KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA NÓNG ĐANG KHAI THÁC TẠI VIỆT NAM ThS. VŨ MINH ĐỨC PGS. TS. NGUYỄN ĐĂNG ĐIỆM ThS. NGUYỄN VĂN THUYÊN Bộ môn Máy xây dựng Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả khảo sát quá trình hoạt động của các trạm trộn bê tông nhựa nóng (BTNN) đang khai thác tại một số tỉnh ở miền Bắc Việt Nam, đồng thời giới thiệu kết quả tính toán xác định cường độ hỏng hóc, xác định độ tin cậy của các khối máy nói riêng và của trạm trộn BTNN nói chung. Summary: The article presents the evaluation of asphalt mixing plants in operation in several provinces in North Vietnam. It also introduces the calculation results in determining the intensity of faults and validity of the machineries in particular and asphalt mixing plants in general. CT 2 I. TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BTNN Ở VIỆT NAM Các trạm trộn BTNN đã được chế tạo và đưa vào khai thác ở Việt Nam đã hơn 15 năm nay đạt hiệu quả đáng ghi nhận. Trong số các trạm trộn BTNN hiện đang hoạt động trên địa bàn cả nước thì số trạm do Việt Nam chế tạo chiếm tỷ lệ khá lớn (trên 80%). Năng suất các trạm trộn dao động từ 20 T/h đến 120 T/h. Khả năng cung cấp sản phẩm BTNN đáp ứng đủ nhu cầu phục vụ công tác xây dựng giao thông trong thời gian qua và giai đoạn hiện nay. Tính năng kỹ thuật của các trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo không thua kém gì các trạm nhập ngoại, trong khi đó giá thành lại rẻ hơn rất nhiều (chỉ bằng khoảng 50% so với giá nhập ngoại). Sau đây là một số đặc tính kỹ thuật của trạm trộn do Việt Nam chế tạo: - Năng suất: Loại nhỏ: 20 - 30 T/h; Loại trung bình: 40 - 60 T/h; Loại lớn: 70 - 90 T/h; Loại rất lớn: ≥ 100 T/h. - Số lượng phễu chứa vật liệu: Thường dùng 4 phễu. - Kích cỡ vật liệu: Chất phụ gia < 0,5 mm; Cát vàng ≤ 5 mm; Đá 1: 5 - 12,5 m; Đá 2: 12,5 - 19 mm; Đá 3: 19 - 25 mm. - Sai số cân động vật liệu theo trọng lượng: ≤ 2% - Độ ẩm tối đa của vật liệu đầu vào: 5% - Nhiệt độ thành phần vật liệu cần gia nhiệt: + Đá, cát: Mùa đông: 180 0 C - 220 0 C; Mùa hè: 180 0 C - 200 0 C; + Nhựa đường: 140 0 C - 160 0 C (tuỳ loại nhựa đường). - Nhiệt độ BTNN xuất trạm: 140 0 C - 160 0 C. - Tiêu hao nhiên liệu (DO, FO) để sấy vật liệu: 6- 8 kg/T sản phẩm - Tiêu hao nhiên liệu nấu nhựa: 20 - 25 kg/T sản phẩm (từ nhựa đặc) - Tiêu hao điện năng toàn trạm: 4 - 5 kW.h/T sản phẩm II. KHẢO SÁT HÌNH THÀNH HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC TRẠM TRỘN BTNN Ở MỘT SỐ ĐỊA PHƯƠNG Hiện nay ở khu vực phía Bắc có gần 40 trạm trộn BTNN nằm rải rác ở các tỉnh khác nhau, nhưng tập trung nhiều nhất ở các tỉnh có khối lượng xây dựng lớn. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát được 10 trạm trộn BTNN khác nhau với thời gian làm việc của trạm là 02 năm (năm 2007 và 2008). Trong 02 năm khảo sát và lấy số liệu các trạm trộn cho thấy rằng, các trạm hoạt động chủ yếu vào mùa khô trong năm, còn các tháng 5, 6, 7, 8 thì ít hoạt động hơn. Do đó, các hỏng hóc của trạm cũng thường rơi vào các tháng mùa khô. Bảng 1 dưới đây biểu thị các loại trạm trộn của các đơn vị đã được khảo sát trong 2 năm. Bảng 1. Các trạm trộn BTNN đã được khảo sát TT ĐƠN VỊ QUẢN LÝ TRẠM TRỘN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT TRẠM NĂNG SUẤT (T/h) 1 Công ty CPTM Phú Trường An Cảng Đáp Cầu - Bắc Ninh 60 - 70 2 Công ty Cơ khí Công trình Đường Láng Hoà Lạc 80 - 100 3 Công ty TNHH XD Trường Thọ Lương Tài - Bắc Ninh 60 4 Công ty CP 118 TP. Yên Bái 48 - 64 5 Công ty XDCTGT 134 Đường Láng Hòa Lạc 80 6 Công ty TNHH Khánh Linh Hạ Hoà - Phú Thọ 40 7 Công ty CP 118 Vĩnh Yên - Vĩnh Phúc 40 - 50 8 Công ty CP 118 Sơn La 40 - 50 9 Công ty CPXDGT 810 Văn Điển - Hà Nội 120 10 Công ty CPĐT & XDCT 116 Mai Lĩnh - Hà Đông 60 CT 2 Các số liệu về số lần hỏng hóc của các khối máy được thống kê trong bảng 2 và bảng 3; trong đó: Khối 1 - Cấp vật liệu nguội, Khối 2 - Cấp vật liệu nóng, Khối 3 - Cấp phụ gia, Khối 4 - Cấp nhựa đường, Khối 5 - Buồng trộn, Khối 6 - Hút bụi. Bảng 2. Tổng hợp số lần hỏng hóc các khối máy năm 2007 Khối Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 1 27 24 17 7 4 10 0 0 7 13 22 21 2 18 6 2 12 0 6 1 2 8 14 11 13 3 4 0 1 2 0 3 0 0 2 3 2 1 4 6 2 1 0 2 4 0 1 2 5 9 2 5 3 2 5 1 2 3 0 1 3 4 9 1 6 4 0 1 0 3 2 0 2 3 1 2 3 Bảng 3. Tổng hợp số lần hỏng hóc các khối máy năm 2008 Khối Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 1 4 15 3 4 4 1 0 3 7 8 6 4 2 13 7 5 1 2 1 3 0 7 5 12 4 3 2 1 3 0 0 0 0 0 0 4 4 1 4 3 2 2 0 1 0 0 1 0 4 3 3 5 3 3 3 1 1 1 0 1 10 5 2 1 6 3 1 0 0 2 0 0 0 2 0 4 0 Tổng hợp số lần hỏng hóc của 16 tháng làm việc trong 2 năm (mỗi năm 8 tháng làm việc) của các trạm thể hiện trong bảng 4. Bảng 4. Tổng hợp số lần hỏng hóc các khối máy trong 2 năm 2007 và 2008 TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 K1 9 16 23 23 28 27 17 11 9 9 6 5 7 16 4 6 K2 8 15 12 14 20 7 4 12 8 6 12 7 14 8 7 2 K3 4 7 5 5 16 2 3 2 1 5 6 3 5 5 5 4 K4 6 9 10 8 11 3 5 3 2 4 5 3 6 4 7 3 K5 8 8 10 7 12 7 7 7 11 5 5 3 6 7 11 2 K6 8 5 6 5 7 4 5 2 5 2 6 4 7 6 7 2 Tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng và thời gian phục hồi của các khối máy thuộc trạm trộn BTNN được giới thiệu trong bảng 5. Bảng 5. Tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng và thời gian phục hồi CT 2 của các khối máy trong các trạm trộn BTNN đã khảo sát Cụm Thông số Trạm số 1 Trạm số 2 Trạm số 3 Trạm số 4 Trạm số 5 Trạm số 6 Trạm số 7 Trạm số 8 Trạm số 9 Trạm số 10 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 240 240 1920 1920 480 720 240 480 960 Khối 1 (cấp VL nguội) Thời gian phục hồi, h 0,5 1,5 1,0 30 33 4 16 10 1,0 0,5 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 240 240 1920 240 240 480 480 240 240 Khối 2 (cấp VL nóng) Thời gian phục hồi, h 8 1,0 4 10 24 36 14 72 1,0 6 Thời gian làm việc tới hỏng, h 960 2160 240 2880 2880 1200 960 240 240 480 Khối 3 (cấp phụ gia) Thời gian phục hồi, h 8 2 8 0 0 2 6 5 7 10 Thời gian làm việc tới hỏng, h 480 240 480 2880 720 480 240 480 240 240 Khối 4 (cấp nhựa đường) Thời gian phục hồi, h 12 3 24 0 4 12 72 72 2 12 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 240 480 960 480 240 480 480 240 720 Khối 5 (buồng trộn) Thời gian phục hồi, h 8 5 13 72 12 18 3 10 4 8 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 480 720 1920 960 960 480 240 480 240 Khối 6 (hút bụi) Thời gian phục hồi, h 48 2 9 72 4 48 5 12 3 8 (Thời gian làm việc tới hỏng được tính từ khi máy đưa vào hoạt động (hoặc sau bảo dưỡng, sửa chữa) đến khi máy hỏng lần kế tiếp). III. XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT Dựa theo các số liệu khảo sát về tình trạng hỏng hóc, thời gian làm việc tới hỏng và thời gian phục hồi của các khối máy, đồng thời ứng dụng phần mềm xử lý số liệu thống kê và tính toán độ tin cậy các phần tử thuộc hệ thống kết cấu cơ khí, ta xây dựng được các đồ thị về hàm mật độ phân bố số lần hỏng f(x) của trạm trộn (hình 1) và đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian làm việc tới hỏng (hình 2), thời gian phục hồi (hình 3) và hàm độ tin cậy (hình 4). Hình 1. Đồ thị hàm mật độ phân bố số lần hỏng tổng hợp của Trạm CT 2 Hình 2. Đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian làm việc tới hỏng tổng hợp của trạm trộn BTNN Hình 3. Đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian phục hồi tổng hợp của trạm trộn BTNN CT 2 Hình 4. Đồ thị hàm tin cậy của các khối máy và của tổng thể trạm trộn BTNN có xét đến cường độ phục hồi IV. TỔNG HỢP KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU Bảng 6. Kết quả tính toán các thông số độ tin cậy của các khối máy trong trạm trộn BTNN TT Các thông số Khối 1 (cấp VL nguội) Khối 2 (cấp VL nóng) Khối 3 (cấp phụ gia) Khối 4 (cấp nhựa đường) Khối 5 (buồng trộn) Khối 6 (hút bụi) Tổng hợp Trạm trộn 1 Kỳ vọng toán thời gian làm việc tới hỏng, T lvi , [h] 823,33 590,000 1401,11 790,00 490,00 706,66 737,51 2 Cường độ hỏng, (λ i , [h -1 ]) 0,00121 0,10359 0,00071 0,00127 0,00204 0,00142 0,00136 3 Kỳ vọng toán thời gian phục hồi, T phi , [h] 11,78 20,72 5,09 23,33 17.38 23,06 15,47 4 Cường độ phục hồi hư hỏng, (μ i , [h -1 ]) 0,08486 0,04826 0,19636 0,04286 0,05755 0,78363 0,06464 5 Hệ số sẵn sàng, S i 0,98589 0,96607 0,99638 0,97132 0.96575 0,96840 0,86904 Bảng 7. Hàm tin cậy của các khối trong trạm trộn BTNN TT Khối Hàm tin cậy P(t) Phương án 1 (không xét quá trình phục hồi) Hàm tin cậy P(t) Phương án 2 (có xét quá trình phục hồi) 1 Khối 1 (cấp VL nguội) P1(t) = exp(-0,00121.t) P 1 (t) = 0,98589+0,01411.exp(-0,0861.t) 2 Khối 2 (cấp VL nóng) P2(t) = exp(-0,00169.t) P 2 (t) = 0,96607+0,03393.exp (-0,04996.t) 3 Khối 3 (cấp phụ gia) P 3 (t) = exp(-0,00071.t) P 3 (t) = 0,99638+0,00362.exp (-0,19718.t) 4 Khối 4 (cấp nhựa đường) P 4 (t) = exp(-0,00127.t) P 4 (t) = 0,97132+0,02868.exp (-0,04413.t) 5 Khối 5 (buồng trộn) P 5 (t) = exp(-0,00204.t) P 5 (t) = 0,96575+0,03425.exp (-0,05958.t) 6 Khối 6 (hút bụi) P 6 (t) = exp(-0,00834.t) P 6 (t) = 0,96840+0,03160.exp (-0,04478.t) 7 Tổng hợp trạm trộn P s (t) = exp(-0,00834.t) P s (t) = 0,86904+0,13096.exp (-0,06372.t) CT 2 Bảng 8. Mức độ tin cậy của các cụm trong trạm trộn BTNN TT Mức tin cậy Khối 1 (cấp VL nguội) Khối 2 (cấp VL nóng) Khối 3 (cấp phụ gia) Khối 4 (cấp nhựa đường) Khối 5 (buồng trộn) Khối 6 (hút bụi) Tổng hợp trạm trộn 1 0,99638 Khối 3 2 0,98589 Khối 1 3 0,97132 Khối 4 4 0,96840 Khối 6 5 0,96607 Khối 2 6 0,96575 Khối 5 7 0,86904 Trạm trộn V. KẾT LUẬN Với những nội dung đã được nghiên cứu, ta có các kết luận sau đây: 1. Bài báo đã đánh giá tổng quan về tình hình trang bị và sử dụng trạm trộn BTNN ở Việt Nam. Các trạm trộn BTNN trong những năm qua đã được chế tạo tại Việt Nam với số lượng lớn (chiếm hơn 80% tổng số trạm hiện có) đồng thời đã được đầu tư đúng chỗ và hoạt động có hiệu quả cao. 2. Đã tiến hành khảo sát thu thập số liệu về tình hình hoạt động của 10 trạm trộn điển hình, tình trạng hỏng hóc và thời gian làm việc tới hỏng, thời gian phục hồi của các khối máy. Các số liệu thu thập được là trung thực, khách quan và đáng tin cậy. 3. Đã tiến hành xử lý số liệu khảo sát và đã xây dựng được các đồ thị hàm mật độ phân bố số lần hỏng hóc, thời gian làm việc tới hỏng và thời gian phục hồi của các khối máy, đồng thời xây dựng đồ thị về độ tin cậy của các khối máy nói riêng và của trạm trộn nói chung. Thông qua các kết quả tính toán thấy rằng: * Độ tin cậy của toàn trạm trộn P(t) = 0,86904. Theo lý thuyết độ tin cậy mức độ đánh giá độ tin cậy của 1 hệ thống được quy định như sau: P(t) < 0,7 - Độ tin cậy thấp; CT 2 P(t) = 0,7- 0,85 - Độ tin cậy trung bình; P(t) > 0,85 - Độ tin cậy cao. Như vậy, các trạm trộn BTNN đã khảo sát có độ tin cậy cao. * Các khối máy riêng biệt đều có độ tin cậy rất cao (P(t) > 0,95); tuy vậy trong số 6 khối máy của trạm trộn BTNN thì 2 khối có độ tin cậy thấp hơn, đó là: Khối 2 (cấp vật liệu nóng) có độ tin cậy P(t) = 0,96607 và khối 5 (buồng trộn) có độ tin cậy P(t) = 0,96575. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Đăng Điệm, Vũ Minh Đức, Nguyễn Văn Thuyên và các cộng sự (2009): Đề tài NCKH cấp Bộ GD - ĐT mã số B2008 - 04 – 63: “Khảo sát, đánh giá chất lượng hoạt động của các trạm trộn BTNN đang khai thác tại Việt Nam” ♦ . KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA NÓNG ĐANG KHAI THÁC TẠI VIỆT NAM ThS. VŨ MINH ĐỨC PGS. TS. NGUYỄN ĐĂNG. Đề tài NCKH cấp Bộ GD - ĐT mã số B2008 - 04 – 63: Khảo sát, đánh giá chất lượng hoạt động của các trạm trộn BTNN đang khai thác tại Việt Nam ♦ . VỀ TRẠM TRỘN BTNN Ở VIỆT NAM Các trạm trộn BTNN đã được chế tạo và đưa vào khai thác ở Việt Nam đã hơn 15 năm nay đạt hiệu quả đáng ghi nhận. Trong số các trạm trộn BTNN hiện đang hoạt động