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混凝土攪拌站配料精度控制

發(fā)布時(shí)間:2021-04-22 15:29:39 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

1攪拌站配料
現(xiàn)有混凝土攪拌站控制系統(tǒng)大致分為“工控機(jī)+板卡”、“工控機(jī)+PLC+配料控制器”、“工控機(jī)+PLC”、“工控機(jī)+PLC+觸摸屏”4種模式[1]??刂颇J降牟煌饕w現(xiàn)在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、配線復(fù)雜度、維護(hù)的難易程度以及生產(chǎn)過程對(duì)各組件的依賴程度。
單就配料而言,其配料原理基本一致,均是由控制器(板卡、配料控制器或PLC)處理稱重傳感器傳入的重量信號(hào),根據(jù)現(xiàn)有重量及設(shè)定目標(biāo)量控制給料裝置動(dòng)作,將物料由儲(chǔ)料裝置輸送到秤斗中,完成配料。以“工控機(jī)+PLC+配料控制器”為例,其配料系統(tǒng)由配料控制器、稱重傳感器、儲(chǔ)料裝置、給料裝置以及秤斗組成,配料過程大致如圖1所示。

配料過程圖

2影響配料精度因素分析
在混凝土攪拌站的實(shí)際生產(chǎn)中,存在諸多因素影響攪拌站的配料精度,經(jīng)過深入分析,本文將影響配料精度的因素歸納為4類。
2.1物料特性
當(dāng)物料的流動(dòng)性不佳時(shí)(大小不均勻、純度不夠、堆積時(shí)間過長等原因造成),會(huì)造成過沖量波動(dòng)、配料超差、扣秤不準(zhǔn)及配料時(shí)間延長等不良后果。例如石子大小不均勻時(shí)容易卡住料門;砂含水含泥量大時(shí)容易堵料或粘于秤斗上;粉料結(jié)拱時(shí)會(huì)延長配料時(shí)間或間斷輸料。
2.2硬件設(shè)備
作為承載配料功能的料倉、秤斗、水泵、螺旋等硬件,其設(shè)計(jì)、選型、安裝的合理性,以及對(duì)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)等都影響著配料精度。
1)設(shè)計(jì)與安裝角度若秤斗重心偏置,或進(jìn)料口位置設(shè)計(jì)不合理,進(jìn)料后物料重心與秤斗重心不在同一垂線上,會(huì)導(dǎo)致傳感器受力不均勻;秤斗或稱重傳感器的安裝存在干涉,或本身不干涉,在物料進(jìn)入秤斗后與周圍結(jié)構(gòu)干涉都會(huì)使秤讀數(shù)不準(zhǔn)確,影響配料精度[2]。儲(chǔ)料倉倉門與秤斗秤門過大,則會(huì)使物料流量過大,導(dǎo)致配料與扣秤不準(zhǔn)。
2)選型角度稱重傳感器量程選擇不合理會(huì)影響準(zhǔn)確度、靈敏度及過載保護(hù)的可靠性,因?yàn)楝F(xiàn)場工況會(huì)對(duì)稱重傳感器的性能造成影響,若稱重傳感器不具備相應(yīng)的防護(hù)能力,在溫差大、粉塵多或是濕度大的工況下,靈敏度及使用壽命都會(huì)有所下降,從而影響配料精度[3]。配料螺旋、配料泵選擇不合理會(huì)使配料流量偏大或偏小,難以完成小目標(biāo)量的稱量且點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料時(shí)單次補(bǔ)料量過大,直接造成正超差;或配料速度慢,影響效率。
3)設(shè)備養(yǎng)護(hù)角度配料控制器在電源電壓不穩(wěn)時(shí)會(huì)有零點(diǎn)漂移,其A/D轉(zhuǎn)換速率也會(huì)影響配料控制器對(duì)重量信息的響應(yīng)速度,影響配料精度。設(shè)備潤滑不足或老化會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作響應(yīng)遲滯、信號(hào)采集失真。氣路供氣不足或不穩(wěn)定,會(huì)使骨料倉粗精稱門氣缸動(dòng)作響應(yīng)遲緩。粉料秤為密閉空間,其除塵或排氣不暢,配料時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定壓力作用在傳感器上,使實(shí)際配料量比顯示重量值小或是配料完后重量值回落,影響配料精度。若秤斗秤門出現(xiàn)漏料未及時(shí)發(fā)現(xiàn),則會(huì)嚴(yán)重影響配料精度。
2.3生產(chǎn)過程
在混凝土的生產(chǎn)過程中,存在著許多沖擊與振動(dòng)。比如配料時(shí)物料下落對(duì)秤斗的沖擊、料倉或秤斗震散積料時(shí)振動(dòng)電機(jī)的震動(dòng)、輸料皮帶及攪拌主機(jī)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械振動(dòng),都會(huì)對(duì)傳感器采集的重量值或物料流量造成一定的影響,從而影響配料精度。
2.4配料參數(shù)
配料控制器作為配料的核心,其配料參數(shù)若設(shè)置有誤,對(duì)配料精度的影響也是極大的。
比如與過沖量相關(guān)的參數(shù),當(dāng)其為自動(dòng)補(bǔ)償模式時(shí),若自動(dòng)補(bǔ)償范圍設(shè)置過小,會(huì)使配料控制器自動(dòng)舍棄每次獲得的大于補(bǔ)償范圍的過沖量計(jì)算值;若自動(dòng)補(bǔ)償范圍設(shè)置過大,則出現(xiàn)手動(dòng)操作、石子卡門或砂結(jié)塊導(dǎo)致過沖量發(fā)生異常變化時(shí),無法舍棄異常值。當(dāng)物料配方值變化時(shí)會(huì)使配料即將完成時(shí)秤斗中物料上表面與進(jìn)料口的距離發(fā)生變化,從而使過沖量發(fā)生變化。
與補(bǔ)料相關(guān)的參數(shù),超差處理方式若為自動(dòng)處理時(shí),若點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料啟動(dòng)時(shí)間設(shè)置過長,會(huì)使單次補(bǔ)料量過大;若點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料停止時(shí)間設(shè)置過短,會(huì)使秤未穩(wěn)定時(shí)就再次點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料,容易出現(xiàn)正超差,影響配料精度。
其他參數(shù)如數(shù)字濾波參數(shù)設(shè)置不佳時(shí),會(huì)使重量采集出現(xiàn)遲滯或失真;延時(shí)檢測超差時(shí)間設(shè)置過小,在生成配料報(bào)表時(shí)秤斗還未穩(wěn)定下來,會(huì)使報(bào)表數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不一致。
3精度控制的方法與建議
在對(duì)影響配料精度因素進(jìn)行了分析研究后,提出以下方法與建議供參考。
3.1控制物料特性
要保證最佳的物料特性,需要關(guān)注物料的源頭、保存及使用3個(gè)方面。
1)源頭采購物料時(shí)嚴(yán)格把關(guān),同類別石子大小均勻,砂含泥量不能超標(biāo)。
2)保存為避免天氣影響,可在骨料場、骨料倉及輸料皮帶添加封裝,完善料場排水能力,避免生產(chǎn)時(shí)物料含水率出現(xiàn)較大波動(dòng)。若進(jìn)場時(shí)砂石含水較多時(shí),分批次晾曬使用。
3)使用可要求在當(dāng)日生產(chǎn)結(jié)束后或生產(chǎn)存在長時(shí)間間歇時(shí),將骨料倉中砂轉(zhuǎn)移回料場,避免砂在骨料倉中長期靜置,水分下滲,導(dǎo)致下次生產(chǎn)前幾盤水分不易控制或是下料困難。
3.2控制硬件設(shè)備
1)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)減小設(shè)備運(yùn)行時(shí)的震動(dòng),降低設(shè)備震動(dòng)對(duì)物料秤的影響;確保各秤斗水平安裝、秤斗重心位于中心且物料進(jìn)入秤斗后重心與秤斗重心在同一垂線上,且稱重傳感器及秤斗安裝或配料時(shí)不存在干涉;合理設(shè)計(jì)骨料倉粗精稱門大小,合理選擇螺旋大小及水、外加劑配料泵大小,使配料流量小且穩(wěn)定,確保一次配完,不再需要補(bǔ)秤或補(bǔ)秤時(shí)單次補(bǔ)料量少;合理設(shè)計(jì)秤門大小或氣動(dòng)蝶閥大小,確保在出現(xiàn)扣秤時(shí),物料流量盡可能小與穩(wěn)定。
設(shè)備選型比如選擇稱重傳感器時(shí)考慮其精度、量程、安裝方式、使用工況等因素;傳感器的滿載量程應(yīng)為秤斗滿載量程的50%~70%;在潮濕或粉塵多的環(huán)境,應(yīng)選用密封性能好的傳感器;在溫差大的環(huán)境應(yīng)選擇耐高低溫的傳感器;同時(shí)采取其他保護(hù)措施,盡量減少環(huán)境對(duì)傳感器穩(wěn)定性的影響,保證配料系統(tǒng)的可靠性。再比如選擇性能優(yōu)秀的氣缸,同時(shí)在生產(chǎn)時(shí)保證供氣的氣壓達(dá)到要求且穩(wěn)定,確保氣缸動(dòng)作響應(yīng)迅速有力,縮短關(guān)門時(shí)間,減小過沖量。
3)合理選擇配料控制器選擇采樣速度快、抗干擾能力強(qiáng)的控制器,同時(shí)可給配料控制器供電加裝濾波器,保證供電穩(wěn)定,避免電壓不穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)零位漂移影響配料精度。
4)設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)要確保設(shè)備得到足夠的潤滑,各秤秤門在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)不會(huì)漏料,及時(shí)更換老化的部件,保持粉料秤排氣暢通,排除氣壓影響。
另外為了減少或避免由計(jì)量系統(tǒng)自身誤差對(duì)配料精度的影響,攪拌站可自備一定數(shù)量砝碼,定期對(duì)配料秤進(jìn)行不完全自檢,每年由計(jì)量局進(jìn)行一次全量程檢驗(yàn)。針對(duì)不同的混凝土產(chǎn)品供應(yīng)對(duì)象與不同的精度要求自行決定對(duì)配料秤不完全自檢的頻次。
3.3控制生產(chǎn)軟件及配料參數(shù)
目前上位機(jī)控制軟件功能的健全使得控制器參數(shù)的調(diào)整可以通過鼠標(biāo)、鍵盤在生產(chǎn)界面上直接調(diào)整,更為便捷。
在軟件中預(yù)置不同配方值范圍的參數(shù)方案,配料時(shí)根據(jù)配方值,下發(fā)過沖量及其他匹配此配方值的參數(shù),避免配方變化時(shí)配料超差。過沖量具體值可以通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)給出推薦值,在調(diào)具體值可以通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)給出推薦值,在調(diào)為固定過沖量,合理調(diào)整其值使配料結(jié)果只能出現(xiàn)正常配完或負(fù)超差,然后通過點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料(單次補(bǔ)料量少),使其不超差。
為減少振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)對(duì)配料及扣秤的影響,可設(shè)定在即將配完或即將扣秤時(shí)禁止振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)。
其他參數(shù)應(yīng)根據(jù)物料種類及現(xiàn)場工況調(diào)整,合理地設(shè)置數(shù)字濾波系數(shù),可濾去周期性的干擾信號(hào)與突變的重量信號(hào),提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性;合理設(shè)置點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料時(shí)間與點(diǎn)動(dòng)補(bǔ)料停止時(shí)間,控制單次補(bǔ)料量;調(diào)整延時(shí)檢測超差時(shí)間,確保秤讀數(shù)穩(wěn)定后再進(jìn)行超差檢測或采集報(bào)表信息;合理設(shè)置過沖量自動(dòng)補(bǔ)償范圍,使配料控制器能自動(dòng)舍棄過沖量異常值,避免手動(dòng)操作或倉門卡料導(dǎo)致過沖量異常值影響配料精度。

 

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