Дипломная (вкр): Проект завода железобетонных конструкций для строительства сельскохозяйственных комплексов

Расход пара на пропаривание в ямных камерах характеризуется очень широкими пределами от 150 до 400 кг/мЗ 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/мЗ, то при коэффициенте загрузки 0,2 он снижается до 150 кг/мЗ, 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/мЗ, тогда как при объемном весе 6етона 1000 расход пара составит соответственно 170 и 130 кг/мЗ на 1 мЗ 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/мЗ

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:

) 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.

) 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.

) 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.

) 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

.2 Определение частоты замера температуры

Аналоговый сигнал на выходе преобразователя или датчика представляет некоторый физический параметр, значение которого определено для каждого момента времени. Другими словами, аналоговый сигнал - это непрерывная функция времени.

Перед обработкой в электронной вычислительной машине (ЭВМ) этот сигнал должен быть подвергнут соответствующему преобразованию, поскольку процессор выполняет операции только над числами. В ЭВМ должна поступать последовательность чисел, эквивалентная данному аналоговому сигналу.

Значения переменной, взятые в дискретные моменты времени, образуют «отсчеты» (или «выборки») аналогового сигнала. Частота, с которой производятся отсчеты дискретных значений сигнала(частота дискретизации), определяет точность представления этого сигнала в ввиде дискретно-временной функции.

Теорема о дискретизации утверждает, что «для точного представления и восстановления аналогового сигнала должны выполняться следующие условия:

) сигнал должен занимать ограниченную полосу частот;

) частота дискретизации должна превышать верхнюю граничную частоту спектра сигнала не менее чем в два раза.

Анализ всех вышеуказанных обстоятельств приводит к выводу о необходимости разработки автоматизированной системы контроля и программного регулирования цикла пропаривания сборного железобетона.

Проектируемая система должна выполнять следующие функции:

) возможность моделирования мнемосхемы пропарочного цеха;

) управление режимом пропаривания и фиксация температуры в камере;

) выдача сообщения при отклонении текущей температуры от заданной более чем на предельно допустимую величину;

) возможность изменения режима пропаривания в процессе пропарки изделия. Сохранение сведений о первоначальном и измененном режимах пропаривания, а также о моменте времени, в который были внесены изменения;

) возможность прерывания процесса пропаривания по требованию пользователя. Сообщение о том, что процесс пропарки был прерван, а также момент отключения камеры должны быть сохранены в базе данных;/5^

) ведение справочника пропарочных камер;

) ведение справочника технологов;

) ведение справочника рекомендуемых режимов пропаривания;

) подбор камеры для пропаривания конкретной партии изделий;

)подбор рекомендуемого режима пропаривания;

)установление уровней доступа к базе данных;

)формирование журнала результатов пропарки ж/б изделий, его просмотр и печать;

)возможность выдачи результатов пропаривания в графическом виде на экран и печать;

)подготовка и печать справок о нарушениях технологического процесса за указанный период от одного дня до года;

)учет пропаренных изделий каждой камерой за указанный период; хранение данных в течении текущего года с последующей организацией архива.

Описание функциональной схемы.

Программное регулирование температурной паровоздушной среды ямной камеры осуществляется комплексом приборов (поз 1).Термометр сопротивления 1-1 воспринимает температуру паровоздушной среды и преобразует его в изменение активного сопротивления чувствительного элемента термометра, включенного в мостовую измерительную схему регулятора п 1-2.

Возможны 3 варианта: 1) tтек=tзад, то выходной сигнал должен быть равен 0 и воздействие на исполнительный механизм п.1-3, п.1-4 не осуществляется.

) tтек>tзад, то сопротивление термометра п.1-1 возрастает и мостовая измерительная схема выходит из состояния равновесия. Появляется выходное напряжение определенной фазы, которая после усиления и формирования в соответствии с требуемым законом регулирования поступает на исполнительный механизм регулирующего клапана п.1-3, что приводит к закрытию клапана и уменьшению или прекращению подачи пара в камеру. Это вызовет уменьшение текущего значения. Как только tтек=tзад, выходное напряжение равно 0 и действие клапана п.1-3 прекращается.

) tтек<tзад, то сопротивление термометра п.1-1 понижается и мостовая измерительная схема выходит из состояния равновесия. Появляется выходное напряжение противоположной фазы, которое после усиления и формирования в соответствии с требуемым законом регулирования поступает на исполнительный механизм регулирующего клапана п.1-3, что приводит к открытию клапана и увеличению или осуществлению подачи пара в камеру.

Так осуществляется регулирование температуры паровоздушной среды в периоды подъема и изотермической выдержки изделий.

Как только время, отведенное на подъем и изотермическую выдержку заканчивается, регулятор позиции п. 1-2 прекращает действие на исполнительный механизм п. 1-3, он закрывается, и подача пара в камеру прекращается.

Одновременно регулятор начинает воздействовать на исполнительный механизм 1-4. Он открывается, пар поступает к гидрозатворам камеры, они открываются, одновременно через магнитный пускатель п.1-5 по сигналу регулятора запускается двигатель вентилятора. Атмосферный воздух через открывшиеся гидрозатворы поступает в камеру, омывает и охлаждает изделие и вентилятором удаляется в атмосферу. Таким образом, осуществляется процесс охлаждения изделий.

Для управления процессом в случае выхода из строя регулятора п.1-2 следует перевести систему с автоматического управления ( с помощью регулятора) на ручное управление.

Для этого избиратель управления п. 1-6 устанавливается в ручное положение, и регулятор перестает воздействовать на исполнительные элементы системы. В этом случае текущее значение температуры снижается с комплекта приборов п.2-1,п. 2-2, а воздействие на механические элементы осуществляется с помощью кнопки п.1-7,п.1-8, а управление вентилятором с помощью кнопки 1-9.

) Если tтек=tзад, то никакие воздействия на п. 1-7,п. 1-8 не осуществляется

) Если tтек>tзад, В периоды подъема и изотермической выдержки необходимо нажать на кнопку закрытия п. 1-8- подача пара прекращается или уменьшается => tтек=tзад.

) Если tтек<tзад, то п. 1-8-открытие. tтек=tзад=> кнопка закрытия п.1-8 и кнопка открытия п.1-7, п.1-3 закрывается, 1-4 открывается и гидрозатворы открываются. Одновременно необходимо нажать пуск1-9.

По истечении времени закрыть 1-7- и кнопка остановка-1-9.

Таблица 5.2 - Спецификация прибор и датчиков