Комплексная модернизация Завод ЖБИ-3, г. Тюмень

1. Фактор смешивания

Оптимальным решением для приготовления высококачественной б.с. для ЖБИ изделий является планетарный б/с. За счет планетарных звезд и боковых скребков осуществляется более интенсивное перемешивание всего объема смеси и исключается возникновение мертвых зон. Такая схема перемешивания позволяет менее чем через 30 сек после добавления воды получить качественный бетон практически любых марок. 

Установка планетарных бетоносмесителей в цех

На ЖБИ-3 было установлено 2 планетарных бетоносмесителя итальянского производства объемом по 1.5 м3 готовой смеси. Каждый бетоносмеситель оснащен тремя воротами выгрузки, двое ворот выдают бетонную смесь в формовочный цех, третьи ворота для выгрузки товарного бетона в автобетоносмеситель. 

Необходимо учесть в оснащении бетоносмесителей следующие пункты: 

1. Установка аспирационного фильтра с автоматической системой встряхивания, для предотвращения запыленности помещений и потерь цемента;
2. Установка канала подачи воды по всей площади чаши бетоносмесителя, что сокращает время перемешивания;
3. Установка датчика влажности;
4. Станция промывки высокого давления.
   
   

2. Фактор дозирования

Следующий фактор после качества смешивания - это точность дозирования. Без соблюдения заданной рецептуры и точности дозирования невозможно получить стабильную смесь с заданными характеристиками, такими как подвижность, в/ц соотношение и т.д. 

Для достижения высокой точности дозирования должны быть заменены или приведены в соответствие следующие узлы БСУ: 

• исполнительные механизмы
• группа весовых дозаторов
• система аэрации, аспирации, сводообрушения
• пускорегулирующая аппаратура
• воздухоподготовка
• вспомогательные датчики такие как давления, температуры, уровня и т.д.
• металлоконструкции

Возвращаясь к ЖБИ-3 Тюмень. На начальном этапе в надбункерном помещении мы поменяли донную часть расходных бункеров с предустановкой под датчики влажности песка, датчики уровня материалов, электровибраторы, систему аэрации цемента и пневмомолотки.

Затем была произведена полная замена дозаторного отделения.

Установлена группа дозаторов в количестве 8 шт.

Для безотказной подачи материалов в дозаторы установлены надежные и эффективные исполнительные механизмы. 

Поскольку все чаще и чаще в приготовлении бетона используются высококонцентрированные химдобваки с объемом дозирования от 100 мл до 2 литров на куб готовой смеси, был установлен высокоточный дозатор химдобавок немецкой компании Wurshum с дозировкой до 6-ти компонентов. Дозатор оснащен системой промывки. Причем объем воды, участвующий в промывке колбы дозатора учитывается в рецепте. 

Также в дозаторном отделении установили автономный компрессор производительностью 2,6 куб.м/мин. и систему воздухоподготовки. 

Автономный компрессор, обслуживающий БСУ, нужен для того, чтобы не использовать основную высокомощную компрессорную станцию, необходимую прежде всего для приемки и перекачки цемента и для работы других цехов предприятия. Что обеспечивает автономность и энергоэффективность работы БСУ. 

С целью исключения потерь цемента были применены фильтры с автоматической очисткой и аварийными клапанами сброса давления, ведь в трубу улетают самые «сливки» – самые мелкодисперсные и активные частицы цемента.

По статистике при перекачке цемента в расходные бункера потери составляют от 2 до 5%.

3. Фактор водоцементного соотношения

Следующий фактор после точности дозирования – это соблюдение водоцементного соотношения. Для получения стабильных свойств бетонной смеси от замеса к замесу необходимым является контроль в/ц соотношения при помощи датчика влажности. Однако на практике, многие предприятия столкнулись с негативным опытом использования таких датчиков. Недостаточно просто купить и установить датчики влажности. Это происходит по той причине, что контроль в/ц соотношения в автомате возможен только при проведении целого комплекса мероприятий. 

Для корректной работы датчика влажности нужно провести следующий комплекс мероприятий: 

• Градуировка показаний датчика влажности заполнителей применительно к модулю крупности
• Первоначальная корректировка рецептур
• Организация системы промывки б/с и утилизации отходов промывки
• Установка специальной очистной лопатки на б/с
• Контроль за износом очистной лопатки и брони
• Применение АСУ процессом приготовления бетонной смеси, которая позволяет синхронизировать и визуализировать работу датчиков влажности и всех исполнительных механизмов в динамике
• Определение подвижности смеси в лабораторных условиях и присвоение каждому рецепту полученных значений

Как правило, многие предприятия сталкиваются с проблемой влажности песка при приготовлении бетонов. Проблема заключается в колебании значений влажности в течение рабочей смены от 2 до 8% в виду погодных условий и организации склада. То есть тот рецепт, который работал еще с утра через несколько часов уже не является корректным. Датчик влажности позволяет в режиме реального времени отслеживать значения влажность песка, а АСУ корректирует рецептуру замеса в автоматическом режиме - убавляет воду и добавляет песок. 

В бетоносмеситель устанавливается микроволновый датчик влажности совместно с автономной системой долива воды, оснащенной высокоточным расходомером и клапаном. В результате получаем автоматическую корректировку подвижности смеси без участия оператора. Для более эффективной работы датчика влажности смесители были оборудованы дополнительной прорезиненной лопаткой для постоянной очистки. 

Очень важно отметить, что корректировка по всем компонентам производится в рамках текущей заявки. 
Для корректного считывания показаний датчика влажности необходима регулярная промывка чаши бетоносмесителя. С целью утилизации возникающих отходов от промывки установлена система рециклинга, в составе двух регенераторов бетона, шламбассейна со смесителем и двух промышленных насосов. 

Данная система используется также для утилизации отходов при промывке бетоновозных телег и автомиксеров. 
Кроме того, регулярная промывка б/с значительно продлевает срок службы брони и лопаток. 

При этом резонно встает вопрос, куда девать шламовую воду. Для этого в дозаторном отделении мы установили дозатор шламовой воды, оснащенный системой промывки. Насос установленный в шлам-бассейне подает воду в дозатор. Затем отдозированная шламовая вода идет на приготовлении бетонной смеси. 

За счет использования в рецептуре шламовой воды, при эффективной работе лаборатории и технологов возможна экономия цемента до 10%. Твердые отходы также могут быть вторично использованы на производстве. 

Отдельно хочется отметить экономику данного мероприятия. Даже минимальная ошибка в дозировании воды в 10 л - ведет к потере 30 кг цемента, если сохранять заданную прочность (w/c). Причем чем ниже в/ц соотношение, тем к большим потерям ведет ошибка. Таким образом, перерасход цемента без использования датчиков влажности по 30-40 кг на 1 куб бетонной смеси в России в порядке вещей, особенно осенью и весной. 

4. Автоматизация процесса приготовления бетона

Последний из рассматриваемых факторов - это автоматизация процесса приготовления смеси. На сегодняшний день многие предприятия испытывают кадровую зависимость от тех специалистов, которые за счет своего многолетнего опыта решают проблемы качества бетонной смеси, определяя подвижность бетонной смеси на глаз, самостоятельно корректируя рецептуру и фактически замыкая на себе качество ЖБИ всего предприятия. В большинстве случаев на смену этим сотрудникам приходят молодые специалисты, не имеющие такого опыта. В такой ситуации очень важна автоматизация и диспетчеризация производства для того, чтобы избежать потери качества и брака при производстве изделий, избежать зависимости от конкретных сотрудников предприятия и наладить взаимодействие между участниками всего производственного процесса.

А. Прежде всего при построении АСУ нужно согласовать схему взаимодействий всех участников процесса приготовления бетона и внутреннюю логистику предприятия. 

Рабочие места автоматической системы управления

Всего получилось 6 автоматизированных рабочих мест (АРМ): 

1. Оператора
2. Лаборанта
3. Диспетчера по ТБ
4. Диспетчера формовочного цеха
5. Начальника цеха
6. Администратора

Рабочее место оператора БСЦ

Б. При построении архитектуры АСУ разрабатывается функциональная схема БСУ, работа каждого исполнительного механизма синхронизируется и отлаживается как игра оркестра, исполняющего классическую симфонию.

Автоматизацию БСУ на ЖБИ-3 мы разделили на два этапа: 

1. Автоматизация приготовления и отпуска товарного бетона.
2. Автоматизация приготовления, подачи и диспетчеризации технологического бетона.

Кроме того, в программном обеспечении реализована система отчетности с широкими возможностями и с функцией экспорта в привычный формат Excel. 
При приготовлении и отпуске товарного бетона была реализована следующая схема: 

1. В отделе маркетинга формируется ТТН со штрих-кодом
2. Заявка автоматически отражается на рабочем месте старшего диспетчера
3. Водитель автомиксера получает у диспетчера сформированную ТТН и подъезжает под загрузку
4. Затем подносит ТТН к считывателю штрих-кода и вся информация о заявке уходит к оператору БСУ и встает в очередь заказов
5. Происходит отгрузка, водитель автомиксера готов к выезду со всеми необходимыми документами на руках

Считыватель штрих-кода с товарно-транспортной накладной

Тем самым мы сократили время процесса отгрузки и логистической цепочки, а также исключили человеческий фактор. Оператор не имеет возможности ни изменить заявку, ни добавить, ни убавить объем.

Взаимодействия между цехами

Что же касается выдачи технологического бетона, на предприятии остро стоял вопрос по взаимодействию формовочного цеха и БСУ. Нередкими были случаи недопонимания между сотрудниками формовочного цеха и операторами БСУ, невозможно было отследить ход заявки, выполнение заявки, лиц, участвующих в процессе. Для решения этой проблемы на каждом из 6-ти пролетов были установлены панели заявок в промышленном исполнении. Сотрудник, отвечающий за план производства, имеет возможность установить на панели заявок дневной план работы как по изделиям, так и по марке и количеству бетона. Примечательно, что дневной план производства формируется в 1С, а потом экспортируется на панель заявок. 

Панель заявок бетона в цехе по производству ЖБИ изделий

После выполнения заявки осуществляется обратный экспорт данных в 1С, где будут выгружены все необходимые данные: 

• Номер заявки
• Вид изделия
• Количество кубов бетона
• Количество материала
• Наименование материала

Более того, в 1С экспортируются данные и происходят списания других материалов, используемых в производстве ЖБИ, таких как арматура, утеплитель и т.д. 

В заключении хотелось бы отметить, что обеспечение высокого качества бетонной смеси - это результат не только безотказной службы оборудования и корректной работы АСУ, но и результат культуры производства, неразрывно связанной с квалификацией сотрудников. На Тюменском заводе ЖБИ-3 было проведено обучение персонала, отлажен процесс взаимодействия между сотрудниками цехов, задокументированы обязанности и ответственность каждого сотрудника.

Кроме того, в ходе такого комплексного подхода к достижению цели по повышению качества, были решены следующие задачи:

• Увеличение производительности БСУ
• Сокращение потерь материалов
• Повышение энергоэффективности предприятия
• Исключение человеческого фактора и оптимизация кадрового состава
• Учет расхода материалов и выпускаемой продукции
• Повышение экологичности производства
• Решение проблемы утилизации бетонных отходов
• Повышение надежности работы оборудования и минимизация простоев

Коллектив ТензоТехСервис выражает искреннюю благодарность коллективу ЖБИ-3 за совместную работу в реализации проекта, за профессиональный подход и за интересные идеи, которые были воплощены в жизнь. Работа по совершенствованию системы управления производственным процессом продолжается.