Способ управления процессом приготовления ячеистобетонной смеси Советский патент 1992 года по МПК B28C7/00 

Изобретение относится к области автоматизации производства ячеисто-бетонных изделий и касается, в частности, вопросов автоматического управления процессом приготовления ячеисто-бетонной смеси в аппаратах периодического действия с целью улучшения ее качественных показателей, которое может найти широкое применение в строительной индустрии.

Цель изобретения - повышение качества приготавливаемой смеси.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства управления процессом приготовления ячеисто-бетонной смеси, реализующая предлагаемый способ.

На фиг.2 представлены графики изменения концентрации водорода, давления,

расхода газа и величины рН ячеисто-бетонной смеси в аварийном режиме, сопровождающемся газовыделением при продолжающемся перемешивании смеси. Устройство включает бетоносмеситель 1 периодического действия с мешалкой 2, оснащенный редуктором 3 и двигателем 4, патрубками 5 загрузки исходных компонентов (известково-песчаный шлам, алюминиевая суспензия и вода), клапаном 6 выгрузки готовой ячеисто-бетонной смеси. Бетонос- смеситель 1 снабжен вентиляционной (вытяжной) системой 7 выхода газа.

В вытяжной системе бетоносмесителя установлены датчики: 8 - концентрации водорода, 9 - давления, 10 - расхода отходящих газов, а внутри бетоносмесителя 1

4 CJ

C jb СЛ

установлен датчик 11 величины рН погружного типа. Выходы датчиков 8,9,10 и 11 через соответствующие нормирующие преобразователи 12,13,14,15 и дифференцирующие блоки 16,17,18,19 соединены с одними из входов соответствующих элементов 20,21,22 и 23 сравнения. К другим входам элементов сравнения подключены задатчики 24,25,26 и 27.

Выходы элементов сравнения 20,21 и 22 подключены к логическому блоку 28 (2 из 3).

Выход элемента 23 сравнения соединен с первым входом логического элемента 29 ЗАПРЕТ, к второму входу которого подключен выход логического блока 28.

Выход логического элемента ЗАПРЕТ 29 связан с приводом клапана 6 выгрузки содержимого бетоносмесителя 1 и через элемент 30 ЗАДЕРЖКА - с двигателем 4 перемешивающего органа.

Пример осуществления способа.

Пусть производится приготовление яче- исто-бетонной смеси марки 600 (т.е. у 600 кг/мг) в бетоносмесителе объемом 11,5 м (по загрузке). При этом в бетоносмеситель в определенной последовательности загружены песчаный шлам с добавкой известкового молока, цемент, водно-алюминиевая суспензия, стабилизатор (водный 5%-ный раствор карбоксиметилцеллюлозы натрия) и ускоритель (43 %-ный раствор едкого натра). Перед началом загрузки первого компонента включен двигатель перемешивающего устройства и идет перемешивание компонентов. Температура смеси составляет 40

|0о

Заданное значение скорости изменения рН установлено 0,0008 1/с. Для других измеренных параметров установлены следующие заданные значения скоростей их изменения: давления - 0,002 кПа/с; концен- трации - 0,015 об. % /с, расхода - 0,05 м/с.

Заданное значение временного интервала опорожнения бетоносмесителя установлено равным 3 мин.

С момента начала реакции между ком- понентами смеси начинает увеличиваться величина рН смеси от начального значения 12,8, т.е. увеличивается щелочность среды, например, в соответствии с графиком 1 (см.фиг.2). При этом контролируемое в дан- ный момент значение скорости такого изме- нения имеет величину 0,0026 1/с. Следовательно, определяемая в этот момент разность между контролируемым значением и заданной величиной скорости изменения рН имеет положительное значение и составляет 0,0018 1 /с.

Одновременно с этим выделение водорода как продукта начавшейся реакции между компонентами смеси приводит к ро5

10

15

0

5 0

5

0

5 0 5

сту давления в газовой фазе бетоносмесителя, который можно оценить по уравнению Менделеева-Клапейрона, и измеряемая его величина увеличивается от начального атмосферного давления 103,1 к Па, например, в соответствии с графиком 3 (фиг.2). При этом контролируемое в этот момент значение скорости этого изменения равно 0,01 кПа/с. Тогда определяемая в данный момент разность между контролируемым и заданным значениями скорости изменения давления имеет положительное значение.

Вместе с тем, выделяющийся из яче- исто-бетонной смеси водород начнет в тот же момент увеличивать свою концентрацию в газовой фазе бетоносмесителя (фиг.2), и измеряемая величина концентрации, но с запаздыванием ввиду инерционности канала измерения, будет увеличиваться от начального нулевого значения. При этом контролируемое значение скорости в данный момент и на весь период запаздывания, который может достигать более 30 с, будет нулевым. Поэтому определяемая разность между контролируемым и заданным значениями в этот момент имеет отрицательное значение.

Итак, в данный момент начала реакции имеются две положительные разности между текущим контролируемым и заданным значениями скорости изменения рН смеси. На основании этого производится открытие клапана выгрузки смеси и подается сигнал на останов. Останов двигателя перемешивающего устройства производится через 3 мин, т.е. после опорожнения бетоносмесителя.

Устройство работает следующим образом.

После загрузки в бетоносмеситель 1 исходных компонентов через патрубки 5 включением двигателя 4 мешалки 2 происходит их нормирование и через некоторое время наступает момент начала реакции химического взаимодействия между исходными компонентами, в результате которой выделяется водород. Благодаря экзотермично- сти реакции происходит увеличивающееся приращение его выделения, вызывая рост концентрации На, давления и расхода газовой фазы из бетоносмесителя.

При этом датчики 8,9 и 10 вырабатывают соответствующие сигналы.

Момент появления изменения этих сигналов (скачка) наиболее быстро можно зафиксировать по производной, что реализуется на дифференцирующих блоках 16,17 и 18.

Полученные сигналы поступают на один из входов элементов сравнения 20,21 и 22,

на другие входы которых подаются сигналы с задатчиков 24,25 и 26, построенных на определенные значения сигнала, при достижении которых вырабатываются дискретные сигналы, поступающие на входы 28 логического блока.

При поступлении сигналов хотя бы по двум каналам логический блок вырабатывает дискретный управляющий сигнал.

Поскольку при завершении процесса приготовления бетонной смеси начинается реакция химического взаимодействия, следствием которой является смещение величины рН в кислотную область, то для предотвращения преждевременной вы груз- ки содержимого бетоносмесителя выходной сигнал с блока 28 блокируется на логическом элементе 29 ЗАПРЕТ дискретным сигналом с элемента 23 сравнения.

Клапан 6 открывается и содержимое бе- тоносмесителя выгружается. После этого начинается очередной цикл работы бетоносмесителя.

Таким образом, в устройстве управления процессом приготовления ячеисто-бе- тонной смеси контролируются четыре параметра (давление, концентрация водорода, расход газа и величина рН смеси). Управляющим воздействием в случае достижения заданных значений скорости измене- ния контролируемых параметров является выгрузка ячеисто-бетонной смеси из бетоносмесителя с последующим остановом перемешивающего устройства.

Это позволяетулучшить такие характеристики устройства, как быстродействие и надежность информационного обеспечения, что в итоге повышает качество получаемой ячеисто-бетонной смеси при оптимальной длительности процесса, снижает аварийные простои и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Способ управления процессом приготовления ячеисто-бетонной смеси в бетоносмесителе периодического действия, включающий измерение концентрации водорода, определение момента окончания процесса, остановку перемешивающего органа и выгрузку ячеистобетонной смеси, о т- личающийся тем, что, с целью повышения качества приготавливаемой смеси, измеряют давление в бетоносмесителе, величину рН смеси и расход отходящих газов, определяют скорости изменения концентрации водорода, давления, величины рН и расхода отходящих газов, вычисляют их отклонения от заданий, причем момент окончания процесса определяют по превышению, по крайней мере, двух из трех измеренных скоростей изменений концентрации водорода, давления и расхода отходящих газов и по превышению скорости изменения величины рН смеси, а остановку перемешивающего органа ведут после выгрузки бетонной смеси.

Устройство управления процессом приготовления ячеисто-бетонной смеси. Использование: автоматизация производства ячеисто-бетонных изделий, строительная индустрия. Сущность изобретения: измеряют концентрацию водорода, величину рН, давление и расход отходящих газов. Определяют скорость их изменения. Вычисляют отклонения от заданий. Момент окончания процесса приготовления определяют по превышению двух из трех измеренных скоростей изменений концентрации водорода, давления и расхода отходящих газов и по превышению скорости изменения величины рН смеси. 2 ил. И

f 2 3 4