CN116457639A - 扇区负载测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，包括：用计量装置确定位于可流动材料输送点前方第一距离的预期控制点处的瞬时质量流量；通过改变计量装置的旋转速度来影响可流动材料的排放；以及根据当前实际速度和计量装置的负载中的至少一个来改变输送点前方的预期控制点的第一距离，其中计量装置的负载基于扇区负载测量来计算。

Description

扇区负载测量

技术领域

本发明涉及用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法和设备，该连续重量计量和质量流量确定利用计量装置，特别是具有瞬时质量流量确定的计量转子。

背景技术

从DE4023948A1中已知这种用于散装货物的连续重量供应和/或计量的系统，其中使用了根据DE3217406A1或EPA0198956的计量转子天平。跟随散装货物进料器的计量装置布置在封闭的气动传送路径中，并且随后连接具有支撑在测力传感器上的单元轮锁的收集装置。计算机控制的中央计量系统用于适当调节每单位时间的期望进料量(进料强度)，例如在DE3217406A1中描述的，其中料斗称重单元的称重信号用作输入信号，并且调节计量转子的速度和可选的用于散装货物进料的单元轮锁。然而，在调节至设定点进料强度之前，存在一些调节停滞时间(dead time)。该调节系统在上面引用的EPA0198956中有更详细的描述，其中在计量转子天平中瞬时作用在转子称重路径中的散装货物质量在计量转子天平中被检测，由此通过乘以计量转子的角速度获得散装货物质量通过量。称重电子设备延迟传递此刻出现在转子称重路径(测量路径)上的散装货物质量(负载)的当前重量值，直至特定的传送点，使得转子角速度可以在散装材料被排放到气动传送线之前不久根据预定的设定点传送强度而变化，即计量转子被加速或延迟。相对较高的计量精度结果(这通常在计量粉状散装货物中得到证实)例如可用于水泥回转窑中的煤粉计量或烟气净化中的添加剂计量。然而，对于某些散装货物，例如用于发电厂烟气净化混合物的添加剂，必须认识到这些散装货物可能倾向于“喷射”或形成桥，这取决于湿度、流态化、细度等，从而在散装货物进料中可能出现随机或强烈脉动的散装流波动(负载差异)。在这种情况下，由于惯性，前述计量装置几乎不能补偿短期的质量流量波动，因为计量转子具有几百千克的实际自身质量，特别是在抵抗压力波动的设计中，从而由于质量惯性，用于在强烈波动的质量流量下保持进料强度恒定所需的角速度变化即计量转子的强烈加速或减速几乎是不可能的。这些正/负波动可以在首先提到的用于进料和/或计量散装货物的系统中以形成平均值的方式被部分补偿，因为提供了支撑在测力传感器上的收集容器。然而，这种补偿容器增加了建造费用和对空间的需求。

US6435039公开了一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，其中装载和改变输送点前方的预期控制点的第一距离取决于计量装置的当前实际速度和负载中的至少一个。然而，该系统没有考虑到转子称重路径中的负载在整个转子称重路径上可能不是恒定的，而是将转子称重路径负载作为整体来测量。

发明内容

本发明的一个目的是克服或至少减轻现有技术的一个或多个上述问题和/或为消费者提供有用的或商业的选择。

本发明的一个目的是提供一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，其中计量装置的负载是基于扇区负载测量来计算的。

本发明的另一个目的是提供一种利用根据本发明的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法的设备。

本发明的又一个目的是提供现有技术的替代方案。

因此，本发明的目的是提供用于连续重量计量和质量流量确定的方法和设备，特别是对于散装货物，利用该方法和设备，即使在输送材料进料剧烈波动的情况下，也能以简单的方式获得改进的计量精度。

在第一方面，本发明涉及一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的设备。计量装置配置成确定在可流动材料被排放的输送点前方的预期控制点处的瞬时质量流量。可流动材料的排放可通过改变计量装置的旋转速度来控制。计量控制器连接到计量装置，并配置成检测实际旋转速度。根据计量装置处的质量流量偏差，通过预期控制点的可变位置来调节输送点处的排放。在优选实施例中，计量装置的负载可以基于扇区负载测量来计算。

扇区负载测量可以将影响在测力传感器处测量的负载的称重路径划分为1至20度范围内的多个更小的扇区，例如5度，以计算负载的积分，该测力传感器可以是总360度转子圆的200至300度范围内的扇区。

这些扇区也可以在20到100度的范围内。

当转子的室旋转时，连续检测第一扇区中的室的负载。当室移动通过下面的扇区时，它们的负载被移交给室目前所在的扇区。

本发明和现有技术之间的主要区别在于当室旋转时评估所有室一起的负载的积分的数学方法。测量是随时间进行的。根据本发明的设备使用时间积分的变化来得出关于单个室的负载的结论。

这种差异的技术效果是，如果单个室的负载对于设备是已知的，则可以更正确地调节马达速度，以提高进料精度。此外，该设备可以更准确地检测流动问题。

本发明解决的问题是，不能充分检测转子称重路径中的室上的变化负载的影响，这负面地影响了进料精度，即如果一个室是满的，而下一个室是空的，则设备测量两个室都是半满的。

在第二方面，本发明涉及一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法。计量装置确定在可流动材料的输送点前方的预期控制点处的瞬时质量流量。通过改变计量装置的旋转速度来影响可流动材料的排放。输送点前方的预期控制点的距离被确定为与计量装置的当前实际速度和负载中的至少一个相匹配。

通过调节计量装置，并因此调节用于在根据当前实际速度计算的预期控制点处调节进料强度的排放，并直接依赖于在计量装置处确定的瞬时质量流量，在散装货物在输送点或处理系统处转移之前，仍产生对扰动值的高度精确的补偿，从而实现特别高的短期计量精度。因此，将实际进料强度调节到所调节的设定点值实际上没有停滞时间，因为它准确地确定了质量偏差何时或以何种角度到达输送点，并且这可以通过增加或降低输送速度来相应地补偿。

这在用于实现持续燃烧过程的煤粉计量或烟气净化中尤其重要。因此，在将被输送的材料转移到化学或热处理过程之前，对计量中的扰动值的这种补偿有助于以预期调节的方式实现特别高的短期计量精度，其中计量转子的使用尤其允许通过设定点进料强度的宽范围调节来进行高度精确的质量流量确定。

优选实施例是从属权利要求的主题，其中特别是通过测量在监测点处实际达到的实际速度进行监测以及随后的校正的可能性是特别有利的，因为由此可以避免残留的调节偏差。

本发明的第一和第二方面可以结合。

在本上下文中，以技术人员普通的方式使用了许多术语。其中一些术语详述如下：

扇区负载测量优选地用于指示/表示转子称重路径分成多个扇区的数学划分，以便识别多组部件中的每个部件的负载，这些部件一起包括当前在完整的转子称重路径中的转子的所有室的完整负载。

附图说明

附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为限于落入所附权利要求书范围内的其他可能的实施例。

仅作为示例，将参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1是用于连续重量散装货物计量的设备的剖视图，该设备具有作为计量装置的计量转子。

图2是根据图1的示意性平面图。

图3是用于根据图1和图2的计量的优选调节电路的框图。

图4是计量装置的俯视示意图。

图5和6是计量装置的俯视示意图，其中室被分成扇区A-F。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于连续重量计量和质量流量确定的设备1，其中进料材料，尤其是根据可调设定点进料强度计量的自由流动的散装材料，通过进料器3从料斗或料仓2中送出。进料材料传送到计量装置4，其布置在外壳5内并与外壳5一起限定约300°圆周的测量路径(参见图2)，直到输送点8。计量装置4优选形成为计量转子4a，如在DE3217406A1中更详细描述。该计量转子4a安装在从外壳5横向延伸的枢转轴线A-A上，并由作为驱动源的速度受控的电动马达6驱动。计量转子4a的外壳5被支撑在测力传感器7上用于有限的枢转运动。安装在与枢转轴线A-A横向间隔开的测力传感器7上的支撑力矩与通过计量转子4a的测量路径从进料器3输送到输送点8的材料流的质量成正比。吹出管线9在外壳5的下端通向输送点8。测力传感器7、设置在转子轴上的旋转速度传感器11和驱动源6的测速发电机6a连接到电子计量控制器10，其因此通过瞬时负载B乘以旋转速度/角速度来确定瞬时质量流量X，并将其与所调节的设定点进料强度W相关，以及例如通过晶闸管控制计量转子4a的驱动马达6的设定值Y，以便改变旋转速度或角速度，从而保持调节的进料强度恒定。如果在计量装置处存在负载B的负偏差(例如-0.2％)，计量转子4a的角速度被提高相应的值，以便保持进料强度X恒定，在这种情况下相应地提高+0.2％，这本身通过图3中粗线所示的调节路径是已知的。这里重要的是，通过确定输送点8前方的预期控制点P的角距离(参见图2和3)，提供了几何确定的规定，使得可以通过计量控制器10精确地计算出在输送点8处将出现扰动值(例如-0.2％的偏差)的时间点。根据也测量的计量转子4a的实际速度，考虑到来自计量装置4和计量转子4a的相应单元4b的提前角以及旋转速度/rpm，可以确定精确的提前时间间隔，在此之后，在输送点8处的测力传感器7处，即吹出管线9打开的地方，在确定之后出现扰动值(负偏差)。因此，考虑到计量转子4a的惯性，计量控制器10可以提前不久给出相应的命令，以将速度增加例如0.2％。因此，利用这种装置可以实时地对实际进料强度进行预期调节。在图2中示出了根据图1的装置的平面图，其中特别可以看到计量转子4a的蜂窝状结构，同样可以看到输送点8和在旋转方向上位于其前方的预测控制点P以及随后的监测点k的布置。在有利的设计中，为了最大程度地减小调节偏差，实际速度可以由速度传感器11检测，并在比较器21(参见图3的上部控制路径)中与在预期控制点P处控制的速度值进行比较，并被馈送给具有长时间常数20的积分器20。例如，如果在预期控制点P处提供给驱动马达6的控制值Y由于总惯性而不足以达到期望的进料强度，则通过提前预期控制点P(在输送点8前方从这里约20°到约25°)，提供了在输送点处及时达到受控速度的情况下加速/制动计量转子4a所需的时间间隔，从而利用计量装置4调节设定的质量流量W。预期控制点P应该尽可能靠近输送点8，以便能够强烈加速/制动的驱动装置6是有利的。在图3中示出了在预期控制点P、输送点8和监测点K的进料方向(以菱形示出)上的连续位置处的连续重量计量和质量流量确定的调节框图，其中图1和图2中的部件连接到计量控制器10，计量控制器10具有类似的结构，其根据由计量装置4建立的瞬时质量流量(负载B)来控制从计量装置4的外壳5的排放速率X。根据瞬时负载B，考虑到当前的惯性力矩，驱动马达6的速度调节的开始点或起始点因此可被改变，以便保持设定点进料强度W。固定的几何参数，例如计量转子4a的自身质量和周长、输送点8的中心和监测点K之间的角度，存储在计量控制器10中，从而可以从测量的实际角速度中准确地发现由计量装置4确定的负载B何时到达输送点8，因此可以通过加速/减速进料速度进行适当的跟踪调节。

图4是计量装置4的俯视示意图，示意性地示出了预期控制点P、输送点8、监测点K、进料器3、测力传感器7和枢转轴线A-A。

图5和6是转子称重路径的俯视示意图，其中室分为扇区A-F。

在图5和6中，火花室(sparked chamber，浅色室)的负载为“α”,而黑色室的负载为“β”。在图5中，利用根据本发明的扇区负载测量，系统可以检测到扇区A中的室与扇区B至F中的室具有不同的负载。

在图6中，当转子旋转时，系统知道这些具有负载“β”的室何时将在扇区b中。从数学上讲，系统可以计算对总负载测量的影响，这允许系统检测扇区A中的新室再次具有负载“α”。此外，系统知道何时具有负载“β”的室将被排放(在扇区F之后)，这使得系统与现有技术相比能够更正确地调节马达速度，在现有技术中，系统仅在转子称重路径中的所有室上具有积分。

根据本发明的设备和方法测量转子中的材料负载，以调节马达速度，使得进料速率(负载×转速)恒定。在现有技术中，这是通过一起测量所有转子室的积分完整负载来实现的。只要单个转子室中的负载水平没有偏离太多，并且近似恒定，这就足够正确。

根据本发明的扇区载荷测量是将影响在测力传感器处测量的载荷的称重路径划分为1至20度范围内的多个更小的扇区，例如5度，以计算载荷的积分，其中测力传感器是总360度转子圆的200至300度范围内的扇区。

这些扇区也可以在20到100度的范围内。例如，将扇区分成100度意味着两到三个扇区。

尽管计量装置被描述为计量转子4a，但是所示的控制和调节方法也可以与计量皮带秤或计量螺旋输送器一起使用，以提高在输送或排放点处的短期计量精度，因为在这里也可能出现相当大的惯性力矩。

尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但它不应被解释为以任何方式局限于所呈现的示例。还应该理解，所示的本发明的形式仅仅是优选实施例。可以对部件的功能和布置进行各种改变；等同的装置可以替代那些被说明和描述的装置；并且某些特征可以独立于其他特征使用，而不脱离如下面的权利要求所限定的本发明的精神和范围。

附图标记列表

1：设备

2：料斗、料仓

3：进料器

4：计量装置

4a：计量转子

4b：单元

5：外壳

6：马达

6a：测速发电机

7：测力传感器

8：输送点

9：吹出管线

10：控制器

11：速度传感器

20：积分器

21：比较器

Claims (13)

1.一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，包括：

用计量装置确定位于可流动材料输送点前方第一距离的预期控制点处的瞬时质量流量；

通过改变计量装置的旋转速度来影响可流动材料的排放；以及

根据当前实际速度和计量装置的负载中的至少一个来改变预期控制点在输送点前方的第一距离，其中计量装置的负载基于扇区负载测量来计算。

2.根据权利要求1所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，其中，所述扇区负载测量是将影响在测力传感器处测量的负载的称重路径划分为1至20度范围内的多个更小的扇区，例如5度，以计算负载的积分，所述称重路径是总360度转子圆的200至300度范围内的扇区。

3.根据权利要求2所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，其中，所述扇区在20至100度的范围内。

4.根据权利要求1-3所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，还包括在所述输送点处或其后不久在监测点处测量所述实际速度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，还包括在随后的速度控制操作之一中考虑在所述实际速度和在所述监测点处测量的速度之间在所述预期控制点处设定的偏差。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，还包括在计量控制器中检测和存储在所述预期控制点处设定的实际速度和在所述监测点处测量的实际速度之间的偏差，并将其与设定点速度相关。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的方法，其中，所述计量装置是计量转子。

8.一种用于可流动材料的连续重量计量和质量流量确定的设备，包括计量装置，其配置成确定位于可流动材料被排放的输送点前方第一距离的预期控制点处的瞬时质量流量，可流动材料的排放可通过改变计量装置的旋转速度来控制；以及计量控制器，其连接到计量装置并配置为检测实际旋转速度，其中通过改变预期控制点的第一距离，根据计量装置处的质量流量偏差来调节输送点处的排放。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述计量装置是计量转子。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述计量转子的驱动装置包括用于检测所述实际速度的速度旋转传感器。

11.根据权利要求8-10所述的设备，其中，所述计量控制器检测所述计量转子的质量和当前负载。

12.根据权利要求8-11所述的设备，其中，所述计量控制器包括至少一个积分电路，该积分电路检测在所述输送点处的或其之后不久的监测点处可能出现的偏差，并相应地校正所述计量控制器的控制值。

13.根据权利要求8-12所述的设备，还包括改变所述预期控制点的位置的比较模块。