In der industriellen Produktion: Das Prinzip und die häufigsten Probleme von Mehrkopfwaagen

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

Mit der Verbesserung der Vorschriften zur kontinuierlichen und präzisen metrologischen Überprüfung von Rohstoffen, insbesondere von Feststoffen, entstand in den 1990er Jahren ein neuer Gerätetyp: die gewichtslose metrologische Prüfmaschine. Die Mehrkopfwaage misst den Rohstoff kontinuierlich und präzise anhand der Nettogewichtsänderung auf der Waage. Die Mehrkopfwaage verdrängte nach und nach die ursprünglichen elektronischen Bandwaagen, Spiralwaagen und sogar Totalwaagen.

Als neues und verbessertes Messverfahren findet es breite Anwendung in der Metallurgie, im Bergbau, in Chemieanlagen und in der Chemiefaser- und Energiewirtschaft. Die Wiegeplattform, der Zuführbehälter und alle darauf befindlichen Maschinen und Anlagen bilden die Wiegeeinheit. Der Sensor übermittelt kontinuierlich die Nettogewichtsänderung der Wiegeeinheit an den Manipulator der Mehrkopfwaage (der Manipulator ist das Herzstück der Mehrkopfwaage und führt alle Manipulationen und Auswertungen durch). Das Steuergerät berechnet anhand des Datensignals den Elastizitätskoeffizienten des Wiegekörpers pro Zeiteinheit als spezifischen momentanen Gesamtfluss und vergleicht diesen mit dem eingestellten Gesamtzielfluss.

Nach der PID-Reglerberechnung wird ein Stromsignal von 4–50 mA ausgegeben. Anschließend wird die Ausgangsfrequenz des Zuführmotor-Frequenzumrichters und das Drehzahlverhältnis des Motors so angepasst, dass die spezifische Zuführmenge dem eingestellten Gesamtzieldurchfluss möglichst nahe kommt und somit eine präzise Zielzuführung gewährleistet ist. Um die kontinuierliche Zuführung und die Messgenauigkeit der Mehrkopfwaage weiter zu optimieren, sind ein großer Trichter für die kontinuierliche Zuführung und ein vollautomatisches Zuführventil am Zuführbehälter erforderlich. Der Kontrollzähler verfügt über einen oberen Grenzwert (Nachladevorgang beendet) und einen unteren Grenzwert (Nachladevorgang gestartet).

Sobald das Nettogewicht auf der Waage den unteren Grenzwert erreicht, wird ein Signal zum Öffnen des Nachladeventils gesendet. Dadurch werden die Rohstoffe im Lager über die leitfähige, flexible Verbindung in den Beladebehälter abgesenkt, und das Nettogewicht auf der Waage erhöht sich. Sobald das Nettogewicht die eingestellte Nachlademenge erreicht hat, läuft der Fördermotor während des gesamten Prozesses kontinuierlich. Bei Rohstoffen mit geringer Zirkulation oder niedrigem Gewicht ist es schwierig, nach dem Schließen des Ventils innerhalb kurzer Zeit einen Teil des Nettogewichts auf die Waage zu bringen.

Wenn die Mehrkopfwaage in diesem Zeitraum eine PID-Regelung gemäß dem vom Sensor übermittelten Datensignal durchführt, wird die vom Sensor während dieses Zeitraums erfasste Nettogewichtsänderung reduziert, was zu einer ungenauen Datenverarbeitung und damit zu Verlusten bei der Datenverarbeitung führt. Daher ist im Steuergerät eine Zuführverzögerung (Timer 2) integriert, deren Zeitmessung mit dem Schließen des Schieberventils beginnt. Während der Zuführzeit vom Beginn bis zum Ende der Verzögerung hält der Zuführmotor die Frequenz vor der Zuführung konstant. Das heißt, die Mehrkopfwaage arbeitet mit einer festen Frequenz – statische Datenverarbeitung.

Nach Ablauf der Zuführzeit stellt die Mehrkopfwaage automatisch die Echtzeitsteuerung wieder her, d. h., sie steuert den Zuführmotor entsprechend dem vom Sensor gesendeten Datensignal. So funktioniert die Mehrkopfwaage. Um die Linearität der Mehrkopfwaage optimal zu gewährleisten, werden neben den wichtigsten Hauptparametern folgende Parameter im Steuergerät erfasst: SetP (Proportionalkoeffizient p); Integrationszeit; SetD (Differenzsignalzeit d); Caltime (aktuelle Gesamtdurchfluss-Abtastzeit); Calcount (aktuelle Gesamtdurchfluss-Abtastzeit); Durchflussüberwachungsziel; Grenzwert E (zulässiger Abweichungsbereich der Durchflussüberwachung); High_Nettogewicht (Wert des höchsten Materialstands). Niedriges Nettogewicht (mittlere Belastung – Maximalwert (Frequenzgrenze); minimaler Belastungswert (minimale Frequenz); Gesamtfluss der Probe 1 (dynamisch korrigierter Gesamtflusswert 1); Gesamtfluss der Probe 2 (dynamisch korrigierter Gesamtflusswert 2); Gesamtfluss der Probe 3 (dynamisch korrigierter Gesamtflusswert 3); Arbeitsmodus (Auswahl des Arbeitsmodus); Massenauswahl (Auswahl der Funktion für große Chargen (quantitative Analyse)); Durchflusskoeffizient (Hauptparameter der Gesamtflusskalibrierung); Verhältnisfaktor (Hauptparameter der Rohmaterialverhältniskalibrierung).

4 Häufig gestellte Fragen zur Konstruktion von Mehrkopfwaagen. Um die Linearität der Mehrkopfwaage zu verbessern, sollten bei der Konstruktion folgende Aspekte berücksichtigt werden: 1) Wählen Sie eine geeignete Anwendungsfrequenz. Optimal ist ein Frequenzbereich zwischen 35 Hz und 40 Hz. Bei zu niedriger Frequenz ist die Zuverlässigkeit der Systemsoftware beeinträchtigt. 2) Wählen Sie einen geeigneten Messbereich für den Sensor. Ein Anwendungsbereich von 60 % bis 70 % und ein großer Datensignalumwandlungsbereich verbessern die Linearität. 3) Die Konstruktion des mechanischen Systems sollte eine gute Materialzirkulation und kurze Zuführzeiten gewährleisten.

Die Fütterung sollte nicht zu häufig erfolgen; empfohlen wird eine Fütterung alle fünf bis zehn Minuten. 4) Das zugehörige Getriebe muss einen stabilen Betrieb und eine ausgezeichnete Linearität gewährleisten. 5. Häufige Probleme bei der Installation und Anwendung von Mehrkopfwaagen: Um die Genauigkeit der Mehrkopfwaage zu gewährleisten, sind während der gesamten Installation und Anwendung folgende Punkte zu beachten: 1) Die Wiegeplattform muss fest und stabil sein, da der Sensor ein elastisch verformbares Bauteil ist und durch äußere Vibrationen beeinträchtigt werden kann. Erfahrungsgemäß ist die Beeinträchtigung durch Vibrationen aus der Umgebung die größte Herausforderung bei der Anwendung von Mehrkopfwaagen. 2) In der Umgebung dürfen keine Zyklone auftreten, da der ausgewählte Sensor, um die Wiegegenauigkeit zu optimieren, sehr empfindlich ist und alle gängigen Störungen den Sensor beeinträchtigen. 3) Die leitfähigen, flexiblen Verbindungen links und rechts müssen flexibel sein, um den Einfluss von Geräten links und rechts auf die Mehrkopfwaage zu verhindern.

Das ideale Rohmaterial in dieser Phase ist glatt, weich und fest. 4) Je geringer der Verbindungsabstand zwischen dem großen und dem oberen Trichter ist, desto besser. Insbesondere bei stark haftenden Rohstoffen führt ein größerer Verbindungsabstand dazu, dass sich mehr Material an der Wand ablagert. Sobald sich eine bestimmte Menge an chemischen Substanzen an der Wand abgelagert hat, kann dies die Mehrkopfwaage stark beeinträchtigen. 5) Vermeiden Sie möglichst den Kontakt mit der Umgebung. Das Nettogewicht des Materials auf der Waage muss konstant bleiben. 6) Die Zufuhr sollte schnell erfolgen. Daher ist eine gleichmäßige Zufuhr während des gesamten Vorgangs wichtig.

Bei Rohstoffen mit schlechter Zirkulation ist zur Vermeidung von Verwirbelungen die beste Lösung der Einsatz einer mechanischen Rührvorrichtung im Lager. Das größere Problem besteht darin, dass der Zyklon zwar den Lichtbogen beseitigt, die Durchmischung jedoch nicht permanent erfolgen kann. Optimal ist es, den gesamten Misch- und Zuführungsprozess gleichmäßig zu gestalten, d. h. die Dosierung über das Zuführventil konstant zu halten. 7) Die Unter- und Obergrenzen für Hilfsstoffe werden so genau wie möglich festgelegt. Als Richtlinie für die Festlegung dient die Rohstofftabelle im Silo. Die Schüttdichte ist bei beiden Mengen im Wesentlichen gleich.

Dies lässt sich durch genaue Beobachtung des Frequenzübergangs des Sanftanlaufs erreichen. Bei annähernd gleicher Schüttdichte des Rohmaterials im Silo ändert sich die Grundfrequenz des Sanftanlaufs kaum. Durch die geeignete Einstellung der unteren und oberen Grenzwerte für die Dosierung lässt sich die Linearität im gesamten Dosierungsprozess verbessern. Da die Mehrkopfwaage während des Dosierungsprozesses statisch regelt, bleibt die Grundfrequenz der linken und rechten Sanftanlaufgeräte vor und nach der Dosierung konstant, wodurch die Messgenauigkeit im gesamten Dosierungsprozess gewährleistet ist.

Wenn die Schüttdichte im Wesentlichen gleich ist, sollte zudem eine zu häufige Zuführung vermieden werden, d. h. die Zuführung großer Rohstoffmengen auf einmal. Die beiden Faktoren stehen in einem unterschiedlichen Verhältnis und müssen als Ganzes betrachtet werden. Dies ist wichtig, um die Genauigkeit des gesamten Zuführprozesses zu gewährleisten. 8) Die Zuführverzögerung sollte so weit wie möglich eingestellt werden.

Die spezifischen Richtlinien für die Einrichtung dienen dazu, sicherzustellen, dass sich alle Rohstoffe auf der Waage befinden, und eine möglichst kurze Rüstzeit ist optimal. Ich habe gehört, dass die Mehrkopfwaage während der Zuführverzögerung statische Daten verarbeitet, daher ist eine möglichst kurze Rüstzeit ebenfalls wünschenswert. Diese Zeit sollte sorgfältig überwacht werden.

Während der Eingewöhnungsphase können Sie die Zeitverzögerung zunächst verlängern und beobachten, wie lange das Gesamtgewicht der Waage nach jeder Befüllung stabil bleibt (sich also nicht erhöht) (das Gesamtgewicht der Waage gleichmäßig verringert). Diese Zeit ist dann die geeignete Fütterungszeitverzögerung. 6. Ergebnisse.

Einleitung: Dieser Artikel erläutert detailliert das Funktionsprinzip von Mehrkopfwaagen und geht auf häufige Probleme bei deren Konstruktion und Anwendung ein, insbesondere auf wichtige Anwendungspunkte. Er basiert auf wertvoller Berufserfahrung und soll Ihnen helfen, Mehrkopfwaagen optimal zu nutzen. Nur durch die Beachtung dieser kritischen Punkte lassen sich die Linearität der Waage und die Qualität der Produkte sicherstellen.

Autor: Smartweigh– Hersteller von Mehrkopf-Gewichten

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