Автоматизация процесса приготовления бетонной смеси как средство повышения эффективности производства бетона

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНА

PROCCESS AUTOMATION OF A CONCRETE MIX PRODUCTION AS A MEANS OF EFFICIENCY UPGRADING OF CONCRETE

PRODUCTION

C.B. Шилкина, A. Ю. Филатова

C.V. Shilkina, A.Yu. Filatova

ФГБОУ ВПО "МГСУ"

Статья посвящена рассмотрению преимуществ автоматизации технологического процесса приготовления бетонной смеси и актуальности внедрения системы автоматического управления на заводах по производству ЖБИ.

The paper considers the advantages of technological process automation of a concrete mix production and the relevance of the introduction of automatic control system in concrete goods production.

Строительство - одна из наиболее эффективных, с точки зрения вложения средств, отраслей экономики и, на данный момент, одна из самых прибыльных сфер деятельности. В связи с ростом объема строительства, особое внимание следует уделять развитию бетонных заводов и совершенствованию функционирования бетоно-смесительных установок, которые на сегодняшний день являются необходимым оборудованием, способным обеспечить строительные и подрядные организации качественным бетоном своевременно и в необходимом количестве.

Авторами данной статьи предлагаются практические решения по развитию бетонных заводов и совершенствованию работы бетоносмесительных установок. Для решения вопросов обеспечения строительной отрасли современным, качественным и доступным по цене бетоном целесообразно внедрение автоматической системы управления технологическим процессом производства бетона.

Бетоносмесительная установка

6/2011 мвВЕСТНИК

морально устаревает намного быстрее, чем исполнительные механизмы комплекса БСУ. Исходя из этого, наиболее рациональным выбором с точки зрения эффективности производства и экономии средств является не покупка новой, а реконструкция и модернизация и сопутствующая ей автоматизация существующей БСУ[1].

Внедрение современных технологий при управлении производством бетонных смесей и растворов вызвано не просто модой на компьютерные технологии управления, а необходимостью. Растут потребности в качественном бетоне и строительных растворах в первую очередь для бурно развивающегося монолитного домостроения. Разрабатываются новые рецепты приготовления бетона, требующие новых химических добавок, более точного дозирования, учёта характеристик инертных материа-лов[2]. Поэтому совершенствование и модернизация бетоносмесительного оборудования, повышение его производительности, установка современной и надёжной автоматики, становятся главным направлением при строительстве новых бетонных заводов и установок и реконструкции уже существующих. Постоянно возрастают требования заказчика к проектам автоматизации производств. Полная автоматизация процесса производства бетона и надежная работа этой системы бетонного завода в данное время выходит на первое место. Доступность данных о работе БСУ, а также оперативность их получения в условиях современного рынка являются одним из критериев успеха компании на рынке.

Основной функцией системы автоматического управления приготовлением смеси бетона является автоматическое или полуавтоматическое (ручное) управление комплексом технологического оборудования. А именно:

о приемка материалов, поступивших на склад;

о загрузка в расходные бункера заполнителей, цемента и жидких компонентов;

о дозирование компонентов смеси и выгрузка последних в бетоносмеситель;

о перемешивание и выгрузка готовой продукции, ее учет;

о контроль работоспособности оборудования.

Взвешивание и дозирование являются ключевыми операциями бетонного производства, во многом определяющими качество выпускаемой продукции.

Управление технологическим процессом взвешивания и дозирования материалов связано с обеспечением требуемой точности, что всегда представляло острую научно-техническую проблему[2].

Любая система автоматического дозирования БСУ должна обеспечивать точность не хуже, чем по ГОСТ 7473-94. В соответствии с этими требованиями сыпучие исходные материалы для бетонной смеси дозируют по массе (кроме пористых заполнителей, которые дозируют по объёму с коррекцией по массе).

Погрешность дозирования исходных материалов весовыми дозаторами цикличного и непрерывного действия не должна превышать для цемента, воды, сухих химических добавок, рабочего раствора жидких химических добавок ±1%, а для заполнителей ±2%.

Погрешность дозирования пористых заполнителей не должна превышать ±2% по объёму.

Эти требования соответствуют современным мировым представлениям о точности дозирования, и все ведущие мировые производители БСУ декларируют аналогичные характеристики[3].

В настоящее время безусловными лидерами в производстве бетона высокого качества являются Япония и США. Наиболее широко на российском рынке представлены автоматизированные бетонные заводы Германии, которые пока немного отстают от своих конкурентов, но в последних разработках уже практически преодолели это отставание.

За рубежом в системах управления БСУ, как правило, применяются специализированные промышленные контроллеры, такие как CB2 фирмы BMG Seltec Concrete Enterprise, ProBatch фирмы Control Solutions Ltd., C-PAK фирмы Practical Control Systems, Desna Batch Control фирмы Desna Control и другие. Например, контроллер Desna Batch Control работает под управлением Windows XP и легко адаптируется к задачам современного бетонного производства. Системы управления, построенные на основе этого или других перечисленных контроллеров, удовлетворяют практически всем приводимым далее требованиям, включая задание регламентов загрузки в миксер, адаптацию к скорости высыпания наполнителей, учёт влажности наполнителей и выдерживание водоцементного отношения бетонной смеси. Основной недостаток этих систем - высокая стоимость и недостаточная робастность, так как они проектировались для работы с подготовленными заполнителями, кривые гранулометрического состава которых известны[3].

Основное преимущество отечественных систем - относительно низкая стоимость, возможность тонкой настройки для конкретного потребителя и понятный интерфейс на русском языке.

В результате применения системы автоматического управления БСУ обеспечивается:

• требуемое качество выпускаемой смеси за счет стабильности и точности дозирования компонентов смеси;

• максимальная производительность узла за счет обеспечения работы оборудования в автоматическом режиме;

• возможность ведения протоколов по учету: соблюдения рецептуры в каждом замесе/цикле отгрузки смеси, расхода материалов за цикл отгрузки /за день/ за месяц работы узла или установки;

• простота управления процессом;

• большее количество задаваемых рецептов приготовляемых смесей;

• возможность настройки любой последовательности подачи компонентов смеси из дозаторов в смеситель;

• простота изменения рецепта смеси оператором по мере необходимости или ввод новых рецептов;

• возможность визуально контролировать ход выполнения технологического процесса приготовления смеси и возникновение неисправностей в работе технологического оборудования по мнемосхеме пульта управления.

Автоматическая система управления (АСУ) приготовления бетонной смеси позволит:

> уменьшить влияние человеческого фактора, исключить случаи воровства бетона и дорогостоящего цемента;

> повысить производительность производства;

^ обеспечить требуемое качество выпускаемой смеси за счет стабильности и точности дозирования компонентов смеси;

^ обеспечить обратную связь - возможность корректировки технологического процесса без остановки оборудования;

^ обеспечить регистрацию и архивирование хода и результатов процесса;

> повысить надежность и рентабельность работы бетонного производства за счет;

> уменьшения численности обслуживающего персонала;

> уменьшения энергозатрат в результате оптимизации режимов работы оборудования;

6/2Q11 мвВЕСТНИК

^ ускорения оперативного анализа данных по объему произведенной продукции и переданных в производство материалов;

> повышения качества производимой продукции.

Все эти преимущества в итоге ведут к снижению себестоимости продукции и как следствие к увеличению прибыли предприятия[4].

Эффективность внедрения АСУ подтверждается показателями экономической эффективности, а именно существенным экономическим эффектом Эф и сроком окупаемости Ток, который как правило бывает меньше 2 лет, что свидетельствует об эффективности и целесообразности внедрения автоматизации.

В заключении отметим, что внедрение автоматических систем управлении процессом приготовления бетона, несомненно, ведет к повышению производительности, сокращению затрат и повышению качества производимой продукции, что будет способствовать развитию бетонного производства и обеспечит отечественный рынок необходимым количеством качественного бетона.

Литература:

1. Беляков Р., Ефимов Ю., Наранов К. АСУ ТП бетонного завода. Журнал // Современные технологии автоматизации, № 3, 2006 г.

2. Беркут А.И. Теоретические основы, методы и средства адаптивного управления процессом приготовления товарного бетона. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МГСУ, 2003.

3. Дворкин Л., Дворкин О. Многопараметрическое проектирование составов бетона. Журнал // Технологии бетонов, № 1, 2007 г.

4. Пахоменко А., Починчук Н., Шипицин С. Автоматизированная система управления технологическим процессом производства бетонных смесей. Журнал // Современные технологии автоматизации, № 1, 2005 г.

References:

1. Belyakov R., Efimov Yu., Naranov K. ACS of central-mixing plant process. Magazin//Modem automation technology, No 3, 2006

2. Berkut A.I. Theoretical basis, methods and means for adaptive control of ready-mixed concrete production process. Ph.D. thesis in Engineering Scienc.

3. Dvorkin L., Dvorkin O. Multiparameter design of concrete compositions. Magazin// Concrete technology, No 1, 2007

4. Pahomenko A., Pochinchuk N., Shipicin C. Automation control system of concrete mix production. Magazin // Modern automation technology, No 1, 2005

Ключевые слова: Технологический процесс, бетонная смесь, система автоматического управления, интеллектуальные системы, технические средства автоматизации, экономический эффект, срок окупаемости.

Key words: technological process, concrete mix, automation control system, intelligent system, automation technical means, benefits, payback time.

129337 Москва, Ярославское ш., 26 Тел. 8-916-459-07-66 email: Shilkina@bk.ru

Рецензент: ФГБОУ ВПО «МГАКХиС» д.т.н., профессор Егоров А.В.