如何提高粉体给料技术的控制精度

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1、如何提高粉体给料技术的控制精度如何提高粉傩给料技术晌控制精度陈立明(昆明艾克工业自动化有限公司,昆明650214)粉体的物理流动性在多种因素影响下会呈现大跨度的变化.当处于气粉混合态时具有气液体的高流动性和高压力传导性.在流通方向压差大时易导致冲料自流现象:当长期沉积淤塞时义具备固体的板结铁实非流动性和高压力阻隔性.结果容易导致阻塞断料现象:当正常给料呈半流态时又会遇到架拱结圈的瓶颈效应.结果导致限流性欠料,即使不欠料,也会因为流动性的变化引发来料密度与压力的波动,结果导致给料的波动性正是因为粉体介质在静动态间具有巨大的动力学差异性.造成目前粉体定量给料的控制误差太大,直

2、接影响到后续工艺产质量的保证和提升.又进一步关系到企业的赢利和价值目标.如何提高粉体给料的控制精度就成为研究的焦点l理想控制特性理论上.一切定量控制的控制特性最好是一条过零的直线,方程为:v=kX,见冈1,图2.Y对应的数字范同为0一满量程.X对应的数字范围为0～100%.K为比例系数实际上.由于控制对象的惯性作用.控制量变化时被控制量要经过相应的时延响应过程后才稳定.一般采用电机调速系统.困含动能积累或释放.为二阶惯性环节.普通螺旋机在X以10%驱动跃变下.流量Y的稳态响应时问一般在2s左右理论上,Y与X的关系呈线性一一对应直线关系最好.或者两者问虽呈非线性但能保持一一

3、对应曲线关系.在此理想的控制特性下.只要有带足够分度的刻度盘的电位计.用人工手动控制.任何目标Y也可容易稳定实现高精度此特性也称为开环控制特性2粉体给料装置的实际控制特性人们设计了不同一T作原理的粉体驱动控制装置,如单双管螺旋机,网盘转子机,密封皮带机等等,虽然都是瞄准同样的一一线性对应关系,然而最终实际结果往往却是一簇随机对应的曲线组.最常见的普通螺旋机的实际控制特性见图3.螺旋机的工作原理是基于满填充的单位螺距定容积物料输送由于粉体流动性随机变化造成的密度变化将导致单位容积质量的不同,加上粉体压力增大时会造成超越螺旋运动速度的随机流动性前窜.如果螺旋叶壳间隙大时更加剧

4、了前窜流动性的发展.最终就导致每旋转周期螺距给出的粉体质量随机不同一般情况下.螺旋正向升程加速时因流动性处于增大过程,其特性处于低端,但反向回程减速时流动性已大不可遏.其特性就必然上移.呈现明显的滞环效应.而且工作点越高.滞环效应越大.用军事术语叫"跳动"严重.其控制特性图呈胖头大棒状..当采用密封型皮带机给料时.由于其直通料路的流动性锁止结构力弱.其特性比普通螺旋更差圆盘式转子给料机.由于不存在直通料路.流动性前窜的因素较小.但问题出在含气粉体对定容积储料分格的填充密度变化上.一但粉体含气量发生变化.同容积的粉体质量必然变化.结果也好不到那里去普通螺旋机实际的控制特性数

5、学模型是:图1理想线性控制特性图2理想非线性控制特性20111CHINACEMENT65,AUTOMATION自动化Y:流量Y:流量满程满稗一一一簿.l00%x:控制.一X100%x:控图3普通螺旋机的控制特性曲线图4普通螺旋机的冲料自流控制特性Y=K×r(P(Y))×X+R(P(Y)一F(Y))结构不能获得满填充.造成粉体通道半填充全速运其中,r是最后出料单位:作腔的供料填充系数.转,严重时其特性下移表现为阻塞断料.其本质是前值域0～1,它是填充压力P(主要由卸料仓的工作结构端仓体卸料不畅产生问题.而非给料装置自身的问和仓口压力决定)的正函数:P往往义随工作流量Y题.在

6、阻塞断料情况下呈现早饱和的控制特性如下:的增加而增加r=0～0.5R是干扰量.值域0～lO0%Y满程.一般<50%YR=0满程.它是最后出料单位工作腔的进料填充压力P和P(Y)=0前窜锁止力F(主要由给料装置的T作结构决定)之Y=Kxr(0)xX差的函数.当P>F时随机产生R.当P<F时R=0,而不同情况的控制特性见图5.其中F往往又随工作流量Y的增加而减少.而P往Y:流量满稗爪往又随工作流量Y的增加而增加,,R在时域变化呈现的最快频率或最小周期tr很理想的控制特性/重要,如果tr较大.干扰过程缓慢.则有机会进行闭一一环修正目标流量正是由于供料填充系

7、数r和干扰量R的存在.造成同一控制量x下会}}J现不同的Y.使Y与x之间失去一一对应的重复性.这种Y的开环随机波动幅,簟ll-_pPr欠料时的控制特性?囊毳■毫馥.Il■度与频率决定了控制装置的最终精度...Xi/100%x:转速每当前端的料仓内崩塌形成高流态含气高压粉体阻塞断料时的控制特性进入给料装置时.而给料装置的工作结构不能吸收释图5不同情况的控制特性放其压力和流动性.锁止力又弱.就会造成粉体沿料有一种情况也常出现.当螺旋给料机从额定工作路通道强行前窜形成自流.装置停机后还持续冲出粉流量紧急减速停机时.一但停止后,其流