СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА "РИНТА" Российский патент 1995 года по МПК G01G13/00 

Изобретение относится к способам весового дозирования и может быть использовано в различных технологических процессах.

Известны способы непрерывного весового дозирования, например, с использованием взвешивания участка транспортной ленты конвейерных весов [1]. Основным недостатком указанного способа являются низкие метрологические характеристики непрерывного весового дозирования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, описанный в [2], при котором бункер-накопитель непрерывного действия загружают дискретными дозами материала и устанавливают постоянную заданную массовую скорость выгрузки материала из бункера-питателя.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются низкая точность и сложность реализации. Указанные недостатки обусловлены следующими основными причинами: масса бункера из-за наличия двигателей, кабелей и т.д. существенно превышает массу материала в нем; оценка массы производится в динамике по ее изменению в фиксированные отрезки времени.

Целью изобретения является повышение точности дозирования и упрощение реализации способа.

Цель достигается тем, что массу каждой дискретной дозы устанавливают постоянной, загрузку дискретных доз производят с постоянным циклом, обеспечивающим заданную усредненную весовую производительность, в каждом цикле загрузки бункера-питателя измеряют интервал времени t₁ от момента, соответствующего верхнему заданному значению уровня продукта в бункере, до момента, соответствующего нижнему заданному значению уровня, и интервал t₂ от момента, соответствующего нижнему заданному значению уровня, до начала загрузки бункера в следующем цикле и устанавливают объемную производительность питателя непрерывного действия в зависимости от знака и величины разности между интервалом t₁ и уставкой t_о - временем выгрузки материала от верхнего до нижнего уровня, которую изменяют в зависимости от величины t₂, если последняя выходит за установленные пределы.

На чертеже схематически представлено устройство для реализации способа непрерывного весового дозирования материала.

Устройство содержит дискретный весовой дозатор 1, бункер 2 с питателем 3 непрерывного действия. Бункер оснащен двумя сигнализаторами 4, 5 уровня и по внутреннему объему не превышает двух-, трехкратный объем дискретной дозы. В районе уровней В и С (в местах постановки сигнализаторов уровней) бункер выполняется, как правило, цилиндрическим с диаметром, несколько превышающим критический диаметр сводообразования сыпучего вещества. Чтобы уменьшить диаметр сводообразования и увеличить точность фиксации уровней, можно накладывать на бункер вибрационные воздействия.

Способ непрерывного весового дозирования материала реализуется следующим образом.

Дискретный весовой дозатор с постоянным циклом загружает в бункер 2 дискретные дозы материала постоянной массы, а питатель 3 с регулируемой производительностью производит непрерывную разгрузку бункера 2.

Рассмотрим работу устройства, приняв за начало цикла сигнал на загрузку в бункер 2 дискретной дозы материала.

После загрузки дискретной дозы уровень материала в бункере 2 максимальный (уровень А). В дальнейшем за счет разгрузки бункера 2 уровень в нем понижается и достигает верхнего заданного значения В, что фиксируется сигнализатором 4 уровня. При дальнейшем понижении уровня материала достигается нижний заданный уровень С, что фиксируется сигнализатором 5, и в дальнейшем достигается минимальный уровень D (к моменту выдачи сигнала на загрузку очередной дискретной дозы). Далее следует загрузка очередной дозы массы материала и цикл повторяется.

В течение цикла измеряют время t₁ от момента, соответствующего верхнему заданному уровню В материала, до момента, соответствующего нижнему заданному уровню С материала, и время t₂ от момента, соответствующего нижнему заданному уровню С материала, до начала загрузки бункера.

Кроме того, до начала измерений времени t₁ и t₂ задают установку времени t_o выгрузки материала от верхнего до нижнего уровня и интервал времени t от момента, соответствующего нижнему уровню С материала в бункере, до начала его загрузки в бункер в следующем цикле, а выгрузку материала из бункера осуществляют с фиксированной скоростью.

Измеренные величины времени t₁ и t₂ сравнивают с t_o и t соответственно и при несовпадении t₁ c t_o изменяют фиксированную скорость выгрузки, а при несовпадении t₂ c t корректируют t_o. Значение t_o для данного материала устанавливают при пуске устройства.

Величину t_o определяют по формуле
t_o= где S - площадь поперечного сечения бункера-накопителя;
h - разность уровней В и С;
γ- средняя насыпная плотность сыпучего материала;
G - массовая скорость выгрузки материала из бункера-накопителя.

Необходимость корректировки величины t_o объясняется следующим. Система управления дозатора в первую очередь следит за тем, чтобы t₁ соответствовало t_o с целью поддержания заданной массовой производительности. Однако массовая производительность равна заданной только в том случае, если насыпная плотность сыпучего материала будет постоянной и равной среднему ее значению. В противном случае происходит накопление ошибки, что, в частности, приводит к изменению величины t₂. Если t₂ стало меньше наименьшего предельного значения (в пределе - равным нулю), значит, насыпная плотность уменьшилась и вследствие этого уровни А и D недопустимо повысились, поэтому необходимо уменьшить уставку t_o на дискретную величину Δ t_o, при этом t₁ сразу же станет больше нового значения t_o и система управления увеличит объемную производительность питателя непрерывного действия, тем самым компенсируя уменьшение плотности сыпучего продукта, и соответственно уровни А и D начнут понижаться. Если после корректировки t_o величина t₂ по-прежнему меньше предельно установленного значения, уставку t_o снова уменьшают на Δ t_o и т.д., пока t₂ не войдет в пределы установленного допуска. Если уровень D понизится ниже заданного значения (t₂ стало больше наибольшего предельного значения), значит, уровни А и D недопустимо понизились и необходимо увеличить уставку t_o и при всех равных условиях система управления вынуждена будет уменьшить объемную производительность, возвращая систему к номинальному состоянию.

Данная система гарантирует с высокой точностью среднюю массовую производительность, и отклонение мгновенной массовой производительности от средней зависит от шага изменения уставки и пределов изменения t₂.

Пример конкретной реализации способа непрерывного весового дозирования материала (данные ориентировочные). Время цикла, t_ц, с 20 Значение уставки, t_o, с 12 Шаг изменения уставки, Δ t_o, с 0,1 Пределы изменения t: наибольшее t_2max, c 5,5 наименьшее t_2min, c 4,5
В определенный момент функционирования системы временные интервалы составляют: t₁ = 12,1 c; t₂ = 4,6 c.

В соответствии с величиной разности t₁-t_o = 0,1 c увеличивают объемную производительность питателя непрерывного действия, например, на 1% (корректировку производительности питателя производят в период времени, соответствующий изменению уровня материала от уровня С до уровня D). Величину уставки t_o не изменяют, поскольку t_2min < t₂ < t_2max.

Положим, в следующем цикле функционирования системы получены результаты t₁= = 12,1 c; t₂ = 4,3 c.

В соответствии с величиной t₁-t_o = 0,1 c производительность питателя увеличивают в конце цикла, например, еще на 1%. После достижения уровня D изменяют величину уставки t_o (уменьшают ее на Δ t_o), поскольку t₂ < t_2min
t_o = 12-0,1 = 11,9 c
Положим, что в результате в следующем цикле получены значения t₁ = 12 c; t₂ = 4,4 c.

В соответствии с величиной t₁-t_o = 0,1 c, производительность питателя увеличивают еще на 1%, после достижения уровня D снова уменьшают уставку на Δ t_o, поскольку t₂ < t_2min
t_o = 11,9-0,1 = 11,8 c
В следующем цикле t₁ = 11,8 c; t₂ = 4,6 c.

Так как t₁-t_o = 0, объемную производительность дозатора не изменяют. Величину уставки также не изменяют, поскольку t_2min < t₂ < t_2max.

Данный способ гарантирует высокую точность средней массовой производительности за счет загрузки дозатора дискретными дозами продукта с постоянным циклом, а отклонение мгновенной массовой производительности от среднего значения устанавливается в зависимости от шага изменения уставки t_o и предела изменения интервала времени t₂.

Использование: в способах весового дозирования. Сущность изобретения: для повышения точности дозирования и упрощения в способе непрерывного дозирования материала массу каждой дискретной дозы устанавливают постоянной по весу, загрузку дискретных доз производят с постоянным циклом, в каждом цикле загрузки бункера-питателя измеряют интервал времени t₁ от момента, соответствующего верхнему заданному знасению уровня продукта в бункере, до момента, соответствующего нижнему заданному значению уровня, и интервал t₂ от момента, соответствующего нижнему заданному значению уровня, до начала загрузки бункера в следующем цикле и устанавливают объемную производительность питателя непрерывного действия в зависимости от знака и величины разности между интервалом t₁ и установкой t₀ - времени выгрузки материала от верхнего до нижнего уровня. 1 ил.

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА "РИНТА".

Способ непрерывного весового дозирования материала, заключающийся в загрузке материала в бункер и последующей его выгрузке с фиксированной скоростью, отличающийся тем, что задают верхний и нижний уровни материала в бункере, уставку времени t₀ выгрузки материала от верхнего до нижнего уровня, интервал времени t от момента, соответствующего нижнему уровню материала в бункере, до начала его загрузки в бункер в следующем цикле, а материал в бункер загружают фиксированной по массе дозой, причем в процессе выгрузки измеряют время t₁ от момента, соответствующего верхнему уровню материала, до момента, соответствующего нижнему уровню материала, и время t₂ от момента, соответствующего нижнему уровню материала, до начала загрузки бункера, и сравнивают их с t₀ и t соответственно и при несовпадении t₁ с t₀ изменяют фиксированную скорость выгрузки, а при несовпадении t₂ с t корректируют t₀.