Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство строительных материалов

Производство строительных материалов

Cпоры о том, какую из профессий считать древнейшей не утихают до сих пор.
Мы ни в коей мере не хотим обидеть уважаемых специалистов широкого профиля, но, вопреки расхожему мнению, проституция и примкнувшая к ней журналистика, в этом рейтинге, стоят далеко не на самых первых местах.
А вот производство строительных материалов, по заверениям археологов, началось ещё задолго до появления первых айфонов, в эпоху позднего палеолита, когда человеку впервые захотелось съехать из тесной первобытной пещерки и построить просторное современное жильё или хотя бы попасть в программу пещерной реновации.

«И познал Каин жену свою; и она зачала и родила Еноха. И построил он город; и назвал город по имени сына своего: Енох»
Ветхий завет. Бытие: Глава 4 Стих 17

Пожалуй, первым из ныне существующих строительных материалов, был произведён кирпич. Глина, вода и солнце, плюс немного терпения – основные составляющие качества продукта в те времена. Прошли тысячелетия и практически ничего не изменилось. Только вместо солнца появились кольцевые и туннельные печи обжига, а вместе с ними и термопары.
Именно в процессе обжига кирпич обретает свои лучшие свойства: твердость, долговечность, устойчивость к влаге и морозостойкость.
А ещё – красоту. Но об этом позже.

Процесс обжига требует постепенного нагревания, доведения до определенной температуры и выдерживания при этой температуре строго определённое время. От точности зависит качество. И количество нулей в счёте за газ.

Вначале кирпич нагревают до температуры 120 градусов для того, чтобы из него испарилась вся влага. Затем, для выгорания примесей органического происхождения и окончательного вывода жидкости, его прогревают до 600 градусов. На следующем этапе, температура обжига кирпича составляет уже 920—980 градусов. При этом начинается усадка глины, приобретается прочность. В этих условиях кирпичный блок некоторое время закаливается и томится. На завершающем этапе полученный строительный материал охлаждают. Если во время термической обработки не было нарушений технологии, цвет блока будет оранжево-красный, а структура однородной.
А как можно не нарушить технологию, если у вас термопары «не той системы»?
Отдельная история – это нанесение специальных окрашивающих покрытий, например, ангобов. Обработка ангобированного кирпича при разных температурах даёт совсем разные результаты по окрашиванию.
Такие же строгие требования к температуре процессов и при производстве керамической плитки, керамогранита, бетона, гипсокартона, стекловокна, алюминиевого профиля, впрочем, как и на любом другом современном производстве, где качество и себестоимость продукции входит в числе приоритетов.
Чаще всего при производстве строительных материалов используются термопары с металлическими защитными оболочками (00-TMT и 10-TMM), а так же термопары с керамической защитной трубкой (05-TKT и 15-TKM). Керамика лучше переносит высокие температуры, но боится термоударов. Поэтому предлагается и компромиссный вариант: внутри керамика, снаружи — термостойкий металл.
Для контроля температуры в труднодоступных местах, удобно применять гибкие термопары серии 20-TOM. Их длина практически не ограничена, а минимальный диаметр может быть всего 0,5 мм. Популярны у производителей и термометры сопротивления 52-WOS и 55-WES.
Для производителей стекловолокна и теплоизоляции, самыми востребованными позициями будут термопары, предназначенные для долговременной работы внутри стекловаренной печи: это, в основном, 08-TMP , с учётом конструктивных особенностей для такого применения, а также 05-TKT , 00-TMT , 10-TMM и другие.
В литейном производстве, при изготовлении алюминиевого профиля или при оцинковке стальных строительных конструкций, весьма полезными будут угловые термопары 30-WTE и 35-WGG. А для периодических замеров в расплавах, идеально подходят так называемые измерительные удочки. Специальные виды датчиков температуры (как правило, это 14-TES или 55-WES) разработаны для установки в экструдерах, где главным разрушающим фактором является уже не температура, а высокое давление продукта и абразивный износ. Поэтому они оснащаются прочными защитными наконечниками специальной формы, которые не только не ухудшают быстродействие датчика, но и не ломаются. По крайней мере, сразу…

Читайте так же:
Полый кирпич для печки

Если вы производитель строительных материалов, то нам есть о чём поговорить…

Измерение высоких температур в печах. Мелочей быть не может

Высокие температуры (от 400–500 °С) в промышленности чаще всего измеряют термоэлектрическими преобразователями – термопарами. Но случается, что при установке и эксплуатации таких датчиков не соблюдаются рекомендации производителей. Термопары быстро выходят из строя, перестают соответствовать заявленным метрологическим характеристикам. В данной статье приведены результаты моделирования и эксперимента, проведенных на термопреобразователях, выпускаемых компанией ОВЕН. Сравнивались различные варианты установки датчика на печь при нескольких значениях измеряемых температур, в результате чего выработаны рекомендации для долгой бесперебойной эксплуатации термопар.

OWEN.png

Общая информация о термопарах

Термопара – один из наиболее распространенных датчиков температуры, применяемых в промышленности. В общем случае датчик представляет собой две проволоки из разнородных металлов, спаянных с обоих концов. Один спай – «горячий» – погружается в среду с измеряемой температурой, другой – «холодный» – находится при постоянной температуре (обычно 0 ˚С). В этом замкнутом контуре возникнет термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), и она будет зависеть только от разницы температур спаев. Встроив в этот контур милливольтметр, можно измерять термоЭДС, которая в данном случае будет зависеть только от изменения температуры «горячего» спая, так как «холодный» спай находится в изотермических условиях. Сразу оговоримся, что приведенная выше схема – это общее определение термопары, и так трудоемко измеряли ее ТЭДС только исследователи. Сейчас все гораздо проще: «холодный» спай нет необходимости поддерживать при постоянной температуре, поправку делает вторичный прибор – измеритель или контроллер, который также выполняет роль милливольтметра.

Термопара, помещенная внутрь защитной арматуры, снабженная головкой для подключения удлинительного кабеля или кабельным выводом, имеет право называться термоэлектрическим преобразователем (рис. 1), но в обиходе для краткости такие датчики все равно называют термопарами.

Ris_1.png

Рис. 1. Термоэлектрический преобразователь

Современные производители предлагают широчайший ассортимент термоэлектрических преобразователей практически под любую задачу. Различные материалы чехлов – стали, сплавы, керамика, полимеры – защищают термоэлектроды от агрессивных и высокотемпературных сред. Различные выходные сигналы – нативный (мВ), аналоговые (0(4)…20 мА, 0. 10 В), цифровые (HART, RS‑485, Foundation Fieldbus и др.) – позволяют встраивать эти датчики в любые системы автоматизации.

Огромный выбор модификаций датчиков температуры зачастую вынуждает обращаться за дополнительными консультациями к техническим специалистам компании-производителя: нужно учесть все «подводные камни» применения датчика, специфику его монтажа, подобрать дополнительное оборудование и т. п. Ошибка в подборе первичных преобразователей может дорого обойтись. Бывают случаи, когда из-за неверного подбора датчика идет в брак вся термообрабатываемая продукция. Например, долго не прослужат термопары типа ХА (хромель-алюмель) при установке на печь, в атмосфере которой содержится 2–3 % кислорода: селективное окисление хрома в хромеле приведет к уменьшению его ТЭДС и коррозии термоэлектрода («зеленая гниль»). При использовании термопар ХА, ХК (хромель-копель), НН (нихросил-нисил) в восстановительной атмосфере (где присутствуют, в частности, монооксид углерода СО или водород Н2) необходимо надежно защитить термоэлектроды от негативного воздействия среды. Например, можно выбрать термопреобразователи на основе КТМС (кабель термопарный с минеральной изоляцией в стальной оболочке).

Читайте так же:
Пустотелый кирпич как крепить

Датчики с кабельным выводом на основе КТМС – одни из самых простых по конструкции. Но в подборе и эксплуатации таких датчиков также имеются тонкости, которые необходимо учитывать. Об этом – в сегодняшней статье.

В качестве примера рассмотрим термопару на основе КТМС с кабельным выводом ОВЕН ДТПХхх4. Чаще всего такие модели термопреобразователей (рис. 2, 3) устанавливаются на печи различных производств – от обжига кирпича до металлургии. С их помощью измеряют температуры садки, атмосферы печи, уходящих газов в дымовом тракте.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Общий вид датчика температуры с кабельным выводом на основе КТМС ОВЕН ДТПХхх4

Ris_3.png

Рис. 3. Конструктивное исполнение ОВЕН ДТПХхх4

Монтажная (погружная) часть L представляет собой гибкий КТМС, внутри которого в заглушенном конце расположен «горячий» спай. КТМС может быть различного диаметра D: от 1,5 до 4,5 мм. Выбор диаметра зависит от размера монтажного отверстия, необходимости изгиба, уровня измеряемых температур. Кабельный вывод l такого датчика обычно изготавливается из термопарного кабеля в силиконовой оболочке, который служит для подключения термопары ко вторичному прибору и обычно находится снаружи объекта измерения при относительно невысокой температуре (до 200 °C).

Номинально-статические характеристики (НСХ) таких датчиков по ГОСТ 8.585 – ТХА (К), ТХК (L), ТЖК (J), ТНН (N). Наиболее высокую температуру можно измерять термопарами с НСХ типов К и N – 900…1250 °C. Последняя температура измерения справедлива только для типа N. Также в конструктиве такого датчика присутствует тонкостенная металлическая трубка диаметром 6 мм и длиной 50 мм – так называемая переходная втулка (рис. 3). Внутри нее находится соединение выводов термоэлектродов КТМС с термоэлектродами термопарного силиконового кабеля.

При монтаже на объект измерения (например, печь) допускается погружать термопару на всю длину монтажной части L, но при условии, что при эксплуатации датчика температура на переходной втулке не должна превышать 200 °C. Если это условие будет нарушено, то силиконовая изоляция начнет деформироваться и оплавляться, оголяя термоэлектроды и разрушая соединение «КТМС – кабельный вывод». При подборе и монтаже датчика обязательно нужно учитывать это условие. Иногда просчет в определении температуры на переходной втулке влечет за собой выход из строя десятков дорогостоящих датчиков, остановы печей и миллионные убытки. Трудность в том, что на температуру переходной втулки влияет несколько условий: максимальная температура в печи, толщина стенки печи, материал футеровки печи, температура окружающего печь воздуха, тип монтажа датчика (горизонтальный или вертикальный) и самое важное – расстояние от внешней поверхности печи до переходной втулки.

Моделирование нагрева

Инженерами компании ОВЕН были смоделированы максимально жесткие условия по температуре эксплуатации такой модели датчика: температура в рабочем пространстве печи 1250 °C, в печь погружена термопара типа N с диаметром монтажной части 3 мм, материал оболочки КТМС – Nicrobell. Монтаж вертикальный, в отверстие в своде печи.

Материал свода печи – шамотно-волокнистые плиты ШВП‑350. Снаружи они покрыты металлическим тонкостенным кожухом. Температура окружающей среды 60 °C. Симуляция проводилась в программно-техническом комплексе Solid Works, который позволяет проводить тепловые расчеты и строить модели нагрева твердых тел.

Читайте так же:
Перегородки кирпич или гвл

В табл. 1 представлены два варианта моделирования условий эксплуатации датчика:
— модель № 1 – переходная втулка расположена вплотную к внешней поверхности печи (кожуху);
— модель № 2 – переходная втулка расположена на расстоянии S = 30 мм от внешней поверхности печи (кожуха).

Таблица 1. Два варианта моделирования условий эксплуатации датчика

Tab_1.png

На рис. 4а представлен температурный градиент по длине датчика при полном погружении в печь. Таким образом, при данных условиях эксплуатации втулка нагреется практически до 300 °C, что недопустимо.

На рис. 4б видно, как меняется температура монтажной части датчика по мере удаления от раскаленного рабочего пространства печи в случае большей толщины футеровки и удаления втулки всего лишь на 30 мм от стенки; на самой втулке температура практически 100 °C, что вполне допустимо. При таких условиях эксплуатации термопреобразователь прослужит годы.

Ris_4_small.png

Рис. 4. Варианты моделирования условий эксплуатации датчика: а – модель № 1. Распределение температур по длине датчика, датчик полностью погружен в печь; б – модель № 2. Распределение температур по длине датчика, втулка отодвинута от стенки печи на расстояние S отступа = 30 мм (увеличить изображение)

Эксперимент на реальной печи

Затем инженеры ОВЕН провели эксперимент на реальной печи при наиболее распространенных температурах термообработки: 700, 900 и 1000 °C. Объект измерения – трубчатая печь МТП‑2 М‑50-500. Маркировка испытываемой термопары – ДТПК444-09.200/3,0С.1, диаметр монтажной части 4,5 мм, длина L – 200 мм. Общий вид стенда для проведения эксперимента приведен на рис. 5.

Ris_5.jpg

Рис. 5. Стенд для эксперимента: общий вид

Условия эксперимента: изначально термопара ДТПК444 полностью до переходной втулки была погружена в предварительно разогретую печь, монтаж – горизонтальный. Температура переходной втулки измерялась с помощью малогабаритной термопары ДТПL011, спай которой был прижат к втулке и закреплен кремнеземной нитью (рис. 6а). Оба датчика были подключены к двухканальному измерителю ОВЕН ТРМ202.

Ris_6.jpg

Рис. 6. Этапы эксперимента: а – термопара ДТПК444 полностью («до упора») погружена в печь; б – втулка термопары ДТПК444 отодвинута от стенки печи на 10 мм

Затем в ходе эксперимента глубина погружения в печь данного датчика была уменьшена на 10 мм, то есть переходная втулка была отодвинута от стенки печи на это расстояние (рис. 6б). Каждые 10 минут температура в печи и температура втулки фиксировались. Результаты эксперимента приведены на графике (рис. 7).

Ris_7.png

Рис. 7. График изменения температур в печи и на переходной втулке

Всего было произведено 18 измерений: первые 8 – при температуре в печи 700 ± 10 °C, втулка придвинута вплотную к стенке печи. Температура втулки практически стабилизировалась на уровне 120 °C.

Следующие три измерения (№№ 9, 10 и 11) температура в печи составляла 900 °C, температура втулки при этом повысилась до 180 °C.

Затем, с измерения № 12 по № 18, печь была разогрета до 1000 °C, но до измерения № 15 втулка была также придвинута вплотную. На графике ясно видно, что температура переходной втулки при таких температурах и монтаже достигла 195 °C, практически критической температуры, выше которой наступит разрушение силиконовой изоляции.

Но если немного уменьшить глубину погружения датчика, отодвинув переходную втулку всего лишь на 10 мм от стенки, при той же температуре рабочего пространства печи в 1000 °C температура на втулке опустится до приемлемых 150 °C. Это можно заметить на графике (измерения №№ 16, 17 и 18).

Читайте так же:
Сырье для облицовочных кирпичей

Выводы и рекомендации

Моделирование и эксперимент, показывающие характер нагрева термоэлектрических преобразователей ДТПХхх4 на основе КТМС, проводились с целью установить зависимость температуры конструктивного элемента, переходной втулки, температура которой при эксплуатации датчика не должна превышать 200 °C, от температуры в печи и расстояния между втулкой и наружной поверхностью печи. Нагрев втулки выше 200 °C недопустим по причине разрушения изоляции (чаще всего силиконовой) термопарного провода, обжатого внутри втулки и служащего для подключения термопар данной конструкции ко вторичным приборам.

По результатам и моделирования, и эксперимента можно сделать несколько важных выводов для практической термометрии:
— при измерении температуры более 1000 °C стационарно установленными на объекте датчиками не рекомендуется придвигать вплотную к стенкам агрегата их коммутационные элементы (переходные втулки, коммутационные головки) во избежание перегрева и выхода их из строя;
— при выборе термопреобразователя необходимо предусматривать «запас» по длине монтажной части датчика;
«запас» длины монтажной части может быть совсем небольшим, в общем случае – 10…20 мм. Этого расстояния S отступа будет достаточно, чтобы избежать перегрева коммутационного элемента.

Жаростойкие датчики температуры

Жаростойкие датчики температуры для различных отраслей промышленности

При обработке стали, в стеклоплавильных печах, в процессах с отработавшими газами и в производстве кирпича и керамических изделий температуры могут достигать 1700 °C. Для таких областей применения необходимы специализированные датчики температуры в керамических защитных гильзах и термопары, изготовленные из особых металлов, например, платины и родия. Защитная гильза предохраняет датчик от механических и химических повреждений, а также температурных ударов под воздействием процесса, тем самым продлевая срок службы датчика.

Жаростойки датчики температуры

Наш фильтр для поиска приборов поможет найти подходящие приборы, ПО и системные компоненты по требуемым характеристикам. Applicator позволяет в пошаговом режиме выбрать прибор, наиболее подходящий для вашей области, указав ее параметры.

  • Перейти к фильтру для поиска приборов
  • Перейти к Applicator

Описание ассортимента

Ассортимент модульных жаростойких датчиков температуры включает в себя:

датчики температуры со встроенными преобразователями и без них

резьбовые, фланцевые присоединения к процессу и компрессионные фитинги

металлические защитные гильзы и широкую линейку керамических защитных гильз

для заказа доступны термопарные датчики (ТП) типа J, K или типа B, S, R

Omnigrad Жаростойкий термопарный датчик температуры S TAF16

Omnigrad Жаростойкий термопарный датчик температуры S TAF16

В автоматизации процессов стандартными являются два принципа измерения температуры:

ТС — термопреобразователи сопротивления: принцип действия

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на изменения электрического сопротивления при изменении температуры. Благодаря высокой точности и долговременной стабильности в диапазоне -200…+600°C термопреобразователи сопротивления идеально подходят для промышленных измерений температуры. Чаще всего в термопреобразователях сопротивления используется чувствительный элемент Pt100. Термопреобразователи сопротивления производства Endress+Hauser соответствуют классу допуска A по стандарту МЭК 60751.

ТП — термопары: принцип действия

Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце. Принцип действия основан на эффекте Зеебека: между соединенными проводниками имеется контактная разность потенциалов. Используя так называемые справочные таблицы для термопар (см. МЭК 60584), можно вывести значения температуры на "горячем" (измерительном) спае.

Термопары предназначены для измерения температуры в диапазоне -40…+1800°C. Они идеально подходят для высокотемпературных измерений расплавов металлов, футеровок печей, дымовых газов и пр. Преимущества термопар: высокое быстродействие и вибростойкость.

Читайте так же:
Ударили кирпичом по шее

Преимущества

Долгий срок службы благодаря использованию инновационных материалов для защитных гильз с улучшенной стойкостью к коррозионным и механическим воздействиям рабочих сред

Экономия на обслуживании точки измерения, повышение качества продукции и безопасности предприятия

Долговременная стабильность благодаря защите чувствительного элемента непористыми материалами

Удобный подбор исполнения прибора благодаря модульной конструкции и широкому опциональному набору

Сокращение ремонтно-эксплуатационных затрат благодаря заменяемым запасным частям

Автоматизация процесса обжига кирпича в туннельной печи

регулировать), поскольку они существенно влияют на качество продукции, и их несоответствие технологическим требованиям может привести как к появлению брака, так и к нанесению вреда здоровью обслуживающего персонала.

В частности, несоблюдение температурного режима ведет к растрескиванию и вспучиванию кирпича при пережоге, а также к излишнему образованию СО при недожоге, что несет огромную опасность для производственного персонала.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Наиболее важным параметром в нашей схеме является температура в печи. Для ее регулирования необходимы следующие средства автоматизации:

В качестве датчика выбираем термоэлектрический преобразователь ТХА 0496, пределы измерения которого 0 – 1200˚С. Применение термопары в данном случае объясняется тем, что она (термопара) обладает унифицированным выходным сигналом и имеет наименьшую инерционность по сравнению с другими средствами измерения температуры.

В качестве регулятора возьмем ТРМ-138, так как он обеспечивает необходимое качество регулирования, прост в эксплуатации и обладает наименьшей стоимостью.

В качестве ключа выбора рода работ выбираем БРУ-32. В качестве исполнительного механизма выбираем МЭО 40/63. В качестве регулирующего органа выбираем вентиль отсечной электромагнитный с электроприводом модели 5282, применяющийся на трубопроводах для жидких и газообразных сред с рабочей температурой от 0 до +90 ˚С.

Для регулирования разрежения в печи необходимы следующие средства автоматизации:

В качестве датчика для измерения разрежения выбираем Метран 55ДВ-528-МП, верхний предел измерения которого 0,1 МПа. Данный прибор выбираем ввиду его сравнительно низкой погрешности для диапазона изменения измеряемой величины (0 – 0,6 КПа).

В качестве регулятора возьмем ТРМ-138, так как он обеспечивает необходимое качество регулирования, прост в эксплуатации и обладает наименьшей стоимостью.

В качестве ключа выбора рода работ выбираем БРУ-32. В качестве исполнительного механизма выбираем МЭО 40/63. В качестве регулирующего органа выберем вентиль отсечной электромагнитный с электроприводом модели 5282, применяющийся на трубопроводах для жидких и газообразных сред с рабочей температурой от 0 до +90 ˚С.

Для контроля давления воздуха на правую и левую горелки печи необходимы следующие средства автоматизации:

В качестве прибора для измерения давления воздуха на правую и левую горелки печи выбираем Метран 55ДИ-518-МП, верхний предел измерения которого составляет 0,1 МПа. Данный прибор выбираем ввиду его сравнительно низкой погрешности для диапазона изменения измеряемой величины (0 – 40 КПа).

Для контроля пламени горелки и пламени запальника выбираем следующие средства автоматизации:

В качестве прибора для контроля пламени горелки и пламени запальника выбран сигнализатор горения Луч 1-АМ. Данный прибор выбираем ввиду простоты его настройки и возможности работы с фотодатчиками инфракрасного и ультрафиолетового излучения, а также ввиду его повышенной помехозащищенности от сетевой наводки (200 мВ).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector