Устройство для обжига керамзита в двухсекционной вращающейся печи

Полезная модель относится к производству строительных материалов, а более конкретно - к устройству тепловой обработки глиняного сформованного сырца в двухсекционной вращающейся печи при производстве керамзита.

Сущность полезной модели заключается в следующем. При производстве керамзита необходимо получить его минимально возможную насыпную плотность, что может быть достигнуто путем обеспечения требуемого значения температуры материала в зоне нагрева и автоматической стабилизации температурного градиента в конце зоны нагрева путем изменения скорости вращения барабана вспучивания. Это обуславливает более качественную подготовку сырца и наиболее рациональный температурный режим вспучивания.

Технический результат полезной модели - стабилизация насыпной плотности керамзита на заданном минимальном уровне и уменьшение количества брака.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что задают требуемое значение градиента температуры материала по времени в конце зоны нагрева, измеряют температуру материала двумя датчиками температуры, первый из которых расположен на границе барабана вспучивания и материала, на расстоянии 1,52 м от места входа барабана предварительной тепловой подготовки в барабан вспучивания, второй расположен на границе барабана вспучивания и материала, на расстоянии не менее 0,7 м от первого датчика температуры, вычисляют градиент температуры по времени, сравнивают вычисленное значение с заданным, преобразуют разностный сигнал и подают преобразованный сигнал на привод барабана вспучивания вращающейся печи, что обеспечивает стабилизацию градиента температуры конце зоны нагрева, стабилизацию насыпной плотности керамзита и уменьшение количества брака.

Полезная модель относится к производству строительных материалов, а более конкретно - к устройству тепловой обработки керамзита в двухсекционной вращающейся печи.

Известно устройство для обжига керамзита, при котором во вращающейся печи устраивают порог на расстоянии % от начала зоны подогрева Юнацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1987. - 333 с./ [1]. Технологическая обоснованность устройства порогов в однобарабанной печи обусловливается появляющейся при этом возможностью замедлить прогревание керамзита в начале зоны подогрева. При этом получают кривую обжига керамзита, имеющую разные температурные градиенты в начале и конце зоны подогрева за счет накопления керамзита перед порогом.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства относится то, что в известном устройстве невозможно производить регулировку температурного градиента во время работы печи. Порог рассчитывается и строится для конкретного типа глины. При переходе на другое сырье эффективность порога падает из-за смещения технологических зон.

Наиболее близким устройством обжига керамзита во вращающихся печах по совокупности признаков является устройство автоматического управления расходом топлива во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия /Система автоматического управления расходом топлива во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия - Куйбышев: Государственный научно-исследовательский институт по керамзиту НИИКерамзит, 1981./ [2]. В этом устройстве сначала проводится предварительная тепловая обработка в определенных температурных и газовых условиях. Затем - вспучивание глинистого сырца при температуре вспучивания, которая стабилизируется автоматическим регулятором температуры зоны обжига. Такой обжиг керамзита характеризуется относительно постепенным нагревом полуфабриката, что не обосновано технологией и отрицательно влияет на общий коэффициент вспучивания глины.

Недостатком этого устройства является то, что он основан на стабилизации температуры вспучивания и не учитывает технологические операции подготовки глинистого сырца. Это является причиной, препятствующей получению требуемого результата - производство керамзита с заданными показателями качества, а также невозможностью управления процессом вспучивания при действии возмущений на этапах, предшествующих вспучиванию.

Сущность полезной модели заключается в следующем. При производстве керамзита необходимо получить его минимально возможную насыпную плотность, что может быть достигнуто путем обеспечения требуемого значения температуры керамзита в зоне подогрева и автоматической стабилизации температурного градиента в конце зоны подогрева. Это обуславливает более качественную подготовку сырца и наиболее рациональный температурный режим вспучивания.

Технический результат полезной модели - стабилизация насыпной плотности керамзита на заданном уровне и уменьшение количества брака.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для обжига керамзита в двухсекционной вращающейся печи, содержащем вращающуюся печь, состоящую из барабана предварительной тепловой подготовки, входящего в барабан вспучивания, содержащая зоны сушки, нагрева, вспучивания и охлаждения, нерегулируемый привод вращения барабана предварительной тепловой подготовки, двигатель барабана вспучивания, передаточный механизм барабана вспучивания, управляемый силовой преобразователь, отличающееся тем, что оно снабжено задатчиком градиента температуры керамзита по времени, расположенного в конце зоны нагрева, двумя датчиками температуры в барабане вспучивания, первый из которых расположен на расстоянии 1,52 м от места входа барабана предварительной тепловой подготовки в барабан вспучивания, второй расположен на расстоянии не менее 0,7 м от первого датчика температуры, двумя блоками передачи информации, блоком задания расстояния между датчиками температуры, датчиком угловой скорости вращения двигателя барабана вспучивания, блоком вычисления линейной скорости керамзита, двумя устройствами сравнения, двумя блоками деления, регулятором, причем выход второго датчика температуры соединен с входом второго блока передачи информации, выход которого соединен с инверсным входом второго устройства сравнения, выход первого датчика температуры соединен с входом первого блока передачи информации, выход которого соединен с прямым входом второго устройства сравнения, выход второго устройства сравнения соединен с входом делимого первого блока деления, выход датчика угловой скорости вращения двигателя барабана вспучивания соединен с входом блока вычисления линейной скорости керамзита, выход которого соединен с входом делителя второго блока деления, выход блока задания расстояния между датчиками температуры соединен с входом делимого второго блока деления, выход которого соединен с входом делителя первого блока деления, выход первого блока деления соединен с инверсным входом первого устройства сравнения, прямой вход которого соединен с задатчиком градиента температуры керамзита по времени, расположенного в конце зоны нагрева, выход первого устройства сравнения соединен с входом регулятора, выход которого соединен с входом управляемого силового преобразователя, выход силового преобразователя соединен с входом двигателя барабана вспучивания, выход которого соединен с входом передаточного механизма барабана вспучивания, выход которого соединен с барабаном вспучивания.

На фигуре 1 изображена температурная кривая обжига керамзита имеющая разные температурные градиенты в начале и конце зоны нагрева, где Т - температура обжигаемого керамзита, в °С, t - время, в секундах.

На фигуре 2 изображена схема системы управления обжигом керамзита во вращающейся печи.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата заключаются в следующем. Установка двухсекционной вращающейся печи включает в себя барабан предварительной тепловой подготовки, входящий в барабан вспучивания, содержащий зоны сушки, нагрева, вспучивания и охлаждения. Конструкция двухсекционной печи описана, например в Юнацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 333 с./ [1], нерегулируемый привод вращения барабана предварительной тепловой подготовки, двигатель которого, например, АК 2-91-8, через зубчатую передачу соединен с барабаном предварительной тепловой подготовки, двигатель, например, АК 2-91-8, привода вращения барабана вспучивания, который через редуктор, например, 1ЦЗУ-200 /Альбом рабочих чертежей запасных частей основного технологического оборудования для керамзитового цеха балаклейского цементно-шиферного комбината, г.Балаклея. НИИКерамзит, Куйбышев, 1979./ [3] и открытую зубчатую передачу соединен с барабаном вспучивания, управляемый силовой преобразователь, например, преобразователь частоты F1000-G0220T3C /Управляемые силовые преобразователи Росдиллерэлектро. Каталог продукции. М:, 2010./, выход которого соединен со входом двигателя барабана вспучивания, задатчик градиента температуры, выход которого соединен с прямым входом первого устройства сравнения, выход которого соединен с регулятором, выход которого соединен со входом силового преобразователя частоты. В сечении печи на границе барабана вспучивания и керамзита установлены два датчиками температуры «Первый датчик температуры» и «Второй датчик температуры» (фиг.2), например, термоэлектрические преобразователи ТХА Метран-261 /Датчики температуры. Метран. Выпуск 6/2007. Каталог продукции ПГ «Метран» и Emerson Process Management. Челябинск, 2007. - 312 с./ [4]. Для подведения напряжения питания к измерителю температуры на корпусе устанавливаются контактные троллеи, как, например в /Система автоматического управления расходом топлива во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия - Куйбышев: Государственный научно-исследовательский институт по керамзиту НИИКерамзит, 1981 - 70 с./ [2]. Передача сигнала о температуре в печи на второе устройство сравнения производится блоками передачи информации, например, бесконтактно, с помощью промышленного Wi-Fi модуля, например, Rosemount 648 /Беспроводные приборы Rosemount. Каталог продукции Emerson Process Management. M:, 2007./ [5], предназначенного для оцифровки сигналов с термопар и передачи его по радиоканалу. Этот модуль-передатчик располагают на наружной поверхности стенки вращающейся печи. Приемник, например, беспроводной шлюз 1420 /Беспроводные приборы Rosemount. Каталог продукции Emerson Process Management. M:, 2007./ [5] располагают на опорной тумбе. Переданный сигнал с датчиков температуры подают во второе устройство сравнения. Разницу температур подают на вход первого блока деления, куда также подается сигнал с датчика угловой скорости, например, инкрементального энкодера E40S, прошедший через блок вычисления линейной скорости керамзита. После чего сигнал поступает во второй блок деления, куда также поступает сигнал с блока вычисления линейной скорости керамзита. Второе устройство сравнения блок задания расстояния между датчиками, блок вычисления линейной скорости керамзита, второй блок деления могут быть реализованы, например, на универсальном программируемом контроллере SIMATIC S7-300 /Simatic. Комплекты для комплексной автоматизации. Каталог ST70-2005. Каталог продукции Siemens. СПб:, 2005./ [6]. Сигнал с первого блока деления, который представляет собой градиент изменения температуры керамзита во времени, поступает на второе устройство сравнения, на которое также поступает сигнал с задатчика градиента температуры керамзита по времени, расположенного в конце зоны нагрева, например, ручной мобильной панели оператора SIMATIC Mobile Panel 177 /Simatic. Комплекты для комплексной автоматизации. Каталог ST70-2005. Каталог продукции Siemens. СПб:, 2005./ [6]. Затем разностный сигнал подается в регулятор, который выполнен, например, в составе универсального программируемого контроллера SIMATICS7-300.

Применение такой системы управления обжигом керамзита во вращающейся печи позволит обеспечить стабилизацию градиента температуры конце зоны нагрева, стабилизацию насыпной плотности керамзита и уменьшение количества брака.

Библиографический список источников информации

1. Онацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 333 с.

2. Система автоматического управления расходом топлива во вращающейся печи для обжига керамзитового гравия - Куйбышев: Государственный научно-исследовательский институт по керамзиту НИИКерамзит, 1981 - 70 с.

3. Альбом рабочих чертежей запасных частей основного технологического оборудования для керамзитового цеха балаклейского цементно-шиферного комбината, г.Балаклея. НИИКерамзит, Куйбышев, 1979.

4. Датчики температуры. Метран. Выпуск 6/2007. Каталог продукции ПГ «Метран» и Emerson Process Management. Челябинск, 2007. - 312 с.

5. Беспроводные приборы Rosemount. Каталог продукции Emerson Process Management. М:, 2007.

6. Simatic. Комплекты для комплексной автоматизации. Каталог ST70-2005. Каталог продукции Siemens. СПб:, 2005.

Устройство для обжига керамзита в двухсекционной вращающейся печи, содержащее двухсекционную вращающуюся печь, состоящую из барабана предварительной тепловой подготовки, входящего в барабан вспучивания, содержащий зоны сушки, нагрева, вспучивания и охлаждения, нерегулируемый привод вращения барабана предварительной тепловой подготовки, двигатель барабана вспучивания, передаточный механизм барабана вспучивания, управляемый силовой преобразователь, отличающееся тем, что оно снабжено задатчиком градиента температуры керамзита по времени, расположенным в конце зоны нагрева, двумя датчиками температуры в барабане вспучивания, первый из которых расположен на расстоянии 1,5-2 м от места входа барабана предварительной тепловой подготовки в барабан вспучивания, второй расположен на расстоянии не менее 0,7 м от первого датчика температуры, двумя устройствами сравнения, двумя блоками передачи информации с датчиков температуры на второе устройство сравнения, блоком задания расстояния между датчиками температуры, датчиком угловой скорости вращения двигателя барабана вспучивания, блоком вычисления линейной скорости керамзита, двумя блоками деления, регулятором, причем выход второго датчика температуры соединен с прямым входом второго устройства сравнения, выход первого датчика температуры соединен с инверсным входом второго устройства сравнения с обеспечением подачи разностного сигнала, получаемого после второго устройства сравнения на вход делимого первого блока деления, выход датчика угловой скорости вращения двигателя барабана вспучивания соединен со входом блока вычисления линейной скорости керамзита, выход которого соединен со входом делителя второго блока деления, выход блока задания расстояния между датчиками температуры соединен со входом делителя второго блока деления, выход которого соединен со входом делителя первого блока деления с обеспечением поступления величины градиента температуры по времени в конце зоны нагрева, полученной на выходе первого блока деления, на инверсный вход первого устройства сравнения, прямой вход которого соединен с задатчиком градиента температуры керамзита по времени, расположенного в конце зоны нагрева, выход регулятора соединен с входом управляемого силового преобразователя при подаче на вход регулятора разностного сигнала, полученного на выходе первого устройства сравнения, при этом угловая частота питающего напряжения двигателя барабана вспучивания, полученная на выходе управляемого силового преобразователя, поступает на вход двигателя барабана вспучивания.