XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Введение

В настоящее время все больше и больше производств оборудуются конвейерными весами и ленточными дозаторами, чтобы упростить и увеличить работу на предприятии. Конвейерные весы и ленточные дозаторы производятся всевозможными фирмами от именитых брендов до малоизвестных фирм из провинциальных городов.

Весоизмерение в условиях транспортерной ленты применяется во многих технологических процессах от производства всевозможных видов продукции, где необходимо точно подавать необходимые ингредиенты в нужном количестве, до конечной расфасовки полученного товара в различную тару от мешков до ж\д вагонов

Главными задачами является: изучить конструкции весового оборудования, разобрать схемы систем автоматизации весового оборудования, узнать определенные действия для корректной работы весов при их пусконакладке, выявить суть периодической поверки.

Цель настоящей работы заключается: провести аналитический обзор устройств автоматизированной системы измерения масс в движении в условиях транспортной ленты. https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Конструкции весового оборудования

Конвейерные весы и ленточные дозаторы производятся всевозможными фирмами различной конструкции.

На рисунках 1 и 2 приведены виды конструкций конвейерных весов и ленточного дозатора. https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feede

Рисунок 1 - Конвейерные весы

Рисунок 2 - Ленточный дозатор

Для измерения массы в движение в условиях конвейерной ленты нужно измерить несколько основных параметров.

Текущая нагрузка на весовой платформе. Её измерение производится с помощью тензодатчиков. Напряжение на выходе тензодатчиков изменяется в зависимости от приложенного к ним усилия. Значение текущей нагрузки измеряется в килограммах на метр кг\м (отношение массы в килограммах к длине весовой площадки).

Прибор преобразует сигналы тензометрических датчиков веса в цифровой код, вычисляет текущую нагрузку на каждый датчик в соответствии с номиналом и чувствительностью датчиков, заданных в параметрах прибора. При использовании датчиков веса с разной чувствительностью, возможно выполнение балансировки, позволяющей скорректировать значения чувствительностей датчиков таким образом, чтобы показания прибора не зависели от положения нагрузки относительно положения датчиков веса.

Рисунок 3 - Внешний вид тензодатчика

Текущая скорость движения конвейерной ленты измеряется путем деления длины ленты на время её оборота, либо более точно датчиком скорости. Обычно применяется импульсный датчик скорости, выдающий определенное количество импульсов на один оборот. Скорость измеряется в метрах в секунду м\с.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Рисунок 4 -Внешний вид датчика скорости

Далее в результате умножения текущей нагрузки на текущую скорость вычисляется текущая производительность в килограммах в секунду кг\с. Часто необходимо перевести производительность в тонны в час т\ч для этого нужно умножить производительность в кг\с на 3.6.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Далее производится интегрирование значения производительности для учета суммарной массы материала, прошедшего через весы с записью в счетчик.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Функциональные схемы систем автоматизации весового оборудования

Рисунок 5 - Функциональная схема системы автоматизации конвейерных весов

1 – Несущая конструкция конвейера. 2 – Ролико-опора с комплектом роликов. 3 – Грузовая ветвь конвейера, по которой перемещается измеряемый материал. 4 – Холостая ветвь конвейера. 5 – Поддерживающий ролик используется для избегания биения конвейерной ленты и соответственно равномерной работы датчика скорости. 6 – Опорная (неподвижная) часть весов. 7 – Грузоприёмная (подвижная) часть весов. 8 – Тензодатчики (ТД). 9 – Подвижный рычаг привода датчика скорости.10– Приводной барабан датчика скорости. 11 – Датчик скорости (ДС). 12 – Кабели тензодатчиков Кт. 13 –Кабель датчика скорости Ксд. 14 – Соединительная коробка кабелей тензодатчиков. 15 – Кабель сигнала веса Кт. 16 - Шкаф весового контроллера ТСК-010. 17 – Кабель связи с вычислительной машиной Кпк. 18 – Компьютер (ПК). 19-Кабель питания шкафа контроллера

Связь с ПЛК или ЭВМ верхнего уровня помимо сигнала RS-485 может осуществляться токовым сигналом 4-20мА, либо с помощью других протоколов связи.

На рисунке 6 приведена система автоматизации весового дозатора

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Рисунок 6 - Функциональная схема системы автоматизации весового дозатора

Описание работы системы АСУ ТП

Основными характеристиками весового оборудования являются:

Предел допускаемой основной относительной погрешности

Наименьший предел взвешивания

Наибольшая скорость движения ленты

Ширина конвейерной ленты

Угол наклона конвейера

Угол наклона боковых роликоопор

Режим работы

Рабочий температурный диапазон

Удаление весового терминала от ГПУ

Тип интерфейса связи

Потребляемая мощность

Максимальная производительность

Ленточный дозатор конвейерного типа непрерывного действия используется для воспроизведения и поддержания заданного значения производительности сыпучих материалов в производственных линиях цементных, металлургических, горнорудных, химических и угольных отраслях промышленности, применяется на производстве, где необходима транспортировка сыпучих материалов по конвейерам.

Дозатор применяется в качестве единицы многоагрегатного комплекта оборудования технологической установки, а также может использоваться как самостоятельный производственный механизм.

Изменением скорости движения ленты дозатора осуществляется поддержание заданной производительности это контролируется автоматически при изменении нагрузки, которую материал оказывает на ленту, а она в свою очередь на тензодатчики: если погонная нагрузка уменьшается, скорость движения ленты увеличивается, а если погонная нагрузка увеличивается, то наоборот скорость движения ленты уменьшается, дабы поддерживать заданную производительность.

Процесс регулирования осуществляется около фиксированного значения погонной нагрузки. Среднее значение погонной нагрузки определяется в процессе пусконаладки изменением толщины слоя материала на конвейерной ленте с помощью поднятия и опускания регулирующей заслонки, установленной на виброворонке.

Во время работы дозатора происходит постоянное взвешивание материала, проходящего по весовой платформе, а также с помощью датчика скорости, измерение скорости движения конвейерной ленты.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Блок управления (весовой терминал) рассчитывает текущую производительность дозатора, и по отклонению полученного значения от заданной производительности управляет скоростью движения конвейерной ленты при помощи частотного преобразователя, входящего в состав блока управления. Изменяя скорость вращения привода мотор-редуктора, который построен на базе асинхронного трехфазного электродвигателя. После вычисления нагрузки по каждому датчику, прибор вычисляет суммарную нагрузку на весовую площадку, а также погонную нагрузку материала, в соответствии, с длинной измерительного участка весовой площадки. При необходимости, прибор может выполнять линеаризацию погонной нагрузки в соответствии с заранее заданными параметрами линеаризации. Одновременно с нагрузкой на датчики веса прибор измеряет количество импульсов датчика скорости и определяет скорость конвейерной ленты, в соответствии с шагом датчика скорости, заданным при его калибровке. После вычисления нагрузки и скорости, прибор перемножает их и тем самым вычисляет производительность, а также интегрирует значение производительности для учета суммарной массы материала, который прошел через весы.

Дозатор состоит из грузоприемного устройства, которое состоит из конвейерного транспортера с весовыми опорами с тензодатчиками, и блока управления (весового терминала).

В состав грузоприемного устройства входят: натяжной и приводной барабаны - 1 и 2 , поддерживающие ролики -3, взвешивающий ролик -4, транспортерная лента -5, один тензодатчик, на который давит ось взвешивающего ролика -6, датчик скорости движения конвейерной ленты -7, мотор-редуктор -8 и клеммная коробка -9. Кроме этого, грузоприемное устройство укомплектовано виброворонкой -10 с вибратором -11 либо грузоприемной горловиной в отличии от виброворонки у неё отсутствует вибратор.

Натяжной барабан -2 оборудован механизмом натяжения ленты. Отсутствует на рисунке 6. Вращающий момент на приводной барабан передается с помощью эластичного соединения-муфты от мотора-редуктора.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Блок управления (весовой терминал) -12 обычно монтируется в шкафу со степенью защиты не ниже IP54, либо в электропомещении подальше от возможных источников влаги и загрязнения. В состав блока управления кроме входит измерительный прибор для считывания сигнала с тензодатчиков и датчика скорости - весовой терминал -13 а управление электродвигателем мотор-редуктора осуществляется частотным преобразователем -14. Также помимо этого на шкаф монтируются различные приборы управления и индикации. https://search.rsl.ru/ru/record/0100288544

Материал поступает в виброворонки -10 или в приемную горловину (в отличии от виброворонки на ней отсутствует вибратор). Толщина слоя материала на конвейерной ленте -5 регулируется путем поднятия и опускания заслонки на виброворонке. Грузоприемное устройство оборудовано направляющими бортами, они не позволяют произойти боковой просыпи дозируемого материала, а также скребками, которые устраняют налипание материала на конвейерную ленту. Движущаяся конвейерная лента доставляет материал на участок весовой площадки, под которой расположен взвешивающий ролик -4 с тензодатчиком -6. Тензодатчик -6 преобразует усилие, возникающее под воздействием веса материала, в электрический сигнал, который пропорционален приложенному к тензодатчику усилию. Полученный с тензодатчика сигнал поступает по кабелю в клеммную коробку -9 и далее - на вход весового терминала -13, расположенного в шкафу блока управления -12. Датчик скорости -7 выдает импульсный сигнал, пропорциональный скорости конвейерной ленты. Этот сигнал по кабелю также поступает на вход весового терминала -13 транзитом через клеммную коробку -9. Весовой терминал вычисляет в режиме реального времени текущую производительность как произведение величин, поступающих с тензодатчика -6 и датчика скорости -7, а также величину рассогласования между текущей и заданной производительностью, и далее выдает токовый сигнал управления на частотный преобразователь -14. В зависимости от величины задающего сигнала частотный преобразователь изменяет величину частоты и напряжения, приложенного к приводному электродвигателю мотор редуктора, что позволяет изменять скорость вращения электродвигателя и соответственно изменять скорость движения конвейера. Для обеспечения автоматического регулирования используется ПИД-регулятор весового терминала. http://mydocx.ru/8-5102.htm

Заданная производительность может устанавливаться вручную кнопками весового терминала либо кнопками на шкафе управления, а также через какой-нибудь из промышленных интерфейсов связи от более высокого уровня системы автоматизации. Все измеряемые и вычисляемые параметры процесса дозирования, передаются на более высокий уровень системы автоматизации для контроля оператором, либо последующей обработки и архивирования.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Блок управления ленточным дозатором. Аналогичный применяется и на конвейерных весах. Шкаф с блоком управления с хорошей степенью защиты от внешних воздействий и возможностью размещения в непосредственной близости от ленточного дозатора или конвейерных весов https://www.studmed.ru/belousenko-uv-shvarc-gr-i-dr-novye-tehnologii-i-sovremennoe-oborudovanie-v-elektroenergetike

Рисунок 7 - Блок управления ленточным дозатором Ньютон 25

Рисунок 8 - Шкаф с блоком управления ленточным дозатором

Монтаж и пусконаладочные работы

Грузоприемное устройство должно устанавливаться на прямолинейном (наклонном или горизонтальном) участке конвейера. Оно должно быть удалено на не менее чем четырехкратное расстояние между осями соседних роликоопор от:

Мест подачи и сброса материала

Натяжной станции конвейерной ленты

Направляющих устройств конвейера

Приспособлений для очистки конвейерной ленты

Электромагнитов предназначенных для удаления магнитных фракций

Угол наклона весов не должен превышать 20 градусов

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Также для корректной работы весов при их пусконаладке выполняют следующие действия:

1) Осматривают правильность монтажа механической части весов. Роликоопоры весов должны быть соосны с роликоопорами конвейера, дабы обеспечить правильную нагрузку на весовой площадке

2) При необходимости балансируют нагрузку на тензодатчиках, особенно это актуально при поперечном расположении тензодатчиков

3) Измеряют длину ленты и время её оборота

4) Далее производится запуск конвейера и в течение нескольких ее оборотов производится калибровка точки нуля. Вычисляется вес пустой ленты, без материала

5) Производится калибровка датчика скорости система высчитывает количество импульсов, которые выдает датчик скорости на один оборот (на многих блоках управления параллельно с калибровкой точки нуля)

6) После производится тарировка эталонным грузом. Это эталонные гири с известной массой в кг которые укрепляются на весовой площадке, либо цепь с известной нагрузкой в кг\м, которая ложится сверху на конвейерную ленту

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Также тарировка может выполняться “отсыпкой”, когда по конвейеру пропускают заведомо известное количество материала.

Рисунок 9 – Внешний вид тарировочной цепи

Собранная и установленная на ленточном конвейере цепь с известной массой одного погонного метра представляет собой равномерно распределенную нагрузку для поверяемых конвейерных весов и тем самым имитирует движение материала по конвейеру. Установка и закрепление цепи на конвейере производится таким образом, чтобы начало и конец цепи были жестко закреплены; расположение цепи по длине должно быть симметрично относительно середины грузоприемной платформы. http://dep.ru/products/34

Периодическая поверка

В процессе эксплуатации весовое оборудование в зависимости от введенного графика калибровок, периодически проходит калибровку нуля, тарировку гирями, роликовой цепью, или отсыпкой. При этих процедурах высчитывается абсолютная и относительная погрешности. В результате вычисления погрешности принимается решение о дальнейшей эксплуатации весов или необходимости их более детального осмотра и ремонта, если погрешность выходит за рамки, предписанные заводом изготовителем.

https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Заключение

Процесс измерения масс в движении в условиях транспортерной ленты является весьма трудоемким. Весоизмерение в условиях транспортерной ленты применяется во многих технологических процессах от производства всевозможных видов продукции, где необходимо точно подавать необходимые ингредиенты в нужном количестве, до конечной расфасовки полученного товара в различную тару от мешков до ж\д вагонов. Измерение веса необходимо для подсчета общего количества материала прошедшего по конвейерной ленте, а также для регулирования производительности, например для фасовки, или правильного смешивания ингредиентов в нужной пропорции. Основными производственными механизмами измерения веса в условиях транспортерной ленты являются конвейерные весы и весовые дозаторы. Основное отличие конвейерных весов от весового дозатора заключается в том, что скорость ленты на конвейерных весах постоянная и не всегда требуется применение датчика скорости, если точно известна длина ленты и время её оборота. У весового ленточного дозатора скорость ленты меняется в зависимости от необходимого задания производительности, здесь применение датчика скорости необходимо. В общем, применение конвейерных весов в системах АСУТП для поддержания заданной производительности возможно, но для этого требуется еще один механизм с регулируемой скоростью помимо конвейера, например лопастной питатель. В итоге, вкупе. конвейер с лопастным питателем образуют многоагрегатный весовой дозатор. Ленточный же дозатор с регулируемой скоростью самостоятельно обеспечивает нужную производительность

Список литературы

Васильев К.А. Транспортные машины и грузоподъемное оборудование обогатительных фабрик [Текст] : учеб. пособие / К. А. Васильев, А. К. Николаев, К. Г. Сазонов. - СПб. : Наука, 2006 (Ульяновск).

Белоусенко И.В. Шварц Г.Р., Великий С.Н. Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике газовой промышленности. [Электронный ресурс]/М.: Недра, 2002. -300с.

Гончаров К.А. Обоснование выбора систем приводов протяженных ленточных конвейеров со сложной трассой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.. [Текст] / - Брянск.2011. -149с.

Ves com. Весовые ленточные дозаторы https://ves-com.com/index.php/sec-feeder/31-cat-belt-feeder

Автоматизация конвейерных линий [Электронный ресурс] : Режим доступ: http://mydocx.ru/8-5102.html

Код для цитирования: Скопировать