Керамический кирпич, являющийся важнейшим стеновым материалом в строительной индустрии, изготавливают из пресс-порошка, исходным сырьем для которого являются порода и глина. Технологическая схема кирпичного производства, на примере Очеретинского завода стройматериалов, показана на листе 1. На дробление порода, поставляемая в виде отходов углеобогащения, и глина, добываемая на местном карьере, из склада сырья поступают отдельно: порода в щёковые дробилки (Дроб.), а глина в вяльцы (Вял.). Далее – вместе с целью получения равномерного минералогического состава смеси. Помол сырья осуществляется в молотковых мельницах (М). Увлажнение порошка для формовки кирпичей производится в смесителе (См) и гомогенизаторах (ГГ), питающих прессы (П). Сформированные на прессах кирпичи-сырцы укладываются автоматом-садчиком (С) на печные вагонетки и транспортируются в туннельные сушилки (ТС). Из сушилок вагонетки подаются для обжига кирпичей в туннельную печь (ТП). Печные вагонетки системой спецтранспорта далее поступают к автомату-пакетировщику, затем в склад готовой продукции.
Для достижения необходимого количества кирпича влажность формовочной смеси, поступающей в прессы, должна поддерживаться в пределах 7,5…8,5% (это – процентное содержание воды в смеси). Недоувлажнение порошка приводит к снижению прочности сырца и его разрушению при транспортировке. Переувлажнение смеси вызывает обильное паровыделение во время сушки кирпичей и их растрескивание. В обоих случаях получается брак продукции. Поэтому контролю влажности пресс-порошка уделяется на заводе большое внимание.
Влажность смеси на предприятии определяют визуально путем сминания пробы руками опытных работниц. В зависимости от влажности дается команда через громкоговоритель или жестами работниц, подающему воду в смеситель, на увеличение или уменьшение подачи воды из водопроводного крана. Один-два раза в смену влажность проверяют в лаборатории завода методом полного высушивания пробы.
Такая процедура регулирования влажности сопряжена с потерями времени и снижением производительности процессов. Последнее обстоятельство объясняется тем, что в периоды установления требуемой влажности смесь в прессы не подается, а циркулирует по обводному контуру (“обводная линия” на листе 1), минуя прессы, до тех пор, пока влажность не достигнет заданного уровня. В этот период прессы простаивают. Длительность простоя зависит от опыта и квалификации персонала, контролирующего влажность.
Факторы, влияющие на влажность смеси:
а) изменение поступающей на узел увлажнения сухой смеси;
б) изменение подачи воды;
в) переходные процессы в ходе регулирования влажности, во время пусков и остановок технологического оборудования.
Факторами, влияющими на быстродействие процесса ручного регулирования влажности, являются опыт и физическое состояние персонала. Все это вынуждает к изысканию методов и средств регулирования влажности, обеспечивающих непрерывный стабильный контроль и регулирование влажности с достаточной точностью. С целью выбора оптимального способа измерения влажности формовочной смеси, был проведен обзор существующих устройств и способов измерения влажности сыпучих материалов и формовочных смесей, которые могли бы быть использованы при производстве строительных материалов. Все известные способы и устройства измерения влажности могут быть классифицированы следующим образом:
а) способы и устройства непрерывного контроля влажности;
б) способы и устройства дискретного измерения влажности.
Последняя группа более многочисленна, но измерение влажности связанно с затратами времени по сопоставлению фактической влажности с эталонной. Поэтому предпочтительными являются способы и устройства непрерывного контроля влажности. Но не все они определяют влажность смеси в расчете на то, что параметры компонентов неизменны. В условиях же Очеретинского кирпичного завода углесодержащий компонент (порода) меняет свои характеристики (удельный вес, электрическое сопротивление и др.), что, безусловно, будет вносить существенные погрешности при определении влажности.
В этих условиях единственно приемлемым является лишь метод, основанный на полном высушивании пробы смеси, то есть – отделении влаги от материала. Исходя из анализа возможных принципов регулирования влажности, были выбраны требования к регулятору влажности, произведена сравнительная оценка двух альтернативных вариантов систем регулирования влажности: а) двухканальной системы автоматического регулирования влажности с регулируемым насосом для подачи воды; б) одноканальной системы автоматического регулирования влажности с регулируемым водопроводным краном. Двухканальную систему (лист 2) целесообразно применять для получения высокой точности поддержания влажности смеси. Здесь с помощью первого канала (верхняя половина схемы с индексом “1”) обеспечивается регулирование влажности смеси в пределах 0,7…0,8 номинальной (8%). С помощью второго канала (нижняя половина схемы с индексом “2”) производится коррекция влажности до номинального значения. Оба канала идентичны и содержат звенья: регулятор влажности (РВ), тиристорный преобразователь (П), привод (Пр), форсунки (Ф) для подачи воды; объект управления (G) (глиномес) (ГМ) или дезинтегратор (ДИ); датчик влажности (В).
Данная система способна поддерживать влажность с отклонением до ±0,1% от номинальной (8%±10%). Однако, для своего обслуживания требует квалифицированного персонала. Система сложна в наладке, имеет высокую стоимость. Ее целесообразно применять при производстве дорогостоящих качественных строительных материалов. Особенностью одноканальной системы регулирования влажности (лист 3) является то, что регулирование подачи воды в глиномес осуществляется не насосом с приводом в системе ТП-Д, как в предыдущей системе, а с помощью водопроводного вентиля, управляемого серводвигателем в релейном режиме. Система состоит из элемента сравнения ЭС, где алгебраически суммируются сигналы заданной Uз.в и фактической Uф влажности. В зависимости от знака и величины ошибки нелинейный элемент W1 с зоной нечувствительности ±0,5% вырабатывает сигнал включения серводвигателя в требуемом направлении вращения с требуемой продолжительностью. Элементы W3, W4 и W5 представляют соответственно водопроводный вентиль, глиномес и датчик влажности. Данная система регулирования влажности проста, обеспечивает поддержание влажности в приемлемых пределах и может быть рекомендована для применения на заводе.
