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      失重秤在工業(yè)中的應(yīng)用

      發(fā)布時間:2021-06-23 14:43:42 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      隨著工業(yè)生產(chǎn)過程中對物料尤其是固態(tài)物料的連續(xù)精確計量控制要求的提高,與九十年代產(chǎn)生了一種能滿足該要求的新型計量設(shè)備——失重秤(英文Loss-in-weight)。失重秤是根據(jù)秤體上物料重量的變化來對物料進行連續(xù)精確計量的,失重秤的出現(xiàn)逐漸替代了原來的皮帶秤、螺旋秤、甚至累加秤,作為一種全新的計量方法,在治金、礦山、化工、化纖能行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

      1失重秤(如圖1)

      失重秤結(jié)構(gòu)示意圖

      失重秤的基本組成可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制部分兩大部分。

      設(shè)備部分主要由計量料斗、螺旋喂料機、卸料給料機、秤體組成。

      控制部分主要由稱重傳感器、信號放大器、輸入輸出接口、控制儀表組成。

      2控制方框圖

      失重秤控制方框圖

      3工作原理

      秤臺、上料斗及作用在秤臺上的所有設(shè)備作為整個秤體,傳感器將秤體上的重量變化連續(xù)不斷地傳送給失重秤控制儀表(控制儀表是失重秤的核心處理部份,所有的控制和處理功能都是由它來完成的),控制儀表根據(jù)該信號計算出單位時間內(nèi)秤體的重量變化率作為實際瞬時流量,然后與設(shè)定的目標(biāo)流量進行比較,進行PID運算后輸出4-20mA的電流信號去改變喂料電機的變頻器的輸出頻率,從而改變電機的轉(zhuǎn)速使實際喂料量盡可能的接近設(shè)定的目標(biāo)流量,以達(dá)到精確喂料的目的。

      為實現(xiàn)失重秤喂料的連續(xù)性和計量的精確性,上料斗上面需要配置一個能連續(xù)供料的大料倉及控制補料的自動閥門。在控制儀表中設(shè)有一個補料上限值和一個補料下限值,當(dāng)控制儀表秤得秤體上的重量達(dá)到補料下限值時,會發(fā)出一個開啟補料閥門的信號,使閥門打開,大料倉的物料就會通過軟連接下到上料斗,秤體上的重量就會增加,當(dāng)控制儀表秤得秤體上的重量達(dá)到設(shè)定的補料上限值時,會發(fā)出一個關(guān)閉閥門的信號,使閥門關(guān)閉。而在這個過程中喂料電機一直處于運行狀態(tài),這就是說喂料是連續(xù)的。對于那些流動性差、比較輕、比較細(xì)的物料,在閥門關(guān)閉之后很短的時間內(nèi),會有一部分重量還沒加到秤體上,這時如果失重秤根據(jù)傳感器傳送的信號進行PID控制的話,由于在這個時間段傳感器感受到的重量變化會變小,從而導(dǎo)致信號失真控制不準(zhǔn),為此在控制儀表內(nèi)還設(shè)有補料延時時間,該時間是從關(guān)閉閥門開始計時的。而在開始補料到補料延時時間結(jié)束這段時間內(nèi)喂料電機將維持補料前的頻率不變,換言之就是在該過程中失重秤處于固定頻率運行狀態(tài)—靜態(tài)控制。當(dāng)補料延時時間結(jié)束失重秤自動恢復(fù)動態(tài)控制,即根據(jù)傳感器傳送的信號對喂料電機進行控制。失重秤的運行過程就是這樣周而復(fù)始地進行著。

      4失重秤設(shè)計時的注意事項

      為提高失重秤的控制精度,在設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾點:

      1)選擇合適的使用頻率,使用頻率保持在35Hz~40Hz為最佳,當(dāng)頻率過低時,系統(tǒng)的穩(wěn)定性差;

      2)傳感器量程選擇適當(dāng),使用在量程的60%~70%,信號變化范圍寬,有利于提高控制精度;

      3)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要確保物料流動性好,同時保證補料時間短,補料不應(yīng)過于頻繁,一般要求5min~10min補一次料;

      4)配套傳動系統(tǒng)要保證運行平穩(wěn),線性好。167

      5失重秤在安裝和使用過程中的注意事項:

      為確保失重秤的精度,在安裝和使用過程中一定要注意以下細(xì)節(jié):

      1)秤臺固定一定要牢固,傳感器為彈性形變元件,外界的震動會對其產(chǎn)生干擾,使用經(jīng)驗告訴,失重秤在使用過程中最忌諱的就是環(huán)境的震動影響;

      2)環(huán)境中不能有氣流流動,因為為提高稱量的精度,所選的傳感器非常靈敏,所以任何的風(fēng)吹草動對傳感器都會有干擾;

      3)上、下軟連接要又輕又軟,避免下、下設(shè)備對失重秤造成干擾。目前使用的最理想的材料是光滑柔軟的絲稠;

      4)大料倉與上料斗之間的連接距離越短越好,尤其是對那些粘附性比較強的物料,當(dāng)大料倉與上料斗之間的連接距離越長,管壁上粘附的物料就越多,當(dāng)管壁上的物料粘附到一定程度時,一旦落下來對失重秤就是一個非常大的干擾;

      5)盡量減少與外界的連接,凡是作用在秤體上的外界重量一定要保持恒定,目的是為了減少外界作用力對秤體的影響;

      6)補料速度要快,因此一定要確保補料過程中下料的順暢性。對于流動性差的物料,為防止其架橋,最好的解決辦法是在大料倉加機械攪拌,最大的忌諱為氣流破拱,但攪拌不能一直運行,最理想的就是攪拌與補料過程保持一致,即與補料閥門保持同步;

      7)補料的下限值和補料的上限值設(shè)置要合適,設(shè)置的指導(dǎo)思想是物料在這兩個量之間在料斗中的堆積密度基本一致。這可以通過觀察變頻器的頻率變化來得到,當(dāng)料斗中物料的堆積密度基本一致時,變頻器的頻率基本上變化不大。補料的下限值和補料的上限值設(shè)置合適能夠提高補料過程中的控制精度,因為前面已經(jīng)說過補料過程中失重秤處于靜態(tài)控制,如果能保持補料前后變頻器頻率基本不變,補料過程的計量精度也基本上是有保證的。

      另外,在保證堆積密度基本一致的情況下,盡量減少補料次數(shù),即盡量每次多補一些料。這兩者互相矛盾,要統(tǒng)籌考慮。這也是補料過程中的精度能否保證的關(guān)鍵所在;

      8)補料延時時間設(shè)置要合適,設(shè)置的指導(dǎo)思想是確保所有的物料都已落在秤體上,并且設(shè)置時間越短越好。前面已經(jīng)說過在補料延時時間內(nèi)失重秤是處于靜態(tài)控制,所以該時間越短越好。該時間也可通過觀察來得到,在調(diào)試時期可以先把該延時時間設(shè)置長一些,觀察每次補料結(jié)束后,秤體上的總重量在多長時間能夠不波動(不會變大)穩(wěn)定下來(秤體上的總重量平穩(wěn)少)。那么該時間即是合適的補料延時時間。

      6結(jié)論

      本文介紹了失重秤的工作原理及在設(shè)計、使用過程中應(yīng)注意的一些事項,尤其是使用過程中的那些細(xì)節(jié),是寶貴的經(jīng)驗之談,希望能對大家有所幫助,能更好的使用失重秤。也只有注意到了這些細(xì)節(jié)問題,失重秤的控制精度才有保證,才能生產(chǎn)出好的合格的產(chǎn)品。

       

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