Автоматизация технологического процесса измельчения золошлаковой смеси в шаровой мельнице замкнутого цикла для получения органоминеральной добавки в сухие строительные смеси и мелкозернистые самоуплотняющиеся бетоны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Исаева, Мадина Ризвановна

• Исаева, Мадина Ризвановна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исаева, Мадина Ризвановна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ.

1.1. Влияние различных добавок на состав и свойства строительных растворов.

1.2. Роль суперпластификаторов в модификации бетонных смесей.

1.3. Разработка органоминеральной добавки на основе золошлаковых смесей.

1 АТехнология тонкого измельчения материалов.

1.5. Анализ эффективности измельчения в шаровых мельницах замкнутого цикла.

1.6. Процессы измельчения в шаровых мельницах.

1.7. Технологическая схема производства органоминеральной добавки.

1.8. Влияние параметров сепаратора на производительность шаровой мельницы.

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 2. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦАХ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА.

2.1. Производительность шаровых мельниц замкнутого цикла.

2.2. Определение гранулометрического состава готового продукта в шаровых мельницах.

2.3. Влияние процесса аспирации шаровых мельниц замкнутого цикла на фракционный состав продуктов помола.

2.4. Разделение материала в динамических сепараторах.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ АСПИРАЦИИ ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ.

3.1.Локальные системы автоматизации процесса производства органоминеральной добавки на основе золошлаковой смеси.

3.2.0собенности моделей аспирационного тракта.

3.3. Основные аэродинамические характеристики схемы замещения аспирационного тракта.

3.4. Системы регулирования пневмотранспортных потоков по отклонению

3.5. Модель и система автоматического управления аспирационного тракта ШМД.

3.6. Экстремальная система аспирационного тракта.

3.7. Методы и средства измерения параметров процесса пневмотранспортирования.

3.8. Струйный пневматический метод.

3.9. Микроволновый расходомер сыпучих и порошкообразных материалов в потоке.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ЛОКАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ.

4.1. Структура дозаторов непрерывного действия с регулированием по производительности.

4.2. Дозаторы с управляющим воздействием в виде изменения скорости ленты весового транспортера.

4.3. Определение динамической ошибки дозирования.

4.4. Самонастраивающиеся системы с эталонной моделью.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОМД.

5.1. Цели и задачи экспериментальных исследований.

5.2. Алгоритм системы экстремального регулирования процесса аспирации

5.3. Система автоматизации приготовления бетонной смеси с использованием ОМД.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация технологического процесса измельчения золошлаковой смеси в шаровой мельнице замкнутого цикла для получения органоминеральной добавки в сухие строительные смеси и мелкозернистые самоуплотняющиеся бетоны»

Эффективность производства напрямую связана с совершенствованием технологических процессов на основе новейших научно-технических достижений. Именно поэтому в последнее время интенсивно развиваются технологии производства новых материалов с использованием добавок органического и минерального происхождения, как на стадии приготовления растворных смесей, так и в процессе создания структуры затвердевшего раствора. Анализ влияния добавок органического и минерального происхождения, показал, что минеральные тонкодисперсные наполнители способствуют повышению плотности затвердевшего цементного камня, а регулирование поверхностной активности зёрен минерального наполнителя комплексной добавки, позволяет оптимизировать структуру и свойства разбавленных этими добавками цементных растворов без применения высокоинтенсивных технологических приёмов.

Проведенные в Грозненском государственном нефтяном техническом университете исследования показали, что в качестве комплексной добавки эффективно использовать, органоминеральную добавку (ОМД), получаемую в результате механохимической обработки - помола в шаровой мельнице золошлаковой смеси.

Измельчение является одной из основных технологической операцией при производстве строительных материалов. При значительных объемах помола продукта класса минус 100 мкм базовыми помольными агрегатами являются трубные шаровые мельницы. Одним из факторов, сдерживающих распространение этих мельниц, является низкий их КПД, колеблющийся в пределах 0,5.2 %.

Наиболее перспективным из направлений повышения эффективности работы шаровых мельниц является их перевод в замкнутый цикл измельчения с высокоэффективными сепараторами. Мировой опыт эксплуатации измельчительных агрегатов показывает, что кроме улучшения качества конечного продукта наблюдается повышение производительности установок на 8.25 % в зависимости от применяемой схемы помола и качества конечного продукта.

Переход на рыночную систему управления экономикой требует от предприятий более эффективного использования существующего помольного парка, повышения его производительности, получения продукта заданного гранулометрического состава, который в большей степени и предопределяет свойства вяжущего. Решение данной задачи возможно за счет совершенствования процесса измельчения в шаровой мельнице и сепарации продуктов помола во внешнем классифицирующем устройстве. Это позволит не только повышать энергетическую эффективность процесса измельчения, но и получать готовый продукт с заданным гранулометрическим составом.

Анализ процессов измельчения в шаровых мельницах замкнутого цикла, исследованных целом рядом авторов, как правило, затрагивает вопросы технологической оптимизации режимных и конструктивных параметров агрегатов измельчения, не рассматривая их в контексте автоматизации и автоматического управления.

Эффективное функционирование процессов измельчения возможно только с помощью комплексной автоматизации, которая должна обеспечить такую структурно-функциональную связь технологических Элементов, при которой достижение заданной цели всего процесса наиболее вероятно.

Однако задача управления технологическим процессом помола охватывает круг вопросов, связанных с разработкой новых принципов и методов автоматизации. Необходимо использование ново'го подхода к синтезу системы непрерывного производства органоминеральной добавки в направлении интеграции технологии, технических средств и управления. Только таким образом удается существенно повысить технико-экономические показатели промышленного производства ОМД, избежать влияния значительных колебаний количественных и качественных характеристик сырья, отклонений режимов функционирования отдельных агрегатов на ее качественные характеристики.

С использованием вычислительной техники изменяется концепция создания систем автоматизации технологических процессов, обуславливая тем самым максимальную интеграцию технологии, технических средств и управления. Это позволяет не только реализовать алгоритмы управления высокой степени сложности в реальном масштабе времени, но и воспроизвести физические структуры неизменяемой части системы в вычислительной среде.

Применение принципа адаптации позволяет искусственно создать эффект приспособления к изменяющимся условиям в автоматической системе. Он применяется в тех случаях, когда сложность управляемого процесса достигает такого уровня, при котором влияние неполной априорной информации об условиях работы системы становится существенным, и невозможно обеспечить заданное качество процессов управления без приспособления системы к изменяющимся условиям функционирования.

Требуется регулярная перенастройка режима работы шаровой мельницы, обеспечивающая максимальную эффективность процесса измельчения.

Для решения задач автоматической оптимизации процесса измельчения необходим целенаправленный анализ особенностей функционирования и области изменения основных параметров шаровой мельницы, определяющих ее качественные характеристики.

Поэтому, поставленная в диссертационной работе задача разработки методов построения системы автоматизированного управления технологическим процессом промышленного производства органоминеральной добавки, обеспечивающей реализацию существенно новых способов повышения ее качества, является актуальной.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Исаева, Мадина Ризвановна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследования в области помола различных материалов направлены в первую очередь на оптимизацию технических характеристик самого помольного оборудования, что предопределяет предел его технического совершенствования, не позволяя далее изменять свойства агрегатов и приблизить их технико-экономические показатели к новейшим, все более ужесточающимся требованиям производства. Назрела необходимость в разработке автоматизированной технологии производства новых материалов на основе добавок органического и минерального происхождения.

2. Анализ влияния добавок органического и минерального происхождения, как на стадии приготовления растворных смесей, так и в процессе создания структуры затвердевшего раствора, показал, что минеральные тонкодисперсные наполнители способствуют повышению плотности затвердевшего цементного камня. Основное сырье для производства ОМД — золошлаковые отходы - способствует снижению себестоимости выпускаемой продукции.

3. В ближайшее время шаровые мельницы в крупнотоннажных отраслях промышленности для помола различных материалов останутся основными помольными агрегатами.

4. Одним из действенных способов повышения эффективности помола является измельчение сырья в шаровых мельницах замкнутого цикла, что позволяете производить более качественный продукт в сравнении со всеми остальными типами мельниц.

5. Увеличение эффективности измельчения наблюдается в шаровых мельницах замкнутого цикла, оснащенных наклонными перегородками со специальным расположением щелей для пропуска мелких фракций из первой камеры во вторую и отсутствием таких щелей со стороны второй камеры.

6. Выбор метода автоматизации процесса аспирации опирается на разработанную модель, отображающую интегральные представления о перемещении неразрывного потока аэросмеси в плотной фазе. Представление шаровой мельницы, как объекта управления, позволило упростить ее математическую модель, интегрально отобразив в ее структуре и коэффициентах только те основные параметры установки, которые влияют на ее динамические свойства.

7. Судя по энергетическим характеристикам пневмосистемы способы управления по отклонентю не оптимальны. Необходима регулярная настройка воздуходувной машины шаровой мельницы на экстремальное значение мощности вентиляторной установки, которое обеспечит максимальный вынос материала.

8. Разработана структура СЭР аспирационного тракта шагового типа. Так как в функциональной схеме СЭР отсутствует элемент, с экстремальной статистической характеристикой, то она формируется искусственно за счет перемножения параметров Р и Q, характеризующих процесс аспирации.

9. В качестве средств измерения параметров аспирационного тракта использовался струйный пневматический метод и бесконтактный СВЧ -расходомер.

10. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов, которая подтвердила эффективность разработанныой автоматизированной технологии производства добавок органического и минерального происхождения, увеличив вынос мекодисперсного продукта на 7-9%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исаева, Мадина Ризвановна, 2012 год

1. Агейкин Д. И., Костина Е. Н. Датчики контроля и регулирования: Справ, материалы. - М.: Машиностроение, 1965. - 928 с.

2. Адаптивное управление технологическими процессами / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, С.П. Протопопов и др.- М.: Машиностроение, 1980.-536 с.

3. Акунов В.И. Современное состояние и тенденции совершенствования молотковых дробилок и мельниц /В. И. Акунов// Строительные и дорожные машины. - 1995. - № 1.-С. 11-13.

4. Андреев С.Е. Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава /С.Е. Андреев, В.В. Товаров, В. А. Перов. М.: Металлургиздат, 1959. - 437 с.

5. Андреев С.Е. Наивыгоднейшее число оборотов шаровой мельницы // Горный журнал. 1954. - № 10 - С. 44-49.

6. Андреев С.Е Полезная мощность, потребляемая шаровой мельницей при каскадном режиме // Горный журнал. — 1971. — № 12. — С. 52-56.

7. Артамонов A.B. Гранулометрический состав портландцементов центро- бежно-ударного измельчения / A.B. Артамонов, М.С. Гаркави, В.А. Кушка // Цемент и его применение. 2007. — № 2. - С. 67-69.

8. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983.- 192 с.

9. Баженов Ю.М. Технология бетона. -М.: Изд-во АСВ, 2002.

10. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс / Б. Банди. —М.: Радио и связь, 1988.-127 с.

11. Мита Н., Хара С., Кондо Р. Введение в цифровое управление. Пер. с японск. М.: Мир, 1994.

12. Михин, A.C. Мельница нового поколения / A.C. Михин, И.З. Вортман, Р. Эймерт // Цемент и его применение. 2007. - № 4. - С. 32-33.

13. Морозов, Е.Ф. О механизме перемещения сыпучих материалов во вращающемся горизонтальном барабане / Е.Ф. Морозов // Изв. ВУЗов Горный журнал. 1983. - № 4. - С. 78-83.

14. Морозов IO.JI. Система управления характеристиками товарного бетона на основе информационных технологий. Строительные материалы №8. М. 2001.

15. Муртазаев С-А.Ю. Эффективные бетоны на основе техногенного сырья для ремонтно-восстановительных работ.- Диссер. На соискание уч.ст. д.т.н. Грозный 2008г.- С.84-90.

16. Новоселов А.И. Автоматическое управление (техническая кибернетика): Уч. пособие для вузов. Л.: Энергия, 1973.- 320 с.

17. Общий курс строительных материалов /Под ред. И.А. Рыбьева. М.: Высшая школа, 1987. - 584 с.

18. Олевский, В.А. О расходе энергии в шаровых и стержневых мельницах / В.А. Олевский // Горный журнал. 1981. -№11.- С. 50-56.

19. Перов, В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / В.А. Перов, Е.Е. Андреев, Л.Ф. Биленко. М.: Недра, 1990. -301 с.

20. Першин, В.Ф. Машины барабанного типа: основы теории, расчета и конструирования / В.Ф. Першин. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. - 168 с.

21. Пироцкий, В.З. Аспирация цементных мельниц / В.З. Пироцкий, B.C. Богданов, B.C. Севостьянов. М.: ВНИИЭСМ, 1984. - 52 с.

22. Пироцкий, В. 3. Технологическая аспирация цементных мельниц /В.З. Пироцкий, В. С. Богданов // Цемент. -1985. № 2. - С. 7-9.

23. Пироцкий, В.З. Освоение на Себряковском цементном заводе помольной установки замкнутого цикла с мельницей размером 3x14 м и циклонным сепаратором ВЦМ-3,5 / В.З. Пироцкий, А.Б. Бреслер, К.Ф. Матвиенко, Н.В. Гонебник. М.: ВНИИЭСМ, 1973. - Вып. 2. - 6-10.

24. Пироцкий, В.З. Технологическая система измельчения для высокодисперсных компонентных цементов / В.З. Пироцкий // Цемент. -1992.-№3.-С. 85-91.

25. Пироцкий, В, 3. Технологические системы измельчения (ТСИ) клинкера: характеристики и энергоэффективность / В. 3. Пироцкий, В. С. Богданов // Цемент и его применение. 1998. - № 6. - С. 12-16.

26. Пироцкий, В.З. Технология измельчения клинкера и добавок / В.З. Пироцкий. -М.: НИИЦемент, 1992. Вып. 103. - 210 с.

27. Пихлъмайер, Э. Модернизация цементных помольных установок / Э. Пихльмайер // Цемент и его применение. 2000. - № 2. — С. 41-45.

28. Попов, JI.H. Применение подмыльного щелока в качестве пластификатора строительных растворов / JI.H. .Попов. М.: Госстройиздат. 1963.

29. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Наука, 1979.

30. Рыбьев И. А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. -М.: Высшая школа, 1978. 309 с.

31. Сапожников, М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / М.Я. Сапожников. М.: Высшая школа, 1971. - 382 с. - ISBN

32. Сатарин, В.М. Движение и обеспыливание газов в цементном производстве / В.М. Сатарин, С.В. Перли. —М.: Госстройиздат, 1960. — 265 с.

33. Технические средства диагностирования. Справочник./ Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1989.

34. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов. М.: изд. МГУ, 1988.

35. А. Уваров, P.P. Шарапов, Д.М. Анненко // Вестник БГТУ им. Г. Шухова / Белгор. гос. технол. ун-т. Белгород, 2008. - № 4. - С.52-54.

36. B.Г. Шухова, Белгород, 2003 г./ Белгор. гос. технол. ун-т. Белгород, 2003.1. C. 205-207.

37. Шарапов P.P. Влияние на процесс измельчения в шаровых мельницах замкнутого цикла измельчения аспирационного режима / P.P. Шарапов // Известия высших учебных заведений. Северокавказский регион. Технические науки. 2008. - № 2. - С. 75-77.

38. Шарапов P.P. Математическое описание дисперсных характеристик сепарированных цементов / P.P. Шарапов, В.Г. Шаптала // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберег. технологии в стройиндуст- рии: Междун. науч.-практ. конф. БГТУ им. В. Г. Шухова,

39. Шарапов P.P. Шаровые мельницы замкнутого цикла / P.P. Шарапов. Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. - 270 с.

40. Шарапов P.P. Энергетические параметры работы шаровых мельниц замкнутого цикла измельчения / P.P. Шарапов // Известия высших учебных заведений. Северокавказский регион. Технические науки. 2007. -№3.- С. 82-86.

41. Штрассер 3. Современное состояние технологии помола от фирмы KHD Humboldt Wedag AG. / 3. Штрассер // Цемент и его применение. 2002. -№ 1.-С. 27-30.

42. Юнг В.Н. Цементы с микронаполнителями / В.Н. Юнг, A.C. Пантелеев, Ю.М. Бутт, И.Г. Бубенин // Цемент. 1947, № 8.

43. Юнг В.Н. Исследование гидратации дисперсных систем клинкерных минералов с карбонатом кальция и другими добавками / В.Н. Юнг, A.C. Пантелеев, Ю.М. Бутт, И.Г. Бубенин // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева. М.: 1957, - вып.№ 26.