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                如何解決PVC管材粉料自動供料系統,集中供料系統,中央供料系統難題?

                2021-06-09 16:18:59

                目前,隨著人工成本及能耗成本占生產成本的比重越來越大,以及環境污染對健康帶來的影響,所以如何提高PVC管材擠出生產線PVC粉體原料的智能上料程度,及對降低生產成本,提高PVC配混的準確性,改善生產環境,一直是生產廠家追求的目標。 

                 一、存在問題

                 

                 現階段,大多數管道生產廠家都很積極地推進PVC粉料的集中供料項目。但從整體效果來說,在給擠出機料斗的集中供料部分,普遍存在以下的問題:

                 

                 1、擠出機組加料料斗中的PVC原料的集中供料系統輸送,一般采用管鏈或者螺旋型式的長距離運送到諸多擠出機臺,在每個擠出機料斗上設立高低料位開關,一旦其中某一個料斗缺料,就要求輸送機立即運轉送料,這樣導致輸送機的頻繁啟/停,大大影響設備的穩定性;

                 

                 2、另外,一旦其中某一個低料位開關失效,則導致擠出機臺故障停機,一旦高料位開關失效,則導致輸送機因為持續運轉而卡死;

                 

                 3、常規的擠出機自動供料系統一般都是定量并聯輸送,擠出料斗里面的PVC粉料在消耗過程中,料位的變化很大,在下料過程中容易造成“沖料”和下料不連續(架橋)的現象,導致擠出機螺桿容易扭斷,更重要的是擠出成型后的塑料制品受定量喂料不均的問題導致產品壁厚不均的嚴重質量問題。

                 

                 針對PVC粉料集中輸送存在的問題,聯塑機器公司經過近幾年的不斷探索和改進,最終給用戶提供了有效的相應解決方法。

                 

                 二、技術要點

                 

                 采用可編程邏輯控制器通過對整個管鏈輸送下游的每臺擠出機主電機的啟動、速度等信號進行采集,然后根據各擠出機速度信號進行數值運算,控制擠出機的喂料量;

                 

                 然后再通過喂料量計算出每條生產線所需的供料量,然后再將供料量換算成輸送管鏈的速度,實時地對輸送管鏈速度進行調節。

                 

                 即當下游擠出主電機速度突然增大時或擠出機運行數量增加時,隨之供料系統會立即檢測出速度的變化及用料量的增加,相應提高喂料速度,進而相應地按比例增加管鏈的輸送速度;

                 

                 反之,當下游擠出主電機速度突然減小時或擠出機運行數量減少時,供料系統隨之相應降低喂料速度,同時相應地按比例減小管鏈的輸送速度。

                 

                 除此之外,中央供料系統還讀取了下游每臺擠出機的電流、扭矩參數,當擠出機超扭矩報警時,供料系統會自動關閉該臺擠出機對應的管鏈輸送管道出料口,并停止喂料機,進而保證擠出機喂料量不再增加,從而使擠出機輸出扭矩下降,有效地保護擠出機螺桿。

                 

                 另外,在柔性長距離、多機臺的粉料輸送方面也具有獨特的滿料冗余泄壓機械設計,確保在極端的情況下:既使擠出機大多數料斗在滿料的情況下,也能確保管鏈在運行時“刮板”所產生粉體壓力的有效釋放而不外泄。

                 

                 三、基本構造

                 

                 四、控制原理

                 

                 五、具體算法

                 

                 集中供料共13臺擠出機,在擠出生產線主擠出機上端安裝喂料式控制裝置,采用喂料式加料的原理,通過監控單位時間△t內原料的喂料量△h(即擠出機的喂料量),對進入擠出機的原料進行不間斷的稱量。

                 

                 如當檢測出一臺擠出機速度為a1時,管鏈控制器根據擠出機速度與產量的比例關系K1計算出此時擠出機的產量為h1,然后通過喂料式稱重控制裝置,自動調節喂料速度,使喂料量達到h1,從而與主機螺桿的轉速建立負反饋閉環控制。

                 

                 由于中央CPU控制單元運算速度快,掃描周期短,因此能知道很短的單位時間△t控制擠出機喂料量h1,一旦△h有細微的變化,控制器可以迅速通過內部的PID調節,自動調整喂料的轉速(如果△h變大,則提高轉速,反之降低轉速)。通過適時的調節喂料機轉速,從而使h1穩定。

                 

                 在生產線速度(生產線速度可通過此控制系統自帶的裝在牽引機處的編碼器采集)一定的情況下,單位時間△t內所生產的制品長度△L也一定,由此可知:以上裝置能有效地保持△h/△L(即單位長度的重量,俗稱“米重”――每米制品的重量)的恒定。

                 

                 因為:h=р*V

                  V =S*L

                 可得出:S=h/(р*L)

                  即:S=h/L*(1/р)

                 

                 由上式可以看出:由于1/р為常數,所以只要h/L穩定,那么S就能保持恒定!即:壁厚能保持均勻。(說明:其中р為材料的密度,V為制品的體積,S為制品的橫截面,L為長度,h為重量。)

                 

                通過穩定的擠出量的控制,達到產品“米重”的相對恒定,從而保證產品壁厚的均勻。由于壁厚的均勻,在節省了材料的消耗的同時又保證了產品的質量。如此類推,計算出每臺擠出機的喂料量。然后相加,得出總產量為H。從而可得出管鏈所需要輸送的混合料量,再根據管鏈輸送速度與輸送量的比例關系K0,計算出此時管鏈應該運轉的速度V。


                整個供料系統控制實施的拓撲圖,供料系統控制器通過以太網交換機及網線將下游13臺擠出機系統連接起來,并通過MODBUS TCP/IP通訊協議建立通訊。

                 

                 為整個系統控制提供了可靠的連接方式。供料系統還可以通過通訊網關及安全通訊模塊建立一個遠程的操作監控系統。進而提高整個系統自動化、信息化程度。使用戶以后可以拓展出更多的功能。

                 

                 通過實時采集下游所有擠出機的一系列關鍵的數據,動態并且不間斷運行并及時調節輸送量,并且輔助有極端情況下的擠出料斗滿料泄壓機械結構。這樣能夠有效解決常規定量、間歇式供料導致擠出機料斗“沖料”、“堵料”、擠出機螺桿容易扭斷、PVC擠出機的擠出量不穩定以及集中供料系統本身故障率高的一系列問題。


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