thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển trạm trộn bê tông và chức năng các phần tử của trạm

MỤC LỤC
Chương I: Khái niệm và phân loại bê tông
Chương II: Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển trạm trộn bê
tông và chức năng các phần tử của trạm
Chương III: Giới thiệu PLC và ứng dụng PLC


Chương IV: Thiết kế chương trình điều khiển trạm trộn bê tơngCHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TƠNG THƯƠNG PHẨM.
1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG.
1.1. Khái niệm.
Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước. Trong
đó cát, đá chiếm 80%÷85%, xi măng chiếm 8%÷15%, cịn lại là khối lượng
nước. Ngồi ra cịn có thêm phụ gia vào để thoả mãn u cầu đặt ra.
Hỗn hợp vật liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông, hỗn hợp bê
tông phải có độ dẻo nhất định, tạo hình và dầm chặt được dễ dàng.
Cốt liệu có vai trị là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc
xung quanh đóng vai trị là chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống của cốt
liệu. Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính các cốt liệu thành một khối đá và được
gọi là bê tơng. Bê tơng có cốt thép gọi là bê tơng cốt thép.
1.2. Phân loại.
Bê tơng có nhiều loại, có thể phân loại như sau:
*Theo cường độ ta có:
 Bê tơng thường có cường độ từ 150 ÷ 400 daN/cm2
 Bê tơng chất lượng cao có cường độ từ 500 ÷ 1400 daN/ cm2
*Theo loại kết dính:
 Bê tông xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông polime, bê
tông đặc biệt .
*Theo loại cốt liệu:
 Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, bê
tông cốt kim loại.

*Theo phạm vi sử dụng:

2

2


 Bê tông thường được dùng trong kết cấu bê tơng cốt thép (móng, cột,
dầm, sàn). Bê tơng thuỷ cơng dùng để xây đập. Bê tông đặc biệt, bê tông
chịu nhiệt, bê tơng chống phóng xạ.
1.3.

Vật liệu làm bê tơng.

Để kết cấu được bê tơng nhất thiết cần có các nguyên liệu sau:

1.3.1.Xi măng.
Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng xen giữa các hạt cốt liệu,
đồng thời tạo ra tính linh động của bê tơng (được đo bằng độ sụt nón) Mác của
xi măng được chọn phải lớn hơn mác của bê tông cần sản xuất, sự phân bố giữa
các hạt cốt liệu và tính chất của nó ảnh hưởng lớn đến cường độ của bêtơng.
Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra
xa nhau một chút (với cự li bằng 243 lần đường kính hạt xi măng).
Trong trường hợp này phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ
của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu cao hơn cường độ bê tông khoảng 1,5
lần. Khi bê tông chưá lượng hồ xi măng lớn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau
hơn đến mức chúng hầu như khơng có tác dụng tương hỗ nhau. Khi đó cường độ
của đá, xi măng và cường độ của vùng tiếp xúc đóng vai trị quyết định đến
cường độ bê tông nên yêu cầu cốt liệu thấp hơn .
Tuỳ u cầu của loại bê tơng có thể dùng các loại xi măng khác nhau, có

thể dùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sunfat, xi măng pôlăng xủ, xi
măng puzolan và các chất kết dính khác để thoả mãn u cầu của chương trình.
1.3.2 .Cốt liệu nhỏ cát.
Cát để làm bê tơng có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo cỡ hạt từ
(0,14÷5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), từ (0,15÷4,75) mm theo tiêu
chuẩn Mỹ, từ (0,08÷5) mm TCVN. Lượng cát khi trộn với xi măng và nước, phụ
gia phải được tính tốn hợp lý, nếu nhiều cát q thì tốn xi măng khơng kinh tế
và ít cát q thì cường độ bê tông giảm.
3

3


1.3.3. Cốt liệu lớn - đá dăm hoặc sỏi.
Sỏi có mặt trịn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngo nhỏ nên cần ít nước,
tốn xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên
cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tơng đá dăm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ
có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngồi lớn và khơng nhẵn nên lực dính bám với
vữa xi măng lớn tạo ra được bê tơng có cường độ cao hơn. Tuy nhiên mác của xi
măng đá dăm phải cao hơn hay bằng mác của bê tông tạo ra hay bê tông cần sản
xuất.

1.3.4. Nước.
Nước để trộn bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo
dưỡng bê tông) phải đảm bảo không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và
thời gian rắn chắc của xi măng và không ăn mịn thép.. Nước sinh hoạt là nước
có thể dùng được .
Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính cơng tác của
hỗn hợp bê tơng. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ
xi măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tơng xác định tính chất

của hỗn hợp bê tơng. Khi lượng nước q ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử
nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp,
lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước
trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng
nước ứng với lúc bê tơng có độ lưu động lớn nhất mà không bị phân tầng gọi là
khả năng giữ nước của hỗn hợp.
Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc
trong nước bẩn nếu tổng các loại muối trong nước khơng vượt q 35g trong
một lít nước. Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong
bê tông cốt thép.
1.3.5. Phụ gia:
4

4


Phụ gia là các chất vơ cơ hoặc hố học khi cho vào bê tơng sẽ cải thiện
tính chất của hỗn hợp bê tơng hoặc bê tơng cốt thép. Có nhiều loại phụ gia cho bê
tơng để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn chắc hoặc tăng độ chống thấm.
Thơng thường phụgia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạtđộng
bề mặt.
Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl 2) hay muối Silic. Do là
chất xúc tác và tăng nhanh q trình thuỷ hố của C 3S và C2S mà phụ gia CaCl2
có khả năng rút ngắn q trình rắn chắc của bê tơng trong điều kiện tự nhiên mà
không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày.
Hiện nay người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, đó là hỗn hợp của
phụ gia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt hoặc các phụ gia tăng độ bền
nước.
1.4.TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG.
1.4.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông.

Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất
lượng tốt và đáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng. Trạm trộn bê
tơng là hệ thống máy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng
phục vụ cho các cơng trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều cơng
trình đang xây dựng.
Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc cịn nhiều
lạc hậu thì việc có được một khối lượng bê tơng lớn chất lượng tốt là điều rất
khó khăn .
Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều cần
thiết cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước.
*Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính:
Bộ phận chứa vật liệu và nước, bộ phận định lượng và máy trộn. Giữa các
bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và các phễu chứa trung gian.
Công nghệ sản xuất bê tông nói chung tương tự nhau:
5

5


Vật liệu sau khi định lượng được đưa vào trộn đều. Trong trường hợp kết
hợp sản xuất bê tông và vữa xây dựng trong một dây chuyền thì có thể giảm
được 32% diện tích mặt bằng, từ 30%÷50% cơng nhân, từ 8%÷19% vốn đầu tư
thiết bị. Một nhà máy bê tơng và vữa liên hiệp có hiệu quả cao khi lượng bê tông
và vữa cung cấp không quá 300.000 m3 / năm.
1.4.2. Cấu tạo chung của trạm trộn.
Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy
trộn bê tông và hệ thống cung cấp điện.
1.4.2.1. Bãi chứa cốt liệu.
Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá
to đá nhỏ) ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt.

Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc
chuyên chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn.
1.4..2.2. Hệ thống máy trộn bê tông.
Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ
thống định lượng dùng để xác định chính xác tỉ lệ các loại nguyên vật liệu cấu
tạo nên bê tông. Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn và gồm máy bơm
nước, máy bơm phụ gia, xi lô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tơng,
hệ thống khí nén.
Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung gian.
1.4..2.3. Hệ thống cung cấp điện.
Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động cơ có cơng suất lớn vì vậy trạm
trộn bê tơng cần có một hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho các
động cơ và nhiều thiết bị khác.
1.5. PHÂN LOẠI TRẠM TRỘN.
6

6


Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại
như sau :
- Trạm bê tơng năng suất nhỏ (10÷30 m3 / h)
- Trạm trộn bê tơng năng suất trung bình (30÷60 m3 / h)
- Nhà máy sản xuất bê tơng năng suất lớn (60÷120 m3 / h)
Có 2 dạng trạm trộn:

1.5.1. Trạm cố định.
Trạm phục vụ cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ đồng thời cung
cấp bê tông phục vụ trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả. Thiết bị của trạm
được bố trí theo dạng tháp, một cơng đoạn có ý nghĩa là vật liệu được đưa lên

cao một lần, thao tác công nghệ được tiến hành. Thường vật liệu được đưa lên
độ cao từ (18÷20) m so với mặt đất, chứa trong các phễu xi măng (chứa trong xi
lô).
Trong quá trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua cân định lượng sau
đó đưa vào máy trộn. Điểm cuối cùng của cửa xả bê tông phải cao hơn miệng
cửa nhận của thiết bị nhận bê tơng.Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy
trộn bê tông nào chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các
thiết bị khác. Để phục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung,
đường xá vận chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30 km thì sử dụng trạm
này là kinh tế nhất.
Trong trường hợp vừa có các cơng trình tập trung u cầu khối lượng lớn,
vừa có các điểm xây dựng phân tán đặc trưng cho các đô thị Việt Nam cần sử
dụng sơ đồ hỗn hợp, vừa cấp hỗn hợp khô cho các cơng trình nhỏ, phân tán
đường xá lưu thơng kém. Nếu cung cấp bê tơng thì phải dùng ơtơ trộn cịn cung
cấp hỗn hợp khơ thì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại
nơi đổ bê tông.
1.5.2. Trạm tháo lắp di chuyển được.

7

7


Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng
hay cơng trình lớn trong một thời gian nhất định. Thiết bị công nghệ của trạm
thường được bố trí dạng 2 hay nhiều cơng đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên
cao nhờ các thiết bị ít nhất là 2 lần. Thường trong giai đoạn này phần định lượng
riêng và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị vận
chuyển (gầu vận chuyển, băng tải xe, xe vận chuyển).
Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng

chuyền....vào các phễu riêng biệt sau đó là quá trình định lượng. Tiếp theo vật
liệu được đưa lên cao lần nữa để cho vào máy trộn.
Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn nào
miễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết
bị khác. Cửa xả phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị vận chuyển (nếu tháp
cao hơn phải đưa lên cao một lần nữa). So với dạng cố định loại trạm này có độ
cao nhỏ hơn nhiều (từ 7m÷10m) nhưng lại chiếm mặt bằng khá lớn. Phần diện
tích dành cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông và phần
nối giữa hai khu vực dành cho vận chuyển. Trên thực tế, tổng mặt bằng cho loại
trạm này nhỏ hơn vì chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ hơn.
Khi xây dựng các công trình phân tán, đường xấu, lưu thơng xe khơng tốt
thường sử dụng các trạm trộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô
trộn. Việc trộn được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tơng.
1.6. MÁY TRỘN.
Có nhiệm vụ là tạo ra bê tông với những mác xác định.
1.6..1. Cấu tạo chung của các máy trộn.
Nhìn chung các máy trộn bê tơng có nhiều loại và có tính năng khác nhau
nhưng cấu tạo chung của chúng đều có các bộ phận:
- Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định
lượng thành phần cốt liệu khô như đá, cát, sỏi, xi măng.
- Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn .
8

8


- Bộ phận dỡ sản phẩm.
-

Hệ thống cấp nước.

1.6.2. Phân loại máy trộn
1.6.2.1.

Căn cứ theo phương pháp trộn được chia thành hai nhóm: Nhóm

máy trộn tự do và nhóm máy trộn cưỡng bức.
*Nhóm máy trộn tự do:
Các cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các
cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng
rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn đều vơí nhau tạo thành hỗn hợp bê tơng.
Loại máy này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít nhưng thời gian
trộn lâu và chất lượng hỗn hợp bê tông không tốt bằng phương pháp trộn cưỡng
bức.
*Nhóm máy trộn cưỡng bức.
Là loại máy có thùng trộn cố định cịn trục trộn trên có gắn các cánh trộn,
khi trục quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông.
Loại máy này cho phép trộn nhanh, chất lượng đồng đều và tốt hơn máy
trộn tự do. Nhược điểm của nó là kết cấu phức tạp hơn, năng lượng điện tiêu hao
lớn hơn. Thường dùng các loại máy này để trộn hỗn hợp bê tông khô, mác cao
hoặc các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao.
 Theo cấu tạo thì trong các máy trộn cưỡng bức hiện nay đang sử dụng có
hai loại: Máy trộn trụcđứng (cịn gọi là máy trộn dạng Rơto) và máy trộn
trục nằm ngang, đễu là máy trộn có thùng trộn cố định.
- Máy trộn trục đứng:
Đối với các máy trộn trục đứng – như tên gọi – cánh trộn quay xung quanh các
trục đứng hoặc một trục thẳng đứng đặt trong khoang trộn hình trụ trịn hoặc
hình vành khăn. Người ta gọi các máy trộn này theo hình dáng của thùng trộn là
các “máy trộn hình đĩa”.
9

9


- Máy trộn trục nằm ngang:
Máy trộn bê tơng có trục nằm ngang - giống như hình dáng của nó – cịn được
đặt tên là “máy trộn hình con rùa”. Trong các loại máy này, cánh trộn chuyển
động theo phương vng góc với trục, với cùng một bán kính. Vì vậy sự hình
thành dịng hỗn hợp di chuyển theo phương thức trục trộn la do các cánh trộn
đặt nghiêng thực h iện (góc nghiêng của các cánh đó với phương hướng kính
thường có giá trị (400...500).
 Theo ngun lý hoạt động máy trộn cưỡng bức có hai loại: Máy trộn
cưỡng bức liên tục và máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ
- Máy trộn cưỡng bức liên tục:
Quá trình nạp trộn và xả bê tông diễn ra đồng thời, loại máy này vật liệu
vào liên tục do các cánh trộn có hướng thích hợp nên vừa trộn vừa chuyển dịch
về phía xả, được dùng để sản xuất bê tơng và vữa xây dựng có năng suất trộn
từ 5 m3/ h ÷ 60m3 /h thậm chí 120 m3 / h. Thường các loại máy này được tổ
hợp trong các trạm trộn vì ở đó u cầu lượng bê tơng và vữa lớn, số mác hạn
chế .
- Máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ:
Quá trình làm việc của máy diễn ra theo trình tự: Nạp liệu, trộn xả bê tông.
Loại này dùng để sản xuất bê tông với thời gian trộn nhanh, chất lượng cao. Thời
gian hoàn thành một mẻ trộn khơng đến 90s. Các máy này có dung tích nạp liệu
từ 250 lít ÷ 600 lít, thích hợp cho các trạm trộn riêng lẻ, phục vụ nhiều loại cơng
trình khác nhau.
Trong thực tế khi nhu cầu trộn bê tơng lớn hơn 90m 3 hay 1500 m3 tháng thì
phải thành lập trạm trộn bê tông trong nhà máy hay phân xưởng.
1.6.2.2.Căn cứ vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng, chia thành 4
loại:



Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

 Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu

10

Loại đổ bê tông qua đáy thùng ( chỉ có loại máy trộn cưỡng bức)
10


®¸21
®¸1
c¸t

Phơ gia

 Loại đổ bê tơng bằng cách thùng quay ngc li
Hình I.1: Mô hình trạm trộn bê tông tựi ®éng.

*Phương pháp đổ bằng cách nghiêng lật thùng:
Chỉ thích hợp với các máy trộn kiểu tự do dung tích thùng nhỏ hơn 250
lít (đối với loại lật thùng bằng lực quay tay) và nhỏ hơn 350 lít (loại lật thùng
nhờ lực cưỡng bức)

Níc

*Phương pháp đổ bằng máng:
Khi muốn lấy bê tông xi măng ra ta đưa máng vào, thùng trộn quay sẽ đổ

bê tơng vào máng để chảy ra ngồi. Phương pháp này đổ chậm và không triệt
để, thường áp dụng với các máy trộn kiểu tự do hình trụ có dung tích thùng từ
450 lít ÷1000 lít.
*Phương pháp dỡ liệu bê tơng xi măng qua đáy thùng:
Cèt liƯu

Dưới đáy thùng có cửa dỡ liệu. Khi lấy bê tơng xi măng ra ta quay cửa

tấm dỡ liệu bê tông sẽ tự chảy ra. Việc đóng, mở các cửa dỡ liệu thường do các
xi lanh thuỷ lực hoặc hơi ép điều khiển. Phương pháp này thường áp dụng cho
các máy trộn chu k kiu cng bc.
Cát
Đá
*Phng phỏp d bờ tụng xi măng nhờ quay thùng ngược lại với chiều quay ban đầu:
Thïng Trén

Cánh trộn sẽ đẩy bê tông ra khỏi thùng, phương pháp này thường áp
dụng ở các xe vận chuyển bờ tụng xi mng chuyờn dựng.

11

11

xi
lô
xi măng


1.7. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM TRỘN BÊ
TƠNG (HÌNH I.1) ĐƯỢC TRÌNH BÀY NHƯ SAU:

1.7.1.Cấu tạo:
 Bãi chứa cốt liệu: Từ bãi chứa cốt liệu cát và đá. Vật liệu được đưa
xuống 3 băng tải riêng biệt chờ để tiến hành cân.
 Bộ phận định lượng:
Phân phối liệu gồm 3 phễu: hai phễu đá và một phễu cát, định lượng có
3 quả cân điện tử (3 cảm biến trọng lượng). Việc đóng, mở các phễu
được điều khiển bằng các xi lanh khí nén riêng biệt. Phía dưới các phễu
là một thùng đáy được mở nhờ một xi lanh khí nén lần lượt các cửa xả
xuống thùng cân, sau khi cân xong thì thùng liệu được trút xuống phễu
trộn chung.
 Chuyển xi măng lên xi lô:
Xi măng được đưa lên xi lô chứa bằng cách bơm xi măng từ xe chở xi
măng chuyên dụng lên xi lô.
Xi măng được đưa lên miệng xi lơ nhờ trục vít xoắn hướng trục với xi
lô chứa. Từ miệng xi lô chứa xi măng được vận chuyển tới cân định
lượng rồi xả vào thùng trộn.
 Xe kíp, dùng để vận chuyển cốt liệu từ 3 phễu riêng biệt lên các
thùng cân.
1.7.2. Quá trình chuẩn bị.
Từ các nguyên vật liệu xây dựng để sản xuất ra sản phẩm cuối cùng là
bê tông ta cần thực hiện các công việc như sau:
Cốt liệu được để riêng biệt ở bãi chứa cốt liệu. Cốt liệu được máy xúc
lật đưa lên đầy các thùng phễu riêng rẽ, chờ xả xuống băng tải để vận chuyển
12
12


lên các thùng cân cốt liệu, xi măng được đưa lên xi lô chứa xi măng trên cao.
Nước được bơm lên đầy các thùng chứa để chờ cân định lượng.
1.7.2.1. Kiểm tra các điều kiện làm việc.

Để bắt đầu một q trình hoạt động mới, tránh trường hợp có q trình
hoạt động trước đó (chẳng hạn như sự cố). Trong thùng cân nước, cân phụ gia,
cân xi măng, thùng trộn vẫn chưa xả hết nguyên liệu. Tại bàn điều khiển người
vận hành ấn nút Reset để:
o Mở cửa xả bê tông
o Mở cửa xả thùng cân cát
o Mở cửa xả thùng cân đá1, đá 2.
o Mở cửa xả thùng cân xi măng
o Mở cửa xả thùng cân nước, phụ gia.
Lúc này mới cho phép hệ thống làm việc (điều kiện làm việc “=1” ) .
Sau khi quá trình chuẩn bị xong. Từ máy tính người vận hành nhập các
thơng số của mác bê tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia,
số mẻ và các dữ liệu quản lý hành chính như tên lái xe, biển số xe, ngày, giờ
xuất hành...
Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy
là tự động hay bằng tay.
Nếu là chế độ tự động người vận hành nhấn nút AUTO, nếu là chế độ
bằng tay thì nhấn nút MANUAL
1.7.2.2. Chế độ điều khiển tự động.
Ở chế độ điều khiển tự động người vận hành chỉ cần nhấn nút Start trên
bàn điều khiển. Động cơ trộn bê tông cho chạy ở chế độ không tải. Máy sẽ tự
động cân đo các khối lượng nguyên vật liệu, ở đây thực hiện phương pháp cân
riêng lẻ.

13

13


Mở van xả cát, cát được xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân. Đồng

thời đá1 cũng xả để đưa lên thùng cân. Khi đá1 đủ, băng tải 1 dừng đồng thời
băng tải 2 chạy, đá2 được đưa lên thùng cân. Khi đá2 đủ thì băng tải 2 dừng. Tại
thùng cân đá quá trình cân được thực hiện theo nguyên tắc cân cộng dồn:
MĐá = MĐá1 + MĐá2
Trong quá trình cân cốt liệu đồng thời cân ln xi măng ,nước và phụ gia. Xi
măng từ xi lô chứa đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khi khối lượng xi măng bằng khối
lượng đặt thì dừng động cơ vít tải. Nước, phụ gia được bơm lên đưa vào thùng cân
cho đến khi bằng khối lượng đặt thì dừng động cơ bơm nước và phụ gia.
Khi điều kiện thùng trộn “rỗng’, cửa xả thùng trộn “đóng”, thì cốt liệu và
xi măng được đưa đổ vào thùng trộn bê tông bắt đầu q trình trộn khơ. Sau thời
gian trộn khơ là 15s thì xả nước và phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt là
10s (Thời gian trộn một mẻ khoảng 25s) thì cửa xả thùng trộn mở ra, bê tông
được xả vào xe chuyên dụng. Sau thời gian xả khoảng 10s, đóng cửa xả bê tơng
lại. Kết thúc một mẻ trộn.
Để chuẩn bị cho một mẻ trộn mới thì trong q trình trộn bê tơng và sau
khi xả ngun liệu: cát, đá1, đá2, nước, xi măng và phụ gia tiếp tục được vận
chuyển lên thùng cân nghĩa là:
Khi số mẻ trộn chưa bằng số mẻ đặt thì sau khi xả cốt liệu và xi măng xong
sẽ tiếp tục quay lại thực hiện cân cốt liệu và xi măng. Khi xả nước và phụ gia xong
cũng tự động quay lại cân nước, phụ gia. Khi cân đủ thì dừng lại chờ mẻ tiếp theo.
Khi số mẻ bằng số mẻ đặt thì dừng hết quá trình cân lại.
1.7.2.3. Chế độ điều khiển bằng tay.
Ở chế độ điều khiển bằng tay,người vận hành gạt công tắc cân vật liệu
xuống OFF, quan sát số liệu cân bằng thiết bị hiển thị trên bàn điều khiển hoặc
quan sát trên màn hình phần mềm.
Nhấn nút CHẠY động cơ trộn.

14

14

Đưa tay gạt sang chế độ hoạt động bằng tay (MAN), gạt chuyển mạch
đóng mở cửa xả sang vị trí “STOP”, khi cần điểu khiển, gạt chuyển mạch sang
vị trí đóng hoặc mở cửa xả để đóng, mở cửa xả.
Nhấn nút cấp cát, đồng thời cấp luôn xi măng, nước, phụ gia. Người vận
hành theo dõi số cân hiển thị trên máy tính, khi đủ nhấn vào một lần nữa các nút
để dừng quá trình cấp. Trong quá trình cấp cốt liệu riêng đá thì cấp xong đá1
mới được cấp đá2. Khi cốt liệu đã được cấp đủ đưa chúng vào thùng trộn. Lúc
này nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng. Do động cơ trộn ln
chạy trong q trình hoạt động nên sau khi xả xong cốt liệu, xi măng coi như
máy đang trôn bê tơng khơ, thời gian trộn ướt được bắt đầu tính khi xả nước và
phụ gia. Sau khi trộn ướt mẻ bê tơng đã được hồn thành, người vận hành chỉ
việc nhấn nút xả bê tơng.
Khơng để chuyển mạch đóng mở cửa xả ở vị trí “tự động” vì khi đó có thể
bê tơng sẽ bị xả theo chế độ tự động trong khi chưa cân đủ nước hoặc đủ xi
măng.

1.8. THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BÊ TÔNG.
Thành phần vật liệu của bê tơng đóng vai trị quyết định đến chất lượng
hay quyết định đến cường độ chịu lực cũng như mác của bê tông.Từ thực
nghiệm người ta đã xác định được mác của bê ông ứng với từng loại vật liệu
15

15


nhất định với một tỉ lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng
tra được tỉ lệ thành phần trong bê tông.
Sau đây là một trong số mác bê tông do trạm bê tông thương phẩm điển

Văn

Bảng thành phần cấp phối bê tông
Cơ quan cấp mẫu : Trạm bê tông thương phẩm) điển Văn
 Loaị bê tơng mác 150 độ sụt 60 ÷ 20 mm tại công trường .
Vật liệu sử dụng :
- Xi măng Bút Sơn
- Cát vàng
- Đá dăm 1x2 Hà Nam.
- Nước sinh hoạt
- Phụ gia FDN 2002 A (0.40/100 kg xi măng)
Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng

Vật liệu dùng cho 1m3 bê tông (kg)
Mác
Bê tông Xi măng

16

Đá

Nước

Phụ gia

Độ sụt

Dung trọng

kg

150

Cát
kg

kg

kg

FDN 2002A

mm

Kg/ m3

250

851

1112

174

1.00

60÷20

2387

16

Bảng thành phần cấp phối theo thể tích tuyệt đối
Thành phần vật liệu Nguồn gốc

Khối lượng riêng(kg/m3) Thể tích(m3)

Xi măng

Hà Nam

3150

0.079

Đá dăm 1x2

Hà Nam

2700

0.412

2620

0.325

1000

0.174

1160

0.001

Cát vàng
Nước

Sinh hoạt

Phụ gia FDN 2002A
Hàm lượng khí

0.01

 Loại bê tơng : Bê tơng mác 150 độ sụt 80÷20 (mm) tại cơng trường
Vật liệu sử dụng:
- Xi măng Bút Sơn
- Đá dăm 1x2 Hà Nam
-

Cát vàng

-

Nước sinh hoạt

- Phụ gia FDN 2002A (0.40/100 kg xi măng)
Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng
Mác

bê tông

Vật liệu dùng cho 1m3 bê tông (kg)
Xi măng

Cát

Đá

Nước

Phụ gia

Độ sụt

Dung trọng

kg

kg

kg

kg

FDN 2002 A

mm

Kg/ m3

260

852

1100

175

1.00

80÷20

2388

150

Bảng thành phần cấp phối theo thể tích tuyệt đối:
Thành phần vật liệu

Nguồn gốc

Khối lượng riêng(kg/m3)

Thể tích(m3)

Xi măng

Hà Nam

3150

0.088

Đá dăm 1x2

Hà Nam

2700

0.404

2620

0.322

1000

0.176

1160

0.001

Cát vàng
Nước

Sinh hoạt

Phụ gia FDN 2002A

Hàm lượng khí

0.01

1.9. ĐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU.
17

17


Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng ngun
liệu. Để có được bê tơng theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về
tỷ lệ các thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia.
Việc định lượng vật liệu trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được
thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng
Loadcell.
Qua thời gian được thực tập tại trạm bê tông điển Văn
, ở đây việc định lượng vật liệu nhờ hệ thống cân điện tử và cảm biến
trọng lượng Loadcell.
Để giảm chi phí đầu tư ban đầu cũng như tận dụng được các thiết bị sẵn có
em xin trình bày phương án định lượng vật liệu bằng hệ thống cân cơ khí như
sau:
Các vật liệu cát, đá1, đá2, đuợc đưa vào các phễu chứa khác nhau, băng tải
có nhiệm vụ vận chuyển cốt liệu lên thùng cân.Trên các thùng cân có các cân cơ
khí, mức cân có thể thay đổi được. Bằng chế độ hoạt động tự động với các giá
trị đặt trước thích hợp ta có thể định lượng được các vật liệu trước khi cho vào
thùng trộn.

1.10. HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ.
Máy nén khí dùng để cấp khí nén điều khiển các cửa đóng mở cân, cấp đá,

cát, xi măng, nước, phụ gia và xả bê tơng. Máy nén khí là một máy đã được chu
hoá dùng điện một pha tự động ổn định áp lực thông qua rơ le, tự động ngắt, tự
động bảo vệ.
*Theo cấu tạo các máy khí nén được phân thành: Máy nén khí pittơng, máy nén
khí rơto, máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục và máy nén khí kiểu phun.
Ví dụ:
 Máy nén khí pittơng:

18

18


Máy nén khí pittơng đơn giản nhất gồm xi lanh hở, đầu kia được đậy nắp.
Trong nắp có đặt van nạp và xả. Pittông chuyển động tịnh tiến qua lại trong xi
lanh nhờ được nối với cơ cấu thanh truyền – tay quay.
Khi pittông rút về bên phải, van nạp tự động mở, khí được nạp vào xi
lanh. Khi pittơng chuyển động ngược lại, áp suất trong xi lanh tăng lên đến khi
nào lớn hơn áp suất trong đường ống nạp thì van nạp tự động đóng lại. Pittơng
tiếp tục chuyển động về bên trái, khí trong xi lanh bị nén đến khi nào áp suất của
nó lớn hơn áp suất khí trong đường ống xả van xả mở ra, khí nén sẽ được đẩy
vào bình chứa, các q trình mơ tả tiếp tục lặp lại.
Máy nén khí pittơng kể trên là loại một chiều. Ngồi ra cịn có loại máy
nén khí pittơng hai chiều, trong đó cả hai đầu xi lanh đều được làm kín và đều
có đặt van nạp, xả. Khi chuyển động pittông đồng thời thực hiện 2 q trình: nạp
khí ở phần xi lanh này và nén, xả khí ở xi lanh khác.
Ưu điểm: Kết cấu gọn gàng, trọng lượng máy trên một đơn vị năng suất
nhỏ, chiếm diện tích lắp đặt khơng nhiều, tiện lợi khi tháo lắp các cụm và chi tiết
máy, độ tin cậy cao.
Nhược điểm: khó khăn chế tạo được máy có khả năng cân bằng tốt, không

thể đạt được tốc độ cao, làm việc còn khá ổn và rung động.
Phạm vi sử dụng:rất rộng, chúng tạo ra áp suất khí nén từ (2÷1000)
kG/cm2 và lớn hơn nữa.
 Máy nén khí rơto- trục vít:
Máy nén khí rơto - trục vít gồm 2 trục vít lắp song song với nhau trong
cùng một vỏ. Đầu hai trục có 2 bánh răng ăn khớp với nhau để truyền chuyển
động quay từ trục chủ động sang trục bị động. Trong q trình rơto quay khi
được nạp vào không gian giới hạn bởi các bề mặt của vỏ và bề mặt của các răng
vít. Sau đó được các vít đẩy di chuyển dọc trục. Trong khi di chuyển dọc trục,
do cấu tạo của các rô to, thể tích chứa hết chiều dài rơto, khí nén được đẩy ra
cửa xả vào ống dẫn tới nơi tiêu thụ hoặc tới bình chứa.

19

19


Ưu điểm: +Do khơng có các khối lượng chuyển động tịnh tiến qua lại nên
máy có thể làm việc với tốc độ cao mà vẫn bảo đảm khả năng cân bằng, ổn định,
có thể nối máy trực tiếp với động cơ điện.
+Các quá trình nạp và xả diễn ra liên tục
+Có độ tin cậy cao.
*Theo năng suất các máy nén khí được phân thành: Máy nén khí năng suất thấp,
có năng suất từ 0,04÷10m3/ph; máy nén khí năng suất trung bình có năng suất từ
10÷100m3/ph; máy nén khí năng suất cao, có năng suất lớn hơn 100m3/ph.
*Theo nguyên lý nén khí chúng được chia thành hai nhóm:
- Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc biến đổi động năng trong
đó khơng khí được truyền với một tốc độ lớn và được nén nhờ sự
biến đổi động năng của dòng khi chuyển động thành cơng nén
(máy nén khí ly tâm, hướng trục thuộc nhóm này)

- Máy nén khí hoạt động theo ngun tắc giảm thể tích chứa khí
trong đó khí lấy từ khơng gian có áp suất thấp đưa vào một khơng
gian kín (khơng gian cơng tác) sau đó được nén và tăng áp suất do
giảm thể tích khơng gian kín (các loại máy nén khí pittơng, rơto,
thuộc nhóm này)
1.11. HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BƠM NƯỚC.
Máy bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi
khác. Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất
lỏng ở đầu đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở 2
đầu đường ống. Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từ
các nguồn động lực khác .
Điều kiện làm việc của máy bơm rất khác nhau (trong nhà, ngoài trời, độ ẩm,
nhiệt độ...) và bơm phải chịu được tính chất lý, hố của chất lỏng cần vận chuyển.
Kết luận:
Chương I cho ta hiểu được cấu tạo và thành phần chính của bê tông một
cách hệ thống, các nguyên vật liệu làm ra nó và những nguyên nhân làm giảm
20
20


chất lượng của bê tông. Đây là một điều quan trọng vì muốn thiết kế ra hệ thống
trạm trộn bê tông tự động trước tiên ta phải hiểu được cấu tạo thành phần chính
của bê tơng.
Chương này cũng cho ta một cái nhìn tổng quan về trạm trộn bê tơng
trong thực tế, nguyên tắc hoạt động để tạo ra được một mẻ bê tông từ các loại
nguyên vật liệu cơ bản

21

21

CHƯƠNG II:
THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ĐIỀU
KHIỂN TRẠM CHỘN BÊ TÔNG VÀ CHỨC NĂNG
CÁC PHẦN TỬ CỦA TRẠM

2.1.Giới thiệu chung

Trạm trộn bê tơng Văn điển có cơng xuất 30 m3 / h dùng để làm đồng đều
hỗn hợp xi măng, cát, đá ( kích thước đá lớn nhất d max ≤ 70 mm ), nước trong
các dây chuyền sản xuất bê tông tươi, sản xuất gạch bằng phương pháp trộn
cưỡng bức. Trạm có hệ thống điều khiển tự động và định lượng bằng điện tử để
tạo ra các loại sản phẩm (mác bê tông ) khác nhau.
Trạm có ba chế độ vận hành: tự động, bán tự động, bằng tay, tuỳ theo
điều kiện cụ thể ta lựa chọn các chế độ hoạt động hợp lý như sau:
• Chế độ hoạt động hoàn toàn thường xuyên khi vận hành trạm.
• Chế độ bán tự động dùng cho các ứng dụng khơng theo, tuỳ biến
• Chế độ bằng tay hoàn toàn sử dụng khi lắp đặt, hiệu chỉnh và sửa
chửa
trạm, ở chế độ vận hành bằng tay người vận hành phải quan sát và vận hành
bằng tay cho thao tác công nghệ (đây là chế độ ở mức thấp nhất nên khi vận
hành phải thật thận trọng).
Trong chế độ tự động hoàn toàn, hệ thống đã được cài đặt trước 100 cấp
phối bê tông tuỳ thuộc từng loại vật liệu khác nhau và hồn tồn có thể chỉnh
sửa tuỳ theo yêu cầu cụ thể.
2.1 Mạch động lực ( hình 2.1 a, b)
Sơ đồ mạch động lực bao gồm
22

22


-

Aptơmát tổng 200 A : Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho tồn bộ tủ điều

khiển
-

Aptơmát 75 A : Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ trộn bêtông

( công suất P = 22 Kw )
-

2 Aptômát 25 A : Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ kéo xe skíp

và động cơ kéo vít tải đứng ( công suất P = 7,5 Kw )
-

Aptômát 30A: Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ kéo vít tải

xiên( cơng suất P = 11 Kw )
-

2 Aptơmát 10A: Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ bơm nước

( công suất P = 3 Kw )và máy nén khí ( cơng suất P =2 Kw )
-

5 Aptơmát 10A: Đóng, cắt và bảo vệ ngắn mạch cho cuận hút của các van

điên khí nén
-

2 Khởi động từ 50 A, KM1và KM2 cùng 1 khởi động từ 40 A KM3 đóng,

cắt nguồn và bảo vệ quá tải động cơ trộn. KM1, KM3 mở máy động cơ ở đấu
sao, KM1 KM2 cho động cơ trộn chạy ở chế độ đấu tam giác
-

2 Khởi động từ 30 A, KM4và KM5 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải

động cơ kéo xe skíp. KM4 cấp nguồn cho động cơ chạy thuận ( Xe skíp đi lên )
KM5 cấp nguồn cho động cơ chạy nghịch ( Xe skíp đi xuống)
-

Khởi động từ 30 A, KM6 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải động cơ kéo

vít tải đứng
-

Khởi động từ 40 A, KM7 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải động cơ kéo

vít tải xiên
-

Khởi động từ 12 A, KM8 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho máy bơm

nước

23

23


-

Khởi động từ 12 A, KM9 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho máy nén

khí
-

Khởi động từ 12 A, KM10 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho máy

rung
-

Khởi động từ 10 A, KM11 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút

van điện khí nén đóng mở cửa xả bêtơng
-

Khởi động từ 10 A, KM12 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút

van điện khí nén đóng mở cửa xả nước
-

Khởi động từ 10 A, KM13 đóng, cắt nguồn và bảo vệ q tải cho cuộn hút

van điện khí nén đóng mở cửa xả ximăng

-

Khởi động từ 10 A, KM14 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút

van điện khí nén đóng mở cửa đá 1
-

Khởi động từ 10 A, KM15 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút

van điện khí nén đóng mở cửa đá 2
-

Khởi động từ 10 A, KM1đ6 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn

hút van iện khí nén đóng mở cửa cát

2.2. Mạch điều khiển (Hình 2.2, hình 2.3, hình 2.4, hình 2.5)
Mạch điều khiển bao gồm các phần tử sau:
- PLC, lưu giữ chương trình điều khiển
- Cổng phụ EM 231 cổng mở rộng nhận tín hiệu đầu vào
- BOCUDAT nhận tín hiệu tương tự từ đầu cân (load cell), chuyển thành
tín hiệu số gửi đến PLC. Ngồi ra BOCUDAT cịn lưu giữ các mã mác bê tông.
- Các rơle thời gian T1 đến T4
- Các rơle trung gian R1 đến R20
- Rơle kiểm tra thứ tự pha
24

24

- Các đồng hồ, đèn báo
- Các bộ cảm biến trọng lượng: Xi măng dùng 3 bộ, cốt liệu dùng 3 bộ,
nước dùng 1 bộ.
- Các cơng tắc hành trình
- Các công tắc chuyển mạch, nút bấm chạy, dừng
2.3. Chức năng từng phần tử trong mạch điều khiển:
- PLC S7-200, CPU 226: Đây là bộ não của trạm trộn, nơi lưu giữ
chương trình điều khiển, giải quyết các bài tốn điều khiển do yêu cầu công
nghệ đặt ra. PLC S7-200, CPU 226 có 24 đầu nhận tín hiệu vào, 16 đầu ra tín
hiệu điều khiển, 8 kByte bộ nhớ chương trình, 5 kByte bộ nhớ dữ liệu. Ngồi ra
cịn có các cổng ghép nối máy tính, ghép nối thiết bị mở rộng, ghép nối
internet...
- Cổng phụ EM 221: Là cổng mở rộng đầu vào, modul này có 8 đầu vào,
khơng có đầu ra. Nó nhận các tín hiệu phản hồi từ quá trình về cho PLC giải
quyết.
rồi đưa vào cổng phụ EM231.
- Các rơle thời gian: Tạo khoảng thời gian trễ cho các bước hoạt động
trong chu kỳ điều khiển. Ví dụ tạo khoảng thời gian trễ cho cửa xả bê tông, tạo
khoảng thời gian trễ cho trùng cáp...
Rơle thời gian T1: Tạo khoản thời gian trễ khơng cho vít tải xiên và vít
phụ khởi động đồng thời.
Rơle thời gian T2: Tạo khoảng thời gian trễ trùng cáp
Rơle thời gian T3: Tạo khoảng thời gian trễ trộn bê tông
Rơle thời gian T4: Tạo khoảng thời gian trễ xả bê tông.
- Cơng tác hành trình: Báo cáo trạng thái đóng, mở các cửa xả bê tông,
xi măng, đá, nước... và vị trí xe skíp trong chu kỳ hoạt động về mạch điều khiển.
Cơng tắc hành trình Đ1: Báo trạng thái đóng hoặc mở cửa VTP1
Cơng tắc hành trình Đ2: Báo trạng thái đóng hoặc mở cửa VTP2
Cơng tắc hành trình Đ3: Báo trạng thái đóng hoặc mở cửa VTP3
25

Cơng tắc hành trình ĐCN: Báo trạng thái đóng hoặc mở cửa xả nước.
25