автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение эффективности тепловой обработки железобетонных изделий в установках с греющими полостями

п Б од

г о ш ад«

На правах рукописи ' УДК 666 982.2

СОЛОМАТИН. Сергей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ОШ'АЬОТКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ В УСТАНОЙКДХ С ГРЕЮЩИМИ ПОЛОСТЯМИ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изцелня

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено» степени кандидата технических наук

Москва , 19У7

Работа выполнена в ОАО " Научно-исследовательский институт, транспортного егро1ггельсгаа''(ЦНИИС) ив Г1Г1СК ТЭЦ-25.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Соловьянчик А.Р.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор - ЛагойдаA.B.,.

- кандидат технических наук Евланов С.Ф.

Ведущая организация - ЗАО "Центральный научно-

исследовательский и проектно-

зжепериыентальный институт

организации, механизация и технической помощи строительству" ( ЦНИИОМТ11)

Защита состоится " S " июня 1997 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета К 033.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических . паук В Государственном ордена Трудового" Красного Знамени научно-исследовательском,, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона И железобетона Государственного научного центра "Строительство" Российской-¡Федерации по адресу:

109428, Москва, ул: 2-я Институтская, дом б,-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 5 " мая_1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук ,, ' Г.П.Королева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Использование в компоновочных схемах домостроительных комбинатов кассетных , кассетно-коцвейерных линий, пакетируемых термоформ и форм для изготовления объемных элементов обеспечивает выпуск железобетонных изделий повышенной заводской готовности при высоком съеме продукции с квадратного метра производственных площадей и возможности применения гибкой технологии. Вместе с тем, при использовании перечисленных установок, где теплоноситель подается в специальный полые отсеки ( греющие полости), часто наблюдается повышенный расход энергии на тепловую обработку, пиковые нагрузки на котлоагрегаты, особенно при подаче пара на кассетные установки, а также появление трещин и других дефектов в конструкциях, снижающих их качество.

В связи с этим создание в условиях рыночной экономики конкурентно-способной продукции высокого качества и низкой энергоемкости при использовании установок с греющими полостями, а также интенсификация ритма технологического потока становятся особенно актуальными. Рассматриваемая проблема приобрела, в частности, большое значение при строительстве Михневского ДСК, предназначенного для изготовления железобетонных изделий жилых домов новой серии ИМС. Здесь возникла возможность на стадии проектирования и пуска комбината в эксплуатацию разработать и заложить прогрессивные , энергоэффективные конструктивные и режимные решения по оборудованию и технологии производства изделий в кассетах и термоформах, являющихся основными установками для ускорения твердения бетона.

Пелыо диссертационной работы является повышение качества и снижение энергоемкости железобетонных изделий, изготавливаемых в установках с греющими полостями при повышенном ритме технологического потока, . на основе совершенствования конструктивных решений установок и методов подачи теплоносителя , а также использования новых технологических приемов.

Научная новизна работы:

установлены закономерности кинетики нагрева и изменения прочности бетона в установках с греющими полостями при использовании различных схем подвода пара в термоформы и кассеты современной конструкции, а также их влияние на ритм технологического потока производства изделий;

з

установлены особенности формирования собственного термонапряженного состояния изделий в кассетных установках с разделительным листом и его влияние на взаимодействие перегородки с формообразующими листами и трещшюобразованне, позволившие разработать обоснованные предложения по уменьшению количества трещин;

разработаны основы интенсификации разогрева изделий в кассетных установках и термоформах при гарантированном обеспечении повышения равномерности разо1рева и роста прочности бетона по массиву изделий;

предложена методика расчета подачи теплоносителя к отдельным частям разномасснвных по сечению сложных изделий при их тепловой обработке в термоформах;

обоснованы параметры тепловой обработки бетона и подачи пара в установки, обеспечивающие снижение теплопотребления на 50...60 % в праздничные и выходные дни;

установлена роль температурных напряжений в появлении трещин в изделиях , изготавливаемых в кассетах , в период остывания после тепловой обработки;

установлены особенности разогрева изделий при циклично-импульсной подаче теплоносителя;

обоснован порядок подачи пара в тепловые отсеки кассетных установок и кассетно-конвейерных линий, учитывающий ритм технологического потока;

обоснованы принципы создания систем автоматизации тепловой обработки изделий в кассетных установках и термоформах на основе использования новых эффективных параметров регулирования технологическим процессом;

показаны особенности проведения работы по выбору места установки датчика температуры в простых изделиях и изделиях сложной конфигурации при разработке современных проектов автоматизации тепловой обработки. Практическое значение работы:

разработаны энергосберегающие способы интенсификации нагрева изделий в установках с греющими полостями, обеспечивающие повышение равномерности разогрева бетона и роста его прочности по массиву конструкции;

Предложены.новые конструктивные схемы подачи пара к греющим полостям кассет, обеспечивающие повышение коэффициентов теплообмена и выравнивание температуры по высоте изделий;

предложены новые конструктивные схемы подачи тепла к отдельным разномассивным участкам изделий сложной конфигурации, изготавливаемых в термоформах в предвыходные и праздничные дни;

показано влияние кассетных установок на интенсивность теплопотребления по предприятию в целом и разработаны циклограммы подачи пара в тепловые отсеки новых кассет, обеспечивающие сокращение продолжительности теплового воздействия на бетон на 1,5 ... 2,0 ч и снижение интенсивности теплопотребления на 55 ... 60 % в предпраздничные и предвыходные дни;

разработаны предложения по модернизации форм дня изготовления коробчатых блоков пролетных строений мостов и мостовых железобетонных балок, обеспечивающие равномерный нагрев всех элементов конструкции;

предложено конструктивное решенне кассетной установки многократно уменьшающее опасность появления трещин при тепловой обработке изделий;

уточнены параметры управления тепловой обработкой изделий в кассетных установках при создании систем автоматизации;

разработаны новая система автоматизации тепловой обработки изделий В кассетных установках и термоформах на базе современного микропроцессорного устройства СПК 430 и рекомендации по созданию систем автоматизации с использованием указанного устройства;

даны предложения по выбору места, установки датчиков температуры а системе автоматического управления, обеспечивающего минимальное время тепловой обработки при гарантированном наборе требуемой прочности. Автор защищает:

результаты экспериментальных и теоретических исследований особенностей нагрева и твердения бетона при изготовлении изделий в кассетных установках, индивидуальных формах с формообразующим сердечником и при изготовлении коробчатых блоков пролетных строений мостов;

конструктивные изменения тепловых отсеков кассет; конструктивные изменения систем подачи тепловой энергии к изделиям, изготавливаемым в термоформах;

методику расчета требуемого количества тепловой энергии, подводимой к разномассивным участкам изделий сложной конфигурации;

режимы позонной подачи пара при тепловой обработке изделий в кассетных установках,

результаты исследований особенностей формирования термонапряженного состояния в изделиях, изготавливаемых в кассетных установках , и их влияния на силовое взаимодействие изделий с формообразующими листами этих установок;

энергосберегающие режимы тепловой обработки изделий и циклограммы подачи теплоносителя с учетом ритма технологического потока в будние и предвыходные дни;

принципы создания эффективных систем автоматизации тепловой обработки бетона на базе микропроцессорной техники и выбора места установки датчика температуры.

Реализация работы. Основные научные положения работы изложены в 3-х публикациях , включающих 1 Руководство, к нашли внедрение при проектировании, строительстве и эксплуатации Михневского ДСК. Экономический эффект от внедрения разработок за счет повышения . качества изделий и производительности технологических линий, а также снижения расхода энергоресурсов составляет 427 млн. руб. в год.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях, проводимых Минстроем РФ ( апрель, август 1995 г.), а также на заседаниях научйо-технического совета ППСК ТЭЦ-25.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Работа. изложена на 215. страницах, включающих, кроме машинописного текста, 79 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 1.15 наименований. ■

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ -

Развитие крупнопанельного домостроения привело к созданию целой серии формовочных устройств, обеспечивающих с одной стороны - возможность изготовления изделий сборного железобетона с повышенной заводской готовностью, а с другой стороны - соединение в единой установке формующих элементов и тепловых агрегатов . Это стендовые кассетные установки и кассетно-конвсйерные линии, термоформы и формы для изготовления обьемных элементов.

Обзор научно-технической, литературы и обобщение практического опыта работы заводов ЖБИ показал что в перечисленных агрегатаЧ наиболее безопасным и самым распространенным теплоносигелсм для тепловой обработки бетона является нар. Но-' в оглячпе от пропарочных камер, где

б

тепловлажностное воздействие осуществляется при прямом контакте пара с бетоном, р кассетах и термоформах тепловая обработка изделий происходит за счет отсеков, в полости которых подается теплоноситель. Поэтому, учитывая развитость теплопередшощих поверхностей, равномерность нагрева может быть достигнута только при достаточно однородной температуре во всех точках контакта теплового отсека с бетоном. В противном случае, уже при разнице в температурах в отдельных зонах изделия а пределах 20 ... 30 "С , появляется опасность трещмнообразования как в процессе нагрева, так й при распалубке изделий и удлиняется период тепловой обработки, необходимый для обеспечения требуемой распалубочной прочности бетона во всех элементах конструкции.

0 последнее время проблема обеспечения равномерного нагрева бетона в установках с греющими полостями стала актуальной не только с позиции обеспечения качества продукции, но и с позиции экономии тепла, стоимость которого в структуре цены на изделия уже превышает 15 %. О этом же ключе важными становятся вопросы равномерной загрузки котельного оборудования и дифференцированного подхода к режимам тепловой обработки в зависимости от ритма технологического процесса

Исходя из анализа состояния вопроса и учитывая необходимость комплексного рассмотрения задачи по обеспечению равномерного нагрева бетона с задачами энергосбережения в условиях повышенной интенсификации технологического процесса, были определены следующие основные направления исследований, на основании которых решалась проблема повышения эффективности тепловой обработки железобетонных изделий в установках с греющими полостями:

экспериментально определить условия нагрева бетона и роста его прочности я установках с греющими полостями при использовании современного прогрессивного оборудования;

разработать методы интенсификации нагрева изделий в кассетных установках при гарантированном обеспечении выравнивания темпа набора прочности бетона во всех зонах контакта с греющей поверхностью;

исследовать и разработать методы нагрева железобетонных изделий с конструктивными элементами разной массивности, находящихся в термоформах;

изучить особенности структурообразования в бетоне и его влияние на формирование термонапряженного состояния бетона при тепловой обработке изделий в кассетных установках, оценить его

влияние на появление трещин и дать предложения по уменьшению опасности трещинообразования;

разработать энергосберегающие режимы нагрева бетона и циклограммы подачи пара в тепловые огсекн кассетных установок и термоформ с учетом реального тепловыделения цемента й фактического технологического ритма производства;

, создать на базе микропроцессорного устройства СГ|К 430 систему автоматического управления тепловой обработкой бетона, обеспечивающую реализацию энергосберегающих режимов тепловой' обработки с учетом ритма технологического потока.

Экспериментальные исследования особенностей твердения бетона в кассетных установках проводились на Актюбинском ДСк, Одесском заводе ЖБИ и Куряжском ДСК. Было установлено, что перепады температур по массиву перегородок составляют до 40-50 °С.

Наиболее полная экспериментальная оценка равномерности прогрева изделий из бетона класса В 15 на Старооскольском цементе в кассетных установках проведена в 1994 г. на КуряжскоМ ДСК, пущенном в эксплуатацию в 1992 г. На этом ДСК йспользовали три схемы пароснабжения тепловых отсеков:

эжекторная схема с подводом пара в нижнюю зону и отсосом холодной паровоздушной смеси из верхней зоны теплового отсека, снабженного горизонтальными перегородками , которые образуют лабиринт (кассетная установка СМЖ-3222);

схема с подачей пара в верхнюю зону и с противоположной стороны в нижнюю зону теплового отсека ( кассетная установка СМЖ 3322);

схема с распределением пара внутри отсека через два вертикальных перфорированных канала , соединенных горизонтальным перепускным канатом, который проходит в верхней зоне теплового отсека I кассетно-конвенёрная линия ).

При первой схеме распределения разогрса бетона происходил со Скоростью 7 ... 10 град/ч, перепад по толщине изделия за период подъема температуры составлял 15 ... 30 °С, а после отключения Подачи пара верхние и нижние слои бетона в изделии остывали со скоростью 5 ... 6 град / ч, а средние слои - со скоростью 3 град / ч. Такая низкая эффективность работы эжекторнон схемы пароснабжения была связана, по нашему мнению, с низким давлением гйра перед эжектором, возникшем п5-за несоответствия мощности котельной и требуемой тепловой нагрузки в холодный период года.

При втором варианте пароснабження тепловых отсеков был зафиксирован температурный перепад в изделиях на уровне 8 ... 12 °С, •что практически в два раза меньше по сравнению с первой схемой подачи пара . Однако та часть изделия, которая располагалась в зоне подачи пара снизу, прогревалась менее Интенсивно, чем в зоне верхней подачи пара; скорость разогрева бетона при этом а первые 1 ч колебалась от 15 до 25 град / ч. Расчет, выполненный на основании полученных температурных данных, показал, что через 7 ч просева бетон в разных зонах достигал прочности от 27 до 40 %

Процесс нагрева изделий толщиной 160 мм на кассетно-конвейерной линии при третьей схеме распределения пара в тепловом отсеке характеризовали следующими параметрами : скорость подъема температуры бетона на контакте с тепловым отсеком и в зоне разделительного листа соответственно составляла 9...12 и 5...7 град / ч, перепад температур по толщине равнялся в первые 3 ... 4 ч прогрева 25 ... 30 "С, а через 8 ч тепловой обработки снизился до 10 "С; после отключения подачи пара наблюдался дополнительный рост температуры бетона на 10 ... 15 "С в течение 2...3 ч, а затем изделие остывало со скоростью 1,5 ... 3 град /ч.

Практически во всех проведенных экспериментах в верхней части изделий были зафиксированы более низкие температуры, что связано с влиянием испарительного охлаждения на неедодублешюм верхнем торце изделия.

Расчеты, выполненные с использованием экспериментальных данных о твердении бетона М400 на Старооскольском портландцементе и речультаюв экспериментов по изучению степени равномерности нагрева изделий, показали, что отставание в наборе прочности в точках с более низкой температурой ио времени составляет 3...4 ч. Это соответствовало тому периоду, на который увеличивалась продолжительность тепловой обработки для обеспечения требуемой прочности по всему объему изделия и подтвердило необходимость поиска новых конструктивных схем распределения пара в тепловых отсеках.

Поскольку рассмотренные схемы распределения пара , внутри • тепловых отсеков кассетных установок в производственных условиях характеризовались высокими перепадами температур, .были проведены специальные исследования по опенке собственного термонапряженного состояния бетона, формируемою к условиях тепловой обработки изделия и его влияние на возможность образования трещин.

С отличие от проводившихся ранее исследований, в которых оценивались только температурные деформации формообразующих листов, отсеков кассет и их роль в появлении Трещин , нами по методике ЦНИИС было установлено, что трещины могут возникать не только от давления деформирующихся листов опалубки из бетон, а также от деформаций изделия, вызванных особенностями структурообразования материала, вызывающими формирование собственного термонапряженного состояния и давление бетона изделия на формообразующие листы. Для исключения данной причины возникновения трещин необходимо в момент образования так называемой кривой нулевых напряжений, что соответствует прочности бетона в слое Изделия С наибольшим отставанием процесса гидратации около 0,22 ... 0,3 от 1*28, обеспечить минимальные перепады температур. Такое положение можно достигнуть при медленном подъеме температур , а не ускоренном, как рекомендуется в нормативных документах , и , в случае формования изделий толщиной более 10 см, -при двухстороннем подводе тепла, т.е. при наличии тепловых отсеков после каждого изделия.

Такая кассетная установка была по Нашему предложению изготовлена для Михневского ДСК, поскольку по проекту Института материалов Сербии внутренние перегородки имеют толщину 16 см. Расчеты на ЭВМ показали, чго для данного случая температурная кривая нулевых напряжении симметрична относительно оси перегородки, что будет препятствовать изгибу изделия при температурах , отличающихся от температурной кривой нулевых напряжений, и, как следствие , исключит давление бетона на формообразующие листы и Опасность возникновения трещин от теплового взаимодействия изделия и формы, В последующем это подтвердилось на практике при изготовлении несущих диафрагм из бетона класса В 30 на Старооскольском и Воскресенском цементах.

Расчетом на ЭВМ также были определены допустимая скорость охлаждения изделий и величина допустимого перепада температур бетона и окружающей среды при выдаче изделий Из установки 6 цех и далее на склад готовой продукции,-Оказалось, что скорость остывания изделий толщиной 16 см не должна превышать 7 град/ ч, а перепад температур бетона и воздуха должен оыть не более 28 "С; для изделий толщиной 10 см эти величины составляют соответственно 20 град / ч и 391С .

Кроме принятого конструктивного решения о расположении каждого формообразующего отсека между двумя тепловыми , в

ю

конструкции самих тепловых отсеков была заложена установка внутренних паровоздушных эжекторов с подводом пара к каждому из них. Такие эжекторы, Исходя из принципа их работы , интенсивно перемешивают паровоздушную смесь внутри теплового отсека, что способствует выравниванию температуры На греющей поверхности и обеспечивает таким образом равномерный нагрей ио всем объеме изделия. Кроме того, за счет динамического действия струй эжектор обеспечивает сдув пленок конденсата, что дополнительно

интенсифицирует теплообмен и сокращает время разогрева бетона до Нужной температуры, повышая тем самым Зиергоэффективность установки.

Размещение пароструйных приборов внутри тепловых оттеков кассетной установки обеспечила прогрев изделий с максимальным разбросом температу р по поверхности греющего листа на уровне 5..7 °С, а в конце разогрева - не более 1 "С.

Решение о необходимости установки внутри тепловых отсеков пароструйных приборов было также принято на основании результатов экспериментальной проверки равномерности прогрева ограждений лифтовых шахт и сантехкабии. Замеры температур показали, что более интенсивно прогревается бетон нижней части вертикальных ограждений и через 3 ч с момента пуска Пара температура достигата уровня 80 ... 85 °С; бетон верхних Зон разогревался со скоростью 8 ...12 град / ч, что увеличивало общий период подачи пара в форму дополнительно на 3 ч , а перепад температур бетона В первке '/асы тепловой обработки находился в пределах 18 ... 40 °С и приводил к разбросу прочности бетона более чем на 15 % от йн .

Учитывая конструктивные особенности форм для изготовления шахт лифтов и сантехкабин.нх тепловые сердечники были оборудованы пароструйными приборами типа " насос-кондиционер", позволяющими захватывать паровоздушную смесь из верхних зон и интенсивно перемешивать ее с поступающим в отсек паром . -

Кроме номенклатуры изделий для жшпшшого строительства, изготавливаемых в установках с греющими полостями, в работе рассмотрена проблема повышения равномерности разогрева в термоформах мостовых железобетонных балок й коробчатых блоков пролетных строений мостов.

Изучение температурного поля коробчатых блоков, изготавливаемых в обогреваемой опалубке с регистрами в боковых щйтач и поддоне показало, что скорость нагрева бетона в среднем составляла 2.5 .3 ,0 град'ч , а разница температур между отдельными

и

зонами блока была на уровне 20 иС. В худших температурных условиях находилась средняя часть верхней плиты блока, прогреваемая только за счет теплового потока, проходящего через нагреваемые боковые стенки и днище, и поверхностный слой консольной части плиты . В результате существенной разницы в температурах прочность бетона в отдельных элементах выравнивалась только через 60 ч твердения , что снижало оборот формы - опалубки.

Равномерность нагрева бетона коробчатого блока была обеспечена за Счет размещения двух дополнительных регистров на элементах крепления внутренней части опалубки и укрытия верхней части блока теплоизоляционным листом на основе двух слоев полиэтиленовой пленки.

В случае изготовления мостовых железобетонных балок неинтенсивно прогреваемой зоной оказался нижний пояс опорного ребра, где незначительна доля теплоты гидратации цемента из-за небольшого объема бетона при насыщенности данного элемента арматурой.

Пр)! использовании в качестве теплоносителя пара нагрев опорного ребра до требуемого уровня был обеспечен за счет установки дополнительных регистров в специальных каналах фундамента на Который опирается форма Это позволило уменьшить перепад температур до 3 °С и довести время выдержки блока в форме до 48 ч.

Второй вариант модернизации в форме опалубки для изготовления мостовых железобетонных балок был рассмотрен применительно к условиям отсутствия пара и использования в качестве теплоносителя теплофикационной воды .

Опытным путем.была установлена оптимальная высота теплового отсека термоформы, когда вода может использоваться не только как теплоноситель, но и, при прекращении циркуляции, как аккумулятор тепла. Эксперименты показали, что целесообразно высоту отсека делать не' более 50 мм, что снижает металлоемкость форм и уменьшает требуемый объем оборотной воды в системе.

Необходимая равномерность нагрева бетона при использовании теплофикационной воды была обеспечена за счет гидравлического режима, параметры которого были достигнуты конструктивными размерами каналов в тепловом отсеке, рассчитанными по специально разработанной для данного варианта методике. В результате температура бетона была равномерна не только в разных точках сечения мостовой ¿алки, но и по ее длине.

Как прием, снижающий расход тепловой энергии на технологические нужды, была рассмотрена возможность дифференциации режима тепловой обработки изделий с учетом реального ритма процесса. Расчетами по определению кинетики нагрева и остывания бетона было показало, что при формовке изделий в предвыходные или предпраздничные дни температура разогрева может быть снижена до 40 или 60 "С в зависимости от лимита времени до возобновления обычного ритма производства. В пересчете на годовой объем выпуска такая дифференциация обеспечивает снижение энергопотребления на 8...10 %, а требуемой нагрузки на котлоагрегаты в 3-3,5 раза, что дает возможность отключить часть из них для проведения планового ремонта.

Экспериментальными исследованиями на дифференциальной калориметрической установке показано, что дополнительное снижение стоимости продукции , выпускаемой в предвыходные дни, можно достигнуть за счет использования цементов более низкой активности при пропариванни, но теплота гидратации которых при температуре 40 °С аналогична тепловыделению цементов более высокой труппы по активности.

Расчетами температурных полей, учитывавшими тепловыделение бетона и его объем в изделии й Массу Металла форм , установлены параметры пмгсульсио - термосного способа ускорения твердения бетона в кассетах .: целесообразен режим с продолжительностью теплового импульса и паузы в подаче пара величиной 0,5 ч. При объединении тепловых отсеков кассетных установок в отдельные группы предложено пар в каждую из них подавать в период прекращения его подачи в соседнюю группу, что снижает установленную мощность котельного оборудования на 15...25 %.

Для поиска возможных вариантов эффективного использования пара были вычислены агрегатные расходы тепла и проанализированы циклограммы энергопотребления цехом Михневского завода строительных материалов и конструкций ППСК ТЭЦ-25, в котором расположено производство фасадных элементов в десяти термоформах, четыре термоформы для изготовления балконных ограждений, кассетная установка по производству внутренних перегородок и формы для изготовления лифтовых шахт, лестничных маршей и лестничных площадок.

Оказалось, что циклограмма потребления тепла по проектному режиму в течение каждой смены работы цеха характеризуется резкими

(

колебаниями в требуемой мощности и в течение получаса возможны отклонения от 0,6 до 1,3 Гкап/ ч и обратно.

Переход на производственный цикл, соответствующий ОНТП-07-85, полностью исключил резкие колебания в теплояотреблении, а внедрение тепловой обработки бетона в кассетной установке в два эгапа, когда первоначально пар с максимально требуемым расходом подается в тепловые отсеки одной половины кассетной установки , а затем, при переходе на изотермический режим, в тепловые отсеки второй половинщ кассеты, обеспечило снижение максимума мощности теплопотребления цехом с 2,7 до 1,7...1,8 Гкал/ч , что в итоге снизило общую мощность теплоротребления на 35 %.

Исключение пиков в чедлопотреблемин обеспечило устойчивую работу сети паропроводов и функционирование системы автоматического регулирования тепловой обработкой изделий, созданной на базе микропроцессорного устройства СГЖ 430, разработанного АО "ЦНИИС" , АОЗТ "Логика" и ППСК ГЭЦ-25 при участии ааторд.

Устройство С ПК 430 обеспечивает, кроме реализации жестко задаваемы* программ регулирования, возможность автоматического назначения энергосберегающих режимов тепловой обработки , информировать о ходе тепловых процессов и росте прочности бетона , осуществлять самодиагностику и диагностику систем управления подачей теплоносителя и' исключать тепловые удары на бетон при временном отключении подачи энерг ии

Для использования устройстбз СП1С 430 в системе автоматизации был специальна рассмотрен вопрос о выборе места установки датчика контроля температуры, которая является определяющей в обеспечении энергоэффективнога режима.

В условиях равномерного распределения температуры, обеспеченного предложенными в работе изменениями конструкции тепловых отсеков кассетных установок и термоформ, работающих на теплофикационной воде, датчик температуры рекомендовано погружать после формовки сверху изделия в промасленных бумажныч обоймах При изготовлении изделий сложной конфигурации с разномассивнымн элементгиии следует перед выбором места установки датчика температуры экспериментально оценить характер формирования поля температур и прочности бетона, особенно на стадии остывания тлели» или конструкции. Анализ этих характеристик применительно к производству ыостовых блоков коробчатого Сечения показал, что датчик

и

температуры целесообразно устанавливать снизу нижней плиты блока; показания в этом случае будут близкими к средним по сечению. . •

ВЫВОДЫ

1. При ускорении твердения бетона в установках с греющими полостями основным источником тепловой энергии является пар, простота и безопасность которого являются главными аргументами в выборе теплоносителя, но требуют решения вопросов по обеспечению равномерного нагрева изделий и специальных подходов к проблемам обеспечения качества, снижения энергоемкости производства и автоматизации на базе использования современное микропроцессорной техники.

2. Анализ технической и нормативной литературы показал, что при проектировании тепловых отсеков и режимов тепловой обработки изделий в кассетных установках и термоформах отсутствует системный подход в решении вопросов энергосбережения, не учитывается наличие элементов разной массивности и реальный технологический ритм производства.

3. Экспериментальными исследованиями условий нагрела бетона в кассетных установках и термоформах с прогрессивными техническими решениями распределения теплоносителя установлено, что температурный перепад в различных сечениях изделий превышает 10 °С, что, особенно при изготовлении элементов пролетных строений мостов, приводит к Необходимости удлинения периода выдержки изделий и конструкций в формах.

4. Исследованиями причин образования трещин в изделиях , формуемых в кассетных установках, установлена необходимость рассмотрения не только совместных деформаций формообразующих элементов бетона, но и условий формирования собственного термонапряженного состояния бетона.

Показано , что для предотвращения трешиноо&разования целесообразны мягкие режимы тепловой обработки и при толщине изделий 160 и 100 мм допустимая скорость охлаждения должна составлять соответственно 7 и 19, 7 "С / ч, а перепад температур между бетоном и окружающей средой должен быть соответственно не более 28,3 и 39 "С .

5. Показано, что для обеспечения равномерного нагрева бетона в установках с греющими полостями необходимо размещение внутри

тепловых" отсеков пароструйных приборов , выполняющих перемешивание паровоздушной среды и способствующих удалению пленок конденсата с внутренней теплопередающей поверхности; в итоге период нагрева изделий сокращается на 2,5 ... 3 ч.

6. Выполнена модернизация форм для изготовления мостовых балок и блоков коробчатого сечения пролетных строений мостов, что обеспечило снижение температурного перепада с 12 до 3 °С и сокращение более чем на сутки периода выдержки изделий в форме.

7. Разработана методика и проведены расчеты конструктивных параметров тепловых отсеков термоформ, обеспечивших равномерный нагрев разномассизных элементов при использовании в качестве теплоносителя.теплофикационной воды.

В. Специальными расчетами, учитывающими металлоемкость модернизированных кассет, объем укладываемого бетона и кинетику тепловыделения цемента, показана возможность сокращения продолжительности подачи пара на 1,5. .2 ч по сравнению с регламентируемыми режимами.

9. Разработаны низкотемпературные режимы нагрева бетона в установках с греющими полостями при работе предприятия в предвыходные дни, обеспечивающие снижение энергопотребления на 8... 10 % в пересчете на годовой объем производства железобетонной продукции и сокращение в 3...3,5 раза часового потребления тепла, что позволяет отключать часть котельного оборудования для проведения профилактических работ без снижения темпов производства продукции.

10. Установлены параметры нмпульсно-термосных режимов ускорения твердения бетона; показано, что наибольшая эффективность достигается нри продолжительности импульса и паузы в нодаче пара в 0,5 ч.

11. Переход на позонное пароснабжение тепловых отсеков кассетных установок с переключением подачи теплоносителя в последующую зону после окончания подъема температуры в предыдущей зоче обеспечивает снижение потребной мощности теплопотребления на 35 %.

12. Разработаны принципы автоматизации тепловой обработки железобетонных изделий в установках с греющими полостями на основе использования микропроцессорного многоканального устройства СПК 430 и даны рекомендации по выбору места установки датчиков для контроля процесса прогрева изделий.

Основные положения диссертационной работы нашли отражение в

следующих публикациях:

1. Соловьянчик А.Р., Соломатин СЛ., Шифрин С.А. Обеспечение энергосбережения и высокого качества продукции на заводах сборного железобетона на основе автоматизации тепловой обработки бетона. Материалы международного симпозиума 22-24 мая 1996 г. Академия транспорта РФ, г.Владимир, 1996 г.

2. Соловьянчик А.Р., Соломатин С.А. и др. Руководство по автоматизации ускоренного твердения бетона с помощью многоканальных микропроцессорных устройств СПК 430. Ротапринт ЦНИИС. М„ 1995 г.

3. Соловьянчик А.Р., Соломатин С.А., Шифрин С.А. Комплексный подход к энергосбережению при производстве сборного железобетона в условиях рыночной экономики. Сб. трудов конференций. Владимирский ГТУ, г. Владимир, 1996 г.