DOI: 10.12731/wsD-2015-6-7 УДК 004.9:681.3
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА
Остроух А.В., Суркова Н.Е., Исмоилов М.И., Давлатов М.А.
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», Российская Федерация, г. Москва, http://www.madi.ru, o&raukh@mail.ru
Статья посвящена решению задач автоматизированного управления технологическим процессом производства асфальтобетонных смесей. Автоматизированное управление технологическим процессом производства асфальтобетонных смесей учитывает принцип агрегирования, заложенный в конструкцию асфальтосмесительных установок. Это позволяет строить локальные системы автоматики отдельными агрегатами, используя для их настройки информацию о компонентах, играющих определенную роль в структуре смеси. Современные средства вычислительной техники определяют новые возможности организации процессов приготовления асфальтобетонных смесей, принципиально изменяя сам подход к решению проблемы.
Ключевые слова: автоматизация, асфальтобетон, технологический процесс, автоматизированная система управления (АСУ).
AUTOMATION
OF TECHNOLOGICAL PROCEssEs AsPHALT PLANT
Ostroukh A.V., Surkova N.E., Ismoilov M.I., Davlatov M.A.
State Technical University - MADI, Russian Federation, Moscow, http://www.madi.ru, o&roukh@mail.ru
The article is devoted to solving problems of the automated process control production of asphalt mixes. Automated process control production of asphalt mixes into account the principle of aggregation inherent in the construction of asphalt mixing plants. This allows you to build a local automation system individual units, using their configuration information about the components that play a role in the structure of the mixture. Modern means of computer technology define new possibilities for organizing the preparation of asphalt mixes, fundamentally changing the approach to solving the problem.
Keywords: automation, asphalt, technological processes, automated control system (ACS).
Введение
Производство асфальта либо, как его еще называют, асфальтобетона - трудоемкий процесс. Но несмотря на затраты на изготовление, транспортировку и укладку асфальтобетона, заводов по производству асфальта не становится меньше, их количество только растет.
Асфальтобетон производят из щебня, песка (для лучшего заполнения мелких отверстий, которые не может заполнить щебень), минерального наполнителя (для лучшего обволакивания используют песчаник, известняк и другие) и битума (своеобразного связующего материала, «клея»). Также в рецептуру может входить гравий. Каждый компонент при изготовлении асфальтобетона необходим для лучшего уплотнения асфальтного покрытия.
Износ и старение производственного оборудования, его несоответствие современным требованиям по производительности, энергосбережению, качеству продукции, безопасности и защиты окружающей среды, а также обилие ручных операций выявляют необходимость в реконструкции, модернизации и автоматизации, как отдельных узлов, так и завода в целом [1-14].
Грамотная автоматизация, учитывающая индивидуальные особенности производства, позволяет достичь максимальной производительности при сохранении требуемого качества и снижении затрат на энергоресурсы и материалы [1-14].
Большинство асфальтобетонных заводов в странах СНГ имеют устаревшую автоматику, поэтому возникает необходимость в модернизации производства с учетом существующего оборудования, при значительной экономии средств за счет использования части узлов и комплектующих производства стран СНГ, в соответствии с ТУ ГОСТ 27945.
Виды заводов по производству асфальтобетона
Асфальтобетонные заводы (АБЗ) (рис. 1) бывают циклическими и непрерывными.
Рис. 1. Асфальтобетонный завод
Отличия кроются в процедурах смешивания материала, его дозирования, объеме производства асфальтной смеси, способа хранения и мобильности.
Циклические АБЗ Циклические АБЗ оснащены дополнительным оборудованием -башней и грохотом. Материал, из которого производится асфальт, подвергается разгрохотке на фракции, затем разделяется на своеобразные порции и только потом отдельными частями поставляется в барабан для сушки. Такая технология производства позволяет легко изменять рецептуру смеси. Теоретически производитель способен изменить состав асфальтобетона до пятидесяти раз за смену.
Минус такого завода в его стационарности и относительно небольшом (меньшем, чем у непрерывного АБЗ) количестве производимого асфальтобетона. Также из-за процесса грохочения возникает своеобразный простой в горячих бункерах (либо он пуст, либо не хватает одного из компонентов). А это может испортить смесь, что приведет к убыткам. Такие АБЗ преимущественно используются в больших мегаполисах, где поставка асфальта производится в разные части города и его процедура изготовления и состав могут отличаться.
Непрерывные АБЗ Непрерывные АБЗ выбирают за простоту их использования. Они не имеют башни, их легко транспортировать с места на место и быстро монтировать, что делает АБЗ мобильным.
Но и такой тип оборудования имеет недостатки. Одним из них является отсутствие грохота. Зачастую закупаемый щебень не соответствует стандартам, а без его сортировки нарушается рецептура, и качество асфальтобетона падает. Многие производители решают эту проблему комплектацией завода отдельным оборудованием для разделения фракций, при этом производство по-прежнему остается рентабельным.
Плюсом непрерывного АБЗ является то, что процесс изготовления асфальтобетона не останавливается, то есть фракции поставляются в бункера нагрева постоянно, вследствие чего завод производит намного
больше асфальта, а это прибыль. Любой завод по изготовлению асфальта оснащен силосами для хранения асфальтобетонной смеси. Силос способен поддерживать готовый асфальтобетон в надлежащем качестве (сохраняется необходимая температура) до 4 суток.
Процесс изготовления асфальтобетона
Изготовление асфальтобетона проходит в несколько этапов (рис. 2).
Рис. 2. Технологическая схема получения асфальтобетона
Сначала производится контроль качества исходного материала (щебня, битума и минеральных добавок). После этого начинается процесс обработки инертных материалов. Как уже говорилось, изготовление стандартной асфальтной смеси выполняется из щебня, песка, минерального материала и битума. Для начала песок просевается, а щебень с помощью грохота разделяется на различного размера фракции (от 5 до 20 мм). Далее в соответствии с рецептурой они поступают в специальный барабан для просушки. Внутри барабана поддерживается высокая температура для того, чтобы в процессе изготовления полностью удалить воду из смеси, так как она ухудшает прочность будущего асфальтобетона.
Кроме того, что в бункере песок и щебень (возможно добавление отсева) высушиваются при температуре около ста шестидесяти градусов, они перемешиваются между собой. Одновременно с сушкой твердых материалов происходит нагрев битума в резервуарах до тех же ста шестидесяти градусов. В процессе нагрева очень важно соблюдать нужную температуру, нельзя, чтобы связующий материал был слишком жидким или слишком твердым.
На следующем после нагрева этапе производства происходит смешение всех компонентов асфальтобетона (щебня, песка, минеральных добавок и битума). Материал перемешивается специальными лопатками в отдельном бункере. Перемешивание нужно для лучшего обволакивания, сцепления битума с зернами щебня и песка, минеральные добавки также улучшают качество асфальтобетона (заполняя ненужные пустоты, в которые может попасть вода и разрушить дорогу). На некоторых заводах асфальтную смесь во время перемешивания пропускают через ряд сит, таким образом асфальт разделяется на нужное количество порций с равномерным распределением компонентов асфальтобетона.
Для асфальта очень важно соблюсти пропорцию во время изготовления, так как от этого зависит качество будущей дороги. Ведь летом асфальт может плавиться, а зимой трескаться именно из-за неправильного подбора компонентов и температуры укладки.
После тщательнейшего перемешивания горячий асфальт попадает в бункер для хранения (где также поддерживается высокая температура). Именно из этого бункера впоследствии происходит загрузка самосвалов. За смену в 10 часов завод может изготовить около трех тонн асфальта.
После загрузки горячей асфальтной смеси самосвалы транспортируют ее на место укладки дороги. Важно успеть доставить его горячим для соблюдения технологии.
В странах Европы при производстве асфальта некоторые производители добавляют для прочности резиновую крошку, каучук, латекс и другие материалы. Также существует производство цветного асфальта.
Автоматизированный комплекс асфальтобетонного завода
Современный автоматизированный комплекс АБЗ (рис. 3) представляет собой надежный и современный продукт, который позволяет существенно повысить эффективность производства и уменьшить финансовые издержки предприятий.
Комплекс позволяет полностью автоматизировать сквозные процессы [6, 7, 8] приготовления и отгрузки асфальтобетонной смеси, что позволило исключить ошибки дозирования составляющих ее компонентов и обеспечить полный цикл работ без ручных операций.
Рис. 3. Автоматизированный комплекс асфальтобетонного завода
Комплекс обеспечивает управление и обработку сигналов для следующего оборудования:
1. Системы предварительного дозирования.
2. Сушильного барабана с системой вытяжки и горячим элеватором:
3. Системы сепарирования и основного дозирования.
4. Смесителя.
5. Системы транспортировки смеси.
6. Бункера готовой смеси.
Режимы управления:
• автоматический - при выполнении заказов на производство и отгрузку асфальтобетонных смесей в соответствии с ГОСТ 9128;
• автоматизированный - при вмешательствах оператора в работу системы, формировании рецептов, заданий на производство асфальтобетонных смесей, просмотре и распечатке отчетов;
• ручной - с пультов местного управления, установленных по месту размещения оборудования для его опробования и наладки.
Функции программного обеспечения АСУ ТП:
• визуальное пред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.