Под влажностью понимается процентное содержание воды в формовочной массе, которая определяется выражением
где m1 – масса влажной смеси; m2 – масса высушенной смеси.
Уровень влажности формовочной смеси (пресс-порошка) оказывает значительное влияние на качество производимого керамического кирпича. Для обеспечения требуемого качества кирпича влажность смеси, поступающей на пресс, должна поддерживаться в пределах 8±0,5%. Недоувлажнение смеси ведет к снижению прочности спрессованного кирпича и его разрушению во время транспортировки от пресса к туннельной сушильной печи. Переувлажнение смеси приводит к обильному паровыделению во время сушки кирпича и его растрескиванию.
На заводе отсутствует автоматический контроль и регулирование влажности формовочной массы. Это объясняется отсутствием датчика влажности, удовлетворяющего требованиям производства. Реально непрерывный контроль уровня влажности осуществляется визуально на основе опыта рабочего, находящегося в месте поступления формовочной массы в приемный бункер пресса. Дополнительный, уточненный, контроль выполняется эпизодически путем лабораторного анализа непосредственно в лаборатории цеха.
Регулирование влажности также осуществляется вручную методом проб и ошибок за счет дозирования подачи воды в узел увлажнения. На этой операции заняты три человека в смену, исключая лаборантов. Такая процедура регулирования сопряжена с потерями времени и снижением производительности пресса. Последнее обстоятельство объясняется тем, что в период установления требуемой влажности формовочной смеси последняя в пресс не подается, а циркулирует по обводному кольцу, минуя пресс, до тех пор, пока влажность не достигнет заданного уровня. В этот период пресс вынужденно простаивает. Длительность простоя зависит от опыта и квалификации людей, контролирующих и регулирующих влажность путем добавления воды или сухой массы в смеситель.
Факторы, влияющие на влажность смеси:
а) изменение поступающей в узел увлажнения сухой смеси;
б) изменение расхода воды;
в) переходные процессы, связанные с остановками и пусками элементов оборудования технологической линии.
Факторами, влияющими на быстродействие процесса ручного регулирования влажности, являются опыт, квалификация и физическое состояние обслуживающего персонала. Все сказанное подтверждает необходимость создания автоматической системы контроля и регулирования влажности формовочной смеси.
С целью выбора оптимального устройства и способа измерения влажности формовочной смеси, был произведен поиск существующих способов и устройств для измерения влажности сыпучих материалов и формовочных смесей, которые могли бы быть использованы в производстве строительных материалов.
В результате были отобраны 20 авторских свидетельств, которые защищают устройства для измерения влажности сыпучих материалов (11), способы измерения (5), приборы-влагомеры (2) и датчики для измерения влажности (2).
Рассмотренные способы измерения влажности сыпучих материалов и устройства для их реализации могут быть классифицированы следующим образом:
а) способы и устройства, основанные на непрерывном измерении влажности материала;
б) способы и устройства, основанные на дискретном измерении.
Последняя группа более многочисленная и ее также можно разделить на:
1) способы и устройства, позволяющие определить влажность материала путем сравнения с характеристиками эталонного (таблицы, графики и др.). Эти методы не предусматривают формирования выходного управляющего сигнала и приспособлены для лабораторных анализов;
2) способы и устройства, формирующие информационные или управляющие сигналы, пропорциональные измеряемой влажности.
Исходя из задач производства керамического кирпича на Очеретинском заводе стройматериалов, более предпочтительными являются способы и устройства непрерывного контроля влажности формовочной смеси. Но все они определяют влажность смеси в расчете на то, что параметры твердых компонентов неизменны. В условиях же Очеретинского 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 приемлемыми являются те методы, которые исключают влияние характеристик материала на показатель влажности смеси. К таким методам относятся методы, основанные на полном высушивании смеси, то есть – отделении влаги от материала. Такие способы и устройства, их реализующие, известны, но все они основаны на строгой дозировке исследуемого материала по объему или массе, поэтому достаточно сложны, что затрудняет их реализацию.
Исходя из проведенного анализа и особенностей технологии на Очеретинском заводе стройматериалов, можно сформулировать требования к регулятору влажности формовочной смеси, которые сводятся к следующему:
а) исключение влияния параметров материала при определении ее влажности;
б) исключение использования эталонного образца смеси с заданными параметрами;
в) обеспечение точности определения процентного содержания влаги в формовочной смеси не хуже 1%;
г) формирование сигнала, пропорционального измеренной влажности, обеспечивающего управления средствами регулирования влажности материала;
д) выработка управляющего сигнала с периодичностью не более 4 минут.
Указанным требованиям удовлетворяет регулятор влажности, основанный на полном высушивании пробы формовочной смеси.
Отсюда, задачами исследования являются:
- синтез альтернативных вариантов системы регулирования влажности формовочной смеси;
- анализ динамических показателей и оценка точности регулирования влажности для альтернативных САР;
- выбор рациональной системы регулирования влажности.