Министерство
образования и науки Российской Федерации
Сибирская государственная
автомобильно-дорожная академия
Кафедра Автоматизация
производственных процессов и электротехника
Расчетно-пояснительная
записка к курсовой работе по дисциплине
“Технические измерения и
приборы”
Тема работы:
«Разработка
автоматизированных систем контроля
технологического процесса на современных
кирпичных заводах»
Омск 2008
Введение
В
данной курсовой работе необходимо
разработать автоматизированную систему
контроля технологического процесса на
современных кирпичных заводах.
Несмотря на утвердившееся
направление бесщитового распределенного
управления, существенно ограничивающее
применение традиционных вторичных
приборов (мостов, потенциометров,
дифференциально-трансформаторных
приборов), последние находят применение.
Следует отметить, что измерительные
схемы потенциометров и мостов используются
для измерения различных физических
величин (кроме температуры), которые с
помощью соответствующих первичных
измерительных преобразователей могут
быть преобразованы в электрические
напряжения или сопротивления. Так,
например, они могут быть использованы
для измерения влажности с помощью двух
резистивных датчиков температуры,
измерения давления с помощью
тензометрических и пьезоэлектрических
преобразователей и в других случаях.
На кирпичном заводе применяется
технология пластического формирования,
по которой изготавливают кирпичи и
камни согласно ГОСТ 530-95.
В качестве АСР я решил выбрать
систему регулирования температуры в
туннельной печи, в зоне обжига керамического
кирпича. На рисунке 1 представлена
функциональная схема контура управления
температурой в ТОУ,
где: ТОУ – технологический
объект управления;
АР - автоматический регулятор;
ИМ - исполнительный механизм -
включает в себя двигатель (Д) и редуктор
(Р);
РО - регулирующий орган – заслонка
клапана;
Д - датчик.
Работа такой системы
заключается в том, что регулирование
температуры осуществляется путем
изменения подачи газо-воздушной смеси.
Если в печи изменилась температура, то
датчик фиксирует это и подает сигнал
автоматическому регулятору, который в
свою очередь вырабатывает сигнал
управления и посылает его на исполнительный
механизм. Двигатель начинает вращаться
в сторону соответствующую закрытию или
открытию клапана (в зависимости от роста
или уменьшения температуры в ТОУ),
который через редуктор связан с выходным
валом двигателя. Изменение положения
заслонки приводит к соответствующему
изменению расхода газо-воздушной смеси,
а следовательно и к изменению температуры
в ТОУ.
Автоматическое регулирование
температуры в печи очень важно для
получения высококачественного кирпича,
т.к. в настоящее время является одним
из самых распространенных строительных
материалов в мире. Из кирпича возводятся
не только жилые здания, но и производственные
помещения, и его качество определяет
длительность эксплуатации и надежность
этих построек.
Производство кирпича включает
в себя несколько этапов:
- Разработка карьера,
- Первичная переработка массы,
- Накопление и хранение глиняной
шихты,
- Вторичная переработка шихты ,
- Формирование и транспортировка
кирпича-сырца,
- Сушка кирпича-сырца,
- Садка высушенного кирпича-сырца
на обжиговые вагонетки,
- Обжиг кирпича,
- Разгрузка готовой продукции.
В технологии керамического
кирпича обжиг является завершающей и
наиболее ответственной стадией его
изготовления. Процесс обжига керамического
кирпича заключается в высокотемпературной
обработке сформованного и высушенного
кирпича-сырца при заданных температурах
в определенной газовой среде. Под
влиянием теплового воздействия в
керамических массах происходит ряд
физико-химических процессов, в результате
которых формуются наиболее важные
свойства и структура керамического
кирпича, определяющие его техническую
ценность - прочность, плотность,
морозостойкость и др.
Продолжительность обжига и
последующего охлаждения, температурные
условия и характер газовой среды
находится в зависимости от физико-химических
свойств сырья и от процессов, протекающих
в кирпиче.
Процесс обжига делится на
несколько периодов: подогрев до 200°С,
досушка - удаление физической воды из
глины, дальнейший нагрев до 700°С "на
дыму" и удаление химически связанной
воды из глины, "взвар" ~ до температуры
обжига 900~1100°С - созревание черепа,
охлаждение "закал" - медленное до
500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженного
кирпича.
Для производства
кирпича используется туннельная печь.
В зоне обжига печи, в своде, вмонтированы
горелки. Имеются также дополнительные
сводные отверстия, позволяющие перемешать
зону обжига по длине печи. Установка
для подачи газообразного топлива состоит
из 7 групп газовых горелок принудительного
смешивания по 14 горелок в каждой группе.
На участке расположения горелок
установлен датчик температуры (термопара)
в рабочем канале печи. Для подачи воздуха
к горелкам на своде печи установлено 7
вентиляторов системы «вулкан» с
воздуховодами и арматурой. Для горения
используется воздух из цеха, но возможно
использование горячего воздуха из меж
сводного пространства (температура не
выше 150-160С).
Описание технологического
процесса и технологического производства
Разработка карьера
Добыча глинистого
сырья начинается с вскрышных работ,
которые производятся бульдозером Д
3-27С. Размер отвала: высота – 1200 мм., длина
– 3000 мм. Вскрытие должно опережать
работы по добыче сырья.
Разработка и погрузка глины
производится одноковшовыми экскаваторами
ЭО-1252 и ЭО-5111. разрабатывают сырье на
глубине 5-6,8 м. Перед загрузкой в автомашину
глина предварительно разрыхляется и
усредняется экскаватором.
В зимний период производится
разогрев глины путем сжигания бурого
угля слоем 20-40 см. Более подробно
технологический процесс разработки
сырья описан в «Паспорте карьера»,
разработанном «Уралгеолстроем» в 1991
году.
Первичная переработка массы.
Глинистое сырье, доставляемое
из карьера автомашиной КАМАЗ-5511 в
приемное отделение, поступает в бункер
рыхлителя СМ-1031 М или в глинозапасник
емкостью 200 м.куб. Глинорыхлитель
производит первичное дробление сырья
и подачу его на ленточный питатель
КМ-21. Питатель осуществляет подачу и
дозировку сырья (поднятием или опусканием
шибера). Регулировку подачи производят
при изменении карьерной влажности
глинистого сырья, в период межсезонья,
при изменении физико-механических
показателей глины.
С ленточного питателя сырье
ленточным конвейером попадает в
глиномешалку СМК-126. над конвейером
установлен электромагнитный
железоотделитель для удаления
металлических предметов из глины.
Поступившее в глиномешалку сырье
усредняется, увлажняется до 20%. Масса
глины, заполняющая корпус смесителя,
должна закрывать валы, но не более чем
на 1/3 высоты лопастей, находящихся в
верхнем положении. Зазор между кожухом
смесителя и лопастями должен быть не
более 10 мм.
Из глиномешалки масса
ленточным конвейером подается в бегуны
КМ-25. На бегунах мокрого помола измельчают
и перемешивают глиняную массу. Степень
увлажнения массы в бегунах определяется
визуально. Нормально увлажненная глина
(20-22%) хорошо обрабатывается и не прилипает
к каткам и скребкам. Переувлажненная
глина прилипает к каткам, замазывает
отверстия в шнеках и стенках чаши.
Недостаточно увлажненная глина состоит
из неслипшихся между собой кусков,
рассыпающихся при разминании руками.
На бегунах куски глины под тяжестью
катков раздавливаются, а за счет усилий
сдвига, образуемого при вращении катков,
разрываются и истираются. Обработка
массы на бегунах мокрого помола повышает
ее связность и однородность. Прочность
сырца приготовленного из обработанной
на бегунах массы, повышается и, вследствие
этого, увеличивается прочность готовых
изделий.
Обслуживание бегунов в процессе
работы заключается в непрерывном
наблюдении за подачей глиняной массы,
степенью ее увлажнения и качеством
обработки, толщиной материала под
катками (допускается слой 25 мм.), а также
за состоянием скребков. Увлажнение
осуществляется по имеющемуся на бегунах
водопроводу.
После обработки на бегунах
глиняная масса ленточным конвейером
пересыпается на вальцы грубого помола
МГФ-1000, рабочий зазор между валками 5-7
мм. Вальцы грубого помола предназначены
для дальнейшего измельчения глиняной
массы путем раздавливания материала и
его истирания за счет различной частоты
вращения валиков, вращающихся навстречу
один другому.
Накопление и хранение
глиняной шихты
От вальцов глина наклонным
конвейером ЛТГС -650 подается на конвейер
ЛТГС -700, оборудованный передвижным
плужковым срабатывалетем. Плужковым
срабатывалетем подготовленная шихта
перемещается на один из двух расстилочных
мостов, перемещающихся вдоль шихтозапасника.
Расстилочный мост представляет собой
два конвейера: один неподвижный,
принимающий шихту с конвейера, другой
подвижный (челнок), равномерно
распределяющий шихту в шихтозапаснике
в бурт правильной конусообразной формы
емкостью до 250 м.куб.
Поступившая в шихтозапасник
шихта вылеживается в течении 7 суток,
усредняется по влажности (20-22%).
Шихтозапасник размечен на 20 позиций
для лучшего учета и контроля высыпаемых
и выбираемых буртов сырья.
Вылежавшееся сырье отбирается
из шихтозапасника с помощью многоковшовых
экскаваторов БМК-11-25/40, установленных
на самоходных мостах. Во время работы
экскаватор, стрела которого имеет наклон
до 45 градусов, передвигается с одной
стороны на другую по всей ширине
шихтозапасника с последовательным
углублением стрелы.
Ковшами экскаватор снимает слой
шихты определенной толщины – 40-50 мм по
всей длине бурта. Затем стрела углубляется
на 40-50 мм. и операция повторяется. При
помощи ленточного конвейера многоковшового
экскаватора шихта подается на ленточный
конвейер ЛТГС-800, над которым установлен
электромагнитный железоотделитель.
Шихта с ЛТГС-800 при помощи плужковых
сбрасывателей пересыпается в один из
двух питателей КМ-22 формовочного
отделения.
Вторичная переработка шихты.
Ящичным питателем КМ-22 производится
дозирование сырья и равномерная передача
его на ленточный конвейер. Дозирование
осуществляется шибером, изменяющим
сечение выходного пласта глины от 20 см
до 60 см по высоте.
Над конвейером установлен
электромагнитный железоотделитель. С
конвейера шихта направляется на вальцы
тонкого помола МГФ-36. При работе вальцов
материал поступает на валок с меньшей
частотой вращения, затягивается в зазор
между вращающимися валками и раздавливается.
Вальцы эффективно работают при соблюдении
соотношения между размерами кусков
материала и зазором между валками не
более 4:1. При большем зазоре обработка
глины значительно ухудшается.
После обработки на вальцах
глиняная масса ленточным конвейером
подается в Фильтр-смеситель ГДФ-302, зазор
между внутренней поверхностью и лопатками
которого должно быть не более 8 мм. В
фильтр-смесителе масса доувлажняется
до формовочной влажности (22%), перемешивается
и обрабатывается на фильтрующих решетах.
Регулировка подаваемой для
увлажнения воды осуществляется вручную.
Переработанная масса поступает
в глиномешалку пресса.
Формование и транспортировка
кирпича-сырца.
Глиномешалка принимает
глину, дополнительно дробит ее, смешивает
и транспортирует в вакуум-камеру пресса
ПВШ-500. Зазор между шнеком и рубашкой
пресса должен быть не более 5 мм.,
температура бруса 25-30С, влажность бруса
21-22%, разрежение в вакуум-камере 680-700
мм.рт.ст.(0,91-0,94 кг/см. кв.). Вакуумирование
создается вакуум насосом ПВД-13. Из
глиняной массы, поступившей в вакуум-камеру
предварительно удаляется воздух с
помощью вакуума, при этом масса приобретает
высокую связанность и плотность.
Увеличивается сопротивление разрыву
глиняного бруса, он приобретает
резиноподобное состояние. Из вакуум-камеры
при помощи питательного устройства
глина подается к приемным шнекам, которые
перемещают глину вдоль цилиндра к
переходной головке. Переходная головка
служит для уплотнения глиняной массы
и передачи ее к мундштуку. Из мундштука
глина с определенным давлением выходит
в виде сплошной и профилированной ленты
размерами по сечению: 269-131. Замена
мундштука производится периодически
по мере износа (размер более 269-131 и
уменьшение пустотности 21%). На выходящий
из мундштука глиняный брус валиками
может наноситься рифление и маркировка
завода, а также штамп работающей смены.
Далее брус через ролики поступает на
многострунный резательный автомат
МРА-10000, предназначенный для одновременного
резания глиняного бруса на 14 равных
частей. Автомат состоит их основных
механизмов: однострунный резательный
станок, роликовый транспортер, входящая
лента, исходящая лента, основная рама,
лента для удаления отходов. Отходы вновь
возвращаются в фильтр-смеситель, а
отрезанные кирпичи-сырцы подаются на
реечный автомат, который разнеживает
и устанавливает их на пару реек по 14
штук. Далее реечный автомат переводит
пару реек с сырцом в приемный автомат.
Последний принимает поданные рейки с
сырцом, юстирует их и направляет на
стеллаж-элеватор кирпича-сырца.
