Автоматизация бетоносмесительного цеха

1. Характеристика объекта автоматизации

 

В состав материалов для изготовления железобетона входят цемент, заполнители (песок, щебень, гравий), вода, арматурные изделия. По специальным  требованиям в бетонную смесь  вводят добавки, увеличивающие ее пластичность, ускоряющие твердение бетона, а также  улучшающие его заданные свойства (например, водонепроницаемость, морозостойкость).

Склады, на которые доставляют вышеуказанные  материалы, подразделяют на склады заполнителей и цемента.

В состав складов заполнителей бетонных заводов  входят приемные устройства с разгрузочными  механизмами, открытые или закрытые штабельные площади для раздельного  хранения заполнителей по фракциям, сооружения и механизмы для штабелирования и непрерывной подачи материалов и устройства для их подогрева в зимнее время.

На большинство  предприятий сборного железобетона щебень завозят по железной дороге, а песок и гравий — автомобильным  транспортом. На бетонные заводы, расположенные  у водных путей сообщения, заполнители  транспортируют баржами и выгружают  на береговые склады в штабеля, отсыпаемые при помощи системы ленточных  транспортеров.

На заводы железобетонных изделий цемент обычно доставляют по железной дороге в вагонах  различных типов: в специализированных цементовозах-цистернах с пневматической выгрузкой, в саморазгружающихся цементовозах-вагонах  бункерного типа. Из железнодорожных  цистерн цемент разгружают с помощью  сжатого воздуха и подают на значительные расстояния по трубопроводу на склад.

Со складов  цемент и заполнители помещают в  расходные бункера бетоносмесительного  цеха. Цемент подают в бункера пневматическим подъемником, а заполнители —  наклонным ленточным конвейером. В нижней части бункеров для цемента  и заполнителей устанавливают автоматические весовые дозаторы, а также дозаторы для воды.

Бункера для цемента и заполнителей оборудованы  указателями уровня материалов. Механизмами  дозировочного отделения управляет  оператор с центрального пульта. Из бункеров через дозаторы сухие материалы  попадают в бетоносмеситель, приемная воронка которого имеет двухрукавную течку с перекидным клапаном. Изменяя положение клапана, материалы направляют в тот или другой бетоносмеситель. Вода из водопроводной магистрали подается в дозатор, а из него - - в барабан бетоносмесителя. По окончании перемешивания готовая бетонная смесь выгружается в бункера для подачи в формовочный цех.

По принципу работы бетоносмесительные установки  разделяют на смесительные машины периодического и непрерывного действия. В первых установках используют машины с периодически повторяющейся загрузкой, перемешиванием и выгрузкой, В установках непрерывного действия загрузка, перемешивание и  выгрузка смеси ведутся непрерывно.

Примером  автоматизированного бетоносмесительного  цеха является функциональная схема. Здание бетоносмесительного цеха разделено  по ярусам. В первом верхнем отделении  расположены механизмы приема и  распределения цемента и заполнителей (циклон, поворотная воронка и пр.). Цемент транспортируется по трубопроводу сжатым воздухом и направляется в  циклон, где он оседает и шнеком направляется в отсек бункера.

Для очистки  воздуха, выходящего из циклона, установлен фильтр* Очищенный воздух из фильтра выбрасывается в атмосферу, а уловленный цемент направляется в бункер. Заполнители подаются в поворотную воронку транспортером и распределяются по бункерам.

Во втором нижнем отделении размещены весовые  дозирующие устройства (дозаторы) цемента, заполнителей и воды. Смеси на стационарных, инвентарных и мобильных бетоносмесительных установках цикличного действия со смесителями  вместимостью от 250 до 3000 л по загрузке. Аппаратура, входящая в комплект, позволяет автоматизировать смесительные установки, построенные по партерной или вертикальной схемам. Комплект позволяет выпускать системы автоматаческого управления бетоносмесительными установками с высшим уровнем автоматизации, включая программное управление заданием марок, автоматическое введение поправок на влажность, регистрацию заданного и фактического состава смеси и вывод информации на централизованные системы управления производством.

Цемент  и заполнители, отвешенные в дозаторах  в заданных пропорциях, направляются в сборную воронку, В нижней части  воронки имеется двухрукавная течка, направляющая сухую смесь в бетоносмеситель, в котором смесь цемента, заполнителей и воды перемешивается.

По истечении  необходимого времени смесь выгружается  из бетоносмесителя и поступает в раздаточный бункер. По окончании выгрузки цикл приготовления смеси повторяется. Транспортер направляет готовую бетонную смесь в формовочный цех.

Управление  механизмами бетоносмесительного  цеха может быть как дистанционным  с центрального пульта, так и местным. На центральный пульт выносят  приборы контроля уровня материалов, расхода и др.

При работе бетоносмесительного цеха, в каждой технологической линии имеются  два бетоносмесителя, приводами которых являются асинхронные короткозамкнутые двигатели. Управление двигателями, а следовательно, смесителями ведется релейно-контактной аппаратурой; оно может быть дистанционным (с пульта) и местным. Перевод с местного управления на дистанционное и наоборот производится универсальными переключателями.

Одной из основных операций, в цехе является обеспечение автоматического дозирования  компонентов. Заводы железобетонных изделий  оснащены автоматическими весовыми дозаторами, обеспечивающими точность взвешивания цемента и добавок  ± 1%, а песка и щебня ±2%. Для  этой цели используют циферблатные дозаторы порционного действия.

Автоматизированные  бетоносмесительные установки, кроме  дистанционного управления работой  механизмов, имеют автоматические регуляторы процессов заполнения и опорожнения  дозаторов, режимов взвешивания, процессов  загрузки и выгрузки бетоносмесителей, режима перемешивания.

При автоматизированном управлении увеличивается производительность бетоносмесительной установки, повышается качество бетонной смеси, сокращается  число обслуживающего персонала, так  как необходимы только операторы  на пульте и дежурные механики и монтеры, наблюдающие за работой механизмов и аппаратуры.

Для комплексной  автоматизации процессов приготовления  бетонной смеси разработан агрегатированный комплект аппаратуры, который является универсальным и охватывает все  операции, начиная с подачи материала и кончая выдачей готовой бетонной Цемент поступает в расходный бункер по вертикальному винтовому конвейеру. Из расходного бункера он подается в смеситель дозатором. Подачу цемента регулируют за счет изменения частоты вращения винта дозатора.

Заполнители подают в расходные бункера двумя  ленточными питателями, оборудованными загрузочными устройствами.

В зоне загрузки находится шибер, регулирующий производительность питателя.

Во время  приготовления раствора ленточный  питатель 9 выдачи бетонной смеси отключается  и устанавливается лоток, по которому раствор поступает к растворонасосу.

Установка имеет  автоматизированное управление.

Автоматизированные  бетоносмесительные установки производительностью соответственно 30 и 60 мЗ/ч предназначены для приготовления бетонной смеси и выдачи отдозированных компонентов в автобетоносмесители. Установки блочной конструкции. Они имеют по четыре бункера для заполнителей: три для щебня и один для песка. Установки различаются производительностью и массой.

1— дозаторы  заполнителей, 2 — нижний сборный  ленточный конвейер, 3 — наклонный  ленточный конвейер, 4—расходный  бункер заполнителей, 5 — двухрукавная воронка, 6 — ленточный конвейер, 7 — питатель, 8 — расходный бункер цемента, 9 -- фильтр,  10 -- расходный бак воды, И -- дозатор цемента,  12,  18 -трехходовые краны, 14 — рукав для отвода воды, 15 — насос-дозатор, 16 — бетоносмеситель, 17 — копильник, 18 — тарировочный дозатор цикличного действия, 19 — автобетоносмеситель, 20 — нижняя двухрукавная воронка, 21 — верхняя двухрукавная воронка

Рисунок 1. Технологическая  схема установки  непрерывного действия

 

Установка состоит из смесительного отделения, расходного бункера цемента, блока  управления, дозировочного отделения  и наклонного ленточного конвейера.

Дозировочное  отделение заполнителей включает в  себя расходные бункера четырех  фракций вместимостью 34 мЗ, под каждым из которых смонтирован весовой дозатор. Расходные бункера заполнителей загружают с помощью ленточных конвейеров. Заполнители выдаются послойно на нижний сборный ленточный конвейер 2, а с него на наклонный ленточный конвейер. Затем они поступают в бетоносмеситель.

Смесительное  отделение состоит из бетоносмесителя непрерывного действия, расходного бункера цемента с весовым дозатором и системы подачи воды с насосом-дозатором.

Для выдачи готовой бетонной смеси в автобетоновозы служит копильник.

Установки предназначены для работы при  положительных температурах наружного  воздуха. Если установками пользуются при отрицательных температурах, их нужно размещать в закрытых утепленных помещениях. Масса основного  оборудования установок соответственно 28,5 и 33 т. Установку обслуживают два  человека.

 

Устройство и работа системы  управления бетоносмесительной установкой.

 

Система управления обеспечивает работу весодозирующего и смесительного оборудования бетоносмесительной установки в автоматическом режиме. Оператор должен только ввести заявку на приготовление бетонной смеси с клавиатуры компьютера, после чего процесс приготовления бетонной смеси

выполняется автоматически. Система рассчитывает параметры  замеса и общее количество  замесов, учитывает влажность компонентов, контролирует выполнение необходимых  условий для начала техпроцесса. Должны быть  в наличии компоненты в расходных бункерах, исправно оборудование, транспорт под смесителем и  т.д.

Затем открываются затворы  бункеров, и производится дозирование  компонентов бетонной смеси по весу, и в одном дозаторе заполнителей дозирование компонентов производится также по объему. После окончания  процесса дозирования всеми дозаторами исходные компоненты из дозаторов высыпаются в смеситель, в котором производится  перемешивание бетонной смеси и затем выгрузка в транспорт.

Весь техпроцесс постоянно  контролируется. При любых отклонениях  в техпроцессе или ошибках  в работе оборудования система управления пытается самостоятельно решить возникшую  проблему, и только после нескольких неудачных попыток выдает сообщение  об ошибке оператору.

После каждого замеса система  записывает в базу данных отчет о  выполненном замесе, а после выполнения всей заявки отчет о выполненной  заявке. Это позволяет вести полный учет заявок, отгрузок потребителю, расхода  компонентов и выхода бетона. Отчеты в базе данных сохраняются не менее  одного месяца и могут быть переведены в архив для более длительного  хранения.

Система управления поддерживает  температуру горячей воды в расходных  баках, в заданных пределах и использует для дозирования бак с температурой воды находящейся в допуске по рецепту на приготовление бетонной смеси.

Система управления способна работать как в автономном режиме, так и в составе локальной  сети. В этом случае сменное  задание, отчеты, база данных и т.д. могут быть размещены на сетевом сервере, а  функции оператора бетоносмесительной установки могут быть, как незначительно  ограничены, так и сведены только к контролю за техпроцессом и действиям в аварийных ситуациях.

 
 
Программное обеспечение системы  управления имеет дружественный  оператору интерфейс. Все параметры  технологического процесса выводятся  на красочную мнемосхему в удобном для восприятия виде. Команды от оператора вводятся через стандартную клавиатуру с использованием сравнительно небольшого количества легко запоминающихся клавиш, кроме того, используемые в конкретной ситуации клавиши всегда выводятся в соответствующей строке подсказки.

 

 

 

 

Мнемосхема

 

На мнемосхеме бетоносмесительной установки представлена в графическом  виде  условная схема оборудования бетоносмесительной установки, на которую  в режиме мультипликации выводится  состояние органов управления, состояние  техпроцессов, параметров техпроцессов и т.д.  К оборудованию бетоносмесительной  установки относятся:

 

Расходные бункеры компонентов  бетонной смеси баки воды и химдобавок, изображенные в верхней части мнемосхемы. Заполненные бункеры имеют в верхней части надпись с наименованием материала и закрашены цветом, близким к цвету реального компонента бетонной смеси. Число внутри бункера показывает влажность компонента в процентах. Пустой бункер не имеет перечисленных выше  характеристик и легко идентифицируется. Два бака воды окрашены голубым цветом, если они залиты водой и имееют каждый по два цифровых параметра: верхнее число указывает заданную для автоматического поддержания температуру, а нижнее число - текущую температуру воды. Если воды в баке нет, числа отсутствуют и бак "пустой". Если имеются химдобавки, то на мнемосхеме соответствующий бак добавки заполнен цветом химдобавки и выведено ее наименование. Внизу конусной части бункеров и внизу сливных труб баков изображены затворы, которые открываются по команде на дозирование компонентов. Если материал в бункере есть, показывается процесс его высыпания в дозатор.