دانشگاه
موضوع کارآموزی :
آشنایی با صنعت سیمان و دستگاههای برقی بکار رفته در این صنعت
نام استاد :
نام دانشجو :
شماره دانشجویی :
ترم پنجم
دانشگاه
موضوع کارآموزی :
آشنایی با صنعت سیمان و دستگاههای برقی بکار رفته در این صنعت
نام استاد :
نام دانشجو :
شماره دانشجویی :
مقدمه :
این گزارش بر پایه نحوه تولید سیمان و همینطور کاربرد برق در صنعت سیمان بوده و لذا سعی بر آن بوده تا حد امکان اطلاعاتی قابل استفاده در دسترس قرار گیرد.
فهرست :
بخش اول : آشنایی با صنعت سیمان
بخش دوم : مرور اجمالی در آشنایی با موتورهای برق
بخش سوم : کارهای انجام شده توسط کارآموز
بخش اول : آشنایی با صنعت سیمان :
سیمان از انواع مصالح ساختمانی و گردی است نرم که دارای چسبندگی زیاد بوده و به عنوان یک چسب ساختمانی بکار می رود. این ماده مهم که سالانه میلیونها تن از آن در کشور تولید و به مصارف گوناگون می رسد در مقابل هوا و همچنین در زیر آب خود را گرفته، استحکام بیشتری پیدا نموده و مدت دوام آن نامحدود است.
سیمان به خودی خود مقاومت زیادی در مقابل فشار نداشته، لیکن پس از ترکیب با شن، ماسه و آب و تهیه ملات و بتون، با گذشت زمان مقاومت موردنظر را ایجاد می نماید.
به عبارت دیگر سیمانها مواد چسبنده ای هستند که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یکپارچه از ذرات متشکله را دارند. از نظر علمی سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید آهن که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب به مرور سخت می گردد و دارای مقاومت می شود. این سخت شدن مثل بستن گل هنگام از دست دادن آب نیست، بلکه واکنشی شیمیایی است که طی آن شکل جدیدی از ماده پدیدار می شود و سیمان سخت شده قابلیت نرم شدن مجدد با آب را ندارد.
کلمه سیمان اغلب در مفهوم کلی برای توصیف تمامی انواع مواد چسبنده بکار می رود، ولی در مفهومی دقیقتر به مواد چسبناکی اطلاق می گردد که در ساختمان و بناهای ساخته شده در مهندسی عمران به کار می رود.
سفت و محکم شدن سیمان در نتیجه هیدراسیون (ترکیب با آب) ایجاد می گردد، که ترکیب شیمیایی مخلوط سیمان با آب است و موجب تشکیل بلورهای شبه میکروسکوپی یا ماده شبه ژلاتینی می گردد. سیمان ساخت و ساز به خاطر خواص ترکیب با آب خود، که حتی در زیر آب نیز سفت می شود، اغلب سیمان هیدرولیکی نامیده می شود.
لغت "سیمان" از کلمه یونانی caementum مشتق شده است که به معنی تکه تکه کردن سنگ است، یعنی همانگونه که در ملات رومی بکار می رفته، و ارتباطی با خود ماده چسبنده ندارد.
چگونگی تولید سیمان :
براساس طبقه بندی بین المللی، صنعت سیمان جزء گروه صنایع کانی غیرفلزی محسوب می شود. اصولاً سه روش برای تولید سیمان وجود دارد :
1 ) روش تر 2 ) روش نیمه تر 3 ) روش خشک
این روشها بستگی به مواد خام ورودی به کوره از نظر غلظت و میزان آب اضافه شده به آنها دارد. مهمترین و پرکاربردترین روش تولید سیمان در جهان روش خشک است. سیستم پخت اکثر کارخانه های سیمان کشور ما نیز بر این روش استوار است.
در فرآیند نخست (تر) مواد خام به طور مرطوب به داخل کوره تغذیه می گردد. در فرآیند تولید سیمان به صورت خشک، مواد خام خشک، آسیاب شده و به صورت پودر خشک به درون کوره تغذیه می شود. در فرآیند نیمه تر مواد خام ابتدا به صورت خشک آسیابشده و سپس گویچه های حاصله به درون کوره تغذیه می شود.
خط تولید سیمان از معدن شروع و به بارگیرخانه و بسته بندی سیمان خاتمه می یابد. در تولید سیمان به روش خشک نخست مواد خام و اولیه نظیر سنگ آهک، خاک رس، مارل (خاک آهکدار)؛ سنگ گچ، سنگ آهن و سنگ سلیس از معادن استخراج می گردند. در استخراج موادی نظیر سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نیاز به چال زنی و ایجاد انفجار به وسیله دینامیت و مواد منفجره است. موادی نظیر خاک رس و مارل (خاک آهکدار) نیاز به چال زنی و انفجار ندارند و صرفاً از بولدوزرها و یا دستگاههای مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده می شود.
چهار مرحله اصلی در تولید سیمان پرتلند وجود دارد (روش خشک) :
الف ) خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام
ب ) ترکیب مواد به نسبت مناسب
ج ) پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت)
د ) آسیاب کردن (نرم کردن) محصول پخته شده که به "کلینکر" معروف است.
الف ) خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام :
در ابتدا مواد اولیه بایستی خرد شوند و به ابعادی تا حدود کمتر از ده میلی متر برسند. برای خرد کردن سنگ آهک، سنگ آهن، سنگ سیلیس و کلوخه های درشت و خرده سنگهای خاک رس از دستگاههای سنگ شکن یا خردکن استفاده می شود. در صورت ضرورت و همچنین در صورتیکه مقدار رطوبت مواد بالا باشد، می بایستی خشک شوند.
پس از خرد شدن و خشک شدن، در سیستمهای مدرن، مواد اولیه اصلی ضمن افزوده شده مواد اولیه فرعی به نسبتهای لازم با یکدیگر مخلوط مقدماتی شده و سپس در سیلوهای مشخص و معینی ذخیره می شوند و آنگاه جهت پودرشدن راهی "آسیابهای مواد خام" می گردند. در روش خشک تولید سیمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر درآیند، همچنین برای جلوگیری از کلوخه شدن و پایین آوردن چسبندگی مواد، می بایستی تا حد امکان قبل از فرستادن پودر مواد خام به سیلوهای ذخیره، خشک و رطوبت گیری شوند.
ب ) ترکیب مواد به نسبت مناسب :
اولین ترکیب شیمایی موردنیاز نوع به خصوصی از سیمان، از طریق استخراج گزینشی و کنترل مواد خامی حاصل می گردد که به درون دستگاه خردکننده و آسیاب وارد می شوند. نظارت دقیق تر از طریق به دست آوردن دو یا چند دسته مواد حاوی مخلوط خامی که ترکیب شیمایی آن اندکی متفاوت است حاصل می گردد.
در فرآیند خشک این مخلوطها در سیلو ذخیره می شود، در فرآیند تر مخازن دوغاب بکار می رود. برای اطمینان از مخلوط شدن کامل مواد خشک در سیلو، هوای متراکم به درون مخزن وارد شده و موجب چرخش شدید و بهم خوردن مواد می گردد. در فرآیند تر، مخازن دوغاب با استفاده از وسایل مکانیکی یا هوای خشک، و یا هر دو هم زده می شود.
دوغاب که حاوی 35 الی 45 درصد آب است، گاهی از صافی گذرانیده می شود، که در نتیجه 20 الی 30 درصد محتوی آب آن کاهش می یابد. آنچه که از صافی گذشته، سپس به درون کوره تغذیه می شود. این کار موجب کاهش مصرف سوخت موردنیاز برای پخت می گردد. در قسمت آسیابهای مواد خام تنظیم نهایی مخلوط مواد خام که به نام "خوراک کوره" موسوم است، انجام شده و مخلوط حاصله که به صورت گردی نرم و حاوی ترکیبات لازم است، آماده تغذیه به کوره می باشد.
در کارخانه های سیمان آسیابهای گلوله ای و غلتکی کاربرد بیشتری دارند. پس از پودر شدن مواد خام از طریق این آسیابها، پودر حاصله را در "سیلوهای مواد خام" ذخیره می نمایند.
عامل مهمی که در یکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینکر و در نتیجه سیمان موثر است، یکنواختی ترکیب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن می باشد. به منظور همگن یا هموژنیزه کردن مطلوب مواد خام، از سیلوهای ذخیره مجهز به سیستمهای "پنوماتیک" استفاده می شود. مواد خام از بالای سیلوهای ذخیره وارد سیلوهای تنظیم می شود و پس از تنظیمات لازم، از پایین سیلو تخلیه و به کوره تغذیه می گردد.
ج ) پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت) :
کوره های اولیه ای که سیمان در آن پخته می شد، کوره های بطری شکل عمودی بوند. پس از آنها کوره های محفظه ای و سپس کوره های استوانه ای یکسره بکار گرفته شد. لیکن وسیله اصلی پخت سیمان در حال حاضر، کوره های استوانه ای دوار است.
سیستم پخت سیمان شامل سه قسمت "پیشگرمکن" ، "کوره" و "خنک کن" است. وظیفه پیشگرمکن، گرفتن رطوبت سطحی باقیمانده در مواد خام، آب تبلور و تجزیه کردن مقدماتی سیلیکاتها و همچنین کلسینه (آهک کردن) بخشی از کربناتهای موجود در مواد خام است.
قسمت اصلی عمل پخت در کوره صورت می گیرد. کوره های پخت سیمان استوانه های فلزی بزرگی هستند که طول و قطر آنها متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد. این استوانه با شیب حدود 3 تا 4 درصد روی چند پایه مجهز به غلتک، قرار گرفته و دارای حرکت دورانی می باشد. مواد خام پس از طی مسیر پیشگرمکن از انتهای کوره، وارد کوره می شوند و به دلیل وجود شیب و حرکت دورانی مواد به سمت خروجی کوره و منطقه پخت سرازیر می شوند.
در انتهای کوره یک مشعل تعبیه شده که با استفاده از سوختهای مختلف، ایجاد محیط حرارتی با درجه حرارت بالای 1400 درجه سانتی گراد را می نماید. برای حفاظت از بدنه کوره در مقابل این حرارت بسیار زیاد، مناطق مختلف کوره با استفاده از انواع آجرهای نسوز، بتون و جرمهای نسوز پوشیده می شوند. محصول سیستم پخت که از کوره خارج می گردد "کلینکر" نام دارد که به صورت دانه های خاکستری یا قهوه ای رنگ می باشد و برای پختن هر کیلوگرم آن حدود 800 کیلوکالری انرژی حرارتی صرف می گردد.
کلینکر خروجی از کوره دارای درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد است. بازیابی این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن "کلینکر" داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ایجاب می نماید. خاصیت اساسی دیگر مربوط به سرد کردن "کلینکر" تکمیل تشکیل کریستالهای "کلینکر" و بالا رفتن کیفیت آن می باشد.
عمل سردکردن کلینکر توسط دستگاه خنک کن (کولر) انجام می پذیرد. کلینکر تولیدی یا محصول سیستم پخت قبل از ورود به آسیاب سیمان در سیلو، انبار و یا سالنهای مربوطه ذخیره می گردد. به موازات رشد و توسعه صنعت سیمان و پیشرفت تکنولوژی، جهان امروز شاهد فعالیت کوره هایی با ظرفیت تولیدی 5000 تن در روز است.
د ) آسیاب کردن محصول سیستم پخت (کلینکر) :
برای پودرکردن "کلینکر" از آسیابهای گلوله ای استفاده می شود. در این قسمت از خط تولید به همراه کلینکر ورودی به آسیاب سیمان، مقداری گچ خام نیز به آسیاب تغذیه می گردد. افزایش گچ در ترکیب سیمان جهت کنترل گیرش کلینکر صورت می گیرد. محصولی که از پودر شدن کلینکر و گچ خام در آسیاب سیمان حاصل می گردد "سیمان" نامیده می شود.
سیمان تولیدی در سیلوهای سیمان ذخیره می گردد و سپس به وسیله "ارسلاید" (که با کمک نیروی فشار هوا سیمان را به سمت موردنظر هدایت و پمپ می کند) از سیلوها خارج و به داخل مخازن یا قیفهای دستگاه بارگیری هدایت می شود.
بارگیری به دو صورت انجام می پذیرد : یکی به صورت پاکت و دیگری به صورت فله. قسمت بارگیرخانه در انتهای خط تولید قرار دارد و با توجه به موقعیت جغرافیایی و محل کارخانه ممکن است دارای امکانات مختلف بارگیری نظیر بارگیری در کامیون، کشتی و واگن به صورت کیسه و یا فله باشد.
مواد اولیه سیمانهای پرتلند :
سیمان پرتلتد عمدتاً از ترکیبات آهک (اکسید کلسیم)، همراه با سیلیس (اکسید سیلیس) و آلومینیوم (اکسید آلومینیوم) تشکیل شده است. آهک موردنظر از مواد خام آهکی و اکسیدهای دیگر نیز از مواد رسی به دست می آید. از مواد خام دیگری چون خاک سیلیس، اکسید آهن و بوکسیت نیز می توان در مقادیر کمتر و برای به دست آوردن ترکیب موردنظر استفاده نمود. ماده خام دیگر سنگ گچ است، که تا حدود 5 درصد آن در طی آسیاب کردن به "کلینکر" سیمان پخته شده اضافه می گردد تا زمان گیرش سیمان را کنترل نماید.
مواد خام بکار رفته در تولید سیمان چنانچه به صورت سنگ سخت باشد، مانند سنگ آهک، سنگهای رسوبی لایه ای، و بعضی سنگهای رسی، یا از معدن استخراج شده و یا با انفجار به دست می آیند. بعضی از ذخایر را با استفاده از روشهای زیرزمینی استخراج می نمایند. سنگهای نرم تری چون گچ و رس مستقیماً توسط معدنچیان از دیواره معدن جدا می شود. مواد استخراجی از معدن را با استفاده از کامیون، واگنهای حمل قطار و نوارهای نقاله به آسیابهای سنگ شکن و خرد کن منتقل می نمایند.
سنگ آهک و خاک رس اجزاء اصلی مواد اولیه تولید سیمان پرتلند را تشکیل می دهند و از مواد دیگر به صورت افزودنی و تنظیم کننده استفاده می شود.
کاربردهای سیمان :
امروزه سیمان دارای مصارف گوناگون و کاربردهای وسیعی است و بسته به انواع مختلف آن در زمینه های گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد.
سیمان را می توان تنها بکار برد، یعنی خالص به عنوان ماده دوغاب، اما استفاده معمولی و اصلی سیمان در ملات و بتون است که در آنها سیمان با مواد بی اثر که به سنگدانه معروف هستند مخلوط می شود. ملات عبارتی از سیمانی است که با ماسه یا سنگ خرد شده ای که اندازه قطرش تقریباً 5 میلیمتر است، مخلوط شده باشد.
بتون ترکیبی از سیمان، ماسه یا دیگر سنگدانه های کوچک است، اما هنگامی که بتون در حجم عظیمی چون ساختن سدها ریخته می شود از سنگدانه های به اندازه 19 تا 25 میلیمتر نیز استفاده می گردد. بتون برای اهداف گوناگون ساختمانی مورد بهره برداری قرار می گیرد. از سیمان پرتلند در تولید آجر، موزائیک، بلوک، تیر سقف، اتصالات خط آهن، و دیگر محصولاتی که با فشار در قالب شکل می گیرند، استفاده می شود. این محصولات در کارگاههای مربوطه تهیه شده و به صورت آماده برای نصب عرضه می گردد.
از آنجاییکه در دنیای امروز بتون مصرف بسیار زیادی دارد، تولید سیمان از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. همه ساله در کشورهای توسعه یافته افزایش سرانه سیمان تقریباً یک تن است. سنگدانه یا سیمان بکار رفته، کیفیت ویژه بتون، یا روش تهیه آن عواملی هستند که نوع بتون را مشخص می کنند. در بتون معمولی که در ساختمان بکار می رود، ویژگی سیمان عمدتاً از طریق نسبت آب به سیمان مشخص می گردد. هرچه آب سیمان کمتر باشد، بتون محکمتر می گردد. مخلوط بایستی به اندازه کافی آب داشته باشد تا از احاطه کامل هر ذره سنگدانه به وسیله چسب سیمان، پرشدن فضای بین سنگدانه ها، شل بودن کافی بتون به منظور ریختن و پخش آن اطمینان حاصل گردد. عامل دیگر دوام بتون، میزان سیمان به نسبت سنگدانه است. ( که به صورت نسبت یک به سه سیمان به سنگ دانه ریز و درشت بیان می شود). در جایی که به بتون بسیار محکمی نیاز باشد، میزان سنگدانه به نسبت کمتر خواهد بود.
قدرت بتون را با استفاده از نیروی وارده به هر اینچ مربع توسط هر پوند و یا کیلوگرم بر سانتیمتر مربع که برای خرد کردن بتونی با سختی و یا عمر مفروض می سنجند.
عوامل محیطی چون درجه حرارت و رطوبت بر استحکام بتون تاثیر می گذارد، و چنانچه به طور کامل خشک نشود، تحمل فشارهای کششی آن نامتعادل خواهد بود و اگر به طور ناقص سفت شده باشد نمی تواند این فشارها را تحمل کند. در فرآیندی که به عمل آوردن شناخته می شود، بتون را بعد از ریختن تا مدتی مرطوب نگاه می دارند تا انقباض حاصله به هنگام سفت شدن را کند کنند. درجه حرارت پایین نیز بر استحکام آن تاثیر منفی می گذارد. برای جبران این مسئله ماده ای افزودنی چون کلرید کلسیم به سیمان اضافه می گردد. این ماده موجب تسریع در فرآیند سفت شدن می گردد که خود باعث ایجاد گرمای کافی برای بی اثر کردن درجه حرارت تقریباً پایین می شود. در هوای بسیار سرد از ریختن بتون در ابعاد وسیع خودداری می شود.
بتونی که بر روی فلز (معمولاً فولاد) محکمی سفت گردیده "بتون آرمه" یا "بتون آهن"نامیده می شود. اختراع آن عموماً به "ژوزف مونیر" نسبت داده می شود. وی باغبانی از اهالی پاریس بود که گلدانها و لوله هایی برای باغ درست می کرد که با توری فلزی تقویت می شدند. وی در سال 1867 اختراع خود را به ثبت رساند.
فولاد تقویت کننده، که ممکن است به شکل میله، نرده و یا توری باشد، به استحکام کششی بتون کمک می کند. بتون ساده نمی تواند به آسانی در مقابل کشش های ناشی از عوامل باد، زلزله، ارتعاشات و دیگر نیروهای خمشی مقاومت نماید و بنابراین برای بسیاری از عملیات ساختمانی مناسب نیست.
در بتون آرمه، نیروی کششی فولاد و قدرت تراکمی بتون، قدرتی ایجاد می کند که قادر است تمامی انواع تنش های خیلی زیاد در سطح وسیع را تحمل نماید.
بتون علاوه بر توانائی بالقوه برای استحکام بسیار زیاد و امکان شکل گیری به هر فرمی، در مقابل آتش نیز مقاوم می باشد و به خاطر این ویژگیها یکی از متداولترین مواد ساختمانی در دنیا گشته است. سازه های بتونی در برابر آتش سوزی مقاومت خوبی دارند و حتی تا 24 ساعت دوام می آورند.
انواع سیمانهای استاندارد (پرتلند) :
1 ) سیمان تیپ یک (I)، (سیمان معمولی) :
همان سیمان معمولی بوده و در شرایط آب و هوای عادی مصرف می شود. همچنین در جایی بکار می رود که از نظر سولفات مشکلی وجود نداشته باشد.
2 ) سیمان تیپ دو (II)، (سیمان متوسط) :
این سیمان از نظر خواص متوسط است، بدین معنی که تا حدی کندگیر بوده و نیز تا حدی در مقابل حمله سولفاتها مقاوم است.
برای ساخت این سیمان سعی می شود تا حد ممکن از مقدار (C3S , C3A) کاسته و (C2S) را افزایش دهند.
3 ) سیمان تیپ سه (III)، (سیمان زودگیر) :
این سیمان تقریباً اجزاء اولیه سیمان تیپ (I) را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتری دارد.
3 ) موارد مصرف سیمان تیپ (III) :
الف ) در هوای سرد (حدود 4 درجه سانتیگراد)،در دمای زیر صفر درجه کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمی کند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگری نیز باید رعایت شود (مثلاً مصرف ضدیخ)، سیمان تیپ (III) در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل توجهی آزاد می کند و باعث گرم شدن بتن می شود.
ب ) مراقبت از بتن در هوای سرد بسیار مشکل است و هزینه مراقبت در هوای سرد بالاست. سیمان زودگیر طول دوره مراقبت را کم کرده و موجب می شود بتن زودتر به مقاومت موردنظر برسد.
ج ) در تعمیرات فوری، مثلاً تعمیر قسمتی از سازه هایی که باید سریعاً مورد بهره برداری قرار گیرند، این سیمان کاربرد زیادی دارد و موجب می شود بتن سریعاً به مقاومت موردنظر رسیده و ظرف مدت کوتاهی مورد بهره برداری قرار گیرد.
د ) در مکانهایی که به دلیل محدودیت امکانات قالب، بخواهند قالبها را زودتر باز کنند، نیز این سیمان کاربرد دارد.
4 ) سیمان تیپ چهار (IV)، (سیمان دیرگیر) :
سیمان تیپ چهار کندگیر بوده و در هنگام گیرش حرارت کمی تولید می کند. مقدار C3A , C3S موجود در این سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتری بکار برده شده است.
موارد مصرف سیمان تیپ (IV) :
الف ) در هوای گرم و در دمای بالای 40 الی 50 درجه سانتیگراد برای تسهیل مراقبت از بتن بکار می رود. مصرف این سیمان در هوای گرم و در جایی که تبخیر بالاست باعث می شود که لااقل دمای تولید شده توسط بتن در عملیات گیرش کمتر شود، زیرا گرمای حاصل از عملیات هیدراسیون در طول مدت زمان بیشتری آزاد می شود.
از طرفی اجزاء موجود در این سیمان در مقایسه با سایر (C3S , C3A کمتر و C2S بیشتر)این سیمان را خود به خود کم حرارت تر می کند.
ب ) مصرف این سیمان در هوای گرم باعث جلوگیری از اتصال سرد می شود.
توضیح :
در بتن ریزی دیوارها ( دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است چون بتن ریزی لایه لایه انجام می گیرد، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود، بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دولایه برقرار نمی شود. این اتصال ضعیف بین لایه های بتن قدیم و جدید را اتصال سرد می گویند که ضعف بتن ریزی به شمار می رود، به خصوص اگر سازه یک سازه آبی باشد، این اتصال نقطه ضعفی برای نشت آب خواهد بود. مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردی باعث می شود که فرصت کافی برای بتن ریزی باشد و لایه های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه های جدید اتصال مناسبی را برقرار نمایند.
ج ) در بتن ریزهای حجیم به منظور کاهش تنش های حرارتی می توان از این سیمان استفاده کرد. بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد مانند بتن ریزی سدها و یا پایه های پل. از اشکالات بتن ریزی حجیم، ایجاد تنش های حرارتی است، بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کندتر صورت می گیرد، و بنابراین هنگامی که بتن سفت شده، هنوز دمای قسمتهای مرکزی آن با محیط اطراف، یکنواخت نشده است از این لحظه به بعد تغییر دمای بتن در راستای تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ایجاد تنش های حرارتی خواهد بود.
استفاده از سیمان تیپ (IV) سبب می شود که اولاً دمای قسمتهای میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ (I) باشد (چون سیمان تیپ (IV) هم کم حرارت تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد می کند) و ثانیاً فرایند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت اعظم از تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف صورت پذیرد. قابل ذکیر است که برای جبران تنش حرارتی در بتن، گاهی آرماتورهایی موسوم به آرماتورهای حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند.
5 ) سیمان تیپ پنج (V) ، (سیمان ضد سولفات) :
در ساخت این سیمان سعی می شود حتی الامکان C3A , C3S را به حداقل برسانند و در مقابل C2S بیشتری مصرف نمایند.
این سیمان برای مصرف در بتن هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است و به همین جهت به سیمان ضد سولفات شهرت دارد.
6 ) سیمان تیپ (I -A) :
این سیمان همان سیمان تیپ (I) بوده که با اضافه کردن مواد مناسبی به آن خاصیت هوازائی نیز در آن ایجاد شده است.
7 ) سیمان تیپ (II -A) :
این سیمان همان سیمان تیپ (II) می باشد که هوازا هم هست.
8 ) سیمان تیپ (III – A) :
همان سیمان تیپ (III) بوده که هوازا نیز هست.
بخش دوم : مرور و آشنایی با موتورهای برق :
انواع موتورهای الکتریکی :
موتورهای DC :
یکی از اولین موتورهای دوار، توسط میشل فارادی در سال 1821 م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود.
وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در کلاس های فیزیک مدارس نشان داده می شود، اما گاهاً به جای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می شود. موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند.
سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبور از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لوکوموتیوها استفاده می کنند.
اما به هر حال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند.
نه تنها این اصطکاک منجر به سروصدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قراردادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم.
موتورهای میدان سیم پیچی شده :
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می توانیم نسبت سرعت / گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت.
می توانیم برای به دست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکنش الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده آل است و کاربرد این تکنیک می تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.
موتورهای یونیورسال (universal motors) :
یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور یتیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می توان هم با جریان DC و AC بکار برد، اگرچه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می کنند.
اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس / رلوکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند)؛ و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزیت این موتورها این است که می توان تغذیه ی AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می شوند اما عمومی ترین موتورهای AC در دستگاه هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی ای که گاهاً استفاده می شوند، هستند.
موتورهای AC :
عموماً ما دارای دو نوع از موتورهای AC هستیم : تک فاز و سه فاز .
موتورهای AC تک فاز :
معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاههایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک.
نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می رود. عموماً این موتورها می توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.
هنگام راه اندازی، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکنت ها فعال می شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می سازد. در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می کند.
موتورهای AC سه فاز :
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار دورنشان، استفاده می کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده اند.
از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتورف بچرخد چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده های در روتور ایجاد نخواهد شد.
استفاده از این نوع موتور در کاربدرهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است.
به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می آید. موتورهای سنکرون را می توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانسی تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می توان با داشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدانی دوار مغناطیسی تغییر می کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.
موتورهای پله ای :
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله ای است، که در آن یک روتور درونیف شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می شوند، کنترل می شود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتاً کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت است، به ویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.
موتورهای خطی :
یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار درآمده تا به جای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد.
موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای اند. می توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می کند.
فرستنده و گیرنده مادون قرمز :
شکل مداری در صفحه بعد آمده است و همچنین لوازم موردنیاز این برای هر یک از دو مدار فرستنده و گیرنده لیست شده است.
فرستنده و گیرنده به گونه ای در درون محفظه حرارت سنج آنالوگ عقربه ای قرار می گیرند که هنگامی که عقربه بر روی دمای خاصی که مدنظر است قرار می گیرد بدنه خود عقربه مانع ارتباط نوری بین دو فوتو دیود (مدار فرستنده و گیرنده) می شود.
طرز عملکرد این دو مدار به صورتی است که تا هنگامی که ارتباط نوری بین دو فوتو دیود برقرار است رله اجازه می دهد تا موتور به کار خود ادامه دهد اما هنگامی که عقربه دماسنج مانع ارتباط نوری دو فوتو دیود شد (یعنی وقتی دما به حد معینی رسید) مدار گیرنده قطع شده و رله به عنوان یک کلید، قطع شده و موتور خاموش می گردد.
فرستنده و گیرنده مادون قرمز تک کانال :
مدار فرستنده :
این مدار بسیار ساده می باشد و تنها شامل دو ترانزیستور 2 N2907 که یک ترانزیستور NPN است که مشابه آن 2 N3904 می باشد و دیگری ترانزیستور 2 N2907 که PNP است.
از مزایای این مدار این است که تمامی قطعات در قطعات رایج و موجود در بازار است.
پس وسایل موردنیاز ما برای ساخت این مدار چنین است :
– خازن سرامیکی 01/0 میکروفاراد C1 ——
– مقاومت 22 کیلواهم R1 ——-
– مقاومت 1000 کیلواهم R2 ——–
– ترانزیستور Q1 —— 2N2222
– ترانزیستور Q2 —— 2N2907
– دیود مادون قرمز LED1 ——
– کلید فشاری S1 ——–
– فیبر مدار چاپی یا برد سوراخدار
– باطری 3 ولت B1 ——-
در شکل شماتیک نرم افزار که توسطبچه های برق بروجرد تهیه شده رو مشاهده می کنید.
مدار گیرنده :
ساختن مدار گیرنده هم زیاد مشکل نیست و اگر کمی دقت و حوصله به خرج بدین مطمئن باشید به راحتی می توانید بسازید !
وسایل موردنیاز برای ساختن مدار گیرنده :
– مقاومت 1 کیلواهم R3 ——–
– مقاومت 100 کیلواهم R4 , R5——–
– پتانسیومتر 50 کیلواهم R6 ———
– خازن سرامیکی 01/0 میکروفاراد C2 ——-
– خازن سرامیکی 100 پیکوفاراد C3 ———
– خازن سرامیکی 047/0 میکروفاراد C4 ——
– خازن سرامیکی 1/0 میکروفاراد C5 ——–
– خازن سرامیکی 3/3 میکروفاراد C6 ——–
– خازن سرامیکی 5/1 میکروفاراد C7 ——–
– ترانزیستور مادون قرمز Q3 ———–
– دیود سیلیکون D1 ——- 1N914
– آی سی اپ امپ ICI ——- LM308
– آی سی IC2 ——- LM567
– رله 6 ولت RELAY ———
– برد برد یا برد سوراخدار
بخش سوم : کارهای انجام شده توسط کارآموز :
1 ) تهیه فرستنده و گیرنده مادون قرمز جهت نصب روی حرارت سنج موتور آسیاب سیمان
2 ) همکاری در نصب باسکول معدن
3 ) بازدید از پست های برق کارخانه شامل :
– پست اصلی، سنگ شکن، کوره، گریت، آسیاب سیمان
– شرکت در تعمیرات دوره ای کارخانه
– بررسی علت خرابی موتور ویبره زیر سیلوی سنگ آهک و تعویض آن
21