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失重式计量称在塑料改性作业中的应用

来源:www.tlkszc.com   发布时间:2017-12-12 15:23:36   作者:失重秤厂家员工编辑

早期的混料设备都是批次式的,需要依次将多种物料投入混合。由于批次式混料设备的种种弊端,美国某公司于1972年推出全球第一代连续式喂料设备,后来演变成失重(式计量)称。在连续的配混挤出过程中,各种原料都能通过它连续地、同步地加入,并且各种原料的加入速度依据相应的配比(配方),获得足够的精度。

    目前,随着对产品品质、工况环境、自动化越来越高的需求,失重称的应用也越来越广泛。据估计,国内市场双螺杆挤出机生产线的保有量约为2万条左右,其中只有不到8%的挤出机配备了失重秤。而过去一年新增的2000条生产线,配备失重秤的比例正在逐步提高,比例约为10-20%,但总体比例仍然很低,而发达国家的比例在60-70%或更高。由此预计,未来几年市场对失重称的需求将是爆发性的。

    在大型、连续的塑料加工中,基本都需要对失重秤配以辅助的周边设备,如储料系统、自动供料来实现完整的喂料功能。

    失重称的发展历史

    失重(Loss-in-weight)称是上世纪九十年代开始大量应用于工业过程称重连续计量的。失重称逐渐替代皮带称、累加称,作为一种全新的计量方法,逐渐应用到越来越多行业的物料处理。

    我国首台失重称于1994年诞生于无锡程浩公司(灵鸽公司前身),当时采用了单片机控制技术,喂料精度在±1wt%(下同)左右。此后程浩对失重称技术进行了不断的完善和提升,经历PLC、仪表、微处理器控制分流的发展历程,也逐步扩大了失重称在国内的市场,直到2007年公司被美国开创(K-Tron)并购。2012年以程浩公司原核心团队组建的无锡灵鸽机械科技有限公司承接了无锡程浩公司的资源,延续了国产失重称技术发展的新阶段。

    目前国产失重称最先进的微处理器控制技术已经非常成熟,这种控制器从根本上消除了老式而不健全的PLC控制所无法克服的滞后现象,并且经过了大量用户验证,喂料精度已达到±0.2%的较高水准。

    失重称技术简介

    喂料机的形式

    对于固体物料,最常见的是螺杆式的。这种喂料机是通过料斗底部的螺杆转动将原料推出来完成加料,控制螺杆转速就可以控制流量,这就是(容积式)螺杆式定量喂料机。除了螺杆式,还有皮带式、振动盘式以及添加液体用的计量泵等形式的计量喂料机。

    失重式计量控制系统

    根据自动控制学理论,要达到精确喂料量控制的目的,就必须采用闭环控制的方式来实现。失重称控制示意图见图三。

    从图中黑色闭环可以看到,用传感器采集实际加料流量,然后反馈给控制器,与设定值作比较,得出误差值,再通过控制器调节喂料机转速,以此可获得满意的喂料精度。

    无锡灵鸽的控制器改进了图中传统的控制模式,加入了对电机的转速测定,并反馈给控制器,即红色闭环,实现了二次闭环控制,使整个控制系统更加稳定可靠,参见图四。

    传感器

    失重传感器的品质与控制精度直接相关,所以传感器就成为失重式计量称的核心部件。它最重要的性能指标就是测量精度和速度。由于计量称工作时物料重量是不断变化的,要准确测得实时的重量值就要求传感器的测量速度极快。目前以无锡灵鸽为代表的失重称制造商采用梅特勒-托利多的模拟传感器,代表着当今国内计量喂料技术的最高水准。以此传感器为基础设计的控制系统,响应速度10ms,分辨率达1/6000,测量数据全部采用数字化传输,保证了速度与精度。无锡灵鸽公司的D-50圆形全密闭秤台,可以有效保护失重传感器不受恶劣工业环境的影响,这对失重称长期使用的可靠性至关重要。

    以及计划投资3千万元人民币新建的研发中心二期将会推出微型数字传感器和失重称控制器,有望使国产失重称技术赶上世界前沿水平。

    物料/应用

    现实生产中所使用的原料千变万化,原料性质各有不同。从原料的形态上分有:颗粒、粉末、碎片、纤维、液体等等,有粘结性、熔点高低、磨蚀性等的区别,流动性有好、中、差甚至极难流动之分,事实上没有任何一种喂料机可以适应所有的原料。

    经验、积累

    喂料机的形式很多,在无锡灵鸽的测试中心一期可以看到,为了获得各种物料的输送特性,已建成了庞大的物料数据库以及各种测试手段,这为喂料形式的选择提供了必要的条件。

    失重称的应用日益广泛,领域涉及工程塑料、医药、薄膜、日化、石化、能源、粮食、饲料、卫生用品等诸多行业,极大地提高了相关产品的生产效率和品质。这里列出无锡灵鸽的三个案例:

    应用一

    SAP婴儿尿布生产线,该产品生产工艺流程可参见图六:

    SAP在整条生产线中是一个连续喂料过程,喂料范围3-500kg/h不等。婴儿尿布生产线重点是SAP的喂料精度,补料以及其喂料量与生产线的匹配。此项目要求喂料精度±0.2%以内的2Σ喂料精度,测试精度采样时间10-20秒,喂料范围17倍。

    应用二

    在玻璃加工过程中的LG-LW-CF6失重称,最多可允许12台喂料机同时喂料,并与供料系统连接。可参考图七。

    应用三

    PVB中间膜是当前世界上制造幕墙夹层、安全玻璃用的最佳粘合材料,同时在建、汽车、广告、景观等筑幕墙各种安全防弹玻璃等领域也有广泛的应用。生产线的关键是破碎料的喂料和输送、喂料精度与机头熔体压力联锁。特殊设计的失重式喂料机和控制系统满足了这些方方面面的要求。


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