基于变频技术的高黏性流体动态称重系统

　　0　引言

　　动态称重技术的应用日益普及,工业生产中要求对不同物态的原料都能够实现精确的动态称量。对于固态原材料使用皮带秤实现动态称量[1],并且称重精度能够满足生产要求,这一方面西门子公司的全自动固体原料动态称重系统在工业上有着广泛的应用;在液态原料的动态称重中,非黏性液态原料使用流量计或齿轮泵可以实现精确的动态计量,这在食品加工、医药生产、溶剂配制等诸多领域都有广泛地应用[2];而对于一些黏度高达10 000 cps(1 cps=10-3Pa·s)的液体原料,使用流量计是很难实现精确计量,使用双速阀门供料呈阶梯状而且滞后严重,仍然存在精度不够的问题。特别在浸润剂配方流程控制过程中,同时要对多种高黏性原料精确称重和配制,这样使用普通的称重方法无法实现。

　　浸润剂对于生产出高质量玻璃纤维是至关重要的,而在浸润剂的配制过程中,黏性原料的称重精度直接决定着浸润剂质量的好坏,因此间接地决定着玻璃纤维的质量。配制一种浸润剂所需的原料种类多,同时具有高黏性特点,因此面临着高黏性流体动态称重精度问题。以浸润剂的配制为背景,对高黏性流体的动态称重进行研究。因原料加料机构和控制算法是确保称重准确度和称重速度不可缺少的必要条件,因此提出利用高黏度变频泵来实现黏性流体的无级供给,采用差值补偿和测定最小流量的算法控制称重过程,满足了精度要求。

　　1　影响高黏性流体称重精度的主要因素分析及对策

　　1. 1　原料的供给方式

　　非黏性流体的动态称重过程中,原料的供给方式一般都是恒速供料,或者采用双速阀门控制双速供料。由于被控物料响应速度快,便于控制称重精度,这种方法对于非黏性流体并且称重精度要求不高的场合有着广泛的应用。高黏性流体物料表面有很大的张力和吸附力,会在泵和管道内侧吸附积累,严重阻碍液体流速,并且滞后严重,难于实时控制,使用恒速或双速供料方式很难达到要求的称重精度。

　　针对浸润剂配方的生产精度要求,考虑黏性原料的滞后性和称重精度指标,该研究提出了以高黏度变频泵供料,通过变频调速技术控制泵的转速,实现对黏性原料的无级调速供给,根据质量偏差实时地调节供给速度,接近目标值时采用小流量供料,保证称重精度。

　　1. 2　物料下落冲击力

　　称量时由于流体下落到秤斗的过程中必然会对秤斗有一定的冲击力,因此动态称量质量要大于实际质量,而且随着管道口离容器距离的增大和物料流速的增大,冲击力给测量结果带来的影响会进一步增大。冲击力同时是一个变化的量,因此必须消除冲击力给测量结果带来的影响。