Автоматизация процессов классификации минерального материала при получении фракционированного заполнителя по критерию оптимальной упаковки при промышленном производстве сероасфальтобетонных смесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Алёхина, Мария Николаевна

• Алёхина, Мария Николаевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алёхина, Мария Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОНОВ.

1.1 Роль асфальтобетона в формировании дорожной сети Российской Федерации.

1.2. Типы и область применения асфальтобетонных смесей.

1.3 Сероасфальтобетон.

1 АТехнология приготовления асфальтобетонных смесей.

1.5.Методы подбора состава асфальтобетонных смесей.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОЙ УПАКОВКИ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ СЕРОАСФАЛЬТО-БЕТОННОЙ СМЕСИ.

2.1. Математические модели в теории композиционных материалов.

2.2. Основы математического моделирования структуры композиционных материалов на компьютере.

2.3. Алгоритм моделирования оптимальной упаковки минеральной части сероасфальтобетонной смеси.

2.4. Результаты моделирования оптимальной упаковки минеральной части сероасфальтобетонной смеси.

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРРОЦЕССОВ ГРОХОЧЕНИЯ.

3.1.Характеристики крупности исходного сырья и продуктов дробления.

3.2. Основные характеристика дробильно-сортировочного оборудования

3.3. Грохоты и схемы грохочения.

3.4. Динамическая модель ситового грохота.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРОХОЧЕНИЕМ.

4.1. Особенности поиска экстремума системы управления грохочением.

4.2. Выбор системы экстремального управления.

4.3. Уравнения движения инерционных объектов экстремального регулирования.

4.4. Процессы в экстремальной системе.

4.5. Переходный процесс в экстремальной системе.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕТИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СЕРОАСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.

5.1. Моделирование системы экстремального регулирования с шаговым поиском процессов классификации трехситовых грохотов.

5.2. Экспериментальная проверка системы управления классификацией минерального материала сероасфальтобетонных смесей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процессов классификации минерального материала при получении фракционированного заполнителя по критерию оптимальной упаковки при промышленном производстве сероасфальтобетонных смесей»

Основным материалом для устройства твёрдых покрытий автомобильных дорог является асфальтобетон, качество которого определяется сроком службы. К сожалению, срок службы асфальтобетонных покрытий в нашей стране на порядок ниже, чем в зарубежных странах имеющих сходные климатические условия.

В последние годы интенсивное развитие автомобильного транспорта, увеличение грузонапряженности и интенсивности движения на автомобильных дорогах приводит к увеличению нагрузки на дорожные покрытия, в результате ухудшается транспортно-эксплуатационные качества асфальтобетонных покрытий и их срок службы становится меньше нормативного.

Данная ситуация вызывает необходимость кардинального улучшения структурно-механических характеристик асфальтобетона и прежде всего его долговечности - повышении эксплуатационных характеристик асфальтобетона при его работе в дорожном покрытии: сохранении во времени его прочности, трещеностойкости, устойчивости к образованию колеи и т.д.

Положительный эффект может быть достигнут, как применением более качественных исходных материалов для асфальтобетонных смесей, при этом особое внимание необходимо уделять материалам, обеспечивающим высокую прочность, выдерживающим высокую интенсивность движения, так и использованием новых композитных материалов.

Одним из наиболее перспективных материалов для устройства дорожных покрытий является сероасфальтобетон, в котором часть битума заменяется серой. Это объясняется рядом причин, основными из которых являются следующие: значительный рост стоимости нефтяных битумов, необходимость экономии энергетических ресурсов и в первую очередь нефтяного сырья, уменьшение ресурсов качественных каменных материалов в ряде районов строительства, возрастание объемов производства серы из

4' вторичных источников сырья, что приводит к тенденции снижения её стоимости.

Однако применение этого перспективного материала требует новых подходов, как к расчёту его состава, так и к особенностям технологии фракционирования дробленого материала.

Традиционные методы подбора состава минеральной части асфальтобетонов в случае сероасфальтобетонов не оптимальны и дают неудовлетворительные результаты. При определении фракционного состава дробленого материала необходимо опираться на результаты компьютерного моделирования, исходя из оптимального заполнения материалом заданного эталонного объема. При получении сероасфальтобетона, в процессе рассева дробленого материала требуется увеличение выделения отдельных фракций минерального материала для чего необходимо использование большего количества грохотов. Увеличение количества грохотов приведет к дополнительным энергетическим и финансовых затратам. Потенциальные возможности процесса грохочения проявляются наиболее отчетливо, если рассматривать грохот в качестве элемента технологической цепи подготовки крупного заполнителя, решая задачу повышения ее технико-экономических показателей за счет автоматизированного управления процессом классификации.

Комплексный подход к управлению формированием структуры сероасфальтобетонов, как композитных материалов, с использованием эффективных технологических методов подбора неорганической (минеральной) части компонентов асфальтобетона позволят оптимизировать как их структуру, так и структурно-механические и эксплуатационные свойства, а также повысить эффективность их получения.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Алёхина, Мария Николаевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Перспективным направлением повышения качества технологического процесса производства асфальтобетонных смесей является разработка новых типов асфальтобетонов - сероасфальтобетонов и технологии их изготовления, что позволит существенно повысить эксплуатационные показатели дорожных покрытий и срок их службы, перебросить мощности, материалы и людские ресурсы, которые привлекались к ремонтным работам, на строительство новых автомобильных дорог;

2. Достижение поставленной цели реализуется на основе разработки вероятностно-геометрической концепции и методических принципов структурного синтеза композита на основе компьютерного моделирования процесса случайного заполнения объема геометрическими элементами с распределенными размерами;

3. Анализ технологии и технических средств обеспечения процесса переработки крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси, позволил выработать научный подход и методические основы разработки модели, критериальных функций и систем автоматизации, ориентированных на оптимизацию гранулометрического состава минеральных компонентов и получение их максимального выхода;

4. На основе модели структуры сероасфальтобетона синтезирован моделирующий алгоритм и программа, позволяющие осуществлять подбор минеральной части сероасфальтобетонов;

5. Эффективность режима сортировки существенным образом зависит от производительности входного потока материала <2, поступающего на грохот. Это в свою очередь влияет на производительность всей сортировочной установки, значительно увеличивая выход фракционированного состава минеральных компонентов при использовании системы автоматического управления процессом классификации.

6. Рассмотрение грохота в качестве элемента неразрывной технологической цепи переработки (сортировки) крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси позволяет решить задачу повышения ее технико-экономических показателей за счет автоматизированного управления процессом грохочения фракционируемого материала.

7. Оптимизация работы грохота по критерию эффективности Е производится за счет выдерживания его экстремального значения при определенном значении расхода материала, поступающего на грохот.

8. Разработана оптимальная технологическая схема и система автоматического регулирования процессом сортировки, обеспечивающая максимальную производительность непрерывного процесса получения фракционированного состава минеральных компонентов сероасфальтобетонной смеси.

9. Достигнуто повышение качества промышленного производства сероасфальтобетонной смеси за счет автоматизации процесса управления подготовкой крупного заполнителя с оптимизацией по гранулометрическому составу минеральных компонентов. Испытание образцов сероасфальтобетонов минеральная часть которых, подбиралась на основе математического компьютерного моделирования показало, что вариация изменения прочности не превышает 11,7%, по сравнению с вариацией в 46,7% наблюдаемой при расчёте состава по предельным кривым зернового состава.

10. Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алёхина, Мария Николаевна, 2011 год

1. Проект «Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года» (редакция 2008 года) www.transafety.ru/document/Transport2030.pdf

2. Воробьев В.А., Суворов Д.Н., Попов В.А. Компьютерное моделирование в автоматизации производства асфальтобетонной смеси. Книга 1. Теоретические основы. Москва, Изд-во Российской инженерной академии,2009.-297 с.

3. Федеральная Целевая Программа "Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)" http://rosavtodor.ru/information/Osnovnyeprogrammy/ftsprazvitietransp О11поу8181ету1го88п20102015godyi.html

4. Е. Шипилов Чинит тот, кто плохо строит. Оаге1а.гиот 08.04.2010. http://www.gazeta.ru/auto/2010/04/08а3349084.51Ит1

5. ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. -М.: МНТКС, 1968.

6. СниП 2.05.02 85*. Автомобильные дороги. - М.: ФГУП ЦПП, 2005.

7. ТУ 5718-002-53737504-01 Смеси сероасфальтобетонные литые и литой сероасфальтобетон. 2003.

8. Борисов В.А. Технологическая точность асфальтобетонных заводов и методы её повышения. Саратов: Изд-во саратовского университета, 1975.- 160 с.

9. Давыдов В.Н. Изготовление изделий из асфальтобетонных смесей. -М.: Из-во АСВ, 2003. 247 с.

10. Новиков А.Н. Установки для приготовления асфальтобетона. М.: Высшая школа, 1977. 230 с.

11. Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны. М.: Высшая школа, 1969. 398 с.

12. Технология производства строительных материалов / Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. М.: Высшая школа, 1990. - 446 с.

13. Справочная энциклопедия дорожника. Том 1., Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. А.П. Васильева, Москва, 2005, http://www.docnorma.rU/normadoc/51/51536/index.htm#i737000

14. Сайт компании Аттапп http://www.ammann-group.com/en/home/

15. Радовский Б.С. Проектирование состава асфальтобетоннных смесей в США http://library.stroit.ru/articles/asfalt5/index.html

16. Mix Design Methods for Asphalt Concrete (MS-2). 2d ed. Asphalt Institute, 1963. The Asphalt Handbook (MS-4), Asphalt Institute, 1989, 607 p.

17. ASTM D5581-96 (2001) Standard Test Method for Resistance to Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using Marshall Apparatus (6 inch-Diameter Specimen).

18. Воробьев В.А., Суворов Д.Н., Котлярский Э.В., Доценко В.И., Попов В.А. Компьютерное моделирование в автоматизации производства асфальтобетонной смеси. Книга 2. Практические разработки. Москва, Изд-во Российской инженерной академии, 2009. - 608 с.

19. Королёв И.В., Финашин В.Н., Феднер JLA. Дорожно строительные материалы. -М.: Транспорт, 1988. 304 с.

20. Кисленко Н.Н., Мотин Н.В., Алёхина М.Н Пути повышения реализации серы за счет её использования в качестве основного компонента строительных материалов // Материалы международной конференции «Sulpfur-2004» London: CRU Publishing Ltd. 2004, с. 77.

21. Васильев Ю.Э., Алехина М.Н. Cast bitumen concrete modified with sulfur. Труды X Международной конференции «Durable and safe road pavements», Kielce, 11. 12 мая, 2004. Варшава: 2004.

22. Алексеев C.3., Афонин Б.Ю., Алёхина М.Н., и др. Новые строительные материалы на базе серы // Международный журнал «Бизнес» / Спец. выпуск «Инвестиции и строительная деятельность в ОАО «Газпром» -2006, с. 37.39.

23. Кисленко Н.Н., Мотин Н.В., Алёхина М.Н., и др. Производство и потребление серы в России. Перспективные направления использования новых материалов на основе серы // Материалы международной конференции «Sulpfur-2006» London: CRU Publishing Ltd. 2006.25