Электротехническая часть и автоматизация процесса тепловой обработки изделий

       

Автоматизация машинного производства предусматривает передачу функций управления и контроля, ранее выполнявшихся человеком, приборам автоматическим устройствам.

Автоматизация как высшая форма механизации резко повышает производительность труда на новой качественной основе:

улучшает качество продукции;

создает благоприятные условия для оптимального использования производственных ресурсов;

обеспечивает заданное количество заполнителей, цемента;

уменьшает затраты энергии;

уменьшает численность обслуживающего персонала;

обеспечивает безаварийность работы;

исключает случаи травматизма.

При определении степени автоматизации производства, прежде всего надо учитывать экономическую эффективность и целесообразность ее в каждом конкретном случае. Автоматизация, в конечном счете, не может полностью вытеснить человека из среды производства, но труд его становится более квалифицированным и содержательным.

 

 

Анализ и описание технологического процесса

Ямная камера (рис. 1) с полной автоматизацией всего цикла термообработки представляет собой бетонную подземную емкость прямоугольной формы с хорошей теплоизоляцией, закры­вающуюся крышкой с максимальной герметичностью и хорошей тепло- и пароизоляцией. Камера снабжается системой перфорированных труб для подачи пара, водяными и гидравлическими затворами от выбивания пара, вентиляционными устройствами и системой автоматического или дистанционного управления тепловлажностным режимом. Формы с изделиями устанавлива­ются в камере в несколько рядов по высоте на специальные стой­ки с автоматическими кронштейнами. С этой же целью кран обо­рудуется специальной автоматической траверсой.

Пар в камеру подается или только снизу, или последователь­но - вначале снизу, затем после подъема температуры до 90-950 сверху. Двусторонняя подача, предусмотренная в более совер­шенных камерах, предложенных проф. Л. А. Семеновым, обес­печивает создание в камере среды насыщенного пара при температуре близкой к 100°. При односторонней подаче пара температура в камере находится в пределах 80-900, а относительная влажность 90-95%.

Расход пара на пропаривание в ямных камерах характери­зуется очень широкими пределами от 150 до 400 кг/м^З изделий и зависит от коэффициента загрузки камеры, относительной ме­таллоемкости форм и объемного веса бетона. Так, если при ко­эффициенте загрузки камеры 0,1, т. е. отношении объема изде­лий без форм к объему камеры, расход пара составляет 200 кг/м^З, то при коэффициенте загрузки 0,2 он снижается до 150 кг/м^З, а при уменьшении коэффициента загрузки камеры до 0,05 расход пара повышается до 270 кг . Эти данные справедливы для изделий с объемным весом бетона 2500 кг/м^З, тогда как при объемном весе 6етона 1000 расход пара составит соответственно 170 и 130 кг/м^З на 1 м^З изделий. Примерно в такой же пропорции снижается расход пара с уменьшением относительной металло­емкости форм (отношению веса формы в кГ к объему изделия в ней), например с 3000 до 1000 кг/м^З

 

 

Рис. 5.1 Ямная камера пропаривания

1-канал для выхода паровоздушной смеси; 2- вентили; 3 - тру­ба для слива воды из водяного затвора; 4 – электромагнитные вентили системы автоматики; 5 - водяные затворы; 6 - гидравли­ческий затвор; 7-крышка; 8 - труба соединения водяных затворов; 9 - термометр сопротивления; 10 - труба для подачи пара; 11-вентиляционный канал

Процесс пропаривания состоит из следующих этапов:

1) Выдержка - состоит в том, что свежеотформованное изделие оставляется при температуре окружающей среды на некоторое время, которое может составлять от нескольких минут до нескольких часов и даже суток. Предварительное выдерживание сформованных изделий перед тепловой обработкой имеет целью обеспечить бетону ту минимально необходимую начальную (критическую) прочность бетона, при которой он может воспринимать тепловое воздействие при принятом режиме без нарушения его структуры. Оптимальное время выдерживания зависит от вида и марки (активности) цемента, начального водосодержания бетонной смеси, температуры среды и применения химических ускорителей твердения. Оно должно составлять в среднем 2-4 часа, в отдельных случаях и более, но не менее 1-2 часов. С увеличением критической прочности бетона до начала тепловой обработки можно повышать интенсивность его разогрева и таким образом, затрачивая время на предварительное выдерживание бетона экономить время на скорости его разогрева. Выдерживание до начала тепловой обработки можно исключить в случае применения предварительно разогретой бетонной смеси.

2) Подъем температуры - в этот период отформованное изделие после предварительного выдерживания или же сразу должно достигнуть заданной максимальной температуры пропаривания. Подъем температуры бетона (или среды в камере) является наиболее ответственным этапом тепловой обработки, так как возможные нарушения в структуре бетона протекают именно на этой стадии тепловой обработки. Величина и характер структурных нарушений зависят от достигнутой бетоном к началу тепловой обработки прочности, от скорости подъема температуры среды в камере и ряда других факторов, способствующих или препятствующих развитию деструктивных процессов. По существующей <<Инструкции по тепловой обработке паром бетонных и железобетонных изделий на заводах и полигонах>> допустимая скорость подъема температуры среды в камере при критической прочности бетона 1-2 кгс/см2 не должна превышать 10° в 1час, а при критической прочности 5-6 кгс/см2 - 40°в 1час. В тех случаях, когда предварительное выдерживание сформованных изделий трудно осуществить на практике и изделия поступают на тепловую обработку при прочности ниже критической, подъем температуры следует осуществлять медленно, начиная, например от 10° в час, с увеличением его темпа по мере наращивания прочности бетона (до 30° в час на последнем этапе разогрева бетона); это особенно необходимо в тех случаях, когда сформованное изделие, будучи в форме, имеет большие открытые поверхности или поступает на обработку на поддоне без бортовой оснастки. Темп подъема температуры можно увеличивать и без предварительного выдерживания в случае тепловой обработки в жестких металлических формах с плотной крышкой. При наличии пригруза, установленного на крышке, интенсивность разогрева бетона может достигать 100° в час и более.

3) Изотермический прогрев (изотермия) - после подъема температуры до заданного максимума следует период, когда изделие, определенное время выдерживается при постоянной максимально принятой температуре. Температура в камере пропаривания на стадии изотермического прогрева (опорная температура) главным образом определяется маркой бетона и колеблется от 65 до 100°С. Продолжительность изотермии, в свою очередь, определяется опорной температурой. При низкой температуре длительность изотермического прогрева существенно увеличивается, что нежелательно из-за снижения оборачиваемости камер и форм изделий. Однако при повышении опорной температуры увеличивается вероятность недобора прочности при последующем твердении бетона по сравнению с бетоном, твердевшим в нормальных температурно-влажностных условиях. Таким образом, продолжительность выдерживания изделий на уровне принятой наивысшей температуры изотермического прогрева при данном виде цемента зависит от прочности бетона, которую необходимо получить к концу тепловой обработки. При этом необходимо учесть, что приращение прочности с увеличением длительности прогрева после достижения 65 - 75% проектной происходит с прогрессирующим замедлением и что продолжать обработку до достижения бетоном полной проектной прочности явно нецелесообразно.

4) Остывание - период остывания бетона (охлаждение камеры) также является важным этапом, при котором необходимо предохранять бетон от значительных перепадов температуры в изделии. В этот период должно быть обеспечено постепенное, по возможности равномерное по всему сечению изделия, понижение температуры. Температурный перепад к моменту извлечения изделия из камеры между его поверхностью и температурой наружного воздуха не должен превышать 40-45°С.

Ознакомление с практикой работы пропарочного цеха показало, что в настоящее время контроль и регулирование цикла пропаривания сборного железобетона проводятся следующим образом:

На ж/б заводе имеется перечень выпускаемых изделий, каждое из которых имеет название, уникальный шифр и обладает техническими характеристиками (длиной, шириной и высотой). Для каждого изделия имеется информация об оптимальном режиме пропаривания. Оптимальный режим пропаривания включает время предварительной выдержки, время подъема температуры, длительность изотермии, температуру, при которой протекает процесс изотермии, длительность термоостывания и продолжительность остывания с вентиляцией.

Рабочий режим пропаривания задается технологом-пропарщиком и может не совпадать с оптимальным. В летний период времени этапы предварительной выдержки, термоостывания или остывания с вентиляцией могут отсутствовать, а этап изотермии может быть сокращен. В зимний период времени может быть увеличена продолжительность любого этапа ТП.

Процесс ТВО проводится в пропарочных камерах. Каждая камера относится к определенному типу, имеет уникальный номер, содержит определенное количество датчиков и обладает техническими характеристиками (длиной, шириной и высотой).В любой камере за сутки пропаривается только одна партия однородных изделий, которая однозначно определяется номером камеры, в которую она помещается и датой начала ТП.

После погружения ж/б изделий в камеры и их закрытия, специальный рабочий - пропарщик , каждый час производит замер температуры с помощью обыкновенного технического термометра с ценой деления в 1°С. Вследствие инерции тепловых процессов и того, что визуальный отсчет не позволяет достичь требуемой точности, ошибки в измерении температуры достигают 6°-8°С.

Данные измерений пропарщик записывает в специальный журнал (журнал пропарки), в котором указывается время замера и температура в камере. После окончания ТВО на основании этих записей пропарщик составляет таблицу цикла пропаривания для каждой камеры. В таблице пропарщика интересуют три основных показателя цикла пропаривания: часы, температура в камере и общее количество градусов.(2)

Определение возможных состояний пропарочной камеры

При управлении ТП необходимо знать, в каком состоянии находится пропарочная камера, чтобы ограничить список возможных действий над ней. Например, если камера неисправна, то не имеет смысла загружать в нее изделия. Состояние камеры определяется исправностью исполнительных механизмов и датчиков, а также текущим этапом ТП.

В результате анализа предметной области было выделено семь возможных состояний пропарочной камеры, приведенных в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 - Возможные состояния пропарочной камеры

Состояние Возможные действия -1 неисправна - 0 свободная заполнить сведения о партии и подать сигнал в цех на загрузку камеры 1 задали сведения о партии и подали сигнал на загрузку в цех 1) изменить сведения о партии 2) отменить загрузку партии 2 приняли из цеха сигнал о загрузке камеры 1) запустить ТП 2) отменить пропарку 3 поместили камеру в очередь камер для запуска   отменить пропарку 4 идет процесс пропарки прервать ТП 5 процесс пропарки прерван 1) запустить ТП 2) подать сигнал в цех на выгрузку партии 6 процесс пропарки нормально завершен 1) задать новый режим пропаривания и запустить ТП 2) подать сигнал в цех на выгрузку партии

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: