Автоматическая система управления туннельной сушилкой кирпичного завода

УДК 69.691.421

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТУННЕЛЬНОЙ СУШИЛКОЙ КИРПИЧНОГО ЗАВОДА

,

В статье проанализирован технологический процесс производства керамического кирпича Югорского кирпичного завода. Предложена система автоматизации процесса сушки, влияющего на качество продукции.

производительность технологического процесса, система автоматизации, сушка, качество кирпича

Для стабильной и качественной работы производства строительного кирпича большое значение имеют тепловые процессы, такие как сушка и обжиг. При реконструкции существующих и проектировании новых кирпичных заводов важной задачей является обеспечение высокой производительности тепловых агрегатов, снижение энергетических затрат при высоком качестве готовой продукции. Эта задача решается использованием современного оборудования и систем автоматики.

По результатам обследования Югорского завода строительных материалов в Тюменской области разработана система автоматизации сушилки кирпичного завода и приняты следующие ограничения на параметры воздуха, поступающего в сушилку: температура Tв50 0C, относительная влажность ψв70 %, расход Dв50000 м3/ч. Также были приняты ограничения на параметры сырья: начальная температура T020 0C, начальное влагосодержание Wн0,25, конечное влагосодержание Wк0,03, масса сырья при конечном влагосодержании Mк712 кг.

Существующая система автоматизации не позволяют оперативно вносить корректировку параметров подаваемого в сушилку воздуха в процесс сушки сырья без участия оператора, что приводит к образованию дефектов (трещин, расслаиваний, каверн).

Задачей предлагаемой системы автоматического управления туннельной сушилкой является стабилизация качества выпускаемой продукции и повышение производительности.

Возможные управляющие воздействия, основные дестабилизирующие факторы и показатели качества технологического процесса показаны на параметрической схеме (Рис. 1).

Рис. 1. Параметрическая схема процесса сушки кирпича.

В режиме постоянной производительности целесообразно управлять процессом сушки посредством изменения параметров теплоносителя.

Рис. 2. Туннельная сушилка с системой воздуховодов, датчиками веса, температуры, влажности.

Схема туннельной сушилки с системой воздуховодов, датчиков веса, температуры, влажности показана на рис. 2: 1- воздуховод горячего воздуха, 2 - воздуховод холодного воздуха, 3 – заслонки регулирования расхода холодного и горячего воздуха, 4 – датчики веса, 5 – вагонетки с сырьем, 6 – датчики температуры, 7- датчик влажности сырья.

Заслонки подачи холодного и горячего воздуха 3 оснащены приводами управления. Горячий и холодный воздух через смесители 3 подается в сушилку так, что позволяет корректировать потерю влаги в разных частях сушилки.

Перед загрузкой сырья в сушилку измеряется его влажность в установке 7. В процессе сушки, вагонетки 5 взвешиваются в начале, в середине и в конце сушилки с помощью датчиков веса 4, высчитывается влагосодержание кирпича. Температура, влажность и расход воздуха также измеряется.

Для управления процессом сушки используется математическая модель потери массы сырья по результатам измерения изменения массы Мк. Интенсивность сушки корректируется с использованием контрольных измерений массы вагонеток с сырьем так, чтобы достигалось необходимое влагосодержание в конце технологического процесса при отсутствии дефектов (растрескивания, расслаивания, снижения прочности).

Структура модели динамики среднеобъемного влагосодержания кирпича удовлетворительно описывается зависимостью вида:

, (1)

где A, T, С – коэффициенты идентификации, зависящие от условий процесса, - текущее время.

В таком случае, изменение влагосодержания кирпича-сырца в процессе сушки изменяется, как показано на Рис.3 (кривая 1). Время на графике указано в часах.

Рис. 3. Изменение влагосодержания в кирпиче в процессе сушки

Качество процесса управления оценивается функционалом:

, (2)

где ΔW – желаемое изменения влагосодержания в процессе сушки; mн – начальная масса сырья; mк – конечная масса сырья; m0 –масса абсолютно сухого сырья.

Для расчета коэффициентов идентификации при τ = 0 получаем:

А+С= W(0) (3)

Используя уравнение баланса

, (4)

получим второе равенство для вычисления коэффици­ентов А и С :

, (5)

где - продолжительность сушки.

Значение коэффициента C вычисляется в результате совместного решения зависимостей (3) и (5).

В случае несоответствия между прогнозируемым (точка А на рис. 3) и измеренным экспериментально (точка Б на рис. 3) влагосодержанием в точке повторного взвешивания (20-ый час процесса сушки), модель корректируется.

Коэффициент Т модели (1), характеризующий интенсивность процесса сушки, уточняется по новым начальным условиям (результатам взвешивания), строится новая кривая изменения влагосодержания (кривая 2, рис. 3), более точно соответствующая динамике изменения влагосодержания сырья.

Далее, процесс сушки корректируется так, чтобы достигнуть желаемого влагосодержания (линия 3, рис. 3) в конце процесса сушки (времени точка В, рис. 3) по кривой 4 (рис. 3). Для этого необходимо выбрать новое значение коэффициента модели Т и изменить параметры подаваемого в сушилку воздуха на основании зависимости Δ.

Зависимость Δ определяется экспериментально во время предварительного обследования сушилки.

Таким образом, применяя предложенную систему автоматического управления, в процессе сушки можно реализовать потерю влаги в соответствии с технологическим регламентом, что позволит снизить процент брака, уменьшить энергозатраты и повысить производительность сушилки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Блох напряжения в изделиях стеновой керамики при их обжиге / // Строительные материалы.- 1976.- № 2. - С. 27.

2.  Козлович системы управления тепловыми процессами производства кирпича / , // Известия КГТУ 2007.- № 11.- С. 181-187.

3.  Технический регламент. Кирпич керамический ТР 0001221-1-3-97.

4.  Шлегель повышения качества кирпича / //Строительные материалы.- 2000.- № 2.- С. 30-31.

THE AUTOMATED CONTROL SYSTEMS OF A BRICK CREATING HEAT PROCESSES

R. A. Kozlovich, S. P. Serdobintsev

In this paper the analysis of Yugorski brick manufacture technological process is made. Automation systems of drying are offered as an affecting quality process.