工業(yè)配料系統(tǒng)的設計與精度分析

時間：2023-07-05 14:05:19     |     來源：本站

      自動稱重配料系統(tǒng)是對粉狀或液體物料的工業(yè)過程進行實時監(jiān)控和管理的自動化系統(tǒng)，由配料秤稱量，并按選定的配方進行混合。廣泛應用于冶金、建材、化工、醫(yī)藥、糧食、飼料等行業(yè)。
工業(yè)配料系統(tǒng)的特點是：
      (1) 配方可能經常變化和調整；
      (2) 材料可能會受到環(huán)境溫度和濕度的影響；
      (3)配方中各成分的比例不同，有時甚至差異巨大；
      (4)配料現(xiàn)場粉塵大，環(huán)境惡劣；
      (5)配料速度和精度要求高；
1 配料系統(tǒng)設計
      配料系統(tǒng)的設計包括稱重方式的選擇、加料方式的選擇、生產線結構方式的選擇、配料控制系統(tǒng)的設計。
1. 1 稱量方式選擇
     在工業(yè)配料過程中，有兩種常用的稱量方式：進料稱量和卸料稱量。
      進料稱重方式有兩種實現(xiàn)方式。第一種方法稱為零位法，即在開始稱量時，將物料通過加料裝置送入稱量料斗，當稱量值達到設定值時停止加料，然后打開閘門卸料，然后從零位重新稱量下一個物料；第二種方法稱為增量法。即稱重料斗接收并稱量一種物料后，料斗不清空，而是僅清零電子秤內部計數(shù)值，然后再接收另一種物料。顯然，歸零法的稱重精度要高于增量法。
      采用喂料稱重，當喂料設備停止喂料時，一部分物料會在空中自由落體落入稱重料斗，這些剩余的物料稱為落差。由于跌落的影響，增量法稱量的物料重量設定值應為待備物料的標準重量減去跌落值。
      為保證稱重速度和稱重精度，加料式稱重一般采用兩速加料的方式，即快速加料至設定值的90%～95%，以保證稱重效率，然后喂食方式很慢。快速進料，確保稱重精度。
      卸料稱重法是先將多于配方要求的物料裝入料斗中，然后將料斗中的物料卸到外部進行稱重。下落物料的重量就是要準備的物料的重量。減重方式還可以節(jié)省料斗，直接將傳感器安裝在料倉上。料倉內物料的總減重值即為待備物料的重量值。由于精度低，這種方法很少使用。還原法只能用于一種材料和一種規(guī)模。
      另外為了兼顧速度和精度，減速方式也采用雙速卸料，一般先快卸，達到設定值的90%～95%時再慢速卸料。
1. 2 喂料方式選擇
      目前，稱重配料系統(tǒng)常用的給料裝置是電磁振動給料機和螺旋給料機。
      電磁振動給料機利用機械振動的共振原理，無轉動部件，功耗低，體積小，重量輕，運行成本低。進料過程中，物料在槽內不斷被拋起，并按拋物線軌跡向前跳躍，槽上磨損小。缺點是安裝后調試比較復雜，調整不當會產生噪音，運行不良。
      與電磁振動給料機相比，螺旋給料機給料均勻，受外界影響小，機械振動小，運行平穩(wěn)，對稱量干擾小，可避免因振動引起的粉末分層。但螺旋給料機裝有電機和減速機，重量大，效率低。
      對于液體物料，一般采用閥門控制進料量。
1.3 生產線結構
      (1) 采用固定單組分料斗秤結構
      每個筒倉對應一個料斗秤。稱重后，各組分的原料由溜槽、收集帶收集，進入后道工序。
      (2)采用固定式多組分料斗秤結構
      幾個筒倉對應一個料斗秤。各組分的原料在同一料斗秤中堆積稱重，由集料帶或集料小車收集，進入后道工序。
      (3)采用移動式料斗秤結構
      各種物料的累積稱量是通過用稱量斗移動骨料小車進行的。以這種方式進行配料，要求集料小車具有良好的定位精度。
      (4)采用稱重皮帶輸送式的多分量秤的結構
      料倉的卸料機構是多組分秤的進料機構，各種物料由移動的配料皮帶上的皮帶秤堆積稱重。
      配料控制系統(tǒng)的傳感器主要有稱重傳感器和料（液）位傳感器，一些對物料溫度有要求的配料系統(tǒng)也選用溫度傳感器。
2、影響配料系統(tǒng)精度的因素
      在工業(yè)自動稱重配料系統(tǒng)中，還有一些因素會影響系統(tǒng)的配料精度，這些因素主要包括以下幾個方面。
2.1 物料特性
      主要是指物料的流動性、物料的粘度、吸濕性和物料形狀的均勻性。這些因素將直接影響制備過程中物料的流動，從而影響配料的準確性。
2.2 喂料量的控制
      (1)送料速度：送料速度指標與送料精度指標是矛盾的。加快加料速度可以減少配料時間，要提高配料精度，就必須延長加料時間。
      (2)料倉料位的影響：料倉料位過低或缺料會導致給料達不到設定值。
      (3)喂料機出料口到稱重斗的高度：切斷喂料機電源停止喂料后，喂料機與稱重料斗之間的空氣消隱（落差）是主要來源影響批處理精度的誤差之一。給料機出口到稱重料斗的高度越大，落差值越大，精度越難控制。
2.3 稱重儀器
      影響衡器測量精度的主要因素有：（1）內部模數(shù)轉換器的A/D轉換方式、A/D采樣速度和轉換精度； (2)儀表數(shù)據(jù)傳輸方式，稱重儀表可以通過模擬量傳輸和數(shù)字量傳輸兩種方式向可編程序控制器傳輸模擬重量信號。
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