緩沖倉用作稱重倉在包裝工藝上的應用

圖1 包裝工藝流程示意
1.水泥倉(Φ8m×16m);2、9.螺旋閘板;3.氣動流量控制閥;4.電動流量控制閥;5.空氣斜槽;6.斗式提升機;7.振動篩;8.緩沖倉(3.5m×3.5m,V有效=23m3);10.圓盤給料機;11.包裝機(BHYW-8,生產能力110t/h);12.皮帶輸送機;13.回灰拉鏈機;14.斜槽風機
在正常工作時,開動振動篩→啟動斗提機→開回灰拉鏈機→開斜槽風機→打開氣動流量控制閥→電動流量控制閥調節斜槽料層厚度(當調整好后,固定不動)→加料入緩沖倉。當物料達到最高設定值時,關閉氣動流量控制閥,而振動篩、斗提機、回灰拉鏈機、斜槽風機保持運行。當物料下降到最低設定值時,打開氣動流量控制閥,向緩沖倉入料。螺旋閘板2保持常開狀態,作為檢修下游設備時使用。同時,圓盤給料機與包裝機采用聯鎖控制,用音叉料位發訊器(UZK型,220V,50Hz,4VA)設定高料位(2t值)和低料位(1t值)來控制包裝機倉內料位。當倉內料位低于設定下限時,啟動圓盤給料機,往倉內供料;當倉內物料達到設定上限時,圓盤給料機停止供料,從而使包裝機內物料高度保持在設定的上下限之間。由于破包或其他原因流出的水泥,通過集灰斗入回灰拉鏈機,再進入斗提機,完成水泥的重收。
為了滿足工藝要求,使得緩沖倉保持一定的料位,既不能使物料溢出緩沖倉,又不能使緩沖倉內物料清空,在控制設計上我們對下面幾種控制方法進行了對比:
1)應用2個料位開關,分別設定高料位開關和低料位開關,能達到設計要求,但料位開關可靠性差,易產生誤操作,如需再重新調整料位,不方便。
2)料位計亦可滿足要求,能夠反映出具體料位的變化,但只能間斷測量某一點垂直高度變化,如用重錘式料位計在進料時測量料位,則測量頭會被物料沖擊掩埋損壞,若測量頭脫落進入圓盤給料機,就損壞設備,直接影響包裝機工作,而且目前重錘式料位計多采用單片機控制,由于工況惡劣,國產重錘式料位機的單片機抗干擾能力差,經常出現“死機”現象,而進口設備價格又太高。
3)用壓力傳感器通過稱重的方法進行料位控制,具有安全可靠、使用方便、靜態測量、不存在運動部件、無磨損、精度高、傳力途徑短、結構緊湊等優點,它不僅能夠達到反映料位的要求,而且能夠按實際需要進行調整。
綜上所述,我們選定壓力傳感器作為檢測元件,將緩沖倉設計成通過稱重來進行料位的控制。
緩沖倉裝料按快裝-停止間歇(此時氣動流量閥開的最大)進行,間歇時間大小取決于設備的喂料能力(圓盤給料機),單位時間內由圓盤給料機卸出物料(緩沖倉失去的重量)為測量重量,它不斷和設定值相比較,其差值作為向緩沖倉調節入料的依據。緩沖倉料位始終控制在上限(85%~90%)和下限(1/3左右)之間,當緩沖倉內物料量減少至下限時,料倉開始快速裝料,直到上限為止。正常工作時快速裝料時間約為30min左右,間歇時間約為10min左右。也可通過電動流量控制閥來控制入料料層的厚度,從而調整快裝-停止時間的大小。當電動流量控制閥開度為44%時,在低料位與高料位之間,快裝-停止間歇喂料轉變為連續喂料。
采用壓力傳感器進行稱重來測量料位時,一般均采用3個傳感器共同支撐來進行。我們在設計該結構時,采用2個剛性支承和1個傳感器支撐,緩沖倉在2個剛性支撐下,重心產生一定的偏移,并保證料倉能夠圍繞ab軸線自由的轉動,在緩沖倉中心線的另一側安裝傳感器(具體布置如圖2所示)。假設該傳感器所受力為G傳,緩沖倉與水泥總重為G總,則:
G傳×(950+1900)=G總×950
G傳=1/3G總

可見,在采用這種結構時,并未增加傳感器的承載負荷。由于緩沖倉繞ab軸作微小轉動,故緩沖倉在傳感器支撐處除了產生向下的位移外,還會產生一定的水平方向的位移,但可忽略不計,不會影響料位控制。稱重倉與其他輔助設備均為軟連接且靈活,以免影響稱重傳感器的準確性。
在結構設計上,為了防止緩沖倉整體水平移動,并保證能夠以ab為軸自由轉動,我們采取了將剛性支承處設計成槽型結構,槽內壁與圓鋼支承(圓鋼與支座焊接)有一定的間隙,大小約為2~4mm,其結構如圖3所示,同時在安裝時,在槽內加一些潤滑脂,以增加其轉動的靈活性,來提高稱量的準確性。

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