ГлавнаяОднофракционные автоматические дозаторы цикличного действия в настоящее время установлены на большинстве действующих бетонных и асфальтобетонных заводов. Техническая характеристика дозаторов, выпускаемых нашей промышленностью, приведена в табл. 24,
Дозаторы имеют единое конструктивное оформление. Дозатор для цемента отличается от дозаторов для минеральных составляющих наличием двух шнеков — питателей с приводом от электродвигателей через редуктор. Каждый дозатор состоит из следующих основных частей: рамы, весового бункера с выпускным затвором, управляемым пневмоцилиндром, циферблатного указателя весового механизма и системы рычагов. Весовой механизм дозатора (фиг. 249) располагается в весовом шкафу и имеет четыре шкальных коромысла. Шкальные коромысла запираются рычагами арретиров, которые приводятся в действие специальными малыми пневмоцилиндрами двойного действия, управляемыми с пульта. Начало взвешивания (открытие впускных затворов) и опорожнение весового бункера дозатора осуществляются с пульта управления посредством электропневматической системы управления, которая состоит из двойной воздушной магистрали с давлением воздуха 3,5 и 7 кг/см2 соответственно, пневмоцилиндров двойного действия и электр овоздушного клапана ЭС-5121. Последний служит для впуска воздуха из магистрали в цилиндр при замыкании цепи электромагнита клапана и выпуска воздуха из цилиндра в атмосферу при размыкании. Замыкание и размыкание цепи электромагнита производятся оператором с пульта управления посредством ручного включения или автоматически, в нужный момент, посредством ртутных переключателей, главной частью которых является один или два ртутных контакта ЭКР-502.
Принципиальная схема дозатора дана на фиг. 249.
Главное коромысло имеет два контакта в виде ртутных переключателей, обеспечивающих автоматическое окончание процесса взвешивания. Схема цепи управления дозатором слагается из элементарных цепей (фиг. 250): цепи управления, цепи контроля и цепи сигнализации.
Места расположения элементов схемы: 1, 2, 3, 4, 12, 15 и 17 — на пульте управления; 5, 7, 8 и 16 — в весовом шкафу; 6, 11 и 14 — на выпускном затворе; 9, 10 и 13 — на впускном затворе; 18 и 19 — в надбункерном отделении.
Автоматические весовые дозаторы снабжены счетчиками числа отвесов.
Электроуправление и блокировка дозатора работают от сети 127 в, а электродвигатели шнековых питателей — от сети 220—380 в. При работе дозатора предусмотрена следующая блокировка: 1) открытие впускного затвора и, следовательно, начало взвешивания невозможно, если не закрыт выпускной затвор; 2) невозможно закрытие впускного затвора до окончания взвешивания заданной порции материала; 3) невозможно открытие выпускного затвора, пока не закончен процесс взвешивания и не закрыт впускной затвор.
Однофракционный автоматический дозатор с вибрационным электромагнитным питателем и фотоэлектронной системой автоматики1 представлен на фиг. 251: Автоматический дозатор состоит из весового бункера 25 с циферблатным указателем, на стрелке которого смонтирован флажок-отражатель 14, и автоматического регулятора с пультом управления. Автоматический регулятор включает в себя подвижную фотоприставку 17, одноламповый усилитель, два электромагнита, электромагнитный вибропитатель, два электромагнитных пускателя, стабилизатор напряжения и другую вспомогательную электронную аппаратуру.
Подвижная фотоприставка 17 состоит из фотосопротивления 18 и осветителя. Фотосопротивление типа ФС-К1, используемое в качестве датчика, конструктивно представляет собой стеклянную пластинку со слоем светочувствительного полупроводника (сернистого кадмия), смонтированную в пластмассовом корпусе.
Дозирующее устройство указанного типа работает следующим образом. Подвижная фотоприставка 17 совмещается с делением шкалы циферблатного указателя весовой системы, соответствующим весу заданной порции материала. Затем нажатием на кнопку включают в работу первый магнитный пускатель, что обеспечивает пуск на полную мощность электромагнитного вибропитателя 21 и зажигание зеленой сигнальной лампы. В этот момент материал поступает в весовой бункер большим потоком, в режиме грубого взвешивания. Весовая система дозатора приводит в движение стрелку циферблатного указателя с укрепленным флажком. Пересечение флажком луча света уменьшает освещенность фотосопротивления, что изменяет потенциал сетки лампы усилителя, при котором замыкается цепь питания катушки второго магнитного пускателя. Срабатывание второго пускателя обеспечивает перевод на малый ход электромагнитного вибропитателя, который начинает работать в режиме точного взвешивания, разрыв цепи первого пускателя и зажигание красной сигнальной лампы. Подача материала малым потоком происходит До момента выхода флажка из-под луча света. В результате этого происходит изменение освещенности чувствительного элемента, электронная лампа гаснет, поступление электроэнергии в цепь магнитных пускателей прекращается, и вибропитатель прекращает подачу материала; красная лампа в этот момент гаснет, указывая на конец цикла дозирования. Дозированный материал автоматически выгружается в бетономешалку. Для повторения цикла необходимо вновь нажать на пусковую кнопку. Циферблатный указатель может быть оснащен несколькими фотоприставками в соответствии с рецепт турой бетона. Каждая фотоприставка включается в работу с пульта управления. Сравнительная характеристика дозаторов, оборудованных фотоприставками с дозаторами старой конструкции, оборудованными пневмоэлектрической системой автоматики, дана в табл. 25.
Завод, оборудованный рассмотренными выше дозаторами, состоит из нескольких дозирующих блоков по числу взвешиваемых компонентов. Установление рецептуры производится перед началом выпуска соответствующей смеси путем изменения положения фотоприставок на рабочих шкалах дозаторов.
Многофракционный автоматический дозатор обладает большой компактностью, однако последовательное взвешивание фракций удлиняет цикл дозирования. Дозаторы такого типа получают распространение на установках относительно малой производительности.
Схема автоматизации процесса взвешивания посредством многофракционного дозатора представлена на фиг. 252. В приведенной схеме осуществляется последовательное программное отвешивание минеральных фракций в любых сочетаниях при помощи электроконтактных весов.
Принцип действия дозатора состоит в том, что на циферблате весов устанавливаются передвижные контакты (1—5), которых последовательно касается контактная стрелка. Система подключается к сети посредством промежуточного реле или от кнопки и т. п. через контакты А и Б. При включении кнопки ток идет через нормально замкнутый контакт С-1, катушку реле РП, нормально замкнутый контакт и контакт 2, затем срабатывает реле РП и ток подается в катушку соответствующего электромагнитного золотника. Последний срабатывает и подает масло под давлением в гидроцилиндр, управляющий затвором отсека бункера, минеральный материал начинает высыпаться из отсека в весовой бункер до тех пор, пока стрелка С не коснется контакта 2. Когда замкнутся контакты С-2, сработает реле времени PB, разомкнет контакт PB и выключит реле РП и золотник. При этом гидроцилиндр закроет затвор отсека бункера. Через короткое время замкнется контакт PB, который заставит сработать следующий золотник, и соответствующий гидроцилиндр откроет отсек бункера. Минеральный материал высыпается из отсека до тех пор, пока стрелка С не коснется следующего контакта. Затем процесс повторится. Контакт 5 включает в работу золотник, который управляет работой гидроцилиндра, открывающего затвор весового бункера. Затвор открывается, и отвешиваемый материал высыпается в бетономешалку. После этого срабатывает реле времени на отпускание, вся схема возвращается в начальное положение. Клеммы А и Б остаются под током до конца работы смесителя (если дозатор работает с мешалкой непрерывного действия) или обесточиваются (если дозатор работает с мешалкой периодического действия). Включение и выключение клемм Л и Б можно объединить с управлением затвора мешалки. Контакты 1—5 на циферблате весов устанавливаются с некоторым опережением, величина которого определяется практически.
При необходимости связь между контактом С и стрелкой циферблата весов и контактной системой может быть выполнена дистанционной при помощи двух сельсинов, включенных по трансформаторной схеме. Это позволяет защитить контактную систему от воздействия пыли и высокой температуры и облегчить перестановку контактов. По такому же принципу может быть создана автоматическая система дозировки битума.
Автоматизация процесса выдачи материала заданной марки Дальнейшее развитие автоматического управления смесительными установками заключается в обеспечении одновременной выдачи требуемого количества смеси разных марок. Такое положение обеспечивается созданием систем автоматики, при которых управление работой дозировочного оборудования осуществляется при помощи контрольных карт (см. фиг. 251, а). Контрольные карты изготовляются из твердого картона. Задание на отвешивание требуемых порций материала кодируется с помощью пробивки на карте соответствующих отверстий. Верхняя часть карты является отрывной и служит паспортом на выданную смесь. Процесс выдачи замесов по контрольным картам основан на перемещении фотоприставок или электроконтактов по шкале дозатора. Установка фотоприставки на требуемом делении шкалы осуществляется посредством специального читающего устройства, в качестве которого могут быть использованы аппараты колодочного типа и счетно-аналитические машины. Поворот фотоприставки осуществляется с помощью балансирного серводвигателя, укрепленного на задней крышке циферблатной головки дозатора. Принципиальная схема системы автоматического управления положением фотоприставки для рассматриваемого случая дана на фиг. 251, а. Опыты показывают, что чувствительность рассматриваемой системы достигает 0,15% от ошибки взвешивания.
Время установки фотоприставки на максимальное деление шкалы дозатора не превышает 3 сек. и не отражается на общей продолжительности цикла дозирования.
Классификация автоматических дозаторов непрерывного действия. Автоматические дозаторы непрерывного действия могут быть классифицированы по конструктивным признакам следующим образом: 1) дозаторы одноступенчатого типа, сочетающие в одном агрегате устройства для взвешивания транспортируемого материала и регулирования его подачи; 2) дозаторы двухступенчатого типа, имеющие самостоятельные агрегаты для взвешивания транспортируемого материала и регулирования его подачи.
Дозатор одноступенчатого типа с воздействием на сечение потока материала представлен на фиг. 253. В данном случае в качестве автоматической системы использована система непрямого действия. Для перемещения заслонки служит сервомотор. Производительность дозатора (нагрузка на весовом участке ленты) устанавливается посредством перемещения гири на весовом рычаге. Такие дозаторы просты по устройству, однако их можно применять только для дозирования мелкокусковых гранулометрически однородных материалов. Дозатор не обеспечивает высокой точности взвешивания, так как длина участка ленты, воспринимаемая весовой измерительной системой, не постоянна и зависит от гибкости и величины прогиба ленты, от свойств и высоты слоя дозируемого материала. Обычно такие дозаторы не имеют автоматического дистанционного управления и требуют специальной тарировки при изменении высоты столба материала в бункере, крупности и влажности материала и т. п.
Конструктивная схема дозатора с воздействием на скорость движения транспортируемого материала в процессе взвешивания представлена на фиг. 254. Весовой транспортер дозатора при изменении нагрузки на ленту отклоняется вверх и вниз от горизонтали подобно маятнику. Нормальная работа дозатора обусловливается соблюдением следующей закономерности:
qv = const,
где q кг/м — нагрузка на ленту;
v м/сек — скорость движения ленты.
В дозаторе такой системы изменение веса и размера питания весового транспортера превращается посредством электрической системы регулирования в изменение скорости этого же транспортера. Поддержание заданного веса осуществляется регулированием напряжения в цепи возбуждения посредством устройства 5. Принцип действия системы иллюстрируется схемами, представленными на фиг. 255. В этих установках любое внешнее возмущение — колебание напряжения, проскальзывание ленты и т. п. компенсируется работой системы автоматического регулирования. Надежная работа такого устройства возможна при обеспечении абсолютно однозначной зависимости между отклонением весовой системы и изменением скорости в целях максимально возможного устранения влияния внешних факторов на работу системы. Подвеска маятникового транспортера на весовых призмах должна быть осуществлена под желобом бункера так, чтобы материал поступал на дозатор в точке подвески последнего. Точность взвешивания материалов незначительной крупности находится в пределах 4% повесу. Невысокая точность взвешивания обусловливается следующими факторами: сброс крупнокускового материала с качающегося, наиболее чувствительного конца транспортера, протекает неравномерно и вызывает качание транспортера; транспортируемый материал оказывает наибольшее воздействие на весовую систему в конце участка транспортирования, и регулирование запаздывает. Существуют схемы дозаторов, сочетающие в себе принцип работы систем, представленных на фиг. 253 и 254. Однако широкого распространения в промышленности они не получили.
Дозаторы двухступенчатого типа более стабильны в работе и обладают весьма высокой точностью взвешивания. По конструктивному признаку дозаторы такого типа могут быть разделены на две группы: 1) дозаторы, оборудованные весовым транспортером с точными вибрационными, шнековыми или лопастными питателями; 2) дозаторы с тензометрическими весами. Автоматические дозаторы с весами рычажной системы и вибрационными или шнековыми питателями получили широкое распространение. Схема автоматического регулирования дозатора первого типа представлена на фиг. 256. Автоматический весовой дозатор с электромагнитным вибропитателем состоит из электромагнитного вибропитателя 2, весового транспортера 9 с механизмом взвешивания, промежуточного лотка и автоматического регулятора. Весовой транспортер 9 без нагрузки удерживается в равновесии специальными гирями для грубого и тонкого регулирования тары. Полезная нагрузка уравновешивается специальными гирями, расположенными на большой и малой шкалах весового коромысла. Весовое коромысло связано с плунжером индуктивного датчика и гидравлическим успокоителем системы. Автоматическая система регулирует напряжение на обмотках электромагнита питателя в зависимости от положения коромысла весовой системы.
Срабатывание автоматической системы происходит при отклонении весового коромысла с датчиком на 1,5—2 мм от положения равновесия. Точность дозирования ±2%. Дозаторы такого типа используются для дозировки заполнителя. Действие дозатора со шнековым питателем (фиг. 257) аналогично действию рассмотренного дозатора. В этой схеме производительность питателя определяется скоростью вращения двигателя шнека. Вследствие большой мощности двигателя в схеме автоматики применены два силовых дросселя насыщения. При отклонении коромысла от нейтрального положения меняется напряжение на якоре двигателя и, следовательно, его скорость производительность шнека. Агрегат обеспечивает регулируемую производительность до 40 m/час при точности взвешивания до ± 1%. Дозаторы такого типа обычно служат для дозирования цемента. Дозаторы с вибрационными питателями имеют производительность от нескольких килограммов до 200—250 т/час.
Дозаторы, оборудованные весовыми транспортерами с системой рычагов, имеют ряд существенных недостатков: значительную инерционность системы взвешивания, сложность и большой вес элементов весового механизма.
Дозаторы с тензометрическими весами. В последнее время разработаны весовые устройства, без перемещения взвешивающих органов. Эти системы основаны на применении различных типов тензометрических датчиков. Высокая точность в них достигнута при использовании для восприятия веса транспортера магнитоупругих или проволочных датчиков. Принципиальная схема дозатора с тензометрическими весами представлена на фиг. 258. Датчик представляет собой ферромагнитный сердечник, который при сжатии или растяжении в пределах упругости изменяет свои магнитные свойства. Упругая деформация датчика не превышает 0,06—0,006 мм, и можно считать, что изменение усилия на весовом транспортере происходит без его перемещения. При нагружении магнитные силовые линии, пронизывающие сердечник, встречают изменившееся магнитное сопротивление. Изменение магнитного потока воздействует на обмотку сердечника датчика и вызывает отклонение стрелки прибора измерения, откуда сигнал рассогласования подается на усилительно-преобразующее звено. Чувствительность системы не изменяется при нагрузках, превышающих номинальную в 10 раз.
Весовой транспортер с тензометрическим датчиком имеет привод со стороны сброса материала. Весовая рама в этом месте опирается на опорную призму. Co стороны вибропитателя рама опирается на тензометрический датчик. Лента транспортера имеет несколько скоростей движения в зависимости от диапазона производительности, что позволяет менять нагрузки на ленту в узких пределах и сохранять высокую точность дозирования во всем диапазоне производительности. Система автоматического регулирования поддерживает загрузку ленты постоянной по весу. Общий вес дозированного материала определяется учетом количества оборотов электродвигателя транспортера. Поддержание заданной нагрузки на ленте обеспечивается изменением напряжения, подаваемого на питатель от усилительно-преобразующего звена. Конструкция дозатора предельно проста, так как исключает применение сложной системы весовых рычагов; тензометрический датчик практически действует безынерционно. Чувствительность измерительной системы соответствует ±0,2% отклонения от номинальной нагрузки. Точность дозирования составляет ±1 % от номинальной производительности.
Корректирование производительности дозаторов в зависимости от изменения какого-либо параметра технологического процесса осуществляется методами дистанционного задания производительности. Схемы дистанционного изменения производительности применительно к дозаторам с весовыми системами рычажного типа представлены на фиг. 259. В схеме на фиг. 259, а перемещение заданного груза вдоль коромысла осуществляется следящей системой, в которую входят реверсивный двигатель, редуктор, червячный винт, реохорд обратной связи Roc, внешняя система, включающая реохорд задания R3, и усилительно-преобразующее устройство. В схеме на фиг. 259, б действие груза G заменено силой втягивания соленоида; схема (фиг. 259, в) представляет вариант пневматического регулятора. Давление в воздушной системе преобразуется в уравновешивающую силу посредством мягкой мембраны. В качестве датчика в этой системе могут быть использованы различные пневматические и гидравлические устройства.
Равномерная подача материалов двумя потоками легко осуществляется автоматически. При однородном материале и невысокой точности дозирования применяется упрощенная схема, представленная на фиг. 260, а. Высокая точность дозирования и транспортировка неоднородного материала требуют применения более сложных схем, одна из которых представлена на фиг. 260, б.
Дозаторы непрерывного действия благодаря высокой точности взвешивания и удобству регулирования могут быть применены для цикличного дозирования, которое может быть обеспечено с помощью реле времени.
Рассмотренные схемы автоматического регулирования производительности в общем случае могут быть использованы для регулирования производительности дозирующего устройства любого типа в зависимости от парам технологического процесса. В качестве дозирующих устройств можно применить пробковые краны трубопроводов подачи воды или битума, регуляторы подачи топлива к форсункам сушильных барабанов и т. п.