Автоматизация дозирования компонентов бетоносмесительного узла (БСУ)

Автоматизация дозирования компонентов бетоносмесительного узла (БСУ)

Компания ОВЕН предлагает решение для автоматизации дозирования сырьевых материалов бетоносмесительного узла (БСУ), обеспечивающее увеличение производительности завода, удаленный контроль и оповещение.

Преимущества решения

• Рост производительности завода на 30 %.

Сокращается время на загрузку бетоносмесителя. Один замес занимает 30 минут, а после внедрения решения этот процесс производится в 2 раза быстрее.

Погрешность измерений может составлять 2-3 тонны на 10 тонн поступившего на завод сырья. Данное решение исключает перерасход сырьевых компонентов.

Качество продукции напрямую зависит от точного дозирования и строгого соблюдения заданной рецептуры приготовления бетонной смеси. Брак продукции при этом снижается на 20-30 %.

Архивация показаний приборов осуществляется в облачном сервисе. Также с его помощью возможно контролировать и изменять параметры системы, получать аварийные оповещения в режиме реального времени, просматривать архив событий. Возможна интеграция в SCADA-систему предприятия.

Автоматизация системы исключает человеческий фактор и снижает брак. При этом уменьшается занятость обслуживающего персонала на объекте.

Также возможна установка новых тензодатчиков любого производителя.

Заинтересовало решение для автоматизации БСУ?

Схема автоматизации

Описание автоматизируемого процесса

Оператор выбирает рецепт приготовления бетонной смеси на панели оператора СП307, питание которой осуществляется посредством блока питания БП30Б. Сигналы тензодатчиков от модуля ввода МВ110-4ТД поступают на контроллер ПЛК110, который управляет задвижками бункерных дозаторов. Частотный преобразователь ПЧВ102 управляет работой двигателя шнека подачи цемента из силоса в бункерный дозатор.

Функции системы

• Автоматическое дозирование сырья в соответствии с выбранной рецептурой.
• Хранение в энергозависимой памяти необходимого количества рецептур.
• Отображение на панели оператора информации о ходе дозирования и загрузке материалов, а также текущего и заданного веса для каждого из сырьевых материалов.
• Сигнализацию о состоянии исполнительных механизмов и диагностированных авариях.
• Автоматическую компенсацию инерционного «пересыпания».
• Возможность работы системы как в автоматическом, так и в ручном режиме.
• Создание статического архива о количестве взвешиваний и суммарной массе по каждому из материалов.
• Передачу текущей статистики на диспетчерский пункт или мобильное устройство (смартфон, планшет).
• Архивацию данных на карту памяти, в облачный сервис или SCADA-систему предприятия.
• Адаптацию системы под любую бетоносмесительную установку.

Алгоритм управления системы позволяет выбирать заданные рецепты, создавать новые смеси, добавлять, изменять или удалять рецепты, вести архив событий – какие смеси использованы, количество отгружаемой смеси, число отгрузок, а также время.

Для чего предназначаются?

Бетоносмесительными установками укомплектовуются строительные заводы разных мощностей, создаются цеха по изготовлению сборных ЖБ конструкций. Их используют для приготовления строительной смеси в качестве мобильного приобъектного оборудования.

На бетоносмесительном оборудовании производят латексный полимербетон, быстротвердеющие смеси; малотекучие и подвижные растворы, уплотненный и самоуплотненный бетон, пенобетоны, стабилизирующий почву материал. Для этого в бетонных установках при получении продукта используют добавки в виде золы, шлака, микрочастиц кремнезем, вулканический туф.

Основное назначение растворных и бетонных установок — получение бетона различных марок. При этом растворосмесители предназначены для приготовления растворов с применением мелкой фракции заполнителей, таких как песок, гравий, щебень. В отличие от предыдущей модели, бетоносмесители могут смешивать крупнофракционные составы. Они оснащены двухконусным барабаном с лопастями. При этом компоненты смеси не скользят по внутренним стенкам емкости, что обеспечивает их плавное пересыпание с полноценным перемешиванием под действием силы тяжести.

Классификация

Бетонорастворный узел может иметь различные конструктивные и функциональные особенности, на основании которых все оборудование подразделяют по следующим критериям:

1. Степень мобильности. В зависимости от сложности и скорости перемещения бетоносмесительных установок, их подразделяют на стационарные, полустационарные (разборные) и мобильные.
2. Допустимый диапазон температуры эксплуатации. Бетонно-смесительная установка с дополнительной системы подогрева, которая эксплуатируется в течение всего года, именуется всесезонной. При отсутствии системы поддержания положительной температуры раствора оборудование допускается эксплуатировать только в теплый период года (БСУ летнего типа).
3. Производительность. Этот параметр указывает на максимальный объем бетонного раствора, который способен изготовить бетонный узел за один час. В соответствии с этим критерием все оборудование подразделяют на следующие категории: мини установки (до 25 м3/час), средней производительности (до 400 м3/час), высокой производительности (более 400 м3/час).
4. Уровень автоматизации производственных процессов. Характеризует возможности управления работой оборудования по заданным параметрам, без участия человека. В соответствии с этим критерием выделяют автоматизированные, полуавтоматизированные и неавтоматизированные установки.
5. Тип управления исполнительными механизмами. Бетоносмесительная установка может управляться вручную, электромеханическими устройствами, гидравлическими механизмами, пневматическим вспомогательным оборудованием.
6. Способ загрузки. Оказывает большое влияние на производительность, поэтому необходимо тщательное внимание уделять этому рабочему параметру. Различают узлы оснащенные специальным пневматическим дозатором, скиповым подъемником или ручной загрузкой.
7. Основной принцип перемешивания компонентов. В зависимости от этого параметра различают установки с гравитационным, принудительным, комбинированным и целевым пневматическим принципом работы.
8. Способ складирования основных компонентов: вертикальные, лотковые, горизонтальные, тарельчатые, планетарные, роторные, двухвальные, турбулентные, одновальные.
9. Принцип работы. Характеризует продолжительность технологического производственного цикла: непрерывного действия и циклические.
10. По назначению. В зависимости от основного целевого назначения бетоносмесительное оборудование подразделяют на установки растворного и бетонного типа. Первые предназначены для производства раствора на строительных площадках временного типа, а вторые эксплуатируют в составе стационарных заводов по производству железобетонных изделий и товарного бетона.
11. По компоновке оборудования. В настоящее время распространено два основных типа компоновки бетоносмесительных установок: одноступенчатые и двухступенчатые. Первый тип оборудования работает за счет воздействия силы тяжести. Строительный раствор готовится в четыре основных этапа: прием, дозировка, перемешивание и подача. В двухступенчатых установках сырье при помощи подачи на конвейере или скиповом подъемнике проходит два этапа в расходомере (дозирование) и смесителе (перемешивание). Двухступенчатый тип оборудования требует наличия большого количества свободного места, что не всегда является возможным.

Автоматизированная система управления бетоносмесительной установкой

Ввиду активизации жилищного строительства особую актуальность приобретают компактные автономные установки по производству бетона. Предложенная система управления на базе тензометрического метода взвешивания, дозировки и определения количества воды по ультразвуковому датчику уровня позволит эффективно заменить физически изношенные и морально устаревшие системы, построенные на базе сельсинов или обеспечить высокую продуктивность и учёт расхода материалов для новых бетоносмесительных комплексов.

Функции системы

• автоматическое управление процессом производства бетона с применением рецептурной технологии, создание и редактирование рецептов в соответствии с заявками;
• управление дозировкой в ручном и автоматическом режимах;
• контроль заполнения расходных бункеров и уровня цемента в силосах;
• автоматическое поддержание необходимой влажности смеси;
• отображение и архивирование основных технологических параметров;
• аварийная и предупредительная сигнализация;
• ведение журнала событий и сообщений системы;
• диагностика работы оборудования;
• учёт расхода сырьевых компонентов и выхода готовой бетонной смеси с формированием соответствующих отчетов.

Описание технологического процесса

В состав бетоносмесительной установки входит следующее технологическое оборудование:

• силосы для хранения цемента, оснащенные секторными затворами (1);
• бункеры хранения инертных материалов: щебня, гравия, песка (2), оснащенные ленточными конвейерами (3);
• ленточный конвейер для транспортировки инертных материалов (4);
• шнек с электроприводом для загрузки силосов и транспортировки цемента (5,6);
• насосы добавок с электроприводами;
• насос для подачи воды и пластификатора (7, 8);
• дозаторы компонентов бетонной смеси с установленными на них весоизмерительными тензодатчиками и первичными преобразователями;
• бетоносмеситель;
• вентилятор аспирации;
• тензо-весы взвешивания автоцистерны с диапазоном 200..30000 кг. (9);
• запорная арматура (затворы и клапаны с электро и пневмопреобразователями) для сыпучих компонентов смеси, воды и добавок).

Рис. 1. Упрощенная схема технологического процесса

Решение и описание системы автоматизации

В основе системы лежит микропроцессорный логический контроллер VIPA 200V с модулями входоввыходов, который осущесвляет управление технологическим процессом в соответствии с заложенной программой. Количество сигналов: 4 AI, 22 DI, 16 DO. Взаимосвязь оператора с процессом, реализация всех необходимых функций по созданию и модификации рецептов, формированию отчетов, архивов, диагностике оборудования возложины на рабочую станцию оператора с установленной SCADA системой zenon.

Система управления может работать в двух режимах: автоматическом и ручном. В автоматическом режиме оператор задает необходимую марку бетонно-растворной смеси и объем замеса, после чего запускает процесс на выполнение. Система производит тарировку (коррекцию массы тары), измеряет влажность инертных материалов и, исходя из этих данных, производит автоматическую коррекцию рецепта. Далее осуществляется процесс загрузки отдельных компонентов в смеситель.

Рис. 2. Диспетчерский интерфейс управления процессом

Ручной режим используется для проверки работоспособности оборудования. В этом случае включение и отключение механизмов производится через соответствующие элементы управления на пульте.

В процессе работы контроллер следит за работой электродвигателей конвейеров и насосов, тестирует состояние весов и измерителей влажности и в случае появления неисправности информирует оператора и подает сигнал на останов процесса загрузки.

Управление подачей питательных шнеков и конвейеров осуществляется с помощью преобразователей Lenze 8200 и общепромышленных асинхронных двигателей WEG W22.

Система автоматики с коммутационным оборудованием монтируется в шкафах управления расположенных в диспетчерском пункте и непосредственно возле регулирующих устройств.

Рис. 3. Внешний шкаф управления

Эффект от внедрения системы

Предложенная система позволяет достичь следующего результата:

• улучшить качество производимого бетона за счет повышения точности дозирования компонентов, исключения человеческого фактора и введения поправочного коэффициента, учитывающего влажность компонентов;
• оптимизировать работу установки по времени;
• оперативно устанавливать причины аварий и отказов в работе оборудования;
• вести учет расхода материалов;
• гибко подстраиваться под новое оборудование и интегрироваться в другие АСУ;
• осуществлять обслуживание установки;
• повысить надежность работы бетоносмесительного комплекса в целом.

Рис. 4. Пульт диспетчера

Применяемое оборудование

Программируемые логические контроллеры VIPA 300S
SCADA-система zenon
Средства программирования ПЛК VIPA
Преобразователи частоты Lenze 8200 Vector
Датчики и первичные преобразователи
Общепромышленные электродвигатели переменного тока
Коническо-цилиндрические редукторы
Запорно-регулирующие клапаны
Органы аппаратного управления
Индикаторы
Коммутационное оборудование
Оборудование защитного отключения
Монтажные аксессуары
Шкафы электромонтажные

Советы по выбору бетоносмесительных установок (БСУ)

Учитывая перечисленные выше рабочие параметры, можно выбрать оптимальный бетонно-смесительный узел для решения существующих задач по выгодной цене. Это позволит увеличить рентабельность производства бетонных смесей и максимально сократить срок его окупаемости. Решить проблему рационального выбора оборудования помогут приведенные ниже рекомендации.

• Наличие контейнеров для хранения пластификаторов и прочих добавок-наполнителей существенно расширяет область применения РБУ и позволяет выпускать строительные смеси в более широком ассортименте.
• Для изготовления бетона при отрицательных значениях температуры окружающей среды подходит только специализированное «всесезонное» оборудование, оснащенное подогревателем и соответствующей теплоизоляцией.
• Гравитационные смесители считаются более эффективными в производстве пластичных растворов, но с остальными типами однородных строительных растворов они справляются хуже. Функция принудительного смешения позволяет производить бетон любой марки и прочности. Однако данная опция увеличивает итоговую цену оборудования и расходы на эксплуатацию из-за увеличения затрат на электроэнергию.
• Передвижные бетоносмесительные установки можно назвать оптимальным вариантом для строительных предприятий, осуществляющих свою деятельность на объектах с различной дислокацией. Стационарные РБУ лучше подойдут компаниям-изготовителям товарного бетона, а также разного рода железобетонных изделий.
• Гарантия и постгарантийное сервисное обслуживание избавляют покупателей оборудования от проблем с его настройкой и заменой запасных частей в случае поломки. Их наличие особенно актуально при эксплуатации такого высокотехнологичного оборудования как бетонный узел.
• Любой бетонный узел впоследствии может быть модернизирован. Доукомплектация вспомогательными опциями после покупки позволит сэкономить на полной замене бетоносмесительных установок (БСУ) в случае изменения задач производственного или строительного предприятия.
• Для строительных организаций с небольшим персоналом лучшим решением станет максимально автоматизированный бетонно-смесительный узел. Для обслуживания представленных в этом каталоге РБУ достаточно 3 или 4 человека, что зависит от модификации оборудования.

Виды конструкции

При транспортировке бетоносмесительные установки подразделяются на 3 вида:

• Мобильные. Состоят из отдельных блоков, наделены дополнениями, которыми крепятся на строительной площадке, система управления подключена к пульту.
• Приобъектные. Компактные быстромонтируемые бетонные узлы, производятся по индивидуальным заказам, комплектация отличается, при установке не нужно специальной подготовки, используются в масштабном строительстве.
• Стационарные. Имеют специальные отсеки для хранения смеси, чтобы их установить необходимо подготовить фундамент, пригодны для строительства на нескольких площадках одновременно.

По принципу работы они делятся на циклического и непрерывного действия. Первые удобнее, их работа поделена на циклы и подразделяются на принудительные (процесс перемешивания происходит с помощью механики) и гравитационные (этапы размешивания смесей делаются вследствие свободного падения). Они не дают стопроцентную гарантию качественного смешивания, поэтому дополнительно раствор вибрируют.

Существуют установки не только для приготовления сухих субстанций, но и раствора.

По назначению делятся на бетонные и растворные. Благодаря им делаются сухие смеси и растворы. По компоновке подразделяются на 2 вида:

• Одноступенчатые. Самотек смеси идет под действием тяжести, подъем материала одноразовый.
• Двухступенчатые. Раствор идет сначала в расходомер, а потом — в смесители с применением подъемников и конвейеров, требуют больших затрат в электроэнергии.

Классификация по параметрам эксплуатации

Чем интенсивнее работает оборудование, тем быстрее оно выходит из строя. Чаще всего, ремонт требуется для самых «загруженных» конструктивных элементов БСУ, а именно:

• Бетоносмесительные установки. Бетоносмеситель постоянно взаимодействует с твердым абразивным материалом, вращающиеся лопасти преодолевают сопротивление смеси и т.п. Это приводит к износу элементов.
• Шнековые транспортеры. Находятся в постоянном движении, испытывают трение и сопротивление.
• Лопасти, расположенные внутри бетоносмесителя. На них приходит основная нагрузка, поэтому периодическая замена неизбежна.
• Система управления. Требует постоянного контроля и модернизации. Ремонт производится редко.
• Электрические моторы, редукторы. Могут выходить из строя, в том числе по причине заторов на шнеках.

Бетоносмесительная установка с высокой технологической оснащенностью

Современная бетоносмесительная установка характеризуется высокой технологической оснащенностью: дистанционное управление, датчики дозирования элементов смеси, полная автоматизация, системы блокировки приводов, полный контроль технологического процесса и т.п. Наличие таких устройств позволяет увеличить темпы выпуска смесей, повысить качество их приготовления, увеличить скорость производства работ, а также обеспечить наличие смесей и растворов на удаленных объектах. Мы предлагаем купить следующие БСУ: