PL207330B1 - Urządzenie do ciągłego dozowania grawimetrycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ciągłego dozowania grawimetrycznego stosowane zwłaszcza do grawimetrycznego transportowania i dozowania materiałów luzem.

Tego rodzaju układ do ciągłego, grawimetrycznego transportowania i/lub dozowania materiałów luzem jest znany z opisu WO 99/13302, przy czym korzystnie stosuje się wagę z wirnikiem dozującym. Urządzenie dozujące, umieszczone za doprowadzeniem materiału luzem, jest usytuowane w zamknię tym, pneumatycznym odcinku przenoszenia i jest oparte na komorach dynamometrycznych. Przy tym do odpowiedniej regulacji wymaganej przenoszonej ilości na jednostkę czasu (natężenia przepływu) stosuje się sterowany komputerem, centralny układ sterujący dozowaniem, przy czym sygnał odważania komór ważących służy, jako sygnał wejściowy, a jednocześnie regulowana jest prędkość obrotowa wirnika dozującego i ewentualnie śluzy z bębnem z przegrodami dla doprowadzenia materiału luzem.

Tym samym, w przypadku tego układu regulacji, w wadze z wirnikiem dozującym wykrywana jest masa materiału luzem, działająca chwilowo w odcinku odważania wirnikowego, której poprzez pomnożenie przez prędkość kątową wirnika dozującego uzyskuje się przepustowość masy materiału luzem. Przy tym elektroniczny układ odważania opóźnia przesyłanie każdorazowej wartości ciężaru materiału luzem (ładunku), znajdującego się chwilowo na wirnikowym odcinku odważania (odcinku pomiarowym), aż do określonego punktu wysterowania wstępnego, dzięki czemu tuż przed wyładowaniem materiału luzem do pneumatycznego przewodu przenoszącego, odpowiednio do wstępnie określonego zadanego natężenia przepływu, może być zmieniona prędkość kątowa, względnie prędkość obrotowa, a więc wirnik dozujący jest przyśpieszany lub opóźniany. Dzięki temu uzyskuje się stosunkowo dużą dokładność dozowania, która sprawdziła się powszechnie w praktyce w przypadku dozowania sproszkowanych materiałów luzem, przykładowo w przypadku dozowania pyłu węglowego w cementowych piecach obrotowych rurowych albo do dozowania dodatków przy oczyszczaniu gazów odlotowych.

Do sterowania tego rodzaju grawimetrycznych urządzeń dozujących o pracy ciągłej, jak taśmowe wagi dozujące, wirnikowe wagi dozujące lub grawimetryczne systemy wsadowe, stosowano dotychczas oddzielny komputer sterujący dozowaniem. W komputerze tym następuje analiza pomiaru ciężaru i prędkości obrotowej, lub podobnych parametrów. Do sterowania prędkości obrotowej napędu stosuje się przeważnie oddzielną przetwornicę częstotliwości. Przetwornica częstotliwości steruje prędkością obrotową napędu dozującego, przy czym zadanie zadanej prędkości obrotowej realizuje się poprzez komputer sterujący dozowaniem. Przekazanie zadanej prędkości obrotowej do przetwornicy częstotliwości realizuje się za pomocą seryjnych lub równoległych przewodów transmisji danych w sposób analogowy lub dwójkowy. Konstrukcja ta odpowiada konstrukcji podzielonego układu sterowania dla komunikacji, wskutek czego ze względu na stosowanie okablowań, złączy standardowych i tym podobnych elementów, pracochł onność instalacji i uruchomienia jest odpowiednio wysoka.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ciągłego dozowania grawimetrycznego i określania przepływu masowego materiałów płynnych, z urządzeniem dozującym, z określeniem chwilowego przepływu masowego przed stanowiskiem odbioru za pomocą urządzenia sterującego dozowaniem. Sterowanie wypływem następuje poprzez zmianę prędkości obrotowej urządzenia napędowego urządzenia dozującego za pomocą sterowania silnika.

Istota wynalazku polega na tym, że urządzenie sterujące dozowaniem i urządzenie sterujące silnikiem, łącznie z przetwornicą częstotliwości lub tyrystorowym przyrządem sterującym połączone są w jednym podzespole, przy czym podzespół ten jest umieszczony w szafie rozdzielczej lub wewną trz urządzenia dozującego.

Korzystnie, wyżej wspomniany podzespół jest sprzężony z napędem urządzenia dozującego i posiada miernik prędkości obrotowej, korzystnie prądnicę tachometryczną do pomiaru rzeczywistej prędkości obrotowej, przy czym miernik prędkości obrotowej jest połączony z urządzeniem dozującym albo urządzenie dozujące posiada oddzielny miernik prędkości obrotowej, korzystnie koło cierne lub generator impulsów.

Urządzenie sterujące dozowaniem według wynalazku posiada, co najmniej jeden całkujący układ połączeń, wykrywający ewentualnie występujące odchylenie na stanowisku odbioru, lub tuż za nim, i odpowiednio korygujący wartość nastawczą urządzenia sterującego dozowaniem, w którym umieszczony jest zespół sumatora do zmiany położenia punktu wysterowania wstępnego.

PL 207 330 B1

Napęd urządzenia dozującego stanowi silnik asynchroniczny, synchroniczny, o modelu wektorowym albo reluktancyjny.

Zgodnie z wynalazkiem, w przeciwieństwie do zwykłej konstrukcji dozujących układów elektronicznych, funkcja komputera sterującego dozowaniem lub układu sterującego dozowaniem jest przemieszczona do urządzenia sterującego silnikiem (przetwornicy częstotliwości). Tym samym analizę istotnych dla procesu wartości pomiarowych, obliczenie zadanych prędkości obrotowych napędu dozującego i sterowanie napędem dozującym przeprowadza się korzystnie w jednym podzespole. Dzięki temu znacznie zmniejszone są nakłady na okablowanie, na złącza standardowe lub uszczelnienia poszczególnych obudów, ponieważ tego rodzaju urządzenia dozujące są umieszczone przeważnie w środowisku bardzo obciążonym pył em.

Przy tym możliwe są następujące konfiguracje dla podzespołów, składających się z urządzenia sterującego dozowaniem i urządzenia sterującego silnikiem w jednym przyrządzie. Przykładowo konstrukcję tę można umieścić we wspólnej szafie rozdzielczej, przy czym układ pomiarowy z oddzielnym wzmacniaczem wielkości mierzonej jest połączony z kombinowanym urządzeniem sterującym silnikiem - urządzeniem sterującym dozowaniem. Korzystnie, budowę lub zabudowę podzespołu, składającego się z urządzenia sterującego dozowaniem i urządzenia sterującego silnikiem, realizuje się bezpośrednio na przyrządzie dozującym, przy czym układ pomiarowy również z oddzielnym wzmacniaczem wielkości mierzonej może się tam łączyć z kombinowanym urządzeniem sterującym silnikiem - urządzeniem sterującym dozowaniem. Korzystnie, podzespół kombinowanego urządzenia sterującego silnikiem - urządzenia sterującego dozowaniem jest zintegrowany bezpośrednio z silnikiem napędowym, przy czym ten układ pomiarowy z oddzielnym wzmacniaczem wartości mierzonej jest połączony z urządzeniem sterują cym silnikiem urządzeniem sterującym dozowaniem. Przy tym zabudowę realizuje się ponownie korzystnie bezpośrednio na urządzeniu dozującym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do ciągłego, grawimetrycznego dozowania materiału luzem, z wirnikiem dozują cym, jako urządzeniem dozują cym, fig. 2 - schematycznie taś mow ą wagę dozuj ą c ą , jako urządzenie dozujące, fig. 3 - odmienną postać wykonania taśmowej wagi dozującej według fig. 2, a fig. 4 - dalszą postać wykonania urzą dzenia dozują cego.

Na fig. 1 jest przedstawione urządzenie 1 do ciągłego dozowania grawimetrycznego i określenia przepływu masowego, przy czym przenoszony materiał, dozowany odpowiednio do nastawionego zadanego natężenia przepływu, zwłaszcza sypki materiał luzem, jest doprowadzany z zasobnika lub zbiornika 2 za pomocą doprowadzenia 3. Przy tym przenoszony materiał dociera do urządzenia dozującego 4, które umieszczone jest wewnątrz obudowy 5, a tym samym określa odcinek odważania o kącie obrotu wynoszącym około 300° aż do stanowiska odbioru. Urządzenie dozujące 4 jest ukształtowane korzystnie, jako wirnik dozujący 4a. Przy tym wirnik dozujący 4a jest ułożyskowany na prowadzonej z boku obudowy 5 osi wahań A-A i jest napędzany przez napęd 6 w postaci silnika elektrycznego o regulowanej ilości obrotów. Obudowa 5 wirnika dozującego 4a, przy ograniczonym ruchu wychylania, jest oparta na komorze dynamometrycznej 7. Moment podparcia na komorze dynamometrycznej 7, umieszczonej w odstępie od osi wahań A-A, jest wprost proporcjonalny do przepływu masowego, transportowanego przez odcinek odważania wirnika dozującego 4a, od punktu doprowadzenia 3 do stanowiska odbioru 8.

Na dolnym końcu obudowy 5, w kierunku stanowiska odbioru 8, uchodzi przewód wydmuchowy 9. Komora dynamometryczna 7 i prądnica tachometryczna 6a napędu 6 są połączone z elektronicznym urządzeniem sterującym dozowaniem, które tym samym ustalają chwilowy przepływ masowy X przez pomnożenie chwilowego ładunku i prędkości obrotowej/prędkości kątowej, i jest nastawione w odniesieniu do nastawionego, zadanego natężenia przepływu W, jak również poprzez regulator PI, przewód sterujący 15 i urządzenie sterujące silnikiem 20, zwłaszcza poprzez przetwornicę częstotliwości, steruje silnikiem napędowym 6 wirnika dozującego 4a, w celu zmiany prędkości obrotowej, względnie prędkości kątowej. Na ogół to sterowanie i ta regulacja służy do utrzymania na stałym poziomie nastawionego natężenia przepływu. Jeśli w urządzeniu dozującym 4 występuje odchylenie ujemne (przykładowo -0,2%), wówczas w celu utrzymania stałego poziomu natężenia przepływu X, zostaje zwiększona o określoną wartość prędkość kątowa wirnika dozującego 4a, a więc w niniejszym przypadku o + 0,2%, jak jest to zaznaczone, jako znane, za pomocą ścieżki regulacyjnej na fig. 1. Podobne urządzenie sterujące dozowaniem 10 jest przedstawione w kolejnych postaciach wykonania według wynalazku, odpowiednio do fig. 2 - 4, przy czym jednak zgodnie z wynalazkiem to urządzenie

PL 207 330 B1 sterujące dozowaniem 10 jest połączone bezpośrednio z urządzeniem sterującym silnikiem 20, tworząc podzespół G.

Przy tym istotne znaczenie ma to, że dzięki połączeniu lub sprzężeniu urządzenia sterującego dozowaniem 10 z urządzeniem sterującym silnikiem 20 (przeważnie przetwornica częstotliwości) można znacznie zmniejszyć nakłady na okablowanie i uszczelnienie, dzięki czemu można wyraźnie zmniejszyć całkowity nakład na konstrukcję urządzenia dozującego 4, w niniejszym przypadku na wagę dozującą, przedstawioną schematycznie na fig. 2 - 4. Przy tym dzięki temu można również przyśpieszyć wymianę danych w urządzeniu dozującym 4, zwłaszcza strumień sygnałów o takich parametrach, jak prędkość obrotowa, ilość obrotów, sygnały odważania z komory dynamometrycznej 7 i tym podobne parametry. Tym samym, dzięki sprzężeniu do postaci jednego zespołu konstrukcyjnego urządzenia sterującemu dozowaniem 10 z urządzeniem sterującym silnikiem 20 można umożliwić regulację prędkości obrotowej prawie bez czasu jałowego, praktycznie przy wyeliminowaniu przewodu sygnałowego 15, przedstawionego na fig. 1. Jak wiadomo, w tym celu również w przypadku postaci wykonania według wynalazku, dla zminimalizowania odchyłek regulacji, zastosowano zespoły sumatora lub integracyjne układy połączeń, zaznaczone na fig. 1. Jeśli przykładowo wysłana do punktu wysterowania wstępnego P (porównaj fig. 1 i wymienione na wstępie opis 99/13302 Zgłaszającego) wartość nastawczą silnika napędowego 6 nie była wystarczająca z powodu całkowitej bezwładności dla żądanego natężenia przepływu, wówczas dzięki wstępnemu przemieszczeniu punktu wysterowania wstępnego P względem stanowiska odbioru 8, może być utworzony konieczny okres, w celu przyspieszenia/wyhamowania przyrządu dozującego 4 z osiągnięciem we właściwym czasie sterowanej prędkości na stanowisku odbioru 8, a tym samym za pomocą urządzenia dozującego może być sterowany lub regulowany zadany przepływ masowy W. Przy tym punkt wysterowania wstępnego P powinien leżeć możliwie najbliżej punktu odbioru 8, dzięki czemu celowe jest umieszczenie przyśpieszających/hamujących napędów 6 i szybko reagujących przetwornic częstotliwości, jako urządzenia sterującego silnikiem 20.

Na fig. 3 przedstawiona jest korzystna postać wykonania urządzenia do ciągłego dozowania grawimetrycznego i określania przepływu masowego, przy czym podzespół G z kombinowanym urządzeniem sterującym dozowaniem/urządzeniem sterującym silnikiem 10/20 jest połączony bezpośrednio z silnikiem napędowym 6 urządzenia dozującego 4, zachowując pozostałą konstrukcję jak to przedstawiono na fig. 1 i fig. 2. Tym samym, w zależności od chwilowego załadunku taśmy dozującej, również początek lub punkt startowy regulacji prędkości obrotowej silnika napędowego 6 może być różny przy uwzględnieniu każdorazowego momentu bezwładności, w celu zachowania zadanego natężenia przepływu W. Przy tym również w urządzeniu sterującym dozowaniem 10 mogą być gromadzone konstrukcyjnie wstępnie zadane parametry geometryczne, jak ciężar własny i długość taśmy dozującej, dzięki czemu w przypadku rzeczywistej prędkości kątowej, mierzonej przez prądnicę tachometryczną 6a lub generator impulsów można uzyskać dokładne informacje, kiedy ładunek, ustalony przez urządzenie dozujące 4 za pomocą komory dynamometrycznej 7 dociera do stanowiska odbioru 8, a tym samym, kiedy może być przeprowadzona regulacja wtórna poprzez przyśpieszenie/redukcję prędkości transportowania.

Pomimo, że w tym przypadku, jako urządzenie dozujące 4 opisany został wirnik dozujący i taśmowa waga dozująca, opisane urządzenie sterujące i regulujące może być stosowane w przypadku dozującego przenośnika ślimakowego lub podobnych przyrządów dozujących do zwiększenia krótkotrwałej dokładności dozującej na stanowisku odbioru lub stanowisku zrzutowym, ponieważ również tutaj mogą występować znaczne momenty bezwładności. Przy tym podzespół G może być również wbudowany lub zabudowany wewnątrz urządzenia dozującego 4, jak jest to zaznaczone na fig. 4 na przykładzie komory pośredniej między cięgnami taśmowej wagi dozującej. Dzięki temu można uzyskać szczególnie zwartą konstrukcję urządzenia.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ciągłego dozowania grawimetrycznego i określania przepływu masowego materiałów płynnych, z urządzeniem dozującym, z określeniem chwilowego przepływu masowego przed stanowiskiem odbioru za pomocą urządzenia sterującego dozowaniem, przy czym sterowanie wypływem następuje poprzez zmianę prędkości obrotowej urządzenia napędowego urządzenia dozującego za pomocą sterowania silnika, znamienne tym, że urządzenie sterujące dozowaniem (10) i urządzenie

   PL 207 330 B1 sterujące silnikiem (20), łącznie z przetwornicą częstotliwości lub tyrystorowym przyrządem sterującym połączone są w jednym podzespole (G), przy czym podzespół (G) jest umieszczony w szafie rozdzielczej lub wewnątrz urządzenia dozującego (4).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podzespół (G) jest sprzężony z napędem (6) urządzenia dozującego (4).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że napęd (6) urządzenia dozującego (4) posiada miernik prędkości obrotowej, korzystnie prądnicę tachometryczną (6a) do pomiaru rzeczywistej prędkości obrotowej, przy czym miernik prędkości obrotowej jest połączony z urządzeniem dozującym (10) albo urządzenie dozujące (4) posiada oddzielny miernik prędkości obrotowej, korzystnie koło cierne lub generator impulsów.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie sterujące dozowaniem (10) posiada, co najmniej jeden całkujący układ połączeń, wykrywający ewentualnie występujące odchylenie na stanowisku odbioru (8), lub tuż za nim, i odpowiednio korygujący wartość nastawczą urządzenia sterującego dozowaniem (10).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w urządzeniu sterującym dozowaniem (10) umieszczony jest zespół sumatora do zmiany położenia punktu wysterowania wstępnego (P).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że napęd (6) stanowi silnik asynchroniczny, synchroniczny, o modelu wektorowym albo reluktancyjny.