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淺析自動(dòng)計(jì)量配料秤在化工自動(dòng)化行業(yè)中的應(yīng)用
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自動(dòng)化通常是指工業(yè)自動(dòng)控制,在化工廠的生產(chǎn)過程中對(duì)自動(dòng)控制的應(yīng)用越來越多,而原料的配料系統(tǒng)是化工行業(yè)生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它能直接影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、效率、能耗等指標(biāo)。配料系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備--配料秤就是指預(yù)先給定質(zhì)量比例,對(duì)被稱物中的幾種物料進(jìn)行配料計(jì)量的衡器。其用途十分廣泛,既可用于多種物料的配料計(jì)量,也可用于一種物料的計(jì)量(料斗秤)。
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,自動(dòng)化在化工行業(yè)中的應(yīng)用越來越多,自動(dòng)計(jì)量配料能夠幫助企業(yè)最大限度地減少勞動(dòng)力成本和強(qiáng)度,改善工人的工作環(huán)境,確保企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的順利展開。減少安全事故的發(fā)生,保障生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。自動(dòng)計(jì)量配料秤在化工行業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。
1.化工自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用
我國的化工自動(dòng)化起步于 1953 年。六十年代后半期,隨著半導(dǎo)體和集成電路的進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)化儀表便向著小體積、高性能的方向迅速發(fā)展并實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)作數(shù)據(jù)處理的各種自動(dòng)化方案。隨著生產(chǎn)要求的不斷提高,一大批的自動(dòng)化裝置應(yīng)運(yùn)而生,它們就是各種檢測(cè)元件、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器以及其他各種有關(guān)的裝置等。它們與生產(chǎn)設(shè)備一起構(gòu)成了各種各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。七十年代以來儀表和自動(dòng)化技術(shù)又有了迅猛的發(fā)展新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮,特別是微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展在化工自動(dòng)化技術(shù)工具中發(fā)揮了巨大作用。化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科,它是利用自動(dòng)控制學(xué)科儀器、儀表學(xué)科以及計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論與技術(shù)服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科的。在企業(yè)里化工工藝及設(shè)備與自動(dòng)化裝置已經(jīng)構(gòu)成了有機(jī)的整體。沒有現(xiàn)代化的自動(dòng)化裝置,也就沒有現(xiàn)代化的化工生產(chǎn)。
2.自動(dòng)計(jì)量配料秤的分類及組成
由于各自的工作原理即配料模式不同,其生產(chǎn)適用性和準(zhǔn)確度也大不相同。自動(dòng)化配料系統(tǒng)的配料模式分為靜態(tài)配料模式和動(dòng)態(tài)配料模式,包括靜態(tài)計(jì)量、電子皮帶秤計(jì)量等,各種模式分別適用于不同的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。通常靜態(tài)配料模式一般采用料斗秤,按靜態(tài)計(jì)量準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為允差±0.1%。動(dòng)態(tài)配料模式可采用電子皮帶秤,按動(dòng)態(tài)計(jì)量的準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為允差±1。在化工行業(yè)中,失重秤和重力式配料秤應(yīng)用較多。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(jì)量斗、喂料給料機(jī)、卸料給料機(jī)、懸吊裝置組成;控制部分主要由稱重傳感器、信號(hào)放大器、輸入輸出接口、主機(jī)(上位機(jī))等組成。重力式自動(dòng)配料秤按照卸料方式分為:間歇式配料秤和連續(xù)式配料秤具有一個(gè)或多個(gè)稱重單元,按預(yù)先設(shè)定的配方,分別對(duì)配方中的物料進(jìn)行稱量,并將各次秤量的總和作為一次裝料輸出的自動(dòng)衡器的總稱。重力式自動(dòng)配料衡器(簡(jiǎn)稱“配料衡器”)一般俗稱配料秤。配料秤一般由秤體、加料機(jī)構(gòu)、卸料機(jī)構(gòu)、電控系統(tǒng)四大部分組成。加料機(jī)構(gòu):一般采用氣缸圓弧門給料、振動(dòng)給料、螺旋給料、葉輪給料、氣吹給料等幾種形式。一般制作采用鈑金冷作加工,該機(jī)構(gòu)的最新品質(zhì)直接與計(jì)量精度有關(guān)。卸料機(jī)構(gòu):一般采用氣缸圓弧門卸料、振動(dòng)卸料、螺旋卸料、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)卸料或直接采用氣(電)動(dòng)閥門卸料等幾種形式。秤體:多數(shù)采用金屬材質(zhì)的板材經(jīng)過焊接、打磨噴塑或噴漆等工藝制作完成。電控系統(tǒng):主要是有稱重單元和控制單元組成。稱重單元大多數(shù)場(chǎng)合采用稱重傳感器+配控制器+電氣元件的方式進(jìn)行控制;控制單元經(jīng)常采用稱重傳感器+稱重變送器+PLC+觸摸屏(工控電腦)。
3.自動(dòng)計(jì)量配料秤的特點(diǎn)
從工作原理和結(jié)構(gòu)來看,自動(dòng)計(jì)量秤兼具靜態(tài)秤和動(dòng)態(tài)秤的特點(diǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)有:(1)系統(tǒng)精度高。(2)全封閉結(jié)構(gòu),適合各種惡劣現(xiàn)場(chǎng)。(3)免維護(hù),標(biāo)定簡(jiǎn)單。根據(jù)其測(cè)量原理,它不僅可以進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定,而且可以在生產(chǎn)運(yùn)行中進(jìn)行在線標(biāo)定。
4.自動(dòng)計(jì)量配料秤在化工行業(yè)中的應(yīng)用
自動(dòng)計(jì)量秤可以連續(xù)對(duì)整個(gè)給料系統(tǒng)包括計(jì)量斗、給料機(jī)構(gòu)進(jìn)行稱重,相當(dāng)于一臺(tái)靜態(tài)秤;同時(shí)通過變頻調(diào)速來控制給料機(jī)構(gòu)的卸料流量。因此有一定的適用范圍:(1)適合流動(dòng)性好的物料,不能結(jié)塊。(2)秤斗不能太大,否則精度可能不高。(3)粉料或者粒料均適用。(4)給料機(jī)構(gòu)要能實(shí)現(xiàn)均勻給料,方便稱重。由于失重秤和重力配料秤的原理不同,因此使用過程等各不相同,下面將分別介紹:失重秤的配料過程分為喂料和卸料兩個(gè)階段,配料開始后,首先啟動(dòng)喂料給料機(jī),由控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣,當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)到配料設(shè)定的上限值時(shí),停止喂料。在卸料階段,控制器啟動(dòng)卸料給料機(jī),將計(jì)量斗中的物料卸到下一級(jí)設(shè)備送走。卸料時(shí),控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣,當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)到配料設(shè)定的下限值時(shí),重新向計(jì)量斗喂料。但在第二個(gè)喂料階段開始后,卸料給料機(jī)仍不停頓繼續(xù)卸料。失重秤計(jì)量斗內(nèi)每單位時(shí)間內(nèi)物料重量的減少 d/ t 對(duì)應(yīng)失重秤的給料流量。失重秤控制器將 dv/dt 與預(yù)設(shè)的給料流量進(jìn)行比較,并通過調(diào)節(jié)給料機(jī)的速度來自動(dòng)修正,因此可以保持精確的給料流量。當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)的物料重量低于預(yù)設(shè)值,失重秤控制模塊將鎖定給料機(jī)速度,保持下料機(jī)構(gòu)以容積方式給料,同時(shí)打開加料閥進(jìn)行快速加料。當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)物料重量達(dá)到高位預(yù)設(shè)值,加料閥自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)失重秤控制器自動(dòng)將下料機(jī)構(gòu)切換到稱重方式加料。重力式配料秤的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),通過電子螺旋配料秤對(duì)輸送的物料進(jìn)行計(jì)量,由電腦計(jì)算儀對(duì)接收的重量和速度信號(hào)處理后轉(zhuǎn)化為累計(jì)值和瞬時(shí)流量,并將累計(jì)值、瞬時(shí)流量信號(hào)由傳送給工業(yè)控制機(jī)(上位機(jī))、以模擬電流信號(hào)傳送給變頻調(diào)節(jié)器,再由變頻調(diào)節(jié)器去調(diào)節(jié)上級(jí)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速,當(dāng)流量增大時(shí),降低上級(jí)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速,反之提高上級(jí)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而使得物料的流量和階段累計(jì)量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi),進(jìn)而完成物料的計(jì)量和配料。
5.總結(jié)
任何一種技術(shù)都一定會(huì)有它的局限性,選擇和制定最合適的稱重方案,必須是從現(xiàn)場(chǎng)工況和自身的實(shí)際情況來判斷決定。自動(dòng)配料計(jì)量秤作為一種先進(jìn)的連續(xù)稱重系統(tǒng),近二十多年來得到了很多關(guān)注,同時(shí)隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和通訊技術(shù)方面不斷突破,性能和應(yīng)用范圍也得到了提高和擴(kuò)展,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到塑料改性、塑料機(jī)械、化工、食品、鋼鐵、水泥等工業(yè)領(lǐng)域,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,相信自動(dòng)配料計(jì)量秤的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。
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