Автоматизация процессов

Автоматизация процессов. При проектировании мероприятий, связанных с механизацией и автоматизацией процессов, всю технологическую линию следует рассматривать как единую взаимосвязанную систему, которая должна обеспечивать выполнение отдельных операций и технологического процесса. Управление механизмами бетоносмесительного цеха бывает как дистанционным с центрального пульта, так. и местным. На центральный пульт выносят приборы контроля уровня материалов, расхода и др. Весовые циферблатные указатели, оснащенные бесконтактными электронными датчиками обеспечивают автоматизацию дозирования материалов. При этом предусматривается дистанционная передача показаний массы дозируемых компонентов на центральный пульт оператора. Для этой дели дистанционные циферблатные указатели всех дозаторов устанавливают в пультовом помещении бетоносмесительного цеха. Всеми производственными процессами бетоносмесительного узла управляет оператор с центрального пульта. Автоматизация арматурных работ должна охватывать процессы правки, резки и гибки прутков, приготовления сеток, каркасов, процессы напряжения арматуры для предварительно напряженных железобетонных конструкций и контроль степени натяжения. Имеется ряд автоматизированных машин для изготовления сеток и каркасов, которые выполняют операции сборки и сварки по заданной программе для данных типоразмеров сеток и каркасов. На заводах сборного железобетона бетонную смесь перемещают с помощью бетоноукладчиков, ленточными транспортерами, бункерами адресной подачи Пневматический способ подачи растворной смеси по трубопроводам осуществляется при формовании изделий в кассетах. При технологии кассетного производства система автоматизации должна обеспечить по заданной программе: вибрацию кассеты, впуск в нее пара, режим и контроль тепловлажностной обработки, раскрытие дверок, работу гидросистемы, управляющей этим закрытием и открытием, надежность герметизации дверок каждой кассеты и сигнализацию. Для транспортирования и подачи бетонной смеси в формы предназначается бетоноукладчик, на раме которого установлен бункер, под которым находятся питатели. Управление бетоноукладчиком и питателями осуществляется оператором с пульта, на котором размещены командоаппараты. На предприятиях, работающих по агрегатно-поточному методу, механизируются и автоматизируются следующие операции: установка формы и фиксация бортов в рабочее положение, укладка арматурных каркасов или стержней и их натяжение, заполнение формы первым и вторым слоем бетона, включение и отключение вибраторов, укладка верхней сетки и петель, дополнительное уплотнение пригрузом, отделка поверхности, снятие и транспортирование формы с изделием в пропарочную камеру. На заводах железобетонных изделий, работающих по конвейерной технологии (по горизонтально замкнутой схеме), изделие формуется на специальных металлических формах-вагонетках, которые принудительно передвигаются по рельсовым путям и рольгангам по замкнутому контуру. Формы-вагонетки перемещаются с линии формования на линию тоннельных камер с помощью рольгангов, которые включаются автоматически. По линиям поста формования принудительное перемещение форм осуществляется толкающим штанговым конвейером. Тележки конвейера с толкателями (упорами) движутся периодически возвратно-поступательно, перемещая форму-вагонетку на шаг, равный расстоянию между постами. После поста отделки форма-вагонетка выталкивается на перпендикулярный приводной рольганг для ее прохождения до линии тоннельных камер тспловлажностной обработки. После получения соответствующих сигналов со всех постов формования, включения звуковой предупредительной сигнализации и выдержки времени, регулируемого установкой реле времени, может произойти включение привода конвейера. При автоматизации тепловой обработки наиболее совершенным является программное регулирование температуры в пропарочных камерах с контролем за степенью твердения бетона в процессе пропаривания. Это позволяет интенсифицировать процесс твердения, более экономно расходовать пар, выпускать изделия с нормированной прочностью и повысить оборачиваемость пропарочных камер. В процессе пропаривания автоматический контроль за степенью твердения бетона может осуществляться по двум схемам: по относительной электропроводности бетона и по скорости распространения ультразвука в бетоне в процессе пропаривания. Первая схема основана на том, что в начальный период твердения бетонная смесь обладает малой электропроводностью, а в процессе пропаривания и твердения его электропроводность уменьшается. Для автоматического контроля и управления процессами пропаривания на базе информации и фактическом ходе нарастания прочности в процессе пропаривания создано несколько систем, базирующихся в основном на ультразвуковом методе. Распространены схемы автоматизации камер пропаривания, предусматривающие программное регулирование проса нагрева отформованных изделий. Для программного регулирования теплообработки изделий применяют как пневматические, так и электронные регуляторы. С целью автоматизации ямных камер в камеру врезаны патрубки с двумя дроссельными шайбами, имеющими комбинированные отверстия. Дроссельные шайбы исключают возможность произвольного увеличения подачи пара и ограничивают его расход. В период подъема температуры через дроссельную шайбу большого диаметра при полностью открытом вентиле происходит впуск пара, а по окончании его вентиль полностью закрывают. В период изотермического прогрева пар поступает в камеру по обводной линии через дроссельную шайбу меньшего диаметра. Перфорированные трубы в камерах пропаривания смонтированы в один нижний ряд, что упрощает систему автоматического управления режимом тепловлажностной обработки. Для сохранения давления внутри камер на уровне атмосферного объем камеры сообщается с атмосферой с помощью трубы, снабженной обратным клапаном. Автоматическое регулирование по заданной программе обеспечивают электронные программные регуляторы температуры. При теплообработке железобетонных изделий регулировать параметры твердения можно пневматической установкой централизованного контроля, автоматического регулирования и дистанционного управления. Как известно, под автоматизированной системой управления предприятием (АСУП) подразумевается совокупность наиболее совершенных методов и современных технических средств управления, которые позволяют выявить и практически реализовать оптимальные технические решения. В состав АСУП входит ряд подсистем, выделенных по своим признакам. Эти подсистемы связаны между собой информационными каналами и связями. Подсистемы АСУП по своему назначению делятся на две группы: обеспечивающие и функциональные. Обеспечивающая подсистема включает в себя ряд систем, которые снабжены необходимыми математическими методами, техническими и информационными средствами для решения общей задачи. Для предприятий сборного железобетона в состав подсистем технической и информационной входят следующие средства: вычислительные машины, технические средства сбора, передачи и математической обработки информации, маршруты информации, объёмы и т.д.^ Контроль технологических процессов и качества продукции Контроль производственных процессов и качества продукции на заводах сборного железобетона организуется по двум основным направлениям: 1) систематический операционный контроль всех производственных процессов; контролируются установленные режимы производства, четкое соблюдение которых обеспечивает требуемые свойства бетона, стабильность и однородность его качества; 2) выходной контроль качества бетона изделий, который обеспечивает отгрузку потребителю изделий из бетона соответствующих по свойствам и качеству требованиям ГОСТа или технических условий. При систематическом пооперационном контроле следует использовать систему автоматического дозирования составляющих бетон материалов с автоматической корректировкой расхода, воды в составе бетонной смеси; контролировать время перемешивания смеси; камеры и установки для тепловлажностной обработки изделий оборудовать системой автоматического регулирования для поддержания заданного режима, использовать записывающие устройства для регистрации фактического режима тепловлажностной обработки, сигнализаторы завершения процесса и т. д. Нормальная работа камер и установок для тепловлажностной обработки изделий необходима для получения изделий высокого качества при минимальных удельных затратах пара и топлива на единицу продукции. Для этого требуется систематический контроль и наблюдение за работой всей системы парового теплоснабжения предприятия. Давление пара, в магистральных и распределительных паропроводах, подводящих пар к тепловым установкам, должно постоянно контролироваться с помощью сигнализирующих манометров, устанавливаемых на паропроводах. Необходимо следить за состоянием ограждающих конструкций камер пропаривания, затворов, переносных колпаков, тепловых отсеков термоформ и т. д., а также перфорированных трубопроводов в тепловых установках. Следует обеспечить исправную работу устройств, обеспечивающих возврат или удаление конденсата из тепловых установок. Скопление конденсата нарушает нормальный температурный режим установок и нормальную циркуляцию пара. Предусматривают контроль за температурным режимом, состоянием нормальной работы программных устройств регуляторов температуры, которые установлены в камерах пропаривания и в других тепловых установках. Если терморегулятор неисправен, тепловлажностную обработку можно производить с ручным управлением. Для непрерывного контроля температурного режима применяют термометры с датчиками, которые размещают в различных частях камеры. В исключительных случаях допускается замер температуры в камере ртутным термометром. Камеры и установки должны быть снабжены программным регулятором температуры и дистанционными регистрирующими термометрами. При этом оператор проверяет правильность температурного режима по температурным диаграммам. На предприятиях, где операционный контроль и автоматизация управлением технологическими процессами недостаточно совершенны, допускается контроль качества бетона изделий и технологических процессов по испытанию образцов, изготовляемых на каждом посту и твердеющих вместе с изделиями. Однако ввиду большой трудоемкости и неэкономичности такой метод в условиях современного производства может пименяться лишь в исключительных случаях. Оерационный контроль предварительно напряженной арматуры не только повышает качество изделий, но приводит к экономии арматуры до 5…10%. Комплексный операционный контроль на технологических линиях улучшает монтажно-эксплуатационные качества изделий и, следовательно, снижает расходы на испытание изделий, их монтаж, доводку на строительной площадке, исключает ремонтные работы и стимулирует технологию производства. В настоящее время на заводах железобетонных изделий следует применять автоматизацию отдельных операций по изготовлению арматурных элементов, приготовления бетона и процессов тепловлажностной обработки, а также приборы для пооперационного контроля и неразрушающих методов контроля качества изделий. При строительстве новых заводов следует внедрять автоматизацию отдельных основных технологических переделов: а) приготовления и транспортировки бетонных смесей; б) тепловлажностной обработки в различных агрегатах; в) пооперационного контроля качества существующих технологических процессов; г) контроля качества готовых изделий, включая оценку результатов измерений. Внедрение систем автоматического приготовления бетонной смеси с программным управлением с помощью ЭВМ позволяет не только высвободить 2…3 рабочих в смену, снизить расход .цемента на 4…5%, но и обеспечить стабильное качество бетона. Целесообразно применение систем автоматизации управления процессами тепловой обработки,- основанных на использовании стандартных средств автоматизации. Эффект от внедрения этих систем заключается в сокращении расхода пара на 15…20% и в повышении качества изделий. Следует применять системы автоматического управления процессами тепловой обработки с учетом информации о росте прочности бетона, что обеспечит дополнительную экономию пара в объеме 10… 15%, а также сократит брак по этому переделу на 0,3…0,4%. Автоматизация пооперационного контроля технологических процессов и качества изделий позволит существенно повысить культуру производства на предприятиях, установить причины, вызывающие брак и улучшить качество изделий. Операционный контроль приведет к сокращению брака примерно на 0,5…0,6% и снизит затраты на ремонт изделий. Контроль качества готовых изделий и конструкций предусматривает проверку геометрических размеров и форм изделий, качества наружной поверхности, величины защитного слоя, положения арматуры и закладных деталей, соответствия прочности, жесткости и трещиностойкости конструкции в целом требованиям проекта. Размеры железобетонных изделий выборочно контролируют при длине до 6 м с помощью жестких шаблонов, а более 6 м — стальными рулетками. Расстояние между измеряемыми поверхностями охватывающих шаблонов должно быть равно номинальному размеру изделий с учетом положительного допуска. Предельные отклонения в расположении стальных закладных деталей равны ±10 мм для остальных изделий. Рабочие плоскости закладных деталей должны совпадать с плоскостью изделий или выступать над ней не более чем на 3 мм. Заводы сборного железобетона обеспечивают выходной контроль качества бетона изделий по прочности, для чего должны определяться в установленные сроки фактические величины распалубочной отпускной и проектной прочности бетона, которые должны соответствовать требованиям ГОСТа, ТУ и проектной документации. Для этого изготовляют контрольные образцы из бетонов того же состава, что и изделия, которые уплотняют на лабораторной виброплощадке с частотой и интенсивностью колебаний, соответствующими частоте и интенсивности колебаний вибромеханизмов, применяемых для формования изделий. Для изготовления контрольных образцов применяют только металлические формы, которые в собранном состоянии герметичны, жестки и в процессе вибрации размеров своих не изменяют. При нарушении этих требований к форме для образцов может иметь место занижение прочности образцов на 10…20% и более. Если к изделиям кроме прочности предъявляются и другие требования (морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионная стойкость и т. д.), то кроме образцов для испытания изготовляют образцы для определения других4 требуемых свойств бетона. Контроль производства и качества бетона в изделиях, изготовляемых с помощью электропрогрева, имеет свои особенности. Так, для получения стабильного температурного режима прогрева и уменьшения разброса токовых характеристик необходимо проводить контроль за постоянством электропроводности бетонной смеси. Для этого проверяется периодически точность дозирования компонентов и консистенция бетонной смеси и определяется электропроводность смеси в лабораторных условиях. Контроль прочности бетона производится испытанием образцов кубов, прогретых электрическим током в формах по режиму, аналогичному принятому на производстве. Контроль прочности бетона в изделиях, изготовленных с помощью пропаривания, электропрогрева, а также автоклавной обработки, может производиться испытанием образцов цилиндров диаметром 100…350 мм и высотой 100…200 мм, высверленных из тела изделий. Контрольные образцы должны твердеть до момента испытания в условиях, аналогичных условиям твердения изделий. Для определения прочности бетона к моменту передачи на него напряжения арматуры контрольные образцы испытывают- немедленно после окончания их тепловлажностной обработки в горячем состоянии. При определении отпускной прочности бетона в изделиях контрольные образцы испытывают через 12 ч после окончания тепловой обработки, если не требуются другие сроки. Контрольные образцы, предназначенные для определения марочной прочности бетона, должны храниться вместе с образцами для определения отпускной прочности, а после ее установления в нормальных условиях до возраста 28 сут. Установленная величина распалубочной, отпускной или проектной прочности бетона должна быть равна заданной (указанной в проекте, стандарте и ТУ на данный вид изделия). Для выявления фактической прочности бетона без разрушения применяют механические и электронно-акустические методы. Для механических методов существуют приборы, измеряющие величину заглубления в бетон стальных шаров, отскок бойка прибора при ударе и т.п. Возможности контроля с помощью механических методов испытания прочности бетона в конструкциях без их разрушения ограничены в пределах поверхностного слоя материала. Более универсальны электронно-акустические методы, позволяющие исследовать материал по всей толщине изделия и выявлять внутренние дефекты. Сущность этого метода заключается в измерении скорости распространения ультразвукового импульса в бетоне. Электронный ультразвуковой прибор возбуждает колебания сверхзвуковой частоты и измеряет время прохождения импульса в микросекундах. Зная толщину изделия, вычисляют скорости распространения ультразвука, которая зависит от плотности и прочности бетона, его влажности и свойств заполнителя. По тарировочной зависимости между скоростью распространения ультразвука и прочностью можно определить прочность бетона на сжатие. В результате применения неразрушающих методов контроля физико-механических свойств изделий и конструкций и внедрения комплексного пооперационного контроля производства изделий из бетона и железобетона может быть получен значительный экономический эффект. При организации неразрушающих методов контроля прочности изделий на заводах можно достичь снижения фактического расхода цемента на 1 м3 бетона на 10%. Особенно большое значение указанные выше мероприятия приобретают с введением в настоящее время оценки качества изделий вероятностно-статистическими методами контроля. Так, па предприятиях, изготовляющих изделия с высокой однородностью, требуемая прочность может быть снижена с соответствующим сокращением расхода цемента. Обеспечение же высокой однородности прочности бетона может быть достигнуто только благодаря комплексному использованию методов контроля на производстве. Поэтому в настоящее время на заводах железобетонных изделий необходимо комплексно использовать традиционные и неразрушающие методы контроля, причем все шире использовать приборы для операционного контроля и неразрушающие методы контроля качества изделий.