(TIỂU LUẬN) bài tập lớn đề tài THIẾT kế mô HÌNH TRẠM TRỘN bê TÔNG NHỰA NÓNG ASPHALT

Tính chọn động cơ băng tải...29 Xây dựng hệ thống điều khiển mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng.... • Sơ đồ công nghệ của trạm BTNN kiểu chu kỳ Bãi cát đá Nhựa đường Kho phụ Băng tải d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

MSSV

: TS.Lê Thị Thúy Nga : Nguyễn Minh Tú : TĐH3-K59

:181603042

Hà nội, 06/2022

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH i

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

DANH MỤC LƯU ĐỒ v

LỜI NÓI ĐẦU 1

Tổng quan về trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt 2 1.1 Các khái niệm chung về công nghệ sản xuất bê tông nhựa nóng 2

1.1.1 Bê tông nhựa nóng 2

1.1.2 Trạm trộn bê tông nhựa nóng 3

1.2 Nguyên lí hoạt động của trạm trộn bê tông nhựa nóng 6

1.3 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động từng cụm cấu thành của Trạm trộn 8

Thiết kế mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt 19 2.1 Mục tiêu đề tài 19

2.2 Lựa chọn các thiết bị sử dụng trong mô hình 21

2.2.1 Van điện nước 21

2.2.2 Đầu cân (loadcell) 21

2.2.3 PLC S7 1200 25

2.2.4 Động cơ khuấy trộn 28

2.2.5 Tính chọn động cơ băng tải 29

Xây dựng hệ thống điều khiển mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng 43

3.1 Lưu đồ điều khiển 43

3.2 Mạch lực điều khiển 44

3.3 Cấu hình phần cứng cho PLC S7-1200 1212C AC/DC/RLY 50

3.4 Lập trình chương trình điều khiển 54

3.4.1 Các chế độ điều khiển mô hình Trạm trộn bê tông nhựa nóng 54

3.4.2 Các tín hiệu vào ra trên module PLC 55

3.4.3 Danh sách và ý nghĩa các ô nhớ dùng trong chương trình 59

3.5.1 Giới thiệu phần mềm 63

3.5.2 Thiết kế giao diện HMI cho Hệ thống điều khiển mô hình Trạm trộn 63

: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống 67

4.1 Vận hành thực tế để kiểm nghiệm mô hình 67

4.2 Đánh giá kết quả đạt được 80

KẾT LUẬN 80

PHỤ LỤC 81

1.1 Khối OB1 81

1.2 Khối OB100 82

1.3 Khối hàm FC_AUTO 82

1.4 Khối hàm FC_DOC_VE_LOADCELL 85

1.5 Khối hàm FC_MANU 85

1.6 Khối hàm FC_OUTPUT 87

1.7 Khối hàm FC_SIMULATION 89

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cùng với các cuộc cách mạng công nghệ, các hệ thống điều khiển tự độngngày càng phổ biến Nhờ được tự động hoá làm giảm sức lao động của con người, các hệthống máy móc tự động đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, nâng cao chất lượng sản phẩm,tăng năng suất lao động, hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệm v.v

Trong lĩnh vực cầu đường, việc ứng dụng tự động hóa trong quá trình sản xuất Bêtông Asphalt tại các trạm trộn bê tông nhựa nóng thực sự đã mang lại hiệu quả về năngsuất, chất lượng rất lớn cho quá trình sản xuất Nhận thấy đây là một công nghệ thiết

thực vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, em đã chọn đề tài: “Thiết kế Mô

hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt” Trong suốt thời gian thực hiện đề tài,

em đã được củng cố và học hỏi thêm được rất nhiều kiến thức về điện tử

Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của cô Lê Thị Thúy Nga cùng với sự cố

gắng của bản thân, em đã hoàn thành đề tài đúng thời gian cho phép

Do trong một thời gian ngắn, hiểu biết còn hạn chế nên đề tài của em không tránhkhỏi những sai sót, nhầm lẫn, vì vậy em rất mong có thêm sự chỉ bảo, hướng dẫn củacác thầy cô để em có thể phát triển và hoàn thiện thêm đề tài

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Tổng quan về trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt

1.1 Các khái niệm chung về công nghệ sản xuất bê tông nhựa nóng1.1.1 Bê tông nhựa nóng

a Bê tông nhựa nóng

Bê tông nhựa nóng (BTNN) là hỗn hợp cấp phối gồm: đá, cát, bột khoáng (phụgia) và nhựa đường, được sử dụng chủ yếu làm kết cấu mặt đường mềm.Tính chất vàchất lượng của BTNN phụ thuộc vào thành phần cấp phối, cỡ hạt, cường độ hạt và tỷ

lệ nhựa đường; đồng thời chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ, chế độ trộn

b Phân loại Bê tông nhựa nóng

Bê tông nhựa có nhiều loại và có thể phân loại như sau:

dùng nhựa đặc có độ kim lún 60/90, 40/60 và rải ở nhiệt độ 1200 C-1400 C,đây chính là BTNN Loại rải ấm khi dùng nhựa có độ kim lún 200/300,130/200, loại rải nguội khi dùng nhựa lỏng nguội hay nhũ tương

3-5% khi rải thảm lớp bề mặt; loại có độ chặt nhỏ có độ rỗng 5-10% dùng cho lớp dưới

dam (50%-60%), loại vừa ( 30-50%), loại ít ( 20-25%)

▪ Loại hạt vừa (hạt trung) có d max < 20 (25) (mm)

▪ Loại bê tông hạt mịn dung cho lớp mặt khi có cỡ hạt lớp nhất là

5(mm)

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.1.2 Trạm trộn bê tông nhựa nóng

a Trạm bê tông nhựa nóng

Trạm trộn bê tông nhựa nóng(TTBTNN) là một tổng thành gồm nhiều thiết bị vàcụm thiết bị mà mỗi cụm thiết bị đều phối hợp làm việc nhịp nhàng với nhau để trộncác hạt cát đá nóng, phụ gia với nhựa đường nóng đã được định lượng theo tỷ lệ quyđịnh để tạo thành sản phẩm là bê tông nhựa nóng

b Phân loại Trạm trộn bê tông nhựa nóng

Có nhiều cách phân loại trạm trộn bê tông nhựa nóng, trên thực tế thường phânloại như sau:

định, và trạm có tính cơ động cao (trên móng nổi)

trạm trộn năng suất lớn (từ 80 - 150 (tấn/giờ)); Loại trạm trộn năng suất vừa (40 - 60 (tấn/giờ)) và loại trạm trộn có năng suất nhỏ (dưới 30 (tấn/ giờ)) Loại rất lớn từ 200- 400 (tấn/giờ) ít dùng

ngang, và trạm bố trí theo kiểu hình tháp

c Ưu nhược điểm các loại trạm trộn bê tông nhựa nóng

bằng tương đôi rộng, để sản xuất với một khối lượng bê tông nhựa lớn Do trạm phải đặttrên nền móng bê tông tương đối kiên cố, cho nên mỗi lần di chuyển trạm thường rất khókhăn, tốn kém đáng kể (cho nên ít khi nghĩ tới di chuyển trạm) Trạm loại này thưòng cónăng suất lớn và rất lớn

rơmoóc, có thể kéo đi được Loại này chỉ phù hợp với trạm có năng suất nhỏ dưới 30 (T/h).Tuy là loại cơ động nhưng ở Việt Nam, tính cơ động này trở nên rất kém vì quá trình dichuyển thực ra rất cồng kềnh vì phải dùng đầu kéo

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

từ 30 đến 120 (T/h) có thể lên tới 150 (T/h) Loại này có tính cơ động cao, hiệu quả kinh tế lớn

và lần đầu tiên được Việt Nam đưa vào sử dụng năm 1993

phẩm ra khỏi thùng trộn theo từng mẻ một Thông thường thùng trộn của trạm này có kếtcấu gồm các cánh trộn khuấy lắp trên 2 trục quay ngược chiều nhau Vật liệu đưa vào trộngồm có cát, đá nóng và chất phụ gia,sau khi đã được định lượng chính xác theo yêu cầu mỗimác thảm được xả vào thùng trộn để trộn với nhựa đường nóng Nhựa đường phun vàothùng trộn nhờ bơm nhựa và các ống phun Nhựa được phun dưới dạng sương bao bọc lấycác hạt vật liệu Sau một thời gian hoà trộn, hỗn hợp được xả xuống một lần qua cửa mởdưới đáy thùng trộn đưa vào phương tiện vận chuyển Ưu điểm của loại trạm trộn này là khảnăng khuấy trộn đều, dễ dàng thay đổi được thành phần % của các loại vật liệu đem trộn,khả năng định lượng chính xác hơn Nhược điểm là, năng lượng chi phí cho việc trộn tổnhao khá lớn

thùng trộn Thùng trộn cua loại trạm này có 2 cửa Một cửa vật liệu được cấp vào liên tụcgồm cát đá nóng và chất phụ gia Ống phun nhựa đường bố trí trong thùng trộn phun liêntục Một cửa đầu kia của thùng trộn được mở thường xuyên để sản phẩm liên tục đổ raphương tiện vận chuyển Ưu điểm của trạm trộn BTNN liên tục là năng suất cao Nănglượng chi phí cho việc trộn một khối thảm nhỏ Nhược điểm là: hỗn hợp trộn không thểđồng đều và khả nâng định lượng cốt liệu không chính xác bằng trộn chu kỷ: do đó chấtlượng sản phẩm không cao

này thì các cụm máy được bố trí trên một mặt bằng, không có cụm nào nằm trên cụm máynào Ưu điểm: việc lắp ráp dễ dàng, chiều cao trạm thấp, việc sửa chữa, điều chỉnh thuậnlợi Nhược điểm: mặt bằng quá rộng và cồng kềnh

máy được bố trí chồng lên nhau theo kiểu tháp như cụm thiết bị sàng và chứa vật liệu nóng

bố trí trên thiết bị cân, thiết bị cân trên thiết bị trộn Ưu điểm của

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

cách bố trí này là: mặt băng được thu gọn máy làm việc liên hoàn từ trên xuốngdưới Nhược điểm: chiều cao trạm khá lớn công việc lắp đặt phức tạp, sửa chữabảo dưỡng khó, nền móng cho khối tháp phải đảm bảo độ ổn định khi làm việc

và khi có gió bão

d Các yêu cầu đặt ra cho trạm trộn

khống chê tự động có điều khiển từ xa

điện tử đảm bảo độ chính xác cao về thành phần cốt liệu trộn

xung quanh Khả năng thu bụi đạt được> 95% những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 8micrômet

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.2 Nguyên lí hoạt động của trạm trộn bê tông nhựa nóng

Sau khi tìm hiểu các loại trạm trộn phổ biến ở Việt Nam của các nhà sản xuất như

SPECO (Hàn Quốc), Vinabima (Việt Nam), Nhà máy Cơ khí Công trình (Việt Nam),

chúng em thấy Trạm trộn bê tông nhựa nóng làm việc theo chu kì là loại trạm được

dùng chính ở trên các công trình khắp nước ta hiện nay Vì vậy đồ án này chúng em

quyết định sẽ tìm hiểu, xây dựng bản mô phỏng theo công nghệ của loại trạm này

• Sơ đồ công nghệ của trạm BTNN kiểu chu kỳ

Bãi cát đá

Nhựa đường Kho phụ

Băng tải dài Tháp tưới

nước

Băng gầu nguội

Bơm nhựa

nóng

Thùng nấu dầu môi chất

Bụi lớn

Xi lô lắng bụi

Tang sấy

Băng gầu nóng

Sàng phân loại

Các ô chứa vật liệu nóng

Cân nhựa nóng

Tưới nhựa

Phễu cân cát đá

6

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

• Nguyên lí hoạt động của trạm BTNN kiểu chu kỳ

Cát đá từ kho bãi được máy bốc xúc đưa vào các ngăn phễu cấp vật liệu, mỗi ngănchứa một loại vật liệu riêng biệt Phía dưới mỗi phễu có gắn thiết bị định lượng sơ bộvật liệu, vật liệu sẽ rơi xuống máng cấp liệu trước khi đưa vào băng chuyền rồi đưa lênthùng sấy vật liệu ở đây vật liệu cát, đá dăm được rang sấy đến nhiệt độ 200 - 220°cnhờ ngọn lửa (nguồn nhiệt) ở buồng đốt Hơi nóng sau khi đã đi từ đầu này sang đầukia của thùng sây sẽ đi vào các thiết bị thu bụi và các xilo trước khi được thải ra ngoàikhông khí Bụi được thu lại nếu không chứa hạt sét và có tính cơ lý thích hợp sẽ đượcđưa về thùng chứa bột đá để sử dụng lại Vật liệu đá dăm các cỡ và cát sau khi đượcrang nóng đến nhiệt độ 200 - 220°C sẽ theo bằng gầu nóng đưa vào máy sàng Tại đây,máy sàng sẽ phân ra các cỡ hạt: 0 - 5(mm);5 – 15(mm) và 15 - 35(mm) Mỗi cỡ hạt sẽrơi xuống một ngăn tương ứng của thùng chứa Bột đá được chuyển từ kho chứa phụgia đến một ngăn riêng của thùng chứa nhờ băng gầu Dưới các ngăn của thùng chứa làthiết bị cân đong Tại đây, các hỗn hợp vật liệu lại được cân đong theo đúng tỷ lệ quyđịnh của hỗn hợp bê tông nhựa (sai số cho phép < ± 1% trọng lượng) và rồi được đưavào thùng trộn

Nhựa sau khi đã được đun nóng đến nhiệt độ (160° - 165°C) ở thiết bị nấu nhựa,qua ống dẫn và bơm, nhựa được bơm và định lượng tại thiết bị định lượng rồi bơm vàothùng trộn (sai sô cho phép ± 1,5%) Hỗn hợp đá, cát, bột đá (hoặc có thêm chất phụgia) được trộn đều trong thùng trộn với thời gian từ 10 - 25 (giây) Sau đó, nhựa sẽphun vào và nhào trộn tiếp từ 10 - 20 (giây) rồi mới mở cửa xả để sản phẩm đổ vào xevận chuyển chở tới công trường hoặc chứa sẵn vào xilo có vỏ bọc cách nhiệt Nhiệt độcủa hỗn hợp bê tông sau khi trộn phải đạt được từ 150° - 160° (C), có thể tới 170° (C)tuỳ cự ly chuyên chở

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động từng cụm cấu thành của Trạm trộn

Hình 1.1 Tổng quan Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.1 Phễu cấp liệu nguội:

Phễu cấp liệu dùng để chứa vật liệu (Cát, đá các loại) và cung cấp cát, đá xuốngbăng tải cao su nằm ngang ở phía dưới nhờ hệ thống băng tải định lượng sơ bộ tại cácphễu Phễu cấp liệu được lắp ráp trên khung cứng, kết cấu chia làm 2 tầng Phía trên 4phễu có bố trí các lưới chắn sơ bộ nhằm giữ lại các viên đá quá cỡ, cành cây và tất cảcác vật lạ có kích thước lớn hơn mắt lưới 100x100 Phía đáy phễu có bố trí các băngtải định lượng sơ bộ kết hợp với hệ thống biến tần

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Vật liệu được định lượng sơ bộ bằng cách kết hợp điều chỉnh cao độ của cửa mở(Điều chỉnh thô) làm cho khe hở giữa băng tải với cánh cửa thay đổi, tạo ra tiết diệndòng chảy vật liệu phù hợp với thành phần cấp phối yêu cầu Trong quá trình làm việc

độ cao cửa mở được giữ nguyên và việc điều chỉnh vật liệu được thực hiện bằng cáchđiều chỉnh tần số động cơ thông qua biến tần, làm thay đổi tốc độ băng tải cấp liệu

1.3.2 Băng tải cao su nằm ngang:

Hình 1.3 Băng tải cao su nằm ngang

Băng tải cao su có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu từ các phễu chứa vật liệu sau khi

đã định lượng sơ bộ đưa vào máng đón của băng tải nghiêng

1.3.3 Băng tải cao su nghiêng:

Có nhiệm vụ cung cấp vật liệu đều đặn vào tang sấy Cấu tạo chủ yếu của băng

tương tự như băng tải cao su nằm ngang nhưng băng tải này nghiêng 1 góc 16O so vớiphương nằm ngang Máng đón vật liệu của băng tải nghiêng kết hợp sàng sơ bộ dạngthanh để loại bỏ tiếp đá quá cỡ >= 80mm

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.4 Tang sấy vật liệu:

Tang sấy vật liệu có nhiệm vụ là sấy khô vật liệu từ trạng thái môi trường (Nguội

và ẩm) lên trạng thái khô và nóng với nhiệt độ là: 150OC ~ 200OC

Hình 1.5 Tang sấy vật liệu

Cấu tạo chính của tang sấy bao gồm:

các cánh nâng bố trí xen kẽ nhau làm tăng hiệu quả sấy vật liệu Phía ngoài thân tang sấyđược bọc bảo ôn và được bố trí 2 vành lăn ma sát làm cơ sở tỳ cho thân tang sấy vào 4 conlăn đỡ 4 con lăn đỡ có nhiệm vụ dẫn động để quay thân tang sấy

nghiêng đổ vào thân tang sấy

- Phễu xuất vật liệu (Đầu ra tang sấy): Là để chuyển vật liệu sau khi đã sấy đạt

Băng gầu nóng và phễu xuất có góc dốc tự do đảm bảo vật liệu chạy thôngthoát vào băng gầu nóng

- Khung dầm và chân tang sấy: Là cơ sở để đặt thân tang sấy ở trên Trên khungdẫn tang sấy có lắp ráp 4 bộ con lăn ma sát, 02 bộ con lăn tỳ khống chế sự dịch chuyển dọc củathân tang sấy.Toàn bộ hệ thống tang sấy đặt trên

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

4 chân trụ và góc nghiêng đều của toàn hệ thống là 4O theo chiều xuôi của dòng vật liệu

4 hệ thông truyền động puly và dây đai đến hộp giảm tốc treo gắn vào trục con lăn ma sát,làm cho thân tang sấy quay đều trong quá trình làm việc

sấy đều được điều khiển tự động hoá hoàn toàn quá trình đốt

buồng đốt trùng với góc nghiêng của tang sấy đảm bảo ngọn lửa đốt được đúng tâm tang sấy

và tận dụng 100% nhiệt lượng của đầu đốt

Amiăng cách nhiệt và lớp ngoài là vỏ tôn

1.3.5 Băng gầu nóng:

Băng gầu nóng có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sau khi đã sấy đạt nhiệt độ làm việc

(150OC ~ 200 O C) từ tang sấy lên sàng phân loại Được thiết kế kiểu thang thẳng đứng,băng gầu nóng được lắp ráp với khung tháp phễu qua supo phía trên có bu lông xiết chặt.Phía dưới băng gầu nóng có phễu nhập vật liệu nghiêng dốc vào phía gầu múc Ngoài rabăng gầu nóng còn được trang bị 02 bộ lò xo kép giúp cho giảm chấn chống quá tải chođộng cơ và tăng tuổi thọ cho xích tải Băng gầu nóng vận chuyển vật liệu khô và nóng dovậy nó có vỏ che phía ngoài để trán bụi và thất thoát nhiệt của vật liệu

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.6 Băng gầu vận chuyển phụ gia:

Băng gầu phụ gia có nhiệm vụ vận chuyển phụ gia từ vít xoắn cấp phụ gia đưa lêntháp phễu Trên tháp phễu có bố trí phễu chứa phụ gia và xít xoắn cân phụ gia để đưaphụ gia vào phễu cân phụ gia riêng Nguyên lý cấu tạo của băng gầu nóng và băng gầuphụ gia giống nhau Gầu múc của băng gầu phụ gia nông hơn, đảm bảo vật liệu bột dễthoát hơn

1.3.7 Vít xoắn vận chuyển phụ gia:

Trong trạm trộn có bố trí 2 vít xoắn để vận chuyển phụ gia Vít xoắn cấp phụ gia

có nhiệm vụ vận chuyển phụ gia ở phía dưới phễu chứa phụ gia hoặc Cyclo đưa vàobăng gầu phụ gia Vít xoắn cân phụ gia ở trên tháp phễu là để vận chuyển phụ gia từphễu lưu phụ gia vào phễu cân phụ gia Cả 2 vít xoắn có cấu tạo giống nhau Cấu tạochính của vít gồm có vỏ vít, trục cánh xoắn và ổ đỡ 2 đầu Khi động cơ dẫn động quahộp giảm tốc và bộ truyền trung gian làm việc sẽ truyền chuyển động quay cho trụcxoắn Do cấu tạo có dạng xoắn mà vật liệu được đẩy ra đầu kia của vít

1.3.8 Sàng rung:

Sàng rung có nhiệm vụ phân loại thành phần cấp phối ra từng loại kích cỡ theo yêucầu của tiêu chuẩn AASHTO Sàng rung có kết cấu kiểu bộ rung 02 trục lệch tâm, rungđịnh hướng do vậy nâng cao được hiệu quả sàng do lực rung không đổi hướng trongsuốt quá trình làm việc

Cấu tạo chủ yếu của sàng rung gồm 2 phần là: phần sàng rung và phần vỏ sàngrung Trong quá trình sàng rung làm việc vật liệu sẽ được phân loại trên các lớp lướicủa sàng Khi trục lệch tâm quay do cấu tạo của trục làm cho khung sàng rung và cáclớp lưới sàng rung đó chính là nguồn gốc để tạo rung và vật liệu được phân loại

Thông thường 4 kích cỡ thường dùng của lưới sàng là: 4,75 mm, 12,7 mm, 19 mm và25,4 mm Lớp trên cùng là lớp lưới có kích cỡ lớn nhất Lớp dưới là nhỏ nhất Các cỡ hạtnày được chứa vào các ngăn riêng biệt của phễu nóng Các lò xo phía trong hỗ trợ cho

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

hiện trong quá trình sàng sẽ được hút qua ống riêng về xyclô, vỏ che chia làm nhiều tấm đảm bảo cho việc sửa chữa và thay thế lưới sàng được thuận lợi

1.3.9 Khối tháp phễu phía trên:

Hình 1.7 Phễu nóng

Khối tháp trên gồm có: hệ thống khung trên có lắp ráp phễu nóng, phễu chứa phụgia và các cửa cân vật liệu dưới đáy phễu nóng

Phễu nóng có 4 ngăn chính:

Phễu cân phụ gia và phễu lưu phụ gia theo đường riêng

1.3.10 Khối tháp trộn phía dưới:

Khối tháp trộn phía dưới chủ yếu cấu tạo gồm: khung chính, khung cân các phễucân vật liệu, cân phụ gia, bình cân nhựa, thùng trộn Phía trên thùng trộn bố trí cácphễu cân, đáy các phễu cân có xi lanh mở cửa

Thùng trộn kiểu cưỡng bức hoạt động theo chu kỳ, dạng 2 trục quay là trục phải vàtrục trái Bốn ổ gối đỡ lắp ráp ổ bi đũa lòng cầu 2 dãy đảm bảo 2 trục quay nhẹ nhàng

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

nghiêng của bàn tay trộn với trục là 45O, các cánh tay trộn trên 2 trục được lắp ráp tạothành 3 vùng đặc trưng của thùng trộn theo chiều dài trục

Hình 1.8 Khối tháp trộn phía dưới

Hỗn hợp cốt liệu dịch chuyển từ giữa thùng trộn ra được đảo quay vòng vào giữa

do cánh tay nghịch của trục bên kia Vùng giữa thùng trộn đảm bảo cho vật liệu từ tráiqua phải và từ phải qua trái Do cấu tạo như vậy nên vật liệu được trộn một cách đồngđều và khi xả thảm được nhanh, gọn Nhựa đường lỏng được tưới áp lực cao vào vậtliệu trong thùng trộn qua ống phun nhựa và bơm nhựa khiến cho thảm BTNN đượctrộn đều nhanh chóng

Phần động lực dẫn động thùng trộn là phần động cơ, qua hộp giảm tốc, hệ thốngxích đến trục trộn chủ động và cặp bánh răng ngược chiều đảm bảo chiều quay của 2trục ngược nhau

Để mở cửa thùng trộn xả thảm nóng xuống xe ô tô vận chuyển, phía dưới đáy bốtrí 01 cửa lật nhanh, đóng mở bằng xi lanh khí Cửa mở thùng trộn luôn đóng trongsuốt quá trình trộn và mở khi xả bê tông nhựa nóng

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.11 Hệ thống lọc bụi ướt:

Hình 1.9 Hệ thống lọc bụi ướt

Hệ thống lọc bụi ướt có nhiệm vụ lọc bụi và khói thoát ra từ tang sấy, thùngtrộn và sàng vật liệu với mục đích là thu giữ và xử lý các hạt bụi còn khói và hơi nướcmới xả ra môi trường đảm bảo tiêu chuẩn quốc gia về vệ sinh môi trường Các bộ phậnchủ yếu của hệ thống lọc bụi ẩm: ống dẫn, xiclô thu bụi, quạt gió, bồn dập bụi, bìnhtách nước, ống khói, bể lắng và bơm nước

Nguyên lý của hệ thống là: Bụi, khói, hơi nước phát sinh ở tang sấy trong quá trìnhsấy vật liệu, bụi ở thùng trộn trong quá trình cân trộn và bụi ở sàng trong quá trìnhsàng vật liệu được thu bụi qua ống dẫn, nhờ lực hút của quạt hút, tại xiclô những hạtbụi cỡ lớn được lắng đọng và sau đó đưa vào sử dụng lại ở băng gầu nóng Còn các hạtbụi nhỏ hơn (cỡ hạt vào khoảng nhỏ hơn 0,1 mm) tiếp tục đi qua quạt hút gió đẩy vàobồn dập bụi Khi bụi đi qua bồn này nhờ có bố trí ống phun nước làm cho các hạt bụikhô, nóng bị ướt và chuyển sang bình lắng rồi chảy ra bể, còn khói và hơi nước đượcthoát lên ống khói Tại đây chỉ còn hơi nước thoát ra ngoài Tại bể lắng, bùn được lắngđọng qua các ngăn bể và nước sạch được sử dụng lại luân chuyển

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.12 Hệ thống khí nén:

Hình 1.10 Hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén có nhiệm vụ hỗ trợ trực tiếp việc điều khiển các cửa mở cân củaphễu nóng, các phễu cân, xả đáy thùng trộn v.v Cấu tạo chủ yếu của hệ thống gồm:Máy nén khí, bình tích khí, các bầu lọc nước và chứa dầu bôi trơn, đồng hồ đo áp suất,van phân phối khí, xi lanh công tác và hệ thống ống dẫn

Bình tích khí được bố trí trên tầng tháp trộn và tầng phễu nóng đảm bảo lưu lượngkhí tức thời cấp đủ cho các xy lanh khí làm việc Xi lanh công tác nối với van phânphối khí qua đường ống Khi không có dòng điện điều khiển, cuộn dây điện từ của vankhông có tác dụng Khi có dòng điện van sẽ đóng hoặc mở xi lanh của các cửa phễu

Áp lực làm việc thông thường của hệ thống khí nén là 7 - 8 KG/cm2 Sau mỗi ca làmviệc phải xả nước ở bầu lọc và bình tích, bình chứa của máy nén khí

1.3.13 Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ: cung cấp dầu FO, DO cho đầu đốt tang sấy Các bộ phận chủ yếu của hệ thống bao gồm: Bồn chứa dầu FO, bồn chứa dầu DO.Bồn chứa dầu FO gồm có 2 bồn: Bồn sấy lắp ráp bộ sấy gián tiếp bằng dầu nóng vàbồn chứa phụ, khi bắt đầu sấy dầu chỉ sấy ở bồn sấy đảm bảo thời gian sấy dầu tức thời

đầu đốt tang sấy

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.14 Hệ thống nấu nhựa gián tiếp:

Hình 1.11 Hệ thống nấu nhựa gián tiếp

Gồm có các cụm thiết bị chính như sau:

đường ống tuần hoàn) để sấy nóng nhựa đường trong bồn nấu thô và bồn nấu tinh Thiết bịdùng đầu đốt nhỏ để gia nhiệt Nhiệt độ dầu được nấu lên 2200C và áp lực P = 2at

- Thiết bị nấu tinh gồm có bồn nấu 2 lớp vỏ hình trụ, bên trong ghép hệ đường

ống chứa dầu nóng để đun nấu nhựa đường từ 90OC lên đến 145 - 165OC (nhiệt độ làm việc của nhựa nóng)

nấu dầu chảy trong đường ống tuần hoàn để truyền nhiệt cho nhựa đường Nhiệt độ nhựađường tăng lên trong quá trình nhận nhiệt từ dầu truyền nhiệt, còn dầu truyền nhiệt bị giảmdần nhiệt độ sẽ được bơm đẩy về thùng nấu, ở đây dầu truyền nhiệt tiếp tục thu nhiệt, rồi lạiđược bơm đi tuần hoàn trong đường ống dẫn dầu nóng

nhựa tinh lên thùng cân nhựa trên tháp trộn Sau khi cân xong đến chu kỳ tưới nhựa trong

mẻ trộn, nhựa được bơm phun vào thùng trộn để trộn với phối liệu, cho ra bê tông nhựanóng (thảm nóng)

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3.15 Hệ thống điều khiển tự động:

Hệ thống tự động sử dụng các cảm biến để thu thập thông tin rồi xử lý và điềukhiển toàn bộ hoạt động của trạm trộn thông qua bộ điều khiển khả trình (PLC), baogồm tất cả các nguyên công: Cân đong vật liệu theo nguyên tắc cân cộng dồn, cânđong nhựa, nạp vật liệu, trộn vật liệu, xả thảm nóng xuống xe ô tô

1.3.16 Hệ thống chống sét:

Trạm được bố trí cột thu sét tại điểm thu cao nhất Với kim thu sét có khả năng tạotia tiên đạo, bán kính thu sét 60m kể từ tâm kim thu sét

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Thiết kế mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt

1.1 Cấu tạo mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt

Như đã tìm hiểu ở chương trước, Trạm trộn bê tông nhựa nóng là một dây chuyền

bao gồm rất nhiều thiết bị, em xác định việc làm mô hình hoạt động từ khâu cấp liệuđầu vào cho đến ra thành phẩm như trạm thật là hết sức khó khăn trong một khoảngthời gian ngắn Vì vậy em sẽ thiết kế tập trung vào phần cần điều khiển chính của trạmtrộn đó là khu vực Tháp chính, nơi diễn ra quá trình cân chính xác các thành phần đầuvào để đưa vào thùng trộn theo các mẻ nối tiếp nhau

Như vậy, mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng được em lên ý tưởng sẽ bao gồmcác thiết bị như sau:

• Phễu nóng chứa 2 loại đá cốt liệu, Phễu chứa phụ gia và Phễu chứa nhựa Asphalt

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Ta có thể thấy sơ đồ hoạt động của mô hình sẽ như sau:

Biểu đồ 2.1 Lưu đồ hoạt động của mô hình

Hai loại đá cốt liệu được trữ trong các phễu cấp sau đó được xả xuống băng tảiphía dưới Toàn bộ đá cốt liệu sau đó được cho vào trong tang sấy để sấy khô Cốt liệunóng sau khi ra khỏi tang sấy được băng gầu đưa lên khu vực tháp chính

Sau đó, ta coi như đá cốt liệu đã được đưa lên khu vực tháp chính, đi qua các mắtsàng và phân thành hai loại đá cốt liệu được chứa trong hai phễu chứa nóng Cùng vớibột khoáng và nhựa nóng, các thành phần này sẽ được xả vào các phễu cân tương ứng

và cân định lượng theo tỷ lệ quy định trong công thức trộn, sau đó xả từ phễu cânxuống thùng trộn

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Tại thùng trộn hỗn hợp cốt liệu nóng và nhựa nóng sẽ được trộn trong một khoảngthời gian thích hợp (bao gồm hai giai đoạn trộn khô và trộn ướt) để thành hỗn hợp bêtông nhựa nóng Hỗn hợp bê tông nhựa nóng sẽ được xả trực tiếp xuống khay đựng

Do nhựa nóng Asphalt không thể dùng trong mô hình thực tế nên chúng em sẽ thaythế bằng nước

1.2 Lựa chọn các thiết bị sử dụng trong mô hình

2.2.1.Van điện nước

Để thay thế cho thành phần nguyên liệu nhựa trong thực tế thì trong mô hình này

sử dụng nước nên để đóng cắt sẽ sử dụng van điện từ nước 24V

Hình 2.11 Van điện từ nước 24V.

2.2.2.Đầu cân (loadcell)

Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lực thành tín hiệuđiện Đầu ra của loadcell thường nằm trong khoảng từ 1 đến 3mV/V Giá trị đầu raloadcell thường được đưa qua bộ khuếch đại tín hiệu rồi qua bộ chuyển đổi tương tự sốADC sau đó mới được các bộ xử lý tín hiệu tính toán hoặc hiển thị

2.4.1.1 Cấu tạo loadcell :

Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là Strain gage vàthành phần thứ hai là Load Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay

có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Hình 2.12 Các loại đầu cân

2.4.1.2 Nguyên lý hoạt động :

Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone Giá trị lực tácdụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở và do đó trả về tín hiệuđiện áp tỉ lệ

2.4.1.3 Phân loại loadcell :

Phân loại theo lực tác động :

• Loadcell chịu uốn Phân loại theo hình dạng :

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

2.4.1.4 Các thông số kĩ thuật cần quan tâm của loadcell :

Bảng 2.4 Ý nghĩa các thông số kĩ thuật đầu cân

Độ chính xác Cho biết phần trăm chính xác trong phép đo Độ chính

xác phụ thuộc tính chất phi tuyến, độ trễ, độ lặp

Công suất định mức Giá trị khối lượng lớn nhất mà Loadcell có thể đo được

Là khoảng nhiệt độ mà đầu ra loadcell được bù vào nếu

Dải bù nhiệt độ nằm ngoài khoảng này đầu ra không được đảm bảo thực

hiện theo đúng chi tiết kĩ thuật được đưa ra

Cấp bảo vệ Được đánh giá theo thang đo IP (ví dụ IP65 : chống được

độ ẩm và bụi)

Điện áp Giá trị điện áp làm việc của loadcell ( thông thường đưa

ra giá trị lớn nhất và nhỏ nhất 5-15V)

Hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong

Độ trễ kết quả Thường đươc đưa ra dưới dạng phần trăm của

tải trọng

Trở kháng đầu vào Trở kháng được xác định thông qua S- và S+ khi loadcell

chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải

Thông thường đô tại dòng DC 50V Giá trị cách điện

Điện trở cách điện giữa lớp vỏ kim loại của loadcell và thiết bị kết nối dòng

điện

Phá hủy cơ học Giá trị tải trọng mà Loadcell có thể bị phá vỡ hoặc biến

dạng

Giá trị ra Kết quả đo được ( đơn vị mV)

Cho dưới dạng trở kháng được đo giữa EX+ và

EX-Trở kháng đầu ra trong điều kiện loadcell chưa kết nối hoặc hoạt động ở

chế độ không tải

Quá tải an toàn Là công suất mà loadcell có thể vượt quá

Hệ số tác động của Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi công

nhiệt độ suát cả loadcell dưới sự thay đổi của nhiệt độ

23

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0 0.003%F.S

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

2.4.3.PLC S7 1200

Dòng sản phẩm PLC đầu tiên của Siemens là PLC S7-200 Năm 2009, Siemens radòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200 Bộ điều khiển logic khảtrình PLC S7-1200 mang lại tính năng linh hoạt và sức mạnh điều khiển nhiều thiết bị

đa dạng Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽkhiến cho PLC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiểnnhiều ứng dụng nhỏ

Module CPU của PLC S7-1200 tích hợp bộ vi xử lý, bộ nguồn, ngõ vào/ra, cổngmạng PROFINET, các bộ đếm tốc độ cao (HSC), các ngõ vào tương tự tạo nên một bộđiều khiển có tính năng mạnh mẽ

Module CPU cung cấp một cổng PROFINET dành cho việc trao đổi thông tin quamạng PROFINET Một số các module truyền thông mở rộng khác cho phép ghép nối

và truyền thông PLC S7-1200 qua mạng PROFIBUS, GPRS, RS485, RS232, IEC,DNP3 và WDC

Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ bangôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIAPortal của Siemens

Phân loại

Có nhiều cách phân loại PLC S7-1200

1212C, CPU1214C, CPU 1215C, CPU 1217C

ra xoay chiều hoặc 1 chiều

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

điểm và ứng dụng

– Giảm đến 80% số lượng dây nối

– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

– Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễdàng

– Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi không có các yêu cầu thay đổi các đầu vào ra thì không cần phải nâng cấp phần cứng

– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển

– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình

– Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC

– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống

– Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học

– Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.– Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

– Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, các Modul mở rộng

– Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

– Giá bán cạnh tranh Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thểlập trình được, chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trườngcông nghiệp khắc nghiệt, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp,thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vihay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khảnăng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phầnđiều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động

– Điều khiển bơm

– Dây chuyền xử lý hoá học

– Công nghệ sản xuất giấy

– Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh

– Sản xuất xi măng

– Công nghệ chế biến thực phẩm

– Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

– Dây chuyền lắp giáp Tivi

– Điều khiển hệ thống đèn giao thông

– Quản lý tự động bãi đậu xe

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

– Hệ thống báo động

– Dây chuyền may công nghiệp

– Điều khiển thang máy

– Dây chuyền sản xuất xe ôtô

– Sản xuất vi mạch

– Kiểm tra quá trình sản xuất

Để chọn các module PLC sẽ sử dụng cho mô hình, ta dựa trên yêu cầu số đầu vào

và đầu ra của hệ thống cần điều khiển

2.4.4.Động cơ khuấy trộn

Dựa vào tìm kiếm tài liệu em có Mác bê tông 150 phục vụ thi công tuyến đường sắt trêncao ga Hà Nội - Nhổn Các máy trộn dùng để so sánh về công suất có dung tích thùng trộn là: 1, 2, 3, 4 (m3) do Việt Nam chế tạo Kết quả tính toán được thể hiện như bảng dưới đâyBảng so sánh kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn theo các tác giảđối với các máy trộn đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Muốn trộn 4m3 /mẻ vậy nên chọn động cơ 55KW

Hình 2.13: Động Cơ Điện 3 Pha 55 Kw Abb M2qa 250 M2a.

Thông s kĩ thu t ố kĩ thuật ật

2.4.5.Tính chọn động cơ băng tải

Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải thường tính theo các thành phầnsau:

các con lăn khi băng tải không chạy

Với β = 60 (băng tải nằm nghiêng 60o)

Vì thành phần pháp tuyến Fn tạo ra lực cản ma sát trong các ổ đỡ và ma sát giữa băng tải

và con lăn

Trong đó:

β = Góc nghiêng của băng tải

L = Chiều dài băng tải(20m/ 2 mặt)

σ = Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải

k1 = Hệ số tính đến khi dịch chuyển vật liệu, k1 = 0,05

Vận tốc =1m/s

Chương 2: Thiết kế Mô hình trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

Trong đó: k2 = là hế số tính đến lực cản khi không tải k2 =0,05

σb = khối lượng băng tải trên 1m chiều dài băng(10kg/m)

Công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát:

P2 = F2.v = 2.L’.σb k2 g

→ P2 =50.1 = 50 (W)

Lực cần thiết để nâng vật: F3 = ±L.σ.g.sinβ =10.2000.10.sin60=173205 N

Trong đó dấu (+) là khi tải đi lên, ( - ) khi tải đi xuống

Công suất nâng bằng: P3 = F3.v = ±σ.H.v.g=173205 N

Công suất tĩnh của băng tải: P = P1 + P2 + P3 = (σ.L’.k1 + 2.L’.σb k2 ± σ.H).v.g

→ P = P1 + P2 + P3 =5000 + 50+ 173205 = 178255 (W) = 178(kW)

Vậy công suất động cơ truyền động băng tải được tính theo biểu thức sau: Pđc = k3 (P/ )

k3 = Hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25)

η = Hiệu suất truyền động

Hình 2.14: Motor điện 3 pha 340hp 250 Kw Parma

Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mô hình

Xây dựng hệ thống điều khiển mô hình

trạm trộn bê tông nhựa nóng

3.1 Lưu đồ điều khiển

Lưu đồ thuật toán điều khiển

gia Cân nhựa

Xả vào băng tải

Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mô hình

Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mô hình