Точность дозирования материалов напрямую влияет на стабильность рецептуры бетонной смеси. Проблемы начинаются, когда фактическая погрешность выходит за эти пределы или становится систематической. Даже превышение на несколько процентов при большом объёме производства может приводить к заметному перерасходу.
Например, на заводе с выпуском около 10 000 м³ смеси в месяц лишние 5 % цемента и заполнителей могут превращаться в десятки тонн перерасхода. В пересчете на стоимость материалов это уже больше миллиона рублей в год.
Разберемся, где именно в узле дозирования инертных материалов возникают такие отклонения и как их выявляют на действующих бетонных заводах.
Что считается допустимой погрешностью дозирования
Требования к дозированию материалов при производстве бетонных смесей установлены нормативными документами.
Согласно требованиям приготовления бетонных смесей, погрешность дозирования весовыми дозаторами не должна превышать:
-
±2 % для цемента, воды, химических и минеральных добавок;
-
±3 % для заполнителей.
С точки зрения метрологии корректнее говорить не о «погрешности дозирования», а о точности взвешивания дозаторов. В нормативных документах используется термин «погрешность», но фактически речь идет о характеристиках весового оборудования.
Точность взвешивания определяется дискретностью показаний весового индикатора и корректностью работы тензометрической системы. Чтобы обеспечить соответствие требованиям стандарта, весовые дозаторы проходят поверку или калибровку.
Поверка применяется для оборудования, включенного в государственный реестр средств измерений. Большинство дозаторов бетонных заводов в этот реестр не входят, поэтому чаще выполняется калибровка.
Это связано и с особенностью отрасли. Бетонная смесь продается не по массе, а по объему — в кубических метрах. Поэтому требования Федерального закона № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», которые обязывают использовать поверенные весы при торговых операциях, здесь не применяются.
По сути процедуры поверки и калибровки схожи. Основное различие заключается в статусе оборудования и оформляемых документах.
Особенности калибровки дозаторов
Плановая калибровка или поверка дозаторов проводится примерно раз в шесть месяцев. Для корректной проверки необходимо использовать гири, масса которых приближается к наибольшему пределу взвешивания дозатора. Только в этом случае можно оценить точность оборудования во всем рабочем диапазоне.
При проверках часто используют гири значительно меньшей массы: около 500 кг. В этом случае проверка проводится не во всем диапазоне работы дозатора. При увеличении массы взвешиваемого материала в реальной работе это может приводить к росту фактической погрешности. Частично компенсировать такие отклонения позволяет корректировка параметров работы АСУ.
Почему реальная точность отличается от результатов калибровки
Поверка или калибровка дозаторов проводится в стационарном режиме, когда оборудование находится в покое.
В этих условиях можно откорректировать настройки весов и добиться соответствия нормативным требованиям. Если тензодатчики исправны, практически любой дозатор после такой настройки покажет требуемую точность.
Но реальная работа бетонного завода происходит в динамике.
Во время производства:
-
материал подается непрерывным потоком;
-
оборудование испытывает вибрации;
-
масса регистрируется во время движения материала;
-
показания тензодатчиков могут колебаться.
Поэтому точность дозирования зависит не только от механики дозатора, но и от алгоритмов системы управления.
АСУ должна учитывать сразу несколько параметров:
-
сколько материала продолжит падать после закрытия затвора;
-
плотность и характеристики материалов;
-
параметры подачи;
-
колебания показаний датчиков из-за вибраций.
Система управления должна обеспечить точное взвешивание не в лабораторных условиях, а в реальном производственном цикле, где одновременно важны и точность, и скорость работы.
Как устроен узел дозирования инертных материалов
Узел дозирования заполнителей — это система оборудования, обеспечивающая подачу, взвешивание и транспортировку материалов в смеситель.
Типовая схема выглядит следующим образом:
бункеры заполнителей → механизм подачи → весовой дозатор → сброс → транспортировка в смеситель
Основные элементы узла:
Силосы. В них хранятся песок и щебень различных фракций. Для предотвращения зависания материала могут использоваться виброактиваторы.
Шиберные затворы. Пневматические заслонки, регулирующие подачу материала из бункера.
Весовой дозатор. Устанавливается на тензодатчиках и измеряет массу подаваемых заполнителей.
Тензометрическая система. Передает сигнал о массе материала в систему управления.
Сборный конвейер. Подает взвешенные компоненты в бетоносмеситель.
АСУ бетонного завода. Управляет работой узла дозирования, фиксирует показания датчиков и формирует команды исполнительным механизмам.
Где чаще всего возникает погрешность
Если рассматривать весь узел дозирования — от подачи материала до его сброса — отклонения могут появляться на разных этапах. Однако в реальной эксплуатации чаще всего они возникают на стадии подачи заполнителей.
Типичная причина — работа шиберных затворов.
После команды на закрытие поток материала не останавливается мгновенно. Часть заполнителей продолжает падать в дозатор. Кроме того, отдельные фракции могут попасть в зону закрытия заслонки и задержаться в ней. В результате в дозатор может поступить больше материала, чем было задано рецептурой.
При высокой производительности установки система управления иногда пытается компенсировать перевес на следующем замесе, но сделать это удается не всегда. По наблюдениям технологов, именно в зоне подачи заполнителей чаще всего возникают фактические отклонения навески.
Роль механики узла подачи
На стабильность дозирования влияет и состояние механических элементов подачи.
К ним относятся:
-
шиберные затворы;
-
механизмы подачи материала;
-
направляющие и лотки;
-
высота падения материала в дозатор.
Одна из распространенных проблем — неплотное закрытие затвора, когда часть материала оказывается между створками заслонки и продолжает поступать в дозатор. Но наиболее заметные отклонения обычно возникают при неисправностях тензодатчиков или нарушениях их работы.
Влияют ли свойства материалов на точность дозирования
Распространено мнение, что влажность песка, налипание материала на стенки бункера или сегрегация фракций напрямую вызывают погрешность дозирования. Но, по мнению технологов, это не совсем так. Важно разделять два типа отклонений: технологические и метрологические.
Метрологическая погрешность — это ошибка измерения массы. Она определяется характеристиками весового дозатора: дискретностью, состоянием тензодатчиков и корректностью калибровки.
Например, если требуется дозировать 1 кг материала, а шаг показаний весов составляет 0,1 кг, фактическая точность будет около 10 %, что превышает нормативные требования.
Технологическая погрешность — это отклонение фактической навески от заданной, которое возникает из-за нестабильной подачи материала.
Свойства инертных материалов влияют именно на технологическую часть процесса:
-
скорость подачи материала;
-
равномерность потока;
-
работу механизмов подачи.
Как на заводе проверяют точность дозирования
Точность дозирования оценивают не только по результатам калибровки, но и косвенными методами.
Например, сравнение массы произведенной смеси с расходом материалов по данным системы управления.
-
взвешивают пустой автобетоносмеситель;
-
взвешивают машину после загрузки смеси;
-
сравнивают фактическую массу бетона с расчетной массой материалов по отчету БСУ.
Также анализируют остатки материалов на складах. Наиболее заметны отклонения по расходу цемента и химических добавок.
Реальный кейс специалиста «ТензоТехСервис»
Рассмотрим действие узла дозирования на примере проекта ХСК Инжиниринг, Норильск, где на заводе «Российского производителя» выполнили модернизацию с заменой дозаторной группы и внедрением АСУ ТП.
До модернизации завод работал в ограниченном режиме: управление было фактически ручным, а часть дозирования выполнялась по упрощённой схеме. Например, дозирование воды шло через расходомер, то есть система не обеспечивала тот уровень точности и повторяемости, который нужен для стабильной работы БСУ.
После модернизации завод перевели на автоматический режим управления, а дозирование — с импульсного на аналоговое. Это дало сразу несколько эффектов.
Во-первых, выросла производительность:
до модернизации — около 15–18 м³/ч, после — 28–30 м³/ч.
Во-вторых, повысилась точность дозирования — до 99,8%, а вместе с ней и стабильность качества смеси.
В-третьих, завод получил нормальную отчётность по замесам, расходу материалов и выпуску продукции. До этого такой управленческой информации фактически не было.
Заключение
Точность дозирования на бетонном заводе формируется работой всей системы: калибровкой дозаторов, механикой подачи и настройками АСУ. Поэтому при отклонениях важно анализировать работу всего узла дозирования. Такой подход позволяет быстро найти источник проблемы и восстановить стабильную работу установки.
Если на вашем бетонном заводе возникают проблемы с точностью дозирования или стабильностью навесок, свяжитесь со специалистами «ТензоТехСервис». Инженеры компании проведут диагностику узла дозирования и подберут решение для его настройки или модернизации