Thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông

Luận Văn Tốt Nghiệp

1
LỜI NÓI ĐẦU

Việc ứng dụng cơ điện tử trong nghiên cứu chế tạo,các sản phẩm khoa học công
nghệ cao như:Trạm trộn bê tông tự động là định hướng quan trọng góp phần nâng
cao mức độ hiện đại, khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường thiết bị xây
dựng trong và ngoài nước.Trạm trộn bê tông tự động là sản phẩm có hàm lượng
khoa học công nghê cao, ứng dụng nhiều thành tựu trong các lĩnh vực khác nhau
:cơ khí-điện tử-thủy khí-công nghệ thông tin đã được chuyển giao cho sản xuất và
có đủ khả năng cạnh tranh trên thị trường thay thế hàng ngoại nhập.
Đề tài của em ―Thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông‖ thật sự là một thử
thách, do đây là sản phẩm có sự kết hợp rất nhiều ngành nghề khác nhau.Nhưng
cũng chính điều đó đã khơi dậy niềm đam mê khám phá học hỏi trong em.
Là một kỹ sư Điện -Tự động hóa công việc chính gắn liền với điều khiển, vận
hành hệ thống sản xuất.Vì vậy, việc thực hiện đề tài này sẽ tạo điệu kiện tốt để tiếp
xúc làm quen với những thiết bị tự động, cũng như công việc thi công mô hình
một dây chuyền sản xuất tự động cơ bản( Dây chuyền trộn bê tông tự động). Khi
đang còn ngồi trên ghế nhà trường , việc tìm hiểu nghiên cứu để nắm vững cơ sở
lý thuyết cũng như thực hành về những vấn đề tự động hóa có ý nghĩa quan trọng,
vì đây chính là điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm và là hành trang
kiến thức vào đời cần thiết cho em.
Do đây là một đề tài hay,có ứng dụng rất rõ trong thực tế nên trong khuôn khổ của
một đồ án với kinh phí hạn hẹp em chỉ dừng lại ở mức mô hình nhỏ, nếu có điều
kiện sẽ phát triển trong tương lai gần. Bên cạnh đó, do khả năng có hạn, mà lượng
kiến thức của đồ án khá rộng và phức tạp nên trong quá trình thực hiện còn nhiều
sai sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn quan tâm
Qua đề tài này , em đã phát triển thêm được nhiều kĩ năng như : cách tiếp cận với
vấn đề mới, cách giải quyết vấn đề…Hơn thế nữa trong quá trình làm đề tài, em đã
biết vận dụng những kiến thức đã học như thiết kế cơ khí, lập trình điều khiển,

thiết kế hệ thống… để giải một bài toán rất thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Duy Hƣng đã giúp đỡ em trong thời gian làm
đề tài
Do thời gian , kinh phí có hạn nên cũng không thể tránh được những sai sót trong
quá trình làm đề tài. Em mong được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các
bạn để có thể hoàn thiện đề tài tốt hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2011
Sinh viên thực hiện:


Luận Văn Tốt Nghiệp

2

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1. Giới Thiệu Chung
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 tông là hệ thống
máy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng phục vụ cho các công
trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều công trình đang xây dựng.
Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc còn nhiều lạc hậu thì
việc có được một khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt và đồng đều là điều rất
khó khăn. Chính vì vậy việc tạo ra những dây chuyền bê tông tự động là điều cần
thiết cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước.
Trong các trạm trộn thì việc định lượng chính xác các phối liệu và điều khiển
hợp lý quá trình trộn đóng một vai trò quan trọng, quyết định chất lượng của mẻ
bê tông. Hiện nay trên thế giới các trạm trộn hiện đại được tự động hóa cao với
các cân điện tử, hệ xử lý và điều khiển ghép nối trực tiếp với các máy vi tính
chuyên dụng để điều khiển và quản lý số liệu. các hệ thống quản lý và điều khiển

trạm trộn từ xa bằng máy tính…. Với điều kiện nước ta hiện nay việc nhập mới
các thiết bị trên là khó đạt được do giá thành cao và khả năng ngoại tệ của các cơ
sở sản xuất còn hạn chế. Một vấn đề nữa là khả năng làm chủ các thiết bị nhập
ngoại để tự sửa chữa khi có sự cố cũng gặp nhiều khó khăn. Do vậy việc tự chế tạo
và nâng cấp các trạm trộn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
2. Các vấn đề đặt ra
Hiện nay các hệ thống trạm trộn bê tông tự động gần như đã đạt độ hoàn thiện
trong kết cấu cũng như trong tính năng. Nhưng đó là những hệ thống được phát
triển bởi những công ty đã có kinh nghiệm trong việc chế tạo những hệ thống sản
xuất . Đề tài tốt nghiệp ―thiết kế trạm trộn bê tông ‖ là một đề tài lớn, khi
nghiên cứu và thiết kế thì có rất nhiều vấn đề cần giải quyết:
- Hệ thống trạm trộn tự động ở nước ta hiện nay còn ít, do đó việc tiếp xúc và
tìm hiểu gặp nhiều khó khăn.
- Hệ thống trạm trộn bê tông là hệ thống phức tạp: phải tính toán và điều
khiển nhiều bộ phận như hệ thống định lượng, hệ thống thủy khí, hệ thống
điều khiển…
Luận Văn Tốt Nghiệp

3
- Việc xây dựng được thuật toán điều khiển và phương pháp điều khiển cho
trạm trộn gặp nhiều khó khăn, vừa phải đảm bảo điều khiển cho trạm trộn
hoạt động được chính xác, vừa dự phòng các lỗi xảy ra khi hệ thống hoạt
động.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Tìm tài liệu về trạm trộn bê tông từ các nguồn như :mạng internet, giáo trình
các thầy cô giáo của các trường đại học,bạn bè ,các anh chị khóa trước
- Lập trình,điều khiển trạm trộn bê tông theo đúng yêu cầu của đề tài.
4. Phạm vi và giới hạn của nghiên cứu
Hệ thống trạm trộn bê tông tự động là một hệ thống phức tạp, đòi hỏi khả
năng tài chính lớn. Nên trong phạm vi một đề tài tốt nghiệp, với những giới hạn về

thời gian, tài chính , em chỉ đi sâu vào nghiên cứu : Phần thiết kế hệ thống điều
khiển trạm trộn và mô phỏng hoạt động của trạm trộn bê tông
Có rất nhiều loại trạm trộn bê tông tự động, nhưng đề tài chỉ nghiên cứu về
hệ thống trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc chu kỳ gàu kéo skip. Trạm trộn thiết
kế có năng suất 45(m
3
/h), số mẻ trộn trong một giờ là 47 mẻ.

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
1. Tìm hiểu về bê tông
1.1. Khái Niệm Bê Tông.
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%, còn lại là khối lượng nước.
Ngoài ra còn có thêm phụ gia vào để thoả mãn yêu 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 trò là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc xung
quanh đóng vai trò 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
tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép.
1.2. Vật liệu làm bê tông.
1.2.1. Xi măng
Luận Văn Tốt Nghiệp

4
Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế bê tông.Có
nhiều loại mác xi măng , xi măng mác càng cao thì độ kết dính càng tốt ,tuy nhiên
giá thành xi măng cũng tăng theo mác của nó.Vì vậy khi thiết kế bê tông ta phải
vừa bảo đảm yêu cầu kĩ thuật, vừa bảo đảm yêu cầu kinh tế
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 tông Mác của xi măng được chọn phải lớn hơn
mác của bê tông cần sản xuất, sự phân bố giữa các hạt cột liệu và tính chất của nó
ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông .Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần
rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhau một chút
Tùy theo yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại bê tông khác nhau, có
thể dung xi măng pô lăng ,xi măng pô lăng bền sunfat ,xi măng pô lăng xủ ,xi
măng puzolan và các chất kết dính khác để thỏa mãn yêu cầu của chương trình .
1.2.2. Cát
Cát để làm bê tông 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 .
Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng ,thành phần tạp chất,thành
phần hạt trong thành phần của bê tông cát chiếm 29%.
Lượng cát khi trộn với xi măng và nước ,phụ gia phải được tình toán hợp lý, nếu
nhiều cát quá thì tốn xi măng không kinh tế và ít cát quá thì cường độ bê tông
giảm
1.2.3. Đá dăm hoặc sỏi
Đá dăm có nhiều loại, tùy thuộc vào kích cỡ của đá. Do đó tùy thuộc vào mác
của bê tông mà ta chọn cỡ đá cho phù hợp.Trong thành phần bê tông đá dăm
chiếm khoảng 52%.
Sỏi có mặt tròn, nhẵn,độ rộng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần ít nước, tốn
xi măng mà vẫn dễ đầm, dể đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên
cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dắm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ có
nhiều góc cạnh, diên tịch mặt ngoài lớn và không nhẵn nên lực dính bám với vữa
Luận Văn Tốt Nghiệp

5
xi măng lớn tạo ra được bê tông 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.
1.2.4. Nƣớc

Nước để chế tạo bê tông là nước phải có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu
đến thời gian đông kết của bê tông , thời gian rắn chắc của xi măng và không ăn
mòn sắt thép.Nước sinh hoạt là nước có thể dùng được.
Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn
hợp bê tông. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi
măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tông xác định tớnh chất của
hỗn hợp bê tông. Khi lượng nước quá 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 tông 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 không vượt quá 35g trong một lít
nước. Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong bê tông
cốt thép.
1.2.5 Phụ gia
Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có hai loại phụ gia :
- Loại phụ gia hoạt động bề mặt
Loại phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù được sử dụng một lượng nhỏ
nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và
tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông
- Loại phụ gia rắn nhanh
Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl
2
) hay muối Silic.
Do là chất xúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C
3
S và C
2

S mà phụ gia
CaCl
2
có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên
Luận Văn Tốt Nghiệp

6
mà không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày. Loại phụ gia rắn nhanh có
khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên ,cũng
như nâng cao cường độ bê tông. Hiện nay trong công nghệ bê tông người ta còn sử
dụng phụ gia đa chức năng
2. Lựa chọn phƣơng án thiết kế trạm trộn bêtông
2.1 Khái niệm chung về trạm trộn bêtông
Trạm trộn bêtông dùng để sản sản xuất hỗn hợp bêtông(dạng khô hoặc ướt) để
cung cấp cho các phân xưởng tạo hình hoặc cho các công trình xây dựng cơ bản,
trạm trộn bêtông thường gồm ba bộ phận chính: Kho chứa nguyên liệu cát,
đá, ,các thiết bị định lượng và các máy trộn bêtông. Giữa các bộ phận này có các
thiết bị nâng- vận chuyển và các phễu chứa trung gian
2.2 Phân loại trạm trộn bêtông
2.2.1 Theo phƣơng pháp bố trí thiết bị trạm trộn
- Trạm trộn bêtông dạng tháp
Tất cả các phối liệu vận chuyển một lần lên cao nhờ các thiết bị nâng vận
chuyển (băng tải, gàu tải, vít tải, máy bơm ximăng ). Trên đường rơi tự do của
chúng các quy trình công nghệ được tiến hành( định lượng, nạp vào máy trộn,
nhào trộn và nhả vào các thiết bị vận chuyển hỗn hợp bêtông).
+ Ưu điểm của trạm trộn này là có thời gian chu kỳ làm việc nhỏ nhất, có thể bố
trí nhiều máy trộn trên một tầng, tự động hoá, tiện lợi và năng suất cao( Q


240m

3
/h).
+ Nhược điểm của trạm trộn này là quá cồng kềnh, các bunke chứa các phối liệu
khô phải có sức dự trữ đảm bảo cho trạm trộn làm việc trong vòng hai giờ, vốn
đầu tư ban đầu rất lớn và khó khăn trong việc rời chuyển.
- Trạm trộn bêtông dạng bậc
Các thiết bị công tác được bố trí theo các khối chức năng độc lập trên mặt bằng
riêng và được liên hoàn nhau bằng các thiết bị nâng- vận chuyển, bunke chứa định
lượng và bunke tập kết các phối liệu khô đã định lượng. Khối nhào trộn gồm các
Luận Văn Tốt Nghiệp

7
thiết bị định lượng chất lỏng( nước và phụ gia), các máy trộn bêtông và phễu nạp
hỗn hợp bêtông cho cho các thiết bị vận chuyển.
+ Ưu điểm của trạm trộn này là: vốn đầu tư ban đầu không cao, tháo lắp di
chuyển dễ dàng, gọn nhẹ và năng suất tương đối cao, Q

120m
3
/h
+ Nhược điểm của trạm trộn này là: khó khăn trong việc bố trí nhiều máy trộn,
chỉ đảm bảo số lượng máy trộn tối đa là hai, thời gian chu kỳ làm việc của trạm
tương đối lớn và khá phức tạp về việc tự động hoá trong điều khiển trạm trộn.
2.2.2 Theo nguyên lý làm việc của trạm trộn
- Trạm trộn bêtông làm việc chu kỳ: có khả năng dễ thay đổi mác bêtông và thành
phần cấp phối cũng như đáp ứng đầy đủ nhu cầu của mọi đối tượng phục vụ.
- Trạm trộn bê tông làm việc liên tục: Loại trạm trộn này làm việc có hiệu quả khi
nhu cầu về hỗn hợp bêtông cùng mác có khối lượng lớn như phục vụ cho các công
trình thuỷ điện, các công trình giao thông
2.2.3 Theo khả năng di động của trạm trộn

- Trạm trộn cố định: phục vụ cho công tác xây lắp của một vùng lãnh thổ, đồng
thời cung cấp bêtông thương phẩm cho một vùng bán kính hiệu quả. Thiết bị của
trạm trộn cố định thường được bố trí theo dạng tháp .
- Trạm trộn dạng tháo lắp nhanh: Được trang bị cho công trình có thời hạn khai
thác trạm trộn tại mỗi nơi ngắn (từ một năm tới vài năm).Để khai thac có hiệu quả
trạm trộn này thì trạm trộn phải có thời gian tháo lắp nhanh với chi phí cho tháo
lắp và vận chuyển là nhỏ nhất. Các thiết bị của trạm trộn được bố trí theo dạng bậc
với các mô đun vận chuyển tiện lợi.
- Trạm trộn di động: thường được thiết kế theo dạng bậc, các khối chức năng của
trạm trộn thường được bố trí trên các hệ thống di chuyển. Loại trạm trộn này
thường được thiết kế với năng suất nhỏ( Q

30m
3
/h) để phục vụ cho các công
trình giao thông, thuỷ lợi và các công trìng xây dựng cần khối lượng bê tông nhỏ
và không tập trung.
2.2.4 Theo năng suất của trạm trộn
Luận Văn Tốt Nghiệp

8
- Loại nhỏ: Q

30 m
3
/h
- Loại vừa : Q

60 m3/h
- Loại lớn : 70m3/h


Q

120 m3/h
2.2.5 Theo phƣơng pháp điều khiển trạm trộn ta có
Hệ thống điều khiển bằng tay, hệ thống điều khiển bán tự động và hệ thống
điều khiển tự động. Trạm trộn hiện đại ngày nay thường được trang bị thiết bị điều
khiển có khả năng làm việc ở cả ba chế độ điều khiển như trên.
2.3 Lựa chọn phƣơng án thiết kế trạm trộn bêtông
Trạm trộn bêtông phải có khả năng sản xuất được bêtông hỗn hợp (dạng khô
dạng ướt) có nhiều mác bêtông với các thành phần cấp phối khác nhau với thời
gian điều chỉnh là nhỏ nhất.
Trạm trộn bêtông phải được trang bị hệ thống điều khiển có thể làm việc ở cả ba
chế độ điều khiển: Bằng tay, bán tự động và tự động. Trạm trộn phải đảm bảo xả
hỗn hợp bêtông dễ dàng, tiện lợi cho các phương tiện vận chuyển khác. Việc vận
chuyển bêtông phải khoa học tiện lợi và dễ dàng để tránh hiện tượng dồn ứ ách tắc
giao thông. Tuỳ thuộc vào mục đích chức năng, công suất và đặc tính của đối
tượng tiêu thụ hỗn hợp bêtông mà lựa chọn phưong án thiết kế trạm trộn bêtông
sao cho phù hợp và hiện đại.
Phương án thiết kế trạm trộn được lựa chọn theo các trạm trộn đặc trưng và phổ
biến dưới đây.
2.3.1 Trạm trộn bêtông dạng tháp làm việc chu kỳ
Cốt liệu (đá dăm, cát) từ kho chứa nhờ băng tải 1 được vận chuyển lên
phễu nạp quay 2 để đưa vào các bun ke chứa cốt liệu tương ứng. Ximăng từ các
kho chứa Siclôn 15 được phân tách ra khỏi khí nén và được đưa vào thiết bị lọc
bụi 13, sau khi làm sạch không khí thoát ra ngoài còn xi măng lọc tách được vít tải
vận chuyển vào bunke chứa.
Để đảm bảo chế độ làm việc tự động của trạm trộn, tất cả các bunke chứa
cốt liệu và xi măng đều phải trang bị thiết bị báo mức trên 15 và báo mức dưới 5.
Luận Văn Tốt Nghiệp

9
Phía dưới các bunke chứa có bố trí ba thiết bị vận chuyển cốt liệu nạp cho các
bunke chứa.
Trong sơ đồ trên ta có:
1- Băng tải vận chuyển cốt liệu nạp cho các bunke chứa
2- Phễu quay
3- Thiết 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- Các thiết bị định lượng cốt liệu
8- Máng rót
9- Phễu tiếp nhận có đáy xả lật phân phối
10- Thiết bị phân phối nước
11- Máy trộn bêtông cưỡng bức làm việc chu kỳ
12- Bunke nạp hỗn hợp bêtông vào thiết bị vận chuyển
13- Thiết bị lọc bụi
14- Palăng điện
15- Siclôn
16- Máng hứng
17- Vít tải
18- Thiết bị báo mức trên
19- Máng chuyển tới thiết bị định lượng ximăng
20- Thiết bị định lượng ximăng
21- Các máng nạp ximăng vào các thùng trộn
22- Máy hút bụi
23- Thiết bị báo tín hiệu
24- Thùng chứa phụ gia lỏng
25- Thiết bị định lượng chất lỏng

26- Ông dẫn khí nén
Luận Văn Tốt Nghiệp

10
27- Thùng chứa nước



Hình 1 . Trạm trộn bêtông dạng tháp làm việc chu kỳ


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
12

11
21
24
27
19
13
26
15
Luận Văn Tốt Nghiệp

11
Quá trình làm việc của trạm trộn được tiến hành như sau:
Các thành phần cốt liệu được định lượng bằng thiết bị định lượng cốt liệu 7
và thiết bị định lượng ximăng 20.
Cốt liệu ximăng sau khi định lượng xong được xả vào phễu tiếp nhận có đáy phân
phối 9 để nạp vào từng máy trộn bêtông 11 tương ứng theo chương trình làm việc
của trạm trộn. Nước và phụ gia sau khi định lượng xong bởi thiết bị định lượng 24
được đưa vào máy trộn bêtông tương ứng nhờ thiết bị phân phối chất lỏng 10 làm
việc đồng bộ với đáy lật phân phối các phối liệu khô 9. Sau khi trộn xong, hỗn hợp
bêtông chứa được xả vào bunke chứa 12 để nạp cho các thiết bị vận chuyển. Các
bunke chứa cốt liệu và xi măng phải chứa đủ lượng vật liệu để đảm bảo cho trạm
trộn làm việc thường xuyên trong vòng 2—2,5 giờ
2.3.2 Trạm trộn bêtông dạng tháp làm việc liên tục
Luận Văn Tốt Nghiệp

12


Hình 2. Trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc liên tục

0.4
0.4
2,2
5,5
7,0
10,5
17,5
21,0
14,0
31,0
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
7
13
14
15
17
16

Luận Văn Tốt Nghiệp

13
Cốt liệu (đá dăm, cát ) từ các bunke chứa được đưa vào 8 bun ke chứa cốt
liệu nhờ băng tải nghiêng 5 và băng tải quay 7. Ximăng từ kho chứa được đưa vào
bốn bunke chứa nhờ gầu tải và vít tải 1. Các cốt liệu được định lượng bởi các thiết
bị định lượng liên tục 12 được vận chuyển liên tục vào phễu tập kết phối liệu khô
13
Nhờ các băng tải 7.
Ximăng được định lượng bởi thiết bị định lượng liên tục và được nạp vào phễu 13
Các phối liệu khô được nạp liên tục vào máy trộn bêtông hai trục nằm ngang làm
việc liên tục 14, 16 cùng với nước và phụ gia được định lượng bởi máy bơm định
lượng liên tục 17. Hỗn hợp bêtông được xả liên tục vào bunke nạp 15 phân phối
cho các thiết bị vận chuyển. Các bunke chứa cốt liệu và xi măng đều được trang bị
mức báo trên và mức báo dươí vậtm liệu phải chứa đủ lượng vật liệu để đảm bảo
cho trạm trộn làm việc liên tục trong vòng từ 2- 2,5
1- Vít tải
2- Thiết bị lọc bụi
3- Siclôn lọc bụi
4- Trạm lọc bụi
5- Băng tải vận chuyển cốt liệu( các loại đá dăm và cát) nạp cho các bun ke
chứa
6- Đường ray đơn
7- Băng tải quay
8- Phễu nạp
9,10 – Các thiết bị báo mức trên và dưới
11- Thiết bị phá vòm cát
12- Thiết bị định lượng cốt liệu làm việc liên tục
13- Phễu tập kết ximăng và các phối liệu
14,16- Các máy trộn bêtông cưỡng bức làm việc liên tục

15 – Bun ke nạp các hỗn hợp bêtông vào các thiết bị vận chuyển
17- Thiết bị định lượng nước làm việc liên tục
Luận Văn Tốt Nghiệp

14


2.3.3 Trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc chu kỳ





Hình 3. Trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc chu kỳ
4
10 7
12
Luận Văn Tốt Nghiệp

15



1- Buồng máy trộn 8- Khung sàn buồng trộn
2- Các khoang chứa cốt liệu 9- Silô chứa ximăng
3- Máy trộn bêtông 10- Vít tải
4- Cabin điều khiển 11- Thiết bị lọc bụi
5- Thiết bị định lượng cốt liệu 12- Gầu cào
6- Thiết bị định lượng ximăng 13- Tời kéo gàu nạp cốt liệu
7- Thiết bị định lượng nước 14- Gầu nạp cốt liệu

Cốt liệu đá dăm, cát được tập kết vào khoang chứa 2 có các vách ngăn bằng tấm
bêtông đúc sẵn ( một khoang chứa cát và 4 khoang chứa đá dăm ) và được gầu cào
12 thu nạp về khoang trung tâm, khu vực có bố trí các cửa xả liệu để nạp cho các
thiết bị định lượng cốt liệu 5 làm việc theo nguyên lý cộng dồn. Sau khi định
lượng xong, cốt liệu được xả vào gầu nạp có đáy tự động đóng mở 14 để vận
chuyển lên nạp vào nồi trộn bêtông làm việc chu kỳ 3, nhờ tời kéo 13 bố trí trên
đỉnh đường ray dẫn hướng gầu nạp cốt liệu.
Ximăng từ kho chứa được vận chuyển lên các silô nhờ các thiết bị nâng –
vận chuyển (máy bơm xi măng, gầu tải vít tải). Khí bụi được làm sạch nhờ thiết bị
lọc bụi 11 trước khi thoát ra ngoài. Ximăng được nạp vào thiết bị định lượng
ximăng 6 nhờ vít tải 10 bố trí ở đáy silô vít tải và được nạp vào máy trộn theo
đường ống mềm.
Nước được bơm lên nạp vào thiết bị định lượng chất lỏng 7, sau khi định lượng
xong được nạp vào máy trộn theo đường ống dẫn nước. Hỗn hợp bêtông sau khi
trộn xong được xả vào phễu nạp để rót vào các thiết bị vận chuyển. Các khoang
chứa cốt liệu và silô chứa ximăng phải đủ lượng vật liệu đảm bảo cho trạm trộn
làm việc liên tục trong 2-2,5giờ. Hệ thống điều khiển trạm trộn và các thiết bị phụ
trợ được bố trí trong cabin điều khiển 4
Luận Văn Tốt Nghiệp

16
2.3.4 Trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc liên tục



Hình 4 Sơ đồ trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc liên tục

1- Các bunke chứa cốt liệu ( ba bunke chứa các loại đá và một bunke chứa cát )
2- Các thiết bị định lượng cốt liệu làm việc liên tục .
3- Băng tải đón cốt liệu để nạp vào băng tải nghiêng

4- Băng tải nghiêng để vận chuyển cốt liệu lên phễu quay
5- Bunke chứa các phối liệu hỗn hợp bêtông khô
6- Thiết bị định ximăng làm việc liên tục
7- Silô chứa ximăng
8- Thiết bị lọc bụi tay áo
9- Phễu quay nạp phối liệu cho bêtông khô
10- Máy trộn bêtông cưỡng bức làm việc liên tục
11- Cabin điều khiển trạm trộn
12- Thiết bị máy bơm định lượng làm việc liên tục
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Luận Văn Tốt Nghiệp

17
Cốt liệu được nạp vào các ben ke chứa một dung tích nhỏ, đảm bảo cho trạm trộn
làm việc liên tục trong vòng 15-30 phút bằng máy xúc lật hoặc bằng các băng tải
di động.
Phía dưới mỗi bunke chứa có bố trí thiết bị định lượng cốt liệu cốt liệu làm
việc liên tục 2. Cốt liệu đã được định lượng nạp vào phễu quay 9 nhờ băng tải đón
3 và băng tải nghiêng 4. Ximăng từ các kho chứa được vận chuyển lên silô chứa 7
có thiết bị lọc bụi 8 nhờ thiết bị nâng chuyển. Ximăng được định lượng nhờ thiết

bị định lượng ximăng làm việc liên tục 6 rồi nạp vào phễu quay 9.
Nước được định lượng bởi thiết bị máy bơm - định lượng làm việc liên tục
12 và với c nạp liên tục cho máy trộn bêtông hai trục trộn nằm ngang làm việc liên
tục 10 cùng ác phối liệu khô từ phễu quay nạp liệu 9.
Phối liệu khô đã được định lượng hoặc được nạp liên tục vào máy trộn 10
hoặc được đưa vào bunke chứa các phối liệu hỗn hợp bêtông khô để nạp cho các
ôtô - máy trộn nhờ phễu quay nạp hỗn hợp bêtông khô.
* Qua những nghiên cứu ở trên ta nhận thấy mỗi loại trạm trộn đều có những ưu
nhược điểm riêng. Để thiết kế trạm trộn có những thông số phù hợp với những yêu
cầu mà đồ án nêu ra thì ta phải thiết kế, lựa chọn những mặt tích cực của các trạm
trộn nêu trên để tạo ra một sản phẩm như ý.
Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để khắc phục nhược điểm của trạm trộn
cho phù hợp với yêu cầu của công việc. Hạn chế đến mức tối thiểu các thiết bị cần
nhập từ nước ngoài nhằm tiết kiệm tối đa nguồn ngoại tệ cho quốc gia. Mặt khác
tận dụng được đội ngũ cán bộ kỹ thuật công nhân lành nghề có trình độ kỹ thuật,
sẽ tạo ra sản phẩm với giá cả phải chăng góp phần phát triển cho sự nghiệp Công
nghiệp hoá Hiện đại hoá đất nước.
 Vậy ta chọn phƣơng án thiết kế trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc
chu kỳ gàu kéo skip có sơ đồ chung nhƣ hình 3 phù hợp với yêu cầu
thiết kế.

Lun Vn Tt Nghip

18
2.4 S nguyờn lý ca trm trn

Máy nén khí
bơm ximăng
Bộ phận
tách nứơc
Thùng
phụ gia
Thùng
nứơc
Máy cân
cốt liệu
Gầu skip
Bộ phận tra
dầu bôi trơn
Bộ phận
tách nứơc
Tới các xilanh
khí nén công tác
Thùng
khí nén
Máy nén khí
của trạm trộn
Cáp
kéo gầu
Tời
kéo

Gầu skip
Cân
nứơc
Cân
ximăng
Vít tải
Silô
ximăng
Ximăng rời
Nồi trộn
M
M
M
M
Đá 1
Đá 2
Cát
Lun Vn Tt Nghip

19

CHNG III THIT K H IU KHIN CA TRM TRN
BấTễNG
1.Thit lp lu cụng ngh
Vi nng sut yờu cu 45 m
3
/h, ta chn phng phỏp sn xut bờ tụng theo
phng phỏp trn cng bc lm vic chu k l phự hp hn c.
* S dõy truyn cụng ngh nh sau:

Ximăng
Máy bơm
Silô chứa
Vít tải xiên
thùng cân
ximăng
Đá 1 Đá 2 Cát
Xe xúc lật
Bun ke chứa
Cân điện tử
Gầu skíp
Định lựơng
Nồi trộn cữơng bức
Xe vận chuyển
Nứơc
Phụ gia
Bơm
Thùng cân
nứơc
Định lựơng
Luận Văn Tốt Nghiệp

20

* Chu kỳ làm việc của trạm trộn .
Các thành phần phối liệu của một mẻ trộn gồm có :
Đá 1, đá 2, cát vàng, ximăng, phụ gia nếu có.
Chu kỳ làm việc của một mẻ trộn là khoảng thời gian T

ck
giữa hai mẻ trộn
liên tiếp.
- Cân đá 1: 8s
- Cân cát : 10s
Trong thời gian cân cốt liệu thì cũng bắt đầu cân ximăng, cân nước, cân phụ gia,
thời gian - Cân đá 2: 9s
như sau:
- Cân ximăng: 25s
- Cân nước :25s
- Cân phụ gia : 25s
Sau khi cân xong thì kéo gầu lên trong 20s , đổ cốt liệu vào nồi trộn 10s. Sau khi
bắt đầu đổ cốt liệu 5s thì đổ nước, ximăng, phụ gia đồng thời trong 10s, thời gian
trộn 30s, xả bêtông 22s. Ta có lưu đồ làm việc của trạm trộn như (hình 4)
Từ biểu đồ trên ta thấy mẻ trộn đầu tiên hết 114s, mẻ trộn tiếp theo 77s. Vậy
T
ck
=77s






Lun Vn Tt Nghip

21
Trình tự công việc thực hiện
Mẻ trộn đầu 114 giây
Cân đá 1

Cân đá 2
Cân cát
Cân ximăng
Cân phụ gia
Cân n-ớc
Nâng ben
Xả cốt liệu
Xả phụ gia
Xả n-ớc
Xả ximăng
Hạ ben
Trộn
Xả bêtông
Cân đ 1
Cân đ 2
Cân cát
Cân ximăng
Cân phụ gia
Cân n-ớc
Nâng ben
Xả cốt liệu
Xả phụ gia
Xả n-ớc
Xả ximăng
Hạ ben
Trộn
Xả bêtông
8s
9s
10s

25s
25s
25s
20s
10s
10s
10s
10s
20s
30s
22s
8s
9s
10s
25s
25s
25s
20s
10s
10s
10s
20s
30s
22s
Mẻ ti?p theo l 77 giõy
0
8
17
27 47
57

77
92 114
10s
137
167
200
giõy
191


Hỡnh 4 . Lu cụng ngh ca trm trn dng bc lm vic
theo chu k.
2. Thit lp s khi iu khin trm trn
H thng iu khin trm trn bờtụng phi cú kh nng iu khin t ng
vic nh lng mt cỏch chớnh xỏc v tin cy theo t l cho trc gia cỏc thnh
phn cỏt, ỏ, ximng, nc, ph gia. Ngoi ra h thng cn phi phi hp iu
khin cỏc c c cu thao tỏc theo s cụng ngh nh trc.
Trờn c s cụng thc cp phi do ngi s dng t sn, h thng iu khin s
iu khin cỏc van cp liu mt cỏch thớch hp sao cho cỏc thnh phn c a
vo ci trn theo ỳng khi lng v th t theo yờu cu cụng ngh. Vic thay i
cụng thc cp phi phi c thc hin mt cỏch d dng v nhanh chúng. H
thng phi cú phn hin th giỳp ngi vn hnh d dng theo dừi s hot ng
v kh nng can thip kp thi khi cn thit. Ngoi ra do nhu cu s dng ngoi
tri, h thng iu khin phi cú kh nng hot ng n nh trong mụi trng cú
nhit v m tng i ln, nhiu bi v nhiu cụng nghip. Hn na trong
Luận Văn Tốt Nghiệp

22
quá trình định lượng những sai sót trong việc đóng mở sớm, hoặc chậm của cơ cấu
chấp hành là không thể tránh khỏi, do vậy các trạm trộn hiện đại còn có thêm bộ

so sánh.
Dưới đây là sơ đồ khối hệ thống điều khiển và quá trình điều khiển được xây dựng
như (hình 5).
Điều kiện để định lượng cốt liệu, ximăng, nước, phụ gia là số mẻ đưa về không.
Điều kiện để định lượng đủ các thành phần là:
Nếu thiếu(nhánh sai) thì tiếp tục định lượng, nếu đủ(nhánh đúng) thì đóng cửa xả
bunke, ngừng vít tải hoặc bơm. Khi cụm gầu kéo skíp ở vị trí thấp cửa xả bunke
mở, cốt liệu được xả xuống gầu
Khi nồi trộn quay thì cụm gầu skíp mới được kéo lên. Vì nếu xảy ra trường hợp
nồi trộn chưa quay mà cụm gầu skip đã kéo lên và xả
liệu vào nồi trộn sẽ xảy ra hiện tượng quá tải (nhánh sai).
Khi trong nồi không có bêtông và cửa xả của nồi trộn đã đóng thì mới được kéo
theo cụm gầu skíp lên tiếp. Vì không sẽ xảy ra hiện tượng xả cốt liệu ra ngoài
thông qua cửa xả của nồi trộn.
Khi cụm gầu skíp đến vị trí xả mới được phép xả liệu, khi xả xong mới được phép
hạ gầu xuống. Việc ấn định thời gian xả ximăng, nước, phụ gia là theo công nghệ
vật liệu. Khi trộn mới được mở cửa nồi trộn xả bêtông để đảm bảo chất lượng
bêtông. Khi xả hết bêtông thì mới được đóng cửa nồi trộn. Khi đã đủ số mẻ trộn(
nhánh đúng) thì hệ thống tự động dừng việc định lượng lại, thực hiện trộn và xả
bêtông của mẻ cuối cùng in hoá đơn. Tất cả các điều kiện của lưu đồ điều khiển
liên quan chặt chẽ với nhau, không thể thiếu một điều kiện nào trên lưu đồ đó.
Lun Vn Tt Nghip

23
Sai
Sai
Sai
Đúng
Đúng
Đúng

Đúng
Sai
Đúng
Đúng
Đúng
Sai
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Sai
Đúng
Vào số liệu bêtông
Vào mã số bêtông
Cân đá 1
Đủ cân
Cân đá 2
Cân cát
Đủ cân
Đủ cân
Cân ximăng

Đủ cân
Cân ximăng
Hạ gầu xuống
điểm cuối
Vào hoặc chọn số liệu
Đủ cân
Đủ cân
Cân phụ gia
Gầu ở
vị trí
cuối
Hạ gầu
xuống
Kéo gầu
lên
Trong
thùng không
có bêtông và
cửa
nồi đóng
Kéo gầu
lên tiếp
Gầu
ở trên
Dừng để
đổ
cốt liệu 10s
Đổ
xong
Bắt đầu tính

thời gian 30s
Trộn
xong
Mở cửa xả
bêtông 10s
Xả xong
Đóng cửa xả
xả ximăng
và nứơc
Xả hết
Tổng số
mẻ trộn
Tính
Xong mẻ
Trộn
In hoá đơn
Dừng hệ cân
Dừng gầu ở
dứơi
Sai
Đúng
Đã đủ
số mẻ trộn

Hỡnh 5 : S iu khin trm trn


Luận Văn Tốt Nghiệp

24

3. Thiết kế hệ thống điều khiển tự động
3.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điều khiển trạm trộn:
Hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông, phải là một hệ thống thiết bị điện hoàn
chỉnh, làm việc với điện lưới công nghiệp 380V. Có khả năng định lượng tự động
một cách chính xác khối lượng cấp phối các thành phần: Xi măng, cát, đá, nước
cho từng mẻ trộn cũng như tỷ lệ cấp phối cho từng loại mác bê tông. Để đáp ứng
yêu cầu công nghệ phù hợp với hệ thống cơ khí, cần phải phối hợp điều khiển các
cơ cấu công tác chấp hành như các động cơ, xilanh khí nén
Trên cơ sở công thức phối liệu do người sử dụng đặt vào trước đó, hệ thống điều
khiển sẽ tiến hành đóng mở các van khí cấp liệu một cách thích hợp sao cho các
thành phần phối liệu được đưa vào buồng trộn theo đúng khối lượng và công nghệ
yêu cầu. Việc thay đổi tỷ lệ của từng loại mác bêtôn cần được thao tác thuận tiện
và nhanh chóng, không quá phức tạp đối với người sử dụng. Hệ thống cũng cần
phải có đầy đủ phần hiển thị tình trạng hoạt động của trạm, giúp người vận hành
dễ dàng theo dõi, can thiệp trong khi hoạt động, cũng như đảm bảo các thiết bị
đóng cắt an toàn, cho cả hệ thống điều khiển và các cơ cấu chấp hành của trạm.
Ngoài ra về mặt công nghệ, do nhu cầu sử dụng ngoài trời, trong môi trường công
nghiệp khắc nghiệt với nhiệt độ và độ ẩm tương đối lớn, nên hệ thống điều khiển
cần có độ tin cậy của các thiết bị thành phần, nhất là các bộ xử lý, các hệ thống đo
lường, cảm biến Hơn nữa trong quá trình định lượng, những sai sót trong việc
đóng mở sớm hoặc chậm của cơ cấu chấp hành là không thể tránh khỏi, do đó các
trạm trộn hiện đại còn có thêm bộ so sánh.
3.2 Nguyên lý làm việc và cấu tạo của hệ thống .
Sơ đồ cách đấu nguồn điện của tủ điện (hình 6)
Với sơ đồ trên điện áp từ điện lưới được dẫn vào tủ điện nhờ đóng attômat
200A, GZ là các cầu chì đảm bảo an toàn. Vôn kế (V) đo điện áp pha mạng
điện. Dòng điện qua thiết bị kiểm tra ba pha KTF, ổn áp lấy ra điện áp 220V
cho ổ cắm bảng tính điện tử BUCODAT và ổ cắm đầu vào PLC. Mạch điều
khiển được lấy ra từ nguồn điện áp 24(V)
Luận Văn Tốt Nghiệp

25

Hình 6 : Cách đấu vào nguồn điện của tủ điện


65
55
Nguån vµo
A
B
C
D
Ap 200 A
Ty 200/5A
200/5
A
GZ
V
V
Hz
220V
bucodat
PLc
æ c¾m
æ c¾m
A1
B1
C1
D

A
B
C
KTF
KiÓm tra 3 pha
æn
¸p
Nguån
24V
24 v dc
Dõng tæng
50
Ap 15 A
50
52
55
220V
65
60
61
62
Ap 15 A
66
56
53
Ap 15 A
63
57
67