CN104441569A - 挤出机配料及流量控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤出机配料及流量控制系统及其控制方法，控制系统包括：由主料仓和辅料仓构成的称重料仓；分别设置在主料仓和辅料仓上的多个称重装置；设置在辅料仓下方的喂料装置；设置在主料仓下方的混合料仓，包括相互独立的主料通道和辅料通道，所述主料通道和辅料通道共同连接至挤出主机的入料口；挤出主机包括挤出机螺杆以及设置在挤出机螺杆上的测速传感器；称重传感器和测速传感器的输出均连接控制器。本发明将原料的配料工艺管理与产品的质量控制由分步转为同步，大大缩短了工艺路线，减少了环境干扰的环节；改变原有的两个独立的控制系统分别控制配料管理与产量控制的生产模式，将称量、计量、混合排料、原料缓存以及流量控制同时进行。

Description

挤出机配料及流量控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及塑料挤出行业，尤其涉及一种挤出机配料及流量控制系统及其控制方法。 

背景技术

针对塑料挤出行业，目前大多数客户有两个需求：对原料的配料工艺管理以及对产品质量的稳定控制。针对以上两个需求，有的厂家采用配料装置来控制产品原料的配比，有的厂家会选择挤出控制装置来控制产品质量，随着行业内对产品质量越来越高的追求，国内外一些厂家更多地开始采用増重式配料装置+补料装置+挤出控制装置的技术解决方案，此技术方案通过两个单独的控制系统分别控制挤出控制装置和増重式喂料装置，该类方案对挤出质量的控制有所提高，但是工艺路线相对较长，安装空间较大，现场管理比较繁琐，整个工艺流程控制系统比较复杂。另外，工艺线路过长，产品生产过程将会受到更多的环境干扰，导致称重精度下降，从而影响控制精度及系统的稳定性。 

如图1所示，目前塑料产品加工的技术方案由配料装置、补料装置、挤出喂料装置、配料控制系统、挤出控制系统等主要部件组成，整个技术方案的实现过程是首先由配料装置将原料混配完成后，送入补料装置内储存，然后根据下游挤出机的产量将补料装置内储存的原料输送到挤出喂料装置内，再通过技术控制装置输送给挤出机，整个技术方案中喂料装置与挤出控制装置采用两个单独控制系统分别控制的模式。 

上述传统技术方案存在以下缺点：1、工艺路线较长；2、安装空间需求较大；3、配料装置与挤出控制装置独立控制导致控制系统比较复杂，误差率大；4、设备结构复杂不便于操作与维修；5、无法消除更多的现场环境干扰；6、工艺线路过长带来更多环境干扰影响，原料二次分层的风险增加。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种挤出机配料及流量控制系统及其控制方法，用于解决现有技术中的问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种挤出机配料及流量控制系统，包括：称重料仓，包括主料仓和辅料仓；多个称重装置，分别设置在主料仓和辅料仓上，所述称重装 置内设有称重传感器，所述称重传感器用于检测称重料仓里原料的实际流量，并输出实际流量信号；喂料装置，设置在辅料仓下方，与辅料仓的排料口连接；混合料仓，设置在主料仓下方，包括相互独立的主料通道和辅料通道，所述主料通道与主料仓的排料口连接相通，所述辅料通道与喂料装置的出料口连接相通，所述主料通道和辅料通道共同连接至挤出主机的入料口；挤出主机，所述挤出主机包括挤出机螺杆以及设置在挤出机螺杆上的测速传感器，所述测速传感器用于检测挤出机螺杆的实际转速，并输出实际转速信号；控制器，所述称重传感器和测速传感器的输出均连接控制器。 

优选地，所述称重料仓上设有补料阀，所述补料阀与称重料仓之间通过导料管采用喉箍式软连接。 

优选地，所述称重料仓包括至少两个辅料仓。 

优选地，所述称重装置装设在所述称重料仓的筒壁上，所述称重装置一侧与称重料仓连接，另一侧与一机架连接。 

优选地，所述喂料装置为单螺杆喂料装置。 

优选地，所述挤出主机的出料口还连接有牵引装置，所述牵引装置包括牵引辊和设置在牵引辊上的牵引速度测速传感器，所述牵引速度测速传感器用于检测牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器。 

本发明还提供一种挤出机配料及流量控制系统的控制方法，所述控制方式包括，控制器基于所述实际流量信号与预设流量比较，当存在偏差时，根据流量偏差调整所述挤出机螺杆的转速和喂料装置的喂料速度：当所述主料仓的主料与预设流量存在偏差时，调整所述挤出机螺杆的转速，使主料的实际流量与预设流量一致，并同时调整所述喂料装置的喂料速度控制辅料的实际流量，使所述辅料的实际流量与调整后主料的实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值一致；当辅料仓的辅料的实际流量与预设流量存在偏差时，调整所述喂料装置的喂料速度控制辅料的实际流量，使所述辅料的实际流量与主料实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值一致。 

优选地，所述挤出主机的出料口还连接有牵引装置，所述牵引装置包括牵引辊和设置在牵引辊上的牵引速度测速传感器，所述牵引速度测速传感器用于检测牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器。 

优选地，控制器基于所述实际流量信号和实际牵引速度信号计算出成型产品的实际每米重量，与预设每米重量比较，当存在偏差时，根据米重偏差调整所述挤出机螺杆的转速，使实际每米重量与预设每米重量一致。 

通过以上技术方案，本发明相较于现有技术具有以下技术效果：本发明采用失重式配料 控制与挤出控制相结合的控制模式，通过失重式配料控制原理实现精密配料功能，通过挤出控制原理实现对挤出流量的实时调节控制。原料的配料工艺管理与产品的质量控制由分步转为同步，大大缩短了工艺路线，减少了环境干扰的环节；改变原有的两个独立的控制系统分别控制配料管理与产量控制的生产模式，将称量、计量、混合排料、原料缓存以及流量控制同时进行。并且采用优化的悬挂式称重装置结构技术，改变传统的水平安装方式，使整个结构更紧凑，节省安装空间。同时，混合料仓采用了分隔式结构，使主料与辅料的通道分离，减少了原料的污染环节，提高了主料与辅料之间的配比精度。 

附图说明

图1为现有技术中配料管理及挤出控制的工作流程图； 

图2为本发明较佳实施例的结构示意图； 

图3为图2侧视图； 

图4为图3俯视图； 

图5为称重装置的结构示意图。 

元件标号说明： 

1     主料仓 

11    主料仓排料口 

2     辅料仓 

21    辅料仓排料口 

3     称重装置 

31    机架 

4     喂料装置 

41    出料口 

5     混合料仓 

51    主料通道 

52    辅料通道 

6     挤出主机 

71    补料阀 

72    导料管 

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。 

如图2、图3及图4所示，本发明提供一种挤出机配料及流量控制系统，其中入料部分由称重料仓、称重装置3、喂料装置4、混合料仓5及控制器构成。本发明的称重料仓包括一个主料仓1和两个辅料仓2，主料仓1用于存放主料，辅料仓2用于存放辅料；每个主料仓1和辅料仓2上均设有一个称重装置3，称重装置3装设在称重料仓的筒壁上，一侧与称重料仓连接，另一侧与一机架连接（图5所示），称重装置3内设有称重传感器，称重传感器用于检测称重料仓里原料的实际流量，并输出实际流量信号至控制器。喂料装置4设置在辅料仓下方，并且为单螺杆喂料装置，与辅料仓的排料口21连接；混合料仓5设置在主料仓1下方，混合料仓5具有相互独立的主料通道51和辅料通道52，主料通道51与主料仓的排料口11连接相通，辅料通道52与喂料装置的出料口41连接相通；混合料仓底部与挤出主机6接通，主料通道和辅料通道共同连接至挤出主机的入料口，主料与辅料在混合仓内分别通过独立的通道输送，在挤出主机的入料口处原料实现自然混合。 

工作时，工作人员通过人机界面设置好相关参数值，控制器发出给料运行指令，通过补料阀71经导料管72向称重料仓补给原料，导料管72采用喉箍式软连接。称重装置3基于失重式测量技术实时检测主料仓1的主料实际流量及辅料仓里2的辅料实际流量，并将实际流量信号输出给控制器，控制器将接收的信号与预先设定的设定流量值比较。因为原料中主料和辅料的配比比例是预先设定好的固定比值，当辅料仓2内辅料的实际流量与预设流量存在偏差时，控制器调整喂料装置4的喂料速度控制辅料实际流量，使辅料实际流量与主料实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值无限接近或一致；而当主料仓的主料与预设流量存在偏差时，控制器调整挤出主机内的挤出机螺杆的转速，使原料的整体入料速度加快或减慢，因为主料仓与混合料仓直接相通，所以主料的实际流量相应的加快或减慢，直至使主料的实际流量与预设流量无限接近或一致，并且同时调整喂料装置的喂料速度以调整辅料的实际流量，使辅料的实际流量与主料的实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值一致，从而达到精确定量给料的目的。 

在给料运行中，当称重料仓中的原料达到低位设定量时，控制器将自动启动补料阀向称 重料仓给料，上述过程自动循环运行实现连续给料。 

因为在整个塑料挤出工艺中，产品生产过程会受到很多因素影响降低控制精度及系统的稳定性。所以本装置除了在配料过程中进行精密控制，在产品质量控制过程中，也同时通过控制器进行精密控制。 

挤出主机6包括挤出机螺杆、螺杆驱动以及测速传感器，测速传感器设置在挤出机螺杆上用于输出检测到的挤出机螺杆实际转速，并输出实际转速信号至控制器；牵引装置设置在挤出机出料口，包括牵引辊和牵引速度测速传感器，牵引速度测速传感器用于输出检测到的牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器。 

当主料与辅料在混合仓内分别通过独立的通道输送后，在挤出主机的入料口处原料实现自然混合进入挤出主机，最后自挤出主机出料口流出经牵引装置进入成品生产线（如薄膜生产线或管材生产线）。牵引速度测速传感器安装在主牵引辊上，实时检测主牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器，控制器基于实际流量信号和实际牵引速度信号计算出成型产品(例如薄膜,管材)的实际每米重量(即米重)，与预设每米重量比较，当存在偏差时，调整挤出机螺杆的转速，使实际每米重量与预设每米重量一致，消除实际偏差,达到控制产品质量的效果。 

综上所述，本发明采用失重式配料控制与挤出控制相结合的控制模式，通过失重式配料控制原理实现精密配料功能，通过挤出控制原理实现对挤出流量的实时调节控制。原料的配料工艺管理与产品的质量控制由分步转为同步，大大缩短了工艺路线，减少了环境干扰的环节；改变原有的两个独立的控制系统分别控制配料管理与产量控制的生产模式，将称量、计量、混合排料、原料缓存以及流量控制同时进行。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。 

Claims (9)

1.一种挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，包括：

称重料仓，包括主料仓（1）和辅料仓（2）；

多个称重装置（3），分别设置在主料仓（1）和辅料仓（2）上，所述称重装置（3）内设有称重传感器，所述称重传感器用于检测称重料仓里原料的实际流量，并输出实际流量信号；

喂料装置（4），设置在辅料仓（2）下方，与辅料仓的排料口（21）连接；

混合料仓（5），设置在主料仓（1）下方，包括相互独立的主料通道（51）和辅料通道（52），所述主料通道（51）与主料仓的排料口（11）连接相通，所述辅料通道（52）与喂料装置的出料口（41）连接相通，所述主料通道（51）和辅料通道（52）共同连接至挤出主机（6）的入料口；

挤出主机（6），所述挤出主机包括挤出机螺杆以及设置在挤出机螺杆上的测速传感器，所述测速传感器用于检测挤出机螺杆的实际转速，并输出实际转速信号；

控制器，所述称重传感器和测速传感器的输出均连接控制器。

2.根据权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，所述称重料仓上设有补料阀（71），所述补料阀（71）与称重料仓之间通过导料管（72）采用喉箍式软连接。

3.根据权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，所述称重料仓包括至少两个辅料仓（2）。

4.根据权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，所述称重装置（3）装设在所述称重料仓的筒壁上，所述称重装置（3）一侧与称重料仓连接，另一侧与一机架（31）连接。

5.根据权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，所述喂料装置（4）为单螺杆喂料装置。

6.根据权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统，其特征在于，所述挤出主机的出料口还连接有牵引装置，所述牵引装置包括牵引辊和设置在牵引辊上的牵引速度测速传感器，所述牵引速度测速传感器用于检测牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器。

7.一种权利要求1所述的挤出机配料及流量控制系统的控制方法，其特征在于，控制器基于所述实际流量信号与预设流量比较，当存在偏差时，根据流量偏差调整所述挤出机螺杆的转速和喂料装置的喂料速度：当所述主料仓的主料与预设流量存在偏差时，调整所述挤出机螺杆的转速，使主料的实际流量与预设流量一致，并同时调整所述喂料装置的喂料速度控制辅料的实际流量，使所述辅料的实际流量与调整后主料的实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值一致；当辅料仓的辅料的实际流量与预设流量存在偏差时，调整所述喂料装置的喂料速度控制辅料的实际流量，使所述辅料的实际流量与主料实际流量的比例值和辅料流量与主料流量的预设比例值一致。

8.根据权利要求7所述的挤出机配料及流量控制系统的控制方法，其特征在于，所述挤出主机的出料口还连接有牵引装置，所述牵引装置包括牵引辊和设置在牵引辊上的牵引速度测速传感器，所述牵引速度测速传感器用于检测牵引辊的实际牵引速度，并输出实际牵引速度信号至控制器。

9.根据权利要求8所述的挤出机配料及流量控制系统的控制方法，其特征在于，控制器基于所述实际流量信号和实际牵引速度信号计算出成型产品的实际每米重量，与预设每米重量比较，当存在偏差时，根据米重偏差调整所述挤出机螺杆的转速，使实际每米重量与预设每米重量一致。