Báo cáo vật liệu xây dựng

Trạm trộn bê tông xi măng BTXM dùng để sản xuất hỗn hợp bê tôngdạng khô hoặc dạng ướt để cung cấp cho các công trình xây dựng cơ bản…Trạmtrộn BTXM gồm ba bộ phận chính: Kho chứa nguyên l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

Đỗ Trọng Thắng Ngô Quang Việt Giáo viên hướng dẫn : Thầy giáo

TS Nguyễn Văn Nghĩa.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 4

1.Khái niệm chung về trạm trộn bê tông xi măng 4

2.Phân loại trạm trộn bê tông xi măng 4

2.1.Theo phương phấp bố trí thiết bị trạm trộn 4

2.2.Theo nguyên lý làm việc của trạm 5

2.3.Theo khả năng di động của trạm trộn 5

2.4.Theo năng suất của trạm trộn 6

2.5.Theo phương pháp điều khiển 6

3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số trạm bê tông xi măng điển hình 6

3.1.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc chu kỳ 6

3.2.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc liên tục 9

3.2.Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc chu kỳ 13

3.4.Trạm trộn dạng bậc làm việc liên tục 14

CHƯƠNG II: TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 40M 3 /H DẠNG BẬC LÀM VIỆC CHU KỲ 16

1.Sơ đồ công nghệ trạm trộn 16

1.1.Sơ đồ nguyên lý 16

1.2.Thiết lập lưu đồ công nghệ 17

2 Các chu trình trạm trộn bê tông 40m 3 /h 20

2.1.Chu trình cốt liệu 22

2.2.Chu trìn xe skip 28

2.3.Chu trình cấp xi măng 34

2.4.Chu trình cấp nước và phụ gia 37

2.5.Chu trình buồng trộn 40

2.6.Liên khóa trong lập trình 45

3.Lập trình PLC tự động điều khiển trạm trộn bê tông xi măng 47

3.1.Thiết lập sơ đồ khối điều khiển trạm trộn 47

3.2.Nguyên tắc lập trình 48

3.3Các loại logic trong lập trình : 49

Chương III: Giới thiệu về HMI 56

1.Giới thiệu về HMI 56

1.1 Giới thiệu chung 56

1.2.Cấu trúc HMI 57

1.3 Phần mềm lập trình HMI : 60

2.Tìm hiểu về HMI của trạm trộn BTXM 61

2.1.Chøc n¨ng c¸c phÝm cña ch¬ng tr×nh: 64

2.2.Ứng dụng: 65

Trạm trộn bê tông xi măng (BTXM) dùng để sản xuất hỗn hợp bê tôngdạng khô hoặc dạng ướt để cung cấp cho các công trình xây dựng cơ bản…Trạmtrộn BTXM gồm ba bộ phận chính: Kho chứa nguyên liệu cát , đá…,các thiết bịđịnh lượng và máy trộn bê tông.Giữa các bộ phận này có các thiết bị vậnchuyển, nâng và các phễu chứa trung gian.

2.Phân loại trạm trộn bê tông xi măng.

2.1.Theo phương phấp bố trí thiết bị trạm trộn.

a) Trạm trộn dạng tháp

Tất cả các phối vật liệu chuyển lên cao nhờ các thiết bị nângvậnchuyển(như băng tải , gầu tải, vít tải…).Trên đường rơi tự do của chúng, cácquy trình công nghệ : Định lượng, nạp vào thùng trộn, nhào trộn và thải hỗn hợpbêt ông vào các máy chuyên chở

- Ưu điểm: Có thời gian làm việc trong một chu kỳ nhỏ, có thể bố trí nhiềumáy trộn trên một tầng, tự động hóa cao, năng suất lớn (Q2403/h)

- Nhược điểm: Kồng kềnh, các buken chứa các phối liệu khô phải đảm bảo

Có đủ sức chứa cho máy trộn làm việc trong vòng 2 giờ, vốn đầu tư lớn, khókhăn trong việc di dời

b) Trạm trộn bê tông dạng bậc

Các thiết bị công tác được bố trí thành các khối chức năng riêng , độc lậptrên mặt đất.Và được liên kết nhau bằng các thiết bị nâng vận chuyển, các

bunken định lượng.Khối nhào trộn gồm có các bunken định lượng chất lỏng(nước và phụ gia), các máy trộn bê tông và phểu nạp hỗn hợp bê tông cho các xechuyên chở.

-Ưu điểm: Vốn đầu tư ban đầu không cao, tháo lắp di chuyển dễ dàng, gọnnhẹ , năng suất tương đối cao (Q  120m3/h)

-Nhược điểm: Khó khăn trong việc bố trí nhiều máy trộn, số lượng máytrộn tối đa là 2 máy, thời gian một chu kỳ trạm trộn lớn, khá phức tạp trong quátrình tự động hóa điều khiển

2.2.Theo nguyên lý làm việc của trạm.

-Trạm trộn bê tông xi măng làm việc theo chu kỳ: Có khả năng dễ thay đổithành phần mác bê tông và thành phần cấp phối

-Trạm trộn bê tông xi măng làm việc liên tục: Loại trạm trộn này làm việchiệu quả khi nhu cầu lớn về khối lượng bê tông, phục vụ cho các công trình xâydựng lớn như công trình giao thông, nhà máy thủy điện

2.3.Theo khả năng di động của trạm trộn.

- Trạm trộn bê tông cố định :Trạm trộn bê tông cố định thường phục vụ chocông tác xây dựng ở một vùng lãnh thổ nhất định, đồng thời cung cấp bê tôngcho một vùng bán kính hiệu quả.Thiết bị của trạm trộn cố định thường bố trídạng tháp

- Trạm trộn dạng tháo lắp nhanh: Loại trạm này được trang bị cho các côngtrình có thời gian khai thác trạm trộn ngắn (thường một cho tới vài năm).Để khaithác hiệu quả loại trạm trộn thì trạm trộn phải có thời gian tháo lắp nhanh vớichi phí cho tháo lắp và vận chuyển nhỏ nhất.Các thiết bị của trạm trộn được bốtrí theo dạng bậc

trộn này thường có năng suất nhỏ (Q 30m3h), để phục vụ cho các công trìnhgiao thông, thủy lợi và các công trình xây dựng cần khối lượng bê tông nhỏ.

2.4.Theo năng suất của trạm trộn

- Loại bé: Q 30m3/h

- Loại trung bình: Q  60m3/h

- Loại lớn: 70  Q  120m3/h

2.5.Theo phương pháp điều khiển

- Hệ thống điều khiển bằng tay

- Hệ thống điều khiển bán tự động

- Hệ thống điều khiển tự động

Trạm trộn hiện đại ngày nay thường được trang bị thiết bị điều khiển có khảnăng làm việc ở cả ba chế độ

3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số trạm bê tông xi măng điển hình.

3.1.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc chu kỳ.

Cốt liệu từ kho chứa nhờ băng tải 1 được đưa lên phểu 2 để đưa vào cácbunke chứa cốt liệu tương ứng.Xi măng được đưa vào các xilo

Để đảm đảm bảo chế độ làm việc tự động hóa của trạm, các bunke chứacốt liệu và xi măng phải được trang bị các thiết bị báo nức trên và mức dưới

Trong sơ đồ ta có:

1-Băng tải vận chuyển cốt liệu nạp cho các bunken chứa

2-Phễu quay

3-Thiets bị phá vòm cát.

4-Máng chuyển

5-Thiết bị báo mức dưới

6-Các máng chuyển tới các thiết bị định lượng cốt liệu

7-Thiết bị định lượng cốt liệu

8-Máng rót

9-Phểu tiếp nhận có đáy xả lật phân phân phối

10-Thiết bị phân phối nước

11-Máy trộn bê tông cưỡng bức làm việc chu kỳ

12-Bunken nạp hổn hợp bê tông vào thiết bị vận chuyển

13-Thiết bị lọc bụi

Hình 1.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc chu kỳ.

14-Pa lăng điện

15-Xilo xi măng

12

34

567

8

9101112

1415

161718

12

1121

19

13 26

15

16-Máng hứng.

17-Vít tải

18-Thiết bị báo mức trên

19-Máng chuyển đến thiết bị định lượng xi măng

20-Thiết bị định lượng xi măng

21-Các máng nạp xi măng vào các buồng trộn

Quy trình làm việc của trạm trộn

Các thành phần cốt liệu được định lượng bằng thiết bị định lượng 7.Ximăng được đinh lượng bằng thiết bị định lượng xi măng 20.Cốt liệu và xi măngsau khi được định lượng xong được xả vào phễu tiếp nhận có đáy phân phối 9

để nạp vào từng máy trộn bê tông 11.Nước và phu gia sau khi định lượng xongbằng thiết bị định lượng 24 được đưa vào các thùng trộn bê tông tương ứng nhờthiết bị phân phối chất lỏng10.Các bunke chứa cốt liệu và xi măng phải đủ lượngvật liệu để đảm bảo cho trạm trộn trong vòng 2_2,5 giờ

3.2.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc liên tục.

Cốt liệu (đá dăm, cát) được đưa vào các bunke chứa cốt liệu nhờ các băngtải quay 7 và băng tải nghiêng 5.Xi măng được đưa vào xilo nhờ vít tải 1.Các cốt

liên tục và nap vào phễu 13.Các phối liệu khô được xả liên tục vào hai buồngtrộn 14 và 16 cùng với nước và phụ gia được định lượng bởi máy bơm địnhlượng liên tục 17.Hổn hợp bê tông được xả liên tục vào bunke nạp 15 để phânphối cho các thiết bị chuyên chở.Bunke chứa cốt liệu và xi măng phải có mứcbáo trên và báo dưới để đảm bảo đủ lượng vật liệu cho trạm trộn làm việc trong2_2,5 giờ.

Sơ đồ cấu tạo:

1-Vít tải

2-Thiết bị lọc bụi

3-xilo lọc bụi

4-Trạm lọc bụi

5-Băng tải xiên chở cốt liệu

6-Đường ray trơn

7-Băng tải quay

8-Phễu nạp

9,10-Các thiết bị báo mức trên và dưới

11-Thiết bị phá vỡ vòm cát

12-Thiết bị định lượng cốt liệu làm việc liên tục

13-Phễu tập kết xi măng và các phối liệu

14,16-Các máy trộn bê tông cưỡng bức làm việc liên tục

15-bunke nạp hổn hợp bê tông vào các thiết bị vận chuyển

17-Thiết bị định lượng nước làm việc liên tục

Hình 2.Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc liên tục.

0.40.4

2,2

5,57,010,5

7 13 14 15

3.2.Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc chu kỳ.

Sơ đồ trạm:

Hình 3.Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc theo chu kỳ

2-Các khoang chứa cốt liệu

5-Thiết bị định lượng cốt liệu 6-Thiết bị định lượng xi măng 8-Buồng trộn cưỡng bức theo chu kỳ

9-Xilo xi măng 10-Vít tải

13-Tời kéo xe kíp

Nguyên lý hoạt động:Cốt liệu được tập kết vào các khoang chứa 2 ngăncách nhau bằng các tấm bê tông đúc sẵn được đưa vào các bunke chứa.Cốt liệuđược thiết bị đinh lượng 5 làm việc theo nguyên lý cộng dồn.Sau khi định lượngxong, cốt liệu được nạp vào xe kíp 14 để vận chuyển lên nạp vào buồng trộn 8làm việc theo chu kỳ , nhờ tời kéo 13 bố trí tren đỉnh đường ray xe kíp.Xi măng

từ si lô 9 được xe kíp 10 vận chuyển về cân định lượng xi măng 6 và được nạpvào máy trộn.Nước được bơm lên nạp vào thiết bị định lượng chất lỏng,sau khiđịnh lượng xong được dẫn vào buồng trộn theo đường ống dẫn nước.Hỗn hợp bêtông sau khi trộn được xả vào phễu nạp để đổ vào các thiết bị vận chuyển

3.4.Trạm trộn dạng bậc làm việc liên tục

Sơ đồ cấu tạo:

1-Các bunke chứa cốt liệu

2-Các thiết bị định lượng cốt liệu

3-Băng tải đón cốt liệu để nạp vào băng tải nghiêng

4-Băng tải nghiêng vận chuyển cốt liệu lên phễu quay

5-Bunke chứa phối liệu hỗn hợp bê tông khô

6-Thiết bị định lượng xi măng làm việc liên tục

7-Si lô xi măng

8-Thiết bị lcj bụi tay áo

9-Phễu quay nạp cốt liệu bô tông khô

10-Thùng trộn cưỡng bức làm việc liên tục

11-Ca bin điều khiển.

Hình 4.Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc liên tục

* Qua những nghiên cứu trên , ta thấy mỗi trạm trộn đều có những ưu nhượcđiểm riêng

1 2 3 4

5

678

9

10 11

12

CHƯƠNG II: TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 40M 3 /H DẠNG BẬC LÀM VIỆC CHU KỲ.

M¸y nÐn khÝ b¬m xim¨ng

Bé phËn t¸ch

n íc

Thïng phô gia

Thïng

n íc

M¸y c©n cèt liÖu

GÇu skip

Bé phËn tra dÇu b«i tr¬n

Bé phËn t¸ch n íc

Tíi c¸c xilanh khÝ nÐn c«ng t¸c

Thïng khÝ nÐn

M¸y nÐn khÝ cña tr¹m trén Têi

Hình 5.Sơ đồ nguyên lý trạm trộn bê tông làm việc dạng bậc

1.2.Thiết lập lưu đồ công nghệ.

 Chế độ điều khiển tự động:

Ở chế độ điều khiển tự động, người vận hành ấn nút start trên bàn điềukhiển.Động cơ trộn bê tông chạy ở chế độ không tải.Máy sẽ thực hiện cân đoriêng lẻ khối lượng các nguyên vật liệu

Mở van xả đá 1 xuống thùng cân.Khi đá 1 đủ ,đóng van xả đá 1, mở van xả

đá 2 xuống thùng cân.Khi đá 2 đủ,đóng van xả đá 2,mở van xả cát xuống thùngcân.Khi cát đủ thì đóng van xả cát.Tại thùng cân, cốt liệu, quá trình cân đượcthực hiện theo nguyên tắc cộng dồn:

M = Mđá1+ Mđá2 + Mcát

Trong quá trình cân cốt liệu, đồng thời cân luôn xi măng, nước và phụ gia.Ximăng từ xi lô chứa được đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khi khối lượng xi măngbằng khối lượng đặt thì dừng động cơ vít tải.Nước và phụ gia được bơm đưa lênthùng cân cho đến khi nào bằng khối lượng đặt thì dừng động cơ bơm nước vàphụ gia.

Khi điều kiện thùng trộn rỗng, cửa xả thùng trộn đóng, thì cốt liệu và xi măngđược đổ vào thùng trộn bắt đầu quá trình trộn khô.Sau thời gian trộn khô là 15giây thì xả nước và phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt.Thời gian trộnướt khoảng 10 giây (thời gian trộn một mẻ khoảng 25 giây).Cửa xả được mở ra,

bê tông được xả vào xe chở chuyên dụng.Sau khoảng thời gian xả 10 giây, đóngcửa xả bê tông lại.Kết thúc một mẻ trộn

Để chuẩn bị cho một mẻ trộn mới thì trong quá trình trộn bê tông và saukhi xả nguyên vật liệu : cát, đá 1, đá 2, xi măng, phụ gia và nước lại tiếp tụcđược vận chuyển lên thùng cân nghĩa là:

Khi số mẻ trộn chưa bằng số mẻ đặt thì sau khi xả cốt liệu và xi măngxong sẽ tự động quay lại thực hiện cân cốt liệu và xi măng.Khi xả nước và phụgia xong cũng tự động quay lại cân nước và phụ gia.Khi cân đủ thì dừng lại cân

mẻ tiếp theo.Khi số mẻ bằng số mẻ đặt thì dừng hết quá trình cân lại

 Chu kỳ làm việc của trạm trộn

Chu kỳ làm việc của một mẻ trộn là khoảng thời gian Tck giữa hai mẻ trộn liêntiếp

- Cân nước+cân phụ gia : 25s

Sau khi cân xong thì kéo gầu lên trong 20s, đổ đồng thời cốt liệu và xi măngvào thùng trộn 10s, sau 15s thì xả nước và phụ gia trong 10s, thời gian trộn 30s,thời gian xả là 20s.Ta có lưu đồ làm việc của trạm trộn như hình 6

Hình 6.Lưu đồ công nghệ của trạm trộn dạng bậc làm việc chu kỳ.

2 Các chu trình trạm trộn bê tông 40m 3 /h.

Trạm trộn bê tông xi măng gồm năm chu trình độc lập:

 Chu trình cân cốt liệu

 Chu trình cân xi măng

 Chu trình cân nước và phụ gia.

 Chu trình thùng trộn

 Chu trình xe skip

Mỗi chu trình sẽ kiểm soát các cửa nạp liệu vào buồng cân và cửa xả liệu

từ buồng cân vào thùng trộn.Các chu trình hoạt động độc lập và liên khóa vớicác chu trình khác bởi hai điều kiện cho phép cân và cho phép xả.Chu trìnhbuồng trộn thực hiện việc trộn và xả sản phẩm.Buồng trộn phải được nạp liệutrước khi trộn sản phẩm.Trong trạng thái này các buồng cân sẽ được phép nạpcốt liệu vào buồng trộn.sau khi trộn xong,buồng trộn sẽ xả sản phẩm xuống xechở sản phẩm

Hình 2.3.Các chu trình trạm trộn bê tông xi măng và liên khóa giữa các chu trình

2.1.Chu trình cốt liệu.

2.1.1.Cấu tạo

Phễu vật liệu: làm nhiệm vụ chứa cốt liệu đá 1, đá 2, cát Đáy phễu đượcđiều khiền bằng xi lanh khí nén, đặt các phễu sát nhau

Hình 7: phễu chứa vật liệu.

Hình8.Xi lanh khí nén đóng mở cửa xả cốt liệu Cân cốt liệu: định lượng cốt liệu để cho vào buồng trộn.Sử dụng hệ thốngbuồng cân +xe skip.Cửa xả vật liệu từ buồng cân xuốn buồn trộn thường sửdụng khí nén.

Hình 9: cân cốt liệu trên xe skip.

2.1.2.Sơ đồ khối chức năng của chu trình

Bãi chứa cốt liệu

Phễu chứa cốt liệu

nén Khi các phễu chứa đã đầy, cho hoạt động thì sẽ mở lần lượt cửa xả từngphễu 1 đổ xuống xe skip Tại 1 thời điểm chỉ cho phép mở 1 van để phễu cấpliệu nào được đổ xuống xe skip.

 Các vấn đề cần chú ý

- Cảnh báo khi nguyên liệu trong phễu chứa gần hết hoặc hết

- Hệ thống khí nén điều khiễn cửa xả có vẫn đề

- Hỏng hóc cơ khí không mở hoặc đóng được cửa xả cốt liệu của phễu

- Không ra lệnh đóng hoặc mở cửa xả được

- Các công tắc hành trình xác định trạng thái làm việc của xe skip không hoạtđộng hoặc hoạt động sai

2.1.3.Nguyên lý oạt động,

Khi bấm nút start thì ngay lập tức hệ thống cân cốt liệu sẽ được khời

động.Ban đầu nó sẽ cân khối lượng của xe skip trước gọi là cân bì, rồi cốt liệu được cân theo phương pháp cộng dồn với khôi lượng của bì Hệ thống điều khiển đóng 2 van chứa đá 2 và cát mà chỉ cho phép mở cửa van chứa đá 1 Sau khi cân đủ lượng đá 1 thì đóng cửa van lại và trễ 1 khoảng thời gian để mở tiếp cửa van chứa đá 2 và vẫn đóng van chứa cát Và khi đã đủ lượng cho đá 2 thì ra lệnh đóng cửa đá 2 lại và trễ 1 khoảng thời gian để điều khiển mở cửa van chứa cát trong khi 2 van chứa đá 2 và đá 1 vẫn phải được đóng

Khi đã cân đủ cốt liệu cho 1 chu kỳ để trộn Ta có khối lượng cốt liệu sẽ được tính theo biểu thức:

Mcốt liệu= tổng khối lượng cân được – khối lượng bì

Khi đó, quá trình cân cốt liệu sẽ được tạm nghỉ để xe skip mang cốt liệu đi lênthùng trộn phục vụ cho quá trình trộn.

2.1.4.Gracef chu trình cốt liệu

Hình10 Xe skip.

Hình11.Lo so giảm sóc cho xe skip

phanh điện từ.Phanh này chỉ mở khi động dươc cấp nguồn.

Giống như các hệ thống nâng hạ nói chung xe kíp đòi hỏi tính an toàncao.Hành trình của xe kíp được kiểm soát bằng công tắc hành trình như sau:-CTHT trên: Kiểm soát vị trí đi lên cao nhất của xe kíp

-CTHT dưới:Kiểm soát vị trí thấp nhất của xe kíp

-CTHT chờ:Kiểm soát vị trí chờ của xe kíp

-CTHT bảo vệ lên quá: Bố trí ở đỉnh thang tác động khi xe kíp đi lên quá vị trítrên.Khi tác động sẽ ngắt trực tiếp nguồn cho động cơ, đảm bảo xe kíp không thể

đi quá gây dứt cáp tuột cáp

-CTHT bảo vệ trùng cáp:Kiểm soát độ căng của xe kíp,khi cáp căng sẽ luôn tácđộng lên CTHT.Khi cáp trùng, CTHT sẽ không được tác động,cắt hệ thống tụđộng kiểm soát quá trình ha xe kíp

Sử dụng hệ thống buồng cân +xe skip.Khi xe skip đi đến vị trí cuối cùng, nó sẽ đivào một đoạn ray tách rời.Đoạn ray này sẽ được hàn trên một khung sắt, khung sắtnầy sẽ tì lên ba đầu cân Kết cấu này sẽ tiết kiệm được chiều cao của phễu vật liệu

do bỏ qua được buồng cân trung gian.Nhước điểm : Thời gian dành cho cân cốtliệu sẽ bị han chế,buộc tốc độ nạp liệu lớn,làm giảm độ chính xác cân,lực vađập+gia tốc khi đi vào ra đoạn ray ách ly lớn,khối lượng ray+xe kíp lớn hơn rấtnhiều khối lượng buồng cân dẫn đến tải trọng đầu cân lớn hơn nhiều phương án cơbản,độ chính vi thế cung giảm theo.Toàn bộ khối lượng được đặt trên các đầu cân

Đầu cân sẽ kiểm soát trọng lượng của đoạn ray + xe skip + vật liệu Câncộng dồn đá cát khi xả trưc tiếp lên xe kíp,hệ cân cốt liệu sẽ đặt ngay dưới vị trínạp liệu cho xe kíp,toàn bộ xe kíp sẽ được đặt lên giá cân có 3 loadcell.

Hình 12: Vị trí đầu cân thứ nhất trên hệ thống xe skip+buồng cân

Hình 13: Vị trí đầu cân thứ hai trên hệ thống xe skip+buồng cân

Hình 14: Vị trí đầu cân thứ ba trên hệ thống xe skip+buồng cân