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隨著市場對糧食包裝計量要求的提高 , 計量精度高、功能強大、 操作簡單、 性能穩(wěn)定的糧食定量包裝秤已成為許多糧食加工企業(yè)的首選。怎樣減少計量誤差、 提高計量精度是擺在我們面前的新課題。

一、 計量誤差的種類及形成原因

計量過程中產(chǎn)生的計量誤差主要有:

1. 機械動作誤差。 由于機械結(jié)構(gòu)是在控制系統(tǒng)指令下執(zhí)行動作 , 因此 , 從下達指令到機械動作完成就存在一個動作延時 , 在這個時間段內(nèi)就會多出一計量值而產(chǎn)生誤差 , 影響定量包裝計量的準確性。

已知 , 在時間 t和物料流速 V一定時 , 物料通過一個截面積 F 的容器時的物量 Q 為:

Q= F V t ①

其中: Q—— 物料量 (kg)

F—— 截面積 ( m 2 )

V —— 物料的流速 ( kg / m 2 · s )

t—— 時間 (s)

設(shè)進料門從開啟到完全關(guān)閉時 , 所需要的時間為 Δt,即動作延長時間 , 則下料量 ΔQ 為ΔQ = F · V · Δt

ΔQ 即為機械動作延時所引起的偏差量。

2. 物料落差產(chǎn)生的誤差。 物料落差是指進料門關(guān)閉后 ,從進料門到計量斗物料表面空間的殘余物料量產(chǎn)生的計量偏差。因為該空間中所含的物料量在理論上是一個很復雜的推導計算過程 , 為了分析的簡便 , 可以近似認為:

Q 落差 = F h r ②

其中: Q 落差 —— 落差量 ( kg )

F—— 出料口的截面積 (m 2 )

h—— 出料口到料面的高度 (m)

r —— 物料的容重 ( kg / m 3 )

從式②中可推論出 ,落差量與出料口的面積和落差高度成正比關(guān)系 , 即出料口面積越大 , 落差高度越高 , 物料的落差量越大 , 反之亦反。因此 , 在設(shè)計中應(yīng)盡量減少出料口的截面積和落差高度。

3.物料過沖量引起的過沖誤差。當物料從高處落到物體表面時 , 由于動量的存在 , 物料對物體會產(chǎn)生一個沖擊力。在計量過程中 , 物料從進料斗落到計量斗時 , 就會對計量秤斗產(chǎn)生一個沖擊力 , 而使計量值發(fā)生改變 , 由此產(chǎn)生了過沖誤差。

從理論力學公式可計算出物料下落時對物體表面產(chǎn)生的沖擊力 N:

其中: N—— 物料的沖擊力

m—— 某一時刻物料的質(zhì)量 (kg)

g —— 重力加速度 ( m / s ² )

h —— 出料口到秤斗料面的高度 ( m )

f —— 沖擊作用時間 (s)

由于沖擊力的存在 , 設(shè)計時 , 就應(yīng)盡量減小出料口到計量斗的高度 , 同時在設(shè)計電腦控制軟件程序時 , 必須考慮機構(gòu)的穩(wěn)定時間 , 使計量避免沖擊力的影響。

4. 電氣干擾產(chǎn)生的誤差。 設(shè)備在使用時 , 由于現(xiàn)場環(huán)境的干擾 , 會使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生偏差而造成計量上的偏差。這些干擾主要來源于: 靜電干擾、 電源電壓干擾和電磁波干擾。 通常的辦法是使控制軟件和硬件相結(jié)合來排除這些干擾 , 如在信號傳輸線路采用屏蔽電纜 , 軟件上采用軟件濾波等方式。

二、 在電子定量包裝秤設(shè)計中控制計量誤差的具體措施

在實際設(shè)計中 , 主要是從進料機構(gòu)和控制系統(tǒng)二個方面解決。

1. 進料機構(gòu)的設(shè)計。 電子定量包裝秤的進料機構(gòu)是保證計量準確的關(guān)鍵機構(gòu)。根據(jù)以上分析 , 進料機構(gòu)的設(shè)計必須首先考慮下料的準確 , 有效地減少機械動作誤差、物料落差和過沖量誤差。目前 , 國內(nèi)市場上同類產(chǎn)品大都采用了多級給料方式 , 通過對氣缸動作的控制 , 實現(xiàn)大、中、 小開門 , 從而完成物料的快、 中、 慢三級給料 , 或快、慢二級給料。 我省中冠電子公司生產(chǎn)的 TKZB 系列定量包裝秤采用了快、 中、 慢三檔進料方式 , 通過公式①我們可以清楚地比較采用一檔給料和三檔給料的機械延時誤差的優(yōu)劣。 采用三檔給料方式中慢料給料時的出料口截面積 F 慢 設(shè)定值是快速給料 F 快 的 1/16, 而給料時間 t 慢是快速給速時間 t 快 的 1/3, 則

 ΔQ _慢 = F _慢 · V· t _慢 = 1/16F _快 · V· 1/3t _快= 1/48F _快 · V· t _快

也就是說 , 機械動作的延時誤差 , 三檔給料方式只有一檔快速給料方式的 1/48, 大大地提高了定量控制精度。

同時, 在進料機構(gòu)設(shè)計時 , 采用小開門慢速給料也可以有效地減少物料的落差量和過沖量, 從而提高計量精度。

2. 自動控制系統(tǒng)的精度控制。 一般控制系統(tǒng)設(shè)置了自動控制和手動控制 2種控制方式。 手動控制方式主要是用于設(shè)備的調(diào)試和檢修 , 自動控制方式主要用于正常稱量過程的自動控制。

在設(shè)計自動控制系統(tǒng)軟件時 , 為了控制計量過程中的諸多誤差因素 , 在程序中設(shè)置了以下功能: ①自動落差修正。由于在實際應(yīng)用中落差是隨機的 , 所以在控制軟件設(shè)計時采用自動落差修正 , 動態(tài)跟蹤并自動修正 , 大大地提高了計量精度。②過沖量的抑制。控制系統(tǒng)設(shè)計時 , 可采用時緩時采樣方式 , 以避開最大料流沖擊產(chǎn)生的最大過沖量 , 有效地降低其過沖誤差。③自動校零。設(shè)置該功能可在允許的清零范圍內(nèi)對計量斗中的殘留量進行補償。若殘留物重量超出清零范圍則報警 , 操作者則可及時地解決。④超量與欠量報警。即每秤計量完畢 , 計算機將實際重量與目標重量進行比較。 若實際重量> 目標值+允差 , 則發(fā)出超量報警 ; 若實際重量 <目標值 - 允差 , 則發(fā)出欠量報警 , 操作者可及時解決問題 , 不會將超差產(chǎn)品混入包裝成品之中。

自動控制程序為: 首先啟動大投 , 中投及小投信號 ,進行快速加料 , 當稱重值> 大投值時 , 關(guān)閉大投信號進行中速加料 ; 當稱量值 > 中投值時 , 關(guān)閉中投信號 , 進行慢速加料 ; 當稱重值 > 目標值- 落差值時 , 停止加料 , 輸出定值 ; 此時 , 若收到夾袋信號 , 則輸出卸料信號 , 反之則等待夾袋; 當稱重信號<近零值時 , 則發(fā)出關(guān)閉卸料信號 , 延長一定時間 , 發(fā)出松袋信號 , 并啟動下一個計量循環(huán)。

經(jīng)過長時間的實際生產(chǎn)考核和省計量檢測站測試表明 , 該控制系統(tǒng)功能強大、 可靠 , 計量精度、 各項技術(shù)指標都達到或超過國家計量規(guī)程和有關(guān)計量標準的要求 ,在控制計量誤差上采用的各種措施是行之有效的。

 

 

 

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