2598

2)у которых прогрев изделий осуществляется чере разделительную поверхность. В этом случае наблюдаются более благоприятные условия формирования структуры бетона и время обработки

сокращается но 10 – 20% по сравнения с обработкой в открытых формах.

К первой группе периодического действия следует отнести пропарочные камеры, стенды и автоклавы, а ко второй – кассеты, пакеты, матрицы, объемно-формующие установки.

Установки непрерывного действия применяются на заводах железобетонных изделий конвейерного типа. По конструктивным признакам их можно разделить на две категории:

горизонтальные – туннельного типа;

вертикальные – башенного типа.

Экономичность работы камер характеризуется расходом пара на обработку изделий и может быть от 120 до 1000 кг/м3 .

Оборачиваемость пропарочных камер составляет от одного до двух циклов, а кассетных установок – от одного до трех циклов в сутки. Такие широкие пределы изменения удельных расходов пара и оборачиваемости тепловых установок указывают на значительные резервы увеличения производительности предприятий. Эти резервы должны быть использованы при автоматизации процессов тепловой обработки.

3.8.2.Автоматизация термовлажностной обработки изделий

впропарочных камерах

Наиболее распространенными агрегатами периодического действия, осуществляющими термовлажностную обработку железобетонных изделий, являются пропарочные камеры. Известны следующие типы камер:

ямные пропарочные камеры с нижней системой разводки перфорированных паропроводов;

безнапорные пропарочные камеры профессора Л. А. Семенова с нижней и верхней разводками перфорированных паропроводов и с обратной трубой для отвода паровоздушной смеси;

пропарочные камеры профессора А. А. Вознесенского с подачей пара через сопла Лаваля.

Камеры оборудованы гидравлическими затворами для герметизации крышек и вытяжной вентиляцией для охлаждения камер и изделий после окончания процесса.

930

Термовлажностная обработка в ямных пропарочных камерах производится в паровоздушной среде при атмосферном давлении и температуре 60–90 ° С.

Вбезнапорных пропарочных камерах профессора Л. А. Семенова процесс осуществляется в среде насыщенного пара нормального давления при температуре 95–100 ° С. В начале процесса пар подается в нижние перфорационные трубы, в результате чего камера и изделия постепенно нагреваются. При температуре 85–90 ° С нижняя разводка паропроводов отключается и пар начинает подаваться сверху. Сухой пар постепенно вытесняет насыщенную паровоздушную смесь из камеры через обратную трубу. Идет изотермический процесс.

Вкамере профессора А. А. Вознесенского пар подается с повышенной скоростью. Это выравнивает температурное поле и улучшает теплообмен между паровоздушной средой и изделием. Такой метод повышения эффективности позволяет сократить расход пара и длительность тепловой обработки изделий примерно в два раза. Для выбора системы автоматизации камер необходимо знать рекомендуемый режим обработки изделий, который характеризуется предварительной выдержкой изделия до начала тепловой обработки, интенсивностью подъема температуры в камере, температурой и длительностью изотермического прогрева, скоростью остывания бетона при охлаждении.

Допустимая максимальная скорость подъема температуры среды в камере составляет от 20 до 35 градусов в час. Автоматизацию тепловых процессов пропарочных камер наиболее целесообразно осуществлять по температуре изделия, но отсутствие измерительной аппаратуры для этой цели вынуждает управлять процессом по температуре паровоздушной среды, окружающей обрабатываемое изделие.

Структурная схема автоматической системы регулирования температуры паровоздушной среды в пропарочной камере представлена на рис. 3.85. Для исследования автоматической системы управления процессом термовлажностной обработки необходимо дать математическое описание камеры как объекта управления.

Режим термовлажностной обработки изделий в пропарочных камерах характеризуется программой изменения температуры паровоздушной среды. При этом делается допущение, что нагрев изделий равномерный, а условия по всему объему камеры одинаковые. Для составления уравнения динамики пропарочной камеры воспользуемся законом сохранения энергии.

931

где Qут (t)– утечка пара.

Разложим это выражение в ряд Тейлора:

Уравнения (3.53) и (3.54) подставляем в уравнение (3.52):

после преобразования получим

Перейдем к относительным величинам:

φ – относительное значение регулируемой величины;

макс

Обозначим Q1 hмакс = Q1макс.

h

Разделим правую и левую части уравнения (3.56) на Q1макс и получим уравнение с безразмерными коэффициентами:

933

нивание объекта регулирования.

Самовыравнивание рассматривается как способность температуры среды в пропарочной камере самопроизвольно приходить к новому установившемуся значению без помощи автоматического регулятора. Самовыравнивание характеризуется коэффициентом, который для пропарочной камеры больше нуля. Это легко показать, используя графики зависимости расхода тепла и теплопотери в функции температуры паровоздушной смеси. Как показано на рис. 3.86, кривая Q1 = f1(θ) является

возрастающей функцией температуры, следовательно, Q1 > 0.

θ

Кривая Q2 = f2(θ) также является функцией температуры, но Q1 < Q2

и, следовательно, Q2 Q1 > 0. Таким образом, для пропарочной камеры

коэффициент самовыравнивания А – положительный. Подставляем выражения для Т и А в уравнение (3.57):

934

где Т0 – постоянная времени объекта, с; k – коэффициент передачи объекта. Решая дифференциальное уравнение (3.60) при скачкообразном

возмущении и нулевых начальных условиях, получим

φ = kμ (1– e−t /T0 ).

Таким образом, тепловой процесс в камере при скачкообразном изменении возмущающего действия протекает экспоненциально (рис. 3.87).

Передаточная функция объекта регулирования:

k W0(p) T0 p 1.

Итак, при изучении пропарочной камеры как объекта регулирования установлено:

камера обладает положительным коэффициентом самовыравнивания;

температура паровоздушной среды при поступлении или сбросе пара нарастает по экспоненциальному закону;

постоянная времени этой экспоненты достаточно велика.

Таким образом, пропарочная камера для системы авторегулирования

является инерционным звеном с большой постоянной времени. Это позволяет использовать двухпозиционное регулирование. Аналогичными уравнениями описываются кассетные установки и термоформы.

3.8.3. Системы автоматического регулирования пропарочных камер

Основной задачей автоматизации пропарочных камер является автоматическое программное регулирование теплового режима паровоздушной среды в камере с целью получения необходимой прочности железобетонных изделий при минимальных затратах энергии и времени.

935

Наряду с этим осуществляется автоматический контроль параметров пара, подводимого к объекту и находящегося внутри камеры.

В качестве примеров рассмотрим две наиболее распространенные электрические системы автоматизации процессов в пропарочных камерах:

1) система двухпозиционного регулирования с регуляторами типа ПРТЭ-2М;

2) система изодромного регулирования с регуляторами типа ЭРП-61.

Функциональная схема автоматизации пропарочной камеры системы Л. А. Семенова с применением регулятора ПРТЭ-2М изображена на рис. 3.88.

Изучение динамики ямных пропарочных камер как объектов автоматического регулирования показало, что они обладают большой постоянной времени и положительным коэффициентом саморегулирования. Для объектов с такой динамической характеристикой достаточна точность ±2,5% диапазона регулирования. Исходя из этого, чаще всего выбирают двухпозиционное автоматическое регулирование с использованием программного электронного регулятора температуры типа ПРТЭ-2М, структурная схема которого приведена на рис. 3.89. Регулирование температурного режима по заданной программе осуществляется за счет изменения количества пара, подаваемого в камеру по командам от программного регулятора температуры. Датчики температуры паровоздушной среды (терморезисторы ТР1 и ТР2) установлены в рабочем пространстве камеры. В качестве исполнительного механизма применяется электромагнитный привод.

Термовлажностная обработка производится при давлении пара в сети в пределах 0,06–0,08 МПа (0,6–0,8 кгс/см2). С этой целью на общей паровой магистрали устанавливается регулятор давления прямого действия РД (рис. 3.87). При понижении давления пара до 0,04 МПа (0,4 кгс/см2) сигнализатор падения давления Р отключает регулятор от электрической сети на время нарушения парового режима. Одновременно включается счетчик Сч учета времени простоя ямной камеры из–за пониженного давления пара. Изменение температуры в пропарочной камере в процессе термовлажностной обработки изделий записывается на диаграмме электронного моста. Потребление пара камерой измеряется расходомером, состоящим из диафрагмы ДП разделительного сосуда СП, дифманометра ДМ и вторичного показывающего и самопишущего прибора

G.

936

Давление пара в подводящей магистрали стабилизируется регулятором давления прямого действия Р. Для контроля давления и сигнализации отклонения от нормы устанавливается контактный манометр КМ. Управление приводом вентилятора, охлаждающего камеру, осуществляется дистанционно. Приборы, показывающие температуру в камере, могут подключаться к датчикам температуры с помощью переключателей В. На схеме также показана световая сигнализация: значения давления пара – лампы Л2, ЛЗ, Л4; характера процессов «охлаждение» и «цикл окончен» – лампы Л5 и Л6; включения автоматического режима и вентилятора – лампы Л7 и Л1.

3.8.4.Автоматизация процессов термовлажностной обработки изделий

вкассетах

Внастоящее время широкое распространение получили кассеты с двухсторонним обогревом каждого изделия и кассеты, в которых паровые отсеки обогревают два изделия.

При автоматизации кассетных установок предусматривается автоматический контроль параметров пара и программное регулирование температуры пара в тепловых отсеках кассет.

Условием эффективности автоматизации тепловой обработки в кассетах является стабилизация давления пара на отводе паровой магистрали. Регулирование процесса непосредственно по температуре бетона в кассетах затруднено. Недостаточно эффективным является и регулирование режима по температуре среды в отсеках, так как датчики при этом измеряют температуру, не соответствующую средней температуре бетона. Поэтому в качестве регулируемого параметра берется температура конденсата, отводимого из паровых отсеков. Автоматическая система контроля и регулирования термовлажностной обработки железобетонных изделий в кассетных установках (рис. 3.92) выполнена на современной аппаратуре – комплексе технических средств локальной информационно-управляющей системы (КТС ЛИУС). Она осуществляет двухпозиционное регулирование по отклонению.

Сигнал от терморезистора ТР преобразуется в частоту блоком ППНС. Затем сигнал передается на коммутатор частотных сигналов адреса БКСА.

Вэтом блоке вырабатываются адреса датчика и приемника. Из блока БКСА через групповой коммутатор БКСГ сообщение поступает на частотно-цифровой преобразователь БПСЦ4, где информация кодируется и обрабатывается.

Частотный сигнал от ППНС поступает также и в блок вычисления регулирующего воздействия БРСР. В этот же блок поступают частотные сигналы от блока задания программы БДСЦ. Задания программ

939