Использование: в сушильной технике, именно в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Сущность изобретения: сушильный агрегат содержит сушильную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, систему подвода и отвода теплоносителя, при этом сушильная камера выполнена в виде двух соосных цилиндров с установленными в них реверсивными барабанами, на которых намотаны эластичные рукава различного диаметра с концами, вывернутыми наизнанку и герметично закрепленными в цилиндрах, причем рукав меньшего диаметра частично расположен внутри рукава большего диаметра, а цилиндр, в котором закреплен рукав меньшего диаметра, сообщен только с системой подвода теплоносителя. 1 ил.
Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Известна сушилка для сельскохозяйственных продуктов, содержащая сушильную камеру, образованную стенками и наклонным днищем, системы подачи и удаления теплоносителя, загрузочное и разгрузочное устройства Недостатком этой сушилки является неравномерность просушки нижних и верхних слоев продукта, большой расход теплоносителя и затрат на его нагрев. Известна сушилка для сыпучих материалов, принятая за прототип, содержащая сушильную камеру, системы подачи и удаления теплоносителя, загрузочное и разгрузочное устройства Недостатком данной сушилки является неравномерность просушки материалов и большой расход энергозатрат на нагрев теплоносителя до температуры, необходимой по технологии. Цель изобретения повышение равномерности сушки и сокращение энергозатрат на нагрев теплоносителя. Цель достигается тем, что в сушильном агрегате, содержащем сушильную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, систему подвода и отвода теплоносителя, согласно изобретению, сушильная камера выполнена в виде двух соосных цилиндров с установленными в них реверсивными барабанами, на которых намотаны эластичные рукава различного диаметра с концами вывернутыми наизнанку и герметично закрепленными в цилиндрах, при этом рукав меньшего диаметра частично расположен в рукаве большего диаметра, а цилиндр, в котором закреплен рукав меньшего диаметра, сообщен только с системой подвода и отвода теплоносителя. Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый сушильный агрегат отличается наличием двух эластичных рукавов, намотанных на реверсивные барабаны, а концы их закреплены на двух цилиндрах, из которых состоит сушильная камера. Таким образом заявляемый сушильный агрегат соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в различных областях техники показало, что известен рукав, один конец которого намотан на барабан, а другой вывернут и закреплен по окружности, однако в данном случае в сочетании с другими заявляемыми существенными признаками он составляет совокупность, не выявленную в других технических решениях. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Изобретение поясняется чертежом. Сушильный агрегат содержит сушильную камеру, состоящую из корпуса 1 и патрубка 2, имеющих цилиндрическую форму. Корпус 1 сообщен с загрузочным и разгрузочными устройствами 3, 4 продукта и системой 5 вывода пара. Патрубок 2 сообщен с системой 6 подачи и удаления теплоносителя. В корпусе 1 и патрубке 2 установлены реверсивные барабаны 7, 8 с намотанными на них эластичными рукавами 9, 10. Концы рукавов 9, 10 вывернуты наизнанку и закреплены по периметру соответственно на корпусе 1 и патрубке 2. Рукав 9, имеющий больший диаметр, охватывает рукав 10, имеющий меньший диаметр. Работает агрегат следующим образом. В корпус 1 через загрузочное устройство 3 засыпается влажный продукт. Системой 6 в полость рукава 10 подается теплоноситель. Барабаны 7, 8 вращаются против часовой стрелки, перемещая рукава 9, 10 к левому концу корпуса 1. После того как они достигнут крайнего положения вращение барабанов 7, 8 переключается на противоположное, рукава 9, 10 начинают перемещаться вправо, а теплоноситель вытесняется через систему 6 для подогрева. После достижения рукавами 9, 10 крайне правого положения вращение барабанов 7, 8 вновь переключается на противоположное. Система 5 открывается, и через нее удаляется увлажненный воздух. Цикл повторяется. По окончании сушки готовый продукт удаляется через разгрузочное устройство 4. Циркуляция теплоносителя в замкнутом пространстве обеспечивает резкое сокращение его расхода и большое снижение энергетических затрат на его нагрев. Постоянное возвратно-поступательное перемещение рукава с продуктом и взаимо- действие его с рукавом-теплоносителем позволяет добиться активного перемешивания продукта в процессе сушки, что повышает равномерность сушки, т.е. качество готового продукта.
Формула изобретения
СУШИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий сушильную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства и систему подвода и отвода теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности сушки и сокращения энергозатрат на нагрев теплоносителя, сушильная камера выполнена в виде двух соосных цилиндров и снабжена установленными в цилиндрах реверсивными барабанами, на которых намотаны эластичные рукава различного диаметра с концами, вывернутыми наизнанку и герметично закрепленными в цилиндрах, при этом цилиндр с закрепленным на нем рукавом меньшего диаметра сообщен с системой подвода теплоносителя и рукав меньшего диаметра частично расположен в рукаве большего диаметра.
Сушильные агрегаты служат для просушивания и нагрева до рабочей температуры каменных материалов (песка и щебня). В сушильных агрегатах асфальтосмесительных установок преимущественно применяют наклонные сушильные барабаны непрерывного действия с противоточной схемой движения материалов и горячих газов. Сушильные агрегаты выпускают стационарные и передвижные.
На рис. 7.6 показана конструктивная схема сушильного агрегата. Он состоит из барабана, загрузочного и разгрузочного устройств, основной несущей рамы, привода и топки с топливной системой.
Существует несколько способов загрузки каменных материалов в сушильный барабан. Для этого применяют неподвижные вибрационные и вращающиеся наклонные лотки, вибро-желобы, кольцевые элеваторы и ленточные конвейеры, подающие материал непосредственно в барабан. Наиболее проста и распространена загрузка с помощью обычного лотка, устанавливаемого под углом 60-70°.
Обечайка барабана представляет собой сварную конструкцию из листовой стали, с наружной ее стороны установлены на компенсаторах опорные колеса (бандажи) и приводная шестерня или звездочка, с внутренней стороны - подъемные и транспортирующие лопатки. Подъемные лопатки обеспечивают при вращении барабана периодический подъем и пересыпание просушиваемого материала. Транспортирующие лопатки осуществляют перемещение материалов вдоль барабана и представляют собой элементы шнека или сплошную спираль; их устанавливают, как правило, по всей длине барабана. Как подъемные, так и транспортирующие лопатки выполняют съемными, их крепят болтами к внутренней поверхности обечайки.
Рис. 7.6. Сушильный агрегат:
1 - сушильный барабан; 2 - загрузочное устройство; 3 г- разгрузочное устройство; 4 - рама; 5 = привод; 6 топка
Разгрузка просушенных и нагретых каменных материалов, как правило, происходит самотеком: материал из барабана ссыпается на лоток разгрузочной коробки, а из него - в приемное устройство «горячего» элеватора.
Между обечайкой вращающегося барабана и торцами неподвижно закрепленных загрузочной и разгрузочной коробок имеются лабиринтные уплотнения, предотвращающие пыле-ние и затрудняющие подсос холодного воздуха.
Опорные колеса, или бандажи (по два на каждом барабане) укрепляют на обечайки с помощью компенсаторов (обычно пружинного или плавающего типа), предназначенных для снятия с обечайки барабана напряжений, возникающих при тепловом расширении металла.
Опорные ролики воспринимают вес вращающегося барабана, обеспечивают его свободное вращение, а также фиксируют его положение относительно неподвижных узлов конструкции. На каждом барабане их устанавливают не менее четырех - по два с каждой стороны. Кроме опорных имеются упорные ролики, которые предотвращают продольное смещение барабана. Их обычно устанавливают внизу опорных колес (бандажей) в менее нагретой части барабана. У многих сушильных барабанов в конструкциях крепления опорных и упорных роликов предусмотрена возможность индивидуальной регулировки, обеспечивающей равномерное распределение воспринимаемого веса барабана. Ширина опорной поверхности роликов обычно больше-рабочей ширины опорных колес.
Для вращения сушильного барабана применяют привод с открытой шестеренной или цепной передачей, а также фрикционный привод, обеспечивающий наиболее спокойную работу агрегата. Фрикционная передача допускает значительные продольные и поперечные деформации барабана без установки компенсирующих устройств.
Все основные узлы сушильного агрегата - загрузочная и разгрузочная коробки, барабан с приводом и опорами - смонтированы на основной несущей раме. У сушильных агрегатов высокопроизводительного оборудования раму устанавливают на специальных опорах - бетонных фундаментах, у передвижного агрегата используется рама прицепа или полуприцепа, оборудованного специальными устройствами для быстрого монтажа и демонтажа установки.
Современные сушильные устзногки работают на газообразном или жидком топливе. Форсунки сушильных барабанов расположены по оси барабана перед его торцом. Факел пламени образуется и горит в основном непосредственно в барабане. Топка представляет собой стальную обечайку, выложенную внутри огнеупорным кирпичом.
Созданы топочные устройства с футеровкой из жаростойкого бетона для сжигания тяжелых мазутов, обеспечивающие практически полное сгорание топлива.
В современных сушильных установках применяют форсунки низкого, среднего и высокого давления. Наиболее распространены форсунки низкого давления. Форсунки оборудуют двумя воздуходувками, одна из которых предназначена для распыления топлива, а другая - для подачи воздуха в топку.
В сушильных агрегатах большое значение имеет контроль за температурой нагреваемых каменных материалов на выходе из барабана; для этого в разгрузочном лотке барабана устанавливают термодатчик.
Сушильные агрегаты на предприятиях строительной индустрии предназначены для полного удаления поверхностной, гигроскопической влаги из песка, щебня и нагрева их в зависимости от вида приготовляемых смесей до заданной температуры. Сушильный агрегат независимо от вида смесительной установки состоит из сушильного барабана, систем подачи топлива и воздуха. В смесительных установках используют сушильные барабаны с противоточным движением просушиваемого материала и теплоносителя. В зависимости от степени мобильности установок выпускают стационарные или передвижные сушильные агрегаты.
Стационарный сушильный агрегат состоит из несущей рамы, барабана, приемного устройства загрузки смеси минеральных материалов, разгрузочной коробки, привода и топочного устройства. Барабан представляет собой обечайку круглого сечения, на наружной поверхности которой закреплен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с шестерней вала электропривода. Барабан перекатывается на роликах под воздействием крутящего момента, передаваемого от электродвигателя через редуктор и шестерню к зубчатому венцу. Внутри барабана происходит интенсивный процесс теплообмена между горячими газами и материалом. По длине барабана в несколько рядов устанавливаются лопасти с расстоянием между рядами 50-100 мм. Лопасти при вращении барабана периодически поднимают и пересыпают просушиваемый материал. Прохождение горячих газов через завесу каменного материала улучшает теплопередачу, способствует более быстрому его нагреву.
В наклонном барабане материал перемещается в продольном направлении, так как каждая частица материала поднимается лопастями по окружности обечайки в плоскости, наклоненной к вертикали, а падает вертикально. Таким образом, за одно падение частица перемещается вдоль барабана на некоторое расстояние. Скорость прохождения материала может регулироваться углом наклона или частотой вращения барабана.
Большое влияние на процесс сушки материала оказывает степень заполнения поперечного сечения барабана материалом. Если заполнение барабана ниже номинального, то это может привести к перегреву обечайки барабана и лопастей, их короблению и пережогу. Заполнение сечения барабана выше номинального затрудняет транспортирование дымовых газов вдоль него и вызывает перегрузку привода сушильного барабана. Поэтому отклонение заполнения от номинального значения на 10-15% площади поперечного сечения барабана нежелательно. Кроме того, степень загрузки барабана влияет на температуру теплоносителя. С ее увеличением температура внутри барабана снижается, а при уменьшении - повышается. Кроме того, температура материала на выходе печи не должна быть меньше 160°С.
До настоящего времени в качестве режимных параметров теплоносителя при управлении процессами сушки используются: его температура, температура и влажность, психрометрическая разность температур и т.д. Чаще всего выходным параметром объекта, используемым в главном контуре регулирования, является температура теплоносителя. При современном состоянии техники это наиболее доступная для измерений величина, ее можно регулировать путем изменения расхода горючего, подаваемого в топку, либо количества воздуха, которым разбавляются продукты сгорания (в том и другом случаях достигается изменение расхода тепла), либо количества материала, подвергаемого сушке. Так как технологическая схема сушилки на практике чаще всего сводится к схеме, приведенной на рис. 239 (где Ф - форсунка, работающая на жидком или газообразном топливе; Т - топка для смеси продуктов сгорания с некоторым количеством воздуха; С - сушилка), то этим трем возможным вариантам соответствуют три варианта главного контура регулирования (рис. 240).
Проанализируем варианты цепи прохождения регулирующего воздействия, которая состоит из следующих элементов:
- форсунка, топка, сушилка, датчик, регулирующая величина, расход топлива в топке (рис. 240, а);
- топка, сушилка, датчик, регулирующая величина, расход воздуха для смеси с продуктами сгорания (рис. 240, б);
- сушилка, датчик, регулирующая величина, расход материала (рис. 240, в).
Из рис. 240 видно, что инерционность отдельных элементов цепи управления приводит к запаздыванию изменения параметров процесса, которые увеличиваются от варианта а к варианту в при изменении регулирующего воздействия.
Поскольку датчик системы регулирования целесообразнее размещать ближе к точке приложения возмущений в системе, то из
Рис. 239.
Рис. 240. Варианты регулирования сушилки: а - по расходу топлива, б - по расходу воздуха в камеру смешения; в - по расходу материала
рис. 240 видно, насколько вариант в предпочтительнее варианта б и, тем более, варианта а. Таким образом, при регулировании схема а не является лучшей, тем не менее, она чаще других применяется на практике по довольно веским эксплуатационным соображениям.
Вариант в, безусловно, представляет собой контур регулирования с максимальным быстродействием, однако выбор этого метода управления приводит к тому, что регулятором не компенсируются некоторые возмущения.
Таким образом, хотя на практике обычно стремятся управлять процессом сушки, воздействуя на приток тепла, с точки зрения регулирования рациональнее изменять скорость подачи материала при поддержании расхода тепла на определенном уровне с помощью вторичного контура регулирования.
Тепловой режим устанавливается обычно по температурам на входе и выходе сушильного барабана. При его поддержании особое внимание уделяется топке, разряжение в которой (10-20 Па) регулируется дымовым вентилятором и дымососом. При температуре дымовых газов, выше допустимой, ее снижение осуществляется подсосом воздуха в смесительную камеру или же уменьшением подачи топлива в топку. Если же наоборот температура поступающих в барабан печи газов ниже допустимой, уменьшают подсос воздуха или увеличивают расход топлива.
При выборе способа управления температурой теплоносителя обычно руководствуются величиной скорости газового потока непосредственно в сушильном барабане или разрежением за барабаном. Так, в случае, когда величина скорости или разрежения ниже установленной технологическим регламентом, для снижения температуры теплоносителя увеличивают подсос воздуха или снижают количество подаваемого топлива.
Перечисленные особенности процесса сушки в прямоточной вращающейся печи, в той или иной мере, учтены в схеме автоматического регулирования на рис. 241.
В этой схеме использованы два канала регулирования: «температура в смесительной камере - расход топлива» и «температура в барабане - расход сырья». В первом канале по сигналу от термопары 2, установленной в смесительной камере 1, регулятор Р х управляет положением регулирующего органа, в качестве которого служит дроссельная заслонка, монтируемая на газопроводе перед форсункой топки. При этом давление газа поддерживается на заданном значении обычным автономным регулятором (на схеме не показан), а количество первичного (на горение) и вторичного (на разбавление) воздуха остается постоянным. Второй канал состоит из кольцевой
Рис. 241. Двухконтурное регулирование температуры в сушилке термопары 3, измеряющей температуру в начале барабана, регулятора Р 2 , воздействующего на интенсивность подачи материала в сушилку загрузочным устройством 4.
Сущность работы второго контура регулирования состоит в том, что при увеличении подачи сырья температура в барабане начнет понижаться и регулятор уменьшит подачу.
Для случая, когда температура в конце барабана может оказаться ниже установленных значений, предусмотрена коррекция задания регулятора Р 2 в зависимости от сигнала датчика температуры, устанавливаемого чаще всего в точке барабана 5 с помощью корректирующего устройства КУ.
Необходимым условием оптимального управления температурным режимом является обязательный учет в схеме автоматизации изменения температуры в двух точках по длине печи. В принципе этому условию отвечает схема автоматического управления на рис. 241. Однако она может оказаться не эффективной при частых изменениях расхода материала, поступающего со сборного транспортера в сушилку.
Можно исправить этот недостаток, если количество тепла, подаваемого в барабан, регулировать изменением количества теплоносителя, либо его температурой или обоих параметров вместе взятых.
Схема управления, удовлетворяющая этим требованиям, приведена на рис. 242, где в качестве объекта использован прямоточный вращающийся сушильный агрегат, работающий на газовом топливе.
В соответствии с этой схемой, регулирование режима сушки осуществляется двумя не связанными между собой системами автоматического регулирования (САР).
Первая САР предназначена для поддержания на заданном уровне температуры теплоносителя (дымовых газов) в смесительной камере, воздействуя на расход воздуха, поступающего в барабан печи. Термопара 1 контролирует температуру на входе в барабан, что позволяет учитывать также охлаждающее влияние воздуха, попадающего в зону сушки через неплотности. Эта термопара подключена к вторичному прибору - электронному потенциометру 2 с реостатным датчиком, сигнал от которого поступает к регулятору Р { , управляющему исполнительным механизмом, который воздействует на дроссельную заслонку 3 на линии подачи воздуха.
Рис. 242.
При этом одновременно изменяется подача как первичного (основного) потока воздуха, необходимого для горения газа, так и вторичного, поступающего в смесительную камеру 4 с двух противоположных сторон.
Вторая САР поддерживает тепловой режим изменением подачи топлива (газа) в топку печи 5 в зависимости от температуры внутри барабана в зоне, удаленной от его торца со стороны топки на 2,2 м (при длине барабана 12 м). Здесь изменение температуры наибольшее по сравнению с другими точками по длине барабана при одном и том же изменении температуры перед ним. Сигнал от кольцевой термопары 6 передается электронному потенциометру 7 через токосъемное устройство, включающее два вращающихся вместе с барабаном кольца из красной меди и два ролика со щетками, к которым присоединяются компенсационные провода, идущие к вторичному прибору.
Процесс управления температурным режимом сушки протекает следующим образом. Если по каким-либо причинам возрастают подача сырья в барабан или содержание в нем влаги, то температура внутри барабана печи снижается и регулятор Р 2 увеличивает расход газа. Это в свою очередь, повышает температуру дымовых газов в смесительной камере, вследствие чего другой регулятор приоткрывает заслонку и увеличивает расход воздуха, пока температура теплоносителя не примет заданное значение. Поскольку работа двух рассмотренных регуляторов взаимосвязана, между ними желательна динамическая связь.
В прямоточных вращающихся сушильных агрегатах с газовым топливом для обеспечения нормальной работы указанных выше САР необходимо стабилизировать давление газов перед топкой. Для этого в схеме предусмотрена еще одна (третья) независимая САР, в комплект которой входят манометр с индуктивным датчиком 8, изодромный регулятор Р 3 и исполнительный механизм 9, управляющий заслонкой на линии подвода газа к топке. В случае значительных колебаний манометрического режима по газовому тракту «топка - барабан - циклон - дымосос» вводится дополнительный регулятор Р 4 разрежения в топке путем изменения производительности дымососа.
Температурный режим сушки не всегда можно характеризовать в некотором промежуточном сечении барабана, как это принято в рассмотренном варианте САР. Поэтому более перспективной является схема регулирования с сигналами по температуре теплоносителя на выходе барабана и в его середине. В этом варианте, сохраняющем достоинство предыдущего, сигнал второго контура является опережающим, а первого - основным. Для большей же гарантии требуемого качества строительной смеси на выходе барабана печи представляется целесообразным введение еще одного корректирующего сигнала по загрузке барабана материалом.
Схема с коррекцией температурного режима по двум возмущающим воздействиям приведена на рис. 243.
По этой схеме регулятор температуры 1, воздействующий на подачу газа 2 из газопровода 3, кроме основного сигнала от термопары 5, установленной в начальной части барабана печи 6, и опережающего сигнала от манометрического термометра 11, измеряющего температуру материала на выходе печи, получает также еще один дополнительный сигнал от датчика 8, измеряющего ток электродвигателя 9, вращающего барабан через редуктор 10. Любой из корректирующих сигналов позволяет поддерживать температуру на входе в барабан сушильного агрегата в зависимости от его загрузки материалом загрузочным устройством 7.
Для создания необходимого температурного режима на входе сушильного барабана используют передачу тепловой энергии,
Рис. 243.
образующейся в результате смешения в топке потоков дымовых газов и воздуха, т.е. двух материальных потоков с разными теплосодержаниями. Задача стабилизации выходной температуры смеси, являющейся теплоносителем для осуществления процесса сушки, решается, как правило, применением классической одноконтурной замкнутой системы автоматического регулирования, в которой регулирующим воздействием является расход газов (рис. 244).
Использование в этой простой и надежной в работе системе автоматического регулятора И с интегральной составляющей в законе регулирования (ПИ - или ПИД - регулятор) практически гарантирует поддержание заданного значения температуры на входе печи в установившемся режиме. Однако качество переходного процесса в этой системе при большой инерционности канала регулирования и больших возмущениях не удовлетворительно.
Для устранения этого недостатка в системе регулирования формируется сигнал в виде соотношения расходов газа и воздуха (??(?2 = ос (рис. 245), что обеспечивает инвариантность температуры теплоносителя t к возмущающим воздействиям по расходу воздуха?> 2 .
В то же время, при наличии других возмущений величина температуры t не будет равна заданной. Иначе говоря, этой системе присущи все недостатки разомкнутых систем управления по возмущению.
Рис. 244.
Рис. 245.
В улучшенном варианте системы регулирования температуры (рис. 246) используется коррекция коэффициента соотношения расходов а в зависимости от температуры воздуха? 2 , подаваемого в топочное устройство для смешения с теплоносителем. Корректирующее устройство представляет собой в этом случае компенсатор температуры? 2 .
Таким образом, рассматриваемая система регулирования отличается от предыдущей возможностью обеспечивать независимость температуры теплоносителя? от двух основных возмущающих воздействий - расхода (? 2 и температуры? 2 воздуха. При наличии других возмущений, например, изменения величины потерь тепла в окружающую среду, температура будет неизбежно отклоняться от заданной.
Улучшения качества управления для рассматриваемого объекта добиваются использованием комбинированных САР, в которых компенсация всех основных возмущающих воздействий обеспечивается введением обратной связи по регулируемой координате - температуре теплоносителя. Одна из таких возможных комбинированных САР приведена на рис. 247.
Введение коррекции коэффициента соотношения расходов а в зависимости от изменений температуры на выходе смесительной камеры, превращает систему в двухкаскадную САР, в которой основным (внешним) регулятором считается регулятор температуры а вспомогательным (внутренним) - регулятор соотношения Л 2 , осуществляющий компенсацию возмущения по расходу воздуха (? 2 .
На рис. 248 приведена схема еще одной комбинированной САР температуры теплоносителя, предусматривающая также как и в системе, изображенной на рис. 247, введение коррекции по двум возмущающим воздействиям.
Динамический компенсатор /? к, используемый в этой комбинированной САР, содержит вычислительное устройство для расчета корректирующей поправки на задание по температуре теплоносителя регулятору в зависимости от расхода и температуры воздуха.
Рис. 248.
Рис. 246.
Рис. 247.
Очевидно, что из пяти рассмотренных САР наилучшее качество регулирования могут обеспечить два последних варианта, т.е. комбинированные САР. При этом, если имеет место приборная реализация систем, более предпочтительным следует считать первый вариант комбинированной САР (рис. 247), поскольку он сравнительно просто может быть выполнен на серийных промышленных регуляторах, выпускаемых отечественными заводами. Если же работа системы осуществляется с помощью микроЭВМ, реализация любого из вариантов с комбинированной САР не представит серьезных затруднений.
Надо констатировать, что при современной технологии производства строительных смесей процессы сушки являются весьма энергоемкими. Поэтому отклонения режимных параметров от расчетных, оптимальных ведут к существенным потерям энергии. Рассмотренные выше структуры автоматизации тепловых процессов достаточно традиционны. Они используют принцип обратной связи по одной или нескольким управляемым переменным (температура и влажность теплоносителя, разность температур и изменение влажности теплоносителя) и представляют собой системы стабилизации отдельных параметров, характеризующих тепловой процесс в сушильном барабане. Вполне очевидно прослеживается тенденция к постепенному усложнению автоматического регулятора за счет наращивания его структуры и функциональных связей и желание учесть как можно большее количество переменных. Взаимосвязь переменных заставляет вводить несколько контуров управления со своими регуляторами. Желание добиться большей эффективности управления приводит к появлению многокаскадного регулирования. Автоматизация процессов тепловой обработки шла по пути создания многопараметрических, но одноуровневых систем. Однако добиться таким путем оптимального результата не удается. Здесь проявляется ограниченность подхода к самой идее автоматизации технологического процесса с большими постоянными времени. Критериями управления в этих случаях служат такие стандартные показатели качества как время и перерегулирование переходного процесса, с помощью которых оценивается вид переходного процесса и динамические параметры. То есть качество выполнения основной технологической функции объекта оценивается косвенным образом, исходя из задачи точного воспроизведения мгновенных значений желаемого сигнала на выходе. При создании систем управления обычно формулируются требования к некоторым ее точностным и динамическим показателям. Однако для технологических объектов такой подход не всегда оправдан и, в первую очередь, это касается тепловых объектов. Нельзя принятые в теории управления понятия качества процесса регулирования автоматически переносить на технологические объекты, так как они, как правило, не совпадают с технологическими показателями качества. Необходим тщательный анализ технологии, учет особенностей ее организации, требований нормативных документов, чтобы сформировать функционал оптимальности и трансформировать технологические требования к процессу в стандартные показатели качества систем регулирования. Поэтому требуется иной комплексный подход к формулированию моделей тепловых объектов и, в частности, сушильных агрегатов, который бы рассматривал проблему их автоматизации в едином контексте интеграции технологии сушки, технических средств реализации процесса и управления.
Необходимо изменить сам подход, концепцию проектирования подобных систем, стремясь отразить в их структуре с наибольшей полнотой свойства объекта управления, оптимизируя режим сушки компонентов смеси по наиболее значимому параметру. Это возможно только с введением критерия оптимальности, то есть при постановке задачи синтеза оптимальной в динамике системы с моделью объекта, представленной уравнениями состояния. Это снижает трудности решения задачи синтеза управляющего устройства. Синтез энергетически эффективной системы управления на основе критерия энергетической эффективности позволяет максимально учесть свойства объекта управления.
Описание основных узлов и агрегатов
Агрегат питания
Агрегат питания предназначен для предварительного дозирования исходных материалов в соответствии с заданной рецептурой и подача их на наклонный ленточный конвейер и состоит из бункеров с ленточными питателями и горизонтального конвейера.
Агрегаты питания установки ДС-185 состоят из четырех бункеров а ДС-168 из пяти бункеров. Под каждым из бункеров установлен ленточный питатель.
Исходный материал подается в бункер через решетку, которая препятствует попаданию в бункер негабарита. Вибратор, установленный на решетке своими колебаниями препятствует зависанию каменного материала. На блоке (бункере) песка, кроме вибратора на решетке, установлен вибратор на боковой стенке, исключающий зависание материала на стенках. Ленточный питатель предназначен для регулирования подачи материала на конвейер агрегата питания. Лента питателя перемещается приводным барабаном, вращающий момент которому передается от привода с помощью цепной передачи. Для создания необходимого натяжения ленты ведомый барабан с помощью болтов может перемещаться вдоль рамы питателя. Имеется возможность натяжения приводной цепи.
Сушильный агрегат.
Сушильный агрегат предназначен для нагрева и сушки каменных материалов до состояния, обеспечивающего приготовление смеси, а также для очистки отходящих газов от пыли.
В состав сушильного агрегата входят:
· сушильный барабан с топочным агрегатом;
· комбинированная система очистки дымовых газов от пыли, состоящая из: предварительной ступени очистки, групповых циклонов, агрегата мокрой очистки и установки рукавных фильтров.
Сушильный барабан приводится во вращение от электродвигателя через редуктор, ведущую шестерню и зубчатый венец. Бандажами барабан опирается на опорные ролики. Упорные ролики ограничивают барабан от осевого смещения. Регулирование роликов производится винтами. Внутри барабан состоит из трех зон. В первой зоне со стороны загрузочного устройства расположены наклонные лопасти. Во второй - три ряда ковшеобразных лопастей, расположенных в шахматном порядке. Такие лопасти создают завесу из материала в поперечном сечении барабана, что интенсифицирует отбор тепла от нагретых газов. В третьей зоне (со стороны топочного агрегата) имеются два ряда корытообразных лопастей, установленных так, что каменные материалы оыпаются в ней вдоль стенок барабана, не создавая завесы. Это способствует более полному сгоранию топлива и защите стенок барабана от перегрева.
В состав загрузочого устройства сушильного барабана входят:
· приемная коробка, закрытая решеткой;
· бункер негабарита с затвором.
В приемной коробке загрузочного устройства установлена решетка, отсеивающая негабаритный материал, который перемещается в бункер негабарита, открывающийся затвором при помощи рычага. Габаритный материал через ссыпной лоток приемной установки подается в сушильный барабан.
На стенке приемной коробки установлен термодатчик для контроля температуры отходящих газов.
Разгрузочная коробка предназначена для выгрузки нагретых материалов в элевавтор смесительного агрегата. Выгрузка происходит через лоток с установленным термодатчиком, служащим для контроля температуры каменных материалов.
Угол наклона барабана - 3 градуса 30 минут, что обеспечивается конструкцией опор барабана.
Начало формы
Смесительный агрегат.
Конец формы
Смесительный агрегат предназначен для сортировки и дозирования нагретых песка, щебня, дозирования битума, приготовления асфальтобетонной смеси, выгрузка непосредственно в скип агрегата готовой смеси.
В состав смесительного агрегата входят:
· элеватор каменных материалов;
· блок грохота;
· верхний блок;
· нижний блок;
· трубопроводы и рукава пневмосистемы;
· бункер излишков и негабарита с сигнализатором верхнего уровня и затвором, имеющим пневмопривод ручного управления.
Элеватор предназначен для перемещения каменных материалов через ссыпной лоток в приемный лоток грохота. Ковшами рабочего органа каменный материал перемещается вертикально вверх. Рабочий орган приводится в движение грузовым валом, вращающий момент которому передается от двигателя через ременную пердачу и редуктор. Корпус элеватора внутри обшитый защитными металлическими листами. Ссыпной лоток выполнен таким образом, что при работе установки на одной каменной фракции, каменный материал может ссыпаться в бункер горячих каменных материалов минуя грохот. Шторка в ссыпном лотке снижает скорость перемещения каменных материалов для предохранения сит грохота от резких ударов. Имеется специальный лист, который предотвращает просыпание каменного материала в шахту элеватора. На фотографии шахту элеватора видно справа.
Грохот предназначен для сортирования каменных материалов на следующие фракции:
· песок до 5 мм;
· щебень 5...10 мм;
· щебень 10...20 мм;
· щебень 20...40 мм.
Каменный материал сортируется съемными ситами. Короб с ситами и с пружинными опорами за счет приводного эксцентрикового вала совершает круговые колебательные движения, чем обеспечивается требуемое рассеивание каменного материала по фракциям с достаточной пропускной системой.
Пружины опор обеспечивают упругое колебание короба. Вращение эксцентриковому валу передается от двигателя ременной передачей.
Негабаритный материал ссыпается в бункер излишков. В бункере имеется сигнализатор верхнего уровня. Пневмоцилиндр открытия затвора бункера излишков управляется ручным пневмораспределителем. Для выгрузки негабарита в автотранспорт под затвором установлена телескопическая труба, опускаемая лебедкой. Пыль из полости грохота отводится пылеотводом.
Первая предварительная ступень очистки предназначена для улавливания крупных частиц пыли с целью снижения износа последующего газоходного тракта (газоходы, циклоны, дымосос). Предварительная ступень очистки состоит из прямоточного циклона с завихрителем, пылеотделителя и затвора типа "мигалка". Затвор открывается, когда масса накопившейся пыли превысит массу противовеса рычажной системы. Уловленная пыль возвращается в загрузочное устройство сушильного барабана.
Вторая ступень состоит из блока циклонов. На их долю приходится максимальное количество улавливаемой пыли. Дымосос, примененный в качестве тягодутьевого устройства, засасывает газ с пылью и перемещает их по газоходу в циклоны. На входе в циклоны газ завихряется. Создаются центробежные силы, которые осаждают пыль на стенки циклона. Далее пыль ссыпается через лопастной дозатор в выдающийся шнек, который через лоток направляет пыль на элеватор каменных материалов или элеватор минерального порошка и пыли. Направление движения пыли на тот или иной элеватор осуществляется заслонкой, установленной на лотке выдающегося шнека. Наиболее легкие частицы пыли проходят через вторую ступень очистки и попадают на третью ступень.
Далее следует дымосос, который имеет заслонку, регулирующую степень разрежения в сушильном барабане. Чем больше открыта заслонка, тем больше разрежение и наоборот. При открытии заслонки на 50% пыление из сушильного барабана и грохотов смесительного агрегата отсутствует.
Третья ступень - агрегат мокрой газоочистки, который состоит из трубы "Вентури", каплеуловителя, системы водоснабжения и дымовой трубы.
Нагнетаемый дымососом газ с пылью попадает в трубу "Вентури", куда через трубопровод и форсунки поступает вода из системы водоснабжения. Далее, орошаемый водой газовый поток, направляется в каплеуловитель с тангенциальным входом газов, где, завихряясь под действием центробежных сил и дополнительно орошаясь разбрызгивающейся водой сверху, дымовой газ окончательно очищается от частиц пыли и выходит через дымовую трубу в атмосферу. Капельки воды с пылью в каплеуловителе осаждаются на его стенках и стекают вниз по корпусу в гидравлический затвор. Из затвора загрязненная вода поступает в шламоотстойник.
Система водоснабжения предназначена для подачи воды в форсунки трубы "Вентури" и каплеуловитель и состоит из двух насосов, всасывающих рукавов, которые удерживаются двумя поплавками в отстойнике, счетчика расхода воды и клапанов.
Устройство верхнего блока обеспечивает возможность периодического цикла дозирования каменных материалов. В состав верхнего блока входит бункер горячих каменных материалов. Бункер предназначен для накопления по фракциям песка и щебня в четырех отсеках. Каменный материал, рассортированный грохотом, попадает в отсеки бункера горячих каменных материалов. В каждом отсеке бункера имеется сигнализатор верхнего уровня. В отсеках бункера каменный материал хранится до очередного цикла дозирования. При достижении предельных уровней каменных материалов, оператор может изменить подачу материала или полностью ее прекратить.
Каменный материал по фракциям ссыпается последовательно из своих отсеков бункера горячих каменных материалов в весовой автоматический дозатор.
В состав нижнего блока входят:
· весовой автоматический дозатор;
· смеситель с приводом;
· битумопроводная система.
Весовой автоматический дозатор предназначен для дозирования каменных материалов.
В состав дозатора входят: питающее устройство, приемное устройство, тензодатчики (ТД), весовое дозирующее устройство (ВДУ).
Питающее устройство состоит из четырех отсеков, снабженных затворами с пневматическими приводами, Из трех отсеков в грузоприемное устройство поочередно подается щебень трех фракций, а из четвертого - песок. Грузоприемное устройство подвешено к раме питающего устройства через тензодатчики (ТД).
Пневмоцилиндры открытия затворов питающего и грузоприемного устройств воздействуют на конечные выключатели, которые в цепях электрооборудования блокируют одновременное открытие затворов. Зазор открытия затворов регулируется.
Тензодатчики связаны при помощи кабеля с весовым дозирующим устройством (ВДУ), установленным в кабине оператора.
Дозы задаются микропроцессорной системой управления асфальтосмесительной установкой. Чаще всего это происходит автоматически по заданному рецепту. Рецепты находятся в памяти установленного в кабине оператора компьютере.
Возможна поставка смесительной установки с весовыми дозаторами имеющими циферблатный указатель.
Агрегат минерального порошка .
Агрегат минерального порошка предназначен для приёма, временного хранения и выдачи минерального порошка в приёмное устройство элеватора минерального порошка и пыли смесительного агрегата.
В состав агрегата входят: бункер с сигнализатором верхнего уровня, фильтром и лопастным питателем; блок с весовым автоматическим дозатором и шнеком.
Бункер агрегата минерального порошка загружают порошком через трубу. Бункер загружается пневмосредствами цементовоза. При заполнении бункера воздух вытесняется через фильтр и очищается.
Фильтр предназначен для очистки выходящего из бункера воздуха при загрузке пневмотранспортом. В верхней части рукава закрыты колпаком и закреплены на штоке, который под действием пружины удерживает рукава в натянутом положении. В нижней части рукава открыты и сообщаются с полостью бункера минерального порошка.
Очистку фильтра производят встряхиванием с помощью рукоятки, соединённой через тросик и рычаг с рукавами фильтра, задерживающими порошок.
Лопастной питатель предназначен для подачи минерального порошка в дозатор. Лопастной питатель барабанного типа с радиально установленными лопастями. Питатель состоит из ротора, установленного на приводном валу и жёстко закреплённого на нём. Привод вала осуществляется через муфту мотор-редуктором.
Весовой автоматический дозатор предназначен для дозирования мин. порошка. Состоит из весового бункера и установленного весового дозирующего устройства (ВДУ) на тензодатчиках. Дозы задаются с клавиатуры ВДУ с индикацией на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ). Вращающий момент от привода лопастного питателя передаётся через вал ротору, и весовой бункер наполняется минеральным порошком.
Дистанционное управление за работой дозирующей системы осуществляется через микропроцессорную систему управления из кабины оператора.
Периодически для предотвращения слёживания минерального порошка надо производить аэрацию порошка воздухом пневмосистемы. Аэрация порошка во избежание его слёживания производится сжатым воздухом через кольцо побуждения с форсунками внутри бункера. Вентиль открывается в момент включения мотор-редуктора.
Из бункера порошок лопастным затвором и шнеком перемещается в приёмное устройство элеватора минерального порошка и пыли смесительного агрегата.
Допустимая погрешность взвешивания минерального порошка +1,5%.
Управление подачей минерального порошка
Минеральный порошок подаётся в расходный бункер из бункера агрегата минерального порошка шнеком и лопастным затвором.
Работа шнека и питателей происходит в повторно - кратковременном режиме в зависимости от наполнения расходного бункера.
Включение шнека производится кнопками. При этом включится реле пуска, станет на самопитание и замыкающими контактами подготовит цепи импульсной работы пускателей.
В дальнейшем работа шнека и лопастного затвора происходит в следующем режиме:
· При достижении верхнего уровня минерального порошка в расходном бункере включится реле и размыкающими контактами обесточит пускатели. Подача порошка прекратится.
· Когда уровень порошка упадёт ниже нижнего, обесточится реле и вновь включатся пускатели шнека и лопастного затвора. Затем цикл повторится.
Сушильные агрегаты
К атегория:
Дорожные машины 2
Сушильные агрегаты
Сушильные агрегаты служат для просушивания и нагрева до рабочей температуры холодных каменных материалов (песка и щебня). В современных сушильных агрегатах преимущественно применяют наклонные сушильные барабаны непрерывного действия с противоточнои схемой движения материалов и горячих газов. Агрегаты выпускают стационарными и передвижными.
На рис. 6.25 показан общий вид сушильного агрегата Д-646-1. Он состоит из следующих основных элементов: барабана, загрузочного и разгрузочного устройств, основной несущей рамы, привода и топливной системы.
Для загрузки каменных материалов в сушильный барабан применяют неподвижные, вибрационные и вращающиеся наклонные лотки, виброжелобы, кольцевые элеваторы и ленточные транспортеры, подающие материал непосредственно в барабан.
Обечайка барабана представляет собой сварную конструкцию из листовой стали. С наружной стороны обечайки установлены на компенсаторах опорные колеса (бандажи) и приводная шестерня или звездочка, с внутренней - подъемные и транспортирующие лопатки. По длине сушильного барабана можно условно выделить три зоны: зону нагрева влажного материала, зону интенсивной сушки (выпаривания влаги) и зону нагрева высушенного материала.
Рис. 6.25. Сушильный агрегат Д-646-1:
1 - сушильный барабан; 2 - загрузочное устройство; 3 - разгрузочное устройство; 4 - рама; 5 - привод; 6 - топливная система
Разгрузка просушенных и нагретых каменных материалов, как правило, происходит самотеком: материал из барабана ссыпается на лоток разгрузочной коробки, а из него - в приемное устройство «горячего» элеватора.
Между обечайкой вращающегося барабана и торцами неподвижно закрепленных загрузочной и разгрузочной коробок устанавливают уплотнения, предотвращающие пыление и затрудняющие подсос холодного воздуха.
Опорные ролики воспринимают.вес вращающегося барабана, обеспечивают его свободное вращение. Кроме опорных, имеются ролики, которые предотвращают продольное смещение барабана. Для вращения барабана применяют привод с открытой шестеренчатой или цепной передачей или же фрикционный привод.
Современные сушильные установки работают на газообразном или жидком топливе. Топка топливной системы представляет собой стальную обечайку, выложенную внутри огнеупорным кирпичом или покрытую жаростойким бетоном. В топливных системах сушильных установок наибольшее распространение получили форсунки низкого давления. На выходе из барабана устанавливают термодатчик для контроля температуры нагретого материала.
Техническая характеристика сушильных агрегатов представлена в табл. 6.10.
Таблица 6.10
Техническая характеристика сушильных агрегатов
