Производство железобетонных безнапорных труб

 
 
 
 
 
 

     4 Материальные расчеты процесса 

     Материальный  расчет производства заключается в  определении количества загружаемых  и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса с  обоснованием расходных коэффициентов  по сырью и составам и количеством  отходов.

     Материальный  расчет каждой стадии технологического процесса производят на основании закона сохранения масс. 

     ∑G _исх = ∑G _получ + ∑G _отх 

     где ∑G _исх и ∑G _отх - сумма масс исходных и полученных материалов;

     ∑G _отх - потери (отходы) 

     Расчет  ведется в порядке обратном технологическому потоку, начиная с отпуска готовой продукции. 

Таблица  3 –  Потребность в сырье и полуфабрикатах 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5 Расчет основного аппарата 

      Центрифугирование. Под центрифугированием труб в промышленности строительных материалов понимают процесс  уплотнения неоднородных смесей в поле центробежных сил.

      Центробежная  сила инерции, действующая на частицу  смеси:

 

      где т – ее масса; ω – угловая скорость вращения; r – радиус вращения центра тяжести частицы; G – вес частицы; g – ускорение силы тяжести; n – число оборотов.

      Существует  понятие о критической окружной скорости, начиная с которой частицы  под действием силы тяжести не будут отрываться от внутренней поверхности  формы в верхнем положении, представленной на рисунке 5.2, I. Для этого должно быть соблюдено условие , тогда 

     Уплотнение  смеси следует проводить при  такой скорости вращения, которая  обеспечивает необходимую начальную  прочность изделия, достаточную  для распалубки его и дальнейшей транспортировки.

     Обычно  начальная прочность свежеотформованной трубы характеризуется величиной  уплотняющей силы на наружной поверхности 

     где  – центробежная сила; – наружная поверхность трубы; – плотность смеси (усредненная); ω – угловая скорость; r – внутренний радиус изделия; – наружный радиус изделия; g – ускорение свободного падения.

     

     Рисунок 5.2 – Расчетная I и принципиальные II схемы центрифуг 

     Зная  необходимую прочность наружной поверхности трубы , можно рассчитать требуемое число оборотов центрифуги 

     Внутреннее  давление, развивающееся в формуемой  массе в результате действия центробежных сил, непосредственно воспринимается жидкой фазой. В результате этого  возникает избыточное гидростатическое давление, под влиянием которого жидкость фильтруется. Фильтрация будет проходить  до тех пор, пока сопротивление движению жидкости в поровых каналах формуемой  смеси за счет ее уплотнения не сравняется с избыточным гидростатическим давлением. Гидростатическое давление изменяется по толщине изделия неравномерно. Оно минимально на внутренней поверхности  и максимально на внешней. Поэтому  вначале жидкость наиболее полно  отжимается из наружных слоев массы  и все в меньших количествах  по мере приближения к внутренней поверхности. Отсюда и водосодержание массы неравномерно – оно больше во внутренних слоях и меньше во внешних. Так, для бетонных изделий из-за неравнопрочности внутренних и внешних слоев (в результате В/Ц) это имеет первостепенное значение.

     Неравноплотность центрифугированной массы выражается не только структурной неоднородностью гидратированного связующего за счет отжатия из него воды к уменьшения толщины гидратных оболочек, но и в характере распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Более крупные зерна за счет большей центробежной силы прижимаются к наружной поверхности, а мелкие зерна концентрируются ближе к внутренним слоям. Поэтому центрифугированные массы в отличие от вибрированных имеют меньшую однородность распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Этот органический недостаток центрифугированных масс может быть устранен при послойном уплотнении.

     При малых толщинах последовательно  загружаемых и уплотняемых слоев  отдельные фракции заполнителя  распределяются в них более равномерно. В процессе уплотнения последующего слоя крупные зерна заполнителя  внедряются во внутреннюю часть предыдущего  слоя и вытесняют более дисперсную часть связующего во внешнюю часть второго слоя. Аналогичные явления происходят и при уплотнении последующих слоев. В результате достигается более равномерная структура смеси по толщине изделия. Число слоев при раздельном их уплотнении при прочих равных условиях зависит от толщины стенки: чем она больше, тем больше должно быть уплотняемых слоев. Послойный способ формования целесообразно применять к смесям, имеющим большую разницу в массах, отдельных частиц (например, бетонные смеси) и нежелательно для смесей, масса отдельных частиц которых близка по величине.

     Уплотнение  смеси методом центрифугирования  производят в специальных машинах, называемых центрифугами. По способу  закрепления форм различают центрифуги роликовые со свободным вращением  форм, ременные с подвеской формы  на бесконечных ремнях, огибающих  холостые и приводные шкивы, и  осевые или шпиндельные, представленные на рисунке 5.1, II.

     Осевые  центрифуги имеют высокие скорости вращения и позволяют уплотнять  боле жесткие смеси. Недостаток их –  сложность конструкции и трудность  загрузки смеси в форму. Применяются  они для производства относительно коротких изделий.

     Роликовые центрифуги проще в изготовлении, однако их недостаток – значительный шум при работе. Кроме того, они требуют высокой степени сбалансированности формы, в противном случае  возможно сбрасывание формы со станка. Ременные центрифуги менее чувствительны к балансировке форм, менее шумны при работе, но требуют повышенного ухода из-за износа ремней. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8 Контроль и автоматизация процесса 

     Тепловую  обработку материалов и изделий  проводят по заданному технологическому режиму, нарушение которого приводит к браку изделий. Для предупреждения отклонений от установленных режимов требуется постоянный контроль за работой печи при помощи различных контрольно-измерительных и регулирующих приборов и устройств.

     Каждая  печь имеет свои особенности, которыми она отличается от других печей, например, по конструкции, виду топлива или виду обжигаемого материала. Основная особенность туннельных печей - обжиг изделий на вагонетках, передвигающихся вдоль печного канала с определенной скоростью и проходящих отдельные зоны с различными заданными температурами. Топливо сжигается в средине печи - в зоне обжига, которая располагается между зонами охлаждения и подогрева.

     Система обеспечивает:

• Автоматическое регулирование температуры в зоне обжига;
• Стабилизацию давления газа в общем газопроводе;
• Стабилизацию разрежения;
• Контроль температуры с регистрацией на ленточной диаграмме в зоне обжига;
• Контроль температуры в зоне подогрева;
• Контроль температуры в зоне охлаждения;
• Контроль давления газа в общем газопроводе;
• Световую и звуковую сигнализацию основных технологических параметров;
• Дистанционное и автоматическое отключение газа при аварийных ситуациях.

    Процесс контроля и оперативного управления осуществляется оператором-технологом, который получает информацию о ходе технологического процесса с устройств  быстрой печати, дисплея, мнемосхем  и т. д. и выдает операторам местных  постов управления рекомендации по управлению. С помощью дисплея осуществляется вывод различного вида, сообщений  на экран и формируются  различные  запросы оператором-технологом с  помощью клавиатуры, дисплея. Мнемосхема служит в основном для отражения  работы основного оборудования. Пульт  управления оборудования предназначен для аварийных отключений оборудования оператором-технологом.

    Основными задачами системы контроля являются:

• определение качества поступающих на завод материалов;
• установление состава и свойств потоков материалов в процессе производства;
• слежение за параметрами технологического процесса по всем производственным переделам;
• контроль качества и сертификация (паспортизация) продукции;
• анализ и обобщение результатов контроля по всем переделам с целью совершенствования технологического процесса.

    Подсистема  оперативного технологического контроля (обслуживающий персонал основного  производства, цеховые лаборатории) занимается определением состава и  свойств материалов на входах и выходах  конкретных технологических участков производства и контролем соответствия получаемых результатов требуемым значениям. Объем определений здесь должен быть минимально необходимым и не требующим сложного оборудования для осуществления контроля.

    Подсистема  параметрического контроля (служба контрольно-измерительных  приборов и автоматизированных систем управления, КИП и АСУ) оценивает  состояние оборудования и режимы его работы, контролирует технологические  параметры, измеряет расходы в технологических  потоках, уровни в емкостях и т.д.

    Подсистема  технического контроля (отдел технического контроля, ОТК) обеспечивает контроль качества и соответствие выпускаемых материалов и изделий действующей нормативной документации (государственным или отраслевым стандартам, техническим условиям, стандартам предприятия), а также осуществляет сертификацию (паспортизацию) продукции. В функции ОТК входит не только фиксирование появления некачественной продукции, но и предупреждение подобных фактов. С этой целью ОТК контролирует качество поступающих на предприятие материалов, соблюдение установленной технологии, устанавливает причины, вызывающие брак и снижающие качество продукции. ОТК также оформляет необходимые акты и добивается устранения причин негативных явлений и их последствий. ОТК проводит свою работу в тесном контакте с заводской и цеховыми лабораториями.

     Технический контроль – это проверка соответствия объекта (материала, изделия или процесса) установленным требованием, что относится к системе

государственных испытаний, а значит, подчиняется правилам стандартизации и сертификации.

     Стандартизация  – деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования реально существующих или потенциальных задач. Результатом этой деятельности является разработка нормативных документов. В зависимости от специфики объекта стандартизации и содержание установленных к нему требований различают стандарты основополагающие, на продукцию или услуги, а также стандарты на процессы, на методы контроля (испытаний, измерений, анализа). Сертификация – подтверждение соответствия товара обязательным нормативным требованиям, которое сопровождается выдачей сертификата соответствия.