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浅析自动计量配料秤在化工自动化行业中的应用
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自动化通常是指工业自动控制,在化工厂的生产过程中对自动控制的应用越来越多,而原料的配料系统是化工行业生产过程的关键环节,它能直接影响到生产的产品质量、效率、能耗等指标。配料系统中的关键设备--配料秤就是指预先给定质量比例,对被称物中的几种物料进行配料计量的衡器。其用途十分广泛,既可用于多种物料的配料计量,也可用于一种物料的计量(料斗秤)。
随着社会的不断进步与发展,自动化在化工行业中的应用越来越多,自动计量配料能够帮助企业最大限度地减少劳动力成本和强度,改善工人的工作环境,确保企业生产活动的顺利展开。减少安全事故的发生,保障生产设备的安全运行。自动计量配料秤在化工行业中将发挥越来越重要的作用。
1.化工自动化的发展及应用
我国的化工自动化起步于 1953 年。六十年代后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展并实现了用计算机作数据处理的各种自动化方案。随着生产要求的不断提高,一大批的自动化装置应运而生,它们就是各种检测元件、变送器、调节器、执行器以及其他各种有关的装置等。它们与生产设备一起构成了各种各样的自动化控制系统。七十年代以来仪表和自动化技术又有了迅猛的发展新技术、新产品层出不穷,特别是微型计算机的发展在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。化工生产过程自动化是一门综合性的技术学科,它是利用自动控制学科仪器、仪表学科以及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科的。在企业里化工工艺及设备与自动化装置已经构成了有机的整体。没有现代化的自动化装置,也就没有现代化的化工生产。
2.自动计量配料秤的分类及组成
由于各自的工作原理即配料模式不同,其生产适用性和准确度也大不相同。自动化配料系统的配料模式分为静态配料模式和动态配料模式,包括静态计量、电子皮带秤计量等,各种模式分别适用于不同的应用现场。通常静态配料模式一般采用料斗秤,按静态计量准确度标准应为允差±0.1%。动态配料模式可采用电子皮带秤,按动态计量的准确度标准应为允差±1。在化工行业中,失重秤和重力式配料秤应用较多。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斗、喂料给料机、卸料给料机、悬吊装置组成;控制部分主要由称重传感器、信号放大器、输入输出接口、主机(上位机)等组成。重力式自动配料秤按照卸料方式分为:间歇式配料秤和连续式配料秤具有一个或多个称重单元,按预先设定的配方,分别对配方中的物料进行称量,并将各次秤量的总和作为一次装料输出的自动衡器的总称。重力式自动配料衡器(简称“配料衡器”)一般俗称配料秤。配料秤一般由秤体、加料机构、卸料机构、电控系统四大部分组成。加料机构:一般采用气缸圆弧门给料、振动给料、螺旋给料、叶轮给料、气吹给料等几种形式。一般制作采用钣金冷作加工,该机构的最新品质直接与计量精度有关。卸料机构:一般采用气缸圆弧门卸料、振动卸料、螺旋卸料、旋转给料机卸料或直接采用气(电)动阀门卸料等几种形式。秤体:多数采用金属材质的板材经过焊接、打磨喷塑或喷漆等工艺制作完成。电控系统:主要是有称重单元和控制单元组成。称重单元大多数场合采用称重传感器+配控制器+电气元件的方式进行控制;控制单元经常采用称重传感器+称重变送器+PLC+触摸屏(工控电脑)。
3.自动计量配料秤的特点
从工作原理和结构来看,自动计量秤兼具静态秤和动态秤的特点。它的主要优点有:(1)系统精度高。(2)全封闭结构,适合各种恶劣现场。(3)免维护,标定简单。根据其测量原理,它不仅可以进行实物标定,而且可以在生产运行中进行在线标定。
4.自动计量配料秤在化工行业中的应用
自动计量秤可以连续对整个给料系统包括计量斗、给料机构进行称重,相当于一台静态秤;同时通过变频调速来控制给料机构的卸料流量。因此有一定的适用范围:(1)适合流动性好的物料,不能结块。(2)秤斗不能太大,否则精度可能不高。(3)粉料或者粒料均适用。(4)给料机构要能实现均匀给料,方便称重。由于失重秤和重力配料秤的原理不同,因此使用过程等各不相同,下面将分别介绍:失重秤的配料过程分为喂料和卸料两个阶段,配料开始后,首先启动喂料给料机,由控制器对计量斗物料重量进行检测、采样,当计量斗物料重量达到配料设定的上限值时,停止喂料。在卸料阶段,控制器启动卸料给料机,将计量斗中的物料卸到下一级设备送走。卸料时,控制器对计量斗物料重量进行检测、采样,当计量斗物料重量达到配料设定的下限值时,重新向计量斗喂料。但在第二个喂料阶段开始后,卸料给料机仍不停顿继续卸料。失重秤计量斗内每单位时间内物料重量的减少 d/ t 对应失重秤的给料流量。失重秤控制器将 dv/dt 与预设的给料流量进行比较,并通过调节给料机的速度来自动修正,因此可以保持精确的给料流量。当计量斗内的物料重量低于预设值,失重秤控制模块将锁定给料机速度,保持下料机构以容积方式给料,同时打开加料阀进行快速加料。当计量斗内物料重量达到高位预设值,加料阀自动关闭。同时失重秤控制器自动将下料机构切换到称重方式加料。重力式配料秤的系统运行时,通过电子螺旋配料秤对输送的物料进行计量,由电脑计算仪对接收的重量和速度信号处理后转化为累计值和瞬时流量,并将累计值、瞬时流量信号由传送给工业控制机(上位机)、以模拟电流信号传送给变频调节器,再由变频调节器去调节上级给料机的转速,当流量增大时,降低上级给料机的转速,反之提高上级给料机的转速,从而使得物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内,进而完成物料的计量和配料。
5.总结
任何一种技术都一定会有它的局限性,选择和制定最合适的称重方案,必须是从现场工况和自身的实际情况来判断决定。自动配料计量秤作为一种先进的连续称重系统,近二十多年来得到了很多关注,同时随着电子技术、传感器技术和通讯技术方面不断突破,性能和应用范围也得到了提高和扩展,已经被广泛地应用到塑料改性、塑料机械、化工、食品、钢铁、水泥等工业领域,随着技术的不断进步,相信自动配料计量秤的应用会越来越广泛。
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