Présentation d'une balance multi-têtes : schéma utilisant les paramètres de base, calcul et exemple d'application

Auteur : Smartweigh– Peseuse multi-têtes

Le doseur pondéral multi-têtes (doseur à perte de poids) est un équipement de dosage pondéral à analyse quantitative. Il est principalement utilisé pour le pesage continu et dynamique des matières premières, permettant leur alimentation continue. Il effectue des opérations de pesage et d'analyse quantitative, et affiche instantanément le débit total de matières premières. Il s'agit d'un système de pesage statique, utilisant la technologie d'une balance à trémie statique et un capteur de pesage. Cependant, le panneau de commande du doseur pondéral multi-têtes calcule la perte de poids nette par unité de temps de la balance à trémie afin d'obtenir le débit total instantané de matières premières.

La figure 1 présente une vue en plan du principe de fonctionnement d'une peseuse multi-têtes. Elle décrit brièvement la peseuse, son schéma de conception, la mesure et l'application des principaux paramètres de fonctionnement, ainsi qu'un exemple d'application. Figure 1. Schéma de principe d'une peseuse multi-têtes. La figure 1 illustre la structure d'une peseuse multi-têtes. Lors de la vidange, lorsque le niveau maximal de matériau est atteint, la vanne de vidange se ferme et la trémie de pesage est supportée par la peseuse. Afin d'assurer la précision du pesage, les parties supérieure et inférieure de la trémie sont reliées par un canal souple ou par des entrées et sorties, de sorte que le poids net des machines et équipements situés à l'avant et à l'arrière, à gauche et à droite, ainsi que celui des matières premières, ne soit pas pris en compte dans la trémie.

La partie droite de la figure 1 représente une vue en plan du fonctionnement complet de l'alimentateur continu. Ce fonctionnement repose sur un système cyclique (trois cycles sont indiqués sur la figure). Chaque cycle comprend deux phases : lorsque la trémie de pesage est vide, la vanne de décharge s'ouvre pour évacuer le matériau, et le poids net de matière première dans la trémie continue d'augmenter. Lorsque le niveau maximal de matériau est atteint à t1, la vanne de décharge se ferme. Le convoyeur à vis commence alors à déverser le matériau, puis le peseur multi-têtes se met en marche. Après un certain temps, lorsque le poids net de matière première dans la trémie de pesage continue de diminuer et atteint le niveau minimal à t2, la vanne de décharge s'ouvre à nouveau ; l'intervalle entre t1 et t2 correspond au cycle d'alimentation forcée. Après un autre temps, lorsque le poids net de matière première dans la trémie de pesage continue d'augmenter et atteint à nouveau le niveau maximal à l'instant t3, la vanne de décharge se ferme ; l'intervalle entre t2 et t3 correspond au cycle de déchargement, et ainsi de suite. Pendant le cycle d'alimentation forcée, le rapport de vitesse de la vis sans fin est ajusté en fonction du débit instantané afin d'assurer une alimentation stable. Lors du cycle de déchargement, ce rapport est maintenu à la valeur initiale. L'alimentation est alors contrôlée par un débit volumique constant.

Grâce à l'intégration du pesage dynamique et du pesage statique, ainsi que de l'alimentation discontinue et continue, la peseuse multi-têtes présente une structure facile à étanchéifier et convient au pesage de matières premières ultra-fines telles que le béton, la chaux vive en poudre, le charbon pulvérisé, les produits alimentaires, les médicaments, etc. Le contrôle du poids et du dosage permet d'atteindre une précision et une linéarité de pesage élevées. 2. Nécessité de la conception des principaux paramètres de fonctionnement de la peseuse multi-têtes Lors de la conception d'une peseuse multi-têtes, il est impératif de prendre en compte les principaux paramètres de fonctionnement tels que la fréquence de déchargement, le volume de re-déchargement, la capacité de la trémie de pesage et le débit de re-déchargement. Dans le cas contraire, la peseuse multi-têtes ne fonctionnera pas correctement. Un client a acheté une peseuse multi-têtes auprès du fabricant pour une maintenance sur site et une analyse des caractéristiques. Seuls trois capteurs de pesage de 100 kg ont été achetés. Après mise en service, il a été constaté que le point zéro était instable et que le débit total ne s'affichait parfois pas, parmi d'autres défauts courants.

Après l'intervention d'un technicien du fabricant, il a été constaté que la matière première du client est de l'acide borique, d'une densité relative de 1510 kg/m³, avec un débit total maximal de seulement 36 kg/h et un débit courant de 21 à 24 kg/h. Ce faible débit permet d'utiliser trois points de pesage de 100 kg dans la trémie, dont la capacité est relativement importante. Il est fortement recommandé de suivre les règles d'utilisation suivantes : « En cas de forte concentration de cendres, la fréquence de transvasement est de 15 à 20 fois par heure. » Le poids net de chaque transvasement est de 36/15 à 36/20, soit de 1,9 à 2,4 kg. Le poids net de matière première supporté par chaque capteur de pesage est inférieur à 1 kg, ce qui garantit une précision de mesure d'environ 0,5 à 1 %.

En général, la plage de mesure raisonnable d'un capteur de pesage doit être d'au moins 10 à 30 % afin de garantir une pesée plus précise. Compte tenu du poids de la matière première (2,4 kg) auquel s'ajoutent le poids net de la trémie et du système d'alimentation (tel qu'un convoyeur à vis), le poids total est d'environ 10 kg. Si trois capteurs de force sont utilisés, la plage de mesure de chacun peut être sélectionnée entre 5 et 10 kg. Dans ce cas, la plage de mesure du capteur de 100 kg initialement commandé est 10 à 20 fois plus importante, ce qui entraîne une faible fiabilité du système de pesage multi-têtes et une précision de pesage médiocre.

Ce cas illustre que la conception de la peseuse multi-têtes doit être conforme aux normes en vigueur et que les principaux paramètres de fonctionnement et d'équipement doivent être déterminés par calcul. 3. Calcul des principaux paramètres de fonctionnement de la peseuse multi-têtes 3.1 Calcul de la fréquence de déchargement La figure 1 détaille le fonctionnement de la peseuse multi-têtes. Chaque cycle comprend l'ensemble du processus de déchargement. Quelle est donc la fréquence de déchargement appropriée ? Pour une peseuse multi-têtes, plus le taux d'occupation du cycle de l'alimentateur forcé (temps d'occupation = durée du cycle de l'alimentateur forcé / durée du cycle de déchargement) est élevé, mieux c'est. Généralement, ce taux doit être supérieur à 10:1. En effet, la précision du temps de cycle de l'alimentateur forcé est bien supérieure à celle du cycle de déchargement. Plus le taux d'occupation du cycle de l'alimentateur forcé est élevé, meilleure est la précision globale de la peseuse multi-têtes.

La fréquence de circulation du système de pesage multi-têtes est généralement exprimée en cycles horaires (fois/h) lorsque le débit de cendres est important. Le fonctionnement étant basé sur un débit horaire de cendres élevé, la fréquence de circulation par unité de temps (par exemple, par seconde) est une constante. Plus la fréquence de circulation est faible, plus le volume de matériau déchargé à chaque cycle est important, plus la capacité et le poids net de la trémie de pesage sont élevés, et plus la précision de la mesure de la perte de poids et du calcul par le capteur de pesage multi-gamme est faible. À l'inverse, plus la fréquence de circulation est élevée, plus le volume déchargé à chaque cycle est faible, plus la capacité et le poids net de la trémie de pesage sont faibles, et plus la précision de la mesure de la perte de poids et du calcul par un capteur de pesage à faible plage de mesure est élevée.

Cependant, la fréquence du système de circulation est trop élevée, l'équipement d'alimentation s'arrête et redémarre fréquemment, et le panneau de commande de la peseuse multi-têtes alterne souvent entre le cycle de l'alimentateur forcé et le cycle de réalimentation, ce qui n'est pas optimal. Les fréquences de réalimentation recommandées sont indiquées dans le tableau 1, mais les trois fréquences intermédiaires sont les plus importantes et les plus recommandées. En règle générale, la plupart des logiciels de dosage pondéral sont parfaitement adaptés aux matériaux pulvérulents et granulaires peu fluides.

Lorsque le débit d'alimentation en cendres est inférieur au débit d'alimentation maximal, la fréquence de réalimentation diminue, ce qui augmente le taux d'occupation du cycle du doseur et améliore ainsi la précision. En pratique, certaines applications avec un débit total très faible, même avec une trémie de petite capacité, peuvent stocker les matières premières pendant une heure ou plus, et l'intervalle entre deux réalimentations dépasse alors une heure. Prenons l'exemple suivant : le débit total du doseur maximal est de 2 kg/h. La densité des matières premières est de 803 kg/m³. Le débit total du doseur maximal est alors de 2/803 = 0,0025 m³/h. Si la capacité de la trémie est de 0,01 m3 (soit approximativement 25b250m×25b250m×la taille d'une trémie cubique comme 25b250m), avec une consommation de matières premières suffisante pour 2 à 3 heures et une quantité d'alimentation inférieure à 10 kg, l'alimentation automatique n'est pas nécessaire et l'alimentation manuelle peut être considérée comme conforme aux réglementations de production et de fabrication, mais son débit total est légèrement inférieur.

3.2 La formule de calcul du volume de déchargement secondaire tient compte de la fréquence de déchargement. Le volume de déchargement secondaire et le volume total de l'alimentateur peuvent ensuite être calculés. D'après l'analyse des caractéristiques d'une peseuse multi-têtes : le débit total de l'alimentateur principal est de 275 kg/h, la masse volumique apparente de la matière première est de 485 kg/m³, et le débit total de l'alimentateur principal est de 270/480 = 0,561 m³/h. La fréquence d'alimentation est fixée à 15 fois/h. La méthode de calcul du volume de re-déchargement est la suivante : volume de re-déchargement = débit de cendres le plus élevé (kg/h) ÷ densité (kg/m³) ÷ fréquence de re-déchargement (h). Dans cet exemple, le volume de re-déchargement est de 270 ÷ 480 ÷ 15 = 0,0375 m³. 3.3 Calcul de la capacité de la trémie de pesage : la capacité de la trémie de pesage prévue dans le schéma de conception dépassera sans aucun doute le volume de re-déchargement calculé. En effet, il est nécessaire de tenir compte du fait que la trémie de pesage est indispensable au démarrage du re-déchargement. Il existe également des matières premières résiduelles et l’espace libre situé en haut de la trémie ne sera probablement pas entièrement occupé. Si l’on considère que chacun de ces éléments représente 20 %, le volume de re-déchargement est divisé par 0,6 afin d’obtenir la capacité nécessaire de la trémie. La capacité finale du silo de pesage doit être ajustée en fonction de la capacité finale du silo. Méthode de calcul du volume de déchargement : capacité de la trémie pondérée = volume de déchargement ÷ Où k : k est l'indice de capacité calculé de la trémie, qui peut être de 0,4 à 0,7, et 0,6 est fortement recommandé.

Dans cet exemple, la capacité de la trémie de pesage est de 0,0375 ÷ 0,6 = 0,0625 m³. Si la capacité du silo de mise en forme est spécifiée comme 0,6 m³, 0,2 m³, 1,25 m³, etc., elle doit être arrondie à 0,08 m³, et la capacité de la trémie de pesage doit également être de 0,08 m³. 3.4 Le débit de déchargement est recalculé en raison du peseur multi-têtes. Lors du cycle de déchargement, un alimentateur à capacité constante de faible précision est sélectionné ; la vitesse de déchargement de l’alimentateur vibrant doit donc être plus rapide (généralement, entre 5 et 20 secondes). Méthode de calcul du taux de re-recharge : taux de re-recharge = [volume de re-recharge (m3)÷Temps de re-recharge (s)×60 (s/min)]+[Débit total du doseur de plus grand volume (m3/h)÷60 (min/h)] Dans la formule 2, le taux de re-recharge se compose de deux éléments.

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