Nguyên lý và các vấn đề thường gặp của cân đa đầu trong sản xuất công nghiệp

Tác giả: Smartweigh – Máy cân đa đầu

Với sự cải tiến các quy định kiểm soát xác minh đo lường liên tục và chính xác đối với nguyên liệu thô, đặc biệt là nguyên liệu thô rắn, trong toàn bộ quá trình sản xuất công nghiệp, và vào những năm 1990, một loại thiết bị xác minh đo lường mới có thể đáp ứng các quy định này đã được tạo ra - đó là cân đa đầu (Loss-in-weight). Cân đa đầu hoạt động dựa trên sự thay đổi trọng lượng tịnh của nguyên liệu thô trên thân cân để thực hiện đo lường và xác minh liên tục và chính xác nguyên liệu thô. Sự xuất hiện của cân đa đầu đã dần thay thế cân băng tải điện tử, cân xoắn ốc, và thậm chí cả cân tích lũy, như một phương pháp đo lường và xác minh được nâng cấp mới, ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực luyện kim, khai thác mỏ, nhà máy hóa chất và năng lượng sợi hóa học. Hình 1 minh họa cân đa đầu của Mettler·Toledo bao gồm một bệ cân (cảm biến được gắn trên đế bệ cân), một động cơ biến tần cấp liệu (có thể điều khiển thêm vít tải và trộn ngang), một thùng cấp liệu, bộ trộn dọc và bộ dẫn điện. Nó bao gồm thiết bị điều khiển cân đa đầu và kết nối mềm (IND560CF).

Để hoàn thành hoạt động đo lường và kiểm tra liên tục, khu vực này cũng phải được trang bị phễu lớn, van cổng tự động hoàn toàn (chức năng là liên tục bổ sung nguyên liệu vào silo cấp liệu của cân đa đầu), và thiết bị tiếp nhận (chức năng là liên tục tiếp nhận nguyên liệu cấp vào cân đa đầu), v.v. 2 Sơ đồ khối hoạt động 3 Nguyên lý Bàn cân, thùng cấp liệu và tất cả các máy móc thiết bị hoạt động trên bàn cân được sử dụng làm thân cân hoàn chỉnh, và cảm biến liên tục truyền sự thay đổi trọng lượng tịnh trên thân cân đến thiết bị điều khiển cân đa đầu (thiết bị điều khiển là bộ phận giải quyết chính của cân đa đầu, tất cả các chức năng thao tác và giải quyết đều được thực hiện bởi nó), thiết bị điều khiển tính toán hệ số đàn hồi trọng lượng tịnh của thân cân trên mỗi đơn vị thời gian làm tổng lưu lượng tức thời cụ thể theo tín hiệu dữ liệu, và sau đó so sánh nó với tổng lưu lượng mục tiêu đã đặt để đạt được sự phát triển tương đối. Sau khi thực hiện tính toán PID, tín hiệu dữ liệu dòng điện 4-50mA được xuất ra để thay đổi tần số đầu ra của bộ khởi động mềm của động cơ cấp liệu, sau đó tỷ số tốc độ của động cơ được thay đổi để lượng cấp liệu cụ thể càng gần với tổng lưu lượng mục tiêu đã thiết lập càng tốt, nhằm đạt được mục đích cấp liệu chính xác. Để hoàn thành việc cấp liệu liên tục cho cân đa đầu và kiểm tra độ chính xác của phép đo, đỉnh của silo cấp liệu phải được trang bị một phễu lớn có thể cấp liệu liên tục và một van cổng tự động hoàn toàn để điều khiển việc cấp liệu.

Trong thiết bị điều khiển, thiết lập giá trị giới hạn trên của việc bổ sung (Refill_Stop) và giá trị giới hạn dưới của việc bổ sung (Refill_Star). Khi thiết bị điều khiển cân trọng lượng tịnh trên cân đạt đến giá trị giới hạn dưới của việc bổ sung, một tín hiệu giá trị giới hạn mở bổ sung sẽ được gửi đi. Tín hiệu dữ liệu của van cổng làm cho van cổng mở, nguyên liệu thô từ phễu lớn sẽ được đưa vào thùng cấp liệu theo kết nối mềm dẫn điện, và trọng lượng tịnh trên thân cân sẽ tăng lên. Khi đạt đến giá trị giới hạn, một tín hiệu dữ liệu để đóng van cổng sẽ được gửi đi để làm cho van cổng đóng lại. Trong toàn bộ quá trình này, động cơ cấp liệu đã hoạt động, nói cách khác, việc cấp liệu diễn ra liên tục. Đối với những nguyên liệu thô có tính tuần hoàn kém, tương đối nhẹ và tương đối mỏng, trong một thời gian ngắn sau khi van cổng đóng lại, một phần trọng lượng tịnh sẽ không được thêm vào thân cân. Tại thời điểm này, nếu máy cân đa đầu được phát triển dựa trên tín hiệu dữ liệu do cảm biến truyền tải và nếu điều khiển PID thành công, do sự thay đổi trọng lượng tịnh mà cảm biến cảm nhận được sẽ giảm trong khoảng thời gian này, điều này sẽ khiến tín hiệu dữ liệu bị mất khung và ngăn cản hoạt động, vì vậy thời gian cấp liệu (Timer2) cũng được thiết lập trong thiết bị điều khiển, đó là thời gian đóng van cổng ngay khi bắt đầu.

Vào đầu quá trình bổ sung nguyên liệu, dự kiến ​​thời gian cấp liệu sẽ kết thúc. Trong giai đoạn này, mô tơ cấp liệu sẽ duy trì tần số như trước khi cấp liệu và không thay đổi. Nói cách khác, cân đa đầu hoạt động ở tần số cố định trong toàn bộ quá trình. Vận hành—Xử lý dữ liệu tĩnh. Khi thời gian cấp liệu kết thúc, cân đa đầu tự động khôi phục chế độ điều khiển thời gian thực, tức là điều khiển mô tơ cấp liệu theo tín hiệu dữ liệu được truyền bởi cảm biến. Toàn bộ quá trình hoạt động của cân đa đầu được lặp lại theo cách này.

Để đảm bảo tính tuyến tính của cân đa đầu, ngoài các thông số chính đã đề cập ở trên, thiết bị điều khiển còn có các thông số chính sau: SetP (giá trị hệ số tỷ lệ P); SetI (giá trị thời gian tích hợp I); SetD (thời gian chênh lệch); Caltime (thời gian lấy mẫu tổng lưu lượng hiện tại); Calcount (tần suất lấy mẫu tổng lưu lượng hiện tại); Target-F (mục tiêu giám sát lưu lượng); Limit-E (phạm vi dung sai giám sát lưu lượng); Hig_Weight (giá trị mức vật liệu cao); Low_Weight (giá trị mức vật liệu thấp); Load-Max (giá trị tần suất xác định); Load-Min (giá trị tần suất tối thiểu); SampleFlux1 (giá trị tổng lưu lượng hiệu chuẩn động 1); SampleFlux2 (giá trị tổng lưu lượng hiệu chuẩn động 2); SampleFlux3 (giá trị tổng lưu lượng hiệu chuẩn động 3); WorkMode (lựa chọn chế độ làm việc); BatchSelect (lựa chọn vai trò số lô (phân tích định lượng)); FluxFactor (thông số chính điều chỉnh tổng lưu lượng); ProportionFactor (thông số chính điều chỉnh tỷ lệ nguyên liệu thô). 4. Vấn đề thường gặp khi thiết kế cân đa đầu là cải thiện tính tuyến tính của cân. Cần xem xét các khía cạnh sau khi thiết kế giải pháp: 1) Chọn tần số ứng dụng phù hợp, tốt nhất là duy trì tần số ứng dụng ở mức 35Hz~40Hz. Nếu tần số thấp, độ tin cậy của phần mềm hệ thống sẽ kém; 2) Lựa chọn phạm vi đo của cảm biến phải phù hợp, nên sử dụng ở mức 60%~70% phạm vi đo, và phạm vi chuyển đổi tín hiệu dữ liệu rộng, điều này có lợi cho việc cải thiện tính tuyến tính; 3) Phương án thiết kế hệ thống cơ khí phải đảm bảo sự tuần hoàn tốt của nguyên liệu, ngoài ra cần đảm bảo thời gian cấp liệu ngắn, và tần suất cấp liệu không nên quá thường xuyên. Thông thường, cần cấp liệu trong khoảng 5 phút đến 10 phút; 4) Thiết bị truyền động của các thiết bị hỗ trợ phải đảm bảo hoạt động ổn định và đường cong tuyến tính tốt. 5. Các vấn đề thường gặp trong toàn bộ quá trình lắp đặt và sử dụng cân đa đầu: Để đảm bảo độ chính xác của cân đa đầu, cần chú ý đến các điểm quan trọng sau trong toàn bộ quá trình lắp đặt và sử dụng: 1) Bệ cân phải được cố định chắc chắn, và cảm biến là các bộ phận có tính đàn hồi, rung động bên ngoài sẽ ảnh hưởng đến chúng. Kinh nghiệm thực tế cho thấy điều cấm kỵ nhất của cân đa đầu trong toàn bộ quá trình sử dụng là nguy cơ rung động từ môi trường tự nhiên; 2) Không được có sự chuyển động xoáy trong môi trường tự nhiên, vì để nâng cao độ chính xác của việc cân, cảm biến được lựa chọn rất thông minh, do đó mọi chuyển động đều sẽ ảnh hưởng đến cảm biến; 3) Các mối nối mềm dẫn điện phía trên và phía dưới phải nhẹ và mềm để tránh thiết bị phía dưới ảnh hưởng đến cân đa đầu gây ra va đập.

Nguyên liệu lý tưởng nhất được sử dụng ở giai đoạn này là loại mịn, mềm và mượt; 4) Khoảng cách kết nối giữa phễu lớn và silo cấp liệu càng nhỏ càng tốt, đặc biệt đối với các vật liệu có độ bám dính tương đối mạnh. Khi khoảng cách kết nối giữa phễu lớn và silo cấp liệu càng dài ở giữa thùng chứa, nguyên liệu càng bám dính nhiều vào thành thùng. Khi nguyên liệu bám dính vào thành thùng đến một mức nhất định, nếu rơi xuống, nó sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến cân đa đầu; 5) Cố gắng tránh tiếp xúc với các vật liệu bên ngoài. Mục đích là để giảm thiểu tác hại của lực tương tác bên ngoài lên thân cân; 6) Tốc độ cấp liệu phải nhanh, vì vậy phải đảm bảo toàn bộ quá trình cấp liệu diễn ra trơn tru. Đối với các nguyên liệu có khả năng lưu thông kém, để tránh tắc nghẽn, giải pháp tốt nhất là thêm bộ khuấy cơ học vào phễu lớn. Điều cấm kỵ lớn nhất là phá vỡ vòm lốc xoáy, nhưng việc khuấy không thể hoạt động liên tục. Lý tưởng nhất là việc trộn và toàn bộ quá trình cấp liệu phải nhất quán, tức là giống như van cửa cấp liệu; 7) Việc thiết lập giá trị giới hạn dưới và giới hạn trên của nguyên liệu cấp liệu cần phải phù hợp. Mật độ biểu kiến ​​trong silo về cơ bản là như nhau. Điều này có thể đạt được bằng cách quan sát cẩn thận sự chuyển đổi tần số của chất xúc tác mềm. Khi mật độ biểu kiến ​​của nguyên liệu thô trong silo về cơ bản là như nhau, hầu hết sự chuyển đổi tần số của chất xúc tác mềm đều không lớn.

Giá trị giới hạn dưới và giá trị giới hạn trên của quá trình cấp liệu phù hợp để cải thiện tính tuyến tính của toàn bộ quá trình cấp liệu. Như đã đề cập trước đó, cân đa đầu hoạt động ở chế độ dữ liệu tĩnh trong quá trình cấp liệu. Nếu quá trình cấp liệu được duy trì, tần số cơ sở của các bộ khởi động mềm phía trước, phía sau, bên trái và bên phải sẽ không thay đổi, và độ chính xác đo lường của toàn bộ quá trình cấp liệu cũng được đảm bảo ở mức cao. Ngoài ra, trong điều kiện đảm bảo mật độ biểu kiến ​​về cơ bản là như nhau, hãy cố gắng tránh việc cấp liệu quá thường xuyên, tức là cố gắng thêm nhiều vật liệu hơn mỗi lần. Hai điều này mâu thuẫn nhau và cần được xem xét.

Đây cũng là cơ sở để đảm bảo độ chính xác của toàn bộ quá trình cấp liệu; 8) Thời gian cài đặt cấp liệu phải phù hợp. Nguyên tắc cài đặt là đảm bảo tất cả nguyên liệu thô đã được đặt lên thân cân, và thời gian cài đặt càng ngắn càng tốt. Như đã nói ở trên, cân đa đầu hoạt động ở chế độ xử lý dữ liệu tĩnh trong thời gian cấp liệu, vì vậy thời gian càng ngắn càng tốt. Thời gian này cũng có thể được xác định bằng cách quan sát cẩn thận. Trong giai đoạn điều chỉnh, trước tiên có thể cài đặt thời gian dài hơn và quan sát xem tổng trọng lượng trên cân không dao động (không dễ tăng) sau mỗi lần cấp liệu hoàn tất, có xu hướng ổn định (tổng trọng lượng trên thân cân giảm dần).

Vậy thì đây là thời điểm thích hợp để cấp nguyên liệu. 6 Kết quả Bài báo giới thiệu chi tiết nguyên lý hoạt động của cân đa đầu và một số vấn đề cần chú ý trong toàn bộ quá trình thiết kế và ứng dụng, đặc biệt là những điểm mấu chốt này trong toàn bộ quá trình ứng dụng, đây là kinh nghiệm quý báu được chia sẻ và tôi mong muốn được chia sẻ với mọi người. Với sự hỗ trợ này, cân đa đầu có thể được ứng dụng mạnh mẽ hơn. Chỉ bằng cách chú ý đến vấn đề điểm mấu chốt này, tính tuyến tính của cân đa đầu mới có thể được đảm bảo, từ đó sản xuất ra các sản phẩm đạt tiêu chuẩn.

Tác giả: Smartweigh – Các nhà sản xuất máy cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Bộ cân tuyến tính

Tác giả: Smartweigh – Máy cân tuyến tính và đóng gói

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Khay Denster

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói dạng vỏ sò

Tác giả: Smartweigh – Máy cân kết hợp

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói Doypack

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói túi sẵn

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói quay

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói thẳng đứng

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói VFFS