2025年04月04日 18:12:36 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：2
| 粉剂计量与自动配料系统的研究 | 2020-03-10 |
| 摘要：粉剂计量与自动配料系统由配料给料机、粉体计量秤、新型输送泵、及称重配料系统组成。配料给料机安装在粉剂仓下方，其作用是给计量装置---粉体计量秤提供流量稳定的粉剂，粉剂经配料给料机进入，称重配料系统根据瞬时流量测定值与设定值比较结果反馈调节配料给料机转速，使瞬时值始终跟踪设定值，从而实现对喂料量的计量与控制。计量后的粉剂通过新型输送泵进入粉剂输送管道。 二、计量配料系统主要研究内容 （一）称量配料系统的研制 粉剂计量与自动配料系统必须具备计量准确，喂料量稳定、可调，响应速度快等功能，而这些功能的实现首先要建立在计量准确基础之上。配料给料机是组成系统的关键设备，是通过自主创新研发的粉体物料计量装置，配料给料机是本研究项目的技术核心。 1、计量配料系统原理及基本结构 1.1称重配料系统原理 在力学研究中，物体的运动需在某个确定的参照系中加以描述。本研究涉及的力学原理是以物体在均匀转动参照系中作相对运动为条件的。质点在均匀转动参照系中作相对径向运动时，受到的真实力由三部分组成，即惯性离心力、向心摩擦力和配料转速率。配料转速率是沿切向的。配料转速率的矢量表达式为：Fc=-2mω×v’，式中ω为转动角速度，v’为相对速度，m为质量。 由于质点是在均匀转动参照系中作径向运动，角速度ω不变，质点在任意一位置上的相对速度v’为确定值（且不受质量影响）。因此表达式中配料转速率Fc的量值变化只与质量相关。因此，通过精确测量Fc的量值即可获得物料的准确流量。 1.2配料系统基本结构 自动配料系统根据粉剂在均匀转动参照系中运动时受到配料转速率作用，内设有测量盘，测量盘上径向设置数块测量叶片，测量盘在电机主轴的驱动下作高速回转。需计量的物料落到测量盘中心，经过分料锥改变流向后，被叶片捕获，在离心力的作用下沿径向向外缘运动。在运动过程中，物料受到了径向的摩擦力Fr和反向的离心力Fx，以及沿切向的Fc的作用，Fc引起一个反作用运动力矩M，而Fr、Fx对驱动轴不会产生反作用力矩。通过测量配料转速率Fc对测量盘的作用力矩即可获得物料的质量流量。其计算公式为： M=QωR2 式中：M----测量盘受到的力矩； Q-----物料流量； ω----角速度； R-----测量盘半径。 2、配料系统技术研究与创新 2.1、配料系统技术参数的研究 自动配料系统应用配料转速率学原理计量粉体物料，首先是以物料在均匀转动参照系中径向运动为条件。因此，在理论上要符合下面两个基本条件：（1）测量盘转速必须是恒定的；（2）物料必须由测量盘中心向外径向运动。在理论上满足这些条件并不困难，关键是如何体现在结构设计上。根据计算公式M=QωR2可知：必须确定测量盘有效转速范围，并从有效转速范围中优选出理想转速；必须确定测量盘理想半径，及测量叶片设置数量和尺寸等诸多相关技术参数。本研究在理论指导下，根据计算公式，通过大量实验研究，获得了经验公式，用以指导秤的结构设计。 2.2、测量盘理想转速的研究 配料系统测量盘转速关系到物料的流速、流量，量值。测量盘转速研究是本项目的重要内容之一，是结构设计的技术参数。根据矢量表达式Fc=-2mω×v’，测量盘转速（或称作角速度ω）关系到质点相对速度v’，决定了质点受到的Fc量值。 本项目在模拟试验和理论分析基础上，首先确定了测量盘有效转速范围。但有效转速研究只解决了角速度ω的取值范围，不能为设计提供具体参数和依据。为了获得理想转速参数，在半工业性试验中，通过实验样机分别对粉剂、碳酸钙、钛白粉进行实物计量，在采样分析基础上获得了测量盘理想转速。 2.3、测量盘理想半径研究 配料系统质点在测量盘上运动的相对位置不同，受到的量值也不同，因此，测量盘半径与Fc的量值相关，测量盘理想半径研究关系到结构的合理尺寸、计量能力，传感器量程、功率配置、结构优化、及系列化设计。理论公式不可能提供测量盘理想半径，只有通过试验研究方能建立起与优化设计相符的经验公式。 如前所述，测量盘上设有径向测量叶片，落到测量盘中心的物料在分料锥作用下运动到叶片处，被叶片捕捉后，沿叶片向外径向运动，并受到作用。鉴于物料被叶片捕捉后才受到作用，故从受力角度，测量盘应分为有效测量区和无效测量区,设有测量叶片部分为有效测量区。物料在无效测量区没有受到作用，也可称之为测量盲区。因此，测量盘半径应分为有效半径和无效半径两部分，有效半径与叶片长度相等。这使测量盘理想半径研究变得较为复杂，因为理想半径由合理的有效半径和无效半径两部分构成。在反复实验基础上获得了修正系数，推导并建立了经验计算公式，用以指导不同规格测量盘优化设计。 （二）配料给料装置的研制 喂料量稳定可调是新型干法配料生产线喂料系统的基本要求，本项目将稳定给料技术与装置的研制放到重要位置，摒弃了以往重视计量技术，忽视给料装置的理念。首先有针对性分析了物料特性和工艺条件对给料机性能影响和要求。给料装置设在粉剂仓底部，粉剂仓内料位变化、粉剂仓进料时料流冲击力均会影响给料稳定性。粉剂细度细，水分低，容重小，流动性好，尤其是无烟料搅拌成工艺，粉剂细度通常在1%以下，使稳定给料变得更为困难。粉剂水分对稳定给料有一定影响。水分偏大会带来粉剂起拱、沾料、下料不畅等问题。尤其在雨季，或回转窑点火升温期间，很多粉剂水分不符合工艺条件要求。因此，自动配料系统结构设计要考虑在水分偏高时的适应能力。粉末搅拌成系统压力变化也会间接影响给料机下料稳定性。系统工况不正常时，输料管道压力有时会发生波动，严重时会导致称重配料系统下料不畅或无法运行。 1、配料给料机结构研究及工作原理 配料系统通过物料特性和工艺条件研究分析，本项目采取与传统给料装置不同的设计方案，研制开发了全新结构的给料装置----WD型水平回转式配料系统。 自动配料系统由粉剂减压仓、均压仓、配料仓组成。减压仓内设有减压装置，使进入均压仓内的物料不受仓压影响。均压仓内设有搅器，使物料充分活化，避免物料起拱、沾壁、消除物料死区。由于均压仓内料压均匀，为物料在相同容重条件下进入转子腔创造了条件。配料腔内设有水平回转分格轮，每转一周输送相同容积的物料。称重配料系统由轴装式减速机和电机驱动，采用变频器调节电机转速，变频器受控于PLC。PLC根据瞬时流量检测值与流量设定值比较结果，实时调控给料机转速，使瞬时流量始终跟踪设定流量，实现定量给料目的。 减压仓、均压仓、配料腔的进料口和出料口均呈180°错位布置，物料在计量配料系统内经迷宫式流动方能离开给料机。此外，转子腔水平回转分格轮叶片上采用了弹性密封材料，实现零间隙。因此，有效解决了高流动性物料在料压变化和自重力作用下产生跑料、冲料问题。 2、自动配料系统技术性能 ----给料均匀稳定，不受仓压，物料特性影响； ----适应工艺系统压力变化能力强； ----给料量稳定可调； ----结构合理，性能可靠，维护简单。 （三）新型螺旋泵的研制 1、螺旋泵在配料系统中的作用 螺旋泵在配料系统中起到输送和锁风作用，在有效克服输料管道系统压力前提下，将计量后的粉剂快速、均匀的送入输料管道中。当管道内压力变化或输送风压力波动时，螺旋泵必需能有效阻断粉剂返窜，出料不畅性能，为计量设备提供正常工作条件。 2、新型螺旋泵技术特点 新型螺旋泵采用简单的传动结构，采用变节距螺旋设计，应用喷射器原理，使泵出料端工作氛围基本呈负压状态，有效解决了输料管道系统压力变化对螺旋泵出料带来的影响；轴端密封采取气体密封、油封、机械密封相结合的技术方案，满足了耐油、耐高温、耐磨要求，密封性能；将有自主知识产权的耐磨材料技术，应用于泵的设计与制造过程，达到在同等输送能力条件下，螺旋叶片使用寿命高出“富乐泵”堆焊技术2倍以上；采用外置可调式配重，可以根据不同的工况条件，改变阻尼阀的受力大小，从而很好的解决了料栓合理的密实度问题；设手动黄油泵，运动件润滑加油简便易行。新型螺旋输送泵综合了传统螺旋泵和引进富乐泵的合理成分，增加了的创新技术，性能可靠，结构新颖，维护简单，运行费用低，满足计量与自动配料系统要求。 （四）、配料系统控制 1、配料控制原理 称重配料系统根据瞬时流量测定值与设定值比较结果反馈调节配料给料机转速，使瞬时值始终跟踪设定值，计量后的粉剂通过新型输送泵进入粉剂输送管道。配料系统采用PLC控制（可编程控制器），传感器采集的信号传输至变送器，经变送器处理，转换成PLC能够接受的标准信号（4～20mA），满足与PLC通讯要求。 | |
