Устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных изделий

агрегат из кото ветст- датчиблок-схе Изобретение отн зации технологичес изводства бетонных иэделий, может быт строительстве и пр тельных материалов вершенствованием и св, Ьф 1416320. Целью изобретенроых сится к авто их процессов грега и железобето испольэова мышленности и является у обретения поиз которых трои тв Ла ству иком им хим му уп" ммутаси ет ый вляется ения,ентраль ние качества уп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский инженернстроительный институт(56) Авторское свидй 1416320, кл. В 28 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ.(57) Изобретение относится к тизации технологических проц производства бетонных и желе ных изделий, Может быть испо .в строительстве и промышленн строительных материалов. Поз повысить качество управления лагаемое устройство содержит 1 тепловой обработки, каждый рых включает изделие 2 с соо вующим датчиком 3 прочностикомтемпературы имически связанной воды. А также систему управления, которая включает коммутаторы 6 по числу агрега тои, центральный ком,1 утатор 7, блок 8 определения минимального значения прочности, формирователь 9, блок 10 опрсделения свойства цемента, автокорреЛяторзкстраполятор 1, оптимизатор 12, блок 13 коррекции расхода цемента, блок 14 определения длительности теплово обработки, блок 1 коррекции режимов тепловой обработки, регуляторы 16 по числу агрегатов, блок 17 определения сроков схватывания бетондной смеси, блок 18 определения предвар 1 лтельной выдержки, блок 19 определе я отклонений, блок 20 определения сучоч и прочности, блок 21 .пределения влажности инертных заполнителей, блок 22 химических добавок, исполнительные механизмы 23 подачи пара для кадого агрсгата, исполнительные механизмы 24 подачи сухого воздуха с рег, ирующими органами 25 для каждо. го агрегата, блоки 26 управления регулнруо,их органов 25, блок 27 управления дозатором 28 фибр. 1 ил. На чертеже при,велена устройства.Устройство содержит а тепловой обработки кажд включает иэделия 2 с соо датчиком 3 прочности, температурыдатчиком чески спяэаной волы, и равления, которая включа торы 6 по числу агрегатоный , л;гт, г р 7, блок с 3 ыредаеиитим;лькг гт значения прочности, Формирова 1. , 9, блок 10 определениясвойства цемента, автокорреляторэкстраполятор 11, оптимизатор 12,блок 13 коррекции расхода цемента,блок 14 определения длительноститепловой обработки, блок 15 коррекциирежимов тегтловой обработки, регуляторы 16 по числу агрегатов, блок 17определения сроков схватывания бетонной смеси, блок 18 определения предварительной выдержки, блок 19 определения отклонений, блок 20 определения прочности, блок 21 определениявлажности инертных заполнителей, блок22 химических добавок, исполнительныемеханизмы 23 подачи пара для каждогоагрегата, исполнительные механизмы24 подачи сухого воздуха с регулирующими органами 25 для каждого агрегата, блоки 26 управления регулирующихорганов 25, блок 27 управления дозатором 28 Фибр,25Коммутаторы 6 и 7 включают релейную матрицу 29, мультивибратор 30,счетчик 31, дешифратор 32 и блбк 33клюцей; блок 8 определения минимального значения прочности включаетультразвуковой прибор 34, аналогоцифровой преобразователь 35 и арифметическое устройство 36; . Формирователь 9 включает компаратор 37 ицифроаналоговый преобразователь, блок10 определения свойств цемента выпол 35нен в виде ультразвукового приборатипа УКП; автокоррелятор-экстраполятор 11 включает выцитатель 39,квадратор 40, сумматор 41, выцитатель42, схему 43 извлечения квадратногокорня, два делителя 44 и усилитель45; блок 14 определения длительноститепловой обработки включает регистр46 ввода, арифметическое устройство4547, счетчик 48 команд и регистр 49вывода; блок 15 коррекции режимовтепловой обработки включает два цифроаналоговых преобразователя 50, схему ИЛИ 51, арифметическое устройство52, запоминающее устройство 53, счетцик 54, два запоминающих устройства55 и цифроаналоговый преобразователь56; блок 18 определения предварительной выдержки включает два компаратора57 и схеу ИЛИ 58; блок 19 определения отклоне ий включает два компаратора 59 и схему ИЛИ 60; блок 26 управленир регулирующими органами 25 вклю скважность импульсов релейной матрицы;интервал регулирования режимного параметра (температуры пропаривания);время замыкания регулятора на исполнительный механизм. где рег Интервал регулирования Т без учета зоны неоднозначности регулятора выбирается из пределовгд о( Т-Т 1 п(1 -- ) - С (2)о- рег - о КО эоР 6 где т, - запаздывание в передаче управляющих воздействий;Т, - постоянная времени объекта; чает компаратор 61, григгер 62, инвертор 63 и схему И 64. В качестве блока 20 определения суточной прочности использован ультразвуковой прибор УК, в качестве блока 21 определения влажности инертных. заполнителей - цифровой прибор для измерения влагосодержания ВСКИ, в качестве исполнительного механизма 24 примене" ны магнитные клапаны, а в качестве регулирующих органов 25 - реле. В качестве датчиков 5 химически связанной воды использован потенциалометр, представляющий собой цилиндр из фильтровальной бумаги диаметром 3 мм и длиной 8 мм.Устройство работает следующим образом.Кинетика нарастания прочности бетона в изделии 2 находящемся в агрегате 1 тепловой обработки, контролируется датчиками 3 прочности, которые через определенные промежутки времени после начала цикла тепловой обработки посредством коммутаторов 6 и центрального коммутатора 7 подключаются последовательно к блоку 8 определения минимального значения прочности. При этом опорные импульсы. от мультивибратора 30 поступают на вход счетчика 31, Каждая ячейка счетчика подключена к координатным шинам матричного дешифратора 32. Выходы дешифратора 32 через блок 33 транзисторных ключей связаны с релейной матрицей 29, выполненной на магнитоуправляемых реле, и используется для подключения датчиков, задатциков и исполнительных механизмов к управляющему блоку в схеме управления соответственно1 Т регЕ.гтееф (1)100 мента данноиенного эа квар 5 15163возмущающее (управляющее)воздействие,Время замкнутого состояния выходов каждого реле матрицы 29 определяется из условия5 ГАЛОП в(3)о Имгде д, - допуст мые отклонениярежимного параметра вустановившемся режиме;К, - коэффициент передачиобъекта регулирования;К- показатель хода регулирующего органа, .В блоке 8 определения минимального значения прочности устанавливается прочность изделия, находящегося в наихудших условиях тепловой обра ботки. Это происходит следующим образом. Сигнал с коммутатора 7 поступает на вход ультразвукового прибора 34, который Фиксирует текущее значение прочности К, контролируемого изделия 5 д, находящегося в камере 1, а с выхода прибора 34 через аналого-цифровой преобразователь 35 сигнал поступает в арифметическое устройство 36, где собственно и реализуется алгоритм З 0 .отыскания изделияс минимальным значением прочности К. При этомв начале работы индекс (номер) камерыустанавливается в единичное значение (первая камера подключена через- коммутатор 7 к блоку 8); индекс конт- З 5 ролируемого изделия 1 устанавливается в единичное состояние (первое изделие первой камеры пропаривания подключенное через коммутатор 6 и центральный .коммутатор , к блоку 8); индекс теку 740 щего значения прочности К, принимает1значение прочности первого иэделия К ; Кпринимает значение К Вссь алгоритм определения минимального значения прочности включает два цикла:45 1 - определение минимального значения прочности в каждой иэ п 1 камер; 11 - опрос всех щ камер тепловой обработки. После установления минимального значе 50 ния прочности изделия цифровой сигнал с арифметического устройства 36 блока 8 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 38 Формирователя 9После преобразования цифрового сигнала в аналоговый компаратор 37 напряжения сравнивает установленное значение К , с заданньм в виде уровня напряжения на контролируемом входе 64 6 компаратора 37 сигналом, соответствующим отпускной прочности изделий 1.первого выхода Формирователя 9 сигнал в виде электрического импульса поступает на вход блока 10 определения свойств цемента. Перед рабочей сменой для работы устройства в датчики ультразвукового прибора блока закладываются балочки размером 40 40160 мм для определения активности применяемого цемента, Растворы для балочек готовят при водоцементном отношении, равном 0,4, причем их консистенция по расплыву конуса после 30 встряхиваний на столике должна характеризоваться диаметром в пределах 106-115 мм. Балочки иэ раствора хранят в формах над водой в течение 24 +- л 2 ч, помещая в ванну сидравлицеским затвором. Далее их расформировывают и хранят о воде (2020) в течение 2/ сут. Через 28 сут с момента изготовления балочки помещают в электроды ультразвукового прибора блока 9. Показатель предела прочности в данном случае является активностью цемента.блока 10 электрический сигнал, пропорциональный значению активности цемента, использованного для изготовления данной партии изделий, по команде с блока 8 подается на вход авто. коррелятора-экстраполятора 11, где путем прогнозирования осуществляется определение активности цемента на момент приготовления бетонной смеси в последующих замесах путем определения коэффициента вариации активности по результатам испытаний цемента, текущего и произведенного за квартал, по форм где 1 - коэффициент вариации, 3;А - активность цемента отдельной(1-й) партии, кгс/см-";И, - средняя активность цементаданной марки за квартал,кгс/см 211 число партии цемарки, произведтал.Вычитатель 39 блока 11 определяетразность между значениями активностицемента отдельной (д-й) партии и средней активности цемента данной маркиэа квартал; квадратор 40 осуществляетвозведение полученной разности в квадрат, после чего сигнал поступает насумматор 1, Быитатепы 2 осуществляет вычитание единицы из числа партий пмента данной марки, роизведенного за квартал. Частное отде 5 ление результатов вычислений блоков 41 и 42, полученное в делителе 44 в виде электрического сигнала, поступает на схему 43 извлечения квадратного корня. Результирующий сигнал с выхода автокоррелятора-экстраполятора 11 поступает на вход автоматического оптимизатора 1, который реализует алгоритмы нахождения минимума техникоэкономического критерия, представляющего собой варьируемую часть себестоимости, равную сумме затрат на цемент и тепловую обработку при выполнении условия обеспечения заданного уровня качества железобетонных из делий, В зависимости от заданных ограничений, накладываемых на удельный расход цемента и длительность тепловой обработки, организационно-технических ограничений, включающих смен ность работы, номенклатуру изделий, обеспеченность материальными и энергетическими ресурсами и состояниесвязанных технологических постов, оптимизатор 1" согласно алгоритму рабо ты принимает решение о необходимости изменения удельного расхода цемента в бетонной смеси последующих замесов, а также с длительности изометрическо" го прогрева для следующего изделия5 или партий изделий.Затраты на содержание оборудования определяются по формулес, = (3,21 Л,5 + 167 А )/г (5) где С 6 " сумма расходов по содержа в 40нию и эксплуатации по всемвидам оборудования предлагаемой линии;Л- сумма амортизационных от -обчислений, определяемых повсем агрегатам и машинамлинии по нормам;А - то же, по формам, Формамвагонеткам, оснасткеР - годовая производительность50пинии.фактический удельный расчет энергоресурсов на заводе с учетом затрат энергии во вспомогательных цехах (приготовление бетонной смеси, хранение материалов на складах, производ 5 ство арматуры, внутрицеховой и внутризаводской транспорт) и в обслужит вающих пдраздепениях (ремонтныеспужбы отппеи, горячая и пп, н, - вещение вентиляция и др.), вычисляют по эмпириц ско, Формуле 1,где 3,затраты энергии на тепловлажную обработку изделий с учетом потерь тепла в конструкциях камер, паровой системыи из-за несовершенства организации производства;число технологических линийна предприятии;коэффициент, учитывающийиспользуемую удобоукладываемость бетонной смеси и способ ее уплотнения, принимаемый по заводским данным;коэффициент, учитывающийвид технологической линии,на которой производятся изделия принимаемый равнымдпя конвейерных линий 1, поточно-агрегатных 1,04, кассетных 1,1 и стендовых 1,13;коэффициент, учитывающий типприменяемого теплового агрегата;коэффициент, учитывающий видприменяемого цемента. 4 После принятия автоматическим оп" тимизатором 12 решения об изменении удельного расхода цемента в бетонной смеси последующих замесов,а также о длительности изотермического прогрева для следующих изделий сигнал, пропорциональный величинам необходимых изменений, с выхода оптимизатора 12 поступает на вход блока 13 коррекции расхода цемента системы управления дозированием, которая обеспечивает приготовление бетонной смеси в последующем замесе измененного состава. В серийно выпускаемой станции управления бетонным заводом СУБЗдля определения момента выключения питателя используются бесконтактные путевые датчики. Бесконтактный датчик устанавливается на дополнительной стрелке, с помощью которой указывается заданная масса дозы цемента. При поступлении материала в бункер дозатора основная стрелка поворачивается вокруг своей оси. При совпадении текущей дозы с заданной сигнал поступает в устройство управления, которое выключает питатель, На серийно выпускаемых1516364 Оциаме бпл 1 нх глгв.ах быцно устанав и 2 блок 15 выполняет цикл ТРО, ливаю 1 несколько дополжительных стре- установленный блоком 14, в противном лок с расположенными на них бескон- случае (при наличии сигнала с одного тактными датчиками. Эти датчики и ис- из перечисленных блоков) происходит пользуются в устройстве для управле корректировка режимов ТВО. Сигналы сния доэированием по команде с бло- блоков 18 и 2 через блок 50 и схемука 12. ИЛИ 51 поступают в арифметическое уствторого выхода формирователя 9 устройство 52 и на счетчик 54 командрезультирующий сигнал поступает на10блока 15. С регистра вывода 49 блокавход блока 14 определения длительнос установленный цикл ТВО поступаетти тепловой обработки, где согласно на запоминающее устройство 53 блока алгоритму определения длительности 15 и по команде со счетчика 54 котепловой обработки определяется время манд вводится для корректировки в иэотермического прогрева изделий по 1 арифметическое устройство 52. Откорформуле ректированная длительность изотерми- т,т, ческой выдержки изделий из арифметиК(е) = С,е + С,е (7) ческого устройства 52 записываетсягде К(с) - отпускное значение проч- в оперативные запоминающие устройстности изделия в момент вре-щ ва 53, количество которых равно комени с, 7.; лицеству тепловых камер. Цифровые сигС, - коэффициент, численно рав- налы с оперативных запоминающих устный величине прочности из- ройств поступают в цифроаналоговыеделия в момент его загруэ- преобразователи 56, с выхода которыхки в камеру; в виде аналоговых сигналов поступаютс - коэффициент, численно рав- на второго вход регуляторов 16.ный величине прочности из- На вход регулятора 16 режима тепделил в момент подачи теп- ловой обработки с выхода датчика 4ла в камеру; температуры поступает электрическийТ Т - постоянные времени, опреде- сигнал, пропорциональный величинеляющие скорость изменения температуры в тепловом агрегате 1.прочности во времени при выхода регулятора 16 режима тепловойестественном твердении и обработки результирующий электрицесподаце тепла в камеру соот- кий сигнал поступает на вход исполни 1ветственно, с; тельного механизма 23, установленного- время тепловой обработки. 5 на линии подачи теплоносителя в тепБлок 14 работает следующим обра- овой агрегат 1. зом.Перед циклом тепловой обработки Блок 17 выдает сигнал на первый в регистр 46 ввода записывается про- вход блока 18 определения предвари должительность режима тепловой обра-. тельной выдержки о корректировке вре 40ботки,установленная на данном заводе. мени предварительной выдержки в эавиПо сигналу с блока 9 счетчик 48 ко- симости от сроков схватывания бетонманд выдает команду на регистр 46 ной смеси. Принцип работы блока 17 осввода и арифметическое устройство 47 нован на том, что со сроками схватыо корректировке режима тепловой об 45 вания бетонной смеси связываются таработки. Арифметическое устройство кие параметры тепловой обработки как 47 производит увеличение или уменьше- время предварительной выдержки и нание режима тепловой обработки изделий. чало изотермического прогрева. Если Окончательная длительность цикла теп- отклонения превышают допустимую велиловои обработки записывается в регистр чинуконтролируемую блоком 17, поч50/49 вывода блока 14, Выход блока 14 дается сигнал и производится соответсвязан с входом блока 15 коррекции ре- ствующая коррекция блоком 17 при не- режимов тепловой обработки, в котором соответствии начала схватывания и блопроисходит запоминание новых значений ками 1 О и 14 при несоответствии конца длительности изотермического прогревасхватывания бетонной смеси, Если сроки для изделий, проходящих тепловую об-. схватывания укладываются в расчетные, работку в данном тепловом агрегате. то корректировка режима не проиэводитПри отсутствии сигналов с блоков 18, ся, Компараторы 57 через схему ИЛИ 58151636блока 15 выдают управллющй сигнала блок 15 коррекции режимов ТВО.Блоком ." определяетсл Фактическая прочность изделий в возрасте 28 сут,5 Значение этой прочности анализируется блоком 19 определенил отклонений путем сравнения с проектной, При этом сигнал с блока 20 сравнивается кампаратором 59 с уровнем сигнала, соот и ветствующим проектному значению прочности. Если отклонения выходят за установленные рамки (например, 10) то сигнал с компаратора 59 в качестве управляющего подается через схе му ИЛИ 60 на блок 15, по сигналу с которого предварительная выдержка меняется, причем ее изменение производитсл в долях сроков схватывания бетонной смеси, выдаваемой блоком 18 20 (например, 0,1; 0,2). Блок 21 определения влажности заполнителей определлет влажность инертных заполнителей (песка и щебня) и пропорционально ее величине подает сигнал на блок 18 опредсления отклонений о корректировке времени предварительной выдержки бетонных изделий.Непосрсдственно перед циклом тепловой обработки на блоке 22 химических добавок устанавливается уровень напряжения, соответствующий виду применяемой химической добавки (замедли- тель или ускоритель). Если применяется замедлитель твердения бетона, то уровень выходного сигнала блока 2235 равен 5 В, если применяется ускоритель твердения бетона, то уровень выходного сигнала блока 22 - +5 В. Если при изготовлении изделий химические добав ки не используются, то уровень выходного сигнала равен нулю. При этом команда с блока 22 о корректировке режима ТВО отсутствует. В частности, этим объясняется то обстоятельство, что блок 22 является блоком напряжения.Усилитель 45 блока 11 являетсяусилителем с коэффициентом усилителя 100 и выполняет умножение результата 50 с делителя 44 на 100, т.е. вычисление коэфф ициента вариации активности цемента.С изменением термодинамических характеристик твердеющего бетона свя 55 эаны такие параметры тепловой обработки как длительность, вид и степень внешнего воздействия на твердеющий материал. Знание кинетики иэме 2нения количеств ва химически связанной воды позволяет определить скорость гидратообразования Л методом графического дифференцирования кривой 1, =. 1(С)где 0 - количество химически связанной воды.,дополнительные технологические воздействия к твердеющему материалу прикладываются в такой момент времени, когда скорость гидратообразования Л - 111 п.Этот вывод являетсл основой для разработки способа комбинированной тепловой обработки изделий на основе минеральных вяжущих материалов, когда на стадии изотермической выдержки, определяемой минимальным значением скорости гидратообразования, паровая среда в тепловом агрегате заменяется сухим горячим воздухом и температурой, равной температуре иэотермической выдержки. Блок комбинированной термообработки осуществляет комбинированную тепловую обработку в предлагаемом устройстве.При этом в верхнее в тепловом агрегате изделие закладывается малогабаритный датчик 5 химически связанной воды, сигнал с которого поступает на компаратор 61, где путем сравнения с заданным значением 3 ,определяется момент замены пара на горячий воздух. Сигнал с компаратора 61 поступает на триггер 62, где производится его запоминание , после чего этот сигнал поступает на первый вход схемы И 64, на второй вход которого поступает сигнал с инвертора 63. Схема И 64 осуществляет логическое умножение двух сигналов (с триггера 62 и инвертора 63), т.е. при единичных значениях входов схемы И 64, на выходе блока 26 управления появляетсл сигнал о замене пара горячим воздухом, этот сигнал поступает на исполнительный механизм (реле) 5, управляющее работой регулирующего органа 24 (магнитного клапана).Блок 2/ управления выдает сигнал на дозатор 28 Фибр, по которому дозатор 28 фибр осуществляет дозирование и введение Фибр дисперсного армированил в бетонную смесь. При этом сигнал с выхода блока 27 управления поступает на третий вход схемы ИЛИ 58 блока 18 определения предварительной выдержки, и время предварительной выдержки сокращается. Применение дисперсного армирования позволяет увелиформула изобретенияУстройство для управления процессом изготовления бетонных и железоСоставитель А.КузнецовРедактор И.Мулла Техред Л,Кравчук Корректор В. Кабаций Заказ 6338/18 Тираж 519 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул,Гагарина 101 151 чить прочность бетон иа сжатие, повысить сопротивляемость бетона ударным нагрузкам, истиранию, трещинообраэованию. Кроме того, дисперсное армирование фибрами позволяет сократить время предварительной выдержки бетона перед тепловой обработкой.Устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных изделий позволяет повысить качество управления, в результате чего возможно получить заданный уровень качества изделий по прочности, экономию цемента и теплоносителя, повысить эффективность использования оборудованияя. 6364 1+бетонных изделий по авт.св, 1" 14163 С,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения качества управления,оно снабжено дозатором фибр с блоком 5управления и по числу агрегатов тепловой обработки блоками управления подачи сухого воздуха с исполнительнымимеханизмами регулирующих органов идатчиками химически связанной воды,установленными соответственно в каждом агрегате тепловой обработки причем каждый датчик химически связаннойводы подключен к первым входам соответствующих блоков управления подачисухого воздуха, вторые входы которыхподключены к первому входу формирователя, а выход блока управления дозатора фибр подключен к третьему входу рО блока определения предварительной выдержки.