Устройство для автоматического управления процессом тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках
Владельцы патента RU 2256209:
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (RU)
Изобретение относится к области строительной техники, в частности к устройствам управления термообработкой бетона, и может быть применено для автоматического управления технологическим процессом тепловой обработки в монолитном домостроении. Изобретение направлено на обеспечение оптимальных условий твердения бетона конструкций. Изобретение содержит нагреватели уложенной бетонной смеси, датчики температуры смеси, регулятор температуры, который ограничивает температуру поверхностного слоя бетона, дополнительно снабжено датчиками температуры наружного воздуха и скорости ветра, датчиками температуры бетона в контактной зоне с нагревателями, датчиком прочности бетона и вторым регулятором температуры, причем первый - регулирует температуру теплоносителя наружного щита, а второй - внутреннего щита. 3 ил.
Изобретение относится к строительной отрасли, в частности к устройствам управления технологическим процессом тепловой обработки в монолитном домостроении.
В строительстве при изготовлении железобетонных изделий известны устройства для их тепловой обработки, обеспечивающие ускорение нарастания прочности изделий [Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. Изд. 3-е, перераб. и дополн., М.: Стройиздат, 1975 - 700с.]. Причем подача теплоносителя корректируется и ограничивается при достижении максимальной температуры поверхности изделий. Однако при этом невозможно обеспечить набор бетоном заданной прочности за кратчайший промежуток времени при минимуме энергозатрат. Кроме того, недостатками устройства являются малая производительность, большая трудоемкость, низкое качество производства работ, отсутствие комфортных условий труда обслуживающего персонала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству, является устройство регулирования температуры и влажности при обработке железобетонных изделий в установках периодического действия (авторское свидетельство СССР №1529180, кл. G 05 D 27/00, 1987), включающее нагреватель изделия, командный блок, регулятор температуры, датчики температуры.
Известное устройство ориентировано на заводскую технологию производства изделий в стационарных климатических условиях и не в полной мере отвечает требованиям тепловой обработки изделий на открытой строительной площадке в условиях резкопеременных внешних факторов, например, температуры наружного воздуха и скорости ветра, что имеет место в монолитном домостроении.
Без учета перечисленных внешних факторов нельзя точно определить оптимальное время изотермического прогрева бетона и спрогнозировать время остывания бетона, что не позволит своевременно прекратить подачу теплоносителя и приведет к перерасходу энергии.
Кроме того, без учета температуры наружного воздуха и скорости ветра невозможно правильно управлять скоростью подъема температуры бетонной смеси (от 5°С до 20°С за час в зависимости от модуля поверхности конструкции) и скоростью остывания бетона (15°С в час), что может привести к снижению качества строительной продукции.
Целью изобретения является обеспечение оптимальных условий твердения бетона конструкций.
Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического управления тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках, содержащее нагреватели уложенной бетонной смеси, датчики температуры смеси, регулятор температуры, который ограничивает температуру поверхностного слоя бетона путем изменения подачи теплоносителя в процессе тепловой обработки, дополнительно снабжено датчиками температуры наружного воздуха и скорости ветра, датчиками температуры бетона в контактной зоне с нагревателями, датчиком прочности бетона и вторым регулятором температуры, причем первый регулятор регулирует температуру теплоносителя наружного щита, а второй - внутреннего щита.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков, а именно, снабжено датчиками температуры наружного воздуха и скорости ветра, датчиками температуры бетона в контактной зоне с нагревателями, датчиком прочности бетона.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства автоматического управления тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках. На фиг.2 приведена функциональная схема блока управления. На фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования устройства.
Устройство автоматического управления тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках (фиг.1) содержит блок управления 1, в котором программно реализованы командный блок 2, вычислительное устройство 3, регулятор температуры 4 наружного щита термоопалубки 12, регулятор температуры 5 внутреннего щита термоопалубки 13, датчик скорости ветра 6, датчик температуры наружного воздуха 7, датчик температуры бетона в контактной зоне 8 с наружным щитом термоопалубки 12, датчик температуры бетона в контактной зоне 9 с внутренним щитом термоопалубки 13, датчик 10 температуры бетона в теле конструкции 14, датчик прочности бетона 11.
Блок управления 1 (фиг.2) представляет из себя программируемый логический контроллер PCD1.М120, состоящий из центрального процессорного устройства 15, блока питания 16, блока АЦП 17, блока ЦАП 18, блока дискретных входов 19, блока дискретных выходов 20, шины данных и управления 21, блока таймера реального времени 22, блока памяти 23, блока входа быстрых счетчиков и прерываний 24 и блока последовательного интерфейса 25.
Датчики скорости ветра 6 и температуры наружного воздуха 7 подключены к первому и второму входу командного блока, соответственно. Датчики температуры бетона в теле конструкции 10, температуры бетона в контактной зоне с наружным щитом термоактивной опалубки 8, внутренним щитом 9 подключены к третьему, четвертому и пятому входу командного блока, соответственно. Датчик прочности бетона 11 подключен к шестому входу командного блока. Вычислительное устройство 3 подключено к третьему выходу командного блока 2. Регулятор температуры наружного щита термоопалубки 4 подключен к первому выходу командного блока 2. Регулятор температуры внутреннего щита термоопалубки 5 подключен к второму выходу командного блока 2. Командный блок 2 подключен к первому выходу вычислительного устройства 3.
Устройство работает следующим образом (фиг.3). После включения блока управления 1 вырабатывается команда на включение датчиков температуры наружного воздуха 6 и скорости ветра 7, датчиков температуры бетона в контактной зоне с нагревателями 8 и 9, датчика 10 температуры бетона в теле конструкции 14.
Командный блок осуществляет запрос начальных параметров технологического процесса бетонирования (вид бетонируемого сооружения, конструктивные особенности термоопалубки, вид уложенной бетонной смеси, модуль поверхности конструкции). При отсутствии ввода таких параметров запрос повторяется.
После ввода начальных параметров вычислительное устройство 3, в соответствии с данными, поступающими на входы командного блока от датчиков температуры наружного воздуха 7, скорости ветра 6 и датчика температуры бетона в теле конструкции 10, определяет температурный режим термообработки.
Вычислительное устройство 3 передает информацию на седьмой вход командного блока. Командный блок 3 подает сигнал регуляторам температуры 4 и 5. Щиты термоактивной опалубки 12 и 13 начинают процесс термообработки бетона конструкции 14.
Регуляторы температуры 4 и 5 поддерживают и ограничивают заданные вычислительным устройством 3 значения температуры.
Во время термообработки датчик скорости ветра 6, датчик температуры наружного воздуха 7, датчик температуры бетона 10 в теле конструкции, датчики температуры бетона в контактной зоне с термоактивной опалубкой 8 и 9, постоянно подают информацию на входы командного блока. При резких изменениях внешних факторов или аварийной ситуации вычислительное устройство 3 корректирует режим термообработки или останавливает ее.
После завершения времени термообработки командный блок 2 подает сигнал регуляторам температуры 4 и 5 на прекращение подачи теплоносителя.
Датчик прочности 11 определяет набранную бетоном прочность, при несовпадении полученного значения заданным, процесс термообработки бетона продолжается.
Использование предлагаемого устройства автоматического управления процессом тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества.
1. Точно выдерживаются технологически необходимые скорость подъема температуры бетонной смеси и скорость остывания бетона в условиях резкопеременных внешних факторов (температуры наружного воздуха и скорости ветра), что гарантированно обеспечивает качество строительной продукции.
2. Кроме того, выполнение тепловой обработки бетона предлагаемым устройством обеспечивает набор конструкцией заданной прочности за кратчайший промежуток времени при минимуме энергозатрат.
3. Использование предлагаемого устройства в процессе возведения монолитных зданий и сооружений в скользящей и переставной опалубках позволит существенно повысить производительность производства работ при уменьшении трудоемкости и повышении качества строительства.
Устройство автоматического управления тепловой обработки бетона в термоактивных опалубках, содержащее нагреватели уложенной бетонной смеси, датчики температуры бетона в теле конструкции, датчики температуры поверхности бетонной конструкции, регулятор температуры, который ограничивает температуру поверхностного слоя бетона путем изменения подачи теплоносителя в процессе тепловой обработки, датчики температуры наружного воздуха и скорости ветра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком прочности бетона и блоком управления, в котором программно реализованы командный блок, вычислительное устройство, первый регулятор температуры наружного щита термоопалубки, второй регулятор температуры внутреннего щита, причем датчики скорости ветра и температуры наружного воздуха подключены к первому и второму входам командного блока, к третьему, четвертому, пятому и шестому входам которого подключены соответственно датчики температуры бетона в теле конструкции, температуры бетона в контактной зоне с наружным щитом термоопалубки, температуры бетона в контактной зоне с внутренним щитом, датчик прочности бетона, а вычислительное устройство, регуляторы температуры наружного и внутреннего щитов термоопалубки подключены соответственно к третьему, первому и второму входам командного блока, который подключен к первому выходу вычислительного устройства.
