IPA称重仪的应用

    在聚酯工艺生产中,浆料的配制是极为重要的,为此设计了浆料配制的摩尔比控制回路。在摩尔比控制中,TPA物料的测量与控制是至关重要的,文献[1]中已详细地对其工作原理及影响测量精度的原因进行了分析,而在瓶级切片中需加入IPA物料,IPA是一种白色粉末状物质。它是作为第三单体参加反应,同样也参与摩尔比控制。由于其添加量相对于TPA来讲要小得多,而IPA计量和控制的精确程度将直接影响到瓶级切片粒子后加工性能,因此对IPA计量和控制精度要求更高,Schenck公司生产的型IPA称重仪,是根据失重原理工作的。

    1　IPA称重仪的结构^[1]

    IPA称重仪是1台包括了变送器、调节器和执行机构的称重系统,图1为IPA称重仪的结构图。

    在储存料斗中的IPA物料,经上部再充填阀Y201,下部再充填阀Y211,依靠重力作用下落到配料斗中,在配制料斗的支架下面安装了荷载传感器(Load cell),荷载传感器是由压敏电阻组成的一个桥路,当承载在荷载传感器上的重力变化时,引起桥路输出电压(毫伏)的变化,从而感受到配料斗内IPA物料质量的变化。

    当配料斗中IPA物料充满时(即配料斗荷载传感器感受到质量为mmax),仪表将自动关闭再充填阀。IPA物料通过螺杆喂料器旋转从配制料斗的下部排出至浆料罐,螺杆喂料器马达是由变频器驱动的,通过控制其转速大小从而达到改变其喂料量。由于螺杆喂料器连续不停地排放,导致配料斗中IPA物料量越来越少,当配制料斗荷载传感器感受到的质量为mmin时,仪表自动打开再充填阀,IPA物料从储存料斗经再充填阀流向配料斗。

    因此,配料斗内IPA物料是一罐接一罐往外输送到浆料罐,再充填阀受配制料斗内IPA物料的质量m的控制周而复始地打开或关闭。螺杆喂料器则是连续运转的,即不论再充填阀处于打开还是关闭状态,螺杆喂料器始终往外排料。

   2　测量原理

    要想控制IPA的加料量,首先要测出IPA流量的大小。它是采用失重原理测量的,即仪表并不直接测出排放装置(螺杆喂料器)排出量的大小,而是测量配料斗中m的减少量,然后计算出流量的大小。

    如,在t0时刻,配料斗的质量为m0,而过了一个Δt时刻,配料斗的质量由于排放而减少为m1,那么在Δt时间间隔内,流量大小则为

    q_m=(m0-m1)/Δt(1)

    当Δt间隔足够小时,那么由式(1)计算出的流量值则具有足够高的精度。图2所示为IPA称重仪控制系统原理图

    从图2中可见,荷载传感器测出配制料斗的质量,然后通过A/D(模/数)转换器,转化成数字量,A/D输出送到差分电路,获得流量信号,并经过低通滤波器,去除干扰信号,就得到流量的实际信号(ACT)并作为主调节器(RP)的测量值(PV)。