Технологический процесс получения бетонной смеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологический процесс приготовления бетонной смеси и расчет технологических параметров

Технологический процесс получения бетонной смеси состоит из четырех последовательных стадий: приемки, аккумулирования и дозировки компонентов, приготовления и выдачи бетонной смеси. Параллельно с этими технологическими стадиями могут производиться операции по активизации вяжущего, а также по обработке воды.

Технологический расчет бетоносмесительного отделения в соответствии с выбранной технологической схемой сводится к определению основных технологических показателей цеха (производственной мощности часовой производительности, требуемого объема барабанов смесителей, часовой и технической производительности смесительной машины).

Производственная мощность бетоносмесительного цеха должна соответствовать мощности всех основных производственных линий, входящих в состав цеха. Для определения годовой производительности бетоносмесительного цеха должно быть найдено необходимое число смесительных машин и продолжительность цикла приготовления одного замеса.



Рис. Принципиальная схема приготовления бетонной смесиСтадии процесса: I - приемка мате-риалов; II - аккумулирования и дозирования компонентов; III - перемешивание смеси; IV - выдача смеси; 1 - пневмотранспорт цемента; 2, 4 - циклон и фильтры; 3 - питатель; 5 - загрузочное устройство; 6 - транспортер; 7 - емкости для воды и жидких добавок; 8 - емкости для хранения материалов; 9, 10 - верхние и нижние ограничители уровня; 11, 12, 13, 14 - дозаторы; 15- загрузочная воронка; 16- перекидной клапан; 17 - бетономешалки; 18 - раздаточные бункера; 19 - устройство для активации цемента

Число бетоносмесителей в цехе рассчитывается исходя из производительности одной машины и коэффициента использования оборудования



где пб- количество бетоносмесителей, шт.; Гп - годовая програм- * ма, м3; \/б - емкость бетоносмесителя, л; Кв- коэффициент выхода бетона; т - количество замесов в 1 ч; Рд - действительный фонд времени, ч; Ки - коэффициент использования оборудования (0,8).

Часовая производительность бетоносмесителя определяется по Формуле

где m - нормативное число замесов (циклов) в 1 ч; Кв - коэффициент выхода бетона.

ИЛИ

Продолжительность цикла приготовления одного замеса, мин, будет равна

Тц=t1+t2+t3,

где - заданная длительность перемешивания, сек (для тяжелых бетонов 60-300 сек, легких - 300-500 сек); \2 -- время-загрузки (обычно 10-15 сек);

13 - продолжительность выгрузки, сек, принимается в зависимости от типа бетономешалки, состава и подвижности бетонной смеси от 30 до 50 сек.

Нормы проектирования бетоносмесительных цехов:

Количество замесов в 1 ч для смесителей емкостью 325 л и выше:

с принудительным перемешиванием жестких смесей 20 замесов

со свободным падением пластичных смесей 30

то же жестких смесей 15

для бетонных смесей на легких заполнителях 15

для ячеистых силикатных бетонов 10

Коэффициент выхода бетона:

для тяжелых бетонных смесей 0,67

для растворов 0,80

для бетонов из легких заполнителей 0,75

для ячеистых силикатных смесей 0,8

Требуемый объем (м3) барабанов смесительных машин находится по формуле

где Пч - часовая производительность, м3.

Таким образом, годовая производительность бетоносмесительного цеха будет равна

Где Fд - расчетный (действительный) фонд времени работы оборудования, ч; \/б - емкость барабана, м3; пг - количество смесительных машин в цехе.

Фактическая производительность цеха, м3/ч, по выбранному количеству смесителей и их вместимости

где - геометрический объем бетоносмесителя, л; (3 - коэффициент выхода бетона, |3=0,85; пб - число смесителей; т - количество циклов работы смесителя в час; ки - коэффициент использования технологического оборудования с учетом времени на планово-преду- предительные ремонты, ки = 0,8.

Важным показателем работы бетоносмесительного цеха является получение бетона, однородного по прочности. Коэффициент однородности бетона не должен быть меньше 0,6.

Для обеспечения непрерывности работы бетоносмесительного отделения в технологической схеме производства предусматриваются расходные бункера для запаса вяжущего и заполнителей. Емкость расходных бункеров определяется исходя из времени хранения запаса материалов 3Н) обеспечивающего нормальную работу бетоносмесительной установки: для цемента 2-3 ч; для заполнителей 1-2 ч.

По существующим нормам количество отсеков расходных бункеров ограничивается в пределах: для щебня - 4; для песка и цемента - по 2 шт.

Приготовление бетонной смеси в установках непрерывного действия (рис. 2.8) включает в себя непрерывное выполнение тех же самых операций, как и в установках и заводах цикличного действия: приемку материалов, аккумулирование и дозирование компонентов, перемешивание смеси, выдачу смеси.

Для непрерывного приготовления бетонной смеси применяются двухвальные смесители шнековото типа или же гравитационные непрерывного действия.

Переход от порционного приготовления к непрерывному намного облегчает полную автоматизацию процесса. Поэтому наибольшее распространение получают заводы-автоматы и цехи-автоматы,

Работа смесительных установок в цехах-автоматах обычно построена по технологической схеме, показанной на рис. 2.8. Выдача исходных материалов выбор марки бетона, дозирование, перемешивание компонентов, выдача смеси на транспортные средства и весовой контроль выпускаемой продукции осуществляются в цехе автоматически по программе, зашифрованной в перфокарте. Себестоимость приготовления смеси и расход электроэнергии в цехе-автомате непрерывного действия примерно в 1,5 раза меньше, чем на такой же установке периодического действия. Выбор выгодного применения установок непрерывного действия зависит от предполагаемого объема работ и стабильности режима потребления бетона.

бетоносмесительный цех цикличный дозировочный



Рис. Схема бетоносмесительного отделения непрерывного действия: 1 - доставка заполнителей; 2 - подача заполнителей; 3, 4 - питатели; 5 - раздаточный бункер; 6 - смеситель непрерывного действия; 7 - сборная воронка; 8 - вибротранспортер; 9 - бункер для заполнителей; 10 - маятниковый дозатор; 11 - дозатор цемента; 12 - бункер цемента; 13 - дозатор воды; 14 - бойлер; 15 - дозатор добавок; 16 - ковшовый элеватор; 17 - силосная банка для цемента; 18 - установка для подготовки добавок; 19 - винтовой конвейер; 20 - пневматическая подача цемента; 21 - шнековый разгрузчик; 22 - приемный бункер; 23 - автоцементовоз

Вместимость расходных бункеров установки определяют по 2-- 3-часовому запасу соответствующих компонентов при непрерывной работе установки. Транспортирующие устройства рассчитывают исходя из возможности заполнения расходных бункеров соответствующими составляющими бетонной смеси за время двойного расхода материалов по расчетной производительности установки.

Производительность (м3/год) заводов непрерывного действия

ПГ=0,95*ПП*nб*ГД

где 0,95 - коэффициент снижения паспортной производительности смесителя; Пп - паспортная производительность смесителя, м3/ч; пб - количество смесителей непрерывного действия; Гд - действительный годовой фонд времени, ч.

По компоновке оборудования в вертикальной плоскости бетоносмесительные установки делятся на одноступенчатые и двухступенчатые. Для установок с одноступенчатой компоновкой (рис.) требуется лишь однократный подъем составляющих смеси.

Рис. Схема одноступенчатой бетоносмесительной установки: 1, 10- бункера; 2,7 - конвейеры; 3 - расходный бункер песка и щебня; 4 - питатель; 5 силос цемента; 6 - дозатор песка и щебня; 8 - дозатор цемента; 9 бетоносмеситель; 11 - пульт управления

Затем они перемещаются самотеком под действием силы тяжести в агрегаты, расположенные ниже. Все основные агрегаты расположены один под другим по вертикали. Заполнители подаются из приемного бункера 1 наклонным ленточным конвейером 2 вверх на поворотный ленточный питатель 4 и через него в соответствующие отсеки расходного бункера 3. Цемент сжатым воздухом направляется по трубе в циклоны (где он очищается от воздуха), из которых поступает в силос 5 и далее винтовым конвейером 7 - в дозатор 8. Отмеренные дозаторами песок, щебень, цемент и вода поступают в бетоносмеситель 9 принудительного действия. Готовая смесь выгружается в раздаточный бункер 10 и из него выдается в транспортные средства. Работой установки управляет один оператор с пульта 11.

В бетоносмесительной установке с двухступенчатой компоновкой (рис.) песок и щебень поднимаются дважды - первоначально ковшовым конвейером 4 через поворотную воронку 5 в отсеки расходного бункера 3 и вторично из отсеков после дозирования в дозаторе 2 скиповым подъемником 10 в бетоносмеситель 8.



Рис. Схема двухступенчатой бетоносмесительной установки: 1,3- приемный и расходный бункера; 2 - дозатор песка и щебня; 4 - ковшевой конвейер; 5 - поворотная воронка; 6 - силос цемента; 7 - дозатор цемента; 8 - бетоносмеситель; 9 - кабина управления; 10 - скиповый подъемник

Бетонорастворосмесители

Бетоносмесители, как и дозаторы, относятся к основному технологическому оборудованию, предназначенному для приготовления бетонных смесей.

> Классификация смесителей

Получение бетона и раствора заданных марок и свойств, отвечающих соответствующим требованиям, обеспечивается совокупностью многих факторов, из которых первостепенное значение имеют качество исходных компонентов и эффективность работы смесительного оборудования. Для приготовления бетонов и растворов применяются смесители различной конструкции.

Смесители классифицируются по следующим признакам: по технологическому назначению - для приготовления бетонов разных видов (тяжелого, ячеистого, силикатного, керамзи- тобетона, полимербетона и т. п.), для приготовления строительных растворов;

по характеру работы - цикличные и непрерывного действия;

по способу смешения - гравитационные (барабанные) и принудительного действия (лопастные);

по конструкции рабочих органов - с цилиндрическим и грушевидным барабаном, с двухконусным барабаном, с вертикально расположенными смесительными валами (тарельчатого типа) и с горизонтально расположенными смесительными валами (лоткового типа);

по способу перебазирования - передвижные и стационарные. В смесителях непрерывного действия исходные компоненты загружаются, смешиваются и разгружаются непрерывно. Их используют при массовом производстве одномарочных смесей, как правило, в установках или линиях непрерывного действия.

Наибольшее распространение получили цикличные смесители гравитационные с грушевидным барабаном, принудительного действия с вертикально расположенными смесительными валами (роторные и турбулентные) и других конструкций. Основными параметрами цикличных смесителей являются объем готового замеса и вместимость смесителя по загрузке. В табл. приведена вместимость цикличных смесителей.

Таблица Вместимость цикличных смесителей, л

Бетоносмесители	Растворосмесители
Вместимость по загрузке	Объем готового замеса	Вместимость по загрузке	Объем готового замеса
100	65	40	30
250	165	80	65
500	330	150	125
750	500	325	250
1200	800	500	400
1500	1000	1000	800
2400	1600
3000	2000	1500	1200
4500	3000

Большое влияние на качество перемешивания оказывает его продолжительность, которая в смесителях цикличного действия определяется с момента загрузки всех материалов до начала выгрузки. При недостаточной продолжительности перемешивания ухудшается однородность бетона и понижается его прочность. Увеличение продолжительности перемешивания сверх оптимального, соответствующего получению однородной бетонной смеси, мало сказывается на свойствах бетона.

Оптимальная продолжительность перемешивания зависит от состава, характеристики бетонной смеси и типа применяемого смесителя. При перемешивании тяжелых бетонных смесей в смесителях свободного падения наименьшая продолжительность перемешивания в зависимости от подвижности бетонной смеси и объема смесителя может назначаться в соответствии табл.3.2. Для приготовления малоподвижных и умеренно жестких смесей продолжительность перемешивания следует увеличивать в 1,5 - 2 раза. В смесителях принудительного действия перемешивание крупнозернистых смесей обычно продолжается 2-3 мин, мелкозернистых - 3 - 5 мин.

Таблица Наименьшая продолжительность смешения бетонной смеси на плотных заполнителях, с

Объем готового замеса, л	В гравитационных смесителях при подвижности смеси, см	В смесителях принудительного действия
	3…8	более 8
500 и менее	75	60	50
Более 500	120	90	50



Рис. Схемы приготовления бетонной смеси в бетоносмесителях: а - цикличного действия; 1 - загрузка материалов; 2 - перемешивание; 3 - выгрузка бетонной смеси; б - непрерывного действия; в - в гравитационном; г - принудительного смешения

Таблица Наименьшая продолжительность смешения бетонной смеси на пористых заполнителях, с

Объем готового замеса, л	Средняя плотность, кг/м3
	Более 1700	1100...1700	1000...1400	1000 и менее
500 и менее	105	120	150	180
500... 1000	120	150	180	210
Более 1000	150	180	210	240

Примечания: 1. Значения наименьшей продолжительности смешения приведены для смеси на пористых заполнителях подвижностью менее 3 см и жесткостью 20 с. и менее. 2. Для смесей подвижностью 3...8 см продолжительность смешения снижается на 30 с, а подвижностью более 8 см на 45 с. 3. Для смесей жесткостью более 20 с. продолжительность смешения увеличивается на 60 с

Смесители непрерывного действия характеризуются производительностью, зависящей от конструкции и режима работы смесителя и характеристик составляющих компонентов смеси. В табл. 3.2 и 3.3 приведены значения наименьшей продолжительности смешения в зависимости от типа смесителя, вида и характеристики смеси.

Бетоносмеситель СБ-91 (рис.) состоит из рамы, смесительного барабана, траверсы со встроенным редуктором, механизма вращения и механизма опрокидывания барабана.

Гидрокинематическая схема бетоносмесителя СБ-91 показана на рис.

Рис. Бетоносмеситель СБ-91: 1 - барабан; 2 - стойка; 3 - траверса; 4 - редуктор; 5 - электродвигатель; 6 - опора траверсы

Рис. Гидрокинематическая схема бетоносмесителя СБ-91: 1 - бак для масла; 2 - фильтр; 3 - гидрораспределитель; 4 - гидроцилиндр; 5 - рычаг; 6 - траверса; 7 - смесительный барабан; 8 - редуктор; 9 - клапан; 10 - гидронасос; 11 - электродвигатель



Рис. Бетоносмеситель СБ-93: 1 - корпус-чаша; 2 - крышка; 3 - вытяжной патрубок; 4 - мотор-редуктор; 5 - пульт управления; 6 - центральный стакан; 7 - главная труба; 8 - разгрузочный затвор; 9 - загрузочный люк для заполнителей; 10, 17- наружный и внутренний очистные скребки; 11 - ротор; 12 - пневмоцилиндр; 13 - пружина; 14 - загрузочный патрубок для цемента; 15. 16 - верхняя и донная лопасти

Бетоносмеситель СБ-93 (рис.) состоит из неподвижного корпуса 1, ротора 11, крышки 2, мотор-редуктора 4, затвора 8, приводимого в движение пневмоцилиндром, и пульта управления 5. На крышке смесителя смонтирован загрузочный люк 9, вытяжной патрубок 3 для соединения с аспирационной системой и штуцер для подачи воды. Ротор служит рабочим органом смесителя.



Рис. Пневмокинема- тическая схема бетоносмесителя СБ-93: 1 - подшипники качения; 2 - зубчатые колеса; 3 - зубчатый венец; 4 - воздухораспределитель; 5 - запорный вентиль; 6 - пневмоцилиндр

На роторе с помощью стоек жестко закреплены две лопасти для смешения верхнего слоя смеси и внутренний очистной скребок. Донные смешивающие лопасти и наружный очистной скребок крепятся к ротору подвижными держателями и снабжены пружинными амортизаторами, предохраняющими ротор и привод в целом от перегрузок при попадании инородного тела между лопастями и корпусом.

Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-93 включает в себя механизм вращения ротора и пневматическую систему разгрузочного секторного затвора. Мотор-редуктор состоит из электродвигателя, зубчатой передачи и планетарной зубчатой передачи, центрального зубчатого колеса, трех промежуточных колес и зубчатого венца с внутренним зацеплением. Крутящий момент передается ведомому валу, на котором через муфту закреплен ротор смесителя.

Классификация дозировочного оборудования

Для получения бетонной смеси или раствора заданного состава необходимо правильно отмеривать количество составляющих перед поступлением их в смеситель. Процесс отмеривания материалов называется дозированием. Заданное количество составляющих можно измерять по объему или по массе или по объему с корректированием массы (для легких заполнителей). Отклонение от заданного количества содержания дозы того или иного материала называют погрешностью дозирования и измеряют в процентах. Согласно ГОСТ 7473-85, допускаемая погрешность дозирования для вяжущих, воды и добавок составляет ±2 %, для заполнителей - ±2,5 %.

Устройства для отмеривания количества составляющих называют дозаторами.

Цикличные дозаторы работают следующим образом: дозу материала отмеривают (по объему или массе) в мерном бункере и выгружают из него. Затем цикл повторяют.

По принципу действия различают дозаторы объемные, весовые и смешанные (объемно-весовые), однокомпонентные и двухкомпонентные.

Объемные дозаторы сыпучих материалов наиболее просты по конструкции, однако, точность дозирования их невысокая. Она зависит от физико-механических свойств (влажности, крупности, плотности) сыпучих материалов, а также от способа заполнения мерных сосудов (интенсивности и высоты наполнения, степени уплотнения). Точность дозирования снижается с увеличением крупности материалов, интенсивности и высоты их падения (истечения).

Объемные дозаторы жидкости в отличие от дозаторов сыпучих материалов дают возможность более точно дозировать жидкость, так как ее плотность при постоянной температуре изменяется незначительно.

Весовые дозаторы сыпучих материалов более сложны по конструкции, но позволяют дозировать с меньшей погрешностью. Влияние ряда факторов (крупности, плотности, интенсивности наполнения, высоты падения и степени уплотнения материалов) на погрешность взвешивания в значительной степени сглаживается.

Такой вид дозирования применяют на всех установках средней и большой производительности.

Объемно-весовые дозаторы используют при отмеривании двух материалов, причем один из них по объему, а другой досыпают до заданной суммарной массы.

Однокомпонентные весовые дозаторы цикличного действия могут дозировать только один компонент смеси.

Двухкомпонентные весовые дозаторы цикличного действия могут отмеривать два компонента бетонной смеси за цикл действия.

По способу управления различают дозаторы с ручным, дистанционным и автоматическим управлением.

При ручном управлении цикличных дозаторов затворы бункеров открывает и закрывает машинист.

При дистанционном управлении загрузку дозирование и выгрузку производят с пульта управления. Наблюдая за стрелками циферблатных указателей, нажимают кнопки (ключи, тумблеры) после достижения стрелками заданных значений доз.

При автоматическом управлении загрузка, дозирование и выгрузка материалов происходят автоматически, т.е. без вмешательства машиниста. Электрическая схема таких дозаторов позволяет автоматизировать их работу.

В цикличных дозаторах ручное и дистанционное управление используют как на объемных, так и на весовых дозаторах, автоматическое - только на весовых.

По схеме подвески весовых бункеров различают рычажные и безрычажные дозаторы, т.е. на тензометрических преобразователях. В дозаторах второго типа мас-са материала воспринимается тензорезисторами и преобразуется в электрические сигналы, которые передаются в систему автоматики бетоносмесительного завода или цеха. Так как в дозаторах на тензорезисторах отсутствует весовая рычажная система, то их конструкция значительно проще и позволяет дозировать с меньшей погрешностью по сравнению с рычажными дозаторами.

Дозирующие устройства должны обеспечивать равномерную подачу материала из бункера в дозатор в соответствии с заданным режимом, отмеривание и регистрацию определенного количества (или расхода) материала, равномерную выдачу материала в технологический поток.

Дозирование материала по массе взвешиванием порций на автоматических весовых дозаторах, при прочих равных условиях, обычно обеспечивает большую точность по сравнению с объемным дозированием в сосудах выверенной емкости.

Меньшая точность дозирования по объему объясняется различной уплотненностью одних и тех же веществ (например, плотность насыпного цемента может колебаться до 50 %), их непостоянным гранулометрическим составом (плотность насыпного песка и щебня в зависимости от крупности их зерен может меняться до 30 %) и влиянием влажности материала. Поэтому при объемном дозировании надо вводить соответствующие поправки.

В отдельных случаях объемное дозирование всех составляющих применяют, например, на передвижных бетоно- и растворосмесительных установках небольшой производительности, когда объем смесителей не превышает 300...400 л, а также для воды и жидких добавок при непрерывном способе приготовления смесей.

Объемное дозирование цемента не допускается во всех случаях. Точность дозирования цемента, воды и добавок должна отклоняться от расчетной не более чем на 2 %, заполнителей не более чем на 2,5 %. Этим условиям должно удовлетворять не менее 80 % замеров.

Выбор типа дозаторов определяется компоновкой бетоносмесительной установки, видом бетоносмесителей, количеством марок смеси и другими факторами.

Весовые дозаторы цикличного действия могут дозировать либо один компонент (однокомпонентные), либо два компонента (двухкомпонентные) бетонной смеси. Процесс дозирования может осуществляться в одну стадию или в две последовательно выполняемые стадии - грубое и тонкое взвешивание. Грубое взвешивание происходит при максимальной производительности устройства, подающего материал в весовой бункер, а тонкое - при производительности в 5...10 раз сниженной. При грубом взвешивании набирается 93...96 % от заданной массы компонента, а при тонком оставшиеся 7...4 %. При двухстадийном процессе существенно повышается точность дозирования, но вместе с тем растет и сложность дозатора. Поэтому их применяют лишь при повышенных требованиях к точности дозирования.

Системы автоматического управления современных дозаторов, как правило, построены на микромодульных бесконтактных элементах с использованием микропроцессоров.

Рис. Двух компонентный весовой дозатор цикличного действия

Двухкомпонентный дозатор (рис.) последовательно дозирует два компонента сырьевой смеси в один весовой бункер 16. По линии 19 подается внешний сигнал с командой включения питателя 2 первого компонента. Питатель 2 с максимальной производительностью подает первый компонент из бункера 1 в бункер 16. По мере увеличения массы первого компонента в бункере 16 через рычажную систему 14 происходит перемещение стрелки весоизмерительной головки 5. Когда стрелка достигнет датчика грубого взвешивания 6 первого компонента, что соответствует ~95% заданной массы первого компонента, он подает сигнал на усилитель /7, который, воздействуя на блоки питания и управления 18, уменьшит производительность питателя 2 примерно в 10 раз. Когда навеска первого компонента достигнет заданной массы, стрелка весоизмерителя 5 достигнет датчика тонкого взвешивания первого компонента 7. Последний подает сигнал на У1 (17), который выключит БПУ1 (18) и соответственно подачу материала питателем 2 первого компонента и включит БПУИ (1ф). При этом питатель 3 начнет с максимальной производительностью подавать второй компонент в бункер 16. Далее грубое и тонкое дозирование второго компонента происходит так же, как и первого. После достижения стрелкой весоизмерителя 5 датчика тонкого взвешивания 9 второго компонента (что соответствует заданной массе второго компонента) он подает сигнал на УМ (11) и последний выключит БПУИ (10) и питатель 3 и через электропневмозолотник 13 включит пневматический привод затвора 15. При этом навеска первого и второго компонентов поступит в технологическую линию. Вновь дозатор начнет работать после поступления следующего внешнего сигнала по линии 19. Датчики 6, 7, 8 и 9 могут устанавливаться в любой точке циферблатного указателя весоизмерительной головки 5. Таким образом, оператор имеет возможность при наладке дозатора установить любую необходимую величину навески первого и второго компонентов.

Однокомпонентные дозаторы принципиально работают так же, но имеют один бункер с компонентом и один питатель. Сигнал на опорожнение весового бункера и отключение питателя подается датчиком тонкого взвешивания. При дозировании компонентов в один этап датчики 6 и 8 (см. рис. 4.1) устанавливаются в положение, соответствующее 100 % массы обоих компонентов и выполняют все функции датчиков тонкого взвешивания 7 и 9. Вследствие простоты таких дозаторов они получили преимущественное распространение.

Принцип работы цикличных дозаторов сохраняется при дозировании любых сыпучих и жидких материалов. Меняются лишь устройства для загрузки компонентов в весовой бункер и выгрузки их оттуда. Для песка, щебня, гравия могут использоваться кроме указанных на рис. электромагнитных питателей 2 и 3 ленточные и различного рода затворы. При дозировании цемента роль питателей 2 и 3 выполняют барабанные питатели, аэрожелоба с заслонками, а также просто заслонки. При дозировании жидкостей должна обеспечиваться герметичность затворов.

Структурная схема простейшего одноагрегатного дозатора с регулированием по массе материала и скорости его движения v=const представлена на рис.

Рис. Схема одноагрегатного дозатора с консольным весовым ленточным питателем и регулированием по массе: 1 - уравновешивающий груз; 2 - консольная подвеска питателя; 3 - рычажная система привода шибера; 4 - бункер с материалом; 5 - шибер; 6 - ленточный питатель

Принцип его действия прост. Положение груза 1 на консольной подвеске 2 выбирается таким, чтобы тгрд12 = иг.д. Если плотность материала возрастает, то тм увеличивается против заданной величины и консоль 2 поворачивается относительно точки О по часовой стрелке на некоторый угол. При этом рычажная система 3 опускает шибер 5 и соответственно уменьшает толщину слоя материала И, т. е. снижает тм, до заданного значения. Если плотность материала уменьшается, то все происходит в обратном порядке - шибер открывается и увеличивает тм до заданного значения. Точность дозирования такого дозатора достаточно низка и составляет ± 2,5 ... 3,0 %.

Структурная схема двухагрегатного дозатора с регулированием по массе материала при V = сопз* показана на рис. Задание производительности (т. е. величины тм), как и в предыдущем случае, осуществляется изменением положения груза 8. Когда масса материала на питателе (плм) 3, установленном на опоре 4, соответствует заданной, индуктивный датчик 5 находится в электрически нейтральном положении. Если плм увеличивается против заданного значения, индуктивный датчик 5 вырабатывает сигнал, который через усилитель 6 воздействует на блок питания и управления 7 электромагнитным вибровозбудителем таким образом, что амплитуда колебаний, а следовательно, и производительность питателя 2 снижаются. При этом масса материала тм, поступающая из бункера 1 на питатель 3, также снижается. Это происходит до тех пор, пока тм не достигнет заданного значения. При снижении тм против заданного значения система работает аналогично, но производительность питателя 2 увеличивается. В качестве питателя вместо вибрационного может использоваться ленточный питатель с регулируемой производительностью.



Рис. Схема двухагрегатного дозатора с консольным весовым ленточным питателем и регулированием по массе

Точность такого дозатора составляет ± 2,5%. Для обеспечения такой точности дозирования привод весовых ленточных конвейеров с = сопз* должен осуществляться от синхронных электродвигателей, которые обеспечивают V = сопз* с точностью, соответствующей колебаниям питающего тока, которые обычно не превосходят ± 0,5 %.

Автоматизация процессов приготовления бетонной смеси

Автоматическое управление производством бетонных смесей предусматривает управление транспортированием заполнителей и вяжущих со склада в расходные бункера, дозированием составляющих, процессами смешивания и выдачи готовой смеси, а также систему заказа смеси.

Автоматизация позволяет обеспечить высокую производительность и надежность работы смесительных установок и исключить ручной труд персонала в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях повышенной влажности, запыленности и колебаний температуры атмосферы, шума и вибрации оборудования.

При подготовке смесительной установки к автоматизации необходимо максимально механизировать все технологические операции и приспособить их к выполнению в автоматическом режиме. Кроме того, должны быть полностью механизированы склады заполнителей и цемента, разгрузки материала из транспортных средств и подача на склад, транспортирование внутри склада и выдача. Во всех остальных отделениях смесительной установки тоже надо комплексно механизировать подачу сырьевых материалов, их распределение по расходным бункерам, дозирование, перемешивание и выдачу готового бетона. Управление и контроль за работой смесителей установки должны быть дистанционными, с диспетчерского пункта.

Система автоматизации смесительной установки должна обеспечивать:

> автоматический режим работы всей установки или отдельных ее узлов (складов заполнителей и цемента, отделений расходных бункеров, дозировочного, смесительного, готовой смеси); при автоматическом режиме всей установки должна быть обеспечена возможность функционирования всех отделений при ручном управлении (с местным пультом) или дистанционном (с диспетчерского пункта);

> автоматический запуск и остановку всей установки или отдельных узлов в последовательности, обусловленной блокировочными зависимостями (как правило, транспортирующие машины и технологические агрегаты запускаются и останавливаются вхолостую, без материала);

> немедленное автоматическое отключение любого агрегата, отдельных узлов или всей установки в аварийном состоянии (при этом должна учитываться необходимость отключения только того оборудования, которое в аварийной ситуации может выйти из строя, особенно, если это угрожает персоналу); помимо автоматического отключения оборудования, должна быть предусмотрена возможность его ручного отключения (с местных пультов) или дистанционного (с диспетчерского пульта управления);

> автоматическое отключение вспомогательного оборудования, связанного блокировочными зависимостями с каким-либо основным агрегатом, находящимся в аварийном состоянии;

> автоматическую сигнализацию (световую, звуковую) о пуске, остановке, нормальной работе или аварийном состоянии агрегатов, на местных пультах и диспетчерском пульте управления;

> дистанционный контроль и регистрацию хода технологического процесса и основных его параметров;

> автоматическую защиту транспортирующих механизмов и технологического оборудования от перегрузки, переполнения материалами и сигнализацию об этом;

> автоматическую сигнализацию о нарушении технологической последовательности операции или блокировочных зависимостей;

> возможность отключения любого агрегата для ремонтно-наладочных работ;

> автоматический сблокированный пуск и остановку вентиляционного и аспирационного оборудования;

> автоматический учет и регистрацию поступления сырьевых материалов и выдачи готовой смеси;

> автоматическую сигнализацию и защиту при грубом нарушении техники безопасности обслуживающим персоналом;

> автоматическую противопожарную защиту и сигнализацию.

Помимо этого, может быть предусмотрена автоматизация работы вспомогательного и дополнительного оборудования, а также смежных служб: электроснабжения, теплосилового оборудования, санитарно-технического оборудования, коммуникаций сжатого воздуха, воды, пара и т. д.

Диспетчерский пункт оборудуют центральным пунктом управления, мнемосхемами, программными устройствами, электронно- вычислительными и управляющими машинами (ЭВМ) и другими средствами автоматизации. Для передачи управляющих и регистрирующих сигналов используют разные устройства и каналы связи, в том числе и телемеханические.

Для автоматического управления всеми технологическими процессами современных бетонных заводов, цехов и установок в настоящее время разработан комплект аппаратуры «АКА-БЕТОН» (рис. 7.35).

Аппаратура «АКА-БЕТОН» включает набор элементов для построения подсистем автоматического управления процессами дозирования, смешивания и выдачи готовой смеси, а также для управления процессом подачи материалов в расходные бункера. Эти подсистемы монтируют на общем пульте управления. Комплект «АКА-БЕТОН» предназначен для установок, скомпонованных как по вертикальной, так и партерной схеме, и позволяет автоматизировать установки со смесителями объемом от 250 до 3000 л, выпускающие смеси любого состава. Аппаратура дает возможность осуществлять различный уровень автоматизации, начиная с минимального (автоматического управления дозаторами и смесителями) и кончая высшим, включающим в себя программное управление заданием марок, введение поправок, регистрацию заданного и фактического состава смеси и вывод информации на централизованные системы управления. Уровень автоматизации изменяют путем введения дополнительных подсистем и блоков к базовым системам управления.

При частичной автоматизации обеспечивается местное и дистанционное управление механизмами и сигнализация о состоянии их

работы, при полной - контроль и программное управление всеми технологическими операциями. При полной автоматизации управление механизмами осуществляется с центрального диспетчерского пункта.

На рис. показана структурная схема агрегатированного комплекта аппаратуры «АКА-БЕТОН». В комплекте «АКА-БЕТОН» для управления операциями технологического процесса предусмотрены базовые подсистемы. Для автоматического и дистанционного управления и визуального контроля подачи материалов в расходные бункера в комплекте «АКА-БЕТОН» используют подсистему 16 «Кактус», для управления дозированием, смешиванием и выдачей готовой смеси - подсистему 15 «Униблок».

К базовым подсистемам может быть подсоединена дополнительная система 14 «Сузи», при которой марки цементобетонной смеси задаются дистанционно и автоматически (жетонами, перфокартами и т. п.) или вводятся поправки. Последнюю систему применяют также для работы в системах централизованного управления.

В системе автоматики использованы приборы контроля работы технологического оборудования: преобразователь 10 положения затворов расходных бункеров и преобразователь 1, положения поворотной воронки для распределения заполнителей по этим бункерам; указатели 4 и 5 предельных уровней материала в бункерах; преобразователь 3 толщины материала на ленте конвейера; преобразователь 2 скорости ленты конвейера; исполнительные механизмы 6 управления затворами и кранами. Порции материала отмеривают дозаторами 7 - 9 и 18 и циферблатными указателями. Материал из дозаторов поступает в сборную воронку 11, бетоносмеситель 12 и далее в бункер готовой смеси 13. На центральном пульте управления смонтированы дистанционные циферблатные указатели 17.

Систему автоматизации бетоносмесительных цехов и заводов можно разделить на следующие автономные системы: линия подачи заполнителей; линия подачи цемента; дозировочно-смесительный участок; линия раздачи бетона. При работе линии подачи заполнителей и цемента автоматический контроль и управление осуществляют за разгрузкой исходных материалов, их транспортированием в расходные бункера. Для определения пробуксовки ленты конвейеров и их целостности на валах устанавливают реле скорости. При смещении ленты сигнал о неисправности поступает

с установленных конечных выключателей. Специальные датчики, монтируемые на течках, отключают систему, если течка оказывается забитой. Широко используют датчики наличия материала на ленте конвейера. Механизмы транспортирующих устройств останавливают при наличии сигналов о разгрузке приемных бункеров и освобождении конвейеров от материалов.

Сбрасывающая тележка, входящая в состав оборудования склада заполнителей, может работать в двух режимах - точечном и челночном. При точечном режиме разгрузка материалов идет в отсек склада, выбранный оператором, при челночном - тележка непрерывно движется от первого отсека к последнему, и наоборот При этом происходит равномерное распределение материала между отсеками, что дает возможность полнее использовать вместимости склада.

Расходные бункера оборудуют датчиками нижнего и верхнего уровня. По сигналу датчика нижнего уровня начинается загрузка материалом данного расходного бункера, она прекращается при поступлении сигнала сдатчика верхнего уровня.

Большим количеством механизмов и элементов автоматики оснащается склад цемента. С помощью автоматических устройств оператор выбирает силос для загрузки цемента, дистанционно с пульта управления включает вентили для подачи сжатого воздуха и воды в вакуум-насос пневморазгрузчика, оборудование фильтровальной установки, вентиляторы, эрлифты. С помощью датчика верхнего уровня поступает сигнал о заполнении силоса и необходимости прекращения загрузки. По запросу из бетоносмесительного отделения выдается цемент соответствующей марки.

Автоматизация склада цемента требует применения целого ряда датчиков и контрольных приборов, среди которых можно назвать такие, как уровнемеры в бункерах и цементных силосах, конечные выключатели для управления работой шиберов и кранов, манометры, амперметры для определения нагрузки пневмовинтовых насосов и др. В схемах управления складами цемента предусматривают световую сигнализацию нижнего и верхнего уровней в расходных бункерах цемента и силосах, наличие цемента в трубопроводах, работы вентиляторов, аварийную, световую и звуковую сигнализацию механизмов склада цемента и надбункерного отделения, сигнализацию об отсутствии воздуха в главной магистрали.

Рис. Схема системы автоматического управления многосмесительной установки с применением агрегатированных комплектов аппаратуры «АКА-БЕТОН»: 1 - 3; 10 - преобразователи; 4,5- указатели предельных уровней материала в бункерах; 6 - исполнительные механизмы; 7-9; 18 - дозаторы; 11 сборная воронка; 12 - бетоносмеситель; 13 - бункер готовой смеси; 14 - система «Сузи»; 15 - подсистема «Униблок»; 16 - подситема «Кактус»; 17 - циферблатные указатели

При дозировании материалов весовыми автоматическими дозаторами основными измерительными приборами и датчиками служат циферблатные указатели. Они позволяют не только автоматически дозировать материалы, но и дистанционно наблюдать за работой дозирующей системы. С помощью циферблатных указателей можно отвешивать материалы, заранее заданными порциями с накоплением в весовом ковше до шести различных материалов. Возможно также последовательное отвешивание одним дозатором до шести различных материалов с промежуточной разгрузкой весового ковша. С лицевой стороны циферблатного указателя устанавливают задатчик массы порции. Циферблатный указатель снабжен также микропереключателем максимальной массы, который срабатывает при подходе весовой стрелки к последним делениям шкалы.

При управлении работой бетоносмесителей осуществляют автоматический контроль продолжительности смешивания и заданной подвижности в процессе перемешивания. Производят также автоматический учет работы смесителей. При автоматизации линии раздачи бетонной смеси обеспечивается раздача бетона на посты формования по командам оператора. На пульт оператора выводят сигнализацию запрашиваемой марки бетона и числа замесов непосредственно с постов формования.

На ряде современных автоматизированных бетонных установок применяют схемы заказа бетонной смеси с помощью перфокарт, жетонов, полупроводниковых матричных коммутаторов и задатчиков количества замесов.

Формулы для расчета производительности

Производительность (м3/ч) цикличного гравитационного бетоносмесителя

где \/3 - вместимость смесителя по загрузке, л; z3 - число замесов в час;

t1, t2, t3, t4 - продолжительность соответственно загрузки, смешения, выгрузки и возврата барабана в исходное положение или закрытия затвора, t1= 10 ... 15 с, t2 - определяется по табл.3.2, t3= 15 ... 25 с, t4=10 ... 20 с; kв - коэффициент выхода бетонной смеси; kв=0,65 ... 0,70; kи - коэффициент использования смесителя по времени, kи = 0,85 ... 0,9.

Производительность автоматического весового дозатора, кг/с, Q=М/Т, где М - масса порции, кг; Т - продолжительность цикла, с, которая складывается из продолжительности работы питателя ?Ti, а также массоизмерительных устройств, исполнительных органов и разгрузочных механизмов Тk.

Масса, кг, взвешиваемой порции материала

где Q1T1=M1 - масса материала, выдаваемого питателем в основном потоке; Q2T2 = М2 - то же, в переходных режимах; Q3T3 = М3 -то же, при досыпке (точный, вес).

Таким образом,

Отсюда следует, что производительность питателя в основном потоке Q1 должна превышать производительность автоматических весов Q.

Необходимо стремиться к сокращению продолжительности работы питателя в переходных режимах Т2 и при досыпке материала Т3, но от этого зависит точность взвешивания. Поэтому режим досыпки материала выбирают, исходя из условий требуемой точности взвешивания, а запаздывание САР и механических систем Тk целесообразно сокращать.

Для выбора марки дозатора или его типоразмера необходимо определить расчетную секундную производительность завода Qc по смеси, а затем по весовому соотношению составляющих бетонную смесь компонентов определить секундную производительность завода по каждому компоненту смеси. Затем, расчетные про-изводи- тельности по компонентам необходимо сравнить с производительностями дозаторов.

Секундная производительность завода равна, м3/с:

где Тгод - число часов работы завода в год;

Кс - коэффициент сменной неравномерности работы, Кс = 0,90; Кчас - коэффициент часовой неравномерности работы, Кчас = 0,80.

Тгод = Дtn, час

где Д число рабочих дней в году, Д = 256; t - продолжительность рабочей смены, t = 8 час; n - число рабочих смен в сутки, обычно n = 2.

Производительность завода по отдельным компонентам смеси равна:

Qщ = Qc Кщ, м3/с;

Qn=QcKn, м3/с;

Qц = Qc Kц, м3/с;

Qв = QсKв, м3/с,

Где Qщ, Qп, Qц, Qв -производительность завода, которую должны обеспечить дозаторы, соответственно по щебню, по песку, по цементу, по воде;

Кщ, Кп, Кц, Кв - коэффициенты, показывающие, соответственно, сколько идет щебня, песка, цемента, воды на 1 м3 бетона; их соотношение зависит от марки приготовляемой бетонной смеси. В общих расчетах можно принять, что Кщ = 0,9 м3/м3; Кп = 0,45 м3/м3; Кц = 0,2...0,3 м3/м3 или Кц = 4000 Н/м3; Кв = 0,15 м3/м3.

Производительность дозаторов QД определяют по данным их технических характеристик, например для цикличных дозаторов максимальная производительность Qmax

минимальная производительность дозатора Qmin

где Мтах, Mmin - соответственно максимальная, минимальная масса взвешиваемой дозатором порции, кг;

t- время цикла взвешивания, с.

Производительность дозаторов непрерывного действия указана непосредственно в технических характеристиках.

Если производительность дозатора больше или равна производительности завода по компоненту смеси (щебню, песку цементу или воде), то дозатор может быть установлен в дозировочном отделении цеха приготовления бетонной смеси.

Производственная мощность бетоносмесительного цеха должна соответствовать мощности всех основных производственных линий, входящих в состав цеха. Для определения годовой производительности бетоносмесительного цеха должно быть найдено необходимое число смесительных машин и продолжительность цикла приготовления одного замеса.

Число бетоносмесителей в цехе рассчитывается исходя из производительности одной машины и коэффициента использования оборудования

где пб- количество бетоносмесителей, шт.; Гп - годовая програм- е ма, м3; V6 - емкость бетоносмесителя, л; Кв- коэффициент выхода бетона; m - количество замесов в 1 ч; - действительный фонд времени, ч; Ки - коэффициент использования оборудования (0,8).

Часовая производительность бетоносмесителя определяется по Формуле

где m - нормативное число замесов (циклов) в 1 ч; Кв - коэффициент выхода бетона.

Или

Продолжительность цикла приготовления одного замеса, мин, будет равна

Тц=t1+t2+t3

где t1 - заданная длительность перемешивания, сек (для тяжелых бетонов 60-300 сек, легких - 300-500 сек); t2 -- время-загрузки (обычно 10-15 сек); t3 - продолжительность выгрузки, сек, принимается в зависимости от типа бетономешалки, состава и подвижности бетонной смеси от 30 до 50 сек.

Нормы проектирования бетоносмесительных цехов:

> Количество замесов в 1 ч для смесителей емкостью 325 л и выше:

с принудительным перемешиванием жестких смесей 20 замесов

со свободным падением пластичных смесей 30

то же жестких смесей 15

для бетонных смесей на легких заполнителях 15

для ячеистых силикатных бетонов 10

> Коэффициент выхода бетона:

для тяжелых бетонных смесей 0,67

для растворов 0,80

для бетонов из легких заполнителей 0,75

для ячеистых силикатных смесей 0,8

Требуемый объем (м3) барабанов смесительных машин находится по формуле

где Пч - часовая производительность, м3.

Таким образом, годовая производительность бетоносмесительного цеха будет равна



Где FД - расчетный (действительный) фонд времени работы оборудования, ч; V6 - емкость барабана, м3; пг - количество смесительных машин в цехе.

Фактическая производительность цеха, м3/ч, по выбранному количеству смесителей и их вместимости

где - геометрический объем бетоносмесителя, л; (3 - коэффициент выхода бетона, (3=0,85; пб - число смесителей; m - количество циклов работы смесителя в час; ки - коэффициент использования технологического оборудования с учетом времени на планово-преду- предительные ремонты, ки = 0,8.

Важным показателем работы бетоносмесительного цеха является получение бетона, однородного по прочности. Коэффициент однородности бетона не должен быть меньше 0,6.

Для обеспечения непрерывности работы бетоносмесительного отделения в технологической схеме производства предусматриваются расходные бункера для запаса вяжущего и заполнителей. Емкость расходных бункеров определяется исходя из времени хранения запаса материалов 3Н) обеспечивающего нормальную работу бетоносмесительной установки: для цемента 2-3 ч; для заполнителей 1-2 ч.

По существующим нормам количество отсеков расходных бункеров ограничивается в пределах: для щебня - 4; для песка и цемента - по 2 шт.

Приготовление бетонной смеси в установках непрерывного действия включает в себя непрерывное выполнение тех же самых операций, как и в установках и заводах цикличного действия: приемку материалов, аккумулирование и дозирование компонентов, перемешивание смеси, выдачу смеси.

Для непрерывного приготовления бетонной смеси применяются двухвальные смесители шнековото типа или же гравитационные непрерывного действия.

Переход от порционного приготовления к непрерывному намного облегчает полную автоматизацию процесса. Поэтому наибольшее распространение получают заводы-автоматы и цехи-автоматы,

Работа смесительных установок в цехах-автоматах обычно построена по технологической схеме. Выдача исходных материалов выбор марки бетона, дозирование, перемешивание компонентов, выдача смеси на транспортные средства и весовой контроль выпускаемой продукции осуществляются в цехе автоматически по программе, зашифрованной в перфокарте. Себестоимость приготовления смеси и расход электроэнергии в цехе-ав- томате непрерывного действия примерно в 1,5 раза меньше, чем на такой же установке периодического действия. Выбор выгодного применения установок непрерывного действия зависит от предполагаемого объема работ и стабильности режима потребления бетона.

Вместимость расходных бункеров установки определяют по 2-- 3-часовому запасу соответствующих компонентов при непрерывной работе установки.

Транспортирующие устройства рассчитывают исходя из возможности заполнения расходных бункеров соответствующими составляющими бетонной смеси за время двойного расхода материалов по расчетной производительности установки.

Производительность (м3/год) заводов непрерывного действия

где 0,95 - коэффициент снижения паспортной производительности смесителя; Пп - паспортная производительность смесителя, м3/ч; пб - количество смесителей непрерывного действия; Гд - действительный годовой фонд времени, ч.

Размещено на Allbest.ur