Автоматизация технологического процесса тепловой обработки заполнителя при производстве бетонной смеси на основе модифицированного серного вяжущего тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Сарычев, Игорь Юрьевич

• Сарычев, Игорь Юрьевич
• кандидат наук
• 0

Оглавление диссертации кандидат наук Сарычев, Игорь Юрьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

4

ГЛАВА 1. ТЕПЛОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИГОТОВ -ЛЕНИЯ СЕРОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И МЕТОДЫ ИХ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Свойства серобетона

1.2. Мировая практика технологии производства серобетона

1.3. Технологии производства серобетона в России

1.4. Практика применения серобетона за рубежом

1.5. Особенности технологического процесса приготовления серобетонных смесей

1.6. Процессы сушки и подготовки теплоносителя

1.7. Формирование качества серобетонных смесей автоматизированной системой управления

1.8. Системы автоматизации процессов сушки

1.9. Автоматизация процессов подготовки теплоносителя

1.10. Выбор направлений исследований систем автоматизации тепловых

процессов производства серобетонных смесей

Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1. Сушильный барабан

2.2. Топочное устройство как объект регулирования

2.3. Уравнение теплопроводности сушильного барабана

2.4.Свойства функций Бесселя

2.5.Ортогональность системы функций Бесселя

2.6. Модель теплопроводности сушильного барабана

Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

\

3.1. Задачи систем экстремального регулирования

3.2. Выбор способа поиска экстремума

3.3. СЭР с запоминанием экстремума

3.4. Выбор структуры топочного агрегата как объекта управления

3.5. Исследование переходных процессов СЭР

3.6. Учет влияния случайных возмущений на работу СЭР

3.7. Работоспособность СЭР при дрейфе характеристики объекта

3.8. Улучшение качества СЭР

Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. ОПТИМАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКОЙ ЗАПОЛНИТЕЛЯ В СУШИЛЬНОМ БАРАБАНЕ

4.1. Определение оптимального управления по принципу максимума

4.2. Алгоритм оптимального управления разомкнутой системой сушильного агрегата

4.3. Синтез системы оптимальной по быстродействию методом фазовой плоскости

4.4. Синтез замкнутой системы оптимального управления

-------4 .^.Синтез замкнутой системы оптимального "управления при одном"

интервале управления

Выводы к главе 4

ГЛАВА 5. ЭКСПЕТИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СЕРОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

5.1. Комплексная система автоматизированного управления производством серобетона

5.2. Функциональная схема СЭР топочного устройства

5.3. Экспериментальная проверка системы управления температурой сушильного агрегата заполнителя серобетона

5.4. Промышленное производство опытных партий серного бетона

Выводы к главе 5

Основные выводы и результаты работы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация технологического процесса тепловой обработки заполнителя при производстве бетонной смеси на основе модифицированного серного вяжущего»

ВВЕДЕНИЕ

В отечественной строительной индустрии в последнее время наблюдается постоянный рост цен на строительные материалы, и в первую очередь рост рыночной стоимости цемента. В связи с этим появился интерес к материалам-заменителям цемента, являющегося основным вяжущим большинства строительных материалов. Поэтому появились исследования бетона на основе серного вяжущего.

Перспектива применения серобетона в нежилом строительстве (относительно низкая температура возгорания серы не позволяет применять его в жилом строительстве) оценивается достаточно высоко. Бетон на основе серного вяжущего может применяться для сборных элементов: аэродромных плит, фундаментных блоков, труб, железобетонных шпал и опор ЛЭП, тротуарной плитки, бордюрного камня и др. и монолитных конструкций мостов, гидросооружений, полов химических заводов и т.д.

Анализ перспективного спроса на серобетон через возможные объемы потребления цементобетона показывает, что исходя из возможного спроса на

—бетон,—самыми_востребованными__являются_фундаментные^ ^работы,

тротуарная плитка и мостостроение. Следующие данные это подтверждают. По итогам 2012г. объем использования бетона в изготовлении сборных элементов составил: фундаментные работы - 3723,2 тыс. м , аэродромные

3 3

плиты - 230 тыс. м ., железнодорожные шпалы - 594,7 тыс. м ,

3 3

железобетонные трубы - 57,4 тыс. м ., опоры ЛЭП - 165 тыс. м , тротуарная

3 3

плитка - 1022 тыс. м , дорожные бордюры - 78,3 тыс. м . Наиболее интенсивный рост потребления бетона ожидается при производстве фундаментных работ (прирост 50,2%), тротуарной плитки (31,9%), аэродромных плит (30,4%), железнодорожных шпал (25,3%), опор ЛЭП (12,1%), железобетонных труб (2%). Меньше всего вырастет потребление дорожных бордюров (0,2%).

Для автомобильных дорог замена 40% битумного вяжущего в асфальтобетонных смесях серой уменьшает стоимость дорожного

строительства и повышает качество асфальта. Объем использования битумного вяжущего при строительстве новых автомобильных дорог в центральных регионах РФ по итогам 2012 года составил 320 тыс. т. Поэтому возможное потребление модифицированной серы может составить 135 тыс.т.

Перспективы использования серобтона при строительстве специальных объектов будет зависеть от успешной реализации проектов. Рассмотрение основных проектов, осуществление которых планируется на территории ЦФО, ПФО, ЮФО и УФО, показывает что совокупное потребление бетона и железобетона будет для строительства: мостов - 1200 тыс. м3, хранилищ по утилизации токсичных отходов - порядка 1,5 тыс. м3, химических

О

предприятий - около 2 тыс. м , гидросооружений - порядка 500 тыс. м .

Возможности потребления серобетона строительной индустрией РФ связаны не только с ростом увеличения объемов строительства, но технологическим укладом, сложившимся на строительном рынке и тенденциями его развития. Так, сложно продвигать производство серобетона на маленьких заводах, производящих тротуарную плитку и бордюрный камень.

Однако, такие свойства серобетона, как высокая прочность, «кислотонейтральность», коррозионная стойкость, быстрый набор прочности, могут стать важнейшим фактором в конкуренции с традиционным бетоном в некоторых технологических приложениях.

Оценивая практику потребления серобетона в западных странах и особенности российского рынка, необходимо выделить наиболее привлекательные сегменты для продвижения бетона на серном вяжущем. К ним относится сегмент железобетонных труб, фундаментных работ, аэродромных плит. Весьма перспективно использование серобетона в строительстве мостов, тоннелей (в том числе метрополитена) гидросооружений и заливке пола на химических предприятиях.

При современной технологии производства бетонных смесей тепловые процессы: сушки песка и щебня и их нагрева, в зависимости от вида смеси

до 160-180°С, не только энергоемки, но и требуют повышенной точности соблюдения самого теплового режима. Отклонения режимных параметров от оптимальных ведут к потерям качества серобетонной смеси, а в ряде случаев к возникновению аварийных ситуаций - возгоранию серы. Поэтому необходим тщательный анализ организационных особенностей технологии, нормативных требований к процессам, чтобы дать аналитическое описание, выбрать функционал оптимальности и преобразовать технологические требования к процессу в стандартные качественные показатели систем регулирования. Необходим иной подход к формированию моделей тепловых объектов, позволяющий решать задачу автоматизации в контексте интеграции технологии, технических средств реализации процесса и управления.

Необходима разработка более совершенных способов автоматизированного управления тепловыми объектами при производстве серобетонной смеси, обеспечивающих стабилизацию температурных режимов, снижение энергетических затрат и улучшение качества серобетона.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сарычев, Игорь Юрьевич, 0 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев С.З., 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.

2. Васильев, Ю.Э. Применение распределителей литых асфальтобетонных смесей / Ю.Э.Васильев // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 2010, № 4 (20). - С. 88 - 92.

3. Васильев, Ю.Э. Оценка свойств дорожно-строительных материалов на этапе автоматизированных испытаний / Ю.Э. Васильев // Строительные материалы // 2010, № 5. - С. 25 - 28.

4. Васильев, Ю. Э. Методика измерений характеристик

дорожно-строительных материалов, аттестация, градуировка, поверка /Ю.Э. Васильев, И. Б. Челпанов, С. И. Возный, Б. А. Мырзахметов // Строительные материалы 2010, № 5. - С. 92-95.

4. Васильев, Ю.Э. Литой асфальтобетон для конструкций дорожной одежды мостового полотна / Ю.Э. Васильев // Строительные материалы, 2010, № 10. -С. 49-51.

5. Васильев, Ю.Э. Адаптивное управление подвижностью при дискретном производстве цементобетонных смесей / Ю. Э. Васильев, В. В. Каменев, А. В. Кочетков, В. Л. Шляфер // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) - 2(25), М., 2011. - С. 62-67.

6. Васильев, Ю.Э. Научные основы технической диагностики цементобетонных заводов / Ю. Э. Васильев, М. Н. Алехина // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) - 4 (27), 2011. - С. 43-44.

7. Васильев, Ю.Э. Стандартизация испытаний материалов и изделий в дорожном хозяйстве / Челпанов И.Б., Васильев Ю.Э., Аржанухина С.П.,

Каменев B.B. // Промышленное и гражданское строительство 2011, № 4. - С. 64 - 67.

8. Васильев, Ю. Э. Автоматизация и управление подвижностью цементобетонных смесей при их дискретном производстве / Ю. Э. Васильев, И. Б. Челпанов, С. П. Аржанухина, В. В. Каменев // Строительные материалы. № 5, 2011. - С. 34 - 36.

!

9. Васильев, Ю.Э. Оценка сходимости пульсирующего знакового адаптивного регулирования / Ю. Э. Васильев // Качество. Инновации. Образование. №9. 2011. - С. 29-30.

10. Васильев, Ю.Э. Сероасфальтобетонные смеси / М. Н. Алехина, Ю. Э. Васильев, Н. В. Мотин, И. Ю. Сарычев // Строительные материалы № 10, 2011.-С.12- 13.

11. Васильев, Ю.Э. Управление процессами грохочения сыпучих компонентов асфальтобетонной смеси / Ю.Э. Васильев, A.B. Либенко, М.Н. Алехина, Н.В. Мотин // Строительные материалы, 2011, №11.- С. 15-17.

12. Васильев, Ю.Э. Автоматизация подбора минеральной части сероасфальтобетонных смесей на основе компьютерного моделирования / Ю.Э.Васильев, М.Н. Алехина // Промышленное и гражданское строительство. № 11, 2011.-С. 118-121.

13. Васильев, Ю.Э. Учет влияния случайных возмущений на работу системы экстремального регулирования топочного устройства при оптимизации процесса сушки компонентов бетонной смеси / Ю.Э.Васильев, А.В.Илюхин, A.M. Колбасин, Е.В. Марсова // Строительные материалы, № 2, 2012. - С. 3435.

г

14. Васильев, Ю. Э. Автоматизация и управление результатами межлабораторных сравнительных испытаний прочности цементобетона / Ю. Э. Васильев // Качество. Инновации. Образование. - № 10, 2011. - С. 57-60.

15. Васильев Ю.Э. Автомобильно-дорожный сканер «АДС-МАДИ» / Васильев Ю.Э., Беляков А.Б. // Наука и техника в дорожной отрасли. 2008. № 2. - С. 10-11.

16. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: «Физматгиз»,1962, с.386

17. Вишневский Э.В., Забиякин В.П. Датчики в схемах автоматизации технологических процессов обогатительных фабрик. М.: «Госэнергоиздат», 1971, С.213

18. Вольков В.М., Вертин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: «Госстройиздат», 1975, с. 295.

19. Воронов А.А.Основы теории автоматического управления. М.: «Энергия», 1985, с.497.

19. 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

20. Государственные стандарты, вяжущие материалы, бетоны или заполнители для бетона. Изд-во государственного комитета стандартов мер и измерительных приборов СССР. М.:1965, с. 40.

21. Горинштейн JI.JI. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: «Высшая школа», 1968, с. 175.

22. Джонс М., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. - М.: Мир, 1980.-6Юс.

23. Кисленко H.H., 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.

Б.Н. Асфальтобетонные и цемен-«Машиностроение», 1982, 352 с.

26. Куров В.Г. Работа автоматического АБЗ непрерывного действия. «Автомобильные дороги», 1986, с. 13.

27. Королёв И.В., Финашин В.Н., Феднер JT.A. Дорожно - строительные материалы. - М.: Транспорт, 1988. 304 с.

28. Мордкович Б.И. Системы питания технологических линий химических производств. -М.: Химия, 1976. -172 с.

29. Михайлович B.C., Кукса К.И. Методы последовательной оптимизации. -М.: Наука, 1983,-207 с.

30. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. JL: «Стройиздат», 1975, 287 с.

31. Новиков А.Н. Асфальтосмесительные установки. - М.: Высш. шк., 1987. -207 с.

32. Олейников В.А., Тихонов О.Н. Автоматическое управление технологическими процессами в обогатительной промышленности. Л.: «Недра», 1986, с. 412.

33. Опыт работы асфальтобетонного завода треста «Уфимдорстрой». Оргтрансстрой. Экспресс-информация. М.: «Транспорт», 1975, с. 10.

34. Патент РФ на изобретение № 2223991, 2002 г. Способ получения сероасфальтобетона. Алексеев С.З., Алёхина М.Н., Васильев Ю.Э. и. Др.

35. Патент РФ на полезную модель № 97998 Комплекс для приготовления композиционного серобитума, 2010. Алехина М.Н., Васильев Ю.Э.

36. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. М.: «Наука», 1975, 616 с.

37. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. М.: «Наука», 1989, 301 с.

38. Сергеев В.А. Контроль приготовления бетонорастворных смесей с заданным В/Ц. -Л.: 1988. -19с.

39. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. -М.: Физматгиз, №960. -556 с.

40. Сарычев И. Ю. Совершенствование методов автоматизации дискретных технологических процессов / Васильев Ю.Э.,Сарычева И. Ю., Борисов Ю.В. //.Журнал. Контроль. Диагностика. -М.: вып.8 2012. С 12-16

41. Сарычев И. Ю. Сероасфальтобетонные смеси/ Васильев Ю.Э.,СарычевИ.Ю.,Мотин Н.В. // Журнал «Строительные материалы»,-М.: №10, 2011. - С.12-13

42. Сарычев И. Ю. Физико-химические основы применения серы как материала в качестве вяжущего для сероасфальтобетона и сероцементобетона / Васильев Ю.Э.,Сарычева И. Ю.,Мотин Н.В. //. Сборник материалов межд. научной конференции. Строительство, дизайн, архитектура: разработка научных основ создания здоровой среды обитания, -.Киров, ,2013. С 64-70

43. Сарычева И. Ю. Автоматизированные технологии приготовления компонентов конструкций мостового полотна на основе бетона с полимерно-битумным вяжущим / Васильев Ю.Э.,Сарычева И. Ю.,Мотин Н.В. // Сб. материалов Междунар. конф. по проблемам горной промышленности строительства и энергетики.-.: ТулГУ, Тула, 2011,. С.70-74.

44. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 98940. Функциональный комплекс для приготовления сероасфальтобетона. / Приходько В.М., Васильев Ю.Э., Беляков А.Б. Сарычев И. Ю.; заявитель и патентообладатель МАДИ; - Опубликовано: 10.11.2010

45. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 98941.Комплекс для приготовления сероасфальта / Васильев Ю.Э., Мотин Н.В., Сарычев И. Ю // Опубликовано: 27.09.2010

46. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель 97998. Комплекс для приготовления композиционного серобитума / Васильев Ю.Э., Мотин Н.В., Сарычев И. Ю // Опубликовано 627.09.2010

47. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 96787. Функциональный комплекс для приготовления асфальтобетонной смеси / Приходько В.М.,

Васильев Ю.Э., Лилейкин В.В., Сарычев И. Ю. // заявитель и патентообладатель МАДИ; - Опубликовано: 20.08.2010

48. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 96506.Функциональный комплекс для приготовления сероасфальтобетона / Приходько В.М., Васильев Ю.Э., Лилейкин В.В., Сарычев И. Ю. // заявитель и патентообладатель МАДИ; - Опубликовано: 10.08.2010

49. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 96505. Функциональный комплекс для приготовления композиционной асфальтобетонной смеси. / Приходько В.М., Васильев Ю.Э., Лилейкин В.В., Сарычев И. Ю. // заявитель и патентообладатель МАДИ; - Опубликовано: 10.08.2010

50. Сарычев И. Ю. Патент на полезную модель № 92419. Функциональный комплекс для приготовления литой асфальтобетонной или иной битумно-минеральной смеси. / Приходько В.М., Васильев Ю.Э., Лилейкин В.В., Сарычев И. Ю. // заявитель и патентообладатель МАДИ; - Опубликовано: 20.03.2010

51. Тимофеев В.А., Васильев A.A., Васильев И.А., Декань В.А. Технологическое оборудование асфальтобетонных заводов. М.: «Стройиздат», 1981, 278 с.

52. Титов М.А. Исследование и создание комплекса оборудования непрерывного действия для бетонных смесей. ВНИИСтройдормаш. -М.: Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук 1974, -22 с.

53. Фельдбаум A.A. Электрические системы автоматического регулирования. Оборонгиз. 1957. -539 с.

54. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Оборонгиз. 1957. -539 с.

55. Цикерман Л.Я. Автоматизация производственных процессов в дорожном строительстве. М.: «Транспорт», 1972, с. 315.

56. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: «Энергоатомиздат», 1986, 396 с.

57. Шорон O.E. Адаптивная система САУ приготовления бетонных смесей. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. КИСИ. Киев. 1988.-16 с.