Курсовая работа: Функциональная схема автоматизированного контроля обработки железобетонных изделий в камерах периодического действия
В организации обслуживания технологического процесса большую роль играют локальные (местные) системы управления технологическим оборудованием и процессами и предназначены для контроля и управления отдельными, несвязанными между собой системами регулирования и в иерархии образуют нижний уровень. Эти системы управления являются одноконтурными и для синхронного управления такими системами, наилучшим будет использование в управлении контроллера. Так как при непрерывном характере производства основной задачей автоматизации является автоматическое регулирование параметров, а при дискретном производстве наиболее подходит программно логическое управление.
Решение поставленных задач предусматривает целый комплекс вопросов по проектированию и модернизации существующих и вновь разрабатываемых систем автоматизации технологических процессов и производств.
Широкое внедрение систем автоматизации приносит промышленности кроме прямого экономического эффекта существенный организационный эффект, так как требует специалистов высокой квалификации, и, следовательно, повышает общий уровень организации производства (уменьшает степень неупорядоченности) и его культуры, улучшает стиль и эффективность руководства и т.д.
Уровень механизации и автоматизации производственных процессов сегодня является одним из важнейших показателей научно-технического прогресса в стране.
1. Общие сведения
В настоящее время в зависимости от качества применяемых цементов и бетонов, а также требуемых сроков сокращения твердения бетона в изделиях, изготавливаемых по той или иной технологии, дополнительное ускорение твердения бетона достигается путем применения:
а) механических воздействий — принудительное перемешивание с активизацией смеси, уплотнение бетонных смесей путем вибрирования с пригрузом, повторное и поличастотное вибрирование, вибропрессование, прокатка изделий и т. п.;
б) химических воздействий — введение химических добавок — ускорителей твердения, предварительная гидратация цемента, а также обработка газами;
в) физических воздействий — главным образом применение тепловой обработки (пропаривание, автоклавная обработка, электропрогрев, обогрев горючими газами, обработка в водной и масляной среде и др.).
Тепловлажностная обработка изделий на базе цементобетона значительно ускоряет твердение и улучшает при определенных условиях качество изделий по сравнению с твердением их в естественных условиях. Тепловлажностная обработка изделий придает им за несколько часов прочность, равную 50% проектной, приобретаемой ими лишь через 28 суток естественного вызревания.
Тепловлажностная обработка железобетонных изделий обеспечивается созданием горячей (в пределах от 60 до
200° С в зависимости от технологического процесса) и влажной (ωвл = =100%) среды. Создание горячей среды с температурой до 100° осуществляется в пропарочных камерах, с температурой 150—200°С — в автоклавах.
Для технологического процесса существенное значение имеет скорость подъема и понижения температуры.
В настоящее время тепловую обработку железобетонных изделий в среде насыщенного водяного пара осуществляют в камерах твердения непрерывного и циклического действия. Камеры непрерывного действия подразделяются на напольные, проходные или тупиковые и вертикальные башенные. Тепловая обработка осуществляется в этих камерах при определенном значении температур среды в каждой зоне и перемещением изделия в этих температурных зонах.
Наиболее распространенными камерами пропаривания являются ямные и тоннельные установки периодического (циклического действия). В отличие от ямных камер, где осуществляется тепловая обработка крупноразмерных изделий, а загрузка и выгрузка осуществляется в вертикальной плоскости, в камерах тоннельного типа пропариваются изделия небольших размеров и операции загрузки и выгрузки осуществляются в горизонтальной плоскости.
На большинстве заводов и полигонах наибольшее применение нашли камеры тепловой обработки ямного типа. Регулирование температуры в камере происходит при изменении притока пара, что осуществляется закрытием или открытием паровых вентилей.
Исследования характеристик ямной камеры как объекта автоматического регулирования по температуре показали, что переходный процесс повышения температуры камеры при полностью открытом паровом вентиле имеет экспоненциальный вид.
Наряду с ямными камерами твердения на заводах сборного железобетона применяют кассетные установки для пропаривания плоскокалиброванных изделий, Тепловая обработка в кассетных установках осуществляется путем контактного прогрева отформованных в них изделий, разделяемых друг от друга металлическими листами. Группа изделий располагается между паровыми рубашками.
Переходный процесс набора температуры в камерной установке во времени при полностью открытом паровом вентиле имеет вид экспоненты. Постоянная времени кассетных установок лежит в пределах от 0,1 до 0,5 ч для обычных и от 0,2 до 1 ч — для железобетонных.
При изучении пропарочной камеры как объекта регулирования установлено, что: тепловой процесс в камере обладает положительным коэффициентом самовыравнивания; процесс нарастания температуры среды при поступлении или сбросе пара происходит по экспоненциальному закону; постоянная времени этой экспоненты достаточно велика. Таким образом, пропарочная камера для системы авторегулирования является звеном инерционным с большой постоянной времени.
Математическим выражением теплового баланса для тепловой обработки будет равенство поступающего Qп и расходуемого тепла. Поступающая тепловая энергия расходуется на повышение температуры среды в объекте и на покрытие утечек тепла Qy . В распространенных до последнего времени системах автоматического регулирования температуры программируется последовательность и длительность этапов процесса тепловой обработки с позиционным регулированием температуры изотермического прогрева.
Для автоматического регулирования температуры в пропарочной камере широкое применение получили схемы с двухпозиционным элементом регулирования.
Экспериментальные исследования показывают, что постоянная времени теплового процесса в камере во много раз больше, чем постоянные времени других структурных элементов системы автоматического регулирования температуры в пропарочной камере.
Установки автоматического регулирования тепловой обработки железобетонных изделий, применяющиеся в настоящее время, можно разделить на две основные группы.
1. Установки регулирования на базе программных регуляторов, отрабатывающих необходимую программу тепловой обработки: подъем, изотермическую выдержку и спуск температуры (установки на базе программных регуляторов типа ПРТЭ, ЭРП, ПРЗ, ПУСК-ЗС).
2. Установки регулирования на базе регуляторов стабилизации, использующие дополнительные приборы и приспособления для осуществления подъема и спуска регулируемой температуры: установки на базе электронных автоматических мостов с регулирующим устройством (ЭМД, МСР и др.);установки на базе термосигнализаторов (ТСГ, ТС и др.).
Установка на базе регулятора ПРЗ (состоит из пневматического регулятора, использующего энергию сжатого воздуха; в качестве исполнительного устройства применен пневматический исполнительный механизм) в условиях заводов железобетонных изделий оказалась ненадежной. Использование установок с термосигнализатором типа ТСГ и ТС ограничено, так как длина капилляра, соединяющего термобаллон со вторичным прибором, не превышает 60 м. Установки с использованием электронных мостов очень дороги и их применение экономически невыгодно.
В промышленности применяют еще ряд установок, использующих другие регуляторы, но они также имеют недостатки в схеме или конструкции.
В результате всесторонних исследовании применяемых систем для автоматического регулирования тепловлажностной обработки железобетонных изделий установлено, что наиболее надежными и качественными являются системы на базе регуляторов ПРТЭ-2М и ЭРП.
Ниже рассматриваются лишь основные системы автоматизации кассетных установок, применяющиеся в производстве сборного железобетона.