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[摘要] 本文将自动配料计量方式划分为静态配料计量方式、电子皮带秤动态计量方式、核子秤秤动态计量方式,并分析了其的优缺点,总结了其适用性。指出,现场与物料条件允许选静态秤,条件恶劣用核子秤,条件一般可采用皮带秤。
[关键词] 自动配料 计量方式 电子秤 核子秤
自动配料有几种不同的计量方式,分别为静态计量方式和动态计量方式。静态计量一般为料斗秤,动态计量主要有电子皮带秤计量和核子秤计量等。各种方式分别适用于不同的应用现场,又有其各自的特点。
一、静态配料计量方式
静态配料方式适用于无连续配料要求的现场,这些现场对配料的时间要求不高,可按批次进行配料,批次间允许存在一定的时间间隔,如高炉槽下料前后两批时间间隔为3～5min,每批料由多种物料组成,物料所占比率根据工艺要求在一段时间内相对固定,对单批料的组成比例要求并不严格,只要在较多批中物料组成比例能达到工艺要求即可。静态配料方式下,各种物料分别贮放在不同料仓,料仓给料一般采用电振给料、螺旋给料或星形给料等形式。计量一般采用计量仓,并配装有压式或拉式重力传感器进行力电转换,信号经二次仪表放大处理后接入PLC或DCS等来完成计量。在一些对时间要求宽的应用场合,可以采用一个计量小车进行统一计量,计量小车沿轨道运行,依次定位到各料仓下按比例进行物料配加,各种物料的配加量采用减差法计算。亦有采用单一固定计量仓方式的,各料仓以环状分布在一个计量仓周围,各物料的计量亦采用减差法,物料自溜槽或皮带输送机依次按比例配加到计量仓。
计量后的物料经过集中后,一般形成层状或段状分布,经输送设备(如皮带或小车)输送到受料口,进入下一工序,即完成一批料的配加。由于物料计量、输送、加入等环节在时间上可以重叠,在控制流程上可以采用并行方式,以节省上料时间,提高上料速度。
静态计量方式因其称重时是处于静态,计量精确度极高,检定误差为±0.1%。但,因其计量过程的断续性、间隔性,以及对物料粒度和湿度的要求。目前多用于小型的散装配料系统或小型的包装秤系统,而在大型的连续配料系统中的应用还处于研究和试验阶段。
二、电子皮带秤动态计量方式
电子皮带秤动态配料计量方式适用于连续配料要求的现场,如烧结配料、焦化配料等。这些现场对配料的连续性要求较高,一般不允许出现中间配料停止的情况,对各种物料的配比要求比较严格。动态配料系统计量一般采用电子皮带秤或核子秤作为计量设备,主机都带有PID调节及报警功能,可以实现一个仓的自动控制。
电子皮带秤的计量,是利用计量皮带来运输物料,当物流经过称量段时,由称量段进行连续采样,由传感器将力电转换为mV级信号,经放大器放大为电流信号后进行远传,电流信号可以与秤主机连接或直接与计算机系统连接,秤主机或计算机完成零点校验、标定、测试、控制等功能。
称量段是由一段皮带、一组称量托辊、支撑框架及力传感器组成,结构上有全悬浮式、半悬浮式、杠杆平衡式等多种形式。全悬浮式称架结构一般采用4只传感器,半悬浮式一般采用1或2只传感器,杠杆平衡式一般采用1只传感器。传感器有拉式和压式两种,根据称架结构的设计可以选用不同的传感器。多传感器设计时各传感器可以采用并行和串行两种连接方式。
对电子皮带秤而言,其称架结构的设计与传感器的选择是整体计量精度的重要影响因素。秤架要具备足够强度、形变小、重量轻。传感器要根据实际的负荷进行选择,有时会出现传感器选择过大,信号空间过窄,信噪比小,导致计量精度差、波动大等后果。由于其秤架的重量加在传感器上,传感器量程较大,相对灵敏度较差,此时要综合考虑秤架及物料负荷的情况选择传感器,既要满足最大物料负荷的要求,还要尽量提高相对灵敏度,满足计量精度的要求。另外,皮带的运行状况、皮带速度、皮带张力、跑偏程度等“皮带效应”,是影响电子皮带秤计量精度的一个重大因素。
三、核子秤动态计量方式
由于皮带秤的影响因素很多,提高计量准确度的技术难度很大,为攀登这个至高点。促使国内外一些科技工作者寻求各种技术途径。众所周知,重力式皮带秤其称重原理所造成的“皮带效应”是它的主要误差来源。为摆脱皮带效应的影响,八十年代末国外就开发出一种核子皮带秤。英国的爱费里(AVERY)公司,美国的拉姆齐(RAMSEY)公司,德国的波索尔德(BODBEID)公司,以及我国黑龙江省技术物理研究所,清华大学。先后开发了这种产品。
核子秤是利用物料对核射线的吸收量与物料量相关的原理设计的。核射线自核源发出成一定角度穿透物料到达电离室,电离室内装有惰性气体,惰性气体在核射线的作用下电离,由采集装置采集到电离的强度信号,经前置放大后进行远传(一般为脉冲信号,脉冲的频率与被射线照射的物料的量成线性相关),测速传感器采集物料的移动速度,放大后远传。核子秤主机对现场传来的信号进行放大处理后根据模型计算出实际的物料流量。
核子秤选型时要重点考虑核源强度、电离室、前置放大器等设备。核源的强度要符合国家卫生防疫的有关规定,并满足计量的要求。电离室和前置放大器要具备足够的灵敏度和较小的漂移量。选择不当可造成因漂移量与灵敏度过小而计量精度差,不能满足计量的要求。
四、结论
电子皮带秤与核子秤比较起来,电子皮带秤直接测量物料的重量信号并转换为质量流量,物料的比重、形状、粒度等对计量准确性影响不大,计量精度高,一般为±2%,但秤架的维护量大,对环境要求较高。核子秤通过间接方式测得质量流量,由于其测量原理的限制,物料的比重、形状、粒度等对计量准确性影响较大,计量精度也不高,一般为±4%,但秤架维护量不大,适合于各种恶劣环境。核子秤由于具有核辐射,不能用在人员较多的场合,也不能应用于食品计量上。通常静态配料方式下,按静态计量准确度标准应为允差±0.1%。动态配料方式下,按动态计量的准确度标准应为允差±1.0%。当然,在实际的生产过程中,由于种种原因,配料的准确度要远远大于此标准。但静态方式的配料准确度在正常工作过程中要远高于动态方式。因此,在现场条件允许、物料状态合适的情况下,选择料斗秤之类的静态配料方式是最佳的。其次是皮带秤,最后才是核子秤。这样,才能保证计量准确度最高。
参考文献:
[1]游珂.全荷式电子皮带秤在生料配料系统中的应用.北京航空航天大学出版社,2006.
[2]赵进奎.失重秤及其在水泥熟料配料系统中的应用[D].华中科技大学,2006.
[3]周建洪.自动配料控制系统的研制[J].工矿自动化,2003,(06).
[关键词] 自动配料 计量方式 电子秤 核子秤
自动配料有几种不同的计量方式,分别为静态计量方式和动态计量方式。静态计量一般为料斗秤,动态计量主要有电子皮带秤计量和核子秤计量等。各种方式分别适用于不同的应用现场,又有其各自的特点。
一、静态配料计量方式
静态配料方式适用于无连续配料要求的现场,这些现场对配料的时间要求不高,可按批次进行配料,批次间允许存在一定的时间间隔,如高炉槽下料前后两批时间间隔为3～5min,每批料由多种物料组成,物料所占比率根据工艺要求在一段时间内相对固定,对单批料的组成比例要求并不严格,只要在较多批中物料组成比例能达到工艺要求即可。静态配料方式下,各种物料分别贮放在不同料仓,料仓给料一般采用电振给料、螺旋给料或星形给料等形式。计量一般采用计量仓,并配装有压式或拉式重力传感器进行力电转换,信号经二次仪表放大处理后接入PLC或DCS等来完成计量。在一些对时间要求宽的应用场合,可以采用一个计量小车进行统一计量,计量小车沿轨道运行,依次定位到各料仓下按比例进行物料配加,各种物料的配加量采用减差法计算。亦有采用单一固定计量仓方式的,各料仓以环状分布在一个计量仓周围,各物料的计量亦采用减差法,物料自溜槽或皮带输送机依次按比例配加到计量仓。
计量后的物料经过集中后,一般形成层状或段状分布,经输送设备(如皮带或小车)输送到受料口,进入下一工序,即完成一批料的配加。由于物料计量、输送、加入等环节在时间上可以重叠,在控制流程上可以采用并行方式,以节省上料时间,提高上料速度。
静态计量方式因其称重时是处于静态,计量精确度极高,检定误差为±0.1%。但,因其计量过程的断续性、间隔性,以及对物料粒度和湿度的要求。目前多用于小型的散装配料系统或小型的包装秤系统,而在大型的连续配料系统中的应用还处于研究和试验阶段。
二、电子皮带秤动态计量方式
电子皮带秤动态配料计量方式适用于连续配料要求的现场,如烧结配料、焦化配料等。这些现场对配料的连续性要求较高,一般不允许出现中间配料停止的情况,对各种物料的配比要求比较严格。动态配料系统计量一般采用电子皮带秤或核子秤作为计量设备,主机都带有PID调节及报警功能,可以实现一个仓的自动控制。
电子皮带秤的计量,是利用计量皮带来运输物料,当物流经过称量段时,由称量段进行连续采样,由传感器将力电转换为mV级信号,经放大器放大为电流信号后进行远传,电流信号可以与秤主机连接或直接与计算机系统连接,秤主机或计算机完成零点校验、标定、测试、控制等功能。
称量段是由一段皮带、一组称量托辊、支撑框架及力传感器组成,结构上有全悬浮式、半悬浮式、杠杆平衡式等多种形式。全悬浮式称架结构一般采用4只传感器,半悬浮式一般采用1或2只传感器,杠杆平衡式一般采用1只传感器。传感器有拉式和压式两种,根据称架结构的设计可以选用不同的传感器。多传感器设计时各传感器可以采用并行和串行两种连接方式。
对电子皮带秤而言,其称架结构的设计与传感器的选择是整体计量精度的重要影响因素。秤架要具备足够强度、形变小、重量轻。传感器要根据实际的负荷进行选择,有时会出现传感器选择过大,信号空间过窄,信噪比小,导致计量精度差、波动大等后果。由于其秤架的重量加在传感器上,传感器量程较大,相对灵敏度较差,此时要综合考虑秤架及物料负荷的情况选择传感器,既要满足最大物料负荷的要求,还要尽量提高相对灵敏度,满足计量精度的要求。另外,皮带的运行状况、皮带速度、皮带张力、跑偏程度等“皮带效应”,是影响电子皮带秤计量精度的一个重大因素。
三、核子秤动态计量方式
由于皮带秤的影响因素很多,提高计量准确度的技术难度很大,为攀登这个至高点。促使国内外一些科技工作者寻求各种技术途径。众所周知,重力式皮带秤其称重原理所造成的“皮带效应”是它的主要误差来源。为摆脱皮带效应的影响,八十年代末国外就开发出一种核子皮带秤。英国的爱费里(AVERY)公司,美国的拉姆齐(RAMSEY)公司,德国的波索尔德(BODBEID)公司,以及我国黑龙江省技术物理研究所,清华大学。先后开发了这种产品。
核子秤是利用物料对核射线的吸收量与物料量相关的原理设计的。核射线自核源发出成一定角度穿透物料到达电离室,电离室内装有惰性气体,惰性气体在核射线的作用下电离,由采集装置采集到电离的强度信号,经前置放大后进行远传(一般为脉冲信号,脉冲的频率与被射线照射的物料的量成线性相关),测速传感器采集物料的移动速度,放大后远传。核子秤主机对现场传来的信号进行放大处理后根据模型计算出实际的物料流量。
核子秤选型时要重点考虑核源强度、电离室、前置放大器等设备。核源的强度要符合国家卫生防疫的有关规定,并满足计量的要求。电离室和前置放大器要具备足够的灵敏度和较小的漂移量。选择不当可造成因漂移量与灵敏度过小而计量精度差,不能满足计量的要求。
四、结论
电子皮带秤与核子秤比较起来,电子皮带秤直接测量物料的重量信号并转换为质量流量,物料的比重、形状、粒度等对计量准确性影响不大,计量精度高,一般为±2%,但秤架的维护量大,对环境要求较高。核子秤通过间接方式测得质量流量,由于其测量原理的限制,物料的比重、形状、粒度等对计量准确性影响较大,计量精度也不高,一般为±4%,但秤架维护量不大,适合于各种恶劣环境。核子秤由于具有核辐射,不能用在人员较多的场合,也不能应用于食品计量上。通常静态配料方式下,按静态计量准确度标准应为允差±0.1%。动态配料方式下,按动态计量的准确度标准应为允差±1.0%。当然,在实际的生产过程中,由于种种原因,配料的准确度要远远大于此标准。但静态方式的配料准确度在正常工作过程中要远高于动态方式。因此,在现场条件允许、物料状态合适的情况下,选择料斗秤之类的静态配料方式是最佳的。其次是皮带秤,最后才是核子秤。这样,才能保证计量准确度最高。
参考文献:
[1]游珂.全荷式电子皮带秤在生料配料系统中的应用.北京航空航天大学出版社,2006.
[2]赵进奎.失重秤及其在水泥熟料配料系统中的应用[D].华中科技大学,2006.
[3]周建洪.自动配料控制系统的研制[J].工矿自动化,2003,(06).