Технологический процесс изготовления силикатного кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Кирпич является самым древним строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резанной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности ( постройки в Египте, 3-2-е тысячелетие до н.э. ).

В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200млн.шт. в год.

Белгородская область является достаточно перспективной для производства силикатного кирпича. Это обосновывается не только удобным расположением сырья, но и широкими возможности реализации продукции, поэтому в данной курсовой работе технологический процесс производства силикатного кирпича будет рассматриваться на примере Белгородского комбината строительных материалов (БКСМ) или ОАО «Стройматериалы». Форму акционерного общества комбинат приобрёл в 1992 году. Основными видами продукции являются: кирпич силикатный, известь строительная, мел молотый, газо-силикатные блоки, газо-бетонные плиты, мастика.

В курсовой работе рассматривается процесс автоклавной обработки силикатного кирпича. Автоклав -- аппарат для проведения различных процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного. В этих условиях достигается ускорение реакции и увеличение выхода продукта. Обработка в автоклаве -- самая важная стадия технологии автоклавных материалов. В автоклаве происходят сложные процессы, превращающие исходное сырье в прочный искусственный камень заданной плотности и формы, удовлетворяющий условиям эксплуатации выпускаемых предприятием изделий, свойства искусственного камня изделий, полученных по автоклавной технологии, зависят от ряда факторов от режима автоклавной обработки, параметров водяного пара, времени и условий предавтоклавного хранения, автоклавирования изделий в формах или без форм, размера (объема) изделия и др.

1. Технология производства строительного силикатного кирпича

На ОАО “Стройматериалы” используют мел и кварцевый песок для изготовления силикатного кирпича. Мел добывают на “Зелёной поляне” и транспортируют на грузовиках. Песок добывают в Разумном “Нижний Ольшанск”. Песок очищают от камней и глины. Добытый мел на грузовиках транспортируют в приёмный бункер. Прежде чем мел пустить в производство его предварительно подвергают дроблению. На производстве “Стройматериалы” установлена специфическое устройство дробления, названное “драконий зуб”. Его устройство; на валок находящийся в “бункере” с бронеплитами также наваривается металл. При вращении ротора волка зубья разбрасывают материал на бронеплиты с различными плоскостями. Что даёт возможность эффективно размельчать мел. За этим дробящим устройством расположено двух валковая дробилка, что даёт возможность ещё более эффективно размельчить материал. Обработанный мел поступает с помощью элеваторов в расходный бункер, после которого его дозируют и транспортируют в шаровую мельницу.

Кварцевый песок добывают карьерный и очищенный (намытый). Песок поступает в два разных бункера, просеивается сквозь сито “Бурат”. Крупная фракция увозится с завода, а тонкая фракция в различных пропорциях смешивается с намытым песком. Для этого делается лабораторный анализ, определяется физико-механические свойства, свойства, насыпная плотность и определяются оптимальные пропорции. После этого песок поступает в шаровую мельницу.

Продукт помола подается на ленточный конвейер в приёмный бункер, из него в расходный бункер. Затем измельчённая смесь песка и мела поступают в двухлопастной смеситель, куда подаётся вода. Смесь подается в силоса, где при воздействии горячего пара смесь гасится в течении 20 - 30 минут. Затем с помощью транспортёра гашеная известь просеивается сквозь сито “Бурат”. Крупная фракция опять подаётся в мельницу, а мелкая поступает в смеситель, затем в пресс, где формируется кирпич. Автомат - укладчик переносит кирпич на вагонетку. Которая в свою очередь доставляет их на электропередаточную тележку. Тележка движется к автоклаву, в него помещаются 17 тележек с кирпичом. В автоклаве происходит пропар кирпича при t=180 C и давление 10 атм. После автоклава кирпич готов. Его поставляют либо на склад, либо сразу везут потребителю.

Наглядно посмотреть технологическую схему изготовления силикатного кирпича можно на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Технологическая схема изготовления силикатного кирпича

В технологическую схему входят:

1. Карьер мела;

2. Приёмный бункер;

3. Механизм предварительного дробления (драконий зуб)

4. Транспортёр;

5. Двух валковая дробилка;

6. Расходный бункер;

6 (а). Вращающаяся печь;

7. Карьер песка;

8. Приёмный бункер;

9. Склад;

10. Сито “Бурат”;

11. Дозатор;

12.Двух лопастной смеситель;

13. Намытый песок;

14. Бункер;

15. Склад;

16. Дозатор;

17.Шаровая мельница;

18. Бункер;

19. Двух валковый смеситель;

20. Силоса;

21. Сито “Бурат”;

22. Двух валковый смеситель;

23. пресс;

24. Автомат укладчик;

25. Вагонетка;

26. Электропередаточная тележка;

27. Автоклав;

28. Склад готовой продукции.

Основное оборудование для производства силикатного кирпича включает в себя: прессы для производства силикатного кирпича; автомат-укладчик силикатного кирпича; оборудование для производства известковой смеси, такое как двух валковая дробилка, печь работающая по сухому способу производства, шаровая мельница, двух валковые лопастные смесители и автоклавы.

2. Процесс автоклавной обработки силикатного кирпича

Автоклав предназначен для термовлажной обработки при давлении теплоносителя до 1,2 МПа силикатного кирпича и силикатных изделий, изделий из ячеистого бетона, крупных бетонных блоков шириной до 3,2 м. Представляет собой цилиндрический горизонтальный сварной сосуд, работающий под давлением пара. Снабжены быстрозакрывающимися крышками с байонетным затвором; надежным сигнально - блокировочным устройством, обеспечивающим безопасную эксплуатацию; автоматизированной системой отвода конденсата; устройством для контроля разности температур между верхней и нижней образующими корпуса; устройством автоматического регулирования технологического процесса запаривания.

Отвечают последним требованиям современной промышленности:

· просты по конструкции;

· имеют автоматическое дистанционное управление;

· надежны в эксплуатации;

· высокопроизводительны;

· расходуют минимальное количества тепла.

Автоклавы тупиковые имеют одну открывающуюся крышку, проходные - две. По требованию заказчика автоклавы комплектуются устройством катодной защиты корпуса от коррозии.

Для придания необходимой прочности силикатному кирпичу его обрабатывают насыщенным паром; при этом температурное воздействие сочетается с обязательным наличием в кирпиче-сырце водной среды, которая благоприятствует протеканию реакции образования цементирующих веществ с максимальной интенсивностью. Насыщенный пар используется с температурой 1750 при соответствующем такой температуре давлении в 8 атм.

Автоклав представляет собой трубу длиной 19м и диаметром 2м, вместимостью 17 вагонеток (V=59,65 м3). Режим работы автоклава:

· 1,5 час. - подъём пара,

· 5-6 час. - выдержка,

· 1-1,5 час. - спуск пара.

В процессе автоклавной обработки, т. е. запаривания кирпича-сырца, различают три стадии.

Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий.

Вторая стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те физико-химические процессы, которые способствуют образованию гидросиликата кальция, а следовательно, и твердению обрабатываемых изделий.

Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в автоклаве до момента выгрузки из него готового кирпича.

В первой стадии запаривания насыщенный пар с температурой 1750 под давлением 8 атм. впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на кирпиче-сырце и стенках автоклава. После подъема давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Следовательно, к воде, введенной при изготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец. Известно, что упругость пара растворов ниже упругости пара чистых растворителей. Поэтому притекающий в автоклав водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь понизить их концентрацию; это дополнительно увлажняет сырец в процессе запаривания. И третьей причиной конденсации пара в порах сырца являются капиллярные свойства материала.

Роль пара при запаривании сводится только к сохранению воды в сырце в условиях высоких температур. При отсутствии пара происходило бы немедленное испарение воды, а следовательно, высыхание материала и полное прекращение реакции образования цементирующего вещества - гидросиликата.

С того момента, как в автоклаве будет достигнута наивысшая температура, т. е. 170 - 2000, наступает вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают химические и физические реакции, которые ведут к образованию монолита. К этому моменту поры сырца заполнены водным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН)2, непосредственно сопри- касающимся с кремнеземом SiO2 песка,

Наличие водной среды и высокой температуры вызывает на поверхности песчинок некоторое растворение кремнезема, образовавшийся раствор вступает в химическую реакцию с образовавшимся в течение первой стадии запаривания водным раствором гидрата окиси кальция и в результате получаются новые вещества - гидросиликаты кальция:

Сначала гидросиликаты находятся в коллоидальном (желеобразном) состоянии, но постепенно выкристаллизовываются и, превращаясь в твердые кристаллы, сращивают песчинки между собой. Кроме того, из насыщенного водного раствора гидрат окиси кальция также выпадает в виде кристаллов и своим процессом кристаллизации участвует в сращивании песчинок.

Таким образом, во второй стадии запаривания образование гидросиликатов кальция и перекристаллизация их и гидрата окиси кальция вызывают постепенное твердение кирпича-сырца.

Третья стадия запаривания протекает с момента прекращения доступа пара в автоклав, т. е. начинается падение температуры в автоклаве, быстрое или медленное в зависимости от изоляции стенок автоклава и наличия перепуска пара. Происходит снижение температуры изделия и обеднение его водой, т. е. вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными, и это продолжается до тех пор, пока кирпич не будет выгружен из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность силикатного кирпича. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция.

Механическая прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую он приобретает при последующем выдерживании его на воздухе. Это объясняется происходящей карбонизацией гидрата окиси кальция за счет углекислоты воздуха по формуле

Са(ОН)2+СаСО2=СаСО3+Н2О

Таким образом, полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава. Совокупность всех перечисленных операций составляет цикл работы автоклава, который равен 10 - 13 час.

Запаривание кирпича в автоклавах требует строгого соблюдения температурного режима: равномерного нагревания, выдержки под давлением и такого же равномерного охлаждения. Нарушение температурного режима приводит к браку.

Для контроля за режимом запаривания на автоклавах установлены манометры и самопишущие дифманометры, снабженные часовым механизмом, записывающим на барограмме полный цикл запаривания кирпича.

Из автоклава силикатный кирпич поступает на склад.

3. Автоклав серии АП(АТ)1,2-2х19

В данной курсовой работе рассматривается автоклав серии АП(АТ)1,2-2х19 (рис.3.1). Технические характеристики выбранного в данной курсовой работе автоклава приведены в таблице 1.

Автоклав серии АП (АТ) предназначен для термовлажной обработки силикатного кирпича и мелких блоков ячеистых бетонов. Автоклав имеет: быстрооткрывающуюся крышку с байонетным затвором; механизмы подъема, опускания и поворота крышки с помощью гидропривода от собственной маслостанции; сигнально-блокировочное устройство, совмещенное с фиксирующим устройством, обеспечивающее безопасность эксплуатации; устройство для контроля разности температур между верхней и нижней образующими корпуса; автоматизированную систему непрерывного отвода конденсата; устройство автоматического регулирования процесса запаривания. Автоклав предназначен для установки в закрытых помещениях с температурой не ниже +5єС.

Рис. 3.1 Автоклав серии АП(АТ)1,2-2х19

Технические характеристики автоклава серии АП(АТ)1,2-2х19:

· Внутренний диаметр 2 м

· Длина корпуса 19 м

· Рабочий объём 60 м2

· Рабочее давление 1,2 МПа

· Рабочая температура 191 0С

· Колея рельсового пути 750 мм

· Грузоподъёмность тележки 7 т

· Общее количество тележек 17 шт

· Длина 20370 мм

· Ширина 2500 мм

· Высота 3370

· Масса ориентировочная 27 т

4. Принцип действия и конструкция автоклава

Автоклав серии АП(АТ)1,2-2х19 (далее просто автоклав) представляет собой цилиндрический сосуд с быстрозакрывающимися сферическими крышками. Состоит автоклав из следующих основных узлов: корпуса, сферических крышек с механизмом подъема, байонетных колец с механизмом поворота, насосной станции, распределительной станции, системы охлаждения, ограничительных упоров, контактных манометров и системы автоматического регулирования.

Корпус 13 (рис.4.1) автоклава состоит из обечаек, приваренных встык одно к другой, и фланцев 17, которые приварены к корпусу и предназначены для байонетного соединения корпуса автоклава с быстрозакрывающимися крышками. У автоклавов диаметром 2,5 м толщина стенок 20 мм, рабочее давление 1,2 МПа.

Рис. 4.1 Автоклав.

Для герметизации автоклава между фланцами корпуса и крышки проложена резиновая прокладка 29 специального профиля. По наружной поверхности корпуса автоклава приварены кольца 1 жесткости таврового сечения. Внутри корпуса уложены рельсы 20, по которым закатываются в автоклав запарочные вагонетки. Для придания большей жесткости к наружной поверхности автоклава приварены две продольные балки 23. Корпус автоклава установлен на опоры, из которых одна (средняя) неподвижная, а восемь подвижных 21.

Сферическая крышка с механизмом подъема представляет собой штампованное сферическое днище 14 и приваренный к ней фланец 28. На крышке имеются ушки 12, которыми она прикреплена к рычагу 11 механизма подъема. Механизм подъема состоит из гидроцилиндра 5 поворота, рычага 11, хомута 8, гидроцилиндра поворота хомута (не показан на чертеже) и кронштейна 4, на котором смонтирован весь механизм подъема. Гидроцилиндр 5 укреплен на кронштейне 4 с помощью цапф 6, на которых он может поворачиваться при открывании и закрывании крышки. Шток 7 гидроцилиндра 5 поворота соединен с одним концом рычага 11. Второй конец этого рычага прикреплен к крышке автоклава. В открытом положении крышка удерживается штоком 7 гидроцилиндра 5 и дополнительно с хомутом 8, приводимым в движение специальным гидроцилиндром. Байонетное кольцо 16 с механизмом поворота предназначено для запирания крышки автоклава. Оно состоит из двух полуколец, соединяемых болтами в диаметральной плоскости.

К механизму поворота относятся два гидроцилиндра 10, смонтированных на кронштейнах 9, закрепленных на корпусе автоклава. Крышка запирается путем поворота байонетного кольца с помощью двух гидроцилиндров 10, при этом зуб (выступ) кольца заходит за выступ фланца крышки, образуя тем самым замок.

Автоклав имеет сигнально-блокировочное устройство, обеспечивающее невозможность пуска пара в автоклав при не полностью закрытой крышке, а также невозможность поворота байонетного кольца при наличии давления в автоклаве. Для контроля за полнотой закрытия крышки на корпусе автоклава смонтирован конечный выключатель, на который воздействует упор, установленный на байонетном кольце.

Электрическая схема настроена так, что исполнительный орган для пуска пара в автоклаве не срабатывает до тех пор, пока не будет включен конечный выключатель. Поворот байонетного кольца при наличии давления в автоклаве предотвращается двумя электроконтактными манометрами--грубым (со шкалой 0--2,5МПа) и точным (со шкалой 0--0,16 МПа), обеспечивающими минимальное остаточное давление в автоклаве. Для отключения точного манометра от грубого имеется электромагнитный вентиль.

Автоклав снабжен сигнализатором 18 уровня конденсата, контрольным вентилем 25, сигнализирующим об отсутствии пара в автоклаве, а также предохранительным клапаном 2, контактным манометром 24 и мановакуумметром 26. Насосная станция 3 состоит из маслобака, лопастного насоса, электродвигателя и предохранительного клапана с переливным золотником. Распределительная станция 27 предназначена для распределения подачи масла в гидроцилиндры механизма подъема. Система охлаждения служит для герметизации и охлаждения крышки автоклава. В вентиль 30 специальным насосом подается под давлением 1,2 МПа холодная вода, что и обеспечивает уплотнение затвора. Для безопасности работы и исключения возможности смещения крышки при открывании или закрывании байонетного кольца в конструкции автоклава предусмотрена установка ограничительных 15 и направляющих роликов упоров, фиксирующих положение крышки и байонетного кольца относительно корпуса автоклава. Пар подается по трубам 19.

Автоклав работает следующим образом. После загрузки автоклава составом запарочных вагонеток включается гидропривод и механизм подъема крышек. После полного закрытия крышки специальный конечный выключатель дает разрешение на поворот байонетного кольца. В конце поворота кольца срабатывает конечный выключатель, сблокированный с программным регулятором запарки (ПРЗ). В соответствии с предусмотренной программой происходит весь процесс запарки, по окончании которого автоматически выпускается пар и конденсат.

Система блокировки такая, что крышка открывается только при отсутствии внутри автоклава избыточного давления, а также конденсата. При сбросе давления срабатывает точный электрический манометр, дающий первое разрешение на поворот байонетного кольца, второе разрешение поступает от сигнализатора уровня конденсата и третье -- при ручном открытии контрольного крана. Последнее разрешение дает конечный выключатель, срабатывающий при условии, если крышка автоклава полностью закрыта. Для этого крышку перед ее открытием поджимают.

При эксплуатации автоклавов необходимо соблюдать правила котельного надзора и техники безопасности для сосудов, работающих под давлением. Не менее одного раза в шесть лет производят гидравлические испытания на давление, превышающее рабочее на 25%. Каждый автоклав оснащается двумя предохранительными клапанами и манометрами, на циферблатах которых выделено красной краской предельное рабочее давление. После каждого цикла работы крышки автоклава подвергают проверке. При неисправности хотя бы одного болта крышки работа автоклава прекращается.

5. Автоматизация автоклавной обработки

5.1 САУ тепловых режимов в автоклавах

В системах автоматического управления тепловым режимом в автоклавах применяют программное управление, обеспечивающее режим подъема, стабилизации и понижения температуры, впуска и выпуска теплоносителя -- пара, перепуск пара из одного автоклава в другой по определенному графику и др.

Автоклавы запарочных отделений обычно связаны в единую систему. Опыт эксплуатации показал, что исполнительные механизмы на паровых магистралях необходимо ставить быстродействующими, постоянно закрытыми, что обеспечивает безопасность нахождения рабочих внутри автоклава после окончания тепловлажностной обработки.

Прогрев холодного автоклава на первой стадии запаривания производится за счет перепускного пара. Открывается вентиль впуска пара из другого охлаждаемого автоклава. Все остальные, паропроводы перекрыты. Через 3--5 мин после начала прогрева открывается вентиль линии конденсата, и из автоклава удаляется образующийся конденсат и воздух. Линия конденсата открыта 54-56 мин. Перепуск продолжается 20--25 мин, затем перекрывается паропровод конденсатоотвода и производится повышение давления и изотермическая выдержка на уровне 1,2-106--1,8 * 106 Па.

Для снижения давления в автоклаве пар сначала выпускается в один из соседних автоклавов через паропровод перепускного пара, а затем оставшийся пар выпускается через паропровод остатка пара. Одновременно с выводом остатка пара производится вторичный вывод конденсата. Цикл запаривания заканчивается, открывается крышка, и из автоклава выгружаются вагонетки с готовой продукцией.

Автоклав, как объект, в котором протекает тепловой процесс, характеризуется нагрузкой, т. е. количеством энергии, расходуемой для запаривания. Количество тепла, необходимое для ведения процесса, на разных фазах различно. Наибольшая нагрузка -- в период повышения температуры и давления, когда тепло расходуется на нагрев массы внутри автоклава. В период изотермической выдержки в автоклаве температуры на уровне 180--200° С теп, расходуется только на возмещение потерь в окружающую среду. По сравнению с периодом повышения температуры тепловая нагрузка период изотермической выдержки несколько раз меньше.

Автоклав -- двухъемкостный объект. Он имеет емкость на стороне подачи на стороне потребления. Емкость на стороне потребления состоит из количества тепла в подогреваемых масса а емкость на стороне подачи -- из количества тепла в теплоносителе -- паре.

Между емкостями существует сопротивление, так как передача тепла происходит в течение некоторого времени, зависящего от коэффициента теплопередачи материалов и давления пара.

Автоклав как тепловой объект обладает свойством самовыравнивания. В регулировании процесса тепловлажностной обработки существуют два направления: регулировать процесс по температуре или по давлению. Однако если регулирование ведется только по температуре, то невозможно точно регулировать колебания давления автоклаве, соответствующие процесса технологии твердения растворной массы. При этом сказывается большая инерционность объекта регулирования Если же регулирование ведется только по давлению, то участок подъема от до 9,8-104 Па остается нерегулируемым, так как подъем давления и его регистрация начинаются только 99,08° С. Принято считать, что целесообразно вести регулирование по температуре в начале процесса запаривания (подъем температуры и давления) и по давлению в период изотермической выдержки и охлаждения. При автоматизации автоклавов для ввода и вывода пара и конденсата должны применяться только постоянно закрытые исполнительные механизмы (закрытые клапаны), открывающиеся только на время соответствующее воздействия на них. В этом заключается особенность автоматизации системы (группы) в отличие от автоматизации одиночных автоклавов. При автоматизации одиночных автоклавов вход пара устанавливается н.з., а. выход--н.о. исполнительный механизм. Применение двух механизмов взаимно противоположным направлением действия позволяет подсоединить их к одной выходной линии регулятора и осуществить программное регулирование с помощью соответствующего регулятора. На автоклавах запарочного отделения завода (т. е. при группе автоклавов) должны быть установлены и на вводе и на выводе пара и конденсата постоянно закрытые клапаны.

Для автоматизации процесса запаривания в системе автоклавов не пригодны регуляторы, имеющие один выходной канал. В этом случае нужен программный регулятор с двумя выходными каналами. Один канал должен быть использован для управления исполнительными механизмами впуска, а второй-- выпуска пара. При автоматизации процесса запаривания в автоклавах необходимо учитывать следующие требования: надежность системы автоматического регулирования и простоту в эксплуатации; управление тепловым процессом автоклава по программе; выбор для применения в подаче пара постоянно закрытых исполнительных механизмов; обеспечение вторичного использования , пара; вывод конденсата дважды в течение цикла; обеспечение автоматического регулирования с помощью устройств по возможности минимальной стоимости; полная безопасность в работе. силикатный кирпич агрегатный автоклавный

Схемы автоматизации автоклавов базируются на различных специализированных регуляторах. Например ранее они базировались на регуляторах типа ПРЗ, в последние годы -- на системе «Астра».

5.2 Автоматическая система теплового регулирования автоклавов «Астра»

Автоматическая система теплового регулирования автоклавов «Астра» состоит из комплекта регулирующих и измерительных приборов с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 0--5 мА; предназначена для автоматического программного регулирования, контроля, сигнализации и записи температуры и давления в сосудах, работающих под давлением. Эта система обеспечивает: программное регулирование процесса по температуре и давлению; измерение и запись регулируемого параметра; подачу светового и звукового сигналов при отклонении регулируемого параметра от заданного значения; запрет подачи теплоносителя при открытой или неполностью закрытой крышке автоклава и повторное использование отработанного пара.

При различных вариантах такие операции, как переключение с подъема на сброс давления, выпуск конденсата, выкуумирование и впуск воздуха в автоклав (срыв вакуума), большей частью производятся по сигналам, подаваемым КЭПом.

На рис. 5.1 приведена принципиальная электрическая схема системы «Астра». Манометр М1М преобразует измеряемое давление в автоклаве в унифицированный сигнал постоянного тока 0--5 мА. Одновременно программный задатчик ПД вырабатывает электрический сигнал постоянного тока 0--5 мА, изменяющийся во времени согласно заданной программе.

Алгебраическая сумма выходных сигналов манометра и задатчика с резисторов К32 и Кзз поступает на вход регулирующего прибора РПИБ, где сравнивается до величины, необходимой для управления исполнительными механизмами.

При превышении сигнала задатчика над сигналом манометра на выходе РПИБ (клеммы 7 и 5) появляется постоянное напряжение 24 В, которое включает катушку 2ЭПК электропневматического клапана позиционера. Последний состоит из магнитного пускателя и двух золотников, встроенных в кожух пускателя. При подаче напряжения на одну из катушек пускателя подвижная контактная колодка заставляет работать соответствующий пневматический золотник. Сжатый воздух давлением 1,2 * 106 Па через золотник поступает в мембранную полость регулирующего клапана, который открывается и пропускает теплоноситель в автоклав до тех пор, пока не сравняются выходные сигналы манометра и задатчика, т.е. до исчезновения выходного напряжения на клеммах 7 и 8 регулирующего прибора. При превышении сигнала манометра над сигналом задатчика (когда давление в автоклаве больше, чем по заданию) появляется напряжение на клеммах 8 и 9 регулирующего прибора (срабатывает 1ЭПК), это напряжение, воздействуя на другую половину позиционера, заставляет срабатывать регулирующий клапан выпуска пара из автолава.

Во избежание засорения и выхода из строя пневматических линий сжатый воздух, поступающий от компрессорной установки, должен быть очищен от влаги, масла и мелких металлических примесей.

Ниже приведен принцип работы схемы.

Включается общий тумблер 1Т, подводящий напряжение к трансформатору и от него к КЭПам, конечному выключателю и самопишущему миллиамперметру Н-340. На ось задатчика устанавливается программное лекало. Ролик щупа должен совместиться с начальной риской лекала (т. е. с начальной точкой кривой регулирования). Включаются тумблеры 1Т и 2Т, подающие напряжение питания соответственно на КЭП и остальную часть схемы данной системы. В дальнейшем тумблеры 1Т и 2Т выключаются по необходимости.

Нажатием кнопки 1КП включается соленоид КЭПа СК, который, воздействуя на контакт КЭПа 1К-1, замыкает его и ставит электродвигатель КЭПа на самопитание. Далее роль оператора заключается лишь в периодическом контроле за работой приборов и наличием сжатого воздуха в теплоносителе. Первым замыкается контакт КЭПа 1К-11, который включает исполнительный механизм на выпуск конденсата из автоклава.

Рис. 5.1 Принципиальная электрическая схема системы «Астра»

Через время, необходимое для прогрева электронной части РПИБ, замыкаются контакты 1К-10 и 1К-12. Контакты 1К-9 и 1К-10, разомкнутые в начале цикла, запрещают включение исполнительных механизмов при настройке РПИБ, а контакт 1К-12 включает электродвигатель задатчика после прогрева РПИБ.

В схеме предусмотрено запрещение включения исполнительных механизмов при открытой или не полностью закрытой крышке автоклава.

Реле 1Р включается и замыкает свои контакты 1Р-1, 1Р-2 и 1Р-3.

5.3 Электронная агрегатная унифицированная система (ЭАУС)

Автоматическое регулирование температуры при подъеме, выдержке и сбросе давления может осуществляться программными регуляторами упомянутых типов или аппаратурой, входящей, в состав универсальной электронной агрегатной унифицированной системы ЭАУС-У. В последнем случае, в качестве программного регулятора температуры может быть использован из комплекса ЭАУС-У преобразователь температуры НП-ТЛ1-М, программный задатчик и магнитный усилитель.

Электронная система автоматического регулирования и контроля (ЭАУС) представляет собой группу взаимно связанных приборов и устройств, применяя которые можно решить большой круг практических задач по автоматическому регулированию и контролю технологических процессов в различных отраслях промышленности, в том числе в автоклавной обработке силикатного кирпича.

Примерная схема одного из вариантов установки блоков ЭАУС-У для автоклавной обработки силикатного кирпича, выпускаемых Чебоксарским заводом электрических исполнительных механизмов (ЗЭИМ), приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Структурная схема установки регулятора электронной агрегатно-унифицированной системы ЭАУС-У

МК -- микропроцессорный контроллер; КП -- корректирующий прибор; ДУЭС -- датчик с унифицированным электрическим сигналом; ДПН -- датчик с сигналом на переменном напряжении; ТП -- термопара; 3д -- задатчик; ОС -- ограничитель сигнала: Дф -- дифференциатор; НППН -- нормирующий преобразователь переменного напряжения: НТП -- нормирующий температурный преобразователь; ИМ -- исполнительный механизм; МУ -- магнитный усилитель; ЭМП - электромагнитный преобразователь; РО -- регулирующий орган

Устанавливаемые в комплекте с системой ЭАУС датчики (первичные приборы) рассчитаны на передачу информации унифицированным сигналом постоянного тока 0--5 ма. К таким датчикам относятся манометры, мановакуумметры, вакуумметры, дифференциальные манометры, тягонапоромеры, расходомеры, датчики механических перемещений. Например, в комплекте с системой приборов ЭАУС устанавливают манометры М1М-18-34, являющиеся бесшкальными пружинными дистанционными датчиками давления общепромышленного назначения, предназначенные для измерения давления жидких или газообразных неагрессивных сред и преобразования результатов измерения инфицированный электрический сигнал постоянного тока 0--5 ма.

Датчик давления. В качестве датчиков давления устанавливают манометр ДМ5001 (рис.5.3.) с унифицированным выходным сигналом 0--5 ма постоянного тока. Цифровой манометр ДМ5001 предназначены для непрерывного преобразования значения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных сред в электрический унифицированный выходной сигнал с отображением информации о давлении на цифровом табло, а так же для управления внешними электрическими цепями в системах автоматического контроля. Функциональные назначения приборов: цифровая индикация текущего значения давления и преобразование давления жидкостей и газов в унифицированный токовый выходной сигнал, дополнительная опция - сигнализация повышения или понижения установленных границ давления. Приборы могут иметь стандартный цифровой интерфейс RS-232. Пределы измерений прибора: от 0 до 0,6; 1,5; 3; 5; 9; 15; 24 кгс/см2. Диаметр корпуса 100 мм Класс точности приборов - предел допускаемой основной погрешности ±1% Степень защиты IP65 Масса приборов не более 0,9 кг.



Рис.5.3.Цифровой манометр ДМ5001

Датчик перепада давления. В качестве датчика перепада давления с унифицированным выходным сигналом 0--5 ма постоянного тока устанавливают дифференциальный манометр ДСЗЭМ-Ф (дифманометр сильфонный защищенный электронный малогабаритный), рассчитанный на статическое давление 320 кгс/см2 и имеющий пределы измерений: 0--40, 0--63, 0--100, 0--160, 0--400, 0--630, 0--1000 мм рт. ст. и 0--1,6 кгс/см2. Дифференциальный манометр обеспечивает линейную зависимость выходного сигнала от перепада давлений.

Рис. 5.4 дифференциальный манометр ДСЗЭМ-Ф

Если используют датчики не с унифицированным, а с обычным выходным сигналом, то к ним добавляют «нормирующие» преобразователи, которые могут быть установлены на некотором расстоянии от датчиков.

Температурный преобразователь. Измерительные преобразователи типов НП-ТЛ1-М, имеющиеся в системе ЭАУС, предназначены для преобразования сигнала от преобразователя термоэлектрического в унифицированный сигнал постоянного тока. Работают в комплекте с преобразователями термоэлектрическими ТХА, ТХК, ТПП, ТПР.

Приведём технические характеристики измерительных преобразователей: класс точности 1,0. Количество одновременно преобразуемых сигналов - один. Диапазон изменения входного сигнала от преобразователей термоэлектрических ТХА, ТХК, ТПП, ТПР; выходной сигнал 0...5 мА. Сопротивление: нагрузки не более 2,5 кОм; линии связи не более 150 Ом на два провода. Питание-от сети переменного тока: напряжение 220 В, частота 50 Гц. Потребляемая мощность 15 Вт. Габаритные размеры 120х160х500 мм. Масса не более 10кг. Вероятность безотказной работы в течение 2000 ч составляет 0,92. Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха 5...50°С, относительная влажность до 80%.

Термопары. Термопары ТХК, ТХА (рис.5.5.) конструктивно представляют собой два разнородных термоэлектрода, изолированные термостойкой изоляцией (кремнеземистая нить, керамика и т.д.) и сваренные с одного конца в термопару.

Термоэлектродные материалы - хромель, алюмель, копель, изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1790, а термопары, изготовленные из этих материалов имеют нормированные номинальные статические характеристики ХК(L), ХА(К) по ГОСТ Р 50431.

Термопары изготавливаются из термоэлектродной проволоки диаметром 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,2; 3,2 мм.



Рис. 5.5 Термопары ТХА, ТХК

Для механической защиты и защиты от агрессивной среды термопары помещаются в защитные корпуса, выполненные из сплавов металлов различных марок.

Конструкция термоэлектрических преобразователей определяется техническими требованиями, предъявляемыми к процессу измерения температуры.

Основываясь характеристиках регулировки процесса автоклавной обработки выбрана термопара ТПК005 с номинальной статической характеристикой К(ХА). Термоэлектрический преобразователь имеет следующие характеристики: класс допуска 2, рабочий диапазон измеряемых температур +400С - +6000С, условное давление 10 МПа, исполнение рабочего спая термопары относительно корпуса - изолированный, диаметр термоэлектродной проволоки 1,2 мм, показатель тепловой инерции не более 30-60, сопротивление изоляции 100 МОм, количество рабочих элементов 1-2, защищённость от воды и пыли IP 55

Контроллер. Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 (рис.5.6.) предназначен для построения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и позволяет выполнять оперативное управление с использованием персональных ЭВМ, автоматическое регулирование, автоматическое логикопрограммное управление, автоматическое управление с переменной структурой, защиту и блокировку, сигнализацию, регистрацию событий. Контроллер в данной схеме выступает в качестве регулирующего прибора и переключателя рода работы автоклавной обработки силикатного кирпича, на который подаются сигналы с датчиков температуры и давления.

Рис. 5.6 Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130

Технологическое программирование контроллера микропроцессорного Ремиконт Р-130 выполняется без программистов специалистами, знакомыми с традиционными средствами контроля и управления в АСУТП. Запрограммированная информация сохраняется при отключении питания с помощью встроенной батареи.

Контроллер микропроцессорный Ремиконт Р-130 имеет проектную компоновку, которая позволяет пользователю выбрать нужный набор модулей и блоков, согласно числу и виду входных - выходных сигналов. В контроллер встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и индентификации неисправностей, в том числе при отказе комплектующих изделий, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по кольцевой сети и т.п. Для дистанционной сигнализации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.

В процессе сбора и обработки информации от датчиков пользователь может выполнять необходимую коррекцию входных сигналов, их линеаризацию, фильтрацию, а также любую арифметическую операцию, в том числе извлечение квадратного корня. В контроллер устанавливаются 2 сменных модуля входа - выхода УСО (устройства связи с объектом), таким модулем может быть, например: МДА (дискретно-аналоговый) модуль, который имеет 8 аналоговых входов и 4 дискретных выхода.

Входные сигналы:

· сигналы от термопар ТХК, ТХА, ТПР, ТВР, ТПП;

· сигналы от термометров сопротивлений ТСМ, ТСП;

· унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5 мА (0-20, 4-20 мА; 0-10В);

· дискретные сигналы:

o логическая «1» напряжением от 19 до 32В;

o логический «0» напряжением от 0 до 7В.

Выходные сигналы:

· унифицированные аналоговые сигналы постоянного тока 0-5 мА (0-20, 4-20 мА)

· дискретные сигналы:

o транзитного выхода - максимальное напряжение коммутации 40В, максимальный ток нагрузки 0,3А

o сильноточного релейного выхода - максимальное напряжение коммутации 220В, максимальный ток нагрузки 2А.

Технические характеристики контроллера микропроцессорного Ремиконт Р-130:

· Объем памяти: ПЗУ - 32 кбайт, ОЗУ - 8 кбайт, ППЗУ - 8 кбайт.

· Текущее время (таймеры, программные задатчики и т.д.), постоянные времени, интервалы от 0 до 819 с, от 0 до 819 ч.

· Время цикла - от 0.2 до 2с.

· Количество алгоблоков - 99.

· Количество алгоритмов в библиотеке - 76.

· Погрешности преобразования: АЦП - ±0.4%; ЦАП - ±0.5%.

· Время сохранения информации при отключении питания - 10 лет.

· Каналы интерфейсной связи - ИРПС или RS232С.

· Скорость обмена - 1,2; 2,4; 4,8; 9,6 кбит/с.

· Потребляемая мощность контроллера - 15 ВА.

· Напряжение питания - 220В или 240В переменного тока, 24В постоянного тока (при отсутствии блока БП-1).

· Условия эксплуатации: температура от 1 до 45°С, влажность до 80%.

Исполнительный механизм. Приводы и исполнительные механизмы запорно-регулирующей, регулирующей и запорной трубопроводной арматуры предназначены для преобразования управляющего сигнала в механическое перемещение штока привода и жестко связанного со штоком запорного органа.

Схема мембранного исполнительного механизма (МИМ) показана на рисунке 5.7. Перемещение выходного штока 2, соединенного с регулирующим органом, в одну сторону осуществляется силой, которая создается давлением Р, в другую -- усилием пружины 3. Сигнал Р поступает в герметичную мембранную «головку», в которой находится мембрана из прорезиненной ткани толщиной 2-4 мм с жестким центром. Снизу на мембрану давит пружина 3. В мембранных исполнительных механизмах давление управляющего воздуха воздействует на мембрану 4, зажатую по периметру между крышками привода, и создает усилие, которое уравнивается пружиной 3. Таким образом, ход штока 2 привода пропорционален величине управляющего давления. Жесткость и предварительное сжатие пружины определяет диапазон усилий привода и номинальный ход.



Рис.5.7. Схема мембранного исполнительного механизма, установленный на регулирующем клапане:

1 - регулирующий орган; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - мембрана; 5 - сальник

Мембранные исполнительные механизмы классифицируют, по размерам мембранных «головок». МИМы поставляются обычно совместно с регулирующими органами -- клапанами. Так как при снятии давления Р мембрана всегда перемещается вверх, то в зависимости от конструкции регулирующего органа различают нормально открытые НО и нормально закрытые НЗ клапаны.

Статические характеристики большинства МИМов близки к линейным, однако они обладают зоной гистерезиса, составляющей 2--15% от наибольшего значения Р. Эта величина зависит от усилий трения в сальнике 5, от перепада давлений на регулирующем органе, от характеристик пружины и эффективной площади мембраны.

Для сопряжения с электрическими сигналами систем управления применяют электропневматические позиционеры, которые кроме улучшения статических характеристик мембранных исполнительных механизмов, обеспечивают преобразование электрического сигнала в импульс управляющего воздуха, подаваемого на МИМ.

Для регулировки процесса автоклавной обработки выбран мембранный исполнительный механизм МИМ500.

Основные технические характеристики мембранного исполнительного механизма МИМ500, изображенного на рисунке 5.8:

· Эффективная площадь мембраны 1000 см2

· диаметр защёлки 500 мм

· условный ход штока 40,60 мм

· вид действия: нормально-открытый (н.о.) и нормально-закрытый (н.з.)

· диапазон температур окружающей среды -10 - +85

· относительная среднегодовая влажность 80% при 270С

· номинальный входной сигнал 0,5-1,6 МПа

· максимальный входной сигнал 0,8-3,5 МПа

· наибольшее усилие, необходимое для вращения на маховике дублера 32 кгс

· масса привода без дополнительных блоков 15 кг.

Рис.5.8. Мембранный исполнительный механизм МИМ500

При автоклавной обработке силикатного кирпича для безопасности работы предусмотрено запрещение включения исполнительных механизмов при открытой или не полностью закрытой крышке автоклава; исполнительные механизмы ставят быстродействующими, постоянно закрытыми. При регулировки процесса термовлажностной обработки кирпича используют исполнительные механизмы впуска и выпуска пара.

Регулирующий орган. Регулирование потоков газов и регулирование взаимных положений различных компонентов в процессе производства является неотъемлемой составляющей частью любого технологического процесса. Применяемые для этих целей регулирующие органы, такие как клапаны, задвижки и заслонки осуществляют регулирование давлений (расходов) газообразных сред в широких диапазонах температур, давлений и физических свойств технологических сред и параметров. Исполнительные регулирующие органы осуществляют непрерывное изменение расхода регулируемого потока газа от минимального, когда клапан полностью закрыт, до максимального, когда клапан полностью открыт. собственно регулирующий орган, осуществляющий непосредственный контакт и взаимодействие с технологической средой, веществом, материалом или теплоносителем и призванный изменять через свою исполнительную часть количественные или качественные характеристики материала.

Таким образом, приборы и аппаратура системы ЭАУС-У весьма эффективно решают задачу регулировки и управления процесса автоклавной обработки силикатного кирпича. Они предназначены для работы во взрывобезопасных помещениях при температуре окружающей среды от +5 до +50°С и относительной влажности воздуха до 80%. Допускаемая напряженность внешнего магнитного поля в месте установки аппаратуры составляет до 5э, вибрация-- 25 Гц (с амплитудой до 0,1 мм). Сопротивление линии связи (вместе с нагрузкой) величиной от 1 Ом до 3 кОм практически не оказывает влияния на точность работы системы.

Заключение

В данной курсовой работе был рассмотрен технологический процесс изготовления силикатного кирпича на примере Белгородского комбината строительных материалов БКСМ (ОАО «Стройматериалы») и в частности процесс автоклавной обработки кирпича. При разработке курсовой работы для процесса тепловлажностной обработки был выбран автоклав серии АП(АТ)1,2-2х19, рассмотрен его принцип действия, конструкция и указаны технические параметры автоклава. В курсовой работе была произведена автоматизация автоклавной обработки силикатного кирпича, подробно описаны принципы работы двух систем: автоматической системы теплового регулирования автоклавов «Астра» и электронной агрегатной унифицированная системы (ЭАУС). В соответствии с современными тенденциями приборостроения, основываясь на технических требованиях для правильной работы и функционирования системы ЭАУС были подобраны необходимые приборы. Комплексная механизация и автоматизация автоклавной обработки строительных изделий (конструкций) являются важнейшим средством повышения производительности и облегчения труда.

Список используемой литературы

1. "Механическое оборудование производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий". В.С.Севостьянов. Изд. "ИНФРА-М". М - 2005г.

2. "Производство силикатного кирпича". М.П.Вахнин, А.А. Анищенко. Изд. "Высшая школа". М - 1989г.

3. "Технология автоклавных материалов". Учебное пособие для вузов. Боженов П.И. Стройиздат, Л - 1978г.

4. "Производство кирпича: комплексная механизация и автоматизация". Зорохович В.С., Шукуров Э.Д. Стройиздат. Л - 1988 г.

5. "Автоматизация производства строительных материалов на предприятиях строительной индустрии". Г.Г.Зеличенок. Изд. "Высшая школа". М - 1975г.

Размещено на Allbest.ru

...