Функциональная схема автоматизированного контроля обработки железобетонных изделий в камерах периодического действия (стр. 2 из 7)
При изучении пропарочной камеры как объекта регулирования установлено, что: тепловой процесс в камере обладает положительным коэффициентом самовыравнивания; процесс нарастания температуры среды при поступлении или сбросе пара происходит по экспоненциальному закону; постоянная времени этой экспоненты достаточно велика. Таким образом, пропарочная камера для системы авторегулирования является звеном инерционным с большой постоянной времени.
Математическим выражением теплового баланса для тепловой обработки будет равенство поступающего Qпи расходуемого тепла. Поступающая тепловая энергия расходуется на повышение температуры среды в объекте и на покрытие утечек тепла Qy. В распространенных до последнего времени системах автоматического регулирования температуры программируется последовательность и длительность этапов процесса тепловой обработки с позиционным регулированием температуры изотермического прогрева.
Для автоматического регулирования температуры в пропарочной камере широкое применение получили схемы с двухпозиционным элементом регулирования.
Экспериментальные исследования показывают, что постоянная времени теплового процесса в камере во много раз больше, чем постоянные времени других структурных элементов системы автоматического регулирования температуры в пропарочной камере.
Установки автоматического регулирования тепловой обработки железобетонных изделий, применяющиеся в настоящее время, можно разделить на две основные группы.
1. Установки регулирования на базе программных регуляторов, отрабатывающих необходимую программу тепловой обработки: подъем, изотермическую выдержку и спуск температуры (установки на базе программных регуляторов типа ПРТЭ, ЭРП, ПРЗ, ПУСК-ЗС).
2. Установки регулирования на базе регуляторов стабилизации, использующие дополнительные приборы и приспособления для осуществления подъема и спуска регулируемой температуры: установки на базе электронных автоматических мостов с регулирующим устройством (ЭМД, МСР и др.);установки на базе термосигнализаторов (ТСГ, ТС и др.).
Установка на базе регулятора ПРЗ (состоит из пневматического регулятора, использующего энергию сжатого воздуха; в качестве исполнительного устройства применен пневматический исполнительный механизм) в условиях заводов железобетонных изделий оказалась ненадежной. Использование установок с термосигнализатором типа ТСГ и ТС ограничено, так как длина капилляра, соединяющего термобаллон со вторичным прибором, не превышает 60 м. Установки с использованием электронных мостов очень дороги и их применение экономически невыгодно.
В промышленности применяют еще ряд установок, использующих другие регуляторы, но они также имеют недостатки в схеме или конструкции.
В результате всесторонних исследовании применяемых систем для автоматического регулирования тепловлажностной обработки железобетонных изделий установлено, что наиболее надежными и качественными являются системы на базе регуляторов ПРТЭ-2М и ЭРП.
Ниже рассматриваются лишь основные системы автоматизации кассетных установок, применяющиеся в производстве сборного железобетона.
Кассетная форма образуется из двух крайних и ряда промежуточных разделительных вертикальных щитов, расставленных друг от друга на определенном расстоянии, равном толщине формируемых панелей, и из бортовой оснастки для превращения отсека в форму, открытую сверху. Два крайних и ряд промежуточных отсеков, в которых циркулирует теплоноситель (пар),, являются тепловыми.
Система авторегулирования, которая обеспечивает автоматическое управление процессом тепловой обработки изделий в кассетных установках, основана на управлении временным циклом обработки с периодическим контролем температур. Регулируемым параметром при этом является температура пара, подаваемого в неподвижную паровую рубашку каждой кассетной установки. Общая продолжительность регулирования по указанному режиму составляет 25% всего времени цикла. Постоянная подача пара в кассету вызывает перегрев полости кассеты и значительное увеличение расхода пара. В этой системе не предусмотрена блокировка на случай падения давления в сети пароснабжения, а также проверка температуры объекта в конце цикла пропаривання с целью устранения возможности выпуска недостаточно пропаренных изделий.
В рассматриваемой системе в качестве регулируемого параметра использовалась температура пара в паровой рубашке, что в малой степени определяет характер распределения температур по объему изделий и не может обеспечивать стабильного режима обработки, предусматриваемого технологическим процессом. Отсутствие температурной блокировки в процессе изотермической выдержки может привести, с одной стороны, к недопустимому перегреву изделий, с другой — к значительному перерасходу пара. Отсутствие период» охлаждения приводит к тому, что распалубка изделий производится при температуре бетона, близкой к 100° С, что неизбежно приведет, при отсутствии специальных теплых складов или камер дозревания, к появлению трещин ввиду резких температурных перепадов.
В описанной ниже системе автоматического регулирования режима тепловлажностной обработки изделий в кассетных установках предусматривается регулирование процесса по температуре бетона в одной из секций.
При окончании процесса формования бригадир или мастер смены при помощи кнопки, находящейся на щите управления кассетами или общем пульте, подает напряжение в цепь моторного исполнительного механизма, который открывает подачу пара в кассету. Пар, поступая в кассету, начинает вытеснять из нее воздух, и при достижении через воздушный клапан определенной величины срабатывает манометрический термометр. При этом исполнительный механизм закрывает воздушный клапан, и кассета начинает работать под заданным давлением. Когда температура в изделии достигает заданной величины, установленный в нем в качестве датчика термометр сопротивления подаст сигнал на малогабаритный электронный автоматический самопишущий и регулирующий мост, который поддерживает температуру изделия в пределах заданного интервала температур, включая или выключая подачу пара в кассету посредством исполнительного механизма. Основным недостатком рассматриваемой системы является отсутствие регулирования подъема температуры и регулирования процесса по температуре бетона в одной из секций установки, что неприемлемо ввиду значительного разброса температур по объемам изделий. Кроме того, установка датчиков в тело изделий нежелательна с конструктивной точки зрения в связи с перемещением секций при распалубке, а также возможности схватывания бетона с металлическим чехлом датчика.
Регулирование процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий в кассетных установках таким образом неприемлемо вследствие того, что значителен перепад температур по объему изделия и нестабилен температурный режим, а также по ряду конструктивных соображений (необходимость перемещения датчика с секцией кассеты, возможность схватывания датчика бетоном и т. д.) и неэффективно, так как распределение температур по секциям паровых рубашек неравномерно и отсутствует прямая зависимость между температурой пара, поступающего в рубашки, и температурой изделия.
В результате исследований, проведенных на опытных кассетных установках, было выяснено, что наиболее полное представление о средней температуре изделия может быть получено путем измерения температуры конденсата, отводимого из паровых рубашек кассет в бак сбора конденсата, так как его температура (а конденсат стекает в обратную трубу из различных полостей паровых рубашек) характеризует среднюю теплоотдачу пара во всех секциях данной кассетной установки, что определяет усредненную температуру пропариваемых изделий.
Стабильность регулирования тепловой обработки системами автоматизации, использующими в качестве регулируемого параметра температуру конденсата, подтвердила правильность сделанного выбора. Вместе с тем, использование температуры конденсата в качестве регулируемого параметра вызывает необходимость устранения влияния на нее ряда внешних факторов, не связанных с ходом тепловой обработки в данной кассетной установке. Температура конденсата может колебаться при наличии пролетного пара в соседней кассетной установке и недостаточно надежной работе системы отвода паровоздушной смеси из бака сбора конденсата; необходимо обеспечить стабильную работу системы пароснабжения всех кассетных установок в данном цехе и интенсивный отвод паровоздушной смеси из бака сбора конденсата.
2. Автоматизация технологического процесса
Рис.1. Автоматизация камеры периодического действия для тепловой обработки железобетонных изделий:
а — функциональная схема; 1 — гребенка; 2 — задвижка с ручным приводом: 3 —приточный затвор: 4 — эжектор; 5 — паропровод; 6 — вентиляционный затвор; 7 — вентилятор; 8— вентиляционный канал; 9— камера; 10— регистр перфорированный; 11— программный регулятор температуры: 12— манометр электроконтактный; 13— манометр; М — регулятор прямого действия «против себя»; 15 — расходомер; Л — магнитный пускатель; С — гудок; КСС — кнопка; 1ЛЕ — сигнальная лампа; 1Э, 1ЭВ — вентиль с электромагнитным приводом: ТС — термометр сопротивления; ДН — диафрагма; КС — конденсационные сосуды; б — структурная схема; 16 — теплоноситель; 17 — регулятор тепловой обработки изделий; 18 — пропарочная камера; 19 — изделие; 20 — задатчик выдержки температур; 21 — задатчнк скорости нарастания температур; 22 — задатчнк температуры паровоздушной среды