Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности

Содержание Нормативные ссылки Определения Обозначения и сокращения Введение

1. Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности

1.1 Автоматизация контроля процесса ТВО

1.1.1 Централизованное дистанционное управление

1.1.2 Автоматическое регулирование и управление

1.1.3 Регулирование температуры при тепловлажностной обработке железобетонных изделий

1.1.4 Аппаратура для измерения давлений и разрежений

1.2 Устройство контроля расхода

1.3 Устройство контроля расхода топливной смеси

1.4 Устройство контроля мощности (тока)

1.5 Устройство контроля температуры воздуха

2. Устройство контроля расхода воздуха

2.1 Автоматическое регулирование

2.1.1 Регулирование расхода воздуха

3. Дистанционное управление

4. Сигнализация

4.1 Коммутационная аппаратура, сигнальные устройства

4.2 Сигнализаторы давления

5. Расчет шнекового смесителя

5.1 Выбор электродвигателя

5.2 Срок службы шнекового смесителя Заключение Список литературы

Нормативные ссылки

1. СНиП 3.05.07−85 Системы автоматизации 1986;07−01 СНиП 111−34−74 Проектно монтажная автоматика .

2. СНиП 3.05 03−85 Тепловые сети 1986;07−01 СНиП 111−30−74 Оргэнергострой .

3. СНиП 2.04.14−88 Тепловая изоляция оборудования и теплопроводов 1990;01−01 Раздел 8. и крил. 12−19 ВНиПИ СНиП 2.04.07−86. Теплопроект раздел 13 и прил 6−8 СНиП 11−35−76 СН 542−81 раздел 7СН 572−80 раздел 6 СН 550−82 П. 1.5 СНиП 2.04.05−86

Определения Автомат — устройство, которое по заданной программе без участия человека выполняет операции производственного цикла по получению, передаче, преобразованию и использовании энергии материала, информацию и нуждается лишь в контроле и наладке человеком.

Полная автоматизация — это высшая ступень автоматизации, предусматривается передача всех функций управления производством и контроля над ними.

Тензодатчик — это измерительный преобразователь в виде тензорезистора, сопротивление которого изменяется под слиянием деформации тела, на которое закреплен тензорезистор.

Счетчик — прибор, измеряющий количество вещества или суммарный расход (л, м, кг, т).

Расходомер — прибор, измеряющий количество вещества, протекающего по трубопроводу в заданный момент времени.

Обозначения и сокращения Тв. в — температура вторичного воздуха;

Ст — расход общего воздуха;

Р1 — регулятор общего расхода воздуха;

Р2— регулятор скорости движения решетки;

Р4—регулятор аспирационного отбора;

ИМ — исполнительный механизм;

Г — генератор;

М — двигатель.

Т — температура;

Р — давление;

Н — уровень;

с — плотность;

n— число оборотов в минуту;

W — вязкость;

V — скорость;

А — разность значений двух величин.

Введение

На реконструируемых действующих предприятиях и новых заводах внедряются современные высокопроизводительные машины и механизмы, полностью механизируются основные технологические процессы. Транспорт материалов полностью механизирован путем применения для кусковых материалов ленточных пластинчатых и скребковых транспортеров, для порошкообразных материалов — пневмовинтовых и камерных насосов, для транспорта шлама — мощных центробежных насосов.

Автоматизация основных производственных процессов обеспечит дальнейший рост производительности труда, позволит уменьшить расход топлива и электроэнергии, повысить однородность и качество цемента. Последнему обстоятельству уделяется особое внимание.

Ориентировочные подсчеты показывают, что стабилизация технологических процессов, достигаемая путем автоматизации, позволит на ряде заводов повысить качество.

1. Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности дистанционный электропривод коммутационный сигнальный Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности развивается в следующих основных направлениях.

1.1 Автоматизация контроля процесса ТВО Автоматический технологический контроль — наиболее распространенный вид автоматизации. Наряду с такими величинами, главным образом физическими, как давление жидкостей и газов, расход кусковых материалов, жидкостей и газов, уровень жидкостей, температура жидкостей и газов и др., контроль которых обеспечивается приборами общепромышленного назначения, имеется ряд величин, требующих особых методов измерения и создания специальных автоматических приборов.

В зависимости от характера и значения контролируемых величин применяются только показывающие или одновременно показывающие и регистрирующие (или интегрирующие) приборы. Приборы, контролирующие главнейшие технологические параметры устанавливаются на центральных щитах соответствующих агрегатов, на которых смонтированы также органы дистанционного управления, позволяющие устранять возникшие отклонения этих параметров. Приборы, контролирующие вспомогательные параметры, устанавливаются обычно по месту измерения. Они снабжаются контактными устройствами, подающими на центральный пост сигнал (световой и звуковой) о возникшем ненормальном отклонении контролируемого параметра от заданного значения. Автоматическая сигнализация отклонения от заданных величин применяется часто и для тех параметров, контроль за которыми вынесен на центральный щит.

1.1.1 Централизованное дистанционное управление Централизованное дистанционное управление электроприводами основных, вспомогательных и транспортных механизмов, а также регулирующими и переключающими органами (дроссельными заслонками и шиберами на газоходах, переключателями на пневмопроводах, шламовыми задвижками, переключателями на течках, сбрасывающими ножами на транспортерах и т. п.)

Сюда могут быть отнесены также простейшие устройства релейной автоматики, например автоматическое включение резервных маслонасосов или резервных транспортеров. Неотъемлемыми частями централизованного управления являются автоматическая предпусковая сигнализация, электрическая блокировка взаимосвязанных механизмов, фиксирующая очередность их пуска и остановки и автоматическая аварийная сигнализация. Последняя сигнализирует о самопроизвольной остановке механизмов и ненормальностях, возникших в схеме управления; Она, как правило, объединяется с сигнализацией отклонений технологических параметров в единую систему с общим устройством для снятия звукового сигнала. На центральных щитах, где сосредоточены органы управления, монтируется также автоматическая сигнализация, фиксирующая состояние отдельных механизмов (включен или отключен), положение переключающих органов (открыт или закрыт) и степень открытия регулирующих органов.

1.1.2 Автоматическое регулирование и управление Автоматическое регулирование и управление являются важнейшими видами автоматизации.

На отдельных производственных участках, в местах, удобных для визуального наблюдения за работой основных механизмов, располагаются центральные посты управления, на которых устанавливаются приборы автоматического контроля, управления и регулирования соответствующего участка. Общий контроль и управление производственным процессом, в целом часто осуществляются главным диспетчером завода. Диспетчерский пункт оснащается автоматической сигнализацией, контролирующей состояние главнейших механизмов, и счетчиками числа часов их работы, а также регистрирующими приборами контроля важнейших технологических параметров.

1.1.3 Регулирование температуры при тепловлажностной обработке железобетонных изделий Тепловлажностная обработка деталей производится в пропарочных камерах, автоклавах, туннельных камерах и кассетах. В некоторых случаях применяют электрический прогрев деталей, подключая напряжение к арматуре и форме и пропуская ток через бетонную массу.

Схема прибора ЭРП-61 с подключённым термометром сопротивления R_t и исполнительным механизмом ИМ.

Измерительная схема представляет собой автоматически уравновешивающийся мост.

Верхняя часть моста содержит сопротивление термометра с подгоночным сопротивлением R_Д, сопротивление R₁, реохорд с шунтом R_ш и добавочным сопротивлением (для настройки прибора) R_п2.

Нижняя часть моста состоит из дополнительного мостика, составленного из сопротивлений R₂, R₃, R_k1, R_k, регулировочных сопротивлений R_п1, R* и переменного сопротивления R₄, включённого в диагональ дополнительного мостика.

Измерительная схема питается переменным током от обмотки III силового трансформатора при напряжении 1,3 в (вершины С — С).

Сигнал измерительной схемы, снимаемый с точек М и Д, представляет собой сумму двух э. д. с.: небаланса основного моста (э. д. с. между точками М и Д) и дополнительного мостика (между точками N и Д).

Сопротивления R_k1 и R_k намотаны медным проводом и имеют электрические нагреватели R_н1 и R_н2, подключаемые к обмотке VI силового трансформатора одновременно с исполнительным механизмом ИМ.

Если температура датчика равна заданной, т. е. соответствует положению движка М на реохорде R_р, то оба моста сбалансированы и напряжение, подаваемое на вход усилителя, равно нулю.

Когда температура датчика отклонится от заданной (например, увеличится), на вход усилителя поступит сигнал U_MD, вызывающий срабатывание реле 1Р. Реле 1Р включит одновременно исполнительный механизм и нагреватель R_н1.

В результате нагрева сопротивления R_k1 на измерительной диагонали дополнительного мостика появляется напряжение U_ND. Это напряжение направлено встречно напряжению U_MD. Следовательно, при равенстве U_ND и U_MD напряжение на входе усилителя станет равным нулю и исполнительный механизм ИМ остановится раньше, чем температура датчика примет заданное значение. Если после остывания сопротивления R_k1 температура датчика будет отличаться от заданной, цикл повторяется.

Таким образом, дополнительный мостик вводит в процесс регулирования предварение. Сопротивления R_k1 и R_k2 с нагревателями являются электрическими (тепловыми) изодромными устройствами.

Степень воздействия дополнительного мостика можно менять, передвигая движок сопротивления R₄. При перемещении движка в точку Д степень воздействия дополнительного мостика равна нулю. При перемещении движка сопротивления R₄ в другое крайнее положение (точка F) компенсируется небаланс основного моста в пределах до 15% диапазона регулирования.

Осуществление заданной программы производится движком реохорда R_р, который приводится в движение с помощью кулачка-лекала ПД от двигателя ДВ.

Усилительный тракт состоит из четырёх каскадов усиления по напряжению, собранных по обычной схеме усилителя на сопротивлениях с ёмкостными связями и выходного фазочувствительного каскада усиления мощности. Сигнал, снимаемый с анода третьего каскада, подаётся на сетку четвёртого каскада усилителя напряжения через делитель R_{1 3}, который выполняет функцию регулятора чувствительности. Переменная составляющая анодного тока 4-го каскада через конденсатор С₆ поступает на сетки (соединённые накоротко) выходного каскада мощности.

Анодные цепи обеих половин лампы выходного каскада питаются переменным напряжением от обмотки IV силового трансформатора и находятся в противофазе.

В цепи анодов включены обмотки выходных реле, зашунтированные конденсаторами.

На сетки выходной лампы подаётся напряжение смещения от обмотки V силового трансформатора через диоды Д₃.

Это смещение обеспечивает запирание обоих половин ламп при отсутствии сигнала.

При поступлении входного сигнала сработает та половина лампы фазы анодного напряжения, который будет совпадать с фазой сигнала.

Работа остальных элементов регулятора ясна из схемы.

Схема контроля и авторегулирования тепловых процессов в кассетах.

При регулировании температуры в пропарочных камерах и кассетах приходится измерять температуру и воздействовать на регулирующие органы одновременно во многих объектах, так как на заводе железобетонных изделий может находится в работе несколько десятков камер и кассет.

Пропарочные камеры и кассеты обладают, как уже указывалось, большой тепловой инерцией, т. е. изменения температуры не могут протекать быстро. Поэтому в данном случае нет надобности вести измерения непрерывно, а достаточно периодически производить измерения и регулирующее воздействие. В этом случае большое число камер и кассет может быть обслужено одним регулятором при условии, что он имеет обегающее устройство, которое поочерёдно подсоединяет к нему камеры и кассеты.

В настоящее время в промышленности внедряются управляющие машины с обегающими устройствами. Эти машины могут производить периодические импульсное регулирование параметров, а также периодическую регистрацию значений параметров на пишущей машинке.

Аналогичные машины начинают предусматриваться и для работы на заводах строительной индустрии.

Выпускаются управляющие машины различных типов и ёмкостей. Наиболее простой и малоёмкой (25 точек) является система МИР (многоканального импульсного регулирования). Эта система может быть приспособлена для управления тепловыми процессами в камерах и кассетах при тепловлажностной обработке железобетонных изделий.

Система МИР должна питаться стабилизированным напряжением 120 в.

Система состоит из отдельно выполненных блоков: одного обегающего устройства, одного электронного усилителя и 25 измерительных блоков с датчиками, пульта управления и указателей положения выходных валов исполнительных механизмов.

Обегающее устройство представляет собой блок размером 300Ч175Ч410 мм, весом 14 кг.

Обегающее устройство обеспечивает последовательное подключение к регулятору до 25 отдельных измерителей. Диапазон цикла облегания может быть изменён в пределах от 2,5 до 25 мин, т. е. диапазон времени связи системы с каждым каналом регулирования может изменяться в пределах от 6 до 60 сек.

Так как связь усилителя с исполнительным механизмом должна устанавливаться только после того, как измерительное устройство и усилитель войдут в установившийся режим после подключения, то в обегающем устройстве есть элементы времени, позволяющие по каждому каналу устанавливать от руки диапазон воздействия на исполнительный механизм в пределах от 0,5 до 40±20% сек, а также вводит автоматическую коррекцию времени воздействия в зависимости от величины отклонения параметра в пределах от 0 до 60±20% сек.

1.1.4 Аппаратура для измерения давлений и разрежений На современных заводах наряду с приборами для измерения температур широко применяются приборы для измерения давлений и разрежений, перепадов (разности) давлений (разрежений). Эти приборы контролируют:

а) давления и разрежения воздушных и газовых потоков в обжигательных печах, угольных, сырьевых (при сухом способе производства) и цементных мельницах, сушильных агрегатах, котельных установках, аспирационных устройствах;

б) давления в системах сжатого воздуха и пневматического транспорта;

в) давление воды для приготовления сырьевой смеси;

г) давление масла в смазочных системах.

Приборы для измерения давления или перепадов используются также при измерении расхода газов и жидкостей и уровня в емкостях, котлах, резервуарах для воды, мазута и т. д.

Для местного контроля и сигнализации предельных значений давления широко применяются электроконтактные манометры: отечественные (ЭКМ-1), а также импортные, поставляемые комплектно с оборудованием. Эти приборы отличаются от обычных технических манометров наличием электроконтактного устройства, контакты которого, связанные с двумя указателями, могут быть установлены посредством ключа на два любых заданных значения в пределах всей шкалы. Контакты включаются в цепи автоматизированного управления электроприводами и в цепи сигнализации (рис. 1).

При резко изменяющихся пульсирующих давлениях, а также при толчках и вибрации в месте установки контактного манометра устройство применять нельзя, ибо вибрация корпуса и стрелки прибора может привести к ложным срабатываниям контактов и к их подгоранию. В импортных манометрах, предназначенных для работы при наличии вибраций, используется устройство, снабженное постоянным магнитом.

Последний укреплен на указателе и после замыкания удерживает сообщенный со стрелкой контакт в замкнутом положении, противодействуя вибрации контактов при сотрясениях корпуса и стрелки. При этом, однако, несколько уменьшается чувствительность манометра к изменениям давления. Контактные манометры могут иметь любую из четырех контактов.

Контактные манометры используются для контроля и сигнализации давления в системах смазки агрегатов, в системах подачи сжатого воздуха к пневмовинтовым насосам, для автоматического управления работой камерных насосов и т. п.

Мембранные тягомеры и напоромеры с круговой шкалой типа ТМК, профильные с горизонтальной шкалой типа ТМ-890, НМ-890 и ТНМ-890 широко применяются для измерения разрежений и напоров во всех цехах цементных заводов и, но принципу действия мало отличаются друг от друга.

Чувствительными элементами приборов служат мембранные коробки, внутрь которых подводится разрежение или давление. Сжатие или расширение коробки при изменении давления измеряемой среды передается плоской пружине и вызывает перемещение кинематически связанной с ней стрелки прибора.

Чувствительным элементом одного из таких приборов являются мембраны; между ними помещена металлическая подушка, профиль которой соответствует профилю мембраны. Пространство между мембранами и подушкой заполнено дистиллированной водой (через капилляр). Давления Р1 и Р2 разность которых измеряется, подводятся в камеры, образовавшиеся между мембранами и крышками. Под воздействием разности давлений нижняя мембрана перемещается по направлению к подушке, и жидкость через отверстия в подушке перетекает под верхнюю мембрану, перемещая ее вверх. Перемещение верхней мембраны посредством передаточного механизма, состоящего из системы тяг и рычагов, передается стрелке или перу прибора. Если расчетный перепад давлений превышен, мембрана прижимается к подушке и этим предотвращает поломку измерительного устройства.

Шкала показывающих и диаграмма записывающих приборов — круглые, привод диаграммы — от синхронного электродвигателя или от часового механизма; приборы могут быть снабжены интегратором или электрическим датчиком для дистанционной передачи показаний.

В настоящее время все более широкое распространение находят сильфонные манометры, имеющие в качестве измерительного элемента гармониковую мембрану (сильфон), жестко закрепленную⁴ с одного конца. Гармониковая мембрана под действием давления, подведенного в корпус, легко деформируется в осевом направлении (рис.2).

С помощью рычажного механизма перемещение сильфона системой штоков и тяг преобразуется в поворот стрелки показывающего прибора и в перемещение сердечника индукционной катушки для дистанционной передачи показаний. Уравновешивание усилия, создаваемого давлением среды внутри сильфона, и возврат системы в исходное положение осуществляются пружиной.

Манометры и вакуумметры с гармониковой мембраной служат как для измерения и записи давления жидкостей, паров и газов, так и в качестве вторичных приборов в системах, снабженных устройством для пневматической передачи показаний на расстояние.

Рис. 1 .Контактные устройства электроконтактных манометров:

а) — контактное устройство; б) — возможные комбинации контактов (залитые части окружностей соответствуют замкнутому контакту): 1—указатель; 2—стрелка; 3—штифт из изоляционного материала; 4—контактные рычаги; 5—спиральные пружины; 6—контакты Рис. 2. Сильфонное измерительное устройство

1—сильфон; 2—шток; 3—тяга; 4—пружина; 5—корпус

1.2 Устройство контроля расхода Контроль расхода с помощью расходомера РМ-400, установленного после дискового питателя перед пневмоподъемником, имел ряд недостатков. Так, номинальная погрешность измерения расхода (2,5%) в ряде случаев превышалась из-за износа ходовой части расходомера, подпора давления со стороны пневмоподъемника, несвободного падения материала на импеллер расходомера вследствие обрушения материала в сырьевом бункере.

Разработанное устройство основано на известном принципе зависимости давления в вертикальной транспортирующей трубе от количества материала в аэросмеси (воздух — сырьевая мука). Колебания давления в трубе при постоянном давлении воздуха перед пневмоподъемником характеризуют колебания расхода сырья, непосредственно поступающего в печь. Таким образом, исключается отрицательное влияние промежуточной ёмкости пневмоподъемника на результаты контроля расхода сырьевой муки.

1.3 Устройство контроля расхода топливной смеси Серийно изготавливаемые расходомеры для контроля поступления такой смеси отсутствуют. Поэтому было разработано устройство для косвенного контроля расхода топлива по изменению мощности генератора, питающего двигатели шнековых транспортеров, подающих топливо к форсунке. Схема контроля представлена на рис. 5.

В устройстве контроля расхода топливной смеси предусмотрено использование двух потенциометров. Потенциометр 1 измеряет ток, потребляемый двигателями шнеков (I). Реостатный промежуточный преобразователь потенциометра 2 подключен через делитель 3 в схему измерения напряжения генератора II. Напряжение, снимаемое с движка реостатного промежуточного преобразователя и с одного из его концов, подается на вход второго потенциометра 4, который измеряет сигнал, пропорциональный произведению тока на напряжение, т. е. мощности генератора. Шкала этого потенциометра может быть отградуирована в единицах расхода топлива.

В схеме использован ЯС-фильтр 5 для сглаживания высокочастотных колебаний тока и резистор 6.

Рис. 5. Схема косвенного контроля расхода топлива.

1, 4 — потенциометр, 2 — преобразователь потенциометра, 3 — делитель, 5 — КС-фильтр.

1.4 Устройство контроля мощности (тока) В тех случаях, когда контроль температуры в зоне спекания с помощью пирометров исключен ввиду предельной и постоянной запыленности зоны, в качестве косвенных параметров состояния материала в горячих зонах используются такие характеристики работы электропривода печи, как ток статора, мощность и момент на валу.

Мощность, потребляемая двигателем печи, пропорциональна моменту М на его валу:

N = щ М, где щ — угловая скорость вращения печи.

В настоящее время все шахтные печи снабжены амперметрами для контроля нагрузки двигателей приводов.

Рис. 6. Структурная схема устройства контроля нагрузки двигателей приводов Однако использовать непосредственно эти показания для целей управления не представляется возможным из-за наличия в сигнале тока существенных высокочастотных помех в результате малой амплитуды изменения низкочастотной части сигнала относительно среднего значения.

Разработано устройство, блок-схема которого представлена на рис. 6. Оно предусматривает детектирование и фильтрацию высокочастотных составляющих тока, а также регулируемую компенсацию постоянной составляющей колебаний тока, обеспечивающую возможность сдвигать положение записи на самопишущем приборе, что необходимо для компенсации изменения трения в опорных роликах, а также больших изменений расхода сырья, которые вызывают изменение тока нагрузки.

1.5 Устройство контроля температуры воздуха Одним из наиболее важных показателей работы является температура воздуха. Трудность измерения этой температуры объясняется наличием помех от посторонних излучателей (раскаленный клинкер на обрезе печи, раскаленная футеровка печи, запыленность вторичного воздуха).

Контроль температуры вторичного воздуха производителя с помощью отсасывающего термоэлектрического преобразователя. Принцип его работы состоит в следующем. Воздух из шахты холодильника просасывается со скоростью 50—70 м/с мимо спая электродов. Двойное экранирование спая от излучателя и большая скорость просасывания воздуха практически исключают влияние лучистого теплового потока на сигналы термоэлектрического преобразователя.

Конструкция разработанного устройства приведена на рис. 7. Как видно из рисунка, термоэлектроды в месте спая защищены двумя концентрическими экранами. Материал экранов — жаропрочная сталь марки Х20Н80Т (ЭИ-435). Для просасывания воздуха мимо спая наружная труба термоэлектрического преобразователя присоединена к источнику, создающему разрежение. Для получения скорости протекания воздуха в отсасывающем термоэлектрическом преобразователе 50—70 м/с достаточно, чтобы падение разрежения на нем составляло 250— 300 кгс/м² (25—30 МПа).

Рис. 7. Отсасывающая термопара ТГОС-2

I — первый экран; 2 — второй экран: 3 — защитная трубка; 4 — патрубок; 5 — соединительные ребра; 6 — отросток для измерения разрежения; 7 — спай термоэлектродов Периодический контроль величины разрежения во всасывающем патрубке осуществляется по 11-образному манометру. Измерение разрежения производится при работе термоэлектрического преобразователя, когда через него просасывается воздух.

В качестве источника разрежения может быть использован всасывающий патрубок вентилятора «острого» дутья, если он может создать нужное разрежение. Для этого патрубок термоэлектрического преобразователя с помощью переходника подключается к всасывающему патрубку вентилятора и измерительному прибору. Если вентилятор «острого» дутья не обеспечивает нужного разрежения, то следует использовать эжектор, работающий от сжатого воздуха.

При нормальной работе термоэлектрического преобразователя наружный кожух должен быть горячим. Охлаждение его является признаком засорения термоэлектрического преобразователя пылью, просасывающейся через него со вторичным воздухом. Для очистки термоэлектрического преобразователя следует продуть его сжатым воздухом. Периодичность очистки зависит от запыленности вторичного воздуха.

В связи с тем, что температура вторичного воздуха в различных точках сечения шахты при одном и том же режиме различна, необходимо выбрать такое место установки термоэлектрического преобразователя, где бы температура была наиболее близка к среднему значению температуры по всему сечению шахты.

На основании экспериментальных исследовании можно рекомендовать установку термоэлектрического преобразователя в горизонтальном сечении шахты на 1 —1,5 м ниже порога печи, примерно посредине длины шахты (вдоль осп печи) на глубину 0,5—1 м со стороны, противоположной падению клинкера с обреза печи. В этом случае отклонение измеренной температуры от средней по всему сечению шахты не будет превышать ±50 °С для разных режимов.

2. Устройство контроля расхода воздуха Измерение расхода воздуха общего дутья производится при помощи мультипликатора, представленного на рис. 8.

Рис. 8. Мультипликатор 1 — полное давление; 2 — искусственно созданное статическое давление При измерении расхода воздуха в воздухопроводе мультипликатором в измерительной трубке создается местное сужение. Здесь скорость протекания воздуха повышается по сравнению со скоростью потока до сужения. Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии в суженном сечении вызывает уменьшение потенциальной энергии потока. Соответственно и статическое давление в этом сечении будет меньше, чем в сечении до дроссельного устройства. Воздушный поток, входя в сужающуюся часть насадки, ускоряется, в связи с чем статическая составляющая давления быстро уменьшается.

Отбор статического давления происходит в суженной части описываемого устройства, где статическая составляющая достигает своего минимума. Поскольку величина полного давления измеряется в невозмущенной части потока, перепад между полным давлением и искусственно созданным статическим давлением оказывается больше динамической составляющей потока.

Данная пневмометрическая трубка является измерительным элементом с индивидуальной тарировкой.

Мультипликатор устанавливается на прямом участке воздухопровода, не имеющем местных сопротивлений, так, чтобы рабочая часть мультипликатора располагалась в центре воздушного потока.

Для измерения перепада давлений, пропорционального расходу, применяются стандартные дифференциальные тягомеры. Рассмотрим одну из наиболее часто встречаемых на заводах систем автоматического контроля и регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковых холодильниках. Назначение системы — автоматическое управление работой холодильника, при котором обеспечивается охлаждение клинкера до заданной температуры, увеличивается количество вводимого тепла в печь с вторичным воздухом при одновременной его стабилизации, уменьшается расход электроэнергии, увеличивается срок службы холодильника и облегчается труд обслуживающего персонала.

Схема регулирования состоит из трех систем (рис. 9): системы стабилизации расхода воздуха общего дутья с воздействием на направляющий аппарат вентилятора общего дутья и с коррекцией по температуре неподвижного колосника; системы регулирования давления воздуха под колосниковой решеткой горячей камеры холодильника с воздействием на число ходов решетки; системы стабилизации разрежения в горячей головке печи с воздействием на направляющий аппарат дымососа аспирационной установки.

2.1 Автоматическое регулирование Задачей автоматического регулирования является поддержание постоянства определенных величин технологического процесса, например, заданных значений температур, разрежений, расходов и т. п., либо их изменение по определенному закону в зависимости от времени или от других величин. Эту роль выполняют автоматические регуляторы. Производственную установку или ее участок, в котором происходит процесс, подлежащий автоматическому регулированию, наливают объектом регулирования. Комплекс объекта с регулятором называется системой автоматического регулирования. Физическая величина, заданное значение которой необходимо поддерживать для нормального хода технологического процесса, называется регулируемой величиной. При отклонении регулируемой величины от заданного значения необходимо изменить приток количества вещества или энергии в объект или сток последних из объекта. Физическая величина, изменением которой осуществляется воздействие на регулируемую величину, называется регулирующей величиной и ее изменение регулирующим воздействием. Для изменения регулирующей величины объект должен быть оборудован регулирующим органом. Зоной нечувствительности называют предельное изменение регулируемой величины, при которой регулятор не действует. Элемент, осуществляющий перемещение регулирующего органа называют исполнительным механизмом регулятора. Устройство, позволяющее изменять задание регулятора, называется задатчиком.

Задание устанавливается человеком, а регулятор только поддерживает значение регулируемой величины. Такие системы называются системами автоматической стабилизации. Существуют системы программного регулирования, в которых задание изменяется с течением времени по определенной программе. Системы, в которых заданное значение регулируемой величины должно изменяться в зависимости от изменения других величин (характер этого изменения заранее не известен), называются следящими системами. Для упрощения анализа свойств и работы систем автоматического регулирования их принято разделять на отдельные элементы — звенья, каждое из которых воздействует на последующее звено, в свою очередь, подвергаясь воздействию предшествующего звена. Место приложения воздействия предшествующего звена называется входом, а место подключения последующего звена — выходом данного звена.

2.1.1 Регулирование расхода воздуха Система стабилизации расхода воздуха общего дутья является основной системой регулирования. При изменении грануляции клинкера или толщины слоя клинкера на решетке количество воздуха не остается постоянным: при мелком клинкере или большом слое расход воздуха уменьшается, при крупном клинкере или небольшом слое — увеличивается. Система стабилизации расход воздуха общего дутья поддерживает этот расход постоянным.

В разработанной системе расход воздуха измеряется непосредственно. Перепад, создаваемый на мультипликаторе, подается на дифференциальный тягомер, где преобразуется в электрический сигнал, поступающий на регулятор. Схема осуществляет астатическое регулирование. Исполнительный механизм воздействует на направляющий аппарат общего дутья. Важным параметром работы холодильника является температура колосника. Она не должна превышать заданного значения. В противном случае ее необходимо быстро снизить (до установленного значения), увеличив расход воздуха общего и «острого» дутья. В схеме это осуществлено путем коррекции задания регулятора общего расхода в зависимости от температуры колосника Тк. В случае нагрева колосника выше заданной температуры замыкается контакт позиционного регулятора, встроенного в электронный потенциометр, регистрирующий Тк, который в свою очередь замыкает цепь реле. Последнее своим замыкающим контактом подключает к измерительному мосту регулятора сопротивление. Уменьшение задания происходит только после снижения Тк до заданного значения.

Для более интенсивного охлаждения колосника в случае увеличения его температуры выше заданной увеличивается расход воздуха «острого» дутья.

В случае засорения минусовой импульсной трубки мультипликатора (при работающей автоматике) регулятор может закрыть направляющий аппарат вентилятора общего дутья до остановки двигателя исполнительного механизма конечным выключателем, в результате создается такое положение, когда воздуха, поступающего в печь, будет недостаточно для сгорания топлива. Поэтому настройке нижнего путевого выключателя следует уделить особое внимание.

Направляющий аппарат вентилятора общего дутья должен оставаться всегда открытым настолько, чтобы воздуха, нагнетаемого вентилятором в печь, хватало для сгорания топлива. Величину минимального открытия определяют следующим образом. В течение пяти-семи смен находят пределы регулирования направляющего аппарата по дистанционному указателю положения при работе регулятора, затем выставляют путевой выключатель на значение, соответствующее минимальному проделу регулирования. После установки путевого выключателя необходимо проверить, достаточно ли воздуха для сгорания максимально допустимого количества топлива, подаваемого в печь.

Определение исходных данных для настройки регулятора производится отдельно для каждого холодильника. Величина пульсации расхода общего дутья ДОобщ. д не должна превышать ±2,5 мм вод. ст.

Настроечными параметрами регулятора являются: среднее значение расхода воздуха, зона нечувствительности, цена деления залатчика, время изодрома, скорость обратной связи и длительность импульса.

Выше уже было сказано, что одной из основных задач системы регулирования является улучшение теплосъема с клинкера и охлаждение его до определенной температуры.

Увеличение теплового КПД холодильника происходит при рациональном снижении количества воздуха, проходящего через него. Однако для уменьшения температуры клинкера необходимо увеличивать количество воздуха, подаваемого в холодильник. Начиная с некоторого значения температура клинкера не снижается. Это объясняется тем, что па горячей решетке клинкер отдает максимальное количество тепла с поверхности, а затем перемещается на холодную решетку, под которую воздух почти никогда не подается (даже если воздух и подается под холодную решетку, то в печь он не идет, а отбирается дымососом аспирации).

Таким образом, увеличение расхода воздуха сверх определенного значения не дает эффективного результата. Дальнейшее снижение температуры клинкера достигается уменьшением скорости решетки. Но уменьшение скорости решетки может сопровождаться ростом температуры колосников, поэтому среднее значение расхода воздуха выбирается при минимально допустимой скорости решетки достаточным для охлаждения крупного клинкера.

Остальные настроечные параметры регулятора определяются аналогично описанному ранее.

3. Дистанционное управление Как уже отмечалось выше, применяемое в настоящее время технологическое и транспортное оборудование и имеющиеся средства автоматизации ограничивают возможности централизации управления даже на заводах, оснащаемых современной техникой. В результате имеется значительное количество территориально разрозненных постов управления.

Для управления ходом технологического процесса в целом используется диспетчерское управление, позволяющее координировать работу отдельных цехов. Основными средствами диспетчерского управления на цементных заводах являются в настоящее диспетчерская сигнализация и связь. С помощью сигнализации диспетчер завода осуществляет контроль за ходом производственного процесса.

Щиты сигнализации состоят в основном из сигнальной панели с мнемонической схемой, панели счетчиков, числа часов работы агрегатов и шкафа с аппаратурой.

Сигнальная панель (рис.10) выполняется из зеркального стекла с нанесенной на нем мнемонической схемой завода. Символы основных агрегатов, работа которых контролируется (дробилки, болтушки, сырьевые, цементные и угольные мельницы, печи, сушильные барабаны), просвечиваются зеленым, красным светом лампочками, расположенными с задней стороны панели.

Свечение символов ровным зеленым светом сигнализирует о работе, а ровным красным — о нерабочем состоянии агрегата. При изменении состояния любого агрегата (остановку действующего или пуск стоявшего) соответствующий символ начинает светиться мигающим светом, аналогичным цвету его предыдущего состояния. Одновременно подается звуковой сигнал. При квитировании диспетчером сигнала путем нажатия кнопки «съем сигнала» звуковой сигнал прекращается, а символ агрегата переходит на свечение цветом, соответствующим его новому состоянию.

При квитировании сигнала диспетчер нажимает кнопку и включает шаговый искатель. Обегая последовательно 'все панели, рычаг искателя подпитывает обесточившееся ранее при изменении состояния одного из агрегатов реле. Последнее срабатывает, отключает через реле звонок и источник мигающего света и одновременно переключает лампочку символа на ровный свет того цвета, который соответствует новому состоянию агрегата.

Символы имеют, кроме зеленого и красного, еще и белый цвет («тихий ход»), который включается, как и остальные, соответствующим блок-контактом роторной станции печи через дополнительное реле. Если в кабинетах директора, и главного инженера завода имеются дублирующие сигнальные щиты, сигнальные лампы последних подключаются параллельно лампам основной, панели на щите диспетчера.

Счетчики числа часов работы агрегатов подключаются дополнительными контактами соответствующих реле к шинке датчика временных импульсов и отсчитывают, таким образом, время работы агрегатов. Счетчики эти устанавливаются в диспетчерской, обычно на отдельной панели. Для прямой связи диспетчера завода с цехами, в том числе с основными постами управления производственными участками, используется прямая телефонная и частично громкоговорящая связь.

Наибольшее распространение имеют диспетчерские установки, рассчитанные на включение 40 абонентских линий, двух соединительных линий с коммутатором административно-хозяйственной связи или с городской телефонной станцией и одной линии выхода на радиоузел. Коммутатор имеет два рабочих места — для диспетчера и оператора — и позволяет осуществлять:

а) индивидуальный разговор с усилением и без него;

б) проведение диспетчерских совещаний;

в) трансляцию телефонных передач через заводской радио узел.

Для вызова абонентов, находящихся в производственных цехах, предусматривают обычно дополнительные сигналы в виде светофоров и звонков громкого боя. В дополнение к диспетчерской установке для связи диспетчера с ограниченным числом важнейших участков иногда применяется односторонняя оперативная громкоговорящая связь. Ее оборудование состоит в основном из абонентских репродукторов и устанавливаемого на диспетчерском пункте усилителя, к которому подключается микрофон и панели коммутации. Приняв через репродуктор распоряжение диспетчера, абонент в случае необходимости отвечает диспетчеру через ближайший телефон установки.

На многих цементных заводах используются импортные установки двухсторонней громкоговорящей диспетчерской связи. Последние состоят из диспетчерского коммутатора на двадцать номеров и из абонентских постов. Часть абонентских постов (первичные посты) представляет собой небольшие коммутаторы, к которым подсоединяется до трех вторичных абонентских постов. Коммутатор и диспетчерские посты снабжены микрофонами-репродукторами. Отдельные абонентские посты (первичные и вторичные), предназначающиеся для монтажа непосредственно в цехах, имеют исполнение для наружной установки и снабжены добавочными звуковыми и световыми вызывными устройствами.

Первичные абонентские посты рассчитаны на одновременную связь с двумя коммутаторами — диспетчерским и директорским.

Коммутатор и абонентские посты имеют самостоятельные источники питания (выпрямители), рассчитанные на присоединение к сети 220 В неременного тока через штепсельную розетку, и отдельные усилители. Благодаря этому уровень напряжения звуковой частоты в соединительных линиях не превышает 0,5 В, что позволяет использовать для диспетчерской связи, как и в диспетчерских установках комплексную слаботочную сеть завода. Отдельные элементы абонентских постов (переключающие, усилительные и вызывные устройства и релейные комплекты) выполнены в виде взаимозаменяемых выдвижных блоков. Громкоговорящая диспетчерская связь позволяет осуществлять индивидуальные переговоры с первичными и через них со вторичными абонентскими листами, а также циркулярные передачи (совещания). Наряду с этим возможна прямая громкоговорящая связь между первичными и вторичными абонентскими постами.

Рис 10. Сигнальная панель щита диспетчера

4. Сигнализация Предусматривается световая контрольная и аварийная сигнализации, и звуковая аварийная.

Световая контрольная и аварийная сигнализации выполняются индивидуальными сигнальными лампами (механизм-лампа), которые отключены при неработающих механизмах, загораются ровным светом при включении механизмов и мигающим — при аварийном отключении их.

Схемы световой сигнализации работают следующим образом. При автоматизированном режиме управления механизмами ПТС ключ устанавливается в положение, А и подается питание через замыкающий контакт на шину. В результате по мере запуска механизмов и замыкания контактов выходных реле загораются ровным — светом соответствующие сигнальные лампы, например при замыкании контакта включается лампа.

Схемы включения ламп конвейера, грохотов и вентилятора аналогичны схеме включения лампы конвейера, а ламп шибера — лампам шибера. После окончания запуска линии контакт размыкается и отключает все сигнальные лампы, кроме ламп дробилки и положения шиберов. При необходимости все отключившиеся лампы диспетчер может включить, установив ручку в положение (включено). При аварийном отключении любого из механизмов замыкаются контакты и подключаются шина и прерыватель, который подает пульсирующее напряжение на шину. В результате лампы работающих механизмов горят ровным светом, а лампы отключившихся механизмов — мигающим. Одновременно с этим включится звонок аварийной сигнализации.

Работа схемы звуковой аварийной сигнализации происходит следующим образом. При подаче питания в схемы запуска и схемы сигнализации выключателем включается звонок, так как реле при этом обесточено и его контакт в цепи звонка замкнут. Одновременно с этим замыкается цепь разрядки конденсатора и последний разряжается на сопротивление. Диспетчер, убедившись, что аварийный звонок работает, нажатием кнопки снятия сигнала ставит под ток реле, подготавливая схему аварийной сигнализации к принятию любого аварийного сигнала.

Контроль работы ПТС осуществляется через реле, которое включается при запуске питателя и отключается при остановке питателя. Таким образом, когда заканчивается запуск всей цепочки механизмов, реле обесточивается и своими контактами размыкает цепь разрядки конденсатора и замыкает цепь зарядки. После этого, в случае аварийного отключения питателя, когда обесточивается реле, а контакт замыкается, конденсатор разряжается на сопротивление, подав при этом положительный потенциал на правый конец обмотки реле. В результате этого реле обесточивается и своим контактом включает аварийный звонок. Диспетчер кнопкой отключает звонок и приводит схему в рабочее состояние, а по световой сигнализации определяет причину аварийного отключения.

При всех остановках завода диспетчером становится под ток реле, размыкающее при этом свой контакт в цепи разрядки, и поэтому при отключении питателя и включении реле цепь разрядки не замыкается.

4.1 Коммутационная аппаратура, сигнальные устройства Для коммутации цепей управления, их переключения, включения катушек электромагнитных аппаратов и сигнальных устройств служат кнопки управления, пакетные переключатели, ключи управления и выключатели. Чтобы включать катушки аппаратов, на фасадах щитов управления устанавливают одно-, двухи трехштифтовые кнопки управления КУ-121 или кнопки К-03, К-20 и К-23 меньших габаритов. Кнопки КУ-121, состоят из стандартных элементов, каждый из которых имеет по одному мостиковому контакту. Такую же комбинацию контактов имеет кнопка К-03.

При необходимости одновременного одинакового воздействия на две независимые цепи применяются кнопки К-23 (с двумя контактами) или К-20 (с двумя контактами). Конструкция их аналогична конструкции кнопки К-03 и отличается от последней расположением контактов. Кнопки управления, устанавливаемые на импортных щитах управления, набираются из элементов, сходных с элементами кнопки КУ-121. В случае необходимости одновременного воздействия на несколько цепей элементы устанавливаются один над другим таким образом, чтобы их штифты служили как бы продолжением друг друга.

Для переключения целей управления используются обычные пакетные переключатели серии ПК в открытом (для установки на щитах и внутри шкафов) и в защищенном исполнении. Если надо переключать более трех независимых цепей, то вместо пакетных переключателей ПК используют многоцепные универсальные переключатели серии УП. Последние имеют различные схемы соединений и изготовляются как с фиксацией положения рукоятки (и контактов), так и с самовозвратом последней.

Для сигнализации работы механизмов, положения переключающих органов технологического потока, наличия или отсутствия необходимых величин давления, температуры и т. п. на щитах управления устанавливают оптические сигнальные устройства. На щитах дистанционного управления отечественного производства для оптической сигнализации применяют, как правило, сигнальные лампы в арматурах или сигнальные табло. Для увеличения срока службы лампы и обеспечения ее включения на определенные напряжения, соответствующие напряжению цепей управления щита, в котором устанавливается лампа, в арматуру встраивается добавочное сопротивление, величина которого выбирается в зависимости от напряжения, подводимого к лампе. Лампы снабжаются стеклянными или пластмассовыми колпачками различного цвета.

Арматуры сигнальных ламп АСЭ-48 и ЛС-53, предназначенные дли цилиндрических ламп с нормальным цоколем, не имеют встроенных добавочных сопротивлений, и последние устанавливаются на внутренней стороне панели щита рядом с арматурой. Величина сопротивлений, как и для арматур АСС-ДС-38, зависит от напряжения сети, к которой подключается лампа.

В качестве устройств предупредительной оптической сигнализации устанавливаются светосигнальные арматуры СОМ-200 с красным стеклом. Для звуковой сигнализации (предпусковой, командной и аварийной) используются, как правило, звонки громкого боя в пылебрызгозащищенном исполнении, а также сирены. Звонки и сирены предназначены для включения в цепь постоянного тока и переменного.

Рис. 1 1. Общий вид поворотного сигнализатора

4.2 Сигнализаторы давления Для контроля давления масла в системах смазки, воды в трубопроводах к технологическим агрегатам и газа в газопроводах к форсункам, наряду с электроконтактными манометрами и дифманометрами с контактными устройствами применяются бесшкальные сигнализаторы давления, контакты которых включаются в схемы автоматического управления блокировки.

В чугунном корпусе с центральной расточкой помещается поршень с пружиной, сжатие которой может регулироваться гайкой. Снизу поршень опирается на мембрану, закрепленную в расточке корпуса крышкой. Реле закрыто кожухом. Над стержнем поршня установлен микропереключатель. Пружина регулируется так, чтобы зазор между стержнем и нажимным штифтом микропереключателя не превышал 0,5 мм. Контролируемое давление подводится под мембрану через нижнюю крышку. Под влиянием давления на поршень пружина сжимается, а стержень вызывает замыкание контактов микропереключателя. При падении давления пружина возвращает стержень в исходное положение, и микропереключатель размыкает свои контакты.

Для контроля давления газа применяются сигнализаторы падения давления СПДС с диапазонами настройки 0,25— 1,5 кг/см2, 0,5—4 кг/см2, 1—6 кг/см2, 2— 8 кг/см2 и СПДМ с различными диапазонами настройки от 20 до 800 мм вод. ст. В качестве измерительного устройства в сигнализаторах СПДМ использована плоская, а в сигнализаторах СПДС гармониковая мембрана.

Измерительное устройство воздействует на ртутный выключатель, рассчитанный на 500 Вт безындукционной нагрузки при напряжении 220 В переменного тока.

Рис. 12. Конструкция реле давления С-57−5 1 1—корпус; 2—поршень;

3—пружина;

4—гайка;

5—мембрана;

6—крышка;

7—микропереключатель;

8— кожух

5. Расчет шнекового смесителя Исходные данные:

F=1,8 кН;

V=1,3 м/с;

D=550 мм;

д=5%;

Lr=7 лет.

и=45^о

Общий КПД привода:

з=з_зп з_оп з_м з_пк з_пс =0,975· 0,97·0,9925²·0,9925=0,902;

P_рм=F· V=1,8·1,3=2,34кВт.

Требуемая мощность электродвигателя равна:

Р_дв*кВт;

Общее передаточное число Передаточное отношение Выбор частоты

И₁= при n=1500

И₂= при n=100

И₁=

И₂=

Разбивка передаточного числа Передаточное число привода редуктора

И₁=И_зпЧИ_он1

5.1 Выбор электродвигателя Исходя из полученных данных подбираем двигатель серии АИР «12М» с номинальной мощностью 3,5 кВт и номинальной частотой вращения барабана 50 об/мин. завод изготовитель Могилев «Строммашина». масса 10 кг. двигатель ассенхронный двух фазной. КПД 75%

5.2 Срок службы шнекового смесителя При трехсменной работе в неделю с одним выходным днем в каждую восьмую неделю расчетное количество рабочих суток в году принимают равным — 253 рабочим дням (5 дней в неделю по 23 ч) в утреннюю и вечернюю смену по 7,5 ч с обеденным перерывом 0,5 ч и в ночную смену 7 ч без обеденного перерыва и 52 субботних дня с одной сменой по 8 ч.