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    失重秤在工业中的应用
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    随着工业生产过程中对物料尤其是固态物料的连续准确计量控制要求的提高,与九十年代产生了一种能满足该要求的新型计量设备——失重秤。失重秤是根据秤体上物料重量的变化来对物料进行连续准确计量的,失重秤的出现逐渐替代了原来的皮带秤、螺旋秤、甚至累加秤,作为一种全新的计量方法,在治金、矿山、化工、化纤能行业得到越来越广泛的应用。

    失重秤的基本组成可分为设备系统和控制部分两大部分。

    设备部分主要由计量料斗、螺旋喂料机、卸料给料机、秤体组成。

    控制部分主要由称重传感器、信号放大器、输入输出接口、控制仪表组成。

    工作原理

    秤台、上料斗及作用在秤台上的所有设备作为整个秤体,传感器将秤体上的重量变化连续不断地传送给失重秤控制仪表(控制仪表是失重秤的核心处理部份,所有的控制和处理功能都是由它来完成的),控制仪表根据该信号计算出单位时间内秤体的重量变化率作为实际瞬时流量,然后与设定的目标流量进行比较,进行PID运算后输出4-20mA的电流信号去改变喂料电机的变频器的输出频率,从而改变电机的转速使实际喂料量尽可能的接近设定的目标流量,以达到准确喂料的目的。

    为实现失重秤喂料的连续性和计量的准确性,上料斗上面需要配置一个能连续供料的大料仓及控制补料的自动阀门。在控制仪表中设有一个补料上限值和一个补料下限值,当控制仪表秤得秤体上的重量达到补料下限值时,会发出一个开启补料阀门的信号,使阀门打开,大料仓的物料即会通过软连接下到上料斗,秤体上的重量即会增加,当控制仪表秤得秤体上的重量达到设定的补料上限值时,会发出一个关闭阀门的信号,使阀门关闭。而在这个过程中喂料电机一直处于运行状态,这即是说喂料是连续的。对于那些流动性差、比较轻、比较细的物料,在阀门关闭之后很短的时间内,会有一部分重量还没加到秤体上,这时如果失重秤根据传感器传送的信号进行PID控制的话,由于在这个时间段传感器感受到的重量变化会变小,从而导致信号失真控制不准,为此在控制仪表内还设有补料延时时间,该时间是从关闭阀门开始计时的。而在开始补料到补料延时时间结束这段时间内喂料电机将维持补料前的频率不变,换言之即是在该过程中失重秤处于固定频率运行状态—静态控制。当补料延时时间结束失重秤自动恢复动态控制,即根据传感器传送的信号对喂料电机进行控制。失重秤的运行过程会是这样周而复始地进行着。

    4失重秤设计时的注意事项

    为提高失重秤的控制精度,在设计时应考虑以下几点:

    1)选择合适的使用频率,使用频率保持在35Hz~40Hz为很佳,当频率过低时,系统的稳定性差;

    2)传感器量程选择适当,使用在量程的60%~70%,信号变化范围宽,有利于提高控制精度;

    3)机械结构设计要确保物料流动性好,同时保障补料时间短,补料不应过于频繁,一般要求5min~10min补一次料;

    4)配套传动系统要保障运行平稳,线性好。167

    5失重秤在安装和使用过程中的注意事项:

    为确保失重秤的精度,在安装和使用过程中一定要注意以下细节:

    1)秤台固定一定要牢固,传感器为弹性形变元件,外界的震动会对其产生干扰,使用经验告诉,失重秤在使用过程中很忌讳的会是环境的震动影响;

    2)环境中不能有气流流动,因为为提高称量的精度,所选的传感器非常灵敏,所以任何的风吹草动对传感器都会有干扰;

    3)上、下软连接要又轻又软,避免下、下设备对失重秤造成干扰。目前使用的很理想的材料是光滑柔软的丝稠;

    4)大料仓与上料斗之间的连接距离越短越好,尤其是对那些粘附性比较强的物料,当大料仓与上料斗之间的连接距离越长,管壁上粘附的物料会越多,当管壁上的物料粘附到一定程度时,一旦落下来对失重秤即是一个非常大的干扰;

    5)尽量减少与外界的连接,凡是作用在秤体上的外界重量一定要保持恒定,目的是为了减少外界作用力对秤体的影响;

    6)补料速度要快,因此一定要确保补料过程中下料的顺畅性。对于流动性差的物料,为防止其架桥,很好的解决办法是在大料仓加机械搅拌,很大的忌讳为气流破拱,但搅拌不能一直运行,很理想的即是搅拌与补料过程保持一致,即与补料阀门保持同步;

    7)补料的下限值和补料的上限值设置要合适,设置的指导思想是物料在这两个量之间在料斗中的堆积密度基本一致。这可以通过观察变频器的频率变化来得到,当料斗中物料的堆积密度基本一致时,变频器的频率基本上变化不大。补料的下限值和补料的上限值设置合适能够提高补料过程中的控制精度,因为前面已经说过补料过程中失重秤处于静态控制,如果能保持补料前后变频器频率基本不变,补料过程的计量精度也基本上是有保障的。

    另外,在保障堆积密度基本一致的情况下,尽量减少补料次数,即尽量每次多补一些料。这两者互相矛盾,要统筹考虑。这也是补料过程中的精度能否保障的关键所在;

    8)补料延时时间设置要合适,设置的指导思想是确保所有的物料都已落在秤体上,并且设置时间越短越好。前面已经说过在补料延时时间内失重秤是处于静态控制,所以该时间越短越好。该时间也可通过观察来得到,在调试时期可以先把该延时时间设置长一些,观察每次补料结束后,秤体上的总重量在多长时间能够不波动(不会变大)稳定下来(秤体上的总重量平稳少)。那么该时间即是合适的补料延时时间。

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