Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………….. Luận văn Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng PLC LỜI NÓI ĐẦU Trong sự công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, có thể nói một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hóa trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng suất sản xuất và chất lượng sản phẩm làm ra. Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa. Ở nước ta mặc dầu là một nước chậm phát triển, nhưng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là sự tự động hóa các quá trình sản xuất đã có bước phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức. Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngóc ngách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm. Một trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là “Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng PLC ”. Tự động hóa điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước. Trong công việc thiết kế, tự động hóa điều khiển được thể hiện qua hai quá trình sau: Tự động hóa điều khiển công việc đưa vật thể vào vị trí định trước (xác định vị trí lỗ khoan) Tự động hóa đưa mũi khoan vào vật thể sau đó quay về vị trí cũ để đảm bảo cho quy trình tiếp theo. Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển. Quá trình làm việc được làm việc theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định do đó để điều khiển được công nghệ ta phải tổng hợp các hàm điều khiển cho hệ thống. Có rất nhiều phương pháp để tổng hợp hàm điều khiển nhưng ở đây ta sử dụng phương pháp “ Ma trận trạng thái”. So với các phương pháp khác thì phương pháp hàm tác động có ưu điểm đơn giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình. Trong quá trình làm đồ án, được sự giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn và các bạn em đã hoàn thành được đồ án này. Tuy nhiên do trình độ có hạn, bản đổ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn . Hải Phòng, ngày….tháng…năm 1 CHƢƠNG 1. . Công nghệ khoan phụt được sử dụng khá phổ biến để chống thấm cho các công trình thuỷ lợi. Có nhiều loại khoan phụt khác nhau, có những loại lần đầu tiên áp dụng ở Việt nam. Khoan phôt truyÒn thèng Khoan phôt kiÓu Ðp ®Êt Khoan phôt thÈm thÊu Khoan phôt Jet-grouting (KPCA) Hình 1.1 : Sơ đồ minh hoạ các công nghệ khoan phụt chống thấm 2 Hình 1.2 : Phạm vi ứng dụng của các loại khoan phụt - Khoan phụt truyền thống: Khoan phụt truyền thống (còn được gọi là khoan phụt có nút bịt) được thực hiện theo sơ đồ hình 2. Mục tiêu của phương pháp là sử dụng áp lực phụt để ép vữa xi măng (hoặc ximăng – sét) lấp đầy các lỗ rỗng trong các kẽ rỗng của nền đá nứt nẻ. Gần đây, đã có những cải tiến để phụt vữa cho công trình đất (đập đất, thân đê, ... ). Phương pháp này sử dụng khá phổ biến trong khoan phụt nền đá nứt nẻ, quy trình thi công và kiểm tra đã khá hoàn chỉnh. Tuy nhiên. với đất cát mịn hoặc đất bùn yếu, mực nước ngầm cao hoặc nước có áp thì không kiểm soát được dòng vữa sẽ đi theo hướng nào. Hình 1.3 : Sơ đồ khoan phụt có nút bịt 3 - Khoan phụt kiểu ép đất Khoan phụt kiểu ép đất là biện pháp sử dụng vữa phụt có áp lực, ép vữa chiếm chỗ của đất. - Khoan phụt thẩm thấu Khoan phụt thẩm thấu là biện pháp ép vữa (thường là hoá chất hoặc ximăng cực mịn) với áp lực nhỏ để vữa tự đi vào các lỗ rỗng. Do vật liệu sử dụng có giá thành cao nên phương pháp này ít áp dụng. - Khoan phụt cao áp (Jet – grouting) Công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ- dưới sâu tạo ra cọc XMĐ được gọi là công nghệ trộn sâu (Deep Mixing-DM). Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn khô (Dry Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing). Công nghệ trộn khô (Dry Mixing):Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất, chúng cắt đất sau đó trộn đất với vữa XM bơm theo trục khoan. Công nghệ trộn ướt (hay còn gọi là Jet-grouting):Phương pháp này dựa vào nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực. Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất. Với lực xung kích của dòng phun và lực li tâm, trọng lực... sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt. Sau khi vữa cứng lại sẽ thành cột XMĐ. 1.1.2. Công nghệ tạo khoan cọc nhồi Khoan cọc nhồi có mục đích tạo cọc (đúc cọc) tại chỗ. Công nghệ khoan cọc nhồi gồm 2 bước cơ bản là tạo lôz khoan bằng máy khoan chuyên dùng và đúc cọc betong sau khi tạo lỗ. Công nghệ khoan cọc nhồi ra đời năm 1950 và ngày càng phát triển mạnh mẽ. Nó cho phép tạo ra móng cọc chịu lực rất lớn để xây dựng các công trình: cầu, các tòa nhà cao tầng, các công trình thủy lợi, thủy điện… Nói chung các loại cọc khoan nhồi đường kính lớn thi công theo công nghệ hiện đại có thể phân theo 3 nhóm công nghệ chính như sau: Công nghệ đúc “khô” 4 Trình tự công nghệ này được mô tả như sau  Khoan tạo lỗ và mở rộng chân cọc ( nếu yêu cầu)  Đổ bêtông bịt đáy hoặc bằng ống rút thẳng đứng (nếu hút nước ảnh hưởng trạng thái ổn định của lỗ cọc) hoặc bằng “vòi voi” (chú ý chế độ cao rơi tự do của bêtông tránh hiện tượng phân tầng).  Đặt lồng thép phần trên cọc (không nhất thiết phải bố trí suốt chiều dài cọc nhưng chiều dài lồng cốt thép cũng không được ngắn quá một nửa độ sâu của lỗ khoan). Chú ý bảo đảm lớp bêtông bảo vệ cốt thép không vượt quá những trị số quy định.  Đúc nốt phần cọc còn lại hoàn toàn trên khô sau khi hút nước. Hình 1.4: Công nghệ đúc khô cọc khoan nhồi. b: Đổ bê tông bịt đáy a: Khoan lỗ c: Đặt lồng thép và đổ bê tông cọc. 1: Cần khoan; 2: Đầu khoan; 3: Ống rót bê tông; 4: Cốt thép cọc A: Vùng đất dính; B: Bê tông bịt đáy; C: Bê tông cọc. Công nghệ này thường sử dụng trong trường hợp trên suốt chiều sâu khoan cọc là đât dính, sát chặt.Đối với cát pha sét phương pháp này cũng có thể sử dụng được khi mực nước ngầm thấp hơn đáy lỗ khoan hoặc lưu lượng nước thấm vào không đáng kể, có khả năng bơm hút cạn, không sập vách hố khoan, không ảnh hường chất lượng bê tông đổ trực tiếp. 5 - Công nghệ dùng ống vách: Trình tự công nghệ được mô tả dưới đây, bao gồm các bước:  Khoan tạo lỗ trên lớp đất dính.  Thêm vữa sét vào lỗ khi đã khoan đến lớp đất rời, thấm nước.  Hạ ống vách khi đã qua hết lớp đất rời.  Lấy hết vữa sét và làm khô lỗ khoan  Tiếp tục khoan cho tới độ sâu thiết kế trong lớp đất “khô”  Mở rộng chân bằng cách xén gá lắp tại đầu khoan  Đổ bê tông và đồng thời kéo ống vách ra khỏi lỗ khoan. Hình 1.5: Công nghệ khoan dùng ống vách 1: Đầu khoan; 2: Ống vách; 3: Vữa sét; 4: Thiết bị mở rộng chân cọc; 5: Cốt thép cọc A: Đất dính chỉnh; B- Đất rời; C- Cọc đúc hoàn chỉnh Ống vách thường sừ dụng trong trường hợp thi công nơi có nước mặt hoặc lỗ khoan cọc xiên qua các tầng đất sét nhão cát sỏi cuội có cấu trúc rời rạc. Nếu để ống vách lại, khoảng cách giữa vỏ ngoài ống và đất đang có đầy vữa sét (hoặc dung dịch khoan) phải được thay thế bằng cách bơm vữa xi măng có chất phụ gia với áp suất cao trong một ống dẫn đa sâu vào khe, xuống tận đáy của lớp vữa sét. Vữa xi măng sẽ thay chỗ dần và đẩy vữa sét (hoặc dung dịch khoan) còn sót lại trong khe ra ngoài. Nếu rút ống vách ra khỏi lỗ khoan, cần phải tiến hành ngay trong khi bê tông vẫn còn ở thế nhão và mặt thoáng của bê tông rơi trong ống lúc nào cũng 6 phải cao hơn mặt thoáng của vữa sét để lượng bê tông đủ thay thế cho vữa sét còn tồn đọng ở bên ngoài chung quanh vỏ. - Công nghệ dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan. Trình tự công nghệ bao gồm các được trình bày trên hình 1.3, bao gồm:  Khoan qua lớp đất dính  Thêm vữa sét khi gặp lớp đất dễ sạt lở hoặc có nước ngầm  Đặt lồng thép vào hố khoan vẫn đầy vữa sét  Đổ bê tông dưới nước bằng ống rút thẳng đứng cho tới khi bê tông thay chỗ và dồn hết vữa sét ra ngoài bể chưa. Hình 1.6: Công nghệ dùng vữa sét 2. Ống vách tạm 1.Định tâm lỗ 3. Khoan trong đất 4. Phá đá cứng 5. Đặt cốt thép 6. Đổ bê tông 7. Cọc hoàn chỉnh Công nghệ này có thể sử dụng để thay thế ống vách trong mọi tình huống địa chất. Trường hợp dùng ống vách nhưng không có khả năng cản được triệt để 7 nước ngầm chảy vào lỗ khoan. ( Gundrill ) Thật ra Gundrill là cái tên cúng cơm của máy khoan lổ sâu được người Châu Âu chế ra hơn 200 năm trước chuyên trị khoan nòng súng. Bây giờ Gundrill đựoc dùng trong rất nhiều ngành chứ không dùng riêng để khoan nòng súng nữa. Nhưng người ta vẫn dùng chữ Gundrill để chỉ loại máy . Gundrill để khoan lổ sâu, không riêng gì sản phẩm hình trụ , mà họ có thể khoan lổ sâu ở các dạng khối khác. a b 1.7 : Máy gundrill 8 Khoan 1.8 9