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鋁用陽極生產(chǎn)工藝中的配料系統(tǒng),由七臺石油焦失重秤、一臺高溫液體瀝青秤及稱重控制系統(tǒng)組成，是陽極生產(chǎn)質(zhì)量保證的關(guān)鍵設(shè)備，各陽極制造企業(yè)為確保配料的準(zhǔn)確穩(wěn)定，多數(shù)企業(yè)引進申克或哈斯勒配料秤系統(tǒng)，少數(shù)企業(yè)采用國產(chǎn)配料秤，不管是進口或是國產(chǎn)配料秤，多采用失重秤方式，筆者在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，配料精度，特別是瀝青配料的長期精確度和穩(wěn)定性，仍然難以保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定的需求，本文主要分析失重配料秤配料誤差產(chǎn)生的原因，并就提高配料精度的方法提出改進措施。
一、結(jié)構(gòu)組成簡介
如圖1所示，進料機構(gòu)用于給稱重料斗加料，主要由氣動蝶閥(B)、閘板閥（A）、軟連接（C）等組成，其中氣動蝶閥起到控制稱重料斗的 料位（重量）的作用，應(yīng)保證其密閉性、開關(guān)靈活性，加料快速和暢通等性能指標(biāo)。
2、稱重料斗
稱重料斗是稱重物料的承載體，容積約為3000升，容積按照在最大輸料流量下15分鐘的給料量選定，為減少快速加料期間的配料誤差， 快速加料時間占整個稱重周期的比例最大控制在5%左右。

3、稱重傳感器
稱重傳感器是失重秤的核心稱量部件，采用高分辨應(yīng)變片傳感器， 將物料的重量信號轉(zhuǎn)化成mv電信號，系統(tǒng)采用三傳感器方式。
4、出料裝置
出料裝置用于排出稱重料斗內(nèi)的石油焦或液體瀝青，料斗和出料裝置安裝在與機架固定的稱重傳感器上，根據(jù)輸送物料的特性及使用環(huán)境，一般采用螺旋輸送機、皮帶輸送機、泵等，對于陽極生產(chǎn)，由于石油焦粉料易飛揚大且有高溫瀝青，帶變頻控制的螺旋輸送機（圖1中序號  4、5、6、7、8）或瀝青泵，能較好實現(xiàn)穩(wěn)定輸送物料的目的，并能防止粉狀物料的飛揚。
5、稱重控制系統(tǒng)
稱重控制系統(tǒng)由稱量儀表和自動控制系統(tǒng)組成，用于料斗加料量、輸送物料流量等進行控制和計量。失重秤的進、出料口均采用柔性軟連接，以保證上游料倉和下游設(shè)備的連接不影響稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
6、液體瀝青配料秤
瀝青秤計量的是高溫液體瀝青，除稱重傳感器、進料閥門、稱重料斗（帶夾套保溫）、稱重控制系統(tǒng)等設(shè)施外，還包括瀝青泵（變頻控 制）、夾套保溫瀝青管路和溢流口等部件，系統(tǒng)組成如圖2所示。

二、配料秤工作原理
1、工作原理
如圖3，失重秤的工作分為快速加料區(qū)和重量給料區(qū)，在重量給料區(qū)，稱重料斗內(nèi)的物料進行稱重，根據(jù)單位時間重量的損失，將實際給料流量和設(shè)定給料流量進行比較，通過稱重控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)，輸出 控制信號給變頻器，控制螺旋給料機（或瀝青泵）轉(zhuǎn)速，使實際給料流量符合設(shè)定值，達到定量配料的目的。在快速加料的過程中，出料裝置按容積式原理工作，料斗內(nèi)物料的重量通過稱重控制系統(tǒng)將物料重量與預(yù)先設(shè)定的重量上限值（Gmax）、下限值(Gmin)進行比較，低于下限 值時通過稱重控制器開啟進料閥門，向稱重料斗內(nèi)快速加料，達到上限值時關(guān)閉進料閥停止加料。

2、給料速率計算
失重秤的給料速率（排料流量）為單位時間內(nèi)料斗重量的損失值， 理論上表示為：
MT=dG／dt
式中MT一給料速率dG一重量的損失值dt一測量周期
三、誤差分析及控制
1、失重配料秤誤差要求
為保證陽極質(zhì)量，對配料秤的準(zhǔn)確度等級的要求是能達到0.5級， 砝碼檢定時靜態(tài)最大允差為±0.13%，動態(tài)(物料)最大允差為±0.25%。
2、誤差分析及控制
2.1稱量誤差
配料秤的輸送給料機、稱重料斗、稱重傳感器、稱重控制系統(tǒng)都會產(chǎn)生一定的誤差, 配料系統(tǒng)的誤差主要有以下幾種：
2.1.1傳感器固有誤差
傳感器受材質(zhì)線性度的影響,總存在著誤差,  但在合理的量程范圍內(nèi)，稱重傳感器精度等級能達到0.02級,它遠遠高于配料秤的0.5級的精度要求，為減少固有誤差，在選擇傳感器時，應(yīng)使傳感器工作在其30％～70％量程內(nèi),即傳感器工作在最佳線性區(qū)域。
2.1.2稱重控制系統(tǒng)的誤差
配料秤稱重控制系統(tǒng)需要處理數(shù)據(jù)量和開關(guān)量信號，一般情況下電子模塊本身產(chǎn)生的誤差很小,但隨著時間推移，由于元件老化等原因, 會形成較大的誤差，可以通過定期校準(zhǔn)和更換元器件來保證電子模塊正常工作。
2.1.3機械誤差
2.1.3.1稱重料斗安裝偏差引起的誤差
稱重料斗多為在現(xiàn)場制作，制作精度難保證其重心在中軸線上；此外與稱重料斗連接的閥門等部件安裝時易改變料斗重心；料斗下的三個稱重傳感器同水平度要求高，易受力不均產(chǎn)生稱量誤差，這種誤差需要在制作和安裝時按設(shè)計要求規(guī)范操作，保證制作安裝質(zhì)量。
2.1.3.2稱重傳感器安裝不規(guī)范引起的誤差
傳感器選型完成的情況下，安裝質(zhì)量對稱量精度影響最大，也是存在問題較多的環(huán)節(jié)：一是傳感器支承點分布不均,三只傳感器應(yīng)按120度均勻分布,如果分布不均，各傳感器輸出的電信號相差較大而形成誤差； 二是三只傳感器的受力不相等，輸出信號偏差較大?？赏ㄟ^在傳感器與料斗之間安裝鋼球，形成球面接觸形式，達到自動調(diào)節(jié)和修整的目的。
2.1.3.3料斗與其它設(shè)備的連接不當(dāng)
為保證料斗稱重的準(zhǔn)確性，料斗與上下游設(shè)備的連接采用軟連接， 但在安裝過程中,往往由于軟連接安裝不當(dāng)使料斗與上下游設(shè)備之間有力的傳遞,另外，由于軟連接長期使用,老化、粉塵油污、瀝青附著等造成誤差，在平常的生產(chǎn)過程應(yīng)定期檢查、維護和調(diào)整，確保工作可靠。
2.2動態(tài)誤差
動態(tài)誤差是配料秤在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的誤差,由于外界干擾的的偶然性,控制器的自適應(yīng)功能有時難以做出正確的判斷,有時還會引起輸出信號較長時間的波動，例如為控制物料崩塌誤差，可將靠近出料口的輸送機螺旋葉輪遠離出料口100mm左右,保證出料口的物料有緩沖斜面,不易產(chǎn)生崩塌。
2.3沖擊誤差
為實現(xiàn)快速加料的目的，料斗加料時物料進入料斗的速度較快, 這就意味著物料對料斗有較大的沖擊力,  這種沖擊力會造成料斗產(chǎn)生較大的振動,由此將引起稱重傳感器輸出信號波動,在料斗內(nèi)安裝錐型散料器作為緩沖器，是減少對傳感器的沖擊較好方法。通過軟件過濾沖擊干擾信號,也能提高配料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.4配料秤工作環(huán)境誤差
2.4.1機械振動
配料秤只是陽極生產(chǎn)眾多設(shè)備中的一個，上下游均有大功率、高轉(zhuǎn)速機械設(shè)備，機械設(shè)備的振動會引起料斗晃動,從而產(chǎn)生稱重誤差，在工藝設(shè)計中,配料系統(tǒng)盡量遠離振動大的設(shè)備,必要時增加減振裝置。
2.4.2電磁場干擾
配料系統(tǒng)本身是主要是電子系統(tǒng),電磁場對其的影響較大,在工藝設(shè)計上應(yīng)遠離強電磁場設(shè)備，如果靠近超強電磁源——鋁電解車間，對關(guān)鍵設(shè)備還應(yīng)采取電磁屏蔽措施。
2.4.3其他干擾
如粉塵、煙霧、潮濕、高溫、較大自然風(fēng),這些都會對傳感器及控制器模塊有影響，應(yīng)對控制器、接線盒等采用全密封措施隔離，對料斗應(yīng)防止較大自然風(fēng)直吹。
四、提高配料秤準(zhǔn)確度的途徑
為了提高配料秤的準(zhǔn)確度,減少計量誤差,在實際工作中,可采用以下措施預(yù)防：
1、正確使用和維護配料秤
1.1保持整機清潔,防止較重物品擊打料斗，造成稱重傳感器損壞；
1.2定期檢查線路、氣路、料斗、接地是否良好，檢查閥門、輸送機等動作是否靈活可靠，附近有強電、強磁干擾的，對傳感器、控制器采取隔離措施；
1.3定期檢查螺旋輸送機葉輪磨損、減速機油位、軸承溫度等，確保輸送物料平穩(wěn)；
1.4嚴(yán)禁在配料設(shè)備上進行電焊作業(yè),以免損害稱重傳感器和控制器模塊,影響秤量的準(zhǔn)確度；
1.5料斗與部件之間柔性連接應(yīng)可靠,壓縮空氣軟管長度應(yīng)有裕量， 以減少對稱重傳感器的影響；
1.6安裝稱重傳感器的支架必須牢固可靠,并應(yīng)有足夠的剛度,防止因振動而影響傳感器計量精度。
2、校準(zhǔn)
配料秤是對物料進行連續(xù)稱量的計量設(shè)備,必須嚴(yán)格按照計量檢定規(guī)程對其進行校準(zhǔn),校準(zhǔn)應(yīng)按以下方法進行：
2.1校準(zhǔn)前清理料斗上的積灰，特別是瀝青秤，料斗上和傳感器經(jīng)常會有少量瀝青粘結(jié)，造成料斗皮重變化甚至傳感器卡死，必須清理干凈；
2.2料斗檢查，特別是液體瀝青配料秤，其料斗及管道需保溫，料斗及管道設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)，夾層中通有280℃的熱媒油對液體瀝青保溫， 出料管及溢流管安裝有金屬軟連接，熱媒油壓力、流量、溫度波動對料 斗影響較大，應(yīng)在工作溫度下調(diào)整料斗，使其重心不偏離中軸線；
2.3調(diào)整三個稱重傳感器的受力均勻性，通過調(diào)整傳感器墊片，使三個傳感器受力均勻，輸出信號保持基本一致，相互間的信號偏差不超 過±0.05mv；
2.4掛砝碼校準(zhǔn)次數(shù)不得少于三次，且每次誤差均應(yīng)在±0.13%以內(nèi)；
2.5目前多數(shù)配料秤均有在線自動校準(zhǔn)功能，經(jīng)常在生產(chǎn)中起用自動校準(zhǔn)功能,能在生產(chǎn)過程中自動修正誤差；
2.6合理設(shè)置PID參數(shù),在各種配料比例沒有大的變化的情況下，設(shè)置輸出控制信號的最大、最小限值，在有較大干擾的情況下，限制螺旋輸送機（瀝青泵）的轉(zhuǎn)速不至于降得過低或升得過大，達到平穩(wěn)配料的目的。
五、結(jié)束語
在生產(chǎn)實際中，往往還存在因物料的粘結(jié)，稱重傳感器環(huán)境溫度變化、人員物件誤觸碰料斗等引起配料精度的波動，從而造成系統(tǒng)準(zhǔn)確度下降，實踐證明，規(guī)范操作、按要求維護保養(yǎng)、定期校準(zhǔn)對保證配料系統(tǒng)的精度有著決定性的作用，這也是所有設(shè)備管理工作的主要內(nèi)容。

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