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本文作者結合多年工作實踐及對國內外動態稱重計量的廣泛深入研究,就連續式攪拌設備計量的精度如何提高做出分析,得出方法。
一. 連續式攪拌設備計量方法的現狀
1. 1傳統使用的連續式計量方法
在如建材、糧油、礦山等散狀物料計量或在線控製配料時,有很多種方法。比較典型的有:皮帶秤類、衝板流量計類、核子秤類、圓盤給料秤類。這些計量形式各有特點,但是局限性很大,受設備機械變化影響大,精度不高,安裝調校煩瑣,維護量大。
皮帶秤工藝介紹,流程:
皮帶秤將單位麵積(稱重段)上受到的負荷信號與變化速度(皮帶轉速)信號進行積分運算得出流量值,以此作為可控製的對象。

注: 通過控製拖拉式皮帶轉速,改變拖出的物料量,物料經給料溜槽的出料口整形後, 其厚度穩定均勻,無論皮帶機轉速大小,皮帶上的負荷都是恒定的。 與其它給料方式相比, 該方式計量與控製精度效果較好。

注: 給料與稱量功能分別在兩條皮帶上實現
1. 2連續式計量方法在連續攪拌設備上使用現狀
連續式攪拌設備包括:穩(wen)定(ding)土(tu)廠(chang)拌(ban)設(she)備(bei),水(shui)泥(ni)連(lian)續(xu)式(shi)攪(jiao)拌(ban)設(she)備(bei),瀝(li)青(qing)連(lian)續(xu)式(shi)攪(jiao)拌(ban)設(she)備(bei)。就(jiu)計(ji)量(liang)精(jing)度(du)而(er)言(yan),目(mu)前(qian),這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)不(bu)能(neng)與(yu)間(jian)歇(xie)式(shi)相(xiang)提(ti)並(bing)論(lun)。因(yin)此(ci),連(lian)續(xu)式(shi)攪(jiao)拌(ban)方(fang)法(fa)受(shou)不(bu)到(dao)廣(guang)大(da)用(yong)戶(hu)的(de)青(qing)睞(lai),也(ye)是(shi)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。科(ke)學(xue)分(fen)析(xi)可(ke)以(yi)說(shuo)明(ming),這(zhe)兩(liang)種(zhong)計(ji)量(liang)方(fang)法(fa)決(jue)定(ding)的(de)攪(jiao)拌(ban)工(gong)藝(yi)都(dou)有(you)其(qi)適(shi)用(yong)的(de)場(chang)合(he),不(bu)能(neng)由(you)於(yu)暫(zan)時(shi)的(de)技(ji)術(shu)限(xian)製(zhi)而(er)影(ying)響(xiang)連(lian)續(xu)式(shi)攪(jiao)拌(ban)的(de)應(ying)用(yong)。
目前,我國連續式攪拌設備均采用容積法或皮帶秤/螺(luo)旋(xuan)秤(cheng)兩(liang)類(lei)來(lai)計(ji)量(liang),七(qi)十(shi)年(nian)代(dai)從(cong)歐(ou)洲(zhou)引(yin)進(jin)開(kai)發(fa)連(lian)續(xu)攪(jiao)拌(ban)工(gong)藝(yi)至(zhi)今(jin),一(yi)直(zhi)如(ru)此(ci),始(shi)終(zhong)未(wei)有(you)突(tu)破(po)。事(shi)實(shi)上(shang),這(zhe)兩(liang)種(zhong)計(ji)量(liang)方(fang)法(fa)在(zai)歐(ou)洲(zhou)使(shi)用(yong)能(neng)夠(gou)作(zuo)到(dao)高(gao)精(jing)度(du),例(li)如(ru)德(de)國(guo)申(shen)克(ke)(Schenck)的皮帶配料秤,動態配料精度達到2%。而在中國卻不行,原因在於受到我國機械製造及材料等基礎工業的製約。目前我國用於公路行業的皮帶秤計量精度一般隻能達到5%左右,與容積計量相差無幾,長期穩定性較差。
二. 連續稱重的革命――差分減量(失重)秤
失重秤(英文Loss-in-weight)是九十年代開始應用於工業過程稱重連續計量的。失重秤逐漸替代皮帶秤、螺旋秤,甚至累加秤,作為一種全新的計量方法,逐漸應用到越來越多物料處理。
2. 1基本原理:
jiangchengliangdoujigeiliaojigouzuoweizhenggechengti,tongguoyibiaohuoshangweijibutingduichengtijinxingzhongliangxinhaodecaiyang,jisuanchuzhongliangzaidanweishijiandebianhuabilvzuoweishunshiliuliang,zaitongguogezhongruanyingjiandelvbojishuchuli,dechukeyizuoweikongzhiduixiangde“實際流量”。
這個流量的獲取非常重要,是失重秤能否準確計量的基礎。圖中介紹的是一種經典的方法:

然後FC通過PID反饋算法,進行逼近目標流量的控製運算,輸出調節信號去控製變頻器等給料機控製器。
2. 2差分減量秤(失重秤)在實際中的應用:
從原理上可以看出它不受秤體與給料機構的機械變化影響,它隻是計算重量差值(差重),與傳統動態計量手段相比,其優點是不言而喻的。
對於控製對象為流量(t/h ,kg/min ),而且物料可輸送性好,計量精度要求高時,采用失重法計量可以作為一種最佳方案。
2.2.2失重秤工藝流程:

2.2.3失重秤設計必須注意的事項,影響精度的因素:
失重秤兼有靜態秤、動態秤特點,因此,在設計係統時,要求:
1. 正確的輸送率範圍,一般實際工作範圍為額定輸送量的60%~70%最佳。若采用交流調速,對應變頻率為35-40Hz最佳。這樣保證調節範圍寬。還由於在輸送率過低時,係統穩定性差。
2. 傳感器量程選用適當,按公式

也就是說,傳感器也用到其量程的60%~70%,信號變化範圍寬,對提高精度極為有利。
3. 機械結構設計要確保物料流動性好,同時保證補料時間短,補料不應過於頻繁,一般要求5-10分鍾補一次料。
配套傳動係統要保證運行平穩,線性好。
2.2.4應用前景:
隨著電子控製技術的飛速發展,失重秤通過采用新的技術,在計量精度上由0.3%~0.5%。而提高到0.1%~0.2%,甚至到超過靜態秤,這一新技術的核心即數字式稱重傳感器的應用。
2.2.4.1數字式稱量傳感器的應用:
為了適應動態測量的需要,在稱重係統中作為係統輸入端的傳感器至關重要。特別在需要智能化的場合,傳感器的直接或間接數安化已必不可少,此時測量不確定度和測量速度往往是一對矛盾,兩者很難兼得,而需根據實際情況作折衷選擇。在稱重領域,我國目前大量生產和應用的都是傳統的模擬式傳感器,模擬信號的輸出較小。以生產量最大、采用電阻應變原理的稱重傳感器為例,一般最大輸出為30-40mV。故其信號易受射頻幹擾,電纜傳輸距離也短,通常在10m以內。
在使用多個傳感器並聯的容器稱重係統(料鬥秤式配料秤)、平台稱重係統或秤橋(汽車衡或軌道衡)中,利用數字係統可實現“自校準”。這是因為多通道的數字傳感器係統,不存在阻抗匹配問題。用戶輸入各傳感器的地址、秤量和靈敏度,即可自動進行秤的“四角”或“邊角”平(ping)衡(heng),不(bu)必(bi)一(yi)次(ci)次(ci)地(di)反(fan)複(fu)調(tiao)整(zheng)信(xin)。而(er)在(zai)模(mo)擬(ni)係(xi)統(tong)中(zhong)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)關(guan)聯(lian)接(jie)線(xian)後(hou),每(mei)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)特(te)性(xing)就(jiu)不(bu)再(zai)是(shi)可(ke)辨(bian)別(bie)的(de)了(le),校(xiao)準(zhun)時(shi)需(xu)在(zai)每(mei)一(yi)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang)施(shi)加(jia)砝(fa)碼(ma)並(bing)利(li)用(yong)接(jie)線(xian)盒(he)中(zhong)的(de)分(fen)壓(ya)器(qi)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。由(you)於(yu)調(tiao)整(zheng)時(shi)存(cun)在(zai)著(zhe)交(jiao)互(hu)作(zuo)用(yong),因(yin)而(er)反(fan)複(fu)多(duo)次(ci)。在(zai)數(shu)字(zi)係(xi)統(tong)中(zhong),則(ze)允(yun)許(xu)分(fen)別(bie)複(fu)核(he)作(zuo)為(wei)單(dan)體(ti)的(de)每(mei)一(yi)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)。因(yin)此(ci),校(xiao)準(zhun)裝(zhuang)有(you)數(shu)字(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)所(suo)有(you)花(hua)費(fei)的(de)時(shi)間(jian),僅(jin)為(wei)模(mo)擬(ni)係(xi)統(tong)的(de)1/4。
利用數字係統可以實現“自診斷”,即診斷程序連續地檢查各傳感器信號是否中斷、輸(shu)出(chu)是(shi)否(fou)明(ming)顯(xian)超(chao)出(chu)範(fan)圍(wei)等(deng)。若(ruo)有(you)問(wen)題(ti),在(zai)儀(yi)表(biao)或(huo)控(kong)製(zhi)器(qi)麵(mian)板(ban)上(shang)會(hui)自(zi)動(dong)顯(xian)示(shi)或(huo)報(bao)警(jing),用(yong)戶(hu)利(li)用(yong)麵(mian)板(ban)上(shang)的(de)鍵(jian)即(ji)可(ke)尋(xun)找(zhao)各(ge)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi),獨(du)立(li)地(di)確(que)定(ding)問(wen)題(ti)原(yuan)因(yin)並(bing)進(jin)行(xing)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)。這(zhe)種(zhong)直(zhi)覺(jiao)診(zhen)斷(duan)和(he)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)能(neng)力(li),對(dui)用(yong)戶(hu)顯(xian)然(ran)是(shi)一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)優(you)點(dian),而(er)在(zai)模(mo)擬(ni)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)統(tong)中(zhong)則(ze)是(shi)很(hen)難(nan)忘(wang)以(yi)低(di)成(cheng)本(ben)實(shi)現(xian)的(de)。
在稱重領域中,典型模擬傳感器係統的模數變換器的分辨力為16比特,即有50000個可用計數;而數字係統中每一個傳感器的分辨率為20比特,即有1000 000個可用計數。所以,一個裝有4個數字傳感器的係統即可提供4000 000個計數的分辨率。這種高分辨率的優點,特別適用於秤架自重大而被稱物重量小的場合。例如:在配料稱重係統中,有時配方中某種物料僅占很小比例,但準確度要求卻仍然很高。這在傳統的模擬係統中同樣是很難實現的。
2.3國內外應用的現狀(在水泥廠、冶金、塑料、化纖等行業取得)
許多行業有豐富應用失重秤的經驗。如:水泥廠配料。近年來在工程塑料、化纖、guangxiandengdengzhongduoxingyeyiguangfanpuji。youxiexingyeyouyucaiyonglelianxushizhongjiliang,keyibaozhengluoliaoanbilihunhe,erruohuajiaobanxuyao,jianhualegongyi。guowaifadaguojiazheyichanpinhenchengshu,rudeguoshenkegongsi,budabenla(brabender),瑞士開創(ktron)公司,技術處於國際最領先地位。其中開創公司由於采取了數字傳感器技術動態精度可達0.25%。以工業過程稱重而言,已經達到靜態秤精度。
三. 在連續式攪拌機械上的應用及前景影響
由於國內連續式攪拌設備計量停留在傳統的方法上,因此,推廣失重秤應用前景將十分廣闊,對穩定土廠拌、水泥連續攪拌、liqinglianxujiaobangongyiqidaogemingxingdegaibian,duiliuliangdejingzhunkongzhijianghuizhizaochufeichanghegelixiangdehunheliao。youyulianxushibanhegongyijiegoujiandan,weihufeiyongdi,yinciyidanzaichanpinjipeishangbahaoguan,jiangchedigaibianlianxushibanhedeshichangzhanyoudidexianzhuang。tebieshigonglu、水電行業所需的高產設備,具有重大意義,而失重秤即是提高計量精度的一種重要突破。
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