گزارش کاراموزی آشنايي با صنعت سيمان و دسنتگاههاي بكار رفته در اين صنعت

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
گزارش کاراموزي آشنايي با صنعت سيمان و دسنتگاههاي بكار رفته در اين صنعت در 25 صفحه ورد قابل ويرايش

فهرست :

بخش اول : آشنايي با صنعت سيمان

بخش دوم : مرور اجمالي در آشنايي با موتورهاي برق

بخش سوم : کارهاي انجام شده توسط کارآموز

















بخش اول : آشنايي با صنعت سيمان :

سيمان از انواع مصالح ساختماني و گردي است نرم که داراي چسبندگي زياد بوده و به عنوان يک چسب ساختماني بکار مي رود. اين ماده مهم که سالانه ميليونها تن از آن در کشور توليد و به مصارف گوناگون مي رسد در مقابل هوا و همچنين در زير آب خود را گرفته، استحکام بيشتري پيدا نموده و مدت دوام آن نامحدود است.

سيمان به خودي خود مقاومت زيادي در مقابل فشار نداشته، ليکن پس از ترکيب با شن، ماسه و آب و تهيه ملات و بتون، با گذشت زمان مقاومت موردنظر را ايجاد مي نمايد.

به عبارت ديگر سيمانها مواد چسبنده اي هستند که قابليت چسباندن ذرات به يکديگر و به وجود آوردن جسم يکپارچه از ذرات متشکله را دارند. از نظر علمي سيمان ترکيبي است از اکسيد کلسيم (آهک) با ساير اکسيدها نظير اکسيد آلومينيوم، اکسيد سيليسيم و اکسيد آهن که ميل ترکيب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زير آب به مرور سخت مي گردد و داراي مقاومت مي شود. اين سخت شدن مثل بستن گل هنگام از دست دادن آب نيست، بلکه واکنشي شيميايي است که طي آن شکل جديدي از ماده پديدار مي شود و سيمان سخت شده قابليت نرم شدن مجدد با آب را ندارد.

کلمه سيمان اغلب در مفهوم کلي براي توصيف تمامي انواع مواد چسبنده بکار مي رود، ولي در مفهومي دقيقتر به مواد چسبناکي اطلاق مي گردد که در ساختمان و بناهاي ساخته شده در مهندسي عمران به کار مي رود.

سفت و محکم شدن سيمان در نتيجه هيدراسيون (ترکيب با آب) ايجاد مي گردد، که ترکيب شيميايي مخلوط سيمان با آب است و موجب تشکيل بلورهاي شبه ميکروسکوپي يا ماده شبه ژلاتيني مي گردد. سيمان ساخت و ساز به خاطر خواص ترکيب با آب خود، که حتي در زير آب نيز سفت مي شود، اغلب سيمان هيدروليکي ناميده مي شود.

لغت «سيمان» از کلمه يوناني caementum مشتق شده است که به معني تکه تکه کردن سنگ است، يعني همانگونه که در ملات رومي بکار مي رفته، و ارتباطي با خود ماده چسبنده ندارد.

چگونگي توليد سيمان :

براساس طبقه بندي بين المللي، صنعت سيمان جزء گروه صنايع کاني غيرفلزي محسوب مي شود. اصولاً سه روش براي توليد سيمان وجود دارد :

1 ) روش تر 2 ) روش نيمه تر 3 ) روش خشک

اين روشها بستگي به مواد خام ورودي به کوره از نظر غلظت و ميزان آب اضافه شده به آنها دارد. مهمترين و پرکاربردترين روش توليد سيمان در جهان روش خشک است. سيستم پخت اکثر کارخانه هاي سيمان کشور ما نيز بر اين روش استوار است.

در فرآيند نخست (تر) مواد خام به طور مرطوب به داخل کوره تغذيه مي گردد. در فرآيند توليد سيمان به صورت خشک، مواد خام خشک، آسياب شده و به صورت پودر خشک به درون کوره تغذيه مي شود. در فرآيند نيمه تر مواد خام ابتدا به صورت خشک آسيابشده و سپس گويچه هاي حاصله به درون کوره تغذيه مي شود.

خط توليد سيمان از معدن شروع و به بارگيرخانه و بسته بندي سيمان خاتمه مي يابد. در توليد سيمان به روش خشک نخست مواد خام و اوليه نظير سنگ آهک، خاک رس، مارل (خاک آهکدار)؛ سنگ گچ، سنگ آهن و سنگ سليس از معادن استخراج مي گردند. در استخراج موادي نظير سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نياز به چال زني و ايجاد انفجار به وسيله ديناميت و مواد منفجره است. موادي نظير خاک رس و مارل (خاک آهکدار) نياز به چال زني و انفجار ندارند و صرفاً از بولدوزرها و يا دستگاههاي مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده مي شود.

چهار مرحله اصلي در توليد سيمان پرتلند وجود دارد (روش خشک) :

الف ) خرد کردن و آسياب کردن مواد خام

ب ) ترکيب مواد به نسبت مناسب

ج ) پخت مخلوط تهيه شده در کوره (سيستم پخت)

د ) آسياب کردن (نرم کردن) محصول پخته شده که به «کلينکر» معروف است.







الف ) خرد کردن و آسياب کردن مواد خام :

در ابتدا مواد اوليه بايستي خرد شوند و به ابعادي تا حدود کمتر از ده ميلي متر برسند. براي خرد کردن سنگ آهک، سنگ آهن، سنگ سيليس و کلوخه هاي درشت و خرده سنگهاي خاک رس از دستگاههاي سنگ شکن يا خردکن استفاده مي شود. در صورت ضرورت و همچنين در صورتيکه مقدار رطوبت مواد بالا باشد، مي بايستي خشک شوند.

پس از خرد شدن و خشک شدن، در سيستمهاي مدرن، مواد اوليه اصلي ضمن افزوده شده مواد اوليه فرعي به نسبتهاي لازم با يکديگر مخلوط مقدماتي شده و سپس در سيلوهاي مشخص و معيني ذخيره مي شوند و آنگاه جهت پودرشدن راهي «آسيابهاي مواد خام» مي گردند. در روش خشک توليد سيمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر درآيند، همچنين براي جلوگيري از کلوخه شدن و پايين آوردن چسبندگي مواد، مي بايستي تا حد امکان قبل از فرستادن پودر مواد خام به سيلوهاي ذخيره، خشک و رطوبت گيري شوند.

ب ) ترکيب مواد به نسبت مناسب :

اولين ترکيب شيمايي موردنياز نوع به خصوصي از سيمان، از طريق استخراج گزينشي و کنترل مواد خامي حاصل مي گردد که به درون دستگاه خردکننده و آسياب وارد مي شوند. نظارت دقيق تر از طريق به دست آوردن دو يا چند دسته مواد حاوي مخلوط خامي که ترکيب شيمايي آن اندکي متفاوت است حاصل مي گردد.

در فرآيند خشک اين مخلوطها در سيلو ذخيره مي شود، در فرآيند تر مخازن دوغاب بکار مي رود. براي اطمينان از مخلوط شدن کامل مواد خشک در سيلو، هواي متراکم به درون مخزن وارد شده و موجب چرخش شديد و بهم خوردن مواد مي گردد. در فرآيند تر، مخازن دوغاب با استفاده از وسايل مکانيکي يا هواي خشک، و يا هر دو هم زده مي شود.

دوغاب که حاوي 35 الي 45 درصد آب است، گاهي از صافي گذرانيده مي شود، که در نتيجه 20 الي 30 درصد محتوي آب آن کاهش مي يابد. آنچه که از صافي گذشته، سپس به درون کوره تغذيه مي شود. اين کار موجب کاهش مصرف سوخت موردنياز براي پخت مي گردد. در قسمت آسيابهاي مواد خام تنظيم نهايي مخلوط مواد خام که به نام «خوراک کوره» موسوم است، انجام شده و مخلوط حاصله که به صورت گردي نرم و حاوي ترکيبات لازم است، آماده تغذيه به کوره مي باشد.

در کارخانه هاي سيمان آسيابهاي گلوله اي و غلتکي کاربرد بيشتري دارند. پس از پودر شدن مواد خام از طريق اين آسيابها، پودر حاصله را در «سيلوهاي مواد خام» ذخيره مي نمايند.

عامل مهمي که در يکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کيفيت کلينکر و در نتيجه سيمان مؤثر است، يکنواختي ترکيب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن مي باشد. به منظور همگن يا هموژنيزه کردن مطلوب مواد خام، از سيلوهاي ذخيره مجهز به سيستمهاي «پنوماتيک» استفاده مي شود. مواد خام از بالاي سيلوهاي ذخيره وارد سيلوهاي تنظيم مي شود و پس از تنظيمات لازم، از پايين سيلو تخليه و به کوره تغذيه مي گردد.

ج ) پخت مخلوط تهيه شده در کوره (سيستم پخت) :

کوره هاي اوليه اي که سيمان در آن پخته مي شد، کوره هاي بطري شکل عمودي بوند. پس از آنها کوره هاي محفظه اي و سپس کوره هاي استوانه اي يکسره بکار گرفته شد. ليکن وسيله اصلي پخت سيمان در حال حاضر، کوره هاي استوانه اي دوار است.

سيستم پخت سيمان شامل سه قسمت «پيشگرمکن» ، «کوره» و «خنک کن» است. وظيفه پيشگرمکن، گرفتن رطوبت سطحي باقيمانده در مواد خام، آب تبلور و تجزيه کردن مقدماتي سيليکاتها و همچنين کلسينه (آهک کردن) بخشي از کربناتهاي موجود در مواد خام است.

قسمت اصلي عمل پخت در کوره صورت مي گيرد. کوره هاي پخت سيمان استوانه هاي فلزي بزرگي هستند که طول و قطر آنها متناسب با ظرفيت کارخانه مي باشد. اين استوانه با شيب حدود 3 تا 4 درصد روي چند پايه مجهز به غلتک، قرار گرفته و داراي حرکت دوراني مي باشد. مواد خام پس از طي مسير پيشگرمکن از انتهاي کوره، وارد کوره مي شوند و به دليل وجود شيب و حرکت دوراني مواد به سمت خروجي کوره و منطقه پخت سرازير مي شوند.

در انتهاي کوره يک مشعل تعبيه شده که با استفاده از سوختهاي مختلف، ايجاد محيط حرارتي با درجه حرارت بالاي 1400 درجه سانتي گراد را مي نمايد. براي حفاظت از بدنه کوره در مقابل اين حرارت بسيار زياد، مناطق مختلف کوره با استفاده از انواع آجرهاي نسوز، بتون و جرمهاي نسوز پوشيده مي شوند. محصول سيستم پخت که از کوره خارج مي گردد «کلينکر» نام دارد که به صورت دانه هاي خاکستري يا قهوه اي رنگ مي باشد و براي پختن هر کيلوگرم آن حدود 800 کيلوکالري انرژي حرارتي صرف مي گردد.

کلينکر خروجي از کوره داراي درجه حرارتي حدود 1000 تا 1200 درجه سانتي گراد است. بازيابي اين مقدار حرارت و همچنين مشکل بودن جابجا کردن «کلينکر» داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ايجاب مي نمايد. خاصيت اساسي ديگر مربوط به سرد کردن «کلينکر» تکميل تشکيل کريستالهاي «کلينکر» و بالا رفتن کيفيت آن مي باشد.

عمل سردکردن کلينکر توسط دستگاه خنک کن (کولر) انجام مي پذيرد. کلينکر توليدي يا محصول سيستم پخت قبل از ورود به آسياب سيمان در سيلو، انبار و يا سالنهاي مربوطه ذخيره مي گردد. به موازات رشد و توسعه صنعت سيمان و پيشرفت تکنولوژي، جهان امروز شاهد فعاليت کوره هايي با ظرفيت توليدي 5000 تن در روز است.

بخش دوم : مرور و آشنايي با موتورهاي برق :

انواع موتورهاي الکتريکي :

موتورهاي DC :

يکي از اولين موتورهاي دوار، توسط ميشل فارادي در سال 1821 م ساخته شده بود و شامل يک سيم آويخته شده آزاد که در يک ظرف جيوه غوطه ور بود، مي شد. يک آهنرباي دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود.

وقتي که جرياني از سيم عبور مي کرد، سيم حول آهنربا به گردش در مي آمد و نشان مي داد که جريان منجر به افزايش يک ميدان مغناطيسي دايرهاي اطراف سيم مي شود. اين موتور اغلب در کلاس هاي فيزيک مدارس نشان داده مي شود، اما گاهاً به جاي ماده سمي جيوه، از آب نمک استفاده مي شود. موتور کلاسيک DC داراي آرميچري از آهنرباي الکتريکي است. يک سوييچ گردشي به نام کموتاتور جهت جريان الکتريکي را در هر سيکل دو بار برعکس مي کند تا در آرميچر جريان يابد و آهنرباهاي الکتريکي، آهنرباي دائمي را در بيرون موتور جذب و دفع کنند.

سرعت موتور DC به مجموعه اي از ولتاژ و جريان عبور از سيم پيچهاي موتور و بار موتور يا گشتاور ترمزي، بستگي دارد. سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جريان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغير يا عبور جريان و با استفاده از تپ ها (نوعي کليد تغيير دهنده وضعيت سيم پيچ) در سيم پيچي موتور يا با داشتن يک منبع ولتاژ متغير، کنترل مي شود. بدليل اينکه اين نوع از موتور مي تواند در سرعتهاي پايين گشتاوري زياد ايجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهاي ترکشن (کششي) نظير لوکوموتيوها استفاده مي کنند.

اما به هر حال در طراحي کلاسيک محدوديتهاي متعددي وجود دارد که بسياري از اين محدوديت ها ناشي از نياز به جاروبک هايي براي اتصال به کموتاتور است. سايش جاروبک ها و کموتاتور، ايجاد اصطکاک مي کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها مي بايست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبي را برقرار کنند.

نه تنها اين اصطکاک منجر به سروصداي موتور مي شود بلکه اين امر يک محدوديت بالاتري را روي سرعت ايجاد مي کند و به اين معني است که جاروبک ها نهايتاً از بين رفته نياز به تعويض پيدا مي کنند. اتصال ناقص الکتريکي نيز توليد نويز الکتريکي در مدار متصل مي کند. اين مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بيرون آن از بين مي روند، با قراردادن آهنرباهاي دائم در داخل و سيم پيچ ها در بيرون به يک طراحي بدون جاروبک مي رسيم.

موتورهاي ميدان سيم پيچي شده :

آهنرباهاي دائم در (استاتور) بيروني يک موتور DC را مي توان با آهنرباهاي الکتريکي تعويض کرد. با تغيير جريان ميدان (سيم پيچي روي آهنرباي الکتريکي) مي توانيم نسبت سرعت / گشتاور موتور را تغيير دهيم. اگر سيم پيچي ميدان به صورت سري با سيم پيچي آرميچر قرار داده شود، يک موتور گشتاور بالاي کم سرعت و اگر به صورت موازي قرار داده شود، يک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهيم داشت.

مي توانيم براي به دست آوردن حتي سرعت بيشتر اما با گشتاور به همان ميزان کمتر، جريان ميدان را کمتر هم کنيم. اين تکنيک براي ترکنش الکتريکي و بسياري از کاربردهاي مشابه آن ايده آل است و کاربرد اين تکنيک مي تواند منجر به حذف تجهيزات يک جعبه دنده متغير مکانيکي شود.

موتورهاي يونيورسال (universal motors) :

يکي از انواع موتورهاي DC ميدان سيم پيچي شده موتور يتيورسال است. اسم اين موتورها از اين واقعيت گرفته شده است که اين موتورها را مي توان هم با جريان DC و AC بکار برد، اگرچه که اغلب عملاً اين موتورها با تغذيه AC کار مي کنند.

اصول کار اين موتورها بر اين اساس است که وقتي يک موتور DC ميدان سيم پيچي شده به جريان متناوب وصل مي شود، جريان هم در سيم پيچي ميدان و هم در سيم پيچي آرميچر (و در ميدانهاي مغناطيسي منتجه) همزمان تغيير مي کند و بنابراين نيروي مکانيکي ايجاد شده همواره بدون تغيير خواهد بود. در عمل موتور بايستي به صورت خاصي طراحي شود تا با جريان AC سازگاري داشته باشد (امپدانس / رلوکتانس بايستي مدنظر قرار گيرند)؛ و موتور نهايي عموماً داراي کارايي کمتري نسبت به يک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزيت اين موتورها اين است که مي توان تغذيه ي AC را روي موتورهايي که داراي مشخصه هاي نوعي موتورهاي DC هستند بکار برد، خصوصاً اينکه اين موتورها داراي گشتاور راه اندازي بسيار بالا و طراحي بسيار جمع و جور در سرعتهاي بالا هستند. جنبه منفي اين موتورها تعمير و نگهداري و مشکل قابليت اطمينان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ايجاد مي شود و در نتيجه اين موتورها به ندرت در صنايع مشاهده مي شوند اما عمومي ترين موتورهاي AC در دستگاه هايي نظير مخلوط کن و ابزارهاي برقي اي که گاهاً استفاده مي شوند، هستند.

موتورهاي AC :

عموماً ما داراي دو نوع از موتورهاي AC هستيم : تک فاز و سه فاز .

موتورهاي AC تک فاز :

معمول ترين موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاههايي بکار مي رود که گشتاور پايين نياز دارند، نظير پنکه هاي برقي، اجاق هاي ماکروويو و ديگر لوازم خانگي کوچک.