Система автоматического регулирования качества бетона на ООО "Подольский цемент"

В настоящее время выбор составов бетона выполняется методом проб и ошибок с подстройкой устаревших типовых норм расхода цемента. Аналогично осуществляется и управление приготовлением бетонных смесей, в основном, "на глаз". Об этом свидетельствуют те факты, что нормы расхода материалов, как правило, не обоснованы экспериментально и экономически, а на бетонных узлах (БСУ) неделями не меняются дозировочные письма, хотя постоянно меняется прочность и другие свойства цемента, гранулометрический состав и влажность заполнителей. Не ведется и необходимый учет расхода материалов. Потери предприятия при этом составляют от 30 до 70 грн / м3.
Нами разработана системам проектирования, оперативного регулирования, нормирования и учета материалов (в т.ч. дистанционное) с помощью ЭВМ, которая позволяет при минимальном количестве опытов определять и оперативно регулировать склады бетонных смеси в зависимости от основных факторов. На цементе ОАО «Подольский цемент» и «Ивано-Франковск» эта система испытана как в лабораториях, так и в производственных условиях, работает на Хлистуновському заводе ЖБК и испытывается на Белоцерковском заводе ЖБК.

Новые автоматизированные системы управления приготовления бетонной смеси.

Сегодня понятно, что альтернативе модернизации бетонных заводов (БСУ) нет. Для модернизации бетонного производства выбран путь его автоматизации. Именно так работают все бетонные заводы в цивилизованных странах. Но с научной точки зрения ничего нового здесь нет, ведь по такому же принципу (только без ПЭВМ, а перфокартами) в 50-60-х годах прошлого века работали бетонные заводы-автоматы в Куйбышеве, Калуше и во многих других регионах. Принцип ее действия заключается в том, что в память дозаторов цемента и дозаторов инертных материалов закладываются готовые рецептуры, которые автоматически осуществляются исполнительным механизмом по заявкам потребителя. В результате мы получаем четкий учет выполнения заявок и расхода материалов. Никакого управления и регулирования, кроме примитивного корректировки на влажность заполнителей мы здесь не имеем, а соответственно не получаем повышение качества продукции и экономии (за исключением повышения точности дозирования в отдельных случаях).
Вся проблема в том, насколько научно обоснованные и экономические заложены в систему рецептуры, и как ими регулировать при изменении качества цемента, заполнителей, добавок, условий производства и тому подобное. Опять на глаз? К сожалению, это так, и, при всей внешней привлекательности, базовые составы бетона, в основном, переписаны в соседних предприятиях, отличающихся как свойствами материалов, так и условиями производства, а на соседних предприятиях определены опираясь на устаревшие типовые нормы методом проб и ошибок без надлежащего технико-экономического обоснования. Цена этого вопроса обходится минимум перерасходами 5-15% цемента и низким качеством продукции. Но еще большие затраты от того, что составы бетона практически (кроме влажности заполнителей) не регулируются, хотя в процессе производства меняется прочность и нормальная плотность цемента, гранулометрический состав заполнителей, добавки, транспортировке, условия твердения бетона. Опыты показывают, что коэффициент вариации прочности бетона на большинстве предприятий превышает 15%, а средние показатели ниже проектных на 10-30%. А это скрытая потеря еще 10-20% цемента. Еще трагические дела с морозостойкостью, коррозионной стойкостью и водонепроницаемостью бетонов. Здесь, особенно для дорожных бетонов, фактические показатели оказываются в 2-3 раза ниже проектных.
Нами разработана и прошла многолетнюю производственную проверку автоматизированная система управления БСУ, регулирования и учета расхода материалов при приготовлении бетонных смесей марок S0-S5, классов C10-C50, F50-F200, W2-W16 [1] основана на принципиально новых принципах управления дозаторами цемента и дозаторами инертных материалов. Новизна и эффективность процесса заключаются в том, что в систему закладываются не фиксированы рецептуры (хотя есть и такая возможность), а количественные зависимости влияния основных факторов на свойства бетонной смеси и бетона. Решая обратную зависимость система рассчитывает наиболее экономичный состав бетона в конкретных случаях в зависимости от фактической прочности цемента, которая определяется ускоренным методом (способ не имеет существенного значения), нормальной густоты цементного теста, вида, гранулометрического состава и влажности заполнителей, вида и расходов добавок, условий твердения, конструкции и тому подобное.
Функционирование системы осуществляется в следующей последовательности. На первом этапе лабораторным путем определяются базовые составы бетона, которые после обработки результатов эксперимента приводятся в сопоставим вид для стандартных показателей качества примененных цементов, заполнителей и добавок. Результатом этой работы является научно обоснованные нормы расхода материалов (табл. 1, 2), которые в дальнейшем используются для материально-технических отчетов и технико-экономических расчетов. На основании полученных экспериментальных данных создается математическая модель влияния основных факторов на свойства бетонных смесей и бетона, которая закладывается в систему управления дозатором цемента, дозаторов инертных материалов, дозатора воды и дозатора химических добавок. В процессе производства в компьютер вводятся показатели влажности и гранулометрического состава заполнителей, фактической нормальной густоты и прочности цемента, условий твердения и др. В зависимости от этих факторов система оперативно вычисляет необходимые расходы для дозатора цемента, дозатора воды, дозаторов заполнителей и дозатора химической добавки на одно замеса (дозировочный письмо - табл. 3) и фиксирует эти значения в отчете. При изменении вида заполнителей или добавок дополнительно вводятся их плотность (плотность) и коэффициенты влияния на качественные показатели бетона. При этом расчеты могут быть выполнены для любых промежуточных показателей прочности бетона, его морозостойкости и водонепроницаемости.
Разработанная система успешно вписывается как в бетонные заводы (БСУ) производства Германии, Италии, Турции, Болгарии, Финляндии, США, так и в модернизированные старые заводы производства СССР и Украины. Примером такой успешной реализации может служить построенный еще в советское время Хлистуновський завод ЖБК, где управление процессом осуществляется с компьютера, находящегося в лаборатории и контролируется на ЭВМ руководителя предприятия.

Табл. 1

Производственно-технические нормы расхода материалов

для изготовления бетона и железобетонных конструкций

Табл. 2

 Производственно-технические нормы расхода материалов

для изготовления товарного бетона  

Табл. 3

 Дозировочный лист 

				Расход материалов  (кг/м.куб.)

• Весовое оборудование, тензодатчики и системы дозирования установлено на хлебопекарном комплексе Кулиничи.

  Тензодатчики и системы дозирования на Киевском хлебопекарном комплексе (ТМ Кулиничи)

• Весовое оборудование установлено на Кондитерской фабрике ROSHEN. Автоматический дозатор шнековый для приготовления шоколада введен в эксплуатацию на Кондитерской корпорации ROSHEN

  Весовое оборудование на Кондитерской фабрике ROSHEN

• Проведена модернизация дозаторов ДВУ-50 на линиях первого сорта, высшего сорта и линии производства, что позволило подключить дозаторы в систему управления и учета расхода сырья.

  Модернизация дозаторов ДВУ-50 на Зерносвит

• Дозатор цемента дал возможность соблюдать рецепт производства цемента и получать продукт высоко качества

  Дозатор цемента на Уманьавтодор

• Тензодатчики для контроля усилий натяжения цепного механизма эскалаторов для КП Киевский метрополитен.

  Тензодатчики для КП Киевский метрополитен