xuất, vận hành nhà máy thông minh
2.2.1. Kết cấu hệ thống cơ khí
Trạm trộn là một trong những loại máy xây dựng thuộc nhóm máy sản xuất có công dụng chính để sản xuất bê tông tươi – hay còn gọi là bê tông thương phẩm. Khi đưa các thành phần cốt liệu của bê tông như xi măng, cát, sỏi, nước và các phụ gia khác vào trạm trộn có nhiệm vụ đảo đều hỗn hợp này tạo ra vữa bê tông xi măng tươi.
Ưu điểm khi sử dụng trạm trộn thay vì các loại máy trộn thông thường là có thể tạo ra một lượng lớn vữa bê tông thương phẩm trong một lần trộn.
33
Nhược điểm là cấu tạo phức tạp, cồng kềnh và cần phải sử dụng một diện tích đất trống lớn để lắp đặt thiết bị này. Thông thường những công trình lớn như xây nhà chung cư cao tầng, làm cầu qua sông … người ta mới cần lắp đặt trạm trộn tại công trình còn nếu điều kiện không lắp đặt được thì phải mua bê tông thương phẩm từ các trạm trộn thương mại.
Cấu tạo của trạm trộn bê tông xi măng.
- Với 1 “cỗ máy” cồng kềnh và chiếm phần lớn diện tích lắp đặt như trạm trộn bê tông nếu để “soi” chi tiết thì có cấu tạo rất phức tạp, tuy nhiên về cơ bản cấu tạo của trạm trộn bê tông có những bộ phận chính sau:
- Bộ phận cung cấp vật liệu.
Đây là nơi chứa các vật liệu thô: đá, cát, sỏi, xi măng, phụ gia khác được tập kết bên ngoài trước khi đem vào cối trộn. Các vật liệu được chứa riêng trong các phễu cấp liệu, khi tiến hành chạy máy móc sẽ tính toán lượng vật liệu vừa đủ theo lệnh từ trạm điều khiển trung tâm. Sau khi cân các vật liệu xong, sẽ được chuyển đến cối trộn bằng băng tải hoặc tời kéo.
- Hệ thống định lượng.
Dùng để cân đo các khối lượng vật liệu theo thể tích cối trộn hoặc theo một tỷ lệ chuẩn để đưa ra những mẻ bê tông chất lượng, đúng tiêu chuẩn.
- Máy trộn bê tông.
Được ví như “trái tim” của hệ thống trạm trộn, máy trộn bê tông hay cối trộn sẽ làm nhiệm vụ chính là trộn các loại nguyên vật liệu với nhau theo công thức đã được chỉ định sẵn, để cho ra các mẻ bê tông thương phẩm đạt chất lượng như yêu cầu.
Với mỗi cấp độ công suất của trạm trộn mà người ta sử dụng các loại máy trộn bê tông khác nhau.
34 - Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được phân làm ba loại chính: điều khiển truyền động điện, điều khiển truyền động khí nén và điều khiển truyền động thủy lực. Hệ thống điều khiển này sẽ giúp trạm trộn đóng mở các cửa phối xả như mong muốn.
- Hệ thống kết cấu thép
Là hệ thống kết cấu chịu lực giúp nâng đỡ toàn bộ hệ thống của trạm trộn gồm hành lang giao thông, máy trộn, phếu cấp liệu, silo xi măng.
2.2.2. Kết cấu hệ thống điện công suất Động cơ điện xoay chiều
Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện xoay chiều. Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ.
Ưu, nhược điểm của động cơ điện xoay chiều
- Ưu điểm của động cơ xoay chiều + Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sử dụng
+ Sử dụng nguồn điện trực tiếp từ lưới điện, không cần chỉnh lưu + Khả năng điều khiển tốc độ quay đa dạng
+ Kết cấu bền vững, khả năng chịu quá tải tốt nhờ cơ chế bảo vệ + Giá thành thấp hơn so với truyền động dùng động cơ một chiều - Nhược điểm của động cơ xoay chiều
+ Mô men khởi động nhỏ, không sử dụng được trong các ứng dụng cần momen khởi động lớn
35
Cấu tạo, nguyên lí làm việc của động cơ điện xoay chiều
Hình 2.3: Cấu tạo của động cơ điện xoay chiều
Về phần cấu tạo, động cơ điện xoay chiều gồm có hai phần chính: stator và rotor. Stator gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.
Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stator gây ra làm cho rotor quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.
2.2.3. Kết cấu hệ thống đo Khái niệm Loadcell
Cảm biến cân nặng loadcell là cảm biến có thể chuyển đổi một lực, trọng lượng thành một tín hiệu điện. Giá trị tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, do đó trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ. Loadcell điện trở làm việc dựa vào nguyên lý áp lực – trở kháng. Khi một tải trọng, một lực tác động lên cảm biến sẽ làm trở kháng thay đổi. Sự thay đổi trở kháng này dẫn đến dự thay đổi điện áp đầu ra khi điện áp đầu vào được cấp.
36
Cảm biến loadcell được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như: đo khối lượng của vật, phân phối đều trọng lượng sản phẩm trong các dây truyền tự động hóa, đo trọng lượng xe tải…
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• Cấu tạo
Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần là: Strain gage và Load. Một loadcell thường bao gồm các strain gage được dán vào bề mặt của thân loadcell. Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế nhiều hình dạng khác nhau, chế tạo bằng nhiều vật liệu khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ…)
• Strain gage là một điện trở đặc biệt, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn ổn định.
• Load là một thanh kim loại có tính đàn hồi. R = Điện trở strain gauge (Ohm)
L = Chiều dài của sợi kim loại strain gauge (m) A = Tiết diện của sợi kim loại strain gauge (m2)
r= Điện trở suất vật liệu của sợi kim loại strain gauge
Khi dây kim loại bị lực tác động sẽ thay đổi điện trở.
Khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở sẽ giảm xuống. Khi dây bi kéo dãn, chiều dài strain gauge tăng, điện trở sẽ tăng lên Điện trở thay đổi tỷ lệ với lực tác động.
37 Thông số kĩ thuật cơ bản:
– Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong phép đo. Độ chính xác phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp.
– Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất mà Loadcell có thể đo được.
– Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra Loadcell được bù vào, nếu 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 giá trị nhỏ nhất 5 – 15 V).
– Độ trễ:hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả. Thường được đưa ra dưới dạng % 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.
38
– Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V. Giá trị cách điện giữa lớp vỏ kim loại củaLoadcell 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).
– Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và EX- trong điều kiện load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải.
– Quá tải an toàn: là công suất mà Loadcell có thể vượt quá (ví dụ: 125% công suất).
– Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi công suất củaLoadcell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa là nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C thì công suất đầy tải của Loadcell tăng thêm 0.01%).
– Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như trên nhưng đo ở chế độ không tải.
39
Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của loadcell
Một điện áp được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác.
Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị. Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), dẫn đến sự thay đổi về chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gage -> thay đổi giá trị điện trở -> thay đổi điện áp đầu ra.