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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2021-06-30 17:18:10 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
隨著水泥行業(yè)節(jié)能減排的需要,水泥企業(yè)對水泥包裝機精度的要求越來越高,因為提高水泥袋重控制水平,減小袋重偏差會帶來重大的經(jīng)濟效益。
1與回轉(zhuǎn)式水泥包裝機精度有關(guān)的幾個常識
1)袋裝水泥袋重的三個數(shù)值
目標(biāo)值即設(shè)定值;顯示值是儀表示值;實際值為電子秤的復(fù)檢值。現(xiàn)實中目標(biāo)值絕對等于實際值是不存在的。
2)回轉(zhuǎn)式水泥包裝機屬于動態(tài)計量器具,影響動態(tài)計量的因素很多,不再只是電子稱重儀表和傳感器。
3)電子稱重儀表(以下簡稱儀表)、稱重傳感器和秤架組成包裝機計量稱重系統(tǒng);閘板、電動機及其組成機構(gòu)是灌裝計量的控制系統(tǒng)。
4)一般水泥袋需用時7~10s完成50kg的灌裝,如按50000g/10s計算,則灌裝速度為500g/100ms,或5g/ms。
5)電子稱重儀表是包裝機稱重系統(tǒng)的核心部件,應(yīng)符合GB/T7724—2008《電子稱重儀表》標(biāo)準(zhǔn)要求,軟件上應(yīng)具備自動零位跟蹤和掉袋自動清零功能。
6)精度指標(biāo)要求符合JC/T818—2007《回轉(zhuǎn)式水泥包裝機》。
2影響回轉(zhuǎn)式水泥包裝機動態(tài)計量精度的主要因素
2.1速度因素
儀表檢測到傳感器轉(zhuǎn)換的mV級信號,并判斷是否到達(dá)目標(biāo)設(shè)定值,發(fā)出程序指令控制外部電氣元件動作,最終控制閘板機構(gòu)和灌裝電動機停止供料,這些過程控制執(zhí)行需要一些時間,造成關(guān)斷延時,使顯示值和實際值大于目標(biāo)值,俗稱“過沖”。測試現(xiàn)階段國內(nèi)大部分普通水泥包裝機發(fā)現(xiàn):目標(biāo)設(shè)定值一般設(shè)定為49.5kg,灌裝后實際值最大約50.50kg。
因此水泥包裝機在結(jié)構(gòu)設(shè)計和器件選型上應(yīng)盡可能選擇執(zhí)行速度快的,表1是兩種不同結(jié)構(gòu)的水泥包裝機的對比數(shù)據(jù)。
從表1中計算結(jié)果可得出:固態(tài)繼電器控制伺服電動機直接拖動扇形閘板的形式比通用繼電器控制氣缸拉動直板型閘板的形式總共快118-30=88ms,質(zhì)量過沖?。?90-150=440g)。
至于儀表的A/D采樣頻率,CPU運行速度一般都在1~2ms及以下,基本上是可以忽略不計的。因此主要影響反應(yīng)速度的是外部的執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)。
措施:如果發(fā)現(xiàn)袋重過沖大,則設(shè)定值應(yīng)小些;如果過沖小,設(shè)定值大些。這個措施有效的前提是包裝機出灰管處水泥流量恒定,才能夠單純靠加大或減少“過沖”,緩解精度偏差過大問題。
2.2流量因素
單位時間內(nèi),通過出灰管截面積的水泥質(zhì)量就是灌裝時水泥的流量。其他因素不變的前提下,包裝機倉壓、水泥的密度和葉輪對水泥流化程度不同對流量有明顯影響:倉壓和水泥密度大就會造成流量大。反之,流量小。包裝機主機頂部大蓋上都安裝有檢測倉內(nèi)水泥高度的料位計,一般該高料位點距機倉頂部300~500mm,倉內(nèi)水泥大約2t左右,但該項技術(shù)只能保證倉壓維持在一定范圍,不能解決水泥密度和葉輪對水泥流化時流量波動的影響。該因素與上述速度因素相輔相成,同時對精度造成影響。通過對國內(nèi)大部分普通包裝機測試,發(fā)現(xiàn)流量不穩(wěn)造成的精度偏差可以達(dá)到±500g。
措施:采用粗細(xì)流二次灌裝技術(shù),可以減小流量不穩(wěn)對計量造成的誤差,簡單說就是袋重接近目標(biāo)值時,人為干預(yù)減少流量進(jìn)行細(xì)流填料,即便流量不穩(wěn),也可以將偏差控制在很小的范圍。經(jīng)實踐測試發(fā)現(xiàn),在不影響產(chǎn)量前提下,細(xì)流灌裝控制在袋重45kg時開始比較好。如果包裝機閘板使用伺服電動機控制(或是伺服閥氣缸),通過PID調(diào)節(jié)控制技術(shù),從此點開始還能夠?qū)崿F(xiàn)袋重與閘板開度無級配合灌裝,可以使偏差更小。
2.3掉袋時跌落水泥和出灰管殘留水泥
灌裝完畢的水泥袋卸到接包機上,國內(nèi)大部分包裝機還停留靠水泥袋的自重壓迫出灰嘴落下掉袋的形式(出灰嘴以圖1中A點為軸轉(zhuǎn)動),出灰膠管被擠壓回彈以及出灰嘴回位時會產(chǎn)生沖擊振動,同時不可避免地漏出一些水泥來。另外,掉袋后,出灰膠管和出灰嘴中殘留的水泥質(zhì)量已經(jīng)計入單袋袋重中了,但是這些水泥不一定落入水泥袋中,可能落到水泥袋外,還可能殘留在出灰嘴和出灰膠管中。經(jīng)測試,這兩個部位可存留水泥約150g。
措施:活動出灰嘴改成固定出灰嘴,出灰膠管就不會受到擠壓了,并將出灰嘴前端改成尖形,減少出灰嘴存灰量,配套的掉袋機構(gòu)(靠袋子自重形式)改成主動推袋機構(gòu),模擬人工將水泥袋緩送到接包機上,振動小,一般使用氣缸和伺服電動機都能完成此動作。但伺服電動機可以通過調(diào)節(jié)剛性度(速度位置增益參數(shù))明顯減緩機構(gòu)的沖擊和振動,減少掉袋振動引起的水泥溢出量,同時在閘板后端出灰膠管及出灰嘴增加充氣裝置,使掉袋前盡可能將出灰膠管和嘴中殘留水泥吹入水泥袋中。
2.4閘板關(guān)閉不嚴(yán)和彈片調(diào)整不及時
閘板由于磨損或是卡到鐵渣,會關(guān)不嚴(yán),同時由于灌裝電動機會因慣性繼續(xù)帶動葉輪的運轉(zhuǎn)排出部分水泥,造成袋重超重。
使用彈片結(jié)構(gòu)的秤架由于長期沖擊振動影響,產(chǎn)生松動,造成稱重波動大,重復(fù)性差,影響稱重精度。
措施:利用振動篩篩除雜物,同時改變傳統(tǒng)閘板結(jié)構(gòu)及控制元件,采用大扭矩(310N·M)徑向轉(zhuǎn)動扇形閘板控制技術(shù)(見圖2),能切斷5~6mm鐵質(zhì)雜物,確保不出現(xiàn)閘板磨損和卡別等關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象。
及時調(diào)整彈片,確保不卡、不別,連接螺絲緊固?;蚴墙Y(jié)構(gòu)上取消彈片機構(gòu),使用懸臂梁傳感器直連型秤架(參見2.7節(jié))。
2.5水泥編織袋質(zhì)量差
水泥編織袋質(zhì)量差會造成灌裝過程中漏灰,使得袋重偏輕;當(dāng)袋子跌落到接包機上時,或多或少的都會撒出一些水泥來。
措施:使用優(yōu)質(zhì)水泥編織袋。
2.6平穩(wěn)性
通過測試水泥包裝機發(fā)現(xiàn):包裝機運轉(zhuǎn)過程中的平穩(wěn)性對精度也有一定影響。
普通包裝機旋轉(zhuǎn)起來后由于回轉(zhuǎn)主軸的擺動(主軸上下支撐不同心)造成包裝機回轉(zhuǎn)不平穩(wěn),產(chǎn)生振動,造成同一水泥袋重在不同旋轉(zhuǎn)點質(zhì)量不同,如每隔120°,測試發(fā)現(xiàn)顯示誤差最大為100g。
措施:包裝機主軸設(shè)計使用上下兩盤軸承結(jié)構(gòu)(見圖3);主軸在生產(chǎn)制作中提高加工等級;在安裝時保證包裝機主軸上下同心。
2.7離心力
測試傳統(tǒng)S型拉力傳感器,包裝機高速旋轉(zhuǎn)到6~7r/min時,水泥袋質(zhì)量顯示偏?。盒D(zhuǎn)起來時顯示50.00kg,包裝機停下來,袋重顯示50.15kg,最大差150g。旋轉(zhuǎn)工作的回轉(zhuǎn)式水泥包裝機不可避免地造成秤架上的水泥袋對S型拉力傳感器產(chǎn)生側(cè)向力,而S型傳感器只能線性地準(zhǔn)確稱量垂直于傳感器方向的力,實踐證明S型拉力傳感器對側(cè)向力的檢測線性非常差。
措施:改用懸臂梁傳感器(見圖4),此種傳感器可測量剪切力引起的側(cè)向應(yīng)力,輸出信號不受測力點位置的影響,線性好、精度高,特別適合側(cè)、斜壓力和拉力,抗偏載(檢測側(cè)向力能力強),抗沖擊,另外該種結(jié)構(gòu)還能取消輔助支撐彈片。
2.8缺失檢測秤及其閉環(huán)稱重檢測系統(tǒng)
國外先進(jìn)的水泥生產(chǎn)線上都有檢測秤這一生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié),掉袋后的水泥袋再經(jīng)過檢測秤重新稱重,偏差過大的經(jīng)破包機破碎循環(huán)。同時統(tǒng)計稱重數(shù)據(jù),判斷袋重趨勢,通過反饋控制水泥包裝機儀表實時調(diào)節(jié)設(shè)定值,使水泥袋重曲線趨近于一條直線。而國內(nèi)水泥企業(yè)在包裝生產(chǎn)線上配套檢測秤的寥寥無幾。
個人對此環(huán)節(jié)的認(rèn)識如下:檢測秤反饋系統(tǒng)屬于滯后分析判斷,已經(jīng)出現(xiàn)不合格或是偏差大的水泥袋了,才開始補償;另外由于諸多因素還不能立即修改,如復(fù)檢時袋重偏差過大,若是由于袋子漏灰造成的,立即修改下一袋灌裝的設(shè)定值反而會造成偏差更大。只能是檢測若干袋重之后,發(fā)現(xiàn)同一個嘴袋重出現(xiàn)同向偏差趨勢時,才能適當(dāng)修改,這需要一個合理的算法。需要注意的是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,袋重以檢測秤為基準(zhǔn),但由于多個水泥包輸送線上連接不規(guī)則性,目前國內(nèi)外校正秤都沒有自動除皮功能,因此生產(chǎn)過程中必須及時清理落灰,始終保持檢測秤零點穩(wěn)定。
所以說檢測秤主要是能實時不斷地分析袋重趨勢,它對包裝機的精度控制起到監(jiān)視補充作用,關(guān)鍵是提高包裝機本身的動態(tài)精度。
措施:適時增加檢測秤及其控制系統(tǒng)。
3總結(jié)
上述對水泥包裝機動態(tài)計量精度產(chǎn)生不利影響的因素中1~5項對精度的影響程度大些,因素6~8項影響程度小些,并且因素4和5項如果措施得當(dāng),維護到位是能減少和避免的。各水泥生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各自的情況,結(jié)合不同結(jié)構(gòu)包裝機的自身特點,綜合考慮各方面因素,采取不同解決措施,及時維護、適當(dāng)改造或是更換計量精度更高的回轉(zhuǎn)式水泥包裝機,以期獲得更大的經(jīng)濟效益。
通過分析影響包裝機精度的因素,唐山忠義公司于2011年研制開發(fā)了BHYW8S型數(shù)控回轉(zhuǎn)式水泥包裝機,該機綜合采用上述多種有利措施:高速響應(yīng)伺服技術(shù)實現(xiàn)速度快、過沖小;PID調(diào)節(jié)無級閘板灌裝技術(shù)實現(xiàn)流量無級調(diào)控;大扭矩徑向轉(zhuǎn)動扇形閘板實現(xiàn)不卡、不堵、不漏;懸臂梁傳感器秤架結(jié)構(gòu)克服離心力影響;固定出灰管、出灰嘴及柔性推袋控制機構(gòu)實現(xiàn)均衡落袋、減少對精度影響;主軸上下兩盤大軸承定位實現(xiàn)包裝機平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)減少對精度的影響。
該款包裝機于2013年12月在冀東水泥集團唐山豐潤公司安裝使用,運行穩(wěn)定。通過水泥廠技術(shù)人員長期監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)該型水泥包裝機各項性能指標(biāo)均比以往有質(zhì)的飛越:由于結(jié)構(gòu)簡單,使故障率比普通包裝機下降50%;揚塵少,噪聲小,工作環(huán)境明顯改善。特別是動態(tài)精度比以往國內(nèi)普通水泥包裝機提升一個檔次。具體數(shù)據(jù)對比見表2。
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