2025年04月04日 13:56:56 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：3
| 配料系统技术优化升级 | 2020-01-24 |
| 称重配料系统在工业制造业都面临着，工业配料系统生产转向自动化的发展趋势，减少在生产中过多的人力运用，从而达到工作效率及产品质量的双重提升。目前，工业配料系统总量已达到100多万台，主要分布在日本、美国、德国等发达国家。配料系统新增的需求，主要来自中国等新兴市场，日本等发达国家的保有量较为平稳。2011年，中国配料系统保有量仅约为日本的1/4、韩国的3/5。在欧美国家的制造业发展过程中，工业自动化配料系统在其生产中占据着重要的环节，其每单位的工业配料系统比率都远超过国际55的标准。但是，称重模块我国远落后于这一标准数值只有22，虽然有受到制造从业人员基数较大原因的影响，但不能否认的是，目前自动化配料系统在生产过程中所占的比率的确非常小。在自动化发展方面，制约我国自动化进程加快的原因，更多的是我国大部份自动配料系统设备都不能达到国产，并且市面上不管是国内，还是国外的自动化配料系统产品价格对一般性企业来说，转型过程中的初始投入代价较高，还有其维护费用等，未来需要几年时间，才能看到实际的效益。电瓶叉车所以我国工业自动化配料系统要得到发展，在目前就需要国内相关自动化配料系统设备生产企业，在相关技术产品上取得突破。 称重配料系统，普及配料系统是推进产业结构优化升级，以“信息技术改造传统产业”，推进两化融合的基础工作。随着ICT技术突飞猛进的发展，工业配料系统和称重仪表仪器技术进步很快，呈微型化、数字化、智能化、网络化、集成化等特点。一般工业自动化分为两个主要领域：以过程（流体运动）控制技术支撑的流程自动化（PA）和以运动控制技术支撑的工厂自动化（FA或离散型生产自动化）。防爆电子秤前者从传统的模拟式回路称重仪表起步，综合ICT控制技术，发展为分布式（或集散式）控制配料系统DCS。其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，成为计算机工业控制配料系统的主流，广泛应用于大型、设备众多、工况复杂的流程型装备的自动控制，如大型化工厂、火电厂等。工业自动配料控制系统技术路线呈互相渗透、互相融合的趋势。PLC配料系统应用范围向中小型过程控制系统、近程维护服务系统、节能监控等领域扩展，分选机系统在某些应用上取代了配料系统DCS。DCS也应用PLC与配料系统技术计算机联合组网。总的趋势是更加开放（细化分工合作）、标准化、产品化、集成化。上世纪90年代以来，现场总线技术FCS迅速发展。称重模块这是安装在生产现场的数字式智能化称重仪表与测控设备，与自动控制装置或配料系统间的多点通信、全分散、开放式的底层控制网络系统。国际配料系统技术业经过几十年的大浪淘沙，已形成少数跨国公司规模生产、瓜分市场的寡头垄断局面。液体灌装机原来的几百个厂商目前只剩下几十个,最者如西门子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等，其配料系统技术产品均号称兼具DCS/PLC/FCS功能，在质量、价格、售后服务方面已经赢得了市场信誉。工业信息化是电子通信技术（ICT）与制造技术融合的产物，是设备可控性、测控设备适用性及信息优化应用的综合成果。自控配料系统和称重仪表仪器是现代工业装备以及交通、能源、国防、重大公益设备等的神经中枢、运行中心和安全屏障，称重终端其功能是监测控制整个工艺流程和产品质量，保障工业重大装备安全可靠运行和实现高效优化。所以，推进制造环节自动化，是提升我国工业竞争力的核心技术之一，是两化融合的基础。推进自动配料系统技术自主创新，自动灌装机掌握配料系统技术行业发展主导权，扭转目前过分依赖和受制于人的被动局面，是当前振兴装备工业的一个核心问题，是不能回避的战略任务。 配料系统的基本工作原理：微机接受用户提供启动信号及给煤率指令信号，通过测量称重信号计算出速度控制信号，转速控制卡(或变频控制器)驱动调速电机转动达到所要求的速度，测速电机反馈信号送至微机组成闭环进行PID调节控制配料系统转速。从而使配料系统稳定运行于用户要求的给定值上。配料系统由机座，给料皮带机构，链式清理刮板机构,称重机构，堵煤及断煤信号装置，润滑及电气管路及微机控制柜等组成。 配料系统皮带机构由电念头、减速机、皮带驱动辊筒，张紧辊筒，张力辊筒，分选机皮带支撑板皮带张紧装置以及给料胶带等组成。给料胶带带有边沿，并在内侧中间有凸筋，各辊筒中有相应的凹槽，使胶带能很好地导向。在驱动辊筒端，装有皮带清洁刮板，以刮除粘结于胶带外表的煤。胶带中部安装的张力辊筒，使胶带保持一定的张力得到的称量效果，胶带的张力，跟着温度和湿度的变化而有所改变，应该常常留意观察，利用张紧拉杆来调节胶带的张力。在机座侧门内，装有指示板，张力辊筒的，应调整在指示板的刻线。自动配料系统皮带机构的驱动电念头采用特制的变频调速电念头（含测速发电机），通过变频称重仪表，组成具有自动调节功能的交流无级调速装置，它能在此较宽阔的范围内，进行平滑的无级调速。配料系统皮带减速机为圆柱齿轮及蜗轮两级减速装置，蜗轮采用油浴润滑，齿轮则通过减速箱内的摆线油泵，使润滑油通过蜗杆轴孔后进行淋润，蜗轮轴端通过柱销联轴器带动皮带驱动辊筒。 自动配料系统机座由机体，进料口和排料端门，侧门和照明灯等组成。机体为一密封的焊接壳体，能承受0.34Mpa的爆炸压力，符合美国防火协会规范的要求。液体灌装机机体的进料口处设有导向板和挡板，使煤进入分选机后能在皮带上引成一定断面的煤流，所有能与煤接触的部门，均以不锈钢制成。自动配料系统进料口排料端门体用螺钉紧密压紧于机体上，以保持密封。门体可以选用向左或向右开启。在所有门上，均设有观察窗，在窗内装有喷头，当窗孔内侧积有煤灰时，可以通过喷头用压缩空气或水予以清洗。 具有密封结构的照明灯，供观察自动灌装机机器内部运行情况时照明使用。 密封空气的入口位于配料系统机体入口处的下方，法兰式接口供用户接入密封空气用。称重终端断煤信号装置安装在胶带上方，当胶带上无煤时，因为信号装置上挡板的摆动，使信号装置轴上的凸轮触动限位开关从而控制皮带驱动电机，或起动煤仓振动器，或者返回控制室表示胶带上无煤，这由用户根据运行系统的要求而定，断煤信号也可提供休止给煤量累计以及防止在胶带上有煤的情况下定度配料系统。堵煤信号装置安装在配料系统出口处，其结构与断煤信号装置相同，当煤流堵塞至排出口时，防爆电子秤限位开关发出信号，并停止配料系统。 链式清理刮板供清理配料系统机体内底部积煤用。在机器工作时，胶带内侧如有粘结煤灰，则通过自洁式张紧辊筒后由辊筒端面落下，同时密封风的存在，也会使煤灰产生，这些煤灰堆积在机体底部，如不及时清除，往往有可能引起自燃。刮板链条由电念头通过减速机带动链轮拖动。带翼的链条，将煤灰刮至配料系统出口排出。链式清理刮板跟着给料皮带的运转而连续运行。采用这种运行方式，可以使机体内积煤起码。同时，连续清理可以减少给煤率误差。连续的运转也可以防止链销粘结和生锈。清理刮板机构驱动电念头采用精确的电子式电流继电器进行过载保护，当清理刮板机构过载时，在电流继电器作用下最后堵截电念头供电电源，使电机休止滚动。 称重机构位于配料系统进料口与驱动辊筒之间，3个称重表面辊均经由仔细加工，其中一对固定于机体上，构成称重跨距，另外一个称重托辊，则吊挂于一对负荷称重模块上，胶带上煤重由负荷称重模块送出讯号。经标定的负荷称重模块的输出讯号，表示单位长度上煤的重量，而测速发电机输出的频率信号，则表示为胶带的速度，微机控制系统把这两者综合，就可以得到机器的给煤率。 留意：若机器内置校准量块（安装在负荷称重模块及称重托辊的下方）。在灌装机工作时，校准量块支承在称重臂和偏心盘上要与称重辊脱开，当需要定度时，滚动校重杆手柄使偏心盘滚动，称重校准量块即吊挂在负荷称重模块上，从而检查重量讯号是否正确。 配料系统由储料仓、给料系统、称重计量系统构成，普遍采用断续进料、断续出料的间歇式静态计量法进行重力称量。自动配料系统按材料和给料方式分骨料皮带式给料系统、粉料螺旋式给料系统、液料泵式给料系统。分选机骨料皮带式进料系统具有下料快速、稳定的特征，但皮带供料截面积大，原料在空中的比重较大；液料泵式进料系统的冲击力不可避免，对液料的供给速度和供给量控制难度高；粉料螺旋式进料系统具有快速供给和慢速补偿的特性，且操作简单，能够保证较高的称量精度，是工业粉料配料常用的进料系统。称重模块在控制方法上，3种给料系统均采用开关控制，不具备给料速度和开度连续调节的功能，而且各种材料给料时都存动态响应模型。起始时刻开始给料，T0为材料掉落至计量秤时刻，T2为给料控制电平结束，储料仓门关闭的时刻，T3为材料掉落至计量秤时刻。在T0时刻之后存在落料对防爆电子秤秤体的冲击，且T2～T3时间段空中尚有余料，最后秤体内的实际重量需要包含余料重量，同时消除物料的过冲量。现实生产中，过冲量和余料重量因物料给料系统的料流不稳定而存在不确定性，给配料系统配料精度控制带来很大的困难。提高配料系统精度不仅需要从硬件上对计量秤及其变换器进行合理选择和安装，也需要选择合适的控制方法对给料速度和精度进行控制，并用有效的落差补偿算法实现对落料误差和累积误差的补偿和修正。从控制配料系统方面分析，目前国内的精度控制方法中，需要同时改进机械和控制的方法有多料门（螺旋）上料法，变速控制法。 1）多料门（螺旋）上料法。采用一大一小两个门（螺旋）同时供料。多采用在配料开始时大小门（螺旋）同时给料，到达设定的精称控制阈值时采用小门（螺旋）进行逐步逼近。 2）变速控制法。变速控制法常用于分选机和皮带送料机构，是通过调节输送电机的转速实现对进料速度的控制来实现配料的速度和精度的平衡，需要增加附加的电气控制设备（如变频器、伺服控制器等）和PID控制算法、泛逻辑控制器算法等复杂算法，因此在小型搅拌站此技术没有市场竞争力，在大型设备或精度要求比较高的环境应用较多。 控制精度的核心是对空中物料的落差和累计误差的补偿，其控制方法有落差自动修正法、定值补偿法、点动补偿法和超量扣称法等。 1）落差自动修正法。落差修正法是受机械结构影响较小，液体灌装机落差比较稳定的情况下选择的控制方法，可单独使用，也可配合其他多种控制方法使用。其控制方法为：先采用人工预设落差初始值，然后通过学习算法寻找合适的落差值，由此诞生的控制算法有迭代自学习控制算法、模糊控制算法、模糊自适应控制算法、基于预测函数的控制算法等。 2）定值补偿法。定值补偿法是针对控制机构稳定，材料均匀的材料提出的落差修正方法。通过在上位机设置定值，实现配料停止时，液体灌装秤秤上材料在设置的误差范围内。这种控制由于需要精密的控制机构和准确的称量机构，对很多使用者要求较高，应用面较小，而且针对系统无法自动适应生产过程中的落差变动，实际应用较少。 3）点动补偿法。点动补偿是国内目前采用泛的误差补偿控制方式。称重仪表通常在接近目标值时采用点动补偿可以提高控制精度，点动补偿接触时间在0.3s～0.5s之间。 4）超量扣秤法。超量扣秤控制法是对超秤的材料采取投料时提前关门，将一定量的材料留在秤上的控制方法。这种控制方法能确保每盘称量都趋于稳定，防止单盘材料配比不均匀导致产品整体质量不合格的现象发生。但提前关门时间受材料粗细程度和设备电气机构响应快慢有关，很难实现超量扣称的准确性，同时对机构的损坏程度也是不可避免的。 粉体称重配料系统下料难问题一直是粉体生产者不得不思考的问题，在粉体输送过程中粉体出现搭桥结块，导致设备运行不畅，比如：真空上料机料仓堵塞、小袋投料站料仓堵塞，其他各种设备，严重影响生产。经历了无数次的摸索，总结出四种见的粉体结拱或搭桥的类型：楔形拱、压缩拱、粘结粘附拱、气压平衡拱。 分析问题是解决问题的途径，下面我们简要分析这四种结拱或搭桥类型： 1) 啮合形拱:粉体颗粒状物料因相互啮合达到力平衡状态所形成的料拱; 2) 压缩形拱:粉体物料因受到仓压力的作用,使固结强度增加而导致起拱; 3) 粘结型拱:粘结性强的物料在含水、吸潮或静电作用而增强了物料与仓壁的粘附力所形成的料拱; 4) 气压平衡拱:液体灌装机料仓回转卸料器因气密性差,导致空气泄入料仓, 当上下气压达到平衡时所形成的料拱。 所以在项目设计之初我们要充分了解物料性状结构，解决如上问题并不难。目前预防粉体配料系统物料结拱的措施 主要有三方面的途径: 1) 改善料仓下料口的半顶角角度; 2) 降低料仓粉体配料系统压力; 3) 减小料仓壁摩擦阻力。 下面针对不同的结拱类型从这三方面提出比较有效的解决办法。 压缩形拱：通过增加自动配料系统卸料口尺寸, 减小斗顶角来改善料斗几何形状。 改流化装置，流化器是使物料与料仓之间产生一层气膜，通过这层气膜可以有效帮助流动性差的物料流动，不仅防止物料架桥，而且还提高了卸料效率。称重模块流化器材质为烧结式聚乙烯，符合FAD要求，可以在120度下进行灭菌30min处理。 改善仓壁材料以减小仓壁摩擦阻力。 楔形拱：增加卸料口尺寸, 减小斗顶角或者采用非对称性料斗(偏心卸料口) 来改善料斗几何形状。 粘性粘附拱：采取防潮或消除静电的方法来减小仓壁摩擦阻力。将容易吸水的物料妥善存放防潮;在料仓以及防爆和排气装置上设置静电接地板以消除静电。 气压平衡拱：通过采用非对称性料斗(偏心卸料口) 来改善料斗几何形状。称重仪表通过采取排气的措施来减小仓壁摩擦阻力。例如在料仓的顶部加置排气管等措施。在粉料内部不断通入空气，疏松粉料，达到助流的目的，如，助流碟等，另一种是通过振动敲击设备振打料仓，破坏粉料之间受力平衡，如空气锤等。 讨厌的粉尘污染严重影响生产者的健康问题，引起了劳动者的和反感。粉尘在车间飞扬，形成交叉污染，影响了我们的产品质量。 随着时间的推移科技的发展。分选机如今解决粉尘污染并不难。粉尘产生最严重的三个环节：1.投料卸料环节2.粉体配料系统输送配料环节3.粉体配料系统包装环节。经过前辈的不断努力我们今天已经能够解决。称重终端针对上面三个问题我们设计了三套设备解决卸料环节，输送配料环节，包装环节的粉体配料系统外泄问题。 卸料设备有：小袋投料站，大袋投料站，手套箱拆包机。 配料系统输送配料设备：真空上料机，真空吸料机，封闭输送系统，多点取料系统，多点投料系统。 包装设备：全自动封闭包装配料系统。 以上配料控制系统有一个共同点就是他们都是在封闭环节中进行，防爆电子地磅输送环节采用的是负压输送，杜绝了物料的外泄，并且输送效率高，提高了生产效率。 配料系统近年来在我国的各个行业发展迅速，配料这一工艺是很多传统行业中的重要环节，在配料中各称量设备只有达到一定精度才能保证配料的质量。配料系统是一种用于工业（如混凝土配料），农业（如饲料配料）生产上自动化的配料设备，通常是由带有自动配料算法的电脑（微机）作为其自动配料的控制系统。 前面介绍了配料系统的一些基础知识，今天我们来谈谈关于它的组成，包括哪些部分，具体如下。 配料系统的组成包括： 1.控制部分 分为容积式计量控制和重力式计量控制两种。 (1)容积式计量控制 灌装机通过改变给料螺旋转速，来调节给料流量，常用：变频器+减速电机，步进电机+步进驱动器+步进控制器，电磁调速电机+电磁调速控制器来实现。 (2)重力式计量控制 通过自动灌装机机内物料重量变化，来调节给料流量。是在容积式计量基础上，增加重力称重模块和称重仪表来实现。 2.机械部分 自动配料系统主要由传动、轴封、给料螺旋、翻料机构、料斗组成。 传动有异步电机、变频电机、步进电机、电磁调速电机、电容调速电机等组成，可根据要求选配。 轴封有骨架油封、铜套密封、机械密封等形式，应根据物料性状设计选配。对粒度很细的微粉，如轴封选配不合适，很容易进入减速机而使齿轮磨损，甚至失效。称重终端用于气力输送给料机的轴封要求更高。输送压力过高的，还需采用背压来防漏气。 翻料机构有十字架式、螺旋式等。 上面详细介绍了配料系统的组成，下面来谈谈哪些因素会影响到配料系统的工作。 影响自动配料系统工作的因素有： (1)转速 转速与给料流量在一定范围内呈线性关系。低于或高于这个范围，线性关系就会变化，影响物料准确添加。而不同物料的合适转速并不一样，即使同一种物料，粒度不同，转速范围也不一样，需要试验来确定。 (2)翻料机构 对于易结拱搭桥的物料，料斗内应配翻料机构以破拱。破拱机构可与螺杆分别设置，也可与螺杆做成一体，主要考虑物料性状和工作转速等因素来选取。 (3)料斗 配料系统料斗设计应考虑对给料螺杆减小压力，必要时要增设减压机构，以提高给料精度。 (4)出料输送 自动配料系统物料出口若接气力输送管道，则要考虑是吸送还是吹送，气力输送压力大小等因素，设计机体、密封及确定有关参数。防爆电子秤以减小气压对给料机准确给料的影响。 (5)添加物与主流量随动 有的主流物料流量变化较大，这时，需要添加物随主流物料变化而变化。可对主流物料增加流量称重模块，将信号传递给称重仪表，由控制器改变螺杆给料量，以使添加物与主流物料配比动态一致。 (6)给料流量 由于粉体物料变化因素多，即使是同一种物料，含水率、粒度、充满系数等不一样，物理性状也发生较大变化。 工业企业自动配料控系统制柜采用研祥工控集团生产“EVOC”工控机，配以亚当系列远程数据采集模块，并遵循工业485协议构成，从硬件上确保了系统可靠性和性。 微机配料系统启动后，按事先储存工作配方（欲称重值）起动给料器，往称量斗内喂料，此时称重模块将重量变化给ADAN模块，然后传给微机。液体灌装机当达到设定值后，微机发出指令关掉给料器，起动排料器将料排至受料设备上，一个基本称重配料过程就此结束。 企业现场条件，配料系统控制柜可以同时控制几条独立干料线和几条与干料线相关液体配料线，每条配料线上可用户要求设置称重点。系统称重模块外，全部安置远离现场控制室内进行集中操作控制，系统设计达到了预期目标，功能上显示了如下特点： ■配料精确度高：国产执行机构条件下，单称精度0.1％系统配料精度0.5％。 ■自动化程度高：称重仪表自动调零、自动去皮重、自动累加、自动汉字打印当班记录及配料报表、自动光报警。控制机运行程序自动起动、自动排错、屏幕自动汉字显示系统运行状态。 ■操作简单：配料系统提供全自动、单自动两种操作方式。全自动方式下，不需要人为干预，微机自动完成全部配料过程，并实时打印；单自动方式下，允许基本控制级上操作，配料命令发出后，系统可以自动完成一个称重点全部称重过程。 ■运行可靠：运行一年多来，除每月自然停产一天外，其余时间昼夜不停连续运转，未曾发生过实质性故障。 ■维护方便：防爆电子地磅系统内部各部分之间采用模块结构，接触件连接、检修、维护都很方便。 配料系统控制柜配置 上位机：工控机（FSC－1621VD/PⅢ800/128M/40G） 采集模块：ARK－14017共8个 通信模块：ARK－14520共1个 该配料系统控制柜投入使企业抛弃了手工操作，配料方式进入科学数据化生产，个人也从粉尘、噪音等恶劣劳动环境中解脱出来。如此，称重终端稳定高质量配料更带来了产品质量提高。配料系统投入后，灌装机产品密度、假比重等主要技术指标有较大提高。 | |
