Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Технология и дробильно-сортировочное оборудование заводов и установок по производству фракционированного щебня
1.1. Качественные характеристики каменных материалов при производстве фракционированного щебня 11
1.2. Технологические схемы дробильно-сортировочных установок 13
1.3 Щековые дробилки 14
1.4. Статические характеристики щековой дробилки 20
1.5 Конусные дробилки 24
1.6. Статические характеристики конусных дробилок 28
1.7 Дробилки ударного действия 34
1.8. Роторные дробилки 3 6
1.9. Зерновой состав продуктов дробления роторной дробилки 39
1.10. Анализ существующих систем автоматизации процессов дробления 44
ГЛАВА 2. Обоснование рациональной технологической схемы двухстадийного дробления
2.1. Особенности автоматизации дробилок с получением заданного фракционного состава дробленого щебня 62
2.2. Одностадийный процесс дробления прямого цикла 63
2.3. Одностадийный процесс дробления замкнутого цикла 68
2.4. Технологическая схема двухстадийного процесса дробления замкнутого цикла
2.5. Регулирование объема перерабатываемого щебня в двухстадийном технологическом процессе дробления замкнутой системы 74
2.6. Двухстадийный процесс дробления с различающимися характеристиками фракционного состава дробилок на первичной стадии дробления 78
2.7. Особенности многостадийного дробления каменных материалов при производстве фракционированного щебня на АБЗ
ГЛАВА 3. Управление производительностью щековой дробилки изменением величины разгрузочного отверстия
3.1. Требования к системам автоматического управления первичным дроблением
3.2. Статические характеристики щековой дробилки
3.3.Анализ процессов первичного дробления
3.4. Особенности автоматического регулирования расхода щековой дробилки с помощью изменения размеров РОД
3.5. Качественные характеристики системы регулирования РОД щековой дробилки
3.6. Структурная схема с исполнительным механизмом в виде гидропривода 109
3.7. Нормированная диаграмма для систем четвертого порядка 113
ГЛАВА 4. Автоматизация вторичной стадии процесса дробления замкнутого цикла
4.1. Обобщенная модель процесса дробления замкнутого цикла.
4.2. Управление по отклонению от среднего значения уровней щебня в накопительных бункерах
4.3. Управление по соотношению фракций щебня на заданных уровнях .
4.4. Влияние возмущений на процесс формирования рецепта
ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования автоматизированнои системы двухстадииного дробления замкнутого цикла
5.1. Методика исследований 144
5.2. Статические характеристики дробилок 145
5.3. Модели объектов автоматизации технологического процесса дробления 154
5.4.Модели отдельных агрегатов. '
5.5. Моделирование автоматизированной системы двухстадийного дробления замкнутого цикла
Основные выводы и результаты работы 178
Литература 180
- Статические характеристики щековой дробилки
- Одностадийный процесс дробления прямого цикла
- Требования к системам автоматического управления первичным дроблением
- Управление по отклонению от среднего значения уровней щебня в накопительных бункерах
Введение к работе
Современные требования повышения качества строительства требуют
увеличения прочности и долговечности строительных конструкций и
аэродромных покрытий из цементобетона и дорожных покрытий из
асфальтобетона. Важнейшим фактором выполнения этих требований является
качество крупных заполнителей, расходы на заготовку и переработку которых
составляют 30 - 40% стоимости строительства. Товарный щебень
изготавливают путем дробления твердых горных пород магматического
(гранит, сиенит, габбро, базальты и т.п.), осадочного ( известняки, доломиты,
песчаники) и метаморфического ( гнейсы, кварциты, мраморы)
происхождения.
Требования, предъявляемые к качеству твердых наполнителей строительных смесей, регламентированы ГОСТами и определяют основные механические, физические и химические свойства щебня. Эти требования включают в себя форму зерен (кубовидная, лещадная), удельную массу, пористость исходного материала, гигроскопичность, морозоустойчивость, прочность, зерновой состав и т.д. зерновой ( гранулометрический) состав товарного щебня определяется процентным содержанием в общей массе зерен определенной крупности. Среди всех возможных размеров зерен выделяют несколько диапазонов (фракций), необходимое соотношение между которыми определяет потребность того или иного строительного производства в щебне с определенным зерновым составом
Одним из основных свойств исходного сырья, оказывающего существенное влияние на качество конечного продукта, является его зерновой состав, определяемый крупностью доставляемых из карьера кусков породы. Крупность исходного сырья существенно влияет на величину усилий дробления, степень проходимости материала через бункеры, а также на степень заполнения рабочих органов транспортирующих машин.
Не менее важным структурно - геометрическими свойствами исходного сырья являются форма частиц материала и содержание в породе песчано — и
пылевых остатков, образующихся при разработке карьерных месторождений. По действующим отечественным стандартам зерна щебня в зависимости от соотношения между h и длиной / классифицируются на лещадные и кубообразные. К лещадным относятся зерна, у которых I / h > 3 все остальные зерна считаются кубообразными. Содержание лещадных зерен (по массе) в товарных фракциях не должно превышать 15%. Содержание таких зерен в щебне фракций 3-10 мм, используемого для производства железобетонных напорных труб, должно быть менее 15%, а для изготовления напорных труб не более 25%. Количество лещадных зерен в щебне, переменяемого для балластного слоя железнодорожного пути, не ограничи вается.
К основным физическим свойствам исходного сырья следует отнести его объемную ( насыпную) массу и влажность. Механические свойства исходного сырья в основном оцениваются прочностью, хрупкостью и абразивностью. Прочность материала может достигать больших величин (порядка нескольких сотен Мпа), что оказывает существенное воздействие на показатели работы и износ дробильных машин. Кроме того, при повышении прочности породы уменьшается степень дробления камня и, как следствие, возрастает необходимость в дальнейшей доработке продукта, снижается производительность технологической линии. Хрупкость материала из - за его чрезмерного разрушения может привести к излишнему образованию «мелочи» в конечном продукте, абразивность определяет износ рабочих органов дробильно - сортировочной установки (ДСУ).
Технологический процесс выпуска строительных смесей состоит из двух фаз: производство щебня на ДСУ с последующим его хранением на складе и дозирование составляющих с выдачей готовой смеси на смесительных установках.
Приготовление крупного заполнителя по фракциям производится, как правило, двумя способами: дробление каменных материалов на месте
производства работ или доставка готового щебня с щебеночного завода или карьера.
На крупных месторождениях строятся стационарные заводы по производству нерудных строительных материалов. Применение передвижных дробильно-сортировочных установок (ПДСУ) позволяет использовать для строительства местные каменные материалы, что особенно эффективно при транспортном строительстве. В обоих случаях требуются накопительные склады, обеспечивающие хранение заполнителя по отдельным фракциям. Приготовленный в процессе дробления фракционированный щебень (ФЩ) подается в заданном соотношении в смесительное отделение.
При наличии промежуточных складов запасы щебня в течение рабочего сезона подвергаются воздействию окружающей среды. Вода, находящаяся в порах камня, замерзая, ослабляет его. При этом падает упругость, а вместе с ней и прочность материала. Нередко, вполне доброкачественный щебень портится уже на складе готовой продукции, засоряясь пылью и грязью при движении по нему различных транспортных средств (погрузчиков, бульдозеров, автомашин и т.п.). Таким образом, при хранении на складе готовый щебень подвергается действию ряда факторов, снижающих его качества. Это загрязнение, истирание граней при переработке на складе, перемалывание при надвижке бульдозером, повышенная влажность, замораживание и размораживание, приводящее к потере прочности зерен, расслоение при транспортировке, смешивание фракций, окисление под воздействием атмосферы.
Загрязнение, окисление и окатывание поверхности зерен щебня снижают активность его поверхности при взаимодействии с органическими вяжущими материалами.
Влажность заполнителя хранящегося на складе, часто не соответствует рекомендуемой. С увеличением времени воздействия атмосферных осадков водопоглощение щебня растёт и соответственно увеличивается в дальнейшем расход топлива на его сушку. Так, для асфальтосмесителей Д508-2А часовая
производительность 30 т/час гарантируется при абсолютной влажности материала равной 5%. При более высокой влажности производительность значительно падает. Установлено, что при повышенной влажности щебня и особенно фракций 0 - 5мм., производительность сушильного барабана длиной 4800мм. снижается на 65 - 75%. На бетоносмесительных установках (БСУ) переменная влажность фракционированного заполнителя (ФЗ) в значительной мере затрудняет определение оптимального водоцементного отношения, отрицательно влияя тем самым на качество бетонной смеси.
Воздействие отрицательных температур ведет не только к его измельчанию, но и к необратимым изменениям структурно-механических свойств камня. Изменение прочности щебня под воздействием природных факторов экспериментально оценивалось по степени его измельчения от повторных нагрузок. После водонасыщения дробимость щебня возрастала. Водопоглощение щебня марки «400» составляло 7 - 8%; при таком содержании влаги можно ожидать разрушение структуры камня под воздействием отрицательных температур. В общем случае на прочность щебня, а вместе с тем и на долговечность дорожного покрытия оказывают влияние два одновременно действующих фактора: влага и замораживание.
Наличие складного хозяйства приводит к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат. Стоимость 1 м складской галереи почти в два раза выше стоимости 1 м здания, а расходы на сооружение складов составляют 30 - 50% общей стоимости ДСУ. Причём, чем больше ёмкость складов, тем выше капитальные затраты на его возведение и оснащение технологическим транспортным оборудованием. Одновременно растут эксплуатационные затраты связанные с обслуживанием складов. Складское хозяйство требует для своего размещения значительной территории. Особенно она увеличивается при строительстве аэродромов и автодорог с бетонным покрытием, так как приходится применять бетоносмесительные установки большой производительности (до 180 м 3/час),
что связано с потреблением большого количества фракционированного
крупного заполнителя.
* Из выше сказанного становится очевидным что, если в качестве критерия
оценки процесса производства щебня на дробильно-сортировочных установках с промежуточными складами крупного заполнителя рассматривать качественные характеристики строительной смеси, то такой способ приготовления щебня надо признать малоэффективным. Современные условия выполнения строительных работ, быстро меняющаяся конъюнктура рынка и требования заказчика к ассортименту, качеству и стоимости готовой продукции, вызывают необходимость изменения сложившихся
*j. технологических стереотипов, в том числе и при производстве фракционированного щебня. Экономические показатели при сохранении регламентированного качества конечного продукта становятся превалирующими критериями оценки используемых технологий.
Одним из основных показателей снижения себестоимости строительных смесей является изменение технологий переработки фракционированного заполнителя за счёт устранения излишних складских операций. Получение фракционированного крупного заполнителя на месте производства строительных работ и устранение складских операций с готовым щебнем
Щ~ требуют принципиального изменения всего технологического процесса производства смесей. В основу работы ДСУ должен быть заложен принцип непрерывного приготовления фракционированного заполнителя в соотношении, заданном рецептурой смеси, и подачи его в смеситель непосредственно после дробления. Такая технология позволяет: исключить приёмные и разделительные устройства, препятствующие смешиванию заполнителя по фракциям; обеспечить более эффективную разгрузку каменного материала; сократить количество обслуживающего персонала; исключить внутризаводской транспорт, обеспечивающий доставку заполнителя к смесителю; уменьшить капитальные затраты, связанные со
строительством складов и оснащением их технологическим оборудованием для транспортировки щебня.
Совмещённый способ работы ДСУ и смесительного отделения сокращает количество операций перегрузки готовой продукции, время пассивного пребывания заполнителя на складах и тем самым создаёт условия для выпуска высококачественной смеси за счет сохранения повышенной активности свежераздробленного щебня при обволакивании его вяжущими материалами, при неокатанной кубической формы зёрен и снижения уровня загрязнения и засорения. Появляется возможность проектирования ДСУ совместно со смесителем в передвижном варианте. Это особенно актуально в связи с ускоренным развитием прирельсовых ДСУ, предназначенных для обеспечения фракционированным заполнителем передвижных бетоносмесительных установок небольшой производительности, при работе которых необходима частая смена района строительства. Попытки ручного регулирования многостадийного процесса дробления приводят к недопустимым количественным отклонениям отдельных фракций от задания, простоям узла дробления, снижению производительности смесителя на 20 - 25%, излишнему расходу каменных материалов, повышению затрат электроэнергии. Для получения заданного соотношения средней и крупной фракции заполнителя необходимо завышать производительность ДСУ, а излишки мелкой фракции вывозить в отвал. Совмещенная технология производства крупного заполнителя в заданном соотношении фракций не возможна без систем автоматизации, синхронизирующих процессы дробления и смесеобразования, исключающих нежелательные режимы переполнения дробилок и накопительных бункеров фракционированного щебня. Для реализации непрерывного способа производства фракций заполнителя в заданном соотношении с непосредственной подачи его в смеситель необходим выбор варианта автоматизации, требующего вариационного поиска оптимального варианта технологической схемы дробления, типа дробилок и их расстановки в технологической схеме, параметров управления процессом дробления.
Статические характеристики щековой дробилки
В дробилках подгруппы 3 при достаточных ходах сжатия взаимное перемещение дробящих плит по вертикали практически отсутстеует, однако достигается это довольно сложными конструктивными приемами, поэтому, несмотря на очевидное преимущество некоторых схем этой подгруппы, они не получили широкого распространения.
Подгруппа 4. В нее входят дробилки, траектория движения подвижных щек которых изменена при помощи различных сложных конструктивных приемов, обеспечивающих, по мнению их авторов, технологические преимущества (увеличение производительности, степени дробления и др.). Эти преимущества достигаются в ряде случаев за счет введения в конструкцию дробилки двух или более последовательно или параллельно расположенных отдельных камер дробления. Дробилки подгруппы 4 имеют ограниченное применение.
Недостатки дробилок с простым и со сложным движением подвижной щеки постоянно ощущались исследователями и эксплуатационниками и побуждали их создавать новые кинематические схемы и конструкцию щековых дробилок. Однако в большинстве случаев изменение кинематической схемы усложняло саму схему и конструкцию машины, а получаемый технико-экономический эффект не оправдывал увеличивающейся сложности изготовления и удорожания ремонта.
В качестве выходной функции дробильного агрегата принимается процесс выдачи дробленого щебня с результатом в виде массы отдельных фракций. Критерий оценки, функционал оптимальности - соотношение процентных содержаний от отдельных фракций щебня, как правило, трех, в дробленом продукте. Однако любая дробилка функционирует в присутствии множества неопределённостей, вызванных как технологическими факторами (состояние дробящих элементов), так и случайными факторами (прочность, размер кусков перерабатываемого каменного материала, степень загрузки камеры дробления). Для щековых дробилок с уменьшением прочности увеличивается выход всех фракций одновременно. Для прочного материала уі у2 уз. С уменьшением прочности изменяется соотношение щебня крупной и средней фракции (уі у2 Уз), а малый щебень изменяется только количественно. Учитывая, что прочность и крупность исходной горной массы, согласно [25] является взаимосвязанными величинами где Jo - предел, к которому стремится прочность при неограниченном увеличении размеров испытуемого образца материала, кг/см ; R - градиент изменения прочности, кг/см; представляется возможным в качестве обобщающего возмущающего воздействия рассматривать крупность исходной горной массы и предполагать, что её эффект воздействия на соотношение фракций аналогичен действию прочности. Согласно [6] средневзвешенный диаметр дробленого щебня может быть определён по следующей формуле: где S - ширина разгрузочной щели дробилки. Параметры механического режима щековой дробилки, к которым относятся угол захвата а, ход подвижной щеки и скорость вращения вала По, определяющего число качаний щеки в минуту, как правило, остаются постоянными в процессе дробления, а их возможные отклонения компенсируются при проведении регулярных профилактических ремонтных работ. Значительный износ дробящих элементов снижает производительность дробилки до 35-45% и уменьшает в среднем на 10% выход крупных фракций. Изношенные плиты увеличивают время дробления материала в камере, что приводит к перемолу крупных зёрен, которые превращаются в мелочь. Своевременная замена износившихся дробящих элементов является одним из способов повышения эффективности использования дробилок . При оценке технологических характеристик щековой дробилки необходимо учитывать особенности её работы в комплексе агрегатов, образующих линию многостадийного дробления. Производительность отдельных агрегатов линии дробления не остаётся постоянной, не только по причине внешних влияющих факторов, вызванных изменением физико-механических характеристик каменного материала, но из-за использования её в качестве управляющего параметра при оптимизации режимов отдельных агрегатов. Очевидна необходимость непрерывного фиксирования производительности агрегатов технологической линии и её взаимоувязанная корректировка, для достижения наибольшей эффективности работы линии дробления. Рассмотрим влияние возмущающих воздействий на производительность щековой дробилки. Этот вопрос исследован в трудах В.А. Баумана [12-15], Б.Н. Дубровина; Б.В. Клушанцева, [38-40], В.А. Орлевского и других учёных. Было установлено, что основными факторами, определяющими производительность дробилки, являются ширина разгрузочной щели и трудность дробления, характеризуемая крупностью и прочностью материала. Диапазон изменения производительности дробилок под влиянием возмущающих воздействий определяется по формуле : где Qdo - объёмная производительность дробилки, м /час (при материале с насыпной массой 1,6 т/м ); к - коэффициент трудности дробления, к=к/=1 -для трудных условий дробления (крепкие руды в больших кусках до Dmax=0,9 м.); /:= 2 1-25 - для средних условий дробления (крепкие руды средней твёрдости, но в больших кусках); к=кз=1.5 - для лёгких условий дробления (руды ниже средней твёрдости в относительно малых кусках); q„ -удельная объёмная %, производительность, отнесённая к единице площади разгрузочного отверстия дробилки ( =340 м /м в час); L - длина приёмной пасти, м; S - ширина выпускной щели, м. Из формулы (1.3) следует, что при условии постоянства величины разгрузочной щели производительность дробилки под влиянием возмущающих воздействий, характеризуемых коэффициентом к, может изменяться до 50% от среднего значения. Последнее подтверждается данными промышленной эксплуатации.
Одностадийный процесс дробления прямого цикла
Анализ работ, связанных с вопросами совершенствования технологии и автоматизации процессов дробления для получения фракционированного щебня, показывает, что процессы измельчения каменных материалов, закономерности дробления и технологические параметры разных типов дробилок (производительность, размеры выходных отверстий, характеристики зернового состава и т.п.), принципы их автоматизации исследованы достаточно хорошо. Это может служить основой для внедрения в эксплуатацию различного автоматизированного дробильно-сортировочного оборудования. К тому же, в настоящее время предприятия строительной отрасли в достаточной мере оснащены средствами автоматического контроля и системами стабилизации основных технологических параметров. Новый уровень информационной насыщенности производства строительных смесей, расширение информационной базы за счет сбора и обработки не только технических характеристик сырья, но и режимных параметров отдельных устройств и агрегатов, позволяет внедрить более совершенные методы управления.
Однако исследователи решали, в основном, следующие задачи: обеспечения стабильности заданного зернового состава одного класса крупности, контроль которого осуществляет электронный грануломер, определяющий только один параметр (средний размер зерен крупнее или мельче заданного или заданный регулируемый размер к общему потоку материала); поддержания заданного соотношения мелких товарных фракций к крупным; получения максимальной производительности при производстве щебня трех фракций постоянного соотношения; получения для различных типов дробилок обобщенных зерновых характеристик; исследования вопросов локальной автоматизации ДСО (дробилок, грохотов, конвейеров и т.п.). Большинство исследований относится к переработке каменных материалов на отдельных агрегатах, а не группе механизмов, работающих в общем технологическом комплексе. Поэтому вопросы, связанные с получением заданного переменного соотношения фракций щебня, остаются нерешенными. Необходима разработка непрерывной технологии получения строительных смесей с поддержанием заданного по различным рецептам соотношения фракционированного щебня независимо от изменения свойств исходного материала. Технико-экономические преимущества заводов и установок с непрерывной технологией производства, по сравнению с аналогами периодического действия очевидны и заключаются в значительном снижении стоимости приготовления смесей, уменьшении трудоемкости, расхода электроэнергии, значительном сокращении массы оборудования, сроков его монтажа и демонтажа, габаритов сооружений, повышения производительности и качества продукции. Однако проблема непрерывного производства строительных смесей - непростая задача, которая охватывает круг вопросов, связанных с разработкой новых принципов и методов автоматизации. Только таким образом удается существенно повысить технико-экономические показатели производства и в первую очередь снизить себестоимость готовой продукции, избежать влияния значительных колебаний количественных и качественных характеристик сырья, отклонений режимов функционирования отдельных агрегатов на качественные характеристики строительных смесей. Многообразие и, зачастую, нестандартность всего комплекса задач управления процессами смесеобразования требуют реализации полностью автоматизированного режима функционирования технологических процессов производства строительных смесей с помощью средств программируемой логики и вычислительной техники, в первую очередь управляющих вычислительных комплексов с развитой конфигурацией, высоким быстродействием, увеличенными объемами внутренней и внешней памяти. Привести в соответствие техническую насыщенность всех переделов и наиболее производительную непрерывную технологию можно только на основе синтеза систем управления не только отдельными агрегатами, но и всем комплектом дробильно-сортировочного оборудования. Необходимы исследования, разработка и внедрение более совершенного управляемого технологического процесса и создание на этой базе рациональной технологии приготовления крупного заполнителя, обеспечивающей выход фракций в заданном по рецепту смеси соотношении без предварительного накопления. В области совершенствования технологии приготовления заполнителя строительных смесей необходимо теоретическое обоснование выбора основных типов дробилок, эффективно способствующих решению поставленной задачи и разработка вариантов технологических схем дробления. Таким образом, для использования непрерывного способа производства фракций заполнителя в заданном соотношении, обеспечивающего снижение затрат и улучшение качества смеси, необходимо разработать способы его наиболее эффективного автоматизированного управления. Выбор варианта автоматизации - задача, требующая вариационного поиска рационального варианта технологической схемы дробления, типа дробилок и их расстановки в технологической схеме, параметров управления процессом дробления для получения заданного соотношения фракционированного заполнителя. Для решения поставленной задачи необходимы: разработка рационального технологического процесса и области предельных значений соотношения фракций дробленого заполнителя; анализ выхода фракционированного заполнителя в технологическом процессе дробления и оценка возможности получения заданного соотношения фракций заполнителя; математическое описание процесса многостадийного дробления; выбор параметров управления и оценка их влияния на соотношение фракционированного крупного заполнителя в регулируемом технологическом процессе дробления.
Требования к системам автоматического управления первичным дроблением
Производительность применяемых на АБЗ дробильно-сортировочных установок, как правило, невелика и не превышает 20-25 м3/час.
В дорожном строительстве обычно используется щебень фракций 0-5, 5-15, 15-25, 25-40 мм, получаемый путем дробления и сортировки товарного щебня крупностью 70-300 мм и прочностью 2000 кг/см и реже более. Указанная крупность исходного сырья позволяет получать конечный продукт заданных фракций с помощью всего двух стадий дробления.
При применении одной стадии дробления в замкнутом цикле наиболее вероятна перегрузка дробилки при крупности исходного материала вблизи верхнего предела (около 300 мм), так как практически вся масса материала после первичного дробления и сортировки вновь будет направлена в дробилку. К тому же, при одной стадии дробления получить щебень стабильной крупности практически невозможно.
Применение трех стадий дробления не целесообразно, так как крупность и прочность исходного материала невелики. Поэтому, схема двухстадийного дробления замкнутого цикла на второй стадии с перепуском излишков крупных фракций на повторное дробление и отбором мелких фракций на хранение является наиболее рациональной и обеспечивает более эффективное регулирование соотношения щебня в бункерах. Так, например, при излишках крупной фракции и недостатке средней и мелкой все излишки крупной фракции через распределительный шибер будут направлены на дробилки, что вызовет увебличение средней и мелкой фракций. Как известно, щековая дробилка выдает больший процент «мелочи», чем конусная при прочих равных условиях. Поэтому, применение на второй стадии обоих типов дробилок с регулированием потока материала распределительным шиберным бункером позволяет добиться более эффективного регулирования соотношения фракций готового щебня.
Рассмотренная ранее схема двухстадийного дробления замкнутого цикла с использованием на первичной стадии дробилок с различающимися характеристиками зернового состава, дает наиболее широкие возможности регулирования соотношения фракций дробленого щебня. Она рассчитана на достаточно высокие производительности, обладает существенно большими габаритами и сложной технологической схемой организации материального потока. Применение такой схемы дробления может быть оправдано только в случае частой смены рецептов и выбора их в достаточно широкой области определения.
Рациональность применения двухступенчатой схемы дробления замкнутого цикла подтверждена практически. Только в Главдорстрое по такой схеме эксплуатируются около 80% всех ДСУ. В зависимости от способа производства щебеночных материалов, часовой производительности смесителя и производительности ДСО обосновывается выбор его типов и количества. Строительные организации, занимающиеся производством работ по аэродромным и дорожным покрытиям, как правило, оснащены серийными бетоносмесителями непрерывного действия СБ-109 и СБ-118 и асфальтосмесителями Д508-2А. Потребность в крупном заполнителе для производства 1 м3 строительной смеси зависит от рецепта и составляет 65-75% составляющих всех компонентов.
Заданная производительность ДСУ позволяет выбрать основное оборудование - первичные и вторичные дробилки. При непосредственной (прямой) подаче щебня после дробления к смесителю количество часов работы ДСУ — наименьшее, но часовая производительность будет наибольшей. Вторичные дробилки должны по производительности обеспечивать переработку материала, поступающего от первичного дробления и циркуляционной нагрузки, которая может достигать 400-450%. Размер исходного материала определяет выбор типа первичных дробилок, в качестве которых можно рекомендовать щековые, конусные и роторные. Такие же типы дробилок могут применяться и на вторичном дроблении. Критерием выбора таких типов дробилок является резкое отличие по соотношению ФЩ характеристик зернового состава, обусловленное различными способами измельчения. Щековые дробилки имеют выпуклый характер наклона характеристик к оси х, конусные — более вогнутый, а роторные - значительную вогнутость к оси л: (рис.2.14 - 2.16). Особенностью конусных дробилок является меньший выход мелкого щебня по сравнению со щековыми при дроблении твердых пород. При минимальных разгрузочных отверстиях конусная дробилка дает щебня размером 0-5 мм 8%, а щековая - 24% [78]. Поэтому, для рецептов с малым количеством мелкого щебня (до 15-20%) при работе только щековых дробилок появится необходимость удаления отходов, что приведет к излишним расходам материала, электроэнергии и нехватке среднего и крупного щебня. В сою очередь, для получения значительного количества мелкого щебня (песчаные смеси), роторная дробилка в определенных режимах работы обеспечивает щебнем размером 0-5 мм до 70 %. При этом необходимо учитывать, что роторные дробилки предназначены для переработки малоабразивных пород, прочностью не более 120 МПа и абразивностью с износом 20-30 г/т. Технологическая схема двухстадийного дробления по замкнутому циклу являются наиболее рациональной с точки зрения количества и размещения дро-билыю-сортировочного оборудования. Такая схема имеет минимальное количество транспортных операций. Работа дробилок в замкнутом цикле с грохотом на последней стадии дробления является наиболее экономичным способом получения заданного СФЩ [77].
Управление по отклонению от среднего значения уровней щебня в накопительных бункерах
Анализ работы технологической схемы двухстадийного процесса дробления непрерывного действия показывает, что обеспечение заданного по рецепту соотношения фракций щебня в заданных пределах является непростой задачей, ввиду наличия возмущающих воздействий, связанных с изменением физико-механических свойств исходных каменных материалов и большим числом рецептов строительных смесей, определяемых технологическими задачами потребителей.
Процессы в системе настолько сложны, что оператор не в состоянии своевременно реагировать на изменение фракционного состава щебня и осуществлять его корректировку.
Решение этой задачи возможно только с применением автоматизированного управления технологическим оборудованием ДСУ непрерывного действия с оперативным контролем и коррекцией заданных фракций.
Основной целью системы управления является стабилизация выхода отдельных фракций щебня в соответствии с рецептом. При наличии отклонений ФЩ от задания должны вырабатываться управляющие сигналы, которые через исполнительные механизмы должны изменять параметры управляющих воздействий, приводящих к изменению СФЩ.
Вплоть до настоящего времени автоматизация ДСУ сводилась в основном к обеспечению блокировочных связей между отдельными механизмами; централизованному пуску и остановке дробилок и транспортных механизмов; автоматической защите дробилок от перегрузок и аварийных режимов; автоматическому регулированию производительности и т.п. Автоматическое управление ДСУ с целью формирования заданного СФЩ представляет собой новую более сложную ступень автоматизации.
Предпосылками эффективной автоматизации ДСУ при формировании СФЩ являются: сокращение стадий дробления и связанное с этим уменьшение количества технологического оборудования и протяженности транспортных коммуникаций; наличие исполнительных органов и датчиковой системы для оперативного управления процессом дробления. Эти предпосылки автоматизации и полностью реализованы в разработанной в предыдущей главе схеме двухстадийного технологического процесса дробления замкнутого цикла, предназначенного для формирования заданного СФЩ, определяемого производительностью смесителя. В качестве регулируемых величин выступают соотношения трех фракций заполнителя на выходе технологической цепи. Автоматический контроль количества каждой ФЗ после грохочения является важным элементом в САУ при формировании заданного СФЩ. Характерной особенностью технологических процессов является наличие существенного транспортного запаздывания из-за пространственной разобщенности элементов технологической цепи, негативно сказывающейся на эффективной работе систем автоматизации. Действие САУ по отклонению является эффективным, обеспечивая их устойчивость лишь при запаздываниях, меньших времени протекания переходных процессов. В противном случае работа системы становится неустойчивой. Негативное воздействие транспортного запаздывания в системе сглаживается промежуточными накопительными емкостями отдельных фракций, представляющими собой идеальные интегрирующие звенья. При этом появляется возможность осуществить автоматический непрерывный контроль СФЩ с использованием тензометрических датчиков давления, исключая дополнительные устройства по отбору проб и упрощая процедуры обработки информации о количественных значений отдельных фракций в накопительных бункерах. Технологическая схема ДСУ приведена на рис.4.1. исходный материал поступает на вход первичного дробления через распределительный шибер 1, причем подача материала Q может принимать дискретные значения: Qmclx, QHOM. Qmin. Состояние шибера 1 является регулируемым и характеризуется параметром р, который может изменяться в пределах 0 р 1 с шагом 0,25. При этом часть потока Q, равное произведению р Q поступает на щековую дробилку 4, а остальная часть (l- p)Q- на роторную дробилку 5. фракционированный состав щебня на выходе дробилки описывается семейством зерновых характеристик Р = /(5, ,, ), где уг размер фракций. S - размер щели, Vp — число оборотов ротора, Р- суммарный относительный выход фракций, крупнее уг Величина S при непрерывной работе линии дробления не остается постоянной, корректируя производительность дробилки таким образом, чтобы Q =Qi +Q2 const. Вызванные изменением 5" отклонения СФЩ первой стадии дробления, компенсируются соответствующим изменением положения первого шибера.
