Giám sát an toàn, máy thiết bị trong dây chuyền sản xuất xi măng lò quay bằng tiến hình rung

GIAÙM SAÙT AN TOAØN MAÙY, THIEÁT BÒ<br /> TRONG DAÂY CHUYEÀN SAÛN XUAÁT XI MAÊNG LOØ QUAY<br /> BAÈNG TIEÁN TRÌNH RUNG<br /> Nguyeãn Anh Tuaán, Trieäu Quoác Loäc, Vieän Nghieân cöùu KHKT Baûo hoä lao ñoäng<br /> Phaïm Coâng Duõng, Cty Robot & Maùy töï ñoäng thoâng minh ROOSAM,<br /> Nguyeãn Phöông Huøng, Vieän Nghieân cöùu Cô khí<br /> <br /> <br /> <br /> Toùm taét cuûa cô theå ngöôøi, moät trong nhau coù theå xuaát hieän nhöõng<br /> Treân theá giôùi, chaån ñoaùn kyõ nhöõng chæ tieâu ñöôïc xem xeùt truïc traëc, hoûng hoùc cuûa maùy<br /> thuaät (technical diagnostics) haøng ñaàu ñoù laø nhòp ñaäp cuûa vaø seõ khoâng chæ gaây ra nhöõng<br /> ñaõ trôû thaønh moät lónh vöïc khoa tim. Ñieàu naøy ñöôïc thaáy roõ toån thaát ñaùng keå veà kinh teá ñoái<br /> hoïc quan troïng veà nhaän daïng qua vieäc baét maïch khaùm beänh vôùi nhaø saûn xuaát, maø coøn giaùn<br /> tình traïng kyõ thuaät cuûa maùy chuaån ñoaùn söùc khoûe cuûa caùc tieáp coù theå daãn tôùi nhöõng söï<br /> moùc, thieát bò vaø coâng trình. thaày thuoác Ñoâng y (maø tröôùc coá tai naïn nghieâm troïng ñoái<br /> Döïa treân caùc keát quaû cuûa ñaây vaãn goïi laø caùc oâng thaày vôùi ngöôøi vaän haønh, cuõng nhö<br /> chaån ñoaùn kyõ thuaät, hình thöùc lang) hoaëc qua vieäc ño huyeát moâi tröôøng xung quanh. Ñeå<br /> baûo döôõng theo tình traïng aùp, nhòp tim, chaïy ñieän taâm ñoà goùp phaàn ngaên ngöøa, haïn cheá<br /> hoaït ñoäng (condition-based cuûa caùc baùc syõ Taây y. nhöõng söï coá naøy, phöông<br /> maintenance) ñaõ vaø ñang Qua nghieân cöùu, phaân tích phaùp truyeàn thoáng ñöôïc aùp<br /> mang laïi nhieàu lôïi ích veà kinh caùc bieåu ñoà ñieän tim, ngöôøi ta duïng laø baûo döôõng ñònh kyø<br /> teá - kyõ thuaät vaø ñaëc bieät laø nhaän thaáy ñaây chính laø phoå maùy moùc thieát bò ñeå söûa chöõa<br /> giaûm thieåu caùc nguy cô ruûi ro cuûa nhöõng rung ñoäng khaùc hoaëc thay theá nhöõng chi tieát,<br /> cho ngöôøi vaän haønh do söï coá nhau vôùi ñaëc tröng ñoäng hoïc phuï tuøng maùy coù khaû naêng<br /> thieát bò (traùnh tai naïn lao roõ reät laø taàn soá vaø bieân ñoä. Töø gaây söï coá cho maùy. Tuy nhieân<br /> ñoäng, giaûm thôøi gian döøng ñaây naûy sinh ra vaán ñeà, neáu do cheá ñoä vaø ñieàu kieän vaän<br /> maùy do hoûng hoùc, giaûm chi cô theå ngöôøi vaø thieát bò maùy haønh cuûa maùy moùc thieát bò raát<br /> phí baûo döôõng, chuû ñoäng moùc ñeàu coù theå moâ taû ñoäc laäp khaùc nhau, thaäm chí coù nhöõng<br /> trong vieäc chuaån bò phuï tuøng hoaëc lieân keát döôùi daïng caùc chæ tieâu, thoâng soá kyõ thuaät laøm<br /> thay theá, taêng ñoä an toaøn vaän heä cô hoïc ñaøn hoài thì roõ raøng vieäc cuûa maùy trong thöïc teá<br /> haønh cuûa thieát bò). khoâng ñuùng vôùi yeâu caàu vaø<br /> ñeå ñaùnh giaù traïng thaùi “söùc<br /> Trong baùo caùo naøy seõ ñeà khoûe” cuûa thieát bò maùy moùc ñöông nhieân vôùi cheá ñoä baûo<br /> caäp ñeán giaûi phaùp giaùm saùt ngöôøi ta coù theå xem xeùt “nhòp döôõng maùy ñònh kyø seõ thöïc söï<br /> tình traïng hoaït ñoäng an toaøn ñaäp” cuûa maùy moùc, thieát bò khoâng coù khaû naêng phaùt hieän<br /> cuûa maùy, thieát bò trong daây trong quaù trình laøm vieäc, maø sôùm nhöõng truïc traëc cuûa maùy,<br /> chuyeàn saûn xuaát xi maêng loø baûn chaát cuûa noù chính laø rung thaäm trí coøn coù theå gaây “laõng<br /> quay baèng rung ñoäng theo thôøi ñoäng xuaát hieän trong quaù trình phí” ñoái vôùi nhöõng phuï tuøng,<br /> gian thöïc ñeå coù nhöõng phöông hoaït ñoäng. chi tieát maùy chöa tôùi möùc caàn<br /> aùn khaéc phuïc kòp thôøi. phaûi thay theá.<br /> Caùc maùy moùc thieát bò trong<br /> I. MÔÛ ÑAÀU quaù trình hoaït ñoäng laøm vieäc, Trong nhöõng naêm qua,<br /> Trong y hoïc ñeå xem xeùt do nhieàu nguyeân nhaân chuû Ngaønh Xi maêng ñaõ trôû thaønh<br /> ñaùnh giaù traïng thaùi söùc khoûe quan vaø khaùch quan khaùc ngaønh kinh teá then choát, goùp<br /> <br /> <br /> <br /> 24 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1&2-2012<br /> phaàn vaøo coâng cuoäc xaây döïng ñoái vôùi maùy moùc thieát bò ñaét tieàn, hoaëc maùy moùc thieát bò trong<br /> cô sôû haï taàng, thuùc ñaåy söï daây chuyeàn coâng ngheä ñôn.<br /> nghieäp coâng nghieäp hoùa, hieän II. MOÄT SOÁ KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU BÖÔÙC ÑAÀU<br /> ñaïi hoùa ñaát nöôùc, ngaønh ñaõ Döïa treân caùc keát quaû nghieân cöùu, baøi baùo seõ trình baày vaø ñöa<br /> coù nhöõng böôùc tieán ñoät phaù ra moâ hình giaùm saùt tieán trình rung cuûa maùy thieát bò döïa treân<br /> veà coâng ngheä cuõng nhö quy coâng ngheä truyeàn thoâng maïng khoâng daây. Hieän nay, treân theá<br /> moâ saûn xuaát. Tính ñeán naêm giôùi vieäc söû duïng maïng khoâng daây ñeå thay theá cho phöông thöùc<br /> 2011, ñaõ coù treân 70 daây truyeàn tín hieäu (döõ lieäu) truyeàn thoáng baèng daây daãn ñang böôùc<br /> chuyeàn saûn xuaát xi maêng loø ñaàu ñöôïc nghieân cöùu trieån khai, coøn ôû Vieät Nam vaán ñeà naøy<br /> quay vaøo hoaït ñoäng. Beân vaãn chöa ñöôïc nghieân cöùu trieån khai.<br /> caïnh vieäc xaây döïng môùi caùc<br /> 2.1. Xaây döïng moâ hình giaùm saùt<br /> daây chuyeàn xi maêng baèng<br /> coâng ngheä loø quay phöông<br /> phaùp khoâ hieän ñaïi, caùc daây<br /> chuyeàn xi maêng loø ñöùng laïc<br /> haäu, gaây oâ nhieãm moâi tröôøng<br /> ñang daàn ñöôïc thay theá vaø<br /> loaïi boû.<br /> Theo nhöõng taøi lieäu lieân<br /> quan ñeán daây chuyeàn saûn<br /> xuaát xi maêng loø quay hieän<br /> nay, vieäc giaùm saùt ñaõ ñöôïc<br /> tieán haønh töï ñoäng. Tuy nhieân,<br /> vieäc giaùm saùt ôû ñaây chuû yeáu laø<br /> giaùm saùt quy trình coâng ngheä,<br /> chaát löôïng saûn phaåm, nhieät<br /> ñoä cuûa loø quay cuõng nhö caùc<br /> yeáu toá veà noàng ñoä hôi khí phaùt<br /> sinh trong quaù trình saûn xuaát.<br /> Coøn vieäc giaùm saùt phaùt hieän<br /> sôùm caùc nguy cô gaây hoûng Hình 1: Sô ñoà keát noái duøng thieát bò chuyeån ñoåi khoâng daây<br /> hoùc söï coá taïi daây chuyeàn saûn<br /> xuaát xi maêng loø quay nhö Trong hình veõ treân, cuïm soá 3 laø cuïm thieát bò chuyeån ñoåi<br /> giaùm saùt vieäc hö hoûng cuûa khoâng daây ROOVC1100 theo giao thöùc maïng Zigbee 802.15.4.<br /> voøng bi, oå truïc,… laø chöa coù. Bao goàm caùc thieát bò:<br /> Ñeå khaéc phuïc nhöõng haïn - ROOVC1100-E: Thieát bò con (goïi laø End Device) ñöôïc tích<br /> cheá treân, goùp phaàn naâng cao hôïp moät boä chuyeån ñoåi AD, döõ lieäu Analog seõ ñöôïc soá hoùa vaø<br /> möùc ñoä an toaøn cho maùy moùc, truyeàn qua maïng Zigbee tôùi thieát bò ñieàu phoái maïng.<br /> thieát bò, cuõng nhö ñaûm baûo an - ROOVC1100-C: Thieát bò ñieàu phoái maïng, duøng ñeå quaûn lí<br /> toaøn cho ngöôøi vaän haønh vaø caùc thieát bò con (goïi laø Coordinator) ñöôïc tích hôïp caùc boä<br /> moâi tröôøng xung quanh, nhieàu chuyeån ñoåi soá - töông töï DA. Döõ lieäu nhaän ñöôïc töø caùc End<br /> nöôùc treân theá giôùi ñaõ aùp duïng Device seõ ñöôïc töông töï hoùa taïi caùc ñaàu ra cuûa thieát bò.<br /> thay theá cheá ñoä baûo döôõng ROOVC1100-C coøn coù caùc coång RS232 duøng ñeå truyeàn döõ lieäu<br /> ñònh kyø maùy baèng cheá ñoä baûo leân phaàn meàm thu thaäp treân maùy tính.<br /> döôõng coù ñieàu kieän, ñaëc bieät - Ngoaøi ra, ñeå taêng khoaûng caùch truyeàn döõ lieäu coøn coù theâm<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1&2-2012 25<br /> 1 thieát bò nöõa (ROOVC1100-R) goïi laø boä ñieàu phoái maïng con duïng nhieàu hôn moät boä<br /> (Router) ROOVC1100-C.<br /> • Trong tröôøng hôïp<br /> ROOVC1100-E khoâng theå<br /> lieân laïc vôùi ROOVC1100-C<br /> thì caàn thieát phaûi laép theâm<br /> moät hay nhieàu boä<br /> ROOVC1100-R giöõa<br /> chuùng. Khi ñoù khoaûng caùch<br /> truyeàn coù theå leân tôùi haøng<br /> km.<br /> • Taát caû caùc thieát bò treân hoaït<br /> ñoäng ôû ñieän aùp 220VAC –<br /> 50Hz, taàn soá voâ tuyeán<br /> 915MHz, toác ñoä truyeàn toái<br /> Hình 2: Sô ñoà keát noái söû duïng Router ña 250Kbps.<br /> 2.2. Trieån khai thöïc nghieäm<br /> thí nghieäm<br /> Sau giai ñoaïn thieát keá xaùc<br /> ñònh moâ hình giaùm saùt an toaøn<br /> cho maùy, thieát bò. Ñeà taøi ñaõ<br /> tieán haønh gia coâng cheá taïo,<br /> laép gheùp moâ hình giaùm saùt<br /> rung ñoäng trong phoøng thí<br /> nghieäm. Vôùi nhöõng nghieân<br /> cöùu ñöôïc trieån khai trong<br /> phoøng thí nghieäm ñaûm baûo<br /> tính chính xaùc, oån ñònh cuûa heä<br /> thoáng tröôùc khi ñem vaøo aùp<br /> duïng trong thöïc teá saûn xuaát.<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Moâ hình trieån khai cuûa boä ROOVC1100<br /> <br /> Vôùi caùc thieát bò cuûa boä ROOVC1100 thì moâ hình coù theå trieån<br /> khai nhö sau:<br /> • Caùc thieát bò VC1100 ñöôïc laép raùp keøm theo caùc thieát bò maùy<br /> moùc coâng ngheä khaùc nhau trong nhaø maùy vaø moãi thieát bò<br /> ñöôïc keát noái vôùi moät boä ROOVC1100-E.<br /> • Coù moät boä ROOVC1100-C duy nhaát ñöôïc laép ñaët taïi phoøng<br /> ñieàu khieån trung taâm, keát noái vôùi PLC hoaëc maùy tính caù nhaân<br /> ñeå hieån thò döõ lieäu rung ñoäng thu ñöôïc töø caùc sensor. Moãi boä Hình 4: Tieán haønh laép raùp,<br /> ROOVC1100-C chæ coù höõu haïn caùc keânh ra Analog (duøng ñeå thöïc nghieäm trong phoøng<br /> giao tieáp vôùi PLC) neân muoán môû roäng thì baét buoäc phaûi söû thí nghieäm<br /> <br /> <br /> 26 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1&2-2012<br />  - Giaùm saùt phaân quyeàn<br /> möùc ñoä ngöôøi söû duïng can<br /> thieäp vaøo heä thoáng.<br /> - Caäp nhaät thieát laäp caùc<br /> thoâng tin cô sôû döõ lieäu veà<br /> maùy, thieát bò caàn giaùm saùt:<br /> loaïi maùy, tieâu chuaån giaùm saùt<br /> cuûa nhaø saûn xuaát (hoaëc ISO),<br /> thoâng soá maùy ñaëc tröng,...<br /> - Giaùm saùt ñoàng thôøi 16<br /> keânh ño trong coâng ngheä saûn<br /> xuaát xi maêng baèng coâng ngheä<br /> giaùm saùt lieân tuïc (online)<br /> Hình 5: Ñöôøng ñaëc tính giaùm saùt rung ñoäng cuûa maùy thoâng qua maïng truyeàn thoâng<br /> khoâng daây.<br /> Quaù trình ño ñaïc ñöôïc laáy maãu lieân tuïc. Töø ñoù tieán haønh xaây - Xaùc ñònh ñöôïc caùc thoâng<br /> döïng ñöôïc daïng ñoà thò ñöôøng ñaëc tính quaù trình hoaït ñoäng cuûa soá veà rung ñoäng trong suoát<br /> maùy gaây rung ñoäng trong suoát quaù trình. thôøi gian hoaït ñoäng. Töø ñoù<br /> Noäi dung naøy ñaõ ñöôïc tieán haønh thoâng qua vieäc gheùp noái caùc thöïc hieän caùc pheùp ñoái chöùng<br /> heä thoáng thieát bò giaùm saùt daïng khoâng daây. Qua ñoù, Moâ hình tieâu chuaån ñeå ñöa ra caùc möùc<br /> giaùm saùt ñöôïc thöïc hieän ñoàng thôøi ñöôïc 16 keânh ño giaùm saùt, ñoä caûnh baùo caàn thieát cho<br /> thoâng qua ñoù seõ xaùc ñònh ñöôïc thöïc traïng hoaït ñoäng hieän thôøi ngöôøi vaän haønh.<br /> ñeå coù nhöõng caûnh baùo möùc ñoä nguy hieåm töông öùng. Giao dieän 2.3. Thí nghieäm thöïc nghieäm<br /> phaàn meàm ñöôïc nghieân cöùu luoân nhaèm muïc ñích thaân thieän vôùi trong thöïc teá saûn xuaát<br /> ngöôøi söû duïng vaø ñaït ñöôïc hieäu xuaát cao. Caùc chöùc naêng hoaït<br /> Sau quaù trình tieán haønh<br /> ñoäng chính cuûa phaàn meàm nhö sau:<br /> thöïc nghieäm trong phoøng thí<br /> nghieäm ñaït ñoä tin caäy vaø oån<br /> ñònh, ñeà taøi ñaõ tieán haønh<br /> nghieân cöùu thöû nghieäm thöïc<br /> teá taïi Coâng ty Xi maêng Vicem<br /> Buùt Sôn. Caùc keát quaû thöû<br /> nghieäm cho thaáy giaûi phaùp<br /> ñöôïc aùp duïng laø hoaøn toaøn<br /> phuø hôïp, ñaït ñoä chính xaùc, ñoä<br /> oån ñònh cao. Caùc keát quaû<br /> giaùm saùt tieán trình rung taïi<br /> daây chuyeàn saûn xuaát xi maêng<br /> loø quay ñöôïc thöïc hieän moät<br /> caùch kyõ löôõng thoâng qua vieäc<br /> ño ñaïc ñaùnh giaù ñoái chöùng vôùi<br /> heä thoáng hieän coù cuûa nhaø maùy<br /> vaø heä thoáng thieát bò ño rung<br /> cuûa haõng B&K. Trong suoát<br /> quaù trình thöû nghieäm, tín hieäu<br /> Hình 6: Giao dieän phaàn meàm giaùm saùt an toaøn maùy, thieát bò<br /> khoâng daây luoân duy trì oån<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1&2-2012 27<br />  ñoøi hoûi chi phí ñaàu tö vaø ñaëc<br /> bieät laø caùc chuyeân gia coù trình<br /> ñoä chuyeân moân saâu trong lónh<br /> vöïc naøy. Trong töông lai, nhu<br /> caàu veà söû duïng caùc heä thoáng<br /> chaån ñoaùn rung cho caùc thieát<br /> bò trong neàn coâng nghieäp cuûa<br /> Vieät Nam seõ ngaøy caøng taêng<br /> do nhöõng lôïi ích maø lónh vöïc<br /> naøy mang laïi.<br /> Hình 7: Thöû nghieäm thöïc teá ño ñaïc giaùm saùt rung taïi Xi<br /> maêng Buùt Sôn<br /> TAØI LIEÄU THAM KHAÛO<br /> [1]. Nguyeãn Huy Long: Soå tay<br /> baûo döôõng coâng nghieäp tieân<br /> tieán, Trung taâm saûn xuaát saïch<br /> Vieät Nam.<br /> [2]. ISO DIS 17359, Condition<br /> monitoring and diagnostics of<br /> machines, General guide-<br /> lines.<br /> [3]. ISO 10816 (1995-2000),<br /> Mechanical vibration-<br /> Evaluation of machine, vibra-<br /> tion by measurements on non-<br /> rotating parts.<br /> [4]. ISO 7919 (1996-2001):<br /> Mechanical vibration of non-<br /> Hình 8: Ñoái chöùng keát quaû hieän thò truyeàn khoâng daây reciprocating machines –<br /> Measurement on rotating<br /> ñònh, khoâng bò aûnh höôûng cuûa nhieãu ñoäng thoâng qua vieäc ñaùnh shafts and evaluation criteria.<br /> giaù ñoái chöùng giöõa keát quaû rung ñoäng nhaän ñöôïc ngay taïi vò trí [5]. G. Vachtsevanos,<br /> nguoàn rung vaø giaù trò hieån thò ôû vò trí traïm giaùm saùt (taïi buoàng Intelligent fault diagnosis and<br /> ñieàu khieån trung taâm). Caùc keát quaû thöïc nghieäm cuõng cho thaáy prognosis for engineering sys-<br /> khoaûng caùch truyeàn khoâng daây ñaït xaáp xæ 1 km, do ñoù hoaøn tems. John Wiley & Sons,<br /> toaøn coù khaû naêng bao phuû toaøn boä nhaø maùy ñöôïc giaùm saùt. Inc., New Jersey, 2006.<br /> III. KEÁT LUAÄN [6]. C. Scheffer, P.<br /> Vôùi giaûi phaùp giaùm saùt an toaøn cho maùy, thieát bò theo tieán Girdhar, Practical Machinery<br /> trình rung seõ cho pheùp kieåm soaùt toát caùc nguy cô ruûi ro gaây maát Vibration Analysis and<br /> an toaøn. Ñaây laø moät phöông phaùp raát höõu ích ñeå giaûm thieåu caùc Predictive Maintenance.<br /> nguy cô söï coá, tai naïn coù nguyeân nhaân töø caùc hö hoûng cuûa maùy Elsevier, 2004.<br /> moùc thieát bò trong quaù trình vaän haønh. Vieäc öùng duïng giaûi phaùp<br /> naøy seõ mang laïi nhieàu lôïi ích veà kinh teá - xaõ hoäi. Tuy nhieân, moät<br /> heä thoáng giaùm saùt vaø chaån ñoaùn rung hoaït ñoäng hieäu quaû seõ<br /> <br /> <br /> <br /> 28 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1&2-2012<br />