Архив / 2007 / №3(31) / Рынок

Система автоматизированного управления печью обжига кирпича-сырца

С каждым годом всё больше городских жителей стремится устроить свою жизнь вдали от суеты и шума мегаполиса. Заветная мечта многих горожан: загородный образ жизни, собственный дом. Реальное воплощение этих желаний – строительство дома из кирпича – дома на века. Кирпичный дом – это свидетельство материального достатка и хорошего вкуса. Именно кирпич позволяет воплотить в жизнь любые архитектурные замыслы, создать неповторимую индивидуальную планировку, уют и домашнее тепло. Кирпич – основа строительных работ, гарантия надёжности и долговечности.

Рис. 1. Ячейка печи
Рис. 1. Ячейка печи

Сегодня строительные материалы имеют огромный потребительский спрос. Цены непрерывно растут и на готовые квартиры, и на строительные материалы: железобетонные конструкции, цемент, кирпич. Высокий спрос способствует динамичному развитию заводов по производству строительных материалов.

Одним из таких объектов по выпуску стройматериалов является кирпичный завод «Песчанка», который находится на окраине Красноярска и успешно работает уже четыре года. Объём выпуска составляет два миллиона изделий в месяц. Потребителями продукции являются строительные организации Красноярска и его окрестностей. На заводе выпускается кирпич марок М100 и М125, реже М150. В сопроводительном паспорте число после буквы «М» показывает, какую нагрузку на 1 см2 может выдержать кирпич. Если, например, вы видите М100, это означает, что такой кирпич выдерживает нагрузку 100 кг на 1 см2. При строительстве многоэтажных домов обычно используется кирпич М150, в коттеджах – М100. Параметры прочности кирпича могут находиться в пределах 75–300 кг/см2.

Рис. 2. Структурная схема системы управления
Рис. 2. Структурная схема системы управления
Рис. 4. Схема обжиговой печи и процесса обжига
Рис. 4. Схема обжиговой печи и процесса обжига

Производство строительного керамического кирпича – это непрерывный и энергоёмкий процесс. Заводская печь для обжига кирпичасырца выполнена в форме длинного тоннеля, разбитого на ячейки, со съёмным верхом (сводом ячейки). Кирпич закладывается в неё подъёмным краном, и затем ячейки накрывают сводом. В печи вмонтирован трубопровод для подачи горючей смеси – природного газа с воздухом, а также встроены термопары для измерения температуры (рис. 1).

Технология обжига включает в себя измерение температуры и регулировку положения клапанов подачи горючей смеси. Температура в печи поддерживается системой управления, состоящей из компьютера, сетевого адаптера АС3 и двадцати шести восьмиканальных измерителейрегуляторов ОВЕН ТРМ138, в соответствии с заданным технологическим графиком (рис. 2). Терморегуляторы обеспечивают работу клапанов подачи газа в каждой ячейке печи, поддерживают заданную температуру и выполняют сбор данных с датчиков температуры ТСМ–50М. В зависимости от текущего значения температуры в камере клапан подачи газа может находиться в двух положениях (ON/OFF). ОВЕН ТРМ138 был выбран для обслуживания печи благодаря удобству обслуживания и возможности передачи данных на большие расстояния.

Работа SCADA-системы «Expert»

Фото. Цех обжига кирпича-сырца на заводе «Песчанка»
Фото. Цех обжига кирпича-сырца на заводе «Песчанка»
Рис. 3. График изменения температуры ячейки во времени
Рис. 3. График изменения температуры ячейки во времени

Пульт управления технологическим процессом создан на базе персонального компьютера. Оператор управляет процессом сушки кирпичасырца с помощью SCADA-системы «Expert», структурная схема которой представлена на рис. 2. Работа системы возможна в ручном или автоматическом режиме с помощью задания алгоритмов и параметров технологического процесса.

SCADA-система «Expert» связывается по сети с приборами через OPCсервер ОВЕН. Система позволяет вести учёт всех параметров техпроцесса. Для удобства анализа в программе предусмотрена графическая и табличная формы вывода параметров температуры для каждой ячейки печи. По результатам обжига строятся графики распределения температуры в любой момент времени (рис. 3). В программе предусмотрена возможность восстановления параметров технологического процесса после аварийного отключения питания, которое, к сожалению, на заводе происходит достаточно часто.

SCADA-система позволяет вести цветовое отображение текущего состояния температуры для каждой ячейки печи с отображением зон разогрева и охлаждения кирпича. В зонах загрузки/ разгрузки термопары отключены от приборов. Текущая температура ячеек обозначается соответствующим цветом (рис. 4). Белый – холодный неуправляемый нагрев (до 200 °C). Жёлтый – разогрев (от 200 до 900 °C). Оранжевый – нормальный обжиг (950 °C). Красный – перегрев (более 1000 °C).

До внедрения автоматизированных систем управления обслуживающий персонал вынужден был вручную открывать клапан подачи газа и засекать время обжига. При таком режиме работы частым явлением был брак: пережжённый или недожжённый кирпич. Такой кирпич долго не протянет, будет разрушаться и от морозов, и от влаги. Главный показатель качества для покупателя – звук и цвет кирпича. При ударе он должен звенеть, его сердцевина должна быть более насыщенного цвета, чем края. В соответствии с ГОСТом на поверхности качественного кирпича не должно быть трещин, отколов, пятен, выцветов, отбитых и притупленных углов.

Другим серьёзным минусом ручного управления был повышенный расход газа, что приводило к удорожанию продукции.

Заключение

Система управления внедрена на кирпичном заводе «Песчанка» в июле 2006 года и работает без сбоев в круглосуточном режиме. Выбранные современные технические средства и программное обеспечение позволяют точно выдерживать технологический режим по времени и по температуре, тем самым значительно снижая трудоёмкость производственных процессов. Это обеспечивает гарантированное качество продукции, снижает её себестоимость и исключает влияние человеческого фактора. На заводе сократился расход газа более чем на 15% за счёт точной выдержки временных интервалов. Управление обжигом с помощью системы управления стало централизованным.Ведение статистики всех технологических параметров позволяет проводить анализ и принимать решения для последующей оптимизации производственного процесса.

А.С. Рыкованов, А. Н. Коваленко