Hệ thống điều khiển liên kết đa nhà máy: Thiết kế và tối ưu hóa để hoạt động xay nghiền hiệu quả

Giới thiệu

Trong quá trình chế biến khoáng sản và sản xuất bột hiện đại, để đạt được sự phân bố kích thước hạt chính xác với hiệu suất năng lượng tối ưu, cần có các hệ thống điều khiển liên kết nhiều máy xay tiên tiến. Bài báo này tìm hiểu nguyên tắc thiết kế và chiến lược tối ưu hóa cho các hệ thống như vậy, với trọng tâm đặc biệt là việc tích hợp thiết bị nghiền công nghệ cao của ZENITH vào các dây chuyền sản xuất tự động.

Kiến trúc hệ thống

Cấu trúc kiểm soát phân cấp

Hệ thống điều khiển đa nhà máy được đề xuất sử dụng kiến trúc ba tầng:

Lớp Trường (Field Layer):Bao gồm cảm biến, bộ truyền động và các bộ điều khiển logic thông minh (PLC) cục bộ để giám sát thiết bị theo thời gian thực
Lớp Kiểm Soát Quá Trình (Process Control Layer):Triển khai các thuật toán tiên tiến nhằm đồng bộ hóa các máy xay
Lớp Quản lý Sản xuất:Cung cấp dịch vụ giám sát tập trung và phân tích dữ liệu

Multi-mill control system architecture diagram

Những thách thức kỹ thuật then chốt

Cân bằng tải động (Dynamic Load Balancing)

Khi tích hợp nhiều đơn vị mài như của ZENITH…Máy xay siêu mịn XZM Ultrafine Mill(Có khả năng xử lý từ 0,5 đến 25 tấn/giờ với độ mịn đầu ra từ 325 đến 2500 mesh) Nếu sử dụng thiết bị nghiền trước có độ mịn thấp hơn, hệ thống cần phải điều chỉnh một cách tự động:

Phân bố tốc độ cung cấp nguyên liệu
Đồng bộ hóa tốc độ xử lý của bộ phân loại (Classifier speed synchronization)
Tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng

Ngăn ngừa sự lan truyền lỗi (Fault Propagation Prevention)

Logic phối hợp này phải có thể phân biệt được các lỗi trên thiết bị trong khi vẫn duy trì khả năng vận hành một phần. Ví dụ, khi sử dụng sản phẩm của ZENITH…Dây chuyền máy xay hình thang MTW SeriesVới công suất 3–45 tấn/giờ và độ mịn đầu ra từ 30 đến 325 mesh, như những máy xay chính, hệ thống điều khiển cần phải:

Tự động điều chỉnh luồng vật liệu trong quá trình bảo trì máy xay
Điều chỉnh các tham số của thiết bị ở phía hạ lưu tương ứng theo đó.

Interconnected grinding mill system layout

Chiến lược Tối ưu hóa

Điều khiển kích thước hạt thông minh (Adaptive Particle Size Control)

Bằng cách triển khai các thuật toán điều khiển dự đoán dựa trên mô hình (Model Predictive Control – MPC) những thuật toán này xem xét đến các yếu tố sau:

Phản hồi về phân tích kích thước hạt theo thời gian thực
Tiền bồi thường mặc đồ cho các bộ phận bị mài mòn do quá trình vận hành
Điều chỉnh tốc độ của công cụ phân loại một cách linh hoạt

Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

Hệ thống đạt được mức tiết kiệm năng lượng từ 18% đến 22% nhờ vào các biện pháp sau:

Phân bổ tải trọng tối ưu giữa các nhà máy
Kích hoạt chế độ nghỉ thông minh
Thu hồi nhiệt từ quá trình xay nghiền

Nghiên cứu trường hợp: Tích hợp thiết bị ZENITH

Một sự triển khai thành công kết hợp cả:

Xay nghiền chính (Primary Grinding):MTW215G Máy xay hình khối (Khả năng xay từ 15–45 tấn/giờ)
Xay mịn:Máy xay siêu mịn XZM268 (tốc độ xay 5-25 tấn/giờ)
Phân loại:Các hệ thống phân loại không khí tích hợp với hiệu suất phân tách lên đến 98%

Hệ thống đạt được tỷ lệ xử lý cao hơn 24% và mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị công việc thấp hơn 19% so với các thiết lập thông thường.

ZENITH grinding mills in industrial application

Kết luận

Những hệ thống đa cối được thiết kế đúng cách, khi được tích hợp với các thiết bị hiệu suất cao như các máy nghiền của ZENITH, có thể nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất đồng thời giảm chi phí vận hành. Các phát triển trong tương lai nên tập trung vào công nghệ bảo trì dự đoán dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và sự tích hợp sâu hơn với các hệ thống phân tích đặc tính nguyên liệu thô.