Введение 4
1 Производство железобетонных изделий и применение в данной области систем автоматизированного обогрева 7
1.1 Процессы отвердевания бетона 8
1.2 Обогрев бетона 10
1.3 Процесс изготовления мостовых балок 12
2 Описание автоматизированной системы обогрев опалубки для мостовых балок 15
2.1 Нормы и методы при изготовлении железобетонных конструкций 18
3. Обзор систем обогрева и анализ их устройства 19
3.1 Выбор терморегулятора 24
3.1.1 Механические терморегуляторы 25
3.1.2 Электромеханические терморегуляторы 25
3.1.3 Электронные терморегуляторы 26
3.2 Электронные терморегуляторы, их виды и связь с контроллером 27
4. Способы терморегулирования 33
4.1 Физика процессов терморегулирования 38
4.2 Выбор датчика температуры 39
5 Разработка греющего элемента 42
5.1 Соединение нагревательных элементов и их подключение к питанию 44
5.2 Коммутация нагревательных линий 45
6 Описание конструкции лабораторной модели 45
6.1 Расчёт параметров модели 49
6.2 Модуль автоматического управления, электрическая часть, принцип работы 58
7 Разработка и внедрение на производство системы автоматизированного обогрева опалубки для мостовых балок 59
Заключение 72
Список используемых источников 74
Купить

Системы автоматизированного обогрева находят свое применение в производстве железобетонных конструкций. В частности, такие системы нужны для производства мостовых балок. Нагревательные элементы устанавливаются в опалубку и прогревают через нее бетон до заданной температуры, а в дальнейшем поддерживают ее. Именно такая разработка и будет описана в данной диссертации.
Проектируя систему терморегулирования, мы сталкиваемся с задачей разработки структуры системы и выбора параметров её элементов таким образом, чтобы система была устойчива[1] и соответствовала требуемым показателям.
Нам необходимо задать параметры объекта управления, а затем определиться со структурой и параметрами регулятора обеспечивающего управление объектом.
Обустройство системы обогрева любого типа подразумевает расходование источника энергии, и в каждом отдельном случае нужно учитывать имеющиеся у производства мощности.
Расходование может происходить по двум принципам: бесконтрольно и равномерно или контролируемо.
Преимущества первого варианта - крайняя простота и отсутствие необходимости устанавливать элементы контроля расхода.
Отсюда же вытекают и недостатки метода — нет адаптации под условия окружающей среды (температура на улице, и в помещении постоянно меняется, и при одинаковом расходе топлива сегодня может быть слишком жарко, а завтра - холодно) и расход теплоносителя неоправданный.
Преимущество второго варианта - как раз возможность экономить расходуемые на отопление ресурсы, а, следовательно, и денежные средства. Недостаток - необходимость устанавливать дополнительное оборудование, служащее для регулирования расхода, и необходимость периодически контролировать его работоспособность.
Резюмируя сказанное выше, ясно что выбор в нашем случае нужно сделать в пользу второго варианта, в первую очередь в виду того что производство мостовых балок требует высокой точности и отлаженности производственного процесса и необходимо регулировать потребляемую мощность.
Как обоснования преимуществ регулируемой системы обогрева можно выдвинуть следующие утверждения:
1. Возможность регулировать распределение тепла по всей площади в условиях изменяющейся температуры окружающей среды;
2. Сокращение затрат энергии на нагрев и поддержание заданной температуры
3. Возможность автоматизировать процесс, в том числе с использованием сложных многокомпонентных программ нагрева/ охлаждения.
Целью диссертационной работы является разработка системы автоматизированного нагрева железобетонных изделий, анализ ее работы и внедрение получившейся разработки на производство. [2]
Задачи работы:
1. Подготовить теоретическую базу, проанализировать процессы регулирования, изучить аналоги, произвести выбор и структурирование компонентов системы.
2. Разработать нагревательный элемент, который будет соответствовать показателям мощности, пожаробезопасности и впишется в конструкцию опалубки.
3. Разработать схемы соединений нагревательных элементов.
4. Разработать систему управления.
5. Разработать лабораторную модель, провести испытания и затем произвести анализ.
6. Описать алгоритмы работы.
7. Внедрить и протестировать систему в реальных условиях на производстве.
Научная новизна.
Данная работа осуществлялась в сотрудничестве трудового коллектива Научно-производственной фирмы «Спектрон». Система не имеет аналогов способных удовлетворить требования в столь узком направлении как производство мостовых балок. Данная разработка потребовала конструкторских и научных изысканий не производимых ранее. И здесь стоит заметить, что опалубки для мостовых балок и ранее обогревались электричеством, но применяемые системы не удовлетворяли технические и производственные условия, тем самым уступая место водяному и паровому обогреву. Взявшись за данную разработку, мы должны были с помощью технического усовершенствования и принципиально новых решений достичь преимущества перед имеющимися на рынке системами.
Структура диссертации.
Диссертация состоит из семи глав, в которых содержится информация, необходимая для решения поставленных задач.
Первая глава называется «Производство железобетонных изделий и применение в данной области систем автоматизированного обогрева». Эта глава состоит из трех параграфов, в которых описываются процессы затвердевания бетона, ГОСТы и нормативы по производству железобетонных изделий, приводится технология изготовления мостовых балок, а также описывается конструкция опалубки для них. В последнем параграфе данной главы проводится обзор и анализ существующих технологий и систем обогрева бетона. [3] Во второй главе подробно разбирается устройство систем предназначенных для управления обогревом. В параграфах, которые она в себя включает, проводится выбор терморегулятора для управления нагревательной системой, анализ процессов терморегулирования, разбираются алгоритмы, способы управления и изотермические условия. В последнем параграфе данной главы проводится анализ и выбор датчика температуры. Следующая третья глава объясняет устройство обогрева, описывает выбор и разработку его элементов. Глава состоит из трех параграфов. В первом параграфе описывается разработка греющего элемента и ее результаты. Во втором параграфе объясняется выбор схемы соединений, ее особенности и принципы подключения силовой части системы нагрева. В третьем параграфе рассматривается общая схема нагревательного контура, количество отдельно управляемых линий обогрева и принцип расположения всей совокупности нагревательных элементов по площади опалубки. В четвертой главе приведены материалы и данные о разработке реальной модели. В двух параграфах, которые она в себя включает, описана конструкция и приведен расчет параметров. Пятая глава содержит информацию о программном обеспечение и алгоритмах управления. Шестая глава включает в себя испытания и эксперименты, материалы по ним и описание результатов. В седьмой главе рассказано о результате внедрения разработки на производстве. Приведен внешний вид готовой системы, описаны монтажные и пусконаладочные работы, а также результаты эксплуатации системы. [4]
Купить