刘主平 李凌波
(铜化集团设计院,安徽铜陵,244000) (化工部自动化研究所,兰州,730060)
摘要 简介了微机核子秤的特点、性能及在配料控制中的简单应用情况和应注意的问题。
关键词: 核子秤 配料系统
微机核子秤是一种非接触式皮带在线连续计量控制类仪表,可广泛应用于化工、煤炭、采矿、冶金、电力、建材、食品加工等多种行业部门,作为对皮带输送机上的物料进行动态计量或多种物料的混合配料控制,也可应用于螺旋、刮板、提斗等其它输送装置上。传统的配料生产过程,是将几种固态物料用皮带或螺旋输送器按一定比例送到中间料仓进行物料的充分混合,再进行进一步的加工。物料进入料仓的比例正确与否,直接影响产品的质量,因此精确的配料显得尤为重要。利用核子秤非接触测量、动态精度高(±1%)的特点,使用工业控制计算机读取数据,并进行处理,通过变频控制器改变皮带的速度,改变物料的流量达到精确配料的目的。
1 微机核子秤配料系统的构成及主要性
能微机核子秤一机多秤配料系统由核子秤探测器、主机和调速装置(变频控制器)组成,根据现场情况的不同,核子秤探测器的个数可变,一台主机最多能安装64个探测器。系统中计量和配料控制系统可共存,即一个系统中既可以有计量,也可以有配料控制。某台秤是作为计量,还是作为控制用,由软件设定系统由射源、电离室探测器(γ射线探测器)、测速传感器、支架及PC工控机构成。可方便实现高精度测量、秒流量、班累计量、总累计量、历史趋势的显示和定时,随机打印,自动或手动起停皮带,上、下限报警,空皮带识别,自动校正空皮带,修改和设置系统有关参数,自动计算配料比,计算变频控制器的频率值,调节皮带的速度,以进行配料控制;故障自诊断及定位,各种参数及数据的自动、定时存储、打印;历史数据的查询,各种曲线、趋势图的显示等管理。
2 配料系统的影响因素
对于一个配料系统,必须达到的两个目的,即:首先保证质量,其次保证产量。据此建立数学模型,对于微机核子秤一机多秤配料控制系统,根据微机核子秤的特点,影响的因素有:
(1)皮带上的物料形状。在使用中,为了提高计量的精度,一般尽量对物料进行整形,使下料口在使用的过程中确定在一个位置上,这样,从下料口流出的物料也就确定了下来。
(2)系统总流量。对于一个确定的设备而言,其生产能力是确定的,也就是说在设备生产能力的范围内,在一个确定的时间段其总流量就是确定的。
(3)皮带速度。当皮带上的物料形状确定之后,速度成了影响物料流量的唯一因素。而配料的方法就是用计算机计算出皮带的速度,然后使皮带以该速度运行,就能达到配料的目的。
3 应用实例
以南化公司磷肥厂复合肥的生产为例,该现场有6条皮带,其中1种物料(成品)需量,其它5种物料配料,5条皮带可同时参与配料,也可选择其中的4条皮带参与配料。每条皮带上装有一台核子秤探测器,每条皮带的电机上装有一个变频器,根据当时物料的情况,设置好各物料的百分含量,根据设备的情况设置好产量后,开始配料生产。系统根据给定的配比和产量情况,自动调节皮带,系统正常运行。当某条皮带出现断料,系统给出报警信号,并自动停机,等待操作人员的进一步处理;当系统配比严重失调或超过上、下限时,持续给出报警信号,供操作人员对设备进行处理,若超过报警时间时,系统自动停机。操作人员只须依设备的情况给出产量,根据物料的情况给出百分含量即可,无需过多干预,使用非常简便。
系统设有紧急停车开关,当需要紧急停车时,只需操作人员操作键盘即可。系统还设有手动/自动转换开关,供系统出现故障时使用;完善的管理功能,便于掌握系统的运行情况,并作出统计分析。
我们从1994年开始使用该系统,从多个现场的生产线看,系统精度均优于1%,成品合格率均稳定在90%以上,且维护量小,维修费用低,设备运转率高。几年下来,故障率极低,用户反映良好。
4 应用中应注意的几个问题
(1)延迟时间的选择
由于核子秤计量的特点,存在一个统计涨落的问题,对于某一时刻的量变化较大,因此在微机核子秤系统中往往设置一个延迟时间,以平滑统计涨落引起的抖动。延迟时间的长短直接影响配料的精度,选择的太短,系统容易形成振荡,太长又容易造成反应滞后。对应于不同的系统,其延迟时间不同,因此应根据不同的应用系统,选择不同的延迟时间。
(2)控制时间的选择
对于一个连续的控制系统,应以长期运行稳定作为基础,当控制时间选择的太短,系统反映灵敏,物料稍有变化,系统就去调节,容易造成系统振荡;太长又容易造成反应滞后,调节不及时,造成混合物料的不均匀。对应于不同的系统,其控制时间不同,因此应根据不同的应用系统,选择不同的控制时间,使系统既要反应能跟得上物料的变化,又要长期运行稳定。
