Princípio e problemas comuns da balança multicabeças na produção industrial

Autor: Smartweigh– Balança Multicabeças

Com o aprimoramento das normas de controle metrológico contínuo e preciso para matérias-primas, especialmente sólidas, em todo o processo de produção industrial, surgiu, na década de 1990, um novo tipo de equipamento de verificação metrológica capaz de atender a essas normas: a balança multicabeças (ou balança de perda de peso). A balança multicabeças baseia-se na variação do peso líquido da matéria-prima em sua plataforma para realizar medições e verificações contínuas e precisas. O surgimento da balança multicabeças gradualmente substituiu as balanças eletrônicas de correia, as balanças espirais e até mesmo as balanças de acumulação, tornando-se um método de medição e verificação cada vez mais utilizado nos setores de metalurgia, mineração, indústria química e energia de fibras químicas. A Figura 1 mostra uma balança multicabeças da Mettler Toledo composta por uma plataforma de pesagem (com um sensor fixado na base), um motor de alimentação com frequência variável (que também pode acionar a rosca transportadora e a mistura horizontal), um reservatório de alimentação, um misturador vertical e um sensor de condutividade elétrica. É composto por uma conexão flexível e um instrumento de controle de pesagem multicabeças (IND560CF).

Para completar a operação contínua de medição e verificação, o campo também deve ser equipado com uma tremonha de grande porte, uma válvula de comporta totalmente automática (cuja função é reabastecer continuamente o silo de alimentação da balança multicabeças) e o equipamento de recebimento (cuja função é receber continuamente a alimentação da balança multicabeças), etc. 2 Diagrama de blocos de operação 3 Princípio A plataforma de pesagem, o silo de alimentação e todas as máquinas e equipamentos que funcionam na plataforma de pesagem são usados ​​como o corpo da balança, e o sensor transmite continuamente a variação do peso líquido no corpo da balança para o instrumento de controle da balança multicabeças (o instrumento de controle é a parte principal da balança multicabeças, responsável por todas as funções de manipulação e processamento). O instrumento de controle calcula o coeficiente de elasticidade do peso líquido do corpo da balança por unidade de tempo como a vazão total instantânea específica, de acordo com o sinal de dados, e então o compara com a vazão total alvo definida. Após o cálculo PID, o sinal de corrente de 4-50mA é emitido para alterar a frequência de saída do soft starter do motor de alimentação. Em seguida, a relação de transmissão do motor é ajustada para que a quantidade de material alimentado se aproxime o máximo possível da vazão total desejada, visando uma alimentação precisa. Para garantir a alimentação contínua da balança multicabeças e a precisão da medição, o topo do silo de alimentação deve ser equipado com uma tremonha de grande capacidade para alimentação contínua e uma válvula de comporta automática para controle da alimentação.

No instrumento de controle, configure um valor limite superior de reabastecimento (Refill_Stop) e um valor limite inferior de reabastecimento (Refill_Start). Quando o instrumento de controle pesar o peso líquido na balança até atingir o valor limite inferior de reabastecimento, um sinal de limite de reabastecimento aberto será enviado. O sinal de dados da válvula de comporta fará com que a válvula se abra, a matéria-prima da tremonha grande será colocada no compartimento de alimentação através da conexão flexível condutora, e o peso líquido na balança aumentará. Quando o valor limite for atingido, um sinal de dados para fechar a válvula de comporta será enviado. Durante todo esse processo, o motor de alimentação estará em operação, ou seja, a alimentação é contínua. Para matérias-primas com baixa circulação, relativamente leves e com partículas finas, pouco tempo após o fechamento da válvula de comporta, parte do peso líquido não será adicionada à balança. Neste momento, se a balança multicabeças for desenvolvida de acordo com o sinal de dados transmitido pelo sensor e o controle PID for bem-sucedido, como a variação de peso líquido detectada pelo sensor será reduzida neste intervalo de tempo, o sinal de dados perderá a sincronização e impedirá a operação. Portanto, o tempo de alimentação (Timer2) também é configurado no instrumento de controle, que é o tempo de início do fechamento da válvula de comporta.

No início do reabastecimento, espera-se que o tempo de alimentação termine. Durante esse período, o motor de alimentação manterá a frequência anterior à alimentação e não sofrerá alterações. Em outras palavras, a balança multicabeças opera em uma frequência fixa durante todo o processo. Operação — Manipulação de dados estáticos. Quando o tempo de alimentação termina, a balança multicabeças retoma automaticamente o controle em tempo real, ou seja, controla o motor de alimentação de acordo com o sinal de dados transmitido pelo sensor. Todo o processo de operação da balança multicabeças se repete dessa maneira.

Para garantir a linearidade da balança multicabeças, além dos principais parâmetros mencionados acima, existem também os seguintes parâmetros principais no instrumento de controle: SetP (valor do coeficiente proporcional P); SetI (valor do tempo de integração I); SetD (tempo diferencial); Caltime (tempo de amostragem do fluxo total atual); Calcount (frequência de amostragem do fluxo total atual); Target-F (alvo de monitoramento de fluxo); Limit-E (faixa de tolerância de monitoramento de fluxo); Hig_Weight (valor do nível alto de material); Low_Weight (valor do nível baixo de material); Load-Max (valor de frequência especificado); Load-Min (valor mínimo de frequência); SampleFlux1 (valor do fluxo total de calibração dinâmica 1); SampleFlux2 (valor do fluxo total de calibração dinâmica 2); SampleFlux3 (valor do fluxo total de calibração dinâmica 3); WorkMode (seleção do modo de trabalho); BatchSelect (seleção da função do lote (análise quantitativa)); FluxFactor (parâmetros principais de ajuste do fluxo total); ProportionFactor (parâmetros principais de ajuste da proporção da matéria-prima). 4. O problema comum no projeto de balanças multicabeçais é melhorar a linearidade do equipamento. Os seguintes aspectos devem ser considerados ao projetar a solução: 1) Selecionar uma frequência de aplicação adequada, sendo ideal mantê-la entre 35 Hz e 40 Hz. Frequências baixas comprometem a confiabilidade do software do sistema; 2) Selecionar a faixa de medição do sensor apropriada, utilizando entre 60% e 70% da faixa de medição, e garantir uma ampla faixa de conversão do sinal de dados, o que contribui para melhorar a linearidade; 3) O projeto do sistema mecânico deve assegurar uma boa circulação da matéria-prima, além de garantir um tempo de alimentação curto e não muito frequente. Geralmente, recomenda-se um intervalo de alimentação de 5 a 10 minutos; 4) O dispositivo de transmissão dos equipamentos auxiliares deve garantir operação estável e boa linearidade. 5. Problemas comuns em todo o processo de instalação e aplicação de balanças multicabeçais: Para garantir a precisão da balança multicabeçais, os seguintes pontos-chave devem ser observados em todo o processo de instalação e aplicação: 1) A plataforma de pesagem deve ser fixada firmemente, e o sensor é um componente elástico e sujeito a deformações, pois vibrações externas podem afetá-lo. A experiência prática demonstra que o maior problema na aplicação de balanças multicabeçais é a vibração do ambiente externo; 2) Não deve haver movimento brusco no ambiente externo, pois, para melhorar a precisão da pesagem, o sensor selecionado é muito sensível e qualquer movimento pode impactá-lo; 3) As conexões condutoras superiores e inferiores devem ser leves e flexíveis para evitar que os componentes inferiores interfiram com a balança multicabeçais, causando impactos.

A matéria-prima ideal para esta etapa é aquela que é lisa, macia e sedosa; 4) Quanto menor a distância de conexão entre a tremonha grande e o silo de alimentação, melhor, especialmente para materiais com forte aderência. Quanto maior o espaçamento entre a tremonha grande e o silo de alimentação no meio do silo, maior será a aderência da matéria-prima à parede. Quando a matéria-prima adere à parede a um certo nível, se cair, terá um grande impacto na balança multicabeças; 5) Evite o contato com materiais externos. O objetivo é reduzir os danos causados ​​pela força de interação externa ao corpo da balança; 6) A taxa de alimentação deve ser rápida, portanto, é preciso garantir que todo o processo de alimentação seja suave. Para matérias-primas com má circulação, a fim de evitar a formação de pontes, a melhor solução é adicionar agitação mecânica à tremonha grande. O maior problema é a quebra do arco ciclônico, mas a agitação não pode operar o tempo todo. O ideal é que a mistura e todo o processo de alimentação sejam consistentes, ou seja, iguais aos da válvula de alimentação. 7) O ajuste dos valores limite inferior e superior da quantidade de matéria-prima deve ser adequado. A densidade aparente no silo deve ser basicamente a mesma. Isso pode ser obtido observando-se cuidadosamente a transição de frequência do soft starter. Quando a densidade aparente da matéria-prima no silo é basicamente a mesma, a maioria das transições de frequência do soft starter não apresenta grandes variações.

Os valores limite inferior e superior de alimentação são adequados para melhorar a linearidade de todo o processo de alimentação. Como mencionado anteriormente, a balança multicabeças opera em modo de coleta de dados estáticos durante o processo de alimentação. Se a alimentação puder ser mantida, a frequência de acionamento dos soft starters dianteiro, traseiro, esquerdo e direito não se alterará, e a precisão da medição de todo o processo de alimentação também será amplamente garantida. Além disso, sob a condição de garantir que a densidade aparente seja basicamente a mesma, deve-se evitar a variação na frequência de alimentação, ou seja, tentar adicionar mais material a cada vez. Essas duas questões são contraditórias e devem ser consideradas.

Isso também é fundamental para garantir a precisão de todo o processo de alimentação; 8) O tempo de alimentação deve ser configurado adequadamente. A diretriz para a configuração é garantir que todas as matérias-primas já tenham caído sobre a balança, e quanto menor o tempo configurado, melhor. Já foi mencionado que a balança multicabeças realiza manipulação de dados estáticos durante o tempo de alimentação, portanto, quanto menor o tempo, melhor. Esse tempo também pode ser obtido por meio de observação cuidadosa. Na fase de ajuste, o tempo pode ser configurado inicialmente com um valor maior, e observe por quanto tempo o peso total na balança não oscila (não aumenta facilmente) após cada alimentação ser concluída, tendendo a se estabilizar (o peso total na balança diminui de forma constante).

Então, este é o momento certo para adicionar os ingredientes. 6 Resultados Este artigo apresenta em detalhes o princípio da balança multicabeças e alguns pontos que devem ser considerados em todo o processo de projeto e aplicação, especialmente estes pontos-chave em todo o processo de aplicação, o que representa uma valiosa experiência compartilhada, e espero que possa ser disseminada por todos. Com a devida atenção, a balança multicabeças poderá ser aplicada de forma mais eficaz. Somente com atenção a esses pontos-chave será possível garantir a linearidade da balança multicabeças, permitindo a produção de produtos que atendam aos padrões.

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