Опыт по техническому перевооружению предприятий строительной индустрии

Автор: Кротиков А. Б. , заместитель генерального директора, ЗАО «ЭЛТИКОН» г. Москва

Опубликовано: Сборник "Бетон и железобетон" N2, 2009

Основанная в г. Минске в 1991 году группа компаний «ЭЛТИКОН» за 17 лет по состоянию на начало 2009 года реализовала 403 проекта в строительной и перерабатывающей отраслях промышленности. Имея в штате около 100 высококвалифицированных специалистов: конструкторов, технологов, программистов, инженеров-наладчиков, электронщиков, группа компаний разрабатывает и реализует комплексные программы реконструкции, осуществляя шеф-монтаж технологического оборудования и монтаж систем автоматики под ключ.

Эффективное домостроение

1. Колонна сборная ЖБ
2. Плиты пустотные ЖБ
3. Монолитные несущие и связевые ригели
4. Диафрагмы жесткости
5. Панели шахт грузопассажирских лифтов
6. Лестничные марши
7. Облицовка стен вибропрессованным камнем

 

Многие недостатки, такие, как однообразие планиро­вочных решений и архитек­турная невыразительность, огромная номенклатура при­меняемых в строительстве конструкций, ограничение пролета между опорными элементами (как правило, не более 6х6.м), исключе­ны на современных домо­строительных комбинатах при строительстве сборно-монолитных зданий. У таких зданий, по сравнению с па­нельными, удельный расход металла ниже на 32.%, желе­зобетона - на 35.%, стои­мость строительства короб­ки здания - на 24.%. Сборно-монолитные здания включают несущий пространственный каркас, образованный колон­нами со свободным шагом и дисками перекрытий, а так­же поэтажно опертые на пе­рекрытия наружные стены. Причем количество элементов коробки зда­ния ограничено восемью-десятью наимено­ваниями: колонны сечением 0,4х0,4.м высо­той на 1.-.2 этажа, сваи сечением 0,35х0,35.м длиной до 14.м, плиты пустотного настила длиной до 12.м, панели шахт грузопассажир­ских лифтов, диафрагмы жесткости, вентиля­ционные блоки, лестничные марши.

Поэтажно опертые стены (наружные и пе­регородочные) возводятся из вибропрессо­ванных мелких камней или кирпича. Теплои­золяция наружных стен осуществляется с по­мощью пенополистирольных или минерали­зованных плит или ячеистобетонных блоков плотностью 350.-.400.кг./.куб. м. Для огражде­ния каркаса зданий могут использоваться и панели, если технология их изготовления предусматривает возможность изменения габаритов (главным образом длины).

Строительство включает обустройство свайного поля для отдельных блок-секций с заливкой ростверков фундаментов со ста­канами, расстановку сетки ко­лонн и их фиксацию опалуб­кой шириной 0,6.м. Опалубка изготавливается, как правило, из финской фанеры, поддер­живается двумя брусами и ме­таллическими лесами. Вместо фанерной опалубки можно использовать тонкий желе­зобетонный ригель толщиной 0,1.м с выступающей армату­рой, связывающей его с моно­литной частью ригеля.

Опалубка или тонкий ри­гель устанавливаются меж­ду колоннами. На них укла­дываются плиты пустотного настила, из­готовленные методом безопалубочного формования, которые могут быть любой длины. Они имеют высокую несущую спо­собность при пониженном вдвое расходе металла. Между торцами плит, отстоящих друг от друга на 40.см, вставляется арма­турный каркас. Бетонная смесь не только заполняет пространство ригеля, но и за­ходит в заглушенные пустоты плит на глу­бину 100.-.150.мм, образуя шпонки.

Монолитный ригель (в случае приме­нения фанерной опалубки) располагается внутри перекрытия. Он выступает из потол­ка, и в этом месте целесообразно ставить перегородку, монтировать подвесной по­толок или осветительные приборы. Одним словом, такая конструкция обеспечивает гибкость планировочных решений.

Несущая способность каркаса значи­тельно повышается за счет защемления (распора) нижней зоны плит пустотного настила. Кроме того, при пролете более шести метров плиты раздвигаются и меж­ду ними вставляется и бетонируется пло­ский арматурный каркас. В результате по­вышается жесткость перекрытия и можно возводить здания с шагом колонн 9х9.м. В зданиях со скрытым ригелем внутрен­ние перегородки могут быть возведены в любом месте. Такая возможность также обеспечивает многообразие планировоч­ных решений.

Для наружной облицовки стен могут ис­пользоваться цветные или серые (без вве­дения красителя) вибропрессованные кам­ни. В последнем случае фасады необходимо красить. Общая стоимость наружных стен снижается на 25.-.30.%.

Реконструкция бетоносмесительных узлов

Ключевым звеном современного до­мостроительного комбината, имеющего в своем составе:

• технологическую линию для безопалу­бочного формования плит пустотного на­стила, балок и других преднапряженных железобетонных изделий;
• технологическую линию для вибропрес­сования мелкоштучных изделий из бетона: стеновых блоков, тротуарных плит, борто­вых камней;
• участок формования железобетонных элементов пространственного каркаса - колонн и ригелей, а также диафрагм жестко­сти, лифтовых шахт, лестничных маршей;

является современный бетоносмеситель­ный узел, который должен соответствовать следующим критериям:

1. высокая степень автоматизации, и в том числе - компьютерный контроль за агре­гатами, потреблением сырья и выпуском продукции;
2. высокая точность дозирования ком­понентов бетонной смеси (1.% для цемен­та или извести, воды, химических добавок и пигментов и 2.% для инертных материа­лов - песка и щебня);
3. быстродействие смесителя при высо­кой однородности смеси (необходимо пере­мешивание во встречных потоках);
4. возможность автоматической коррек­ции состава смеси при изменении влажно­сти инертных заполнителей;
5. широкая номенклатура производимых смесей, и в том числе возможность готовить жесткие смеси с водоцементным отношением 0,30.-.0,35, для чего необходимо круговое впры­скивание воды в бетоносмеситель и выполне­ние ряда других специальных условий;
6. безотказная многолетняя работа в режи­ме двух- или трехсменной эксплуатации.

Производство жестких бетонных смесей слож­нее, чем выпуск раствора и товарного бетона. Время перемешивания: в серийных отечествен­ных смесителях с вертикальным валом - до че­тырех минут, в двухвальных смесителях - две минуты; в итальянских планетарных и двухваль­ных горизонтальных - до полутора минут (наше предпочтение на стороне двухвальных).

Автоматизация бетоносмесительного производства

Система автоматического управления тех­нологическими процессами бетоносмеситель­ного узла компании «ЭЛТИКОН» обеспечивает следующие функции:

1. прием заявок на приготовление смесей (местный от терминала оператора, дистан­ционный от постов заказа смесей и удален­ный по каналу локальной сети при работе в составе распределенной системы управ­ления крупным предприятием);
2. корректировка рабочих рецептов в ре­альном масштабе времени в зависимости от влажности заполнителей (1.-.2 канала из­мерения влажности);
3. прямое цифровое управление весодо­зирующим оборудованием (3.-.7.многокомпо­нентных дозаторов любого типа) с адаптаци­ей к скоростным характеристикам матери­альных потоков и состоянию оборудования, а также с предоставлением возможности ра­ботать в зоне как отрицательных, так и поло­жительных допусков дозирования;
4. прямое цифровое управление оборудо­ванием смесительного отделения (1.-.2.сме­сителя любого типа) с контролем загрузки смесителя и объективным определением завершения процесса смешивания;
5. прямое цифровое управление трактами подачи сырья в расходные бункеры;
6. прямое цифровое управление тракта­ми выдачи готового продукта;
7. объективный первичный учет и реги­страция расхода сырья и выхода готовой продукции;
8. учет и регистрация выполнения зая­вок на приготовление смесей;
9. регистрация действий оперативно­го персонала;
10. регистрация состояния основного технологического оборудования;
11. поддержка протоколов обмена опе­ративной и нормативно-справочной ин­формацией по каналам RS-485 и Ethernet при работе в составе распределенной си­стемы управления предприятием.

Реконструкция складов цемента

Бесперебойную работу бетоносмеситель­ного узла, получение паспортной производи­тельности обеспечивают также техническое перевооружение и автоматизация складов це­мента и складов инертных материалов.
АСУ складом цемента предназначена для контроля управления оборудованием складов цемента различных объемов и кон­фигураций (в том числе с приемным устрой­ством разгрузки вагонов-хопперов) в авто­матическом, полуавтоматическом и ручном дистанционном режимах работы.

В состав типовой комплектной поставки тех­нологического оборудования склада входят:

При этом обеспечиваются:

• выбор источников и приемников по ука­занию оператора или автоматически с уче­том марок цемента и уровней заполнения;
• установка механизмов пе­реключения потока в тре­буемые положения (подго­товка трассы) с включением звонков предпусковой сиг­нализации;
• запуск работы насосов в ци­клическом режиме и кон­троль их функционирова­ния до окончания перека­чивания;
• контроль состояния трассы и всех необходимых условий во время перекачивания, ав­томатический останов про­цесса и выдача сообщений оператору в случае обнару­жения откло­нений;
• прекращение процес­са перекачивания по коман­де оператора, или по запол­нению емкости приемника, либо опустошению емкости источника;
• продувка использовав­шихся участков трассы для осво­бождения от материала;
• учет выполнения опера­ций перекачивания (журнал работы) с фиксацией време­ни, марки цемента и уровней заполнения в начале и в кон­це перекачивания.

Система обеспечивает:

Реконструкция складов инертных материалов. Оборудование для размораживания и обогрева

Современные системы адресной доставки бетона

Связующим звеном между бетоносмеси­тельным узлом и производственным цехом комбината ЖБИ является система адресной доставки бетона. Существующие системы - это неавтоматизированные СМЖ-телеги с дон­ной выгрузкой, с очень низкой скоростью передвижения. В некоторых случаях узлы доставки бетона не имеют не только постов заказа бетона, но и элементарных концевых выключателей в местах выгрузки бетона, а так­же индикации положения шибера.

Современные автоматизированные си­стемы адресной доставки бетона могут иметь следующую комплектацию и харак­теристики:

У односекционного бетоносмесительно­го узла (два бетоносмесителя):

1. одна поперечная телега с нижним че­люстным затвором, которая принимает бе­тон с первого или второго смесителя и пе­регружает его в соответствующий кюбель или воронку (лоток) непосредственной вы­грузки товарного бетона в автомиксер;
2. один или два продольных кюбеля для бы­строй доставки в производственный цех на конкретную точку выгрузки, в зависимости от сигнала АСУ c поста заказа бетона;
3. портал или полупортал со своим кюбе­лем, который принимает бетон от продоль­ного кюбеля и выдает его на формовщик, находящийся на одной из дорожек (напри­мер, пролета формования пустотных плит безопалубочным способом);
4. кюбельные трассы могут быть как мо­норельсовыми, так и бинарными; прямоли­нейными и с углами поворота; электроснаб­жение осуществляется с помощью троллей­ной системы питания;
5. продольные кюбели имеют линейную скорость от 1 до 4.м./.сек, внутренний объем от 1 до 3 куб. м, и благодаря регулируемому электроприводу, состоящему из асинхрон­ного двигателя и преобразователя частоты, осуществляется плавный разгон и торможе­ние, а также прохождение прямолинейных участков на номинальной скорости.

Двухсекционный бетоносмесительный узел (4 бетоносмесителя) комплектует­ся двумя поперечными телегами и мо­жет иметь от 2 до 4 продольных кюбелей. Основными критериями определения ко­личества кюбелей, их внутреннего объема, номинальной линейной скорости передви­жения и других параметров системы адрес­ной подачи бетона являются номенклату­ра и объем формуемых изделий, а также производительность формующих линий. АСУ адресной доставки бетона полностью взаимосвязана с АСУ бетоносмесительно­го узла. Оператор, который управляет при­готовлением бетона на БСУ, может не толь­ко видеть на своем мониторе все действия узлов адресной подачи бетона, но и управ­лять данной системой.

Оборудование для рециклинга бетона

Актуальным направлением в последнее время становится рециклинг (ресайклинг) бетона. С помощью рециклинговых уста­новок появляется возможность не только уйти от загрязнения территории комбина­та ЖБИ, но и получить экономию цемента за счет использования в приготовлении бетона шламовой воды. Данные установ­ки принимают остатки бетона после про­мыва автомиксеров, бетоносмесителей, кюбелей, формующих агрегатов и разде­ляют их на две фракции - твердые мате­риалы (фракции 0,15.-.50.мм) и шламовую воду с включениями (фракции 0.-.0,15.мм).  В дозировочное отделение бетоносмеси­тельного узла устанавливается специаль­ный дозатор шламовой воды. Подавая спе­циальным насосом шламовую воду в такой дозатор и используя ее при приготовлении бетона, можно получить 12.-.20.% экономии цемента. Данная установка и весь рециклин­говый узел работают в автоматическом ре­жиме, поскольку являются частью системы АСУ ТП бетоносмесительного узла. Реци­клинговая установка может иметь произ­водительность по промыву автомиксеров от 5 до 20 шт../.час.

Начавшийся в 4 квартале 2008 года фи­нансовый кризис сильно осложнил развитие строительной отрасли России. Но те пред­приятия - производители бетона и железо­бетона, которые осуществили техническое перевооружение и внедрение новых техно­логий в докризисный период, имеют более устойчивое положение на рынке.

В качестве примера можно привести сло­ва генерального директора одного из за­водов ЖБИ в Сибири: «Я по натуре не пес­симист и не оптимист. Я реалист. Поэто­му понимаю, что будет еще хуже. Но мы в какой.то степени к этому кризису под­готовились. Честно говоря, мне казалось, что коллапс начнется в 2009 году, но жизнь внесла свои коррективы. Я даже не знаю те­перь, то ли я сознательно готовился к этой ситуации, то ли предчувствовал, но мы за­благовременно реализовали на заводе программы по ресурсосбережению, осу­ществили серьезную модернизацию. Ре­зультат не заставил себя ждать. У нас, на­пример, два подразделения теперь работа­ют на новом оборудовании - растворный и бетонный цеха. Там установлены компью­теры, все управление автоматизировано, численность персонала сведена к мини­муму. Если до октября 2008 года в одном только бетонном цехе работало полсот­ни человек, то теперь эти цеха, включая складские помещения, обслуживают всего семнадцать человек. Мы изменили режим работы и пересмотрели загрузку по всему заводу. Оказалось, что у нас некоторые со­трудники, по сути, без дела болтались. Так что произошедшее на заводе сокращение кадров связано не только с уменьшением количества рабочих мест, но и с проведен­ными техническими и организационными мероприятиями, благодаря которым мы, помимо прочего, еще и существенно по­высили производительность труда. Это очевидный факт.»

Другой пример грамотного планиро­вания и управления бетонным заводом в одном из областных центров Приволж­ского федерального округа. Реконструк­ция и автоматизация первой секции БСУ (2 бетоносмесителя) завода были завер­шены инженерами-наладчиками «ЭЛТИКОН» к 1 декабря 2008 года. Благодаря ново­му технологическому оборудованию и АСУ «Бетон-iPC» за 3 последующих (кризисных!) месяца завод увеличил на 50.% отгрузку то­варного бетона более высокого качества, и это в условиях снижения регионального рынка бетона примерно в 2 раза. При этом была оптимизирована штатная структура предприятия с 70 до 50 человек. С 1 квар­тала 2009 года на заводе начался второй этап полного технического перевооруже­ния и автоматизации предприятия: вто­рая секция БСУ - для производства кон­струкционного бетона, внедрение системы по размораживанию и обогреву инертных материалов, системы адресной доставки бетона и др.

Стабилизация водоцементного отношения бетона с помощью влагомеров немецкой фирмы FRANZ LUDWIG

В бетонном производстве хорошо зарекомендовал себя микроволно­вый метод определения влажности. При использовании данного метода не требуется наличие пробоотборни­ков, измерения не являются поверх­ностными, а охватывают большую массу материала, метод имеет высо­кую скорость измерений, высокую точность и достоверность результа­тов.

Прибор, реализующий данный принцип измерения, действует сле­дующим образом. Под действием СВЧ-поля молекулы воды (диполи) начинают совершать колебательные и вращательные движения, ориенти­руясь с частотой поля по его электри­ческим линиям. Благодаря этому опре­деленная часть энергии поглощается. При расчете отношения учитывается как поглощенная, так и излученная мощность. Это отношение отражает пропорциональное содержание влаги в материале.Разработанный метод определения отношения обнаруживает устойчи­вость к помехам, так как колебания мощности, вызванные, например, изменениями температуры или есте­ственным старением элемента, по­стоянно компенсируются в самом зон­де, так как оба изменения появляются как в числителе, так и в знаменателе отношения. Как правило, микроволно­вые измерительные датчики работают в диапазоне 433,92 МГц или 2,45 ГГц, имеют сравнительно низкую потребля­емую мощность - менее 10 Вт, низкую излучаемую мощность - менее 10 МВт, и конструктивно выполнены в виде единого блока (измерительной голов­ки), в котором содержатся и излучатель, и приемник. «ЭЛТИКОН» в сотрудниче­стве с компанией Franz Ludwig GmbH, Германия, которая действует на рынке разработки и производства систем из­мерения влажности уже 35 лет, про­изводит внедрение и установку узлов измерителей влажности, являющихся важной частью АСУ «Бетон-iPC».

Вариант монтажа зонда - в бункере сыпучих материалов. Влажность мате­риала по всему объему бункера носит достаточно неравномерный характер, например, после засыпки бункера мате­риалом с открытой площадки хранения большая влажность будет вверху, а по­сле достаточно длительного перерыва в работе сверху влажность становит­ся минимальной, в то время как снизу может быть перенасыщение влагой. В данном случае место установки зонда следует выбирать в месте выпуска ма­териала непосредственно над заслон­кой затвора, а сами измерения прово­дить в момент дозирования, чем будет обеспечиваться наибольшая точность определения влажности практически всего объема материала, дозируемого порциями в результате техпроцесса. Оптимальные давление и истечение измеряемого материала достигаются при установке зонда в середине потока под углом 45°.
Однако в условиях бетонного про­изводства монтаж измерительного зонда в бункере не всегда приемлем: количество бункеров сыпучих мате­риалов может достигать двух и более на один смеситель, и монтаж зондов в каждом из них ведет к существен­ным материальным затратам и услож­нению системы АСУ. Как выход - монтаж зонда измерения влажности или на конвейере-дозаторе, или не­посредственно в дозаторе материала. Но и в этом случае происходит учет только начальной влажности сыпучих компонентов смеси и не принимается во внимание один из самых важных ее составляющих - цемент, каждая мар­ка которого имеет собственное влаго­поглощение, и по этому фактору идет различие не только между марками, но и различие по одной марке в зависи­мости от производителя цемента.

Поэтому при производстве бетона оптимальным местом выбора установ­ки зонда измерения влажности являет­ся смеситель. Все материалы (песок, ще­бень, цемент, химдобавки) дозируются и загружаются в смеситель. Проводит­ся сухой замес, время которого задано и зависит от времени гомогенизации для конкретного смесителя. По окон­чании сухого замеса проводится изме­рение влажности смеси. Далее, исходя из начальных данных (водоцементный показатель, количество цемента, объем замеса, номер рецепта), рассчитывается необходимое количество воды, которое дозируется в смеситель, и проводится влажный замес бетона. Место установ­ки зонда выбирается в зависимости от типа смесителя. В смесителе плане­тарного типа или с круглым корытом зонд, как пра­вило, устанав­ливается в дно, в смесителе Ай­риха - в боковой лемех или на спе­циальный кре­пежный стержень. В смесителях с од­ним или двумя го­ризонтальными валами зонд мон­тируется в боко­вой стенке.

При данном способе измере­ний происходит учет не отдель­ных компонен­тов, а всех состав­ляющих в целом, что позволяет до­биться стабиль­ных результатов при каждом за­месе. Это особен­но важно при ис­пользовании современных технологий про­изводства ЖБИ, работающих с жесткими или полужесткими бе­тонными смесями с низким водосо­держанием, использующимися в про­изводстве высокопрочных изделий, отличающимися повышенной морозо­стойкостью и водонепроницаемостью, а также при производстве тротуарной плитки методом вибропрессования.

В настоящее время системы измере­ния влажности, построенные на основе монтажа зонда в смеситель и подклю­чения к системе автоматизированного управления, успешно работают на мно­гих предприятиях, например РУП «Спецжелезобетон» г. Микашевичи, ООО «ЭКО» г. Ярославль, ООО «Ев­роБЕТОН» г. Киров, ЗАО «Аэродром­строй» г. Ялуторовск, ЗАО «Рузский дом» пос. Тучково МО, ООО «Жил­строй» г. Пенза, ООО «Строитель плюс» г. Ярославль, а также более чем у 40 предприятий-производителей бето­на и железобетона.

Микроволновые зонды измерения влажности производства компании Franz-Ludwig, Германия, зарегистри­рованы в Государственном реестре средств измерений под №.28748.-.05, допущены к применению в Россий­ской Федерации и имеют сертификат об утверждении типа средств измере­ний №.20060, выданный федеральным агентством по техническому регулиро­ванию и метрологии.

Литература.

1. АСУ процессами приготовления бетон­ных смесей. Журнал «СТА», №.1./.1996.
2. Пахоменко А., Починчук Н., Шипи­цин С. Автоматизированная система управ­ления технологическим процессом произ­водства бетонных смесей. Журнал «СТА», №.1./.2005.

Статья в формате PDF