền có nghiền thô và nghiền tinh. Nghiền thô gồm sáu máy
nghiền chia làm hai nhóm: một nhóm gồm bốn máy có nhiệm vụ nghiền bột nột,
một nhóm gồm hai máy có nhiệm vụ nghiền bột ngoại. Nghiền tinh gồm có hai
máy nghiền. Ở chế độ hoạt động bình thường, thì các máy nghiền côn trong các
nhóm là hoạt động nối tiếp nhau. Trong hệ thống nghiền thô, để đảm bảo chất
lượng nghiền thì ở đường ra của hệ thống bên cạnh việc cấp bột cho bể Ch67 nó
còn có hai đường hồi lưu trở lại các bể: nhóm bốn máy nghiền bột nội đưa
đường hồi lưu về bể Ch66, còn nhóm hai máy nghiền bột ngoại đưa đường hồi
lưu về bể Ch65.
Mỗi một máy nghiền côn có công suất 132 kw, dòng bột vào từ đầu nhỏ
đến đầu to của máy nghiền côn. Máy nghiền tạo thành một chuyển động hình
xoáy ốc và đi qua dao bay và dao đế. Khe hở giữa dao bay và dao đế có thể điểu
khiển được và đó chính là phụ tải của động cơ. Máy nghiền tinh thì chạy chậm
hơn máy nghiền thô. Mỗi máy nghiền thì được điều khiển bởi một bộ điều khiển
HIC (Hardness Indicate Control – Điều khiển chỉ thị độ nghiền), bên cạnh đó nó
còn có các bộ cảm biến, bộ ghi và bộ khóa chuyển để có thể phục vụ cho bài
toán điều khiển và giám sát. Bộ ER – Ghi lại điện thế hoạt động của máy nghiền
(Voltage Record), bộ TS – Là công tắc chuyển khi nhiệt độ nằm ngoài vùng cho
phép (Temperature Switch), bộ PS – Là công tắc chuyển khi áp suất nằm ngoài
vùng cho phép (Pressure Switch).
Từ những vấn đề ở trên ta thấy bài toán điều khiển quá trình đặt ra cho hệ
thống nghiền cũng chính là bài toán điều khiển quá trình đặt ra cho từng máy
nghiền. Khi mỗi bài toán điều khiển quá trình trên từng máy nghiền được giải
quyết thì cũng là thực hiện được bài toán chung cho toàn bộ hệ thống nghiền.
Lưu đồ P&ID của hệ thống điều khiển máy nghiền
Hình Hệ thống điều khiển máy nghiền
1. Nhìn từ quan điểm công nghệ
Từ những đặc điểm công nghệ của hệ thống nghiền, các đại lượng biến vào
và biến ra được phân chia:
• Các đại lượng vào:
+ Lưu lượng bột vào: Fin
(có thể là cả lưu lượng bột ngoại và bột nội)
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

25. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
+ Độ nghiền bột vào: in
(có thể là cả độ nghiền bột ngoại và bột nội)
+ Phụ tải động cơ:
• Các đại lượng ra:
+ Độ nghiền bột ra: out
(có thể là cả độ nghiền bột ngoại và bột nội)
+ Lưu lượng bột ra: Fout
(có thể là cả lưu lượng bột ngoại và bột nội)
2. Nhìn từ quan điểm điều khiển quá trình
• Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru:
Các máy nghiền được vận hành liên tục, và trước mỗi hệ thống nghiền luôn
có các bể trộn – bể chứa nhằm đảm bảo cung cấp bột liên tục cho các máy
nghiền. Vì thế hệ thống nghiền luôn được vận hành trơn tru.
Việc điều khiển các máy nghiền được thực hiện bởi bộ điều khiển HIC,
bên cạnh đó là các bộ đo ER và các công tắc chuyển TS, PS giúp cho các máy
nghiền vận hành ổn định từ đó hệ thống cũng đảm bảo tính ổn định.
• Đảm bảo năng suất và chất lượng của sản phẩm:
Độ nghiền – độ mịn của bột quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Để
đảm bảo cho bột có độ nghiền theo yêu cầu công nghệ thì hệ thống nghiền thực
hiện nghiền qua hai giai đoạn là nghiền thô và nghiền tinh. Bên cạnh đó bột
ngoại và bột nội được nghiền riêng biệt ở hệ thống nghiền thô, các máy nghiền
được nối tiếp với nhau nhằm nâng cao chất lượng của bột sau khi nghiền.
Ngoài việc thực hiện đảm bảo yêu cầu công nghệ của bột sau khi được
nghiền bằng các giải pháp về thiết bị, bài toán điều khiển quá trình cũng đảm
bảo thực hiện chức năng này. Hệ thống nghiền thô có các đường hồi lưu trở về
bể chứa phía trước nhằm đảm bảo tăng chất lượng nghiền. Các bộ điều khiển và
các bộ đo giúp cho vấn đề điều khiển độ nghiền được thực hiện triệt để
• Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn:
Hệ thống nghiền được vận hành cùn với sự hoạt động của bộ ghi điện áp
ER, khóa chuyển quá áp suất PS, khóa chuyển quá nhiệt độ TS. Ba thiết bị trên
giúp cho hệ thống luôn làm việc trong chế độ an toàn, khi xảy ra bất cứ một hiện
tượng bất thường nào thì người vận hành có khả năng nhận biết và xử lý kịp
thời. Hoặc là các thiết bị sẽ tự động vận hành để khống chế sự cố.
• Bảo vệ môi trường:
Hệ thống nghiền hoạt động kép kín nên luôn đảm bảo vấn đề bảo vệ môi
trường. Bên cạnh đó các máy nghiền được vận hành bởi hệ thống các động cơ
điện, điều đó giúp cho hệ thống hoạt động mà không gây ảnh hưởng đến môi
trường.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

26. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
• Nâng cao hiệu quả kinh tế:
Việc đảm bảo vận hành ổn định, trơn tru, hệ thống an toàn luôn đảm bảo
chất lượng sản phẩm đã giúp cho đạt được hiệu quả kinh tế
Từ những phân tích theo quan điểm công nghệ và quan điểm điều khiển
quá trình thì hệ thống được thể hiện qua sơ đồ khối như sau:
• Biến điều khiển:
+ Công suất hoạt động của máy nghiền:
• Nhiễu quá trình:
+ Lưu lượng bột vào: Fin
(có thể là cả lưu lượng bột ngoại và bột nội)
+ Độ nghiền của bột vào: Hin
(có thể là cả độ nghiền bột ngoại và bột nội)
• Biến cần điều khiển:
+ Độ nghiền bột ra: Hout
(có thể là cả độ nghiền bột ngoại và bột nội)
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
Quá trình trộn
FBP- in
QBP
Biến vào Nhiễu
Các biến
điều khiển
Biến ra
Các biến cần
điều khiển
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống đánh bột và các bể trộn
FPP- in
Fw.w
QPP

27. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
CHƯƠNG 4
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BỂ HỖN HỢP
I. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG BỂ HỖN HỢP
Trong nhà máy giấy sử dụng 3 tuyến bột: bột nhập ngoại, bột nội và bột
giấy rách. Các đường bột này sau khi được nghiền, pha loãng… thì đều được
đưa vào bể hỗn hợp. Bể hỗn hợp là một bể trộn các dòng bột vào. Bên trong bể
có cánh khuấy để đảm bảo hỗn hợp các dòng bột được trộn đều. Tại đây, người
ta còn bổ sung thêm màu (DYE) và chất tăng trắng (OBA).
Mục đích của bể hỗn hợp là để chứa hỗn hợp các bột sau khi chuẩn bị và để trộn
chúng lại theo tỉ lệ do người sản xuất quyết định.
II. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
1. Nhìn từ quan điểm công nghệ
Các dòng bột được đưa vào bể trộn, được cánh khuấy trộn đều. Đáy bể,
người ta sử dụng một bơm để bơm bột sản phẩm ra ngoài. Nhìn từ quan điểm
công nghệ, quá trình trộn bột bao gồm các đại lượng vào, đại lượng ra được
phân chia như sau:
• Các đại lượng vào:
+ Lưu lượng dòng bột ngoại vào F1
+ Lưu lượng dòng bột nội vào F2
+ Lưu lượng dòng bột giấy rách F3
• Các đại lượng ra:
+ Lưu lượng dòng bột ra F
2. Nhìn từ quan điểm điều khiển quá trình
Tốc độ cánh khuấy ảnh hưởng nhiều đến chất lượng, đến độ đồng đều của
hỗn hợp bột. Do đó, khi thiết kế thì đại lượng này coi như là không đổi, đạt yêu
cầu.
• Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định
Để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và trơn tru, yêu cầu trước tiên là
các thiết bị cảm biến, thiết bị đo mức, các van điều khiển và động cơ trộn phải
đảm bảo hoạt động tốt. Ngoài ra trong quá trình trộn, việc đảm bảo hệ thống vận
hành ổn định thể hiện ở việc duy trì mức trong bình trộn. Nồng độ bột trong bột
sau trộn, ở đây không cần điều khiển, vì nồng độ các dòng bột vào đã được điều
khiển đạt một giá trị cao hơn một mức đặt trước. Dòng bột sản phẩm ra khỏi bể
trộn sẽ được pha loãng xuống nồng độ thấp hơn bằng cách sử dụng một đường
nước pha loãng.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

28. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Việc duy trì mức trong bể trộn sẽ đảm bảo được các yêu cầu như tránh
tràn, tránh cạn, đảm bảo sự hoạt động liên tục của cả hệ thống sản xuất giấy.
Xuất phát từ nguyên lý cân bằng vật chất của hệ thống ở trạng thái xác lập thì,
khi mức được duy trì ổn định thì lượng sản phẩm lấy ra đúng bằng tổng các
dòng bột đầu vào và lượng hóa chất vào. Lượng hóa chất vào bao gồm màu và
chất tăng trắng nhưng không nhiều, ta có thể coi là nhiễu. Vì nó ảnh hưởng
không đáng kể tới giá trị mức nên ta có thể bỏ qua.
• Đảm bảo chất lượng sản phẩm
Chất lượng sản phẩm được đặc trưng bởi chất lượng bột, độ mịn, độ đồng
đều của các dòng bột trong hỗn hợp. Độ mịn, độ đồng được quyết định bởi cánh
khuấy đặt trong bể trộn. Như ta đã nói ban đầu, ta đã coi như cánh khuấy đã hoạt
động đạt yêu cầu nên hệ thống luôn đảm bảo độ mịn, độ đồng đều. Tuy nhiên,
sản phẩm bột sau khi trộn là hỗn hợp của 3 loại bột có tính chất và nguồn gốc
khác nhau, chất lượng của chúng cũng không giống nhau. Nếu coi chất lượng
của mỗi dòng bột vào là ổn định thì chất lượng của bột sản phẩm như vậy phụ
thuộc vào tỉ lệ lượng các dòng bột vào. Tuy nhiên để đánh giá chất lượng của
bột thì cần phải sử dụng rất nhiều thiết bị hiện đại, phức tạp. Do vậy, việc đo
chất lượng của bột đầu ra là không hợp lí. Ta có thể xác định trước chất lượng
các dòng bột đầu vào, rồi từ đó định ra tỉ lệ các dòng bột sao cho hợp lí.
• Vận hành hệ thống an toàn
Các khả năng có thể gây mất an toàn cho thiết bị cũng như là người vận
hành có liên quan đến các thông số thiết bị đều đã được đo, cảnh báo và bảo vệ
như thiết bị ngắt cách ly, thiết bị bảo vệ… Do đó, ta chỉ quan tâm đến khả năng
gây mất an toàn xuất phát từ sự thay đổi của các biến trạng thái trong quá trình,
đó là mức bột trong bể trộn. Nếu quá cao có thể gây tràn bể, làm quá tải động cơ
truyền động cánh khuấy, tạo áp suất quá cao trong bể sẽ gây nguy hiểm cho các
thiết bị và người vận hành. Nếu quá thấp sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ dây chuyền
sản xuất giấy, gây nguy hiểm cho bơm đầu ra, có thể dẫn tới hỏng bơm. Vì thế
để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn thì cần phải duy trì mức bột trong bể ổn
định trong phạm vi cho phép.
• Hiệu quả kinh tế
Hiệu quả kinh tế ở đây chính là đảm bảo năng suất theo yêu cầu cũng như
tiết kiệm năng lượng. Việc sử dụng dòng bột tái chế từ giấy rách, giấy hỏng
trong các công đoạn không nằm ngoài mục đích này. Tuy nhiên nếu sử dụng quá
nhiều bột này có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đầu ra. Dòng bột
ngoại nhập cũng được sử dụng để phòng khi bột nội sản xuất không đủ cũng như
làm tăng chất lượng sản phẩm (vì bột ngoại nhập thường chất lượng rất tốt), tuy
nhiên, giá thành cũng vì thế mà sẽ tăng lên. Hơn nữa, vì nhà máy sản xuất nhiều
loại giấy để phù hợp với nhu cầu của thị trường, mỗi loại lại có một yêu cầu
riêng nên, việc định tỉ lệ lượng các dòng bột đầu vào sao cho hợp lí sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến hiệu quả kinh tế trong sản xuất.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

29. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Mặt khác, nếu chúng ta đảm bảo được hệ thống vận hành ổn định, an toàn
thì chúng ta cũng sẽ giảm được chi phí nhiều vào việc bảo trì và sửa chữa các
thiết bị.
• Bảo vệ môi trường
Hệ thống vận hành an toàn, không gây ra sự cố là đã góp phần vào việc
bảo vệ môi trường. Các nguyên liệu được sử dụng ở đây chủ yếu là bột, chúng
được dẫn trong các đường dẫn kín nên vấn đề ô nhiễm môi trường cũng rất hạn
chế.
Từ những phân tích theo quan điểm công nghệ và quan điểm điều khiển
quá trình thì hệ thống đánh bột và các bể trộn được thể hiện qua sơ đồ khối như
sau:
• Biến điều khiển:
+ Lưu lượng dòng bột ngoại vào F1
+ Lưu lượng dòng bột nội vào F2
+ Lưu lượng dòng bột giấy rách F3
• Nhiễu:
+ Lưu lượng dòng bột ra F (vì lưu lượng bột ra do yêu cầu sản xuất)
• Biến cần điều khiển:
+ Mức bột trong bể
III. BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN TRONG BỂ HỖN HỢP
Bài toán cơ bản ở đây chính là bài toán điều khiển mức trong bình trộn.
Lưu đồ P&ID điều khiển mức trong bình trộn được thể hiện như hình sau
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
Quá trình trộn
F
F1
F2
F3
L
Biến vào Nhiễu
Các biến
điều khiển
Biến ra
Các biến
được điều
khiển
Hình 1.1 Sơ đồ khối quá trình trộn bột

30. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Sơ đồ khối mạch vòng điều khiển mức
Trong đó:
+ FCi là bộ điều khiển lưu lượng dòng i.
+ Ri là tỉ lệ lượng bột dòng bột thứ i (so với lưu lượng tổng do bộ LC
đưa ra).
+ LC là bộ điều khiển mức.
Ta có thể thấy rằng, lưu lượng dòng bột vào không chỉ phụ thuộc vào độ
mở van mà còn phụ thuộc vào áp suất dòng bột (do nguồn cấp quyết định). Vì
thế một sự thay đổi trong áp suất bột sẽ dẫn đến thay đổi lưu lượng trong khi độ
mở van không đổi. Hậu quả là bộ điều khiển mức LC phản ứng không kịp thời.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
FC1
F1
G1
FC2
F2
G2
FC3
F3
G3
GS
Gn
F
L
R1
R2
R3
LC
Hình 1.3 Sơ đồ khối điều khiển mức
Bể hỗn hợp
Hình 1.2 Lưu đồ P&ID điều khiển mức
VI, VII
H
L
F3
F1
F2
F
LRCA
L05
FFRC
F03
FFRC
F01
FFRC
F02

31. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Vấn đề này được giải quyết bởi bộ điều chỉnh lưu lượng FCi. Tín hiệu điều
khiển đưa ra từ bộ điều khiển mức LC không được đưa trực tiếp xuống van mà
đóng vai trò là giá trị đặt cho bộ điều chỉnh lưu lượng FCi.
Ta đã biết mức bột trong bể nếu quá cao hay quá thấp đều có thể gây mất
an toàn cho thiết bị và con người, do đó, người ta sử dụng bộ điều khiển mức
ngoài chức năng điều khiển còn có thêm chức năng cảnh báo khi mức vượt
ngưỡng trên và ngưỡng dưới.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

32. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
CHƯƠNG 5
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐƯA BỘT LÊN LƯỚI
I. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG ĐƯA BỘT LÊN LƯỚI
Bột sau khi đã đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng về nồng độ cũng như độ
mịn, độ nghiền thì được bơm đến bộ phận đưa bột lên lưới. Lưu đồ P&ID như
(hình vẽ)
Một lượng bột xác định (được điều khiển nhờ bộ điều khiển lưu lượng
F21) cùng với chất độn CaCO3
và keo AKD được bơm lên tổ hợp máy lọc cát
Sc220 – Sc221 – Sc222. Ở đó, chúng được lọc xong cũng được trộn với nhau.
Do một lượng bột nhỏ luôn theo đường thải ra nên cần phải sử dụng bộ lọc
nhiều giai đoạn nhằm thu lại lượng bột lẫn trong đó. Sau hệ thống lọc, lượng bột
sạch cùng với chất bảo lưu được bơm lên hệ thống sàng Sc226 - Sc27. Lượng
bột thải sẽ được lọc bỏ, lượng nước sẽ được thu hồi lại. Sau khi sàng, bột cùng
với chất bảo lưu, chất độn được đưa đến bộ phận hình thành giấy.
Ở phần đưa bột lên lưới này thì bộ phận quan trọng nhất là hòm phun bột.
Giải quyết bài toán điều khiển quá trình đưa bột lên lưới cũng chính là giải quyết
bài toán điều khiển quá trình trong hòm phun bột.
Chức năng của hòm phun bột là phân phối một lượng bột đồng đều trên
lưới. Đưa một lưu lượng ổn định, có một tốc độ không đổi trên toàn bộ bề ngang
của lưới. Giữ cho dòng bột xáo trộn chống chảy xoáy và phá vỡ sự vón cục của
dòng bột đã được hình thành. Hòm phun bột có 3 phần chính: Bộ phận phân
phối bột, phần thân hòm, phần tháo bột (tấm môi).
Bộ phận phân phối bột bao gồm một ống hình côn hoặc một ống thuôn
nhỏ. Nó được đặt ngang với máy Xeo đằng sau hoặc bên dưới thân hòm phun
bột và được nối liền với thân hòm phun bột bằng một số nhánh hoặc tấm có
khoan lỗ.
Bộ phận thân hòm có nhiệm vụ ngăn chặn sự rối loạn dòng phía bột vào. ở
loại hòm phun bột thuỷ lực khi nén có nhiệm vụ khống chế sự thay đổi áp suất
trong bột.
Bộ phận tháo bột (tấm môi) chính là phần phun bột lên lưới để hình thành
nên tờ giấy. Nó có nhiệm vụ phun bột lên lưới với yêu cầu đồng đều về bề
ngang và đồng đều theo thời gian (tức là đồng đều suốt chiều dọc của tờ giấy).
II. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trong phần đưa bột lên lưới, bài toán điều khiển quá trình mà ta quan tâm
chính là bài toán điều khiển hòm phun bột hình thành nên tờ giấy. Lưu đồ P&ID
của bài toán điều khiển quá trình hòm phun bột:
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

33. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Nhiệm vụ được đặt ra cho bài toán điều khiển quá trình ở đây là điều khiển
hòm phun bột sao cho nó phun bột lên lưới đồng đều theo chiều ngang của lưới
(tức là đảm bảo giấy có chất lượng đồng đều theo khổ ngang) và đồng đều theo
thời gian (tức là giấy có chât lượng đồng đều theo khổ dọc).
Độ mở môi phun được điều chỉnh bằng một cơ cấu mà cơ cấu đó nâng toàn
bộ tấm môi theo toàn bộ khổ rộng. Đồng thời cũng có những núm điều chỉnh
từng phần của bề rộng để có sự đồng đều của dòng chảy. Thậm chí khoảng cách
theo phương nằm ngang giữa các tấm môi ảnh hưởng tới dòng bột phun ra. Vị
trí của tấm môi trên cũng phải có khả năng để điều chỉnh theo chiều nằn ngang
của nó.
Khi bài toán điều khiển nồng độ của những hệ thống trước đó đã được giải
quyết, thì lúc đó coi nồng độ bột cấp cho Headbox là không đổi, sự sai khác về
tốc độ giữa tốc độ phun và tốc độ lưới là một hệ số vô cùng quan trọng ảnh
hưởng tới các đặc tính của giấy sau khi hoàn thành. Với Máy xeo hiện đại, việc
đảm bảo tốc độ lưới cố định là có thể duy trì chính xác và do đó, sự khác nhau
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

34. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
về tốc độ của vòi phun/lưới sẽ hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào áp suất trong
headbox (hòm phun bột).
Phương pháp điều khiển là điều khiển bơm trộn để bù đắp sự lệch về áp
suất và dòng bột. Tín hiệu áp suất đo được sẽ được so sánh với tín hiệu áp suất
đặt. Tín hiệu sai lệch được đưa đến bộ điều khiển, được khuếch đại lên và làm
tín hiệu đặt tốc độ cơ bản cho bộ chuyển đổi dòng điện. Từ đó, tốc độ của bơm
thay đổi tương ứng với sự chênh lệch áp suất trong hòm phun cho đến khi không
có sự chênh áp nữa. Tuy nhiên, bơm trộn muốn hoạt động đòi hỏi phải tồn tại
một sự chênh áp nào đó. Do đó sẽ luôn luôn tồn tại một sai lệch tĩnh (đây cũng
chính là nhược điểm của bộ điều khiển P).
1. Nhìn từ quan điểm công nghệ
Từ những đặc điểm công nghệ của hệ đưa bột lên lưới, các đại lượng biến
vào và biến ra được phân chia:
• Các đại lượng vào:
+ Lưu lượng bột vào: Fin
+ Độ nghiền bột vào: in
+ Nồng độ bột vào: Qin
+ ….
• Các đại lượng ra:
+ Tốc độ phun bột:
+ Lưu lượng bột ra: Fout
2. Nhìn từ quan điểm điều khiển quá trình
• Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru:
Bột được bơm liên tục từ bể máy, qua các hệ thống sàng, lọc rồi đưa lên
đầu phun. Đầu phun cũng là một loại bình chứa, vì thế hệ thống luôn được đảm
bảo vận hành liên tục và ổn định.
• Đảm bảo năng suất và chất lượng của sản phẩm:
Năng suất và chất lượng của sản phẩm được quyết định bởi sự hoạt động
của hòm phun bột. Hòm phun bột được điều khiển để đảm bảo chất lượng của tờ
giấy đạt yêu cầu đề ra. Khi
• Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn:
Hệ thống được vận hành an toàn nhờ
• Bảo vệ môi trường:
• Nâng cao hiệu quả kinh tế:
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

35. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Từ những phân tích theo quan điểm công nghệ và quan điểm điều khiển
quá trình thì hệ thống được thể hiện qua sơ đồ khối như sau:
• Biến điều khiển:
• Nhiễu quá trình:
+ Lưu lượng bột vào: Fin
+ Độ nghiền của bột vào: Qin
• Biến cần điều khiển:
CHƯƠNG 6
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH HỆ THỐNG SẤY
I. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG SẤY
Sau khi ra khỏi bộ phận ép, giấy được đưa đến bộ phận sấy để sấy khô. Khi
tờ giấy ra khỏi bột phận ép có độ khô vào khoảng 40% và nhiệt độ khoảng
25÷30O
C. Trong bộ phận sấy nước sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi. Nhiệt
được chuyển qua vùng bay hơi và hơi nước bốc lên, đi qua bề mặt từ giấy vào
luồng khí thông gió.
Hơi đưa vào nhà máy Xeo được lấy từ đường hơi chính, có áp suất ổn định.
Từ đường hơi này, hơi được phân phối vào các lô sấy, tại đó hơi truyền nhiệt
cho giấy và bị ngưng tụ lại. Lượng nước này được tập trung lại và bơm trở lại lò
hơi.
Bộ phận sấy được chia thành 6 nhóm sấy, mỗi nhóm sấy gồm các lô sấy
khác nhau. Các nhóm sấy được điều khiển bằng các bộ điều khiển áp suất PIC từ
P61 tới P66 và các bộ điều khển chênh áp PdIC từ P67 tới P71 (riêng nhóm 4
không có bình phân ly riêng nên không có bộ điều khiển chênh áp). Nước ngưng
và hơi từ mỗi nhóm được dẫn tới các bình phân ly riêng biệt, ở đó, nước và hơi
được tách ra. Riêng nhóm 4 không có bình phân ly riêng mà nước và hơi từ
nhóm 4 được chuyển trực tiếp tới bình phân ly chung là Ch90.
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47
Quá trình trộn
FBP- in
QBP
Biến vào Nhiễu
Các biến
điều khiển
Biến ra
Các biến cần
điều khiển
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống đánh bột và các bể trộn
FPP- in
Fw.w
QPP

36. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Áp suất hơi bên trong các lô sấy ở mỗi nhóm được khống chế ở các giá trị
khác nhau để tạo nên những tỉ lệ bay hơi thích hợp. Do đó, hơi ở các bình phân
ly tương ứng cũng có áp suất khác nhau. Để tận dụng, người ta đưa một phần
hơi này về lô sấy có áp suất thấp hơn. Một phần khác thì đưa đến thiết bị ngưng
tụ He30 để. Bộ điều khiển chênh áp sẽ điều khiển cả hai phần hơi này. Trong
điều kiện vận hành bình thường, lượng hơi từ bình ngưng sẽ được hồi lưu hoàn
toàn về nhóm hơi trước để tận dụng, chỉ khi có sự cố (thường là giấy đứt) thì để
tránh quá nhiệt trong các nhóm sấy, người ta sẽ đưa toàn bộ hơi này về thiết bị
ngưng để thu hồi nước.
Tất cả các bình phân ly được trang bị thiết bị đo áp, van xả và bộ điều
khiển mức. Bình thường mức trong các bình là 50%. Các bộ điều khiển mức
trong các bình lần lượt từ L60 đến L65. Mức nước trong các bình được điều
khiển bằng cách điều khiển lượng nước ra. Nước ngưng từ các thùng phân ly
được đưa vào bình Ch92 rồi được bơm tới bể chứa.
II. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
1. Nhìn từ quan điểm công nghệ
Hơi nóng áp suất cao được đưa vào các lô trong nhóm sấy, truyền nhiệt cho
giấy ướt bị ngưng tụ lại. Bên trong các lô sấy đều có một ống nhỏ nối tới bể
nước ngưng ở bên ngoài. Nếu độ chênh áp phù hợp (áp suất trong lô sấy và áp
suất trong bể nước ngưng, hay còn gọi là bình phân ly) thì nước ngưng sẽ được
đẩy ra ngoài. Hơi nước được thoát ra cùng với nước ngưng tụ được sử dụng để
sấy cho những nhóm sấy sau. Một đầu, giấy ướt đi vào tiếp xúc với lô sấy nóng,
nhận nhiệt rồi bốc hơi ẩm ra môi trường. Từ sự phân tích trên, chúng ta có thể
đưa ra các đại lượng vào, đại lượng ra theo quan điểm công nghệ như sau:
• Các đại lượng vào:
+ Lưu lượng giấy vào G
+ Lưu lượng hơi vào lô F1
• Các đại lượng ra:
+ Lưu lượng giấy ra
+ Lưu lượng nước ra khỏi bình phân ly
+ Lưu lượng hơi ra khỏi bình phân ly
2. Nhìn từ quan điểm điều khiển quá trình
Hơi đưa vào máy Xeo được lấy từ đường ống hơi chính có áp suất ổn định,
có thể coi là không đổi.
• Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định:
Máy Xeo là một bộ máy phức tạp với nhiều trang thiết bị với nhiều chủng
loại khác nhau. Do đó, hệ thống muốn vận hành ổn định trước hết, từng tổ hợp
công nghệ và quá trình phải vận hành ổn định cũng như sự phối hợp giữa chúng
phải nhịp nhàng, trơn tru. Ví dụ như hệ thống điều khiển động cơ kéo các lô,
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

37. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
băng tải… phải hoạt động ổn định. Ở đây chúng ta sẽ chỉ quan tâm đến khả năng
gây mất ổn định từ chính sự thay đổi của các biến trạng thái trong quá trình. Một
quá trình ổn định khi mà nó được duy trì ở trạng thái xác lập, hay nói cách khác
là ở trạng thái cân bằng vật chất và năng lượng. Điều này có nghĩa là đảm bảo
ổn định được áp suất trong lô sấy, ổn định được lượng chênh áp giữa áp suất
trong lô sấy với áp suất trong bình phân ly, ổn định được mức nước trong bình
phân ly. Việc đảm bảo ổn định được áp suất trong lô sấy là rất quan trọng. Vì áp
suất của các lô sấy trong mỗi nhóm sấy được khống chế để tạo nên các tỉ lệ bay
hơi thích hợp. Nếu quá trình sấy khô diễn ra quá nhanh thì bề mặt giấy sẽ khô và
co lại, lượng nước bên trong sẽ bị giữ lại. Không những thế, ở giai đoạn sấy đầu,
nếu dòng nước thoát ra quá nhanh sẽ làm các hạt nhựa và màu bị mất đi, làm
giảm tác dụng của chất phụ gia, ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của tờ giấy.
Hơn nữa, nếu áp suất thấp sẽ làm cho tờ giấy không thể đạt đến độ khô theo yêu
cầu được. Áp suất thấp còn làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác, như ta phải
điều khiển giảm áp suất trong bình phân ly để đảm bảo lượng nước trong lô sấy
có đủ điều kiện để hút ra ngoài, làm ảnh hưởng đến độ ổn định của cả hệ thống.
Nếu độ chênh áp không thích hợp thì lượng nước trong lô có thể gây nên nhiều
rắc rối như quá tải cho hệ thống truyền động, chênh lệch tốc độ, giảm quá trình
truyền nhiệt từ hơi nước ra bề mặt lô sấy… Ngoài ra, để hệ thống vận hành ổn
định thì chúng ta còn phải duy trì mức trong bình phân ly cố định hoặc ít nhất là
nằm trong một khoảng giới hạn cho phép. Mức trong bình không được giữ ổn
định ngoài việc gây nên các nguy cơ như cạn bình (nguy hại đến bơm ra), tràn
bình (nguy hiểm đến thiết bị) mà ảnh hưởng đến độ chênh áp giữa áp suất lô sấy
và áp suất trong bình phân ly.
• Đảm bảo chất lượng sản phẩm
Điều này được thể hiện ở việc giấy ra khỏi nhóm sấy phải đạt yêu cầu về
độ ẩm. Độ ẩm của giấy phụ thuộc vào giấy khi vào nhóm sấy và lượng nước bay
hơi trong nhóm sấy. Giấy trước khi vào nhóm sấy người ta không đo vì nó biến
động trong phạm vi nhỏ. Còn lượng nước bốc hơi trong nhóm sấy thì phụ thuộc
vào lượng nhiệt nhận được từ lô sấy, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường,… Tuy
nhiên, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường thông thường được giữ ổn định bằng
cách thổi hơi nóng khô vào trong nhóm sấy. Lượng nhiệt nhận được thì phụ
thuộc vào lô sấy và áp suất trong lô. Như vậy, để đảm bảo chất lượng giấy ra, ta
cần phải giữ cho áp suất trong lô sấy được ổn định. Như ta đã nói ở phần trước,
việc tốc độ bay hơi không được duy trì ở giá trị thích hợp thì không những
không đạt được yêu cầu về độ ẩm mà còn làm ảnh hưởng đến các đặc tính của tờ
giấy, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của giấy sau sấy.
• Vận hành hệ thống an toàn:
Các khả năng có thể gây mất an toàn cho thiết bị cũng như là người vận
hành có liên quan đến các thông số thiết bị đều đã được đo, cảnh báo và bảo vệ
như thiết bị ngắt cách ly, thiết bị bảo vệ… Do đó, ta chỉ quan tâm đến khả năng
gây mất an toàn xuất phát từ sự thay đổi của các biến trạng thái trong quá trình.
Đó là độ chênh áp giữa áp suất lô sấy với áp suất trong bình phân ly, và mức
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47

38. ĐỒ ÁN TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHÂN XƯỞNG XEO – NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
trong bình phân ly. Độ chênh áp ảnh hưởng đến khả năng hút nước ra khỏi lô
sấy, nếu không thích hợp, lượng nước có trong lô sấy có thể gây hiện tượng quá
tải, gây nguy hiểm cho hệ thống truyền động hoặc gây đứt giấy… Mức trong
bình phân ly nếu quá cao có thể làm áp suất tăng, nguy cơ mất an toàn tăng lên.
Hơn nữa, mức quá cao sẽ làm cho áp suất hơi trong bình tăng lên, nếu hơi ra
khỏi bình phân ly không thể thoát kịp sẽ làm độ chênh áp sụt xuống, làm giảm
khả năng thoát nước của lô sấy. Nếu mức nước quá thấp sẽ gây nguy hiểm cho
bơm nước ra.
Để đảm bảo an toàn trong mọi trường hợp, người ta liên tục theo dõi và giám sát
trạng thái hoạt động của hệ thống thiết bị giúp người vận hành có những thao tác
can thiệp thích hợp. Ngoài ra, người ta còn sử dụng các đường bypass qua lô sấy
để đảm bảo hệ thống vận hành bình thường khi đứt giấy, đảm bảo lô sấy không
bị quá nhiệt và áp suất trong lô sấy không tăng quá cao. Các đường bypass qua
bơm đảm bảo an toàn cho bơm khi bình cạn, trong trường hợp mức trong bình
quá cao thì người ta sẽ mở một đường xả nước trực tiếp ra ngoài.
• Hiệu quả kinh tế:
Vấn đề hiệu quả kinh tế ở đây là chất lượng giấy phải đạt yêu cầu (năng
suất giấy phụ thuộc vào lượng giấy vào, là do yêu cầu sản xuất nên không thể
can thiệp được), tiết kiệm lượng hơi, nước và lượng giấy bị đứt là ít nhất. Để tiết
kiệm hơi, người ta đã tận dụng lượng hơi xả từ nhóm này để đưa đến nhóm sấy
trước. Nước được đưa vào bình phân ly để rồi bơm trở lại nồi hơi, tái sản xuất
hơi cho nhà máy. Đó là vấn đề về công nghệ, muốn đạt hiệu quả kinh tế, hệ
thống điều khiển quá trình còn phải đảm bảo vận hành ổn định, giảm thiểu nguy
cơ gây đứt giấy.
• Bảo vệ môi trường
Quá trình sấy là một quá trình khép kín. Toàn bộ hệ thống sấy được trùm
kín bởi một chụp, ngăn không cho hơi nóng thoát ra phòng máy. Lượng hơi bốc
lên trong các nhóm sấy có thể coi là chỉ có hơi nước, lượng hơi được chụp hút
đưa lên trên trần sau khi qua các bộ trao đổi nhiệt và bộ lọc rồi mới thải ra môi
trường.
Từ những phân tích theo quan điểm công nghệ và quan điểm điều khiển quá
trình thì hệ thống đánh bột và các bể trộn được thể hiện qua sơ đồ khối như sau:
• Biến điều khiển:
+ Lưu lượng hơi vào lô sấy F1
+ Lưu lượng hơi ra khỏi bình phân ly F2
+ Lưu lượng nước ra khỏi bình phân ly F3
• Nhiễu:
+ Lưu lượng giấy vào G1
+ Độ ẩm giấy vào ω1
SINH VIÊN: NGUYỄN KHÁNH BÌNH, HOÀNG ĐẠI HUỲNH ĐKTĐ 1 – K47