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1前言
配料工序是化工生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是化工生產(chǎn)的源頭工序。配料質(zhì)量控制的優(yōu)劣直接關(guān)系著下游生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。如果配制料液的質(zhì)量達(dá)不到要求，輕則造成原料、能源的浪費(fèi)，重則影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率，并且有些重要生產(chǎn)崗位的配料失誤甚至?xí)o整個(gè)生產(chǎn)釀成事故。所以應(yīng)對(duì)配料過(guò)程的質(zhì)量控制給予足夠重視。配料自動(dòng)控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用可以提高配料質(zhì)量,也大大減輕了崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。
2利用流量計(jì)實(shí)現(xiàn)配料自動(dòng)化
實(shí)際生產(chǎn)中常見(jiàn)的配料自動(dòng)控制是利用流量計(jì)測(cè)量物料的加入量，然后根據(jù)配制比例來(lái)控制各物料的加量，如圖1所示。

圖1流量配料系統(tǒng)

其原理是：配料開(kāi)始時(shí)，流量累積控制器(QIC01.QIC02)控制進(jìn)料閥門(mén)(VII、VI2)打開(kāi),直到物料m1.m2的累積流量分別達(dá)到各自的設(shè)定值時(shí)關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén),完成配料過(guò)程。
在這一系統(tǒng)中流量計(jì)是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于配料過(guò)程需要準(zhǔn)確計(jì)量各物料的加量，所以首先要選擇高精度的流量計(jì)，如電磁流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等，這些流量計(jì)價(jià)格昂貴，成本較高;其次流量計(jì)的選擇要根據(jù)物料的物理特性、化學(xué)特性來(lái)選擇各自合適的流量計(jì)。通常流量計(jì)的使用精度會(huì)受到各種客觀(guān)因素的影響，如管道中流體狀態(tài)，物料結(jié)垢、結(jié)晶，溫度變化，氣泡存在等都對(duì)流量計(jì)的測(cè)量精度產(chǎn)生不同程度的影響。另外，流量計(jì)有其可測(cè)流速范圍，而配料管道的流速變化很大，也使其使用精度降低。
可見(jiàn),使用流量計(jì)實(shí)現(xiàn)配料控制比較困難，而且控制精度也不能很好地保證。
3利用稱(chēng)重儀表實(shí)現(xiàn)配料自動(dòng)化
3.1稱(chēng)重儀表的組成及工作原理
通常稱(chēng)重儀表由稱(chēng)重傳感器(WZ)、稱(chēng)重變送器(WT)、稱(chēng)重控制器(WIC)組成，如圖2所示。

圖2稱(chēng)重測(cè)量原理
稱(chēng)重傳感器由金屬?gòu)椥栽倔w和與其相連的電阻應(yīng)變片(DMS)構(gòu)成，四只DMS組成一個(gè)惠斯通電橋。被測(cè)物的重力G使彈性元件產(chǎn)生形變e，這一形變引起DMS的延伸，壓縮形變e。
根據(jù)虎克定律，彈性形變與外力成正比：
e!G
根據(jù)電阻應(yīng)變效應(yīng)理論:DMS的相對(duì)變化
("")/"與形變e成正比：
(")/"=$e
式中，$為應(yīng)變片靈敏系數(shù)。
因此("")/"!G
惠斯通電橋的不平衡電壓UM=
(""/")Uref
所以Um!G
只要測(cè)量Um，經(jīng)過(guò)放大、變送并經(jīng)稱(chēng)重控制器處理后便可得到被測(cè)物的重量G。
3.2稱(chēng)重配料系統(tǒng)
利用稱(chēng)重儀表組成的配料系統(tǒng)如圖3所示。

圖3稱(chēng)重配料系統(tǒng)

其基本原理是：首先根據(jù)配制比例設(shè)定各物料的加量值，由稱(chēng)重控制器或PLC順序執(zhí)行各種物料的加料,通過(guò)稱(chēng)重儀表檢測(cè)此物料的加入量直到此種物料加量達(dá)到設(shè)定值時(shí)關(guān)閉此物料的進(jìn)料閥門(mén)，完成此物料的加量后進(jìn)入下一種物料的加入過(guò)程，直到所有的物料按照設(shè)定加量值加量完畢結(jié)束配料。
其具體的控制程序流程如圖4所示。

3.3稱(chēng)重配料系統(tǒng)的特點(diǎn)
經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，利用稱(chēng)重儀表實(shí)現(xiàn)配料自動(dòng)化有很多優(yōu)點(diǎn)，列舉如下。
3.3.1實(shí)現(xiàn)質(zhì)量配比
由于稱(chēng)重儀表測(cè)量的是物料的重量G，因?yàn)镚=mg，故G,：G-：…：G"=m,:m-:…：mn，所以稱(chēng)重配料系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)各物料的質(zhì)量比例配制?；どa(chǎn)中質(zhì)量計(jì)量比體積計(jì)量更優(yōu)越。3.3.2萬(wàn)方儀表差值計(jì)量，克服系統(tǒng)誤差
所有物料的加量都是通過(guò)同一臺(tái)稱(chēng)重儀表進(jìn)行檢測(cè)，并且各物料的加量控制是靠稱(chēng)量值的前后差值計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。即使稱(chēng)重儀表的零點(diǎn)產(chǎn)生漂移，其用差值表示的加量仍是準(zhǔn)確的，也就保證了配制比例準(zhǔn)確。

圖4稱(chēng)重配料系統(tǒng)控制流程

當(dāng)儀表的零點(diǎn)和量程同時(shí)發(fā)生變化后，能否嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的配制比例呢？現(xiàn)討論如下：
設(shè)稱(chēng)重儀表輸入輸出的關(guān)系為丁=+,,，M-兩種物料之間的配制比例為H，
—=丁2一)1#$+_$+=+-一+=G-(,)*1一$+—$++1—+.G1式中，G-、G1分別為M-、Mi的加量。
當(dāng)儀表零點(diǎn)量程變化后輸入輸出的關(guān)系為：
*=$+0"
仍按原設(shè)定值進(jìn)行加料控制，則：
H_*2—*1    (/+‘2+")-(/+1+"
*1一*.    ($+1+")一($+.+")
#+2一+1=G    (2)
+1一+.G1
式中，G'-'G)為M2,M1的實(shí)際加量。
由(1),(2)式可見(jiàn)，雖然G1"GZ1，G2"G‘2，但是甘=G=H
可見(jiàn)儀表的零點(diǎn)、量程即使同時(shí)改變后，稱(chēng)重系統(tǒng)仍可實(shí)現(xiàn)M］、M2之間準(zhǔn)確的配制比例，從而保證了生產(chǎn)的安全。
3.3.3系統(tǒng)具有易擴(kuò)展性
稱(chēng)重配料系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)液體物料的配制，還可以應(yīng)用于固、液物料的混合配制，而且可以實(shí)現(xiàn)向外供料的計(jì)量和控制，所有這些功能均只需增加相應(yīng)的閥門(mén)，增添相應(yīng)的控制程序便可以方便地實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖5。

圖5擴(kuò)展稱(chēng)重配料系統(tǒng)
圖5中,A部分是多路液體物料添加部分;B萬(wàn)方數(shù)據(jù)部分是固體（常為粉狀）物料添加部分;C部分是配制液分配控制部分。
3.3.4系統(tǒng)的可靠性高,精度穩(wěn)定且調(diào)校方便
稱(chēng)重傳感器是通過(guò)電阻應(yīng)變片電阻的微小變化來(lái)測(cè)量重力的，幾乎沒(méi)有機(jī)械行程，并且靈敏元件本身封裝在彈性元件內(nèi)部屬于全密封式結(jié)構(gòu)，不與工藝介質(zhì)接觸，不受料液結(jié)垢、結(jié)晶、腐蝕等影響，精度能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。稱(chēng)重系統(tǒng)的調(diào)校也很方便。只需用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或定量的水便可方便地對(duì)儀表進(jìn)行校驗(yàn)。
3.3.5安裝方便
稱(chēng)重傳感器的安裝要求:①配料罐的出入口使用軟連接裝置;②多個(gè)傳感器受力平衡,而對(duì)流量計(jì)要求的如直管段、管道粗糙度、流體狀態(tài)整形、流體中存在氣泡等沒(méi)有關(guān)系。
4結(jié)論
稱(chēng)重儀表做為檢測(cè)和控制手段在配料過(guò)程中的應(yīng)用，能夠很好地解決利用流量計(jì)實(shí)現(xiàn)配料自動(dòng)化過(guò)程中存在的使用精度較低，長(zhǎng)期穩(wěn)定性不好等弊病，同時(shí)又具有安裝調(diào)試方便，易擴(kuò)展，克服零漂，準(zhǔn)確、直接實(shí)現(xiàn)質(zhì)量配比，可靠性高等優(yōu)越性。

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