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| 配料系統(tǒng)裝置的應(yīng)用及設(shè)計 | 2020-01-22 |
| 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，配料系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用在冶金、建材、電力、化工、食品等行業(yè)中。我國現(xiàn)在廣泛使用的配料系統(tǒng)的控制部分還比較落后，直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。 過去傳統(tǒng)配料系統(tǒng)多采用模擬電路控制滑差調(diào)速電機(jī)的方法進(jìn)行速度控制，由于滑差電機(jī)調(diào)速方式在低速時特性差、效率低；使用現(xiàn)場外部工作環(huán)境又很惡劣，工業(yè)粉塵很多，這些粉塵很容易進(jìn)入滑差電機(jī)內(nèi)部而出現(xiàn)磨損、卡死等現(xiàn)象，維修、維護(hù)麻煩，造成工作故障多，影響正常生產(chǎn)；另外由于采用模擬電路控制方式，控制不穩(wěn)定，精度低，調(diào)試煩瑣，使用極不方便。我們可結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)，采用可編程序控制器控制矢量型變頻器拖動密封式鼠籠電機(jī)方案，以數(shù)字處理技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬控制方式，以無級變速的矢量型變頻器控制封閉式鼠籠電機(jī)，取代老式的滑差式調(diào)速方式。 本章主要介紹了散狀物料的配料混合自動化運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展?fàn)顩r,電子行過程的配料以及混合設(shè)計的方案。 在醋酸鈉的生產(chǎn)特別是對原料配比控制系統(tǒng)總存在一定的不足，有的成本高，不易推廣；有的精度與可靠性差，無法在環(huán)境惡劣、現(xiàn)場干擾大的場合滿足高精度的配料要求。并且大多數(shù)使用的是通用計算機(jī)系統(tǒng)，因而成本高、靠干擾能力差。 在工業(yè)生產(chǎn)中，很多情況下是通過現(xiàn)場操作人員按照配比，人工調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料量。其缺點(diǎn)是給料量的大小靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)或"人工跑盤"的結(jié)果來決定，配比精度較差，操作人員勞動強(qiáng)度大，自動化水平極低。 配料系統(tǒng)普遍存在的問題是：配料精度低，機(jī)電控制部分的可靠性差，缺少數(shù)據(jù)庫管理生產(chǎn)以及對生產(chǎn)過程的實(shí)時動態(tài)監(jiān)視。配料精度低的主要原因是電子秤系統(tǒng)的動態(tài)性范圍小，而可靠性差主要是中間繼電器和微機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性低所致。通過防爆電子秤生產(chǎn)廠家和用戶的共同努力，近年來防爆電子秤的精度和使用情況有了一定的改善，但仍然存在運(yùn)行維護(hù)量較大，精度校核工作繁重、程序多等問題，遠(yuǎn)未能達(dá)到如靜態(tài)電子防爆地磅所能達(dá)到的使用精度和使用效果。 配料混合系統(tǒng)研究意義 在化工以及冶金、建材、飼料、加工等行業(yè)，配料工段一般都是整條生產(chǎn)線非常重要的一環(huán)。配料工段直接關(guān)系到生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。如今，配料工段的自動化越來越普遍，作為實(shí)現(xiàn)配料工段自動化手段的可編程控制配料系統(tǒng)必將會得到更為廣泛的應(yīng)用。 在生產(chǎn)過程或工藝流程中,對各種配料稱重、定量稱重及現(xiàn)場技術(shù)的要求愈來愈高，現(xiàn)代的稱重配料系統(tǒng),不僅要給出重量或質(zhì)量,也要作為過程檢測系統(tǒng)中的一個單元而具有測量、計算、控制、檢驗(yàn)及通訊等功能,它們已成為工藝技術(shù)、儲運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收發(fā)貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售行業(yè)中的組成部分,推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動化和合理化。 配料工序是復(fù)合化肥生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，其配料精度直接影響著化肥產(chǎn)品的質(zhì)量，落后的配料設(shè)備不僅效率低而且配料不準(zhǔn),手工操作又將人的因素引入配料環(huán)節(jié)，使工藝配方難以在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定及進(jìn)一步提高，因此實(shí)現(xiàn)高精度自動配料對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)有著極為重要的意義。 配料混合系統(tǒng)的發(fā)展前景 1.配料系統(tǒng) 電子秤由最初的純機(jī)械式（滾輪式）防爆電子秤開始，已經(jīng)發(fā)展四代產(chǎn)品，第二代是稱重模塊稱重儀表防爆電子秤，第三代是稱重模塊微機(jī)式防爆電子秤，第四代是微機(jī)智能化防爆電子秤。 防爆電子秤是在皮帶配料系統(tǒng)輸送物料過程中同時進(jìn)行物料連續(xù)自動稱重的一種計量設(shè)備，其特點(diǎn)是無需人員的干預(yù)就可以完成稱重操作。 國外從上世紀(jì)五十年代開始使用防爆電子秤，國內(nèi)則從六十年代末期開始試生產(chǎn)防爆電子秤。時至今日，雖然核子防爆電子秤、固體質(zhì)量流量計、沖量式流量計、失重式秤等多種固體物料連續(xù)計量設(shè)備也有一定規(guī)模的應(yīng)用，但他們?nèi)詿o法與防爆電子秤抗衡，也無法撼動防爆電子秤作為固體物料連續(xù)自動稱重主流計量設(shè)備的地位。 防爆電子秤主要由稱重模塊、秤架、二次稱重顯示器三大部分組成，在實(shí)際 應(yīng)用過程中，要想使防爆電子地磅個較長的時間周期內(nèi)保證一定的精確度。其檢定過程非常重要，所以首先將從以下幾個方面介紹防爆電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀：稱重模塊、秤架、二次稱重顯示器、檢定。 （1）稱重模塊 防爆電子地磅感器包括測量秤架上物料瞬時重量的稱重稱重模塊及測量皮帶速度的測速稱重模塊（又稱測量皮帶行程的位移稱重模塊），該系統(tǒng)涉及到了其中的測速稱重模塊。測速稱重模塊主要分模擬式和數(shù)字式兩種。當(dāng)前國內(nèi)外普遍使用數(shù)字式測速稱重模塊，用模擬式測速稱重模塊來檢測速發(fā)電機(jī)輸出電壓的方式已不再使用。 非接觸式測速稱重模塊盡管從理論上講是的，能消除“打滑”，直接檢測輸送帶的線速度，但在實(shí)際使用任然存在許多實(shí)際問題，有待解決，故未得到廣泛的工程應(yīng)用。實(shí)際廣泛使用的是接觸式測速稱重模塊，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，有些廠家的產(chǎn)品將測速元件直接裝到尾輪或托輥上，以尾輪或托輥代替摩擦輪。接觸式測速稱重模塊正常條件下能比較好地測得輸送帶運(yùn)行速度，缺點(diǎn)是摩擦輪粘上泥灰，使直徑變大或者“打滑”，產(chǎn)生測速誤差，不能準(zhǔn)確地反映輸送帶線速度。 （2）秤架 秤架是防爆電子地磅荷承受部分，即稱重裝置。為了減輕“皮帶效應(yīng)”對稱重結(jié)構(gòu)的影響，研究、設(shè)計出各種各樣的秤架，典型的秤架結(jié)構(gòu)形式有單托輥式、多托輥雙杠桿式、多托輥懸浮式、平行板簧式、懸臂式、整體式等幾種。其中杠桿系統(tǒng)的支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，早期采用刀口和一般軸承，這類支點(diǎn)結(jié)構(gòu)因傳遞力的效果不佳基本上被淘汰?，F(xiàn)在大多數(shù)采用彈簧片作彈性支撐，秤架上目前采用的支撐簧片有X型、十字型和單吊片型三種。此外少數(shù)廠用特殊橡膠軸承或無摩擦耳軸作秤架的支撐點(diǎn)。 （3）二次稱重顯示器 二次稱重顯示器分模擬式、數(shù)字式、電腦式和集散式。 從上世紀(jì)八十年代起，微機(jī)數(shù)字式防爆電子地磅始取代常規(guī)模擬防爆電子秤二次稱重顯示器了。其特點(diǎn)除了計算精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)模擬防爆電子秤二次稱重顯示器外，功能豐富也是其主要特點(diǎn)。以往常規(guī)模擬防爆地磅稱重顯示器只有重量信號與皮帶速度信號的乘法運(yùn)算、累計值運(yùn)算及簡單的調(diào)零、調(diào)滿值功能，而采用微機(jī)數(shù)字式防爆地磅多達(dá)數(shù)十種功能可以儲存在二次稱重顯示器內(nèi)供用戶隨時調(diào)用，這些功能包括：自動調(diào)零、自動調(diào)滿值、秤架特性非線性補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、數(shù)字濾波、模擬檢定精確度自動計算及結(jié)果判定、有關(guān)參數(shù)輸入（如量程、托輥間距、皮帶傾角、模擬標(biāo)定值、累計值的分辨率等等）、公制英制單位（如t/h、lb/s）選擇、輸入?yún)?shù)及中間計算參數(shù)顯示、總運(yùn)行時間顯示、各種調(diào)整（調(diào)零、調(diào)滿值）次數(shù)顯示、多個稱重稱重模塊平衡調(diào)整、稱重稱重模塊及測速稱重模塊數(shù)值調(diào)整、多組內(nèi)部及外部累計器、PID控制、定值控制、各種參數(shù)報警等等。這些功能的增加都是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，所以二次稱重顯示器的成本并不增加。 2.混合系統(tǒng) 螺旋配料系統(tǒng)是化工企業(yè)中用途較廣的一種連續(xù)混料輸送設(shè)備，與其它輸送設(shè)備相比較，它在輸送過程中同時完成攪拌、混合等工序，即實(shí)現(xiàn)連續(xù)性混合。特別地，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造成本低，維修方便。對封閉的料槽可減少對環(huán)境的污染。 螺桿計量配重方式則具有較多的技術(shù)優(yōu)勢。采用螺桿計量裝置，其計量精度較高，在輸送過程中不會出現(xiàn)堵塞物料的現(xiàn)象，是食品、精細(xì)化工行業(yè)運(yùn)用比較普遍的一種計量輸送方式。 在化工生產(chǎn)中，采用帶式配料系統(tǒng)連續(xù)輸送，而防爆電子秤是一種能解決帶式運(yùn)輸機(jī)散裝物料連續(xù)自動稱量和自動配料的防爆地磅。配料系統(tǒng)設(shè)計的:三臺帶式配料系統(tǒng)作為配料系統(tǒng)運(yùn)載醋酸鈉的設(shè)備,其基本參數(shù)為：每臺配料系統(tǒng)的額定輸送能力為Q=30t/h，帶寬B=650mm，丙酮的粒度2～5mm，松散密度900kg/m3，安息角18○，機(jī)長L=5m，配料過程中配料系統(tǒng)的額定線速度為0.8m/s。完成配料后的醋酸鈉通過混合系統(tǒng)對其進(jìn)行混合，混合系統(tǒng)選擇過程中關(guān)鍵是要能夠進(jìn)行混合的同時完成輸送的連續(xù)性設(shè)備。其中，選型的時候，要注意其輸送能力要與配料系統(tǒng)相匹配。，再將混合后的物料通過輸送帶運(yùn)送到下一個生產(chǎn)線上。防爆電子秤在輸送狀態(tài)下利用測速稱重模塊將輸送帶運(yùn)送醋酸鈉式的速度轉(zhuǎn)換成電信號。再通過S200-7中的模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過PLC對變頻器來實(shí)現(xiàn)配料輸送帶的速度的調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)自動配料控制。原理配料系統(tǒng)組成部件由下面幾部分構(gòu)成： 1.輸送帶 輸送帶是配料系統(tǒng)中的曳引構(gòu)件。本系列帶式配料系統(tǒng)采用普通型輸送帶。抗拉體（芯層）有棉帆布、聚酯帆布和鋼絲繩芯。 （1）覆蓋膠層厚度 根據(jù)所輸送物料的松散密度、粒度、落料高度及物料的磨琢性確定。 （2）輸送帶的安全系數(shù) 應(yīng)根據(jù)安全、可靠、壽命及制造質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)成本、接頭效率、起動系數(shù)、現(xiàn)場條件、使用經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮確定。 2.驅(qū)動裝置 帶式配料系統(tǒng)的動力部分，由安裝在驅(qū)動架上的Y系列鼠籠型電機(jī)、凸緣聯(lián)軸器、減速器等組成。 （1）按帶寬、帶速、電機(jī)功率確定所需驅(qū)動單元。 （2）減速器。 優(yōu)先采用圓柱齒輪減速器。一般采用漸開線齒輪傳動。其優(yōu)點(diǎn)是：效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比穩(wěn)定。根據(jù)齒輪的密封情況可分為開式、半開式及閉式。在運(yùn)輸機(jī)械方面多采用閉式齒輪傳動（齒輪箱）。它與開式或半開式相比，潤滑及防護(hù)等條件，多用于重要的場合。在本設(shè)計中采用的圓柱直齒輪傳動，使傳動效率有了很大的提高。 （3）軸之間是根據(jù)軸的直徑選用不同型號的凸緣式聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián) 接。 3.傳動滾筒 傳動滾筒是傳遞動力的主要部件。根據(jù)承載能力分輕型、中型和重 型三種。滾筒直徑為500、630、800、1000mm。同一種滾筒直徑又有不同的軸徑和中心跨距。 4.改向滾筒 用于改變輸送帶的運(yùn)行方向或增加輸送帶與傳動滾筒間的圍包角。 5.托輥 托輥是用于支撐輸送帶及輸送帶上所承載的物料，保證輸送帶穩(wěn)定運(yùn)行的裝置。 （1）托輥分為槽行托輥、平行托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥、回程托輥、梳形托輥、螺旋托輥、過渡托輥等。 （2）托輥間距應(yīng)滿足兩個條件：輥?zhàn)虞S承的承載能力及輸送帶的下垂度，托輥間距應(yīng)配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。 6.拉緊裝置 使輸送帶具有足夠的張力，保證輸送帶和傳動滾筒間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各托輥間的垂度，使配料系統(tǒng)正常運(yùn)行。 螺旋拉緊裝置適用于長度較短（小于100mm），對功率較小的配料系統(tǒng)，可按機(jī)長的的1%～1.5%選取拉緊行程。 7.清掃器 清掃器用于清掃輸送帶上粘附的物料，又有頭部及空段清掃器兩種。 8.卸料裝置及導(dǎo)料槽 卸料裝置用于配料系統(tǒng)中部任意點(diǎn)卸料。 導(dǎo)料槽可使從漏斗落下的物料在達(dá)到帶速之前集中到輸送帶的中部。導(dǎo)料槽的底邊寬為2/3～1/2帶寬。 9.機(jī)架 機(jī)架是支撐滾筒及承受輸送帶張力的裝置。其中機(jī)架四種結(jié)構(gòu)中的01機(jī)架用于0○~18○傾角的頭部傳動及頭部卸料滾筒。選用時應(yīng)標(biāo)注角度。 10.頭部漏斗 頭部漏斗用于導(dǎo)料、控制料流方向的裝置。也可起防塵作用。 11.電氣及安全保護(hù)裝置 安全保護(hù)裝置（輸送帶跑偏監(jiān)測、打滑監(jiān)測、超速監(jiān)測等根據(jù)需要進(jìn)行選擇）是在配料系統(tǒng)工作中出現(xiàn)故障能進(jìn)行檢測和報警的設(shè)備，可使輸送機(jī)系統(tǒng)安全生產(chǎn)，正常運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞，保護(hù)操作人員的安全。此外，還便于集中控制和提高自動化水平。 配料系統(tǒng)精度分析 在對像醋酸鈉這種散狀物料的連續(xù)累計計量中，防爆電子秤具有動態(tài)計量速度快、占用空間小、安裝方便等優(yōu)勢，但在實(shí)際使用時，由于皮帶張力、環(huán)境、溫度及濕度、托輥軸承摩擦力等諸多外界因素的影響，導(dǎo)致防爆電子秤的計量誤差較大。 影響防爆電子秤計量準(zhǔn)確度的主要因素有： 1.防爆電子秤計量誤差產(chǎn)生的原因 根據(jù)防爆電子秤的結(jié)構(gòu)原理及重量累計值的計算方法可知,防爆電子秤的計量準(zhǔn)確度有單位長度皮帶上的物料重量以及皮帶的運(yùn)行速度決定的。在實(shí)際稱量過程中,物料的重量是通過皮帶作用于復(fù)合稱重模塊,而皮帶又是依靠托輥來支撐,托輥在運(yùn)輸帶上每1.2m一組。皮帶所承受的負(fù)荷是隨著物料的端面形狀,流量大小而改變,因而,皮帶與托輥的貼合程度也隨時在改變,這就使得防爆電子秤具有由其組成結(jié)構(gòu)決定的、不可避免的計量誤差。同時，防爆電子秤計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度還與防爆電子秤的技術(shù)指標(biāo)及運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系密切。 2.防爆電子秤計量誤差的表現(xiàn) 防爆電子秤的綜合計量性能主要體現(xiàn)在零點(diǎn)和量程這兩個指標(biāo)上。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，防爆電子秤計量誤差的表現(xiàn)形式是： (1)零點(diǎn)誤差； (2)量程發(fā)生變化； (3)測量速度的誤差。 3.影響防爆電子秤準(zhǔn)確度的主要因素 (1)機(jī)架和皮帶上積料，皮帶表面水分所造成的防爆電子秤零點(diǎn)的波動； (2)放大電路零點(diǎn)和增益的變化； (3)運(yùn)輸皮帶張力的變化，張力的變化是隨著運(yùn)輸帶上物料的多少、氣溫、傾角等而變化。這就使得作用在稱重稱重模塊的力發(fā)生變化，從而引起零點(diǎn)和量程發(fā)生變化； (4)運(yùn)輸皮帶彈性的變化也會影響到零點(diǎn)和量程的準(zhǔn)確性； (5)秤框及稱重托輥的非準(zhǔn)確直度引起的零點(diǎn)偏差。 4.提高防爆電子秤計量準(zhǔn)確度的途徑 為了提高防爆電子秤的計量準(zhǔn)確度，減小及克服計量誤差。在實(shí)際工作中，我們首先要保證系統(tǒng)的安裝技術(shù)指標(biāo)及運(yùn)行穩(wěn)定性；同時對防爆電子秤進(jìn)行正確的維護(hù)；另外要選擇切實(shí)可行的校準(zhǔn)方法對防爆電子秤進(jìn)行定期校準(zhǔn)。 （1）提高系統(tǒng)的安裝精度 在安裝防爆電子秤框時，我們首先要嚴(yán)格按照防爆電子秤的安裝技術(shù)指標(biāo)對其進(jìn)行精確的安裝。另外保證秤架范圍內(nèi)托輥傾角的一致性，減少皮帶在運(yùn)輸物料過程中的形變。取得了良好的效果。 （2）正確使用和維護(hù) 多年的工作實(shí)踐證明，防爆電子秤的實(shí)用經(jīng)濟(jì)價值與現(xiàn)場維護(hù)、小準(zhǔn)工作關(guān)系甚大。因而，在日常的使用中，需對防爆電子秤進(jìn)行正確的使用和技術(shù)維護(hù)。 （3）校準(zhǔn) 防爆電子秤是在動態(tài)下對物料進(jìn)行連續(xù)累計稱量，因而，嚴(yán)格按照校準(zhǔn)周期及生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要對其進(jìn)行校準(zhǔn)，是保證其稱量準(zhǔn)確度的必要條件。 混合設(shè)備選擇 針對醋酸鈉要實(shí)現(xiàn)的是在運(yùn)輸過程中完成配料過程，針對此需求，選擇螺旋配料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)此工序。 混合復(fù)合化肥生產(chǎn)過程中，混合工序是將按預(yù)先所需的已通過防爆電子秤進(jìn)行一定比例輸送的原料進(jìn)行混合。為了給混合過程創(chuàng)造一個良好的物態(tài)條件，更有利于均勻。對混合過程中的要求都滿足： 1.各種成分能均勻分散； 2.混合后的物料溫度不能太高，以防物料結(jié)塊； 3.混合時間要短，要能滿足生產(chǎn)過程中連續(xù)出料的要求； 4.混合過程要在密封狀態(tài)下進(jìn)行，應(yīng)能防止粉塵的逸出； 5.便于清潔，混合工序是在干燥狀態(tài)下進(jìn)行的，在整個過程中應(yīng)注意粉塵飛揚(yáng)，要實(shí)現(xiàn)密封下操作。 根據(jù)顆粒生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，螺旋配料系統(tǒng)作為混料設(shè)備具有高效的混合效率，特別是在輸送過程中能同時完成攪拌、混合等工序是該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。 螺旋配料系統(tǒng)是一種不帶撓性牽引的輸送設(shè)備，見圖2-2，因結(jié)構(gòu)簡單、橫截面尺寸小、密封性能好、便于中間裝料和卸料，操作安全方便，制造成本低而使用廣泛。它利用螺旋形狀的旋轉(zhuǎn)面推移物料來完成輸送工作。 工作中，物料像不旋轉(zhuǎn)的螺母沿軸桿平移，使物料不與螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料本身的重量和機(jī)殼與物料的摩擦及物料間的摩擦。它主要用來輸送各種粉塵狀、顆粒狀、小塊狀的物料，如化工原料、面粉、煤粉、煙塵、水泥、糧食等，在輸送過程中還可對物料進(jìn)行攪拌、混合、加熱和冷卻等工藝。 螺旋配料系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械力學(xué)原理工作的，圖2-2是其原理圖，由螺旋機(jī)本體、進(jìn)出料口及驅(qū)動裝置三大部分組成。螺旋機(jī)本體由頭部軸承、尾部軸承、螺旋、機(jī)殼、蓋板及底座等組成。 螺旋桿由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動醋酸鈉沿著機(jī)殼內(nèi)壁向前運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)連續(xù)混合運(yùn)輸?shù)囊蟆?br> | |
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