Автоматизация процесса циклического дозирования заполнителей бетонной смеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра системного анализа и управления

Курсовая работа

Тема: Автоматизация процесса циклического дозирования заполнителей бетонной смеси

студенту Тетерев Алексей Валерьевич

Санкт-Петербург 2021 год

Содержание

Введение

1. Описание предметной области

2. Автоматизация технологического процесса

3. Анализ разработанных решений

Заключение

Библиографический список

Введение

Потребность в разработке и освоении новых материалов для строительства гражданских и промышленных сооружений крайне важны в наше время. Качественные изменения в технологии производства бетонных смесей и получения бетонов с заданными свойствами является основным звеном, обеспечивающим прогресс в строительном производстве.

Развитие промышленности, требующей всё большее количество ресурсов, ставит задачу их экономии и поиска альтернативных решений возникающих задач. В строительной отрасли одним из направлений позволяющим значительно снизить потребление ресурсов является разработка и внедрение автоматизированных систем управления.

Основной задачей, которую необходимо решить при автоматизации технологического процесса приготовления компонентов бетона с заданными технологическими свойствами, является задача подбора оптимального состава компонентов с высокой точностью, которая напрямую связана с задачей повышения точности дозирования компонентов, поскольку, от точности соблюдения рассчитанной рецептуры бетонной смеси в значительной мере зависит воспроизводимость результатов от дозы к дозе готовой бетонной смеси. Применяемые в настоящее время методы подбора состава бетонной смеси и стандартные методы дозирования его компонентов приводят к выпуску готовых изделий с браком, достигающим 40% от общего выпуска.

Необходима разработка автоматизированной технологии производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси, изменение состава смеси за счет выбранных технологических параметров, дозирование компонентов и приготовление раствора с минимальным отклонением от нормы.

1. Описание предметной области

Историческое развитие производства бетонной смеси

Бетон - это материал, для которого прочность представляет собой характеристику, нарастающую в результате физико-химических процессов взаимодействия между цементом и водой, который проходит должным образом во влажных и теплых условиях.

Бетон относится к древнейшим стройматериалам. По данным раскопок его возникновение датируется 5600 годом до н. э. Ученые до сих пор спорят о том, к какому времени относить создание бетона. Принято считать, что это изобретение каменного века, появился он на территории Европы.

История появления бетона неразрывно связана с изобретением цемента, а также его многовековым совершенствованием. Изначально использовались глина с жирной землёй. В Египте и Греции, Индии и Китае с развитием цивилизации стала активно развиваться обработка полезных ископаемых. Возникновение гипса и извести произошло на территории этих древних государств.

Известняковый раствор использовался на протяжении тысячелетий. Удивительно, что эти элементы раствора используются сегодня в промышленных масштабах. Такова история возникновения геополимерного бетона.

Возникновение строительного материала в Древнем Риме особенно особенно повлияло на его развитие. Италия является вулканической страной, там было доступно немало компонентов для приготовления смесей. Строительство стало массовым. Купол Пантеона по-прежнему сохраняется статус самого большого сооружения, возведённого из неармированного бетона. В основном из бетона строили в западной части государства.

На территории России цемент производится с 18 века. Он производился на одном из заводов Санкт-Петербурга. Возникновение современного бетона в Англии относится к началу 19 века. В середине столетия материал появился в Германии и Франции. В 1870 г. -- началось производство в США.

Во Франции важный вклад внёс французский инженер-мостостроитель Луи Вика. Он обнаружил, что при смеси известняка и глины получается эффективное связующее вещество. В 1828 году он соорудил мост с применением цемента, а в 1840 году представил общественности доработанный материал - портландцемент, который массово применяется до сих пор. В Советстком Союзе в шестидесятые годы XXвека была поставлена и успешно решена программа массового жилищного строительства. Для ее реализации была создана гигантская индустрия строительных материалов, практически большая часть заводов ЖБИ и ДСК были построены в те годы. Со времени реализации программы прошло свыше 50 лет.

Можно сделать вывод, что с древнейших времен бетон занимал важное место в строительстве самых различных объектов. Его состав и технология производства всегда менялась, но важность в человеческой жизни всегда была не измена.

Технологический процесс производства бетона

Производство бетона выполняется по достаточно простой технологии. Нужно подобрать состав бетона и приготовить необходимую бетонную смесь, соблюдая технологические требования.

Состав бетона и бетонной смеси определяется наличием конкретных свойств затвердевшего покрытия: прочности, морозостойкости, удобства укладки. Желательно добиться как можно низкой стоимости бетона, дабы иметь высокую рентабельность товара. Но при этом также важно, что бы низкая стоимость не означала низкого качества. Для снижения стоимости в первую очередь нужно искать поставщиков, которые готовы предоставлять скидки за объемы или за регулярную покупку сырья.

Хотя компонентов бетона не так много, в мире существуют тысячи торговых марок, отличающихся процентным соотношением материалов и используемыми добавками.

Классический состав бетона выглядит следующим образом:

-- цемент;

-- песок;

-- заполнитель (гравий, щебень, галька, керамзит и т. д.);

-- вода;

-- добавки (необязательно).

Составляющие бетона определяются исходя из последующих условий: марка бетона, сроки изготовления, желаемая подвижность, пластичность, удобство укладывания, вид и марка используемого цемента, структуры песка и щебня. При подборе марки цемента следует ориентироваться на показатели, которые в 2-2.5 раза выше марки бетона. Для увеличения текучести и технологичности смеси обычно добавляются пластификаторы. В бетоне для фундаментов их применение необязательно, а вот для кладок или штукатурки -- целесообразно. Схема приготовления бетонной смеси в бетоносмесителях Для повышения пластичности массы находит применение добавка в смесь гашеной извести. В то же время следует помнить, что известь может уменьшить адгезию цемента к наполнителю, что требует осторожного подхода к количеству этой добавки. Находят применение суперпластификаторы, которые повышают технологические свойства бетона, увеличивают его влагостойкость и морозоустойчивость. Для удобства работы с бетоном иногда добавляются ускорители и замедлители высыхания раствора. Все рекомендуемые вспомогательные компоненты выпускаются серийно и предлагаются торгующими организациями. Следует помнить, что общее количество добавок не должно превышать 2% от массы бетона, для того чтобы они не повлияли на прочностные характеристики материала.

Чаще всего, «сюрпризы» преподносит щебень, получаемый методом дробления горных пород. Он может иметь в своем составе глину или другие вещества, поэтому используется специальный метод промывки для их удаления. Песок тоже должен отличаться отсутствием включений, опасных для искусственного камня. Для этого мелкий заполнитель промывают и высушивают, чтобы избежать неточностей, когда начнется изготовление бетона. Грязь, пыль, глина и различные сульфаты - вредные вещества, которые не должны попасть в состав смеси. Оптимальные пропорции компонентов - это то, что делает искусственный камень лучшим материалом для любого строительства. Технология изготовления бетона на заводе учитывает все нюансы и позволяет провести точнейшую дозировку компонентов. Засыпку и массу всех веществ специалисты контролируют с помощью современного оборудования, обеспечивающего соблюдение необходимых пропорций. Вода для затворения должна быть максимально чистой, ведь любой вредный компонент пропитает всю толщу материала, снизив его прочностные и эксплуатационные характеристики. Технология изготовления бетона на заводе предусматривает проведение нескольких циклов очистки воды, если нет возможности получить жидкость с нужным химическим составом другим путем.

Между материалами устанавливается весовое соотношение. При этом цемент всегда выступает как единица, а остальные материалы как части от веса цемента. В итоге формула выглядит так: 1:0.7:2:5. Возможно также соотношение по количеству составляющих. То есть примерная формула будет выглядеть так: 250 кг. цемента + 170 л. воды + 500-600 кг. песка + 1250 кг. щебня = 1 м3 бетона.

Для изготовления бетона используются бетоносмесители либо периодичного (делятся на гравитационные и принудительного перемешивания), либо непрерывного действия.

Бетоносмесители гравитационного типа медленно перемешивают материал, приподнимая и сбрасывая его (рис. 1.1). Так делаются бетонные смеси, которые заполняются крупными породами.

От вместительности бетоносмесителя зависит время необходимое на перемешивание. Чем больше объём барабана, тем меньше времени уйдёт на работу.



Рисунок 1.1 .Бетоносмеситель гравитационного действия

Бетоносмесители с принудительным перемешиванием выглядят как стальные чаши с лопатками на вертикальных валах (рис. 1.2). Они оптимальны для приготовления жёстких бетонных смесей.

Рисунок 1.2 .Бетоносмеситель принудительного перемешивания.

Непрерывно работающие бетоносмесители имеют корытообразную форму, смесь перемешивается и тут же перемещается к выгрузочному отверстию. Такие агрегаты имеют большую производительность, но их тяжело перестроить на приготовление другой марки бетона. Из-за этого такие бетоносмесители используются на стройках с высоким объёмом бетонных работ.

Можно сделать вывод, что технологический процесс производства бетона не трудный, но ответственный. Надо четко понимать какими свойствами должна обладать бетонная смесь. Для этого надо знать в каком виде промышленности она будет использоваться в последствии и какие функции на нее будут возлагаться.

Причины автоматизации производственного процесса

Бетон широко используется в строительстве объектов различных форм размеров и предназначениях. Бетонные смеси применяются при искусственном укреплении грунтов, также способны обеспечивать герметичную изоляцию щелей, стыков. При строительстве шахт бетон служит материалом, помогающим укрепить стены и некоторые конструкции. Высокопрочные бетонные смеси задействованы при строительстве дорог (оживлённые автотрассы, посадочные полосы для самолётов). Существует также декоративный бетон.

Сегодня бетон является наиболее широко используемым материалом, он применяется во всех сферах строительства. Лидеры производства -- Китай, США и Россия. Основа применения -- закладка фундаментов, создание каркаса, бетонные перекрытия для стен и потолков. Облицовываются поверхности различных строений -- как снаружи, так и внутри. Бетон на сегодняшний день -- незаменимый материал для домостроения. Современный бетон -- смесь из цемента, воды, различных заполнителей (в зависимости от необходимых параметров). Могут добавляться синтетические вещества для изменения характеристик -- для конкретных целей.

Востребованность бетона в наши дни все растет. Для того чтобы удовлетворять желания людей, производителям бетонной смеси приходится увеличивать производство. Физический человеческий труд в данном производстве не окупается и дает низкие показатели производства товара.

Из-за этого данный вид производства очень рано стал автоматизироваться (подробно виды автоматизации, их функции и рентабельность будут рассмотрены в главе 2).

Однако промышленность по производству бетона и железобетона - основа стройиндустрии, не имеющая стимулу к совершенствованию, мало изменилсь за эти годы - в основном та же поточно-агрегатная технология, подвижные смеси, заполнители «с улицы» арматура не выше IV класса, недостаточное использование химдобавок, неоправданно высокое энергопотребление и т.д.

По существу, необходимо заново создавать индустрию производства бетона и железобетона. И начать следует с заполнителей и цемента. Что-же необходимо сделать, чтобы привести бетонное производство к уровню ведущих мировых производителей.

В те же шестидесятые годы, несмотря на декларации о необходимости снижения стоимости строительства и жесткую регламентацию расхода цемента, вопрос о подготовке заполнителей для бетона на государственном уровне даже не ставился, что на долгие годы затормозило развитие стройиндустрии страны. В то время как мировая промышленность строительных материалов работала на мытых, сухих, фракционированных заполнителях, отечественная - использовала неподготовленные, загрязненные заполнители и цементы с неустойчивыми характеристиками. Таким образом, одной из первоочередных задач, стоящих перед строительной индустрией России, является получение качественных заполнителей и цемента, что на 10-15% снизит себестоимость строительных конструкций.

Можно сделать вывод, что причиной автоматизации производственного процесса послужило:

--увеличение спроса на бетонные смеси;

--низкая производительность ручного труда в данном производстве;

--необходимость увеличения производства;

--необходимость уменьшения стоимости бетонной смеси;

--уменьшение стоимости автоматизации производства.

Однако: автоматизация производства бетонной смеси остановилась 50 лет назад. На первый взгляд может показаться, что производство бетонной смеси полностью автоматизировано. Но некоторые решения автоматизации являются устаревшими либо не совсем удачными. И нуждаются в дальнейшем усовершенствовонии.

2. Автоматизация технологического процесса

Как было сказано в первой главе, развитие технологий автоматизации процесса производства очень важная задача. Увеличение эффективности производства приносит производителю больше приболи, а заказчику больше товара.

В период с 5600 г.д.н.э- 17 век н.э изготовление бетона состояло исключительно из ручной работы. Средств автоматизации тогда не было. В начале 18 века началось постепенное расширение области использование бетона. Это породило развитие производства, следовательно развитие автоматизации процесса производства. Появились первые бетонные заводы в Европе и России. На заводах использовали технические лифты, краны ( для поднятия и переноса грузов). Появились производственные весы (дозирование различных бетонных добавок с 19 века стало строго регламентированным).

Автоматизация дозирования из расходных бункеров цемента

На рисунке 2.1 дана технологическая схема дозировочного отделения. Схема взята из типового проекта 4-09-18, разработанного институтом «Гипростройиндустрия».

В дозаторном отделении устанавливается комплект дозаторов серии АДУБ-1200Ф, состоящий из трех дозаторов для заполнителей типа АВДИ-200Ф, одного дозатора для цемента типа АВДЦ-1200Ф и одного дозатора для жидкостей типа АВДЖ-1200Ф.

Все дозаторы представляют собой цилиндрические баки, подвешенные для помощи рычажных систем к расходным бункерам. Дозаторы инертных и жидкостей оборудованы двумя, а дозаторы цемента одним впускным затворами. Все дозаторы имеют по одному выпускному затвору.

Управление затворами производится пневмоцилиндрами с электровоздушными клапанами. Электровоздушный клапан впускного затвора дозатора цемента управляет также и подачей воздуха в аэропитатель.

Отсеки бункера цемента над дозаторами снабжены двумя затворами с электропневмо управлением. Для фиксации положения всех затворов предусмотрена установка конечных выключателей. С рычажными системами дозаторов связаны циферблатные указательные приборы, устройство которых для всех дозаторов одинаково.

Внутри корпуса циферблатного указателя со стороны задней крышки установлены элементы автоматики, которые позволяют осуществлять установку требуемых доз и дистанционно управлять дозаторами. Элементы автоматики состоят из фотосопротивления, установленного на конце указывающей стрелки, и кольца, прикрепленного к корпусу циферблатного указателя. На кольце при помощи специальных держателей укреплены осветители.

Рисунок 2.1 - Технологическая схема дозировочного отделения.

Когда фотосопротивление оказывается против включенного осветителя, фотоэлемент через усилитель действует на выходное реле, которое замыкает свои контакты.

Фиксация опорожнения бункера производится концевыми микропереключателями.

Работа дозировочного отделения должна проходить в следующей последовательности:

1. Открываются затворы емкостей инертных материалов первых фракций, а также затворы цемента и воды и компоненты начинают поступать в дозаторы.

2. Отвешивание - указывающая стрелка с фотоэлементом дойдет до заданного значения веса, срабатывают соответствующие реле и затворы емкостей закрываются.

3. Открываются затворы инертных материалов, вторых фракций и начинается их отвешивание. Цемент и вода могут отвешиваться как в один, так и в два приема.

4. После окончания отвешивания вторых фракций компоненты выгружаются в бетономешалку. Предварительно должны быть получены данные о готовности мешалки принять материалы.

В схеме автоматического управления работой дозировочного отделения предусмотрена возможность менять классы бетонов. Для этого весовые головки снабжены большим количеством осветителей.

Отвешивание заканчивается, когда указывающая стрелка, несущая фотоэлемент, совмещается с включенным осветителем. Включая различные осветители, можно менять отвешиваемые порции и, следовательно, класс бетона.

Автоматические весовые дозаторы цикличного действия

Автоматические весовые дозаторы цикличного действия предназначены для установки на бетонных заводах, оборудованных бетоносмесителями цикличного действия. Весовые дозаторы выпускают для цемента, заполнителей и жидкости.

Вначале на пульте управления один из переключателей дозатора цемента устанавливают в позицию, соответствующую определенной марке цемента, а для заполнителей и жидкости -- в позицию, обеспечивающую взвешивание одного или последовательно двух компонентов.

С помощью переключателей устанавливается необходимая доза, при этом система автоматически подготавливается к включению соответствующего бесконтактного датчика БК в циферблатном указателе. После включения дозатора происходит подача воздуха через электровоздушный клапан в пневмоцилиндр привода впускного затвора. В дозаторе для взвешивания цемента воздух начинает поступать в соответствующую кассету аэропитателя. Одновременно с открытием впускных затворов ток подается к ранее выбранному бесконтактному датчику отсечки. При поступлении материалов в бункер дозатора стрелка циферблатного указателя начинает перемещаться от нулевого положения в сторону бесконтактного датчика отсечки подачи. Когда стрелка циферблатного указателя дойдет до включенного датчика, последний отдает команду закрыть выпускной затвор. В дозаторе цемента на этом процессе взвешивание заканчивается. В дозаторах заполнителей и жидкости одновременно с закрытием впускного затвора первого компонента (например, песка) открывается затвор второго компонента (например, гравия) и дозирование повторяется. После получения сигнала о готовности бетоносмесителя к приему компонентов дозированные материалы выгружаются через выпускной затвор.

Автоматическое регулирование

Задачей автоматического регулирования является поддержание постоянства определенных величин технологического процесса, например, заданных значений температур, разрежений, расходов и т. п., либо их изменение по определенному закону в зависимости от времени или от других величин. Эту роль выполняют автоматические регуляторы. Производственную установку или ее участок, в котором происходит процесс, подлежащий автоматическому регулированию, наливают объектом регулирования. Комплекс объекта с регулятором называется системой автоматического регулирования. Физическая величина, заданное значение которой необходимо поддерживать для нормального хода технологического процесса, называется регулируемой величиной. При отклонении регулируемой величины от заданного значения необходимо изменить приток количества вещества или энергии в объект или сток последних из объекта. Физическая величина, изменением которой осуществляется воздействие на регулируемую величину, называется регулирующей величиной и ее изменение регулирующим воздействием. Для изменения регулирующей величины объект должен быть оборудован регулирующим органом. Зоной нечувствительности называют предельное изменение регулируемой величины, при которой регулятор не действует. Элемент, осуществляющий перемещение регулирующего органа называют исполнительным механизмом регулятора. Устройство, позволяющее изменять задание регулятора, называется задатчиком. Задание устанавливается человеком, а регулятор только поддерживает значение регулируемой величины. Такие системы называются системами автоматической стабилизации. Существуют системы программного регулирования, в которых задание изменяется с течением времени по определенной программе. Системы, в которых заданное значение регулируемой величины должно изменяться в зависимости от изменения других величин (характер этого изменения заранее не известен), называются следящими системами. Для упрощения анализа свойств и работы систем автоматического регулирования их принято разделять на отдельные элементы -- звенья, каждое из которых воздействует на последующее звено, в свою очередь, подвергаясь воздействию предшествующего звена. Место приложения воздействия предшествующего звена называется входом, а место подключения последующего звена .

Дистанционное управление

Для управления ходом технологического процесса в целом используется диспетчерское управление, позволяющее координировать работу отдельных цехов. Основными средствами диспетчерского управления являются в настоящее диспетчерская сигнализация и связь. С помощью сигнализации диспетчер осуществляет контроль за ходом производственного процесса.

Процессы производства бетонной смеси регулируются с центрального пульта управление БРУ (рис 2.2).

Рис. 2.2 Пульт управления БРУ: 1 - настройки дозаторов, 2 - регулятор количества подоваемого материала, 3 - регулятор добавление хим добавок, 4 - настройка скорости бетоносмесителей.

Блок ручного управления БРУ предназначен для использования в локальных и комплексных системах промышленной автоматизации производственных процессов в качестве станции ручного управления импульсными исполнительными механизмами или ручного задатчика импульсных сигналов больше-меньше с индикацией. Блок БРУ предназначен для переключения цепей управления исполнительными устройствами и механизмами, индикации режимов работ, измерения и индикации одного технологического параметра.

В бетонном производстве пульт управления БРУ регулирует количество подоваемого материала, температуру материала, настройки дозаторов, настройка скорости бетоносмесителей, регулирует добавление и хим добавок.

Вывод

Эффективность управления современным производством в значительной мере определяется имеющимися методами и техническими средствами управления качеством продукции на всех стадиях технологического процесса. Основные задачи управления качеством продукции и оптимизации технологических процессов решаются с помощью комплексной автоматизации производства, а также широкого внедрения систем и средств автоматизации. Главным условием успешного решения указанных задач является обеспечение систем автоматического управления технологическими средствами оперативного автоматического контроля параметров технологических процессов -- химических, физических и других величин, информация о которых является необходимой для обеспечения оптимального управления процессами.

3. Анализ разработанных решений

В ходе анализа предметной области и изучения процесса автоматизации циклического дозирования заполнителей бетонной смеси было обнаружено, что большая часть системы уже достигла пика автоматизации. Однако среди неавтоматизированных ступеней были выявлены:

1. Неэффективное использование дозаторов.

2. Непрограммируемый пульт управления.

3. Контроль качества и износостойкости продукта, получаемого на выходе.

Отсутствие автоматизации на данных этапах процесса приводит к ряду проблем, вызывающих в свою очередь повышение процента вероятности аварийных ситуаций на производстве, увеличение риска для жизни и здоровья сотрудников и обслуживающего персонала, а также излишние затраты и уменьшение прибыли, получаемой от работы производства, на котором используют технологию циклического дозирования заполнителей бетонной смеси.

Стоит отметить, что решение каждой из проблемы по отдельности повысит эффективность производства. Данные решения автоматизации способны работать по отдельности. Но Использование всех предложенных ниже методов усовершенствования и автоматизации системы позволит повысить эффективность производства.

Изменение центрального пульта управления

Процессы производства бетонной смеси регулируются с центрального пульта управление БРУ (рис 2.2). Исходя из параметров пульта БРУ можно сделать вывод, что он имеет ограниченные возможности. При изменении запросов вида, качества и свойств бетона придется либо долго перенастраивать пульт БРУ, либо покупать его новую модель. Это приведет к задержкам производства и к расходам. Это делает необходимым разработку автоматизации производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси и смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования как единого технологического комплекса системы автоматического управления с обратной связью, позволяющей перерасчитывать рецепт или изменять состав смеси за счет выбранных технологических параметров.

Использование программного обеспечения, которое находится на персональном компьютере сильно упростит задачу. Программа управления системы должна иметь следующие функции:

1. Автоматическое дозирование сырьевых материалов в соответствии с выбранной рецептурой.

2. Хранение в энергонезависимой памяти необходимого количества рецептур.

3. Отображение на панели оператора информации о ходе дозирования и загрузке материалов, а также текущего и заданного веса для каждого из сырьевых материалов.

4. Сигнализация о состоянии исполнительных механизмов и диагностированных авариях.

5. Автоматическая компенсация инерционного «пересыпания».

6. Возможность работы системы как в автоматическом, так и в ручном режиме.

7. Создание статистического архива о количестве взвешиваний и суммарной массе по каждому из материалов.

8. Передача текущей статистики на диспетчерский пункт или мобильное устройство (смартфон, планшет).

9. Архивация данных на карту памяти, в облачный сервис.

10. Адаптация системы под любую бетоносмесительную установку.

Алгоритм управления системы позволяет выбирать заданные рецепты, добавлять, изменять или удалять их, создавать новые смеси, вести архив событий (какие смеси использованы, количество отгружаемой смеси, число отгрузок, а также время.).

Данное решение исключает перерасход сырьевых компонентов и влияние человеческого фактора. Качество продукции повышается за счет точного дозирования и строгого соблюдения заданной рецептуры приготовления бетонной смеси. При этом сокращается время на загрузку бетоносмесителя, что увеличивает производительность завода. Архив результатов измерений, показаний приборов и текущее состояние системы доступны в облачном сервисе, что позволяет контролировать ход техпроцесса с ПК или мобильного устройства. После внедрения решения себестоимость продукции снижается. Это означает, что затраты на автоматизацию окупятся за минимальный срок.

Последовательное взвешивание одним дозатором до шести различных материалов

На производстве бетонных смесей используется отдельный дозатор для каждого компонента (Рисунок 3.1). Это влечет за собой излишние затраты на дозаторы и оборудование для них.

Рисунок 3.1. Автоматизированный бетонный завод: 1-цемент, 2-гравий крупный, 3-гравий мелкий, 4-песок, 5-дозаторы, 6-конвейерная лента. 8-бетоносмеситель, 7- вода и хим добавки.

Стоимость одного дозатора на рынке составляет в среднем 150000 рублей. В сумме установка четырех дозаторов со всеми комплектующими обойдется производители в 1200000 рублей.

Использование одного дозатора позволит существенно сократить стоимость всей установки в целом: Стоимость дозатора со всеми комлектуещими составляет 300000 рублей. Следственно сэкономленные средства на дозаторах составят 900000 рублей. Стоимость бункеров в среднем составляет 70000 рублей. Следовательно сэкономленные средства на бункерах составят 240000 рублей. Под дозаторами используется конвейерная лента длиной 8 метров. Стоимость данной конвейерной ленты составляет 250000 рублей. Учитывая что используется только один дозатор, для производства эффективно использование конвейерной ленты длиной 2,5 метра, с грузоподъемностью 300 кг\м. Стоимость данной ленты составляет в среднем 120000 рублей. В сумме сэкономленные средства составят 900000+240000+130000=1270000 рублей. Исходя из вычислений можно сделать вывод, что использование одного дозатора экономически эффективно.

Стоит отметить что на время производства бетонной смеси это никак не отобразиться. Работа бетоносмесителья занимает в четыре раза больше времени, чем работа одного дозатора (при условии что дозатор дозирует 6 компонентов).

Сигнальные устройства и внедрение устройств оценки качества

На данный момент в производстве бетонных смессий проверка качества происходит уже после приготовления раствора бетонной смеси. Это влечет потере времени при производстве и в случаи некачественного бетона влечет потерю денег. Данную проблему можно избежать в стадии подготовки материалов бетонной смеси. Если установить сигнальные устройства в бункера и бетоносмеситель, то можно будет на ранней стадии найти и устранить неисправность аппаратуры или неправильную концентрации компонентов.

1. Необходимо установление сигнальных устройств в:

2. В бункерах компонентов бетонной смеси (для определения уровня компонентов).

3. На конвейерную ленту (для сигнализации в случаи перегрузки ленты).

4. В дозатор (для оповещения в случаи его загрязнения).

5. В бетоносмеситель (для оповещения в случаи его загрязнения, для оповещения в случаи производства не качественного бетона).

Для выполнения данных функций необходимо внедрение датчик оценки качества. Предусматривается световая, контрольная и аварийная сигнализации и звуковая аварийная.

Световая контрольная и аварийная сигнализации выполняются индивидуальными сигнальными лампами (механизм-лампа), которые отключены при неработающих механизмах, загораются ровным светом при включении механизмов и мигающим -- при аварийном отключении их.

Схемы световой сигнализации работают следующим образом. При автоматизированном режиме управления механизмами ПТС(паспорт транспорт ного средства) ключ устанавливается в положение А и подается питание через замыкающий контакт на шину. В результате по мере запуска механизмов и замыкания контактов выходных реле загораются ровным - светом соответствующие сигнальные лампы, при замыкании контакта включается лампа.

Схемы включения ламп конвейера, грохотов и вентилятора аналогичны схеме включения лампы конвейера, а ламп шибера -- лампам шибера. После окончания запуска линии контакт размыкается и отключает все сигнальные лампы, кроме ламп дробилки и положения шиберов. При необходимости все отключившиеся лампы диспетчер может включить, установив ручку в положение (включено). При аварийном отключении любого из механизмов замыкаются контакты и подключаются шина и прерыватель, который подает пульсирующее напряжение на шину. В результате лампы работающих механизмов горят ровным светом, а лампы отключившихся механизмов мигающим. Одновременно с этим включится звонок аварийной сигнализации.

Работа схемы звуковой аварийной сигнализации происходит следующим образом. При подаче питания в схемы запуска и схемы сигнализации выключателем включается звонок, так как реле при этом обесточено и его контакт в цепи звонка замкнут. Одновременно с этим замыкается цепь разрядки конденсатора и последний разряжается на сопротивление. Диспетчер, убедившись, что аварийный звонок работает, нажатием кнопки снятия сигнала ставит под ток реле, подготавливая схему аварийной сигнализации к принятию любого аварийного сигнала.

Контроль работы осуществляется через реле, которое включается при запуске питателя и отключается при остановке питателя. Таким образом, когда заканчивается запуск всей цепочки механизмов, реле обесточивается и своими контактами размыкает цепь разрядки конденсатора и замыкает цепь зарядки. После этого, в случае аварийного отключения питателя, когда обесточивается реле, а контакт замыкается, конденсатор разряжается на сопротивление, подав при этом положительный потенциал на правый конец обмотки реле. В результате этого реле обесточивается и своим контактом включает аварийный звонок. Диспетчер кнопкой отключает звонок и приводит схему в рабочее состояние, а по световой сигнализации определяет причину аварийного отключения.

При необходимости одновременного одинакового воздействия на две независимые цепи применяются кнопки с двумя контактами. Конструкция их аналогичны. Кнопки управления, устанавливаемые на импортных щитах управления, набираются из элементов. В случае необходимости одновременного воздействия на несколько цепей элементы устанавливаются один над другим таким образом, чтобы их штифты служили как бы продолжением друг друга.

Для сигнализации работы механизмов, положения переключающих органов технологического потока, наличия или отсутствия необходимых величин давления, температуры и т.п. на щитах управления устанавливают оптические сигнальные устройства. На щитах дистанционного управления отечественного производства для оптической сигнализации применяют, как правило, сигнальные лампы в арматурах или сигнальные табло. Для увеличения срока службы лампы и обеспечения ее включения на определенные напряжения, соответствующие напряжению цепей управления щита, в котором устанавливается лампа, в арматуру встраивается добавочное сопротивление, величина которого выбирается в зависимости от напряжения, подводимого к лампе. Лампы снабжаются стеклянными или пластмассовыми колпачками различного цвета.

Для звуковой сигнализации (предпусковой, командной и аварийной) используются, как правило, звонки громкого боя в пылебрызгозащищенном исполнении, а также сирены. Звонки и сирены предназначены для включения в цепь постоянного тока и переменного.

бетонная смесь раствор автоматизированный

Заключение

В данной работе была рассмотрена разработка автоматизированной технологии производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси, изменение состава смеси за счет выбранных технологических параметров, дозирование компонентов и приготовление раствора с минимальным отклонением от нормы.

В первой главе было рассмотрено историческое развитие бетонной смеси - возникновение бетонной смеси, использование бетонной смеси в различные периоды, состав бетонной смеси в разные периоды истории. Описан процесс производства бетона - составные части производства, виды производства бетона. На рассмотрение были выдвинуты причины автоматизации процесса производства бетонных смесей.

Во второй главе было рассмотрено устройство автоматизации технологического процесса - автоматизация дозирования из расходных бункеров цемента, автоматические весовые дозаторы цикличного действия, автоматическое регулирование и дистанционное управление. Рассмотрена система работы каждого компонента процесса и были представленные основные их недостатки.

В третьей главе были произведен анализ разработанных решений. Представлены решения автоматизации процесса циклического дозирования заполнителей бетонной смеси. Предложено изменение центрального пульта управления в пользу новой и гибкой системы управления. Предложено решение сокращения затрат на производство и упрощение производственного процесса. Рассмотрена польза внедрения сигнальных устройств оценки качества.

Библиографический список

1. Specnavigator.ru: официальный сайт:

2. Строительный эксперт: официальный сайт

3. Бизнесмен: официальный сайт

4. Пром бетон: официальный сайт

5. Студопедия: официальный сайт

6. Молодой учёный»: официальный сайт

7. Джобс: официальный сайт

Размещено на Allbest.ru

...