«ӨСКЕМЕН КҰРЫЛЫС КОЛЛЕДЖІ» КММ КГУ «УСТЬ - КАМЕНОГОРСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА» КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ: «АВТОМАТИЗАЦИЯ КИРПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА» ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГРУППЫ 14 -ПМ-01 БУЙРОВ В. О. ПРОВЕРИЛ: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ СПЕЦ. ДИСЦИПЛИН ХАБАЛАШВИЛИ О. Е. УСТЬ-КАМЕНОГОРСК 2016
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА Керамический кирпич - один из самых экологически чистых и долговечных в эксплуатации стеновых материалов. Бурный рост строительства вызвал необходимость увеличения производства кирпича, причем как для облицовки зданий, так и рядового для внутренних кладочных работ. Производство керамического кирпича относится к разряду материалоемких, энергоемких и трудоемких производств. Все стадии производственного цикла имеют различную длительность, что делает невозможным синхронизацию работы массозаготовительного, формовочного, сушильного и обжигового отделений.
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧЕЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОДДЕРЖАНИЕ ПОСТОЯНСТВА ОПРЕДЕЛЕННЫХ ВЕЛИЧИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА. ЭТУ РОЛЬ ВЫПОЛНЯЮТ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ.
ДОБЫЧА ГЛИНЫ В настоящее время при помощи всевозможных средств механизации имеется возможность механизировать процессы вскрыши карьера и добычи глины при помощи бульдозеров или скреперов. Вскрышные работы выполняются бульдозером, то непригодный для использования слой грунта соскребается отвалом бульдозера и сдвигается им в сторону. Бульдозеры и скреперы могут быть использованы для складывания глины в гряды для естественной подготовки при небольшом расстоянии карьера от месторасположения гряд. Бульдозером можно не только сдвинуть глину из карьера к определенному месту, но и расположить ее несколькими параллельными валами, которым затем уже легко будет придать форму правильных буртов или гряд. Еще- легче заготовить глину в бурты, пользуясь скрепером. Применение указанных механизмов для работ по вскрыше и заготовке глины позволит значительно ускорить и удешевить эти работы.
глина опилки шамот шлак Песок влажный уголь Сухой песок Растит. грунт Тяжёлый суглинок ДОБАВКИ торф
ФОРМОВКА СЫРЦА Глина, отощающие и выгорающие добавки транспортируется автосамосвалом в приемный бункер. Далее сырье перемещается транспортером на вальцы, осуществляющие грубый помол. Затем исходная смесь обрабатывается вальцами тонкого помола и после тщательного измельчения подается на пресс для производства кирпича В числе подготовительных операций – измельчение и увлажнение глины, удаление камней. Использование дробильноувлажняющей машины позволяет отказаться от многодневной передержки сырьевого материала в творильных ямах, а механизированный размол и перемешивание дают однородную пластичную массу, пригодную для гидроэкструзионного формования брикета.
ПРОЦЕСС СУШКИ Процесс сушки керамического кирпича является энергоемким и длительным. технологический процесс сушки керамического кирпича приходится проводить в широком диапазоне изменения входных параметров. Однако, регламент сушки изделий на предприятиях остается неизменным. В результате, количество бракованных изделий составляет до 30% от общего объема выпуска. Таким образом, проблема создания алгоритмов оптимального управления процессом сушки керамического кирпича, обеспечивающих повышение эффективности использования сушильной установки является актуальной. Для сушки свежеформованных изделий применяют сушилки туннельного, камерного и конвейерного типов. Выбор того или иного типа сушилок зависит от свойств сырья, номенклатуры изделий, мощности, режима работы и др.
Система обеспечивает: • автоматическое управление и защиту технологического оборудования в процессе его работы; • контроль параметров технологического процесса в сушилке; • контроль и управление вентиляторами в сушилке; • контроль состояния оборудования формовки и транспорта в сушилке; • управление всем циклом формовки; • визуализацию ТП на автоматизированном рабочем месте (АРМ); • ведение архивов и построение трендов на АРМ оператора. ). В качестве АРМ оператора используется IВМ РС совместимый компьютер с сетевым адаптером Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбт/с. Программное обеспечение АРМ оператора, выполненного в SCADA системе Wonderware In touch, обладает широкими возможностями расширения и модернизации. В состав системы управления входят: шкаф автоматизации с мнемосхемой (большая панель визуализации), микропроцессорным контроллером для реализации управляющих функций на низком уровне и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора технологического оборудования.
ОБЖИГ КИРПИЧА Обжиг является завершающим этапом в производстве кирпичей способом пластического формования. Итак, кирпич-сырец, который имеет 8 -12 % влажности, отправляется в специальную печь. Так он сначала досушивается. И только после этого температура поднимается до 550 -800 о, при которой происходит дегидратация минералов глины. Снова происходит усадка будущего кирпича. После того, как температура поднимается свыше 200 о, появляются летучие органические примеси и добавки. Следует отметить, что в процессе обжига кирпича скорость роста температуры достигает 300 -350 о в час. Температуру некоторое время держат постоянной, до тех пор, пока окончательно не выгорит углерод. И только после этого изделие нагревают более чем на 800 о. Под воздействием таких температур производит структурное изменение продукции. Сейчас температуру поднимают на 100 -150 о в час для полнотелых кирпичей и на 200 -220 о в час для пустотелых. Предельную температуру некоторое время выдерживают, чтобы прогреть кирпич равномерно. А затем начинают постепенно снижать температуру. Сначала скорость понижения температуры составляет 100 -150 о в час. А после того, как температура достигнет 8000, темп увеличивается до 250 -300 о в час. Обжиг партии кирпича может достигать 6 -48 ч. В процессе обжига изделие несколько раз меняет свою структуру и усаживается. В результате получается прочный, водостойкий материал, устойчивый к температурным изменениям, обладающий звуко- и теплоизоляционными свойствами.
СОВРЕМЕННАЯ ТУННЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КИРПИЧА Такая печь представляет собой прямой туннель, с проложенным внутри нее рельсовым путем, по которому двигается в соответствии с заданным режимом состав с вагонетками. Движение вагонеток осуществляется посредством толкателей, которые бывают винтовые или гидравлические. Вагонетки имеют металлический каркас, отличающийся особой жесткостью, на котором размещается огнеупорная футеровка. На эту футеровку складываются кирпичи, предназначенные для обжига. Данный туннель может быть разного размера в зависимости от производительности печи и объема обжигаемой продукции. Длина такой печи бывает от 5 до 150 метров. А высота печи от рельсов до свода возможна в пределах 2, 7 метров. Печь для обжига кирпича оборудована входной и выходной камерами, которые находятся, соответственно, в начале и в конце конструкции. При выкатывании или закатывании вагонеток обе камеры закрываются на затворы, обеспечивая, тем самым, полную герметичность печи. Во время подачи вагонетки в печь, заслонки автоматически поднимаются, а когда при помощи толкателей вагонетка выкатывается из туннеля, то срабатывает механизм опускания заслонок. Конструкция печи условно разделена на три зоны: — подготовительная зона прогрева; — основная зона обжига; — завершающая зона охлаждения. В стенках туннеля, расположенных в зоне обжига, есть специальные горелочные устройства, в которых сжигается топливо. Для бесперебойного функционирования туннельных печей используется, чаще всего, природный газ. Но также в качестве топлива в некоторых печах применяется уголь. За один период в туннельной печи можно произвести обжиг более 70 тысяч кирпичей. Длительность обжига строительного изделия может быть 24 -48 часов и зависит от вида кирпича.
Весь процесс контролируется с помощью программного комплекса (АСУТП), благодаря которому можно отследить: — как соблюдается режим обжига; — какая температура поддерживается в вагонеточном канале; — какой уровень давления воздуха, подаваемого в печь; — какое качество садки и т. д. Цели создания системы - замена морально устаревших технических средств автоматизации, находящихся в эксплуатации; - обеспечение повышения точности и стабильности измерения и поддержания технологических параметров; - повышение эффективности сжигания топлива и, как следствие, его экономия, улучшение техникоэкономических показателей работы; - обеспечение оперативного и объективного контроля текущих значений технологических параметров в виде чисел (текущих значений) и графиков; - формирование архивов данных о ходе технологических процессов обжига кирпича; - повышение качества продукции и снижение объемов брака за счет улучшения технологических режимов и контроля параметров.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В составе комплекса СМК-350: -ГЛИНООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -ТОПЛИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; -СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ
Одним из основных методов интенсификации производства в керамической промышленности является создание и внедрение крупных технологических агрегатов и комплексов агрегатов с форсированными режимами технологических процессов. Важной задачей является обеспечение высокой производительности тепловых агрегатов, снижение энергетических затрат при высоком качестве готовой продукции Эффективно управлять такими технологическими объектами невозможно без использования методов теории управления в сочетании с современной управляющей и вычислительной техникой. Эта проблема решается по двум направлениям: путем создания новых автоматизированных заводов и реконструкции действующих предприятий. Наиболее эффективна внедряемая в последние годы комплексная автоматизация агрегатов и всего производства в целом. Предложения по автоматизации кирпично-черепичного производства разработаны с целью повышения качества выпускаемой продукции и других технико- экономических показателей работы тепловых агрегатов, обеспечения оперативной технологической и аварийной сигнализации о ходе технологического процесса, требований безопасности, предупреждения о возникновении аварийных ситуаций за счёт усовершенствования системы контроля и управления
ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРОВ: FI – ПРИБОР, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ РАСХОД, PI – ПРИБОР, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ ДАВЛЕНИЕ, TE – ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, PE – ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, TC – РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ. PC - РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ.
Данные двигателя переменного тока серии 4 А 100 L 4 УЗ Наименование Единицы измерения Номинальная мощность, Р 2 н Величина к. Вт 4, 0 В 220/380 Номинальное напряжение, U 1 н – Число главных полюсов, % 4 КПД, о. е. 84 Гц 0, 84 Частота сети, – 50 Исполнение по степени защиты – IP 44 Способ охлаждения – IC 0141 Режим работы – Длительный Назначение Электродвигатель
ВЫВОД Внедрение автоматизированной системы управления технологическими процессами кирпично-черепичного производства повышает безопасность и эффективность работы предприятия, качество обожженного кирпича, практически полностью исключает брак на этапе обжига. Эффективность работы достигается за счёт высокого качества контроля параметров и надежной защиты от нештатных ситуаций. Новые алгоритмы управления горелками и рециркуляцией теплоносителя увеличивают срок службы стальных элементов конструкции печи, подвергающихся воздействию высоких температур, за счет исключения их перегрева. В цехе влияние человеческого фактора сводится к минимуму. Важной составляющей при решении проблемы комплексной автоматизации является создание методов и средств управления дискретными технологическими процессами, которые занимают значительное место в производстве керамического кирпича. Дискретные процессы, в керамическом производстве, обладают большой сложностью, многие из операций выполняются параллельно и требуют взаимной синхронизации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ НА КИРПИЧНОМ ЗАВОДЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ, ПО КОТОРОЙ ИЗГОТАВЛИВАЮТ КИРПИЧИ И КАМНИ СОГЛАСНО ГОСТ 530 -95. В КАЧЕСТВЕ АСР Я ВЫБРАЛ СИСТЕМУ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ, В ЗОНЕ ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА. В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЫ Я ВЫБРАЛ КОНКРЕТНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, ПРИВЕЛ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. УСВОИЛ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ. ТАКИМ ОБРАЗОМ, ПРЕДСТАВИЛ АВТОМАТИЗИРОВАННУЮ СИСТЕМУ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НА СОВРЕМЕННЫХ КИРПИЧНЫХ ЗАВОДАХ.
РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ W(P) РИСУНОК 4 -СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АСР W 0(P) – ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ОБОБЩЕННОГО ОБЪЕКТА. ТАК КАК ПО ЗАДАНИЮ ОБЪЕКТ ЯВЛЯЕТСЯ АПЕРИОДИЧЕСКИМ ЗВЕНОМ ПЕРВОГО ПОРЯДКА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ, ТО ЕГО ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ЗАПИСЫВАЕТСЯ В ВИДЕ: ИЛИ ГДЕ K 0 – КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ОБЪЕКТА; Т 0 – ПОСТОЯННАЯ ВРЕМЕНИ ОБЪЕКТА; Τ 0 - ЗАПАЗДЫВАНИЕ ОБЪЕКТА; Х(T) – РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПАРАМЕТР, ТЕМПЕРАТУРА; Y(T) – УПРАВЛЯЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ. WРЕГ(Р) = KP – ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА; KP – КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ РЕГУЛЯТОРА. В КАЧЕСТВЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА ПРЕДЛАГАЮ ИСПОЛЬЗОВАТЬ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР ТРМ 1 Б-Н. ТП. И КЛАСС ТОЧНОСТИ 0, 5. Т. Е. ОДНОКАНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР ТИПА ТРМ 1 В КОРПУСЕ НАСТЕННОГО КРЕПЛЕНИЯ С РАЗМЕРАМИ 130 Х 105 Х 65 ММ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ РАБОТЫ С ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ (ТЕРМОПАРАМИ), ИМЕЮЩИЙ НА ВЫХОДЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ “ПАРАМЕТР-ТОК” 4. . 20 МА, КЛАСС ТОЧНОСТИ КОТОРОГО 0. 5, ДИАПАЗОН НАПРЯЖЕНИЙ ПИТАНИЯ 85… 250 В ПОСТОЯННОГО ИЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР ТИПА ТРМ 1 СОВМЕСТНО С ВХОДНЫМ ДАТЧИКОМ (ТЕРМОПАРОЙ) ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ И ПОЗВОЛЯЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ: - ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ С ПОМОЩЬЮ СТАНДАРТНЫХ ДАТЧИКОВ. - РЕГУЛИРОВАНИЕ ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ. - ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО ТОКА 4. . 20 МА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЛИ УПРАВЛЕНИЯ ИМ ПО П-ЗАКОНУ. - ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕКУЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ НА ВСТРОЕННОМ СВЕТОДИОДНОМ ЦИФРОВОМ ИНДИКАТОРЕ.
