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技术论坛混合自动配料系统的设计与控制

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混合自动配料系统的设计与控制2022-04-28
分配液体是基础表面液体到达油漆制造过程的最基本、最主要的工艺环节。根据工艺配方的要求,准确的称量和配料操作是保证涂料生产所需表面液体质量的基础。如果液体质量不符合标准或每批配料中存在不可避免的微小偏差,偏差必须控制在允许范围内,否则将影响最终产品的性能。如果采用传统工业电子秤或普通防爆电子秤配料,不仅由于人为因素的存在降低了称重的重复精度,而且由于开放式人工操作难以保证良好的工艺卫生条件,物料容易被污染。因此,自动供液、称重和混合自动配料系统的运行模式是最佳选择。近年来,涂料行业的生产技术不断提高和更新。随着《油漆安全法》的推出,对涂料安全性的要求也越来越高。自动供液、称重和混合自动配料系统的运行模式正在逐步得到应用和推广。
二、自动配料系统的设计思路、工艺流程和组成
1)设计理念
液体进料称重混合自动配料系统由储存反应釜、进料自动配料系统、称重计量自动配料系统、混合设备、输送设备和中控自动配料系统组成。
有三个主要功能:1 .接收和储存表面液体(散装或袋装);2.不同表面液体和沉积液体的分配和混合;3.发给间歇或连续面团搅拌器使用。适用于批量生产需要表面液体的涂料企业。该自动配料系统可以配合流水线生产,效率高,解决了客户手动搬运表面液体的繁重体力劳动,节省了劳动力,解决了搬运过程中表面液体的污染和开袋时残留表面液体的浪费,节省了表面液体反应釜的储存面积,合理利用了空间,灵活设置了储存点和使用点。自动配料系统由可编程控制器自动控制,无需手动控制即可连续储存、使用和分配表面液体。
2)工艺流程
自动配料系统设有两套接收和称重系统:一套散装接收和自动配料系统,散装车通过压缩空气正压输送至临时液体反应釜;一套袋装接收自动配料系统:手动开箱,倒入加料口振动筛,通过正压气力输送至地面液体暂存反应器。
暂存反应釜的表面液体通过振动从反应釜中排出,圆管螺旋钻从反应釜中排出,经检查筛选后,通过正压气动输送到混液反应釜中。搅拌反应釜的表面液体通过振动从反应釜中排出,圆管螺旋推运器从反应釜中排出,称取定量螺旋推运器进行重量式液体搅拌,圆管螺旋推运器通过分配器混合进入和面机。在输送过程中,设置磁分离过程。
由于采用密相气力输送,除尘自动配料系统只需对手动料斗、空压机料斗和液体反应釜进行少量的吸气和除尘;除尘器的物料通过气动输送到液体反应釜中。配料反应器中单独设置有插入式脉冲除尘器。3)自动配料系统的组成
1)储存液体的:液体反应器按圆形定制,由实际厚度为3-5毫米的SUS304钢板制成,
2)运输自动配料系统:主要部件、振动卸料器、圆管螺旋钻、正压鼓风机、罗茨鼓风机、运输管网、双通阀、除尘自动配料系统等。
3)混合计量自动配料系统:由储存反应器、振动卸料器、圆管螺旋钻、螺旋计量秤、沉淀液体秤、闸门、检查筛、磁选机等组成。
4)高低气动:高气动,液体反应釜中部的液体被加载到规定高度,高气动报警,停止加料动作。保护自动配料系统,防止堵塞。●气动,为保证表面液体反应釜中物料的正常使用,当物料层到达指定位置时,将发出低气动报警,自动配料系统将立即输送物料进行补充,以保证生产的连续性。
5)除尘空气网:包括风机、脉冲除尘器、蝶阀、管网等。
三、设备选择
1)接收设备
(1)、散装液体:
有一个散装卡车接收装置(散装卡车在密集阶段运输)。散装表面液体通过空气压缩机产生的工厂区的压缩空气进入罐中,液体颗粒材料通过流化装置流化。由于罐内外产生的压力差,液体颗粒物料随空气沿排放管道输送到地面液体暂存反应器。
(2)、袋装面条液体排放:
袋装面条的出液由人工倒入进料口的振动筛中,在正压通气下输送到液体反应釜中。
进料口振动筛采用概率筛分原理,通过合理选择筛孔和激振力,可以快速筛分出难筛分的聚氨酯,利用较大的筛孔和激振频率可以获得较小的分离粒径。与普通筛分方法相比,由于筛孔的增大,堵塞倾向大大降低。筛选的可能性增加了。筛分过程得到加强,筛面长度可以比普通筛分机短,不影响分级效果,可以单独配置小型脉冲除尘器进行除尘。
该设备由框架、筛框、筛筒、振动电机、软连接等部件组成:框架由方形管和板用U形螺栓固定连接而成,外形美观,拆装方便,强度高;筛筒为钢板焊接结构,筛框容纳在内部。振动电机体积小、重量轻、安装方便、激振力大、噪音低,可调节激振力软连接材料为薄帆布袋;筛网和材料可根据用户要求进行配置。
(3)、气力输送:
自动配料系统在液体反应釜的手动进料和出料段采用由空气压缩机和回转阀组成的正压密相气力输送自动配料系统,直接输送至液体反应釜,动力由压缩机的自动配料系统提供。自动配料系统压力高、流量低,但输送能力大,对物料几乎没有影响。由于输送过程中需要高压,液体材料可能会被堵塞。因此,根据各输送装置的管道布置,液体输送管道设有辅助吹风管、解堵管和阀门。吹堵母管应沿输液管道布置。吹堵母管外径为φ50 ~φ100mm,支管直径为φ40 ~φ65mm,吹堵支管与液体输送管的水平夹角不大于30°。止回阀、旋塞阀或球阀应安装在靠近输液管的排污支管上。经过集尘器处理的物料通过常规正压气体输送回表面液体反应釜。罗茨鼓风机提供压缩空气源。为了防止脉冲排出,在脉冲底部设置压缩空气注入口,以流化出反应釜。
2)物料反应器的设计
液体反应釜按圆形定制,液体反应釜底部锥体的夹角不小于70度,有利于表面液体顺利进入振动卸料器。反应器本体的罐体由实际厚度为3-5毫米的SUS304钢板制成,法兰用高强度外六角螺栓连接。液体反应釜的底部也采用实际厚度为3-5毫米的SUS304钢板弯曲焊接而成,整个反应釜底部焊接有加强筋,以保证反应釜底部的承载能力。为了防止表面液体起拱,在液体反应釜的生产过程中,设计了一种反应釜外减压装置。鉴于油漆厂油漆安全的需要,反应釜需要定期清洗,并专门设置了压缩空气喷射自动配料系统。
3)计量混合自动配料系统
为了降低钢结构厂房的高度和总投资,自动配料系统采用了一种新型定量螺旋称重配料自动配料系统。
定量螺旋钻称重是聚氨酯或液体最终材料流量连续记录和重量(即重量)测量的理想选择。包括材料的连续混合或搅拌、卸载期间的重量记录和微量成分的连续添加。它有两个功能:一方面,它可以连续测量质量流量;另一方面,它可以控制质量流量:质量流量测量功能负责以预设的输出水平记录物料流量的质量。质量流量控制功能可以测量和控制物料流量。定量螺旋钻安装高度低,测量准确,易于现场集成控制。适用于批量和小品种液体制备工艺。具体结构和型号如下:
4)气动阀的选择
气动仪表和自动阀是自动称重配料系统中不可缺少的自动化部件。气动仪表用于连续测量和指示物料反应釜中物料的位置,以防止自动过程因物料反应釜中物料不足而中断。自动阀是自动称重过程中控制进料量的执行器,是实现远程集中控制的自动化部件。这两个主要自动化部件的选择是否合理,直接影响自动配料系统的稳定性和自动配料系统组成的经济性。
(1)气动仪表的选择。
从经济角度出发,选择电容式气动装置。然而,由于电容型易粘材料和面团液体体积密度低、阻力小等因素的存在,有时会出现料位指示错误的现象。因此,在使用中应加强定期检查和维护,以提高其工作可靠性。
(2)自动阀门选择。作为用于控制进给量的致动机构,其类型通常是气动和电动的。与两者相比,压缩空气驱动的气动自动阀具有动作灵敏、响应速度快的特点。过程中主要选用气动自动阀。5)、粉尘自动配料系统
由于振动筛进料口和空气压缩机缓冲料斗产生的瞬时液体粉尘浓度较高,因此选择除尘效果好的脉冲反吹除尘器。脉冲反吹集尘器通常以脉冲方式周期性地和间歇地将压缩空气(0.5-0.6兆帕)吹入过滤元件,以吹走粘附在过滤元件外表面上的液体灰尘。当液态粉尘聚氨酯至少为1μm时,除尘效率达到99.6%。为了减少投资,便于生产管理,设备除尘和液体反应釜除尘共用一台脉冲除尘器。
充液桶反应釜采用插入式脉冲除尘器,结构简单,成本低。如果多个鼓式反应器共用一个除尘器,选择脉冲反吹除尘器是合适的。
使用一段时间后,滤袋外表面会附着大量灰尘,影响滤袋的透气性,降低过滤能力。由于吸尘器为脉冲式,使用时,电磁气阀可通过按钮周期性控制产生脉冲气流,将空气吹向过滤袋,去除吸附在过滤袋外表面的灰尘,增加透气性,去除的灰尘落入液体反应釜中
四、自动配料系统控制设计
1.控制自动配料系统的组成
本自动配料控制系统中使用的可编程控制器为西门子S7-300,包括数字输出/数字输入模块、模拟量模块、以太网模块、电源模块和CPU315模块。上位机是一台工业控制计算机,可以实现监控和管理,并将采集到的数据自动传输到服务器。下层通过可编程控制器完成自动配料计算,并可实现报警控制。S7-300可编程控制器功能强大,运行稳定,能够满足自动配料系统大规模控制的要求。控制流程见控制流程图3。
自动配料系统由一套S7-300可编程控制器、一台工业控制计算机(图像监控)和一台数据采集服务器组成。其中,工业计算机(监控屏)和可编程控制器通过以太网连接,数据通过以太网总线发送到通用服务器。
秤的测量范围为0-1000公斤,输出信号为4-20mA。由于现场环境恶劣,采用了信号隔离器来保证输入到PLC的信号的稳定性。
现场控制电机的变频器速度设置为2级,1级为50HZ-1400r/min,2级为25HZ-700r/min。plc用于控制2级的速度。
2.控制自动配料系统的功能
1)在生产现场设置集中控制台。动态称重和测量仪安装在控制台上。控制中心的工业计算机通过通讯线路将配方和控制命令传送给仪表和可编程控制器。
2)控制台内安装西门子S7系列可编程控制器和继电器,负责控制各自动阀、电机和压缩机的启停。3)计量仪表在可编程控制器的控制下启动,并输出不同的信号(加载、卸载等)。)连接到不同计量阶段的可编程控制器。可编程控制器直接控制外部设备。
4)在操作台上安装按钮开关等,实现上述部件的手动控制;
5)现场操作地点和集控操作台设有急停按钮。两个紧急停止按钮串联,用于紧急情况下的紧急断电处理。
6)、由变频器控制所有输送设备电机。
五.结论
液体自动加料称重混合自动配料系统的设计与实现。该自动配料系统已在油漆生产线和表面自动配料系统中得到实际应用,如漏料,降低了表面液体进料器的劳动强度,避免了操作失误造成的事故。配料称重计算准确,全无人自动操作提高了生产率,给企业带来可观的经济效益和良好的社会效益。同时,自动配料系统中的PLC控制充分发挥了其抗干扰能力强、配置灵活、控制可靠、编程方便、易于维护和现场调试的优点,给整个自动配料系统的稳定性带来了更大的好处。该方法可作为面条、速冻涂料和方便面厂的参考。


 
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