如何提高粉體給料技術(shù)的控制精度

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1、如何提高粉體給料技術(shù)的控制精度如何提高粉儺給料技術(shù)晌控制精度陳立明(昆明艾克工業(yè)自動(dòng)化有限公司,昆明650214)粉體的物理流動(dòng)性在多種因素影響下會(huì)呈現(xiàn)大跨度的變化.當(dāng)處于氣粉混合態(tài)時(shí)具有氣液體的高流動(dòng)性和高壓力傳導(dǎo)性.在流通方向壓差大時(shí)易導(dǎo)致沖料自流現(xiàn)象:當(dāng)長(zhǎng)期沉積淤塞時(shí)義具備固體的板結(jié)鐵實(shí)非流動(dòng)性和高壓力阻隔性.結(jié)果容易導(dǎo)致阻塞斷料現(xiàn)象:當(dāng)正常給料呈半流態(tài)時(shí)又會(huì)遇到架拱結(jié)圈的瓶頸效應(yīng).結(jié)果導(dǎo)致限流性欠料,即使不欠料,也會(huì)因?yàn)榱鲃?dòng)性的變化引發(fā)來(lái)料密度與壓力的波動(dòng),結(jié)果導(dǎo)致給料的波動(dòng)性正是因?yàn)榉垠w介質(zhì)在靜動(dòng)態(tài)間具有巨大的動(dòng)力學(xué)差異性.造成目前粉體定量給料的控制誤差太大,直

2、接影響到后續(xù)工藝產(chǎn)質(zhì)量的保證和提升.又進(jìn)一步關(guān)系到企業(yè)的贏利和價(jià)值目標(biāo).如何提高粉體給料的控制精度就成為研究的焦點(diǎn)l理想控制特性理論上.一切定量控制的控制特性最好是一條過(guò)零的直線,方程為:v=kX,見(jiàn)岡1,圖2.Y對(duì)應(yīng)的數(shù)字范同為0一滿量程.X對(duì)應(yīng)的數(shù)字范圍為0～100%.K為比例系數(shù)實(shí)際上.由于控制對(duì)象的慣性作用.控制量變化時(shí)被控制量要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的時(shí)延響應(yīng)過(guò)程后才穩(wěn)定.一般采用電機(jī)調(diào)速系統(tǒng).困含動(dòng)能積累或釋放.為二階慣性環(huán)節(jié).普通螺旋機(jī)在X以10%驅(qū)動(dòng)躍變下.流量Y的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)問(wèn)一般在2s左右理論上,Y與X的關(guān)系呈線性一一對(duì)應(yīng)直線關(guān)系最好.或者兩者問(wèn)雖呈非線性但能保持一一

3、對(duì)應(yīng)曲線關(guān)系.在此理想的控制特性下.只要有帶足夠分度的刻度盤(pán)的電位計(jì).用人工手動(dòng)控制.任何目標(biāo)Y也可容易穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)高精度此特性也稱為開(kāi)環(huán)控制特性2粉體給料裝置的實(shí)際控制特性人們?cè)O(shè)計(jì)了不同一T作原理的粉體驅(qū)動(dòng)控制裝置,如單雙管螺旋機(jī),網(wǎng)盤(pán)轉(zhuǎn)子機(jī),密封皮帶機(jī)等等,雖然都是瞄準(zhǔn)同樣的一一線性對(duì)應(yīng)關(guān)系,然而最終實(shí)際結(jié)果往往卻是一簇隨機(jī)對(duì)應(yīng)的曲線組.最常見(jiàn)的普通螺旋機(jī)的實(shí)際控制特性見(jiàn)圖3.螺旋機(jī)的工作原理是基于滿填充的單位螺距定容積物料輸送由于粉體流動(dòng)性隨機(jī)變化造成的密度變化將導(dǎo)致單位容積質(zhì)量的不同,加上粉體壓力增大時(shí)會(huì)造成超越螺旋運(yùn)動(dòng)速度的隨機(jī)流動(dòng)性前竄.如果螺旋葉殼間隙大時(shí)更加劇

4、了前竄流動(dòng)性的發(fā)展.最終就導(dǎo)致每旋轉(zhuǎn)周期螺距給出的粉體質(zhì)量隨機(jī)不同一般情況下.螺旋正向升程加速時(shí)因流動(dòng)性處于增大過(guò)程,其特性處于低端,但反向回程減速時(shí)流動(dòng)性已大不可遏.其特性就必然上移.呈現(xiàn)明顯的滯環(huán)效應(yīng).而且工作點(diǎn)越高.滯環(huán)效應(yīng)越大.用軍事術(shù)語(yǔ)叫"跳動(dòng)"嚴(yán)重.其控制特性圖呈胖頭大棒狀..當(dāng)采用密封型皮帶機(jī)給料時(shí).由于其直通料路的流動(dòng)性鎖止結(jié)構(gòu)力弱.其特性比普通螺旋更差圓盤(pán)式轉(zhuǎn)子給料機(jī).由于不存在直通料路.流動(dòng)性前竄的因素較小.但問(wèn)題出在含氣粉體對(duì)定容積儲(chǔ)料分格的填充密度變化上.一但粉體含氣量發(fā)生變化.同容積的粉體質(zhì)量必然變化.結(jié)果也好不到那里去普通螺旋機(jī)實(shí)際的控制特性數(shù)

5、學(xué)模型是:圖1理想線性控制特性圖2理想非線性控制特性20111CHINACEMENT65,AUTOMATION自動(dòng)化Y:流量Y:流量滿程滿稗一一一簿.l00%x:控制.一X100%x:控圖3普通螺旋機(jī)的控制特性曲線圖4普通螺旋機(jī)的沖料自流控制特性Y=K×r(P(Y))×X+R(P(Y)一F(Y))結(jié)構(gòu)不能獲得滿填充.造成粉體通道半填充全速運(yùn)其中,r是最后出料單位:作腔的供料填充系數(shù).轉(zhuǎn),嚴(yán)重時(shí)其特性下移表現(xiàn)為阻塞斷料.其本質(zhì)是前值域0～1,它是填充壓力P(主要由卸料倉(cāng)的工作結(jié)構(gòu)端倉(cāng)體卸料不暢產(chǎn)生問(wèn)題.而非給料裝置自身的問(wèn)和倉(cāng)口壓力決定)的正函數(shù):P往往義隨工作流量Y題.在

6、阻塞斷料情況下呈現(xiàn)早飽和的控制特性如下:的增加而增加r=0～0.5R是干擾量.值域0～lO0%Y滿程.一般<50%YR=0滿程.它是最后出料單位工作腔的進(jìn)料填充壓力P和P(Y)=0前竄鎖止力F(主要由給料裝置的T作結(jié)構(gòu)決定)之Y=Kxr(0)xX差的函數(shù).當(dāng)P>F時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生R.當(dāng)P<F時(shí)R=0,而不同情況的控制特性見(jiàn)圖5.其中F往往又隨工作流量Y的增加而減少.而P往Y:流量滿稗爪往又隨工作流量Y的增加而增加,,R在時(shí)域變化呈現(xiàn)的最快頻率或最小周期tr很理想的控制特性/重要,如果tr較大.干擾過(guò)程緩慢.則有機(jī)會(huì)進(jìn)行閉一一環(huán)修正目標(biāo)流量正是由于供料填充系

7、數(shù)r和干擾量R的存在.造成同一控制量x下會(huì)}}J現(xiàn)不同的Y.使Y與x之間失去一一對(duì)應(yīng)的重復(fù)性.這種Y的開(kāi)環(huán)隨機(jī)波動(dòng)幅,簟ll-_pPr欠料時(shí)的控制特性?囊毳■毫馥.Il■度與頻率決定了控制裝置的最終精度...Xi/100%x:轉(zhuǎn)速每當(dāng)前端的料倉(cāng)內(nèi)崩塌形成高流態(tài)含氣高壓粉體阻塞斷料時(shí)的控制特性進(jìn)入給料裝置時(shí).而給料裝置的工作結(jié)構(gòu)不能吸收釋圖5不同情況的控制特性放其壓力和流動(dòng)性.鎖止力又弱.就會(huì)造成粉體沿料有一種情況也常出現(xiàn).當(dāng)螺旋給料機(jī)從額定工作路通道強(qiáng)行前竄形成自流.裝置停機(jī)后還持續(xù)沖出粉流量緊急減速停機(jī)時(shí).一但停止后,其流