УДК 666.97

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОЗИРОВАНИя КОМПОНЕНТОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ

 

TECHNICAL SUPPORT FOR DOSING COMPONENTS OF CONCRETE MIXES WITH TENZOMETRIC WEIGHT-MEASURING SYSTEM

 

Поляков С.И. (Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова, г.Воронеж, РФ)

Ухин А.С., Челышев С.Г. (Воронежский государственный технический университет, г.Воронеж, РФ)

 

Polyakov S.I. (Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov, Voronezh, Russia)

Ukhin A.S., Chelyshev S.G. (Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia)

 

Рассматриваются вопросы разработки автоматизированного управления дозированием компонентов бетонных смесей тензометрической весоизмерительной системой

The issues of developing automated control of the dosage of components of concrete mixtures by a tensometric weight measuring system are considered

 

Ключевые слова: тензометр,  дозатор, структура, управление

Key words: strain gauge, dispenser, structure, control

 

Проблема весового дозирования сыпучих тел актуальна по сегодняшний день. Ее решение требует обеспечение заданной точности дозирования, значительного повышения качества приготавливаемых смесей,  существенного сокращение перерасхода исходных материалов. Эта оптимизационная задача может быть решена успешно за счет применения современной технической базы путем разработки автоматизированной систем управления дозированием.

Появление прецизионных тензометрических дат­чиков любого конструктивного и кли­матического исполнения позволило ре­шить проблемы преобразования ин­формации о массе в электри­ческий сигнал для разнооб­разных взвешивающих и до­зирующих устройств. Основные проблемы при вы­боре технических средств – обеспече­ние высокой надежности в промышлен­ных условиях (вибрация, пыль, влага, температура) и разработка интеллекту­ального программного обеспечения, реализующего функции человеко-ма­шинного интерфейса [1, 2].

Проблема взвешивания и дозирования материалов на производстве всегда привлекала к себе повышенное внимание. Для весоизмерительных систем дискретных дозаторов компонентов бетонных получение достоверной ин­формации о дозируемой массе с преобразованием в нормированный электрический сигнал решается сейчас по-новому с появлением в последнее время прецизионных тензометрических силовых дат­чиков разнообразного кли­матического и конструктивного исполнения. Когда исчез дефицит на технические средства автоматизации выбор надежных и соответствующих требуемым метрологическим характеристикам приборов и средств автоматизации является главной проблемой в условиях резкого перепада температур, высокой влажности, сильной запыленности и повышенной вибрации. Кроме того, обеспечивающего функции человеко-ма­шинного интерфейса, создание, так называемого, интеллекту­ального программного обеспечения, также представляет определенные трудности.

Для промышленных условий бетоносмесительных установок были разработаны и внедрены за последние 20-30 лет всевозможные весоизмери­тельные и дозирующие устройства и системы. Создается банк данных, в том числе, и по динамической ошибке дозирования для последующего анализа.

Весы электронные или цифровые встраиваются в порционные дозаторы, работа таких весов основана на применении тензодатчиков промышленного варианта исполнения.

Тензодатчик, как измерительное техническое средство, имеет высокую точность обработки входного сигнала деформации. В соответствии с технической характеристикой тензометрические датчики способны обеспечить заявленную в документации на эти датчики погрешность 0,02%. Это достаточно высокий показатель для первичных силоизмерительных преобразователей.

Тензометрический модуль (рисунок 1) измеряет воздействующую силу на чувствительный элемент, в результате которого изменяется его удельное сопротивление, длина и площадь поперечного сечения. Выходной сигнал тензометрического модуля прямо пропорционален действующей силе или весу материала в бункере дозатора.

Выбор тензодатчиков как датчиков веса обосновывается следующими положениями: 1. Датчики по своим геометрическим размерам возможно использовать в весоизмерительных системах широкого диапазона дозаторов периодического действия. 2 Датчики также возможно использовать для измерения веса материала в статическом и динамическом режимах работы дозаторов и позволяют получать достоверные данные о весе дозы. Это достоинство работы тензодатчиков особенно важно при работе дискретных дозаторов компонентов бетонных смесей в тяжелых условиях. 3. Датчики обеспечивают достаточно высокую точность измерений веса дозы.

Необходимо в производственных условиях создавать достаточно комфортные условия работы тензодатчиков близких к нормальным условиям эксплуатации, так что бы тензодатчики соответствовали заявленной по технической документации точности измерений. Но это не всегда удается выполнить, так как помещение, где эксплуатируются бетоносмесительные установки по своему характеру работы, как и любой другой объект стройиндустрии, зачастую отличается повышенной влажностью внутри помещения и значительным перепадом температуры.

Рисунок 1 –  Принцип работы тензометрического модуля Z-SG на базе S-образных тензодатчиков

 

Подключение тензодатчика к вторичной измерительной аппаратуре весоизмерительной системы дозатора возможно, например, по монтажной схеме, изображенной на рисунке 2. При подключении необходимо предусмотреть расстояние, на которое будет подключен тензодатчик. Удлинение кабеля для тензодатчика может привести к потере точности преобразования веса дозы дозатора при передаче данных. Чтобы при этом восстановить точность, то необходимо воспользоваться модулем-усилителем тензодатчика. Для весовых дискретных дозаторов весоизмерительная тензометрическая система может содержать количество датчиков от 2 до 3. В этом случае датчики должны быть к вторичным цепям подключены параллельно, как показано на рисунке 2, с помощью коробок соединительных. Провода датчиков также нужно заземлить. Для этих целей должна быть применена коробка разветвительная [3].

Перед вводом датчика в эксплуатацию не лишним будет дополнительная проверка правильности подключения измерительных цепей.  По правилам работы датчика все измерительные провода должны быть экранированы, так как в непосредственной близости от весового дозатора в цехе, а также на пути прокладки измерительных проводов вероятны воздействия электромагнитных полей от силовой аппаратуры, такой как электродвигатели, магнитные пускатели, силовые кабели и тому подобное. Помехи здесь неизбежны. Поэтому измерительные кабели должны быть проложены с соблюдением требования монтажа измерительных цепей, идущих от первичных измерительных преобразователей. Датчик, как любой измерительный прибор, монтировать на объекте необходимо с осторожностью.

Датчики тензометрические выпускают разные фирмы-изготовители с различными техническими характеристиками и параметрами следующих наименований: ДСТ,  НСК К-Б-12А,  HBM, KELY, Ацп, Zemic, Utilcell.

Также в качестве датчика веса для дискретного дозатора может использован тензодатчик Т2.  Выпускаются эти тензодатчики следующего диапазона измерений от 0 до верхнего предела измерений 200, 100, 50 и 20 кг.  В качестве вторичного прибора для создания измерительного канала соединения датчика применен аналогово-цифровой преобразователь и  усилитель нормирующий НУ-420 с выходом  4…20 мА при подключении датчика к промышленному компьютеру [4].

 

Рисунок 2 – Подключение тензодатчиков к вторичной измерительной аппаратуре

 

Автоматизация процессов дискретного дозирования приведет к увеличению качества выпускаемой продукции, снижению себестоимости произведенной продукции и увеличению получаемой прибыли, что очень важно для любого предприятия в условиях рыночной экономики.

В результате были проведены экспериментальные и теоретические исследования процесса управления дозированием сыпучих материалов:

1.     Определены особенности управления процессами дискретного весового дозирования составляющих бетонной смеси,  связанные с необходимостью оперативного экспресс-анализа динамической погрешности дозирования.

2.     Предложена автоматизированная система управления дозированием составляющих смеси, отличающаяся оперативным сбором и предоставлением информации о технологических параметрах дозирования, автоматическим управлением исполнительными механизмами, высокой точностью дозирования, автоматической корректировкой параметров настройки процесса дозирования.

Список использованных источников

1.      Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления: учеб. для вузов. М.: Изд-во Оникс, 2005. 640 с.

2.      Поляков С.И. Автоматизация дозирования и учета расхода компонентов бетонных смесей: диссер-я на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Воронеж, 1994. 250 с.

3.      Поляков С.И. Исследование автоматического управления переместительными операциями на базе контроллера OMRON // Поляков С.И., Короборчев Р.Н. Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: Сб. науч. тр. по матер. Всероссийской науч.–техн. конф. 2018г. №4 (40). Воронеж: ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», 2018. 403 с.

4.      Поляков С.И. Управление процессами дозирования и смешивания в производстве древесностружечных плит // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2011. № 29. С. 111-117.