2025年04月04日 13:33:38 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：1
| 配料系统装置的应用及设计 | 2020-01-22 |
| 随着我国工业生产自动化程度的不断提高，配料系统已广泛地应用在冶金、建材、电力、化工、食品等行业中。我国现在广泛使用的配料系统的控制部分还比较落后，直接影响了产品的质量。 过去传统配料系统多采用模拟电路控制滑差调速电机的方法进行速度控制，由于滑差电机调速方式在低速时特性差、效率低；使用现场外部工作环境又很恶劣，工业粉尘很多，这些粉尘很容易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象，维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产；另外由于采用模拟电路控制方式，控制不稳定，精度低，调试烦琐，使用极不方便。我们可结合现代控制技术，采用可编程序控制器控制矢量型变频器拖动密封式鼠笼电机方案，以数字处理技术取代传统的模拟控制方式，以无级变速的矢量型变频器控制封闭式鼠笼电机，取代老式的滑差式调速方式。 本章主要介绍了散状物料的配料混合自动化运输的发展状况,电子行过程的配料以及混合设计的方案。 在醋酸钠的生产特别是对原料配比控制系统总存在一定的不足，有的成本高，不易推广；有的精度与可靠性差，无法在环境恶劣、现场干扰大的场合满足高精度的配料要求。并且大多数使用的是通用计算机系统，因而成本高、靠干扰能力差。 在工业生产中，很多情况下是通过现场操作人员按照配比，人工调节给料机的给料量。其缺点是给料量的大小靠操作人员的经验或"人工跑盘"的结果来决定，配比精度较差，操作人员劳动强度大，自动化水平极低。 配料系统普遍存在的问题是：配料精度低，机电控制部分的可靠性差，缺少数据库管理生产以及对生产过程的实时动态监视。配料精度低的主要原因是电子秤系统的动态性范围小，而可靠性差主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致。通过防爆电子秤生产厂家和用户的共同努力，近年来防爆电子秤的精度和使用情况有了一定的改善，但仍然存在运行维护量较大，精度校核工作繁重、程序多等问题，远未能达到如静态电子防爆地磅所能达到的使用精度和使用效果。 配料混合系统研究意义 在化工以及冶金、建材、饲料、加工等行业，配料工段一般都是整条生产线非常重要的一环。配料工段直接关系到生产效率以及产品质量。如今，配料工段的自动化越来越普遍，作为实现配料工段自动化手段的可编程控制配料系统必将会得到更为广泛的应用。 在生产过程或工艺流程中,对各种配料称重、定量称重及现场技术的要求愈来愈高，现代的称重配料系统,不仅要给出重量或质量,也要作为过程检测系统中的一个单元而具有测量、计算、控制、检验及通讯等功能,它们已成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收发货业务及商业销售行业中的组成部分,推进了工业生产和贸易交往的自动化和合理化。 配料工序是复合化肥生产过程中非常重要的环节，其配料精度直接影响着化肥产品的质量，落后的配料设备不仅效率低而且配料不准,手工操作又将人的因素引入配料环节，使工艺配方难以在生产中实现，严重影响产品质量的稳定及进一步提高，因此实现高精度自动配料对工业企业生产有着极为重要的意义。 配料混合系统的发展前景 1.配料系统 电子秤由最初的纯机械式（滚轮式）防爆电子秤开始，已经发展四代产品，第二代是称重模块称重仪表防爆电子秤，第三代是称重模块微机式防爆电子秤，第四代是微机智能化防爆电子秤。 防爆电子秤是在皮带配料系统输送物料过程中同时进行物料连续自动称重的一种计量设备，其特点是无需人员的干预就可以完成称重操作。 国外从上世纪五十年代开始使用防爆电子秤，国内则从六十年代末期开始试生产防爆电子秤。时至今日，虽然核子防爆电子秤、固体质量流量计、冲量式流量计、失重式秤等多种固体物料连续计量设备也有一定规模的应用，但他们仍无法与防爆电子秤抗衡，也无法撼动防爆电子秤作为固体物料连续自动称重主流计量设备的地位。 防爆电子秤主要由称重模块、秤架、二次称重显示器三大部分组成，在实际 应用过程中，要想使防爆电子地磅个较长的时间周期内保证一定的精确度。其检定过程非常重要，所以首先将从以下几个方面介绍防爆电子秤的发展现状：称重模块、秤架、二次称重显示器、检定。 （1）称重模块 防爆电子地磅感器包括测量秤架上物料瞬时重量的称重称重模块及测量皮带速度的测速称重模块（又称测量皮带行程的位移称重模块），该系统涉及到了其中的测速称重模块。测速称重模块主要分模拟式和数字式两种。当前国内外普遍使用数字式测速称重模块，用模拟式测速称重模块来检测速发电机输出电压的方式已不再使用。 非接触式测速称重模块尽管从理论上讲是的，能消除“打滑”，直接检测输送带的线速度，但在实际使用任然存在许多实际问题，有待解决，故未得到广泛的工程应用。实际广泛使用的是接触式测速称重模块，其结构简单，安装维修方便，有些厂家的产品将测速元件直接装到尾轮或托辊上，以尾轮或托辊代替摩擦轮。接触式测速称重模块正常条件下能比较好地测得输送带运行速度，缺点是摩擦轮粘上泥灰，使直径变大或者“打滑”，产生测速误差，不能准确地反映输送带线速度。 （2）秤架 秤架是防爆电子地磅荷承受部分，即称重装置。为了减轻“皮带效应”对称重结构的影响，研究、设计出各种各样的秤架，典型的秤架结构形式有单托辊式、多托辊双杠杆式、多托辊悬浮式、平行板簧式、悬臂式、整体式等几种。其中杠杆系统的支点结构，早期采用刀口和一般轴承，这类支点结构因传递力的效果不佳基本上被淘汰。现在大多数采用弹簧片作弹性支撑，秤架上目前采用的支撑簧片有X型、十字型和单吊片型三种。此外少数厂用特殊橡胶轴承或无摩擦耳轴作秤架的支撑点。 （3）二次称重显示器 二次称重显示器分模拟式、数字式、电脑式和集散式。 从上世纪八十年代起，微机数字式防爆电子地磅始取代常规模拟防爆电子秤二次称重显示器了。其特点除了计算精确度远远高于常规模拟防爆电子秤二次称重显示器外，功能丰富也是其主要特点。以往常规模拟防爆地磅称重显示器只有重量信号与皮带速度信号的乘法运算、累计值运算及简单的调零、调满值功能，而采用微机数字式防爆地磅多达数十种功能可以储存在二次称重显示器内供用户随时调用，这些功能包括：自动调零、自动调满值、秤架特性非线性补偿、温度补偿、数字滤波、模拟检定精确度自动计算及结果判定、有关参数输入（如量程、托辊间距、皮带倾角、模拟标定值、累计值的分辨率等等）、公制英制单位（如t/h、lb/s）选择、输入参数及中间计算参数显示、总运行时间显示、各种调整（调零、调满值）次数显示、多个称重称重模块平衡调整、称重称重模块及测速称重模块数值调整、多组内部及外部累计器、PID控制、定值控制、各种参数报警等等。这些功能的增加都是通过软件实现的，所以二次称重显示器的成本并不增加。 2.混合系统 螺旋配料系统是化工企业中用途较广的一种连续混料输送设备，与其它输送设备相比较，它在输送过程中同时完成搅拌、混合等工序，即实现连续性混合。特别地，具有结构简单、紧凑，制造成本低，维修方便。对封闭的料槽可减少对环境的污染。 螺杆计量配重方式则具有较多的技术优势。采用螺杆计量装置，其计量精度较高，在输送过程中不会出现堵塞物料的现象，是食品、精细化工行业运用比较普遍的一种计量输送方式。 在化工生产中，采用带式配料系统连续输送，而防爆电子秤是一种能解决带式运输机散装物料连续自动称量和自动配料的防爆地磅。配料系统设计的:三台带式配料系统作为配料系统运载醋酸钠的设备,其基本参数为：每台配料系统的额定输送能力为Q=30t/h，带宽B=650mm，丙酮的粒度2～5mm，松散密度900kg/m3，安息角18○，机长L=5m，配料过程中配料系统的额定线速度为0.8m/s。完成配料后的醋酸钠通过混合系统对其进行混合，混合系统选择过程中关键是要能够进行混合的同时完成输送的连续性设备。其中，选型的时候，要注意其输送能力要与配料系统相匹配。，再将混合后的物料通过输送带运送到下一个生产线上。防爆电子秤在输送状态下利用测速称重模块将输送带运送醋酸钠式的速度转换成电信号。再通过S200-7中的模拟量扩展模块进行A/D转换成数字信号，通过PLC对变频器来实现配料输送带的速度的调节。从而实现自动配料控制。原理配料系统组成部件由下面几部分构成： 1.输送带 输送带是配料系统中的曳引构件。本系列带式配料系统采用普通型输送带。抗拉体（芯层）有棉帆布、聚酯帆布和钢丝绳芯。 （1）覆盖胶层厚度 根据所输送物料的松散密度、粒度、落料高度及物料的磨琢性确定。 （2）输送带的安全系数 应根据安全、可靠、寿命及制造质量、经济成本、接头效率、起动系数、现场条件、使用经验等综合考虑确定。 2.驱动装置 带式配料系统的动力部分，由安装在驱动架上的Y系列鼠笼型电机、凸缘联轴器、减速器等组成。 （1）按带宽、带速、电机功率确定所需驱动单元。 （2）减速器。 优先采用圆柱齿轮减速器。一般采用渐开线齿轮传动。其优点是：效率高、结构紧凑、传动比稳定。根据齿轮的密封情况可分为开式、半开式及闭式。在运输机械方面多采用闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式相比，润滑及防护等条件，多用于重要的场合。在本设计中采用的圆柱直齿轮传动，使传动效率有了很大的提高。 （3）轴之间是根据轴的直径选用不同型号的凸缘式联轴器进行联 接。 3.传动滚筒 传动滚筒是传递动力的主要部件。根据承载能力分轻型、中型和重 型三种。滚筒直径为500、630、800、1000mm。同一种滚筒直径又有不同的轴径和中心跨距。 4.改向滚筒 用于改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。 5.托辊 托辊是用于支撑输送带及输送带上所承载的物料，保证输送带稳定运行的装置。 （1）托辊分为槽行托辊、平行托辊、调心托辊、缓冲托辊、回程托辊、梳形托辊、螺旋托辊、过渡托辊等。 （2）托辊间距应满足两个条件：辊子轴承的承载能力及输送带的下垂度，托辊间距应配合考虑该处的输送带张力，使输送带获得合适的垂度。 6.拉紧装置 使输送带具有足够的张力，保证输送带和传动滚筒间产生摩擦力使输送带不打滑，并限制输送带在各托辊间的垂度，使配料系统正常运行。 螺旋拉紧装置适用于长度较短（小于100mm），对功率较小的配料系统，可按机长的的1%～1.5%选取拉紧行程。 7.清扫器 清扫器用于清扫输送带上粘附的物料，又有头部及空段清扫器两种。 8.卸料装置及导料槽 卸料装置用于配料系统中部任意点卸料。 导料槽可使从漏斗落下的物料在达到带速之前集中到输送带的中部。导料槽的底边宽为2/3～1/2带宽。 9.机架 机架是支撑滚筒及承受输送带张力的装置。其中机架四种结构中的01机架用于0○~18○倾角的头部传动及头部卸料滚筒。选用时应标注角度。 10.头部漏斗 头部漏斗用于导料、控制料流方向的装置。也可起防尘作用。 11.电气及安全保护装置 安全保护装置（输送带跑偏监测、打滑监测、超速监测等根据需要进行选择）是在配料系统工作中出现故障能进行检测和报警的设备，可使输送机系统安全生产，正常运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全。此外，还便于集中控制和提高自动化水平。 配料系统精度分析 在对像醋酸钠这种散状物料的连续累计计量中，防爆电子秤具有动态计量速度快、占用空间小、安装方便等优势，但在实际使用时，由于皮带张力、环境、温度及湿度、托辊轴承摩擦力等诸多外界因素的影响，导致防爆电子秤的计量误差较大。 影响防爆电子秤计量准确度的主要因素有： 1.防爆电子秤计量误差产生的原因 根据防爆电子秤的结构原理及重量累计值的计算方法可知,防爆电子秤的计量准确度有单位长度皮带上的物料重量以及皮带的运行速度决定的。在实际称量过程中,物料的重量是通过皮带作用于复合称重模块,而皮带又是依靠托辊来支撑,托辊在运输带上每1.2m一组。皮带所承受的负荷是随着物料的端面形状,流量大小而改变,因而,皮带与托辊的贴合程度也随时在改变,这就使得防爆电子秤具有由其组成结构决定的、不可避免的计量误差。同时，防爆电子秤计量数据准确度还与防爆电子秤的技术指标及运行状态关系密切。 2.防爆电子秤计量误差的表现 防爆电子秤的综合计量性能主要体现在零点和量程这两个指标上。在实际生产过程中，防爆电子秤计量误差的表现形式是： (1)零点误差； (2)量程发生变化； (3)测量速度的误差。 3.影响防爆电子秤准确度的主要因素 (1)机架和皮带上积料，皮带表面水分所造成的防爆电子秤零点的波动； (2)放大电路零点和增益的变化； (3)运输皮带张力的变化，张力的变化是随着运输带上物料的多少、气温、倾角等而变化。这就使得作用在称重称重模块的力发生变化，从而引起零点和量程发生变化； (4)运输皮带弹性的变化也会影响到零点和量程的准确性； (5)秤框及称重托辊的非准确直度引起的零点偏差。 4.提高防爆电子秤计量准确度的途径 为了提高防爆电子秤的计量准确度，减小及克服计量误差。在实际工作中，我们首先要保证系统的安装技术指标及运行稳定性；同时对防爆电子秤进行正确的维护；另外要选择切实可行的校准方法对防爆电子秤进行定期校准。 （1）提高系统的安装精度 在安装防爆电子秤框时，我们首先要严格按照防爆电子秤的安装技术指标对其进行精确的安装。另外保证秤架范围内托辊倾角的一致性，减少皮带在运输物料过程中的形变。取得了良好的效果。 （2）正确使用和维护 多年的工作实践证明，防爆电子秤的实用经济价值与现场维护、小准工作关系甚大。因而，在日常的使用中，需对防爆电子秤进行正确的使用和技术维护。 （3）校准 防爆电子秤是在动态下对物料进行连续累计称量，因而，严格按照校准周期及生产工艺的实际需要对其进行校准，是保证其称量准确度的必要条件。 混合设备选择 针对醋酸钠要实现的是在运输过程中完成配料过程，针对此需求，选择螺旋配料系统实现此工序。 混合复合化肥生产过程中，混合工序是将按预先所需的已通过防爆电子秤进行一定比例输送的原料进行混合。为了给混合过程创造一个良好的物态条件，更有利于均匀。对混合过程中的要求都满足： 1.各种成分能均匀分散； 2.混合后的物料温度不能太高，以防物料结块； 3.混合时间要短，要能满足生产过程中连续出料的要求； 4.混合过程要在密封状态下进行，应能防止粉尘的逸出； 5.便于清洁，混合工序是在干燥状态下进行的，在整个过程中应注意粉尘飞扬，要实现密封下操作。 根据颗粒生产工艺的特点，螺旋配料系统作为混料设备具有高效的混合效率，特别是在输送过程中能同时完成搅拌、混合等工序是该设备的优点。 螺旋配料系统是一种不带挠性牵引的输送设备，见图2-2，因结构简单、横截面尺寸小、密封性能好、便于中间装料和卸料，操作安全方便，制造成本低而使用广泛。它利用螺旋形状的旋转面推移物料来完成输送工作。 工作中，物料像不旋转的螺母沿轴杆平移，使物料不与螺旋叶片一起旋转的力是物料本身的重量和机壳与物料的摩擦及物料间的摩擦。它主要用来输送各种粉尘状、颗粒状、小块状的物料，如化工原料、面粉、煤粉、烟尘、水泥、粮食等，在输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等工艺。 螺旋配料系统是根据机械力学原理工作的，图2-2是其原理图，由螺旋机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成。螺旋机本体由头部轴承、尾部轴承、螺旋、机壳、盖板及底座等组成。 螺旋杆由电机驱动旋转，带动醋酸钠沿着机壳内壁向前运动，实现连续混合运输的要求。 | |
