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PVC粉料集中供料之柔性输送
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塑料挤出机展厅
片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ...
目前,随着人工成本及能耗成本占生产成本的比重越来越大,以及环境污染对健康带来的影响,如何提高PVC管材挤出生产线中PVC粉体原料的智能上料程度,降低生产成本,提高PVC配混的准确性,改善生产环境,成为生产厂家追求的目标。现阶段,大多数管道生产厂家都很积极地推进PVC粉料的集中供料项目。但从整体效果来说,在挤出机料斗的集中供料部分,普遍存在以下的问题:

挤出机组加料料斗中的PVC原料的集中输送,一般采用管链或者螺旋型的长距离运送到诸多挤出机台,在每个挤出机料斗上设立高低料位开关,一旦其中某一个料斗缺料,就要求输送机立即运转送料,这样导致输送机的频繁启/停,大大影响设备的稳定性;另外,一旦其中某一个低料位开关失效,则导致挤出机台故障停机,一旦高料位开关失效,则导致输送机因为持续运转而卡死;

常规的挤出机集中供料一般都是定量并联输送,挤出料斗里面的PVC粉料在消耗过程中,料位的变化很大,在下料过程中容易造成“冲料”和下料不连续(架桥)的现象,导致挤出机螺杆容易扭断,更重要的是挤出成型后的塑料制品受定量喂料不均的问题导致产品壁厚不均的严重质量问题。

针对PVC粉料集中输送存在的问题,联塑机器公司经过近几年的不断探索和改进,最终为用户提供了有效的相应解决方法。

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图1.联塑挤出机料斗集中供料系统的基本构造

技术要点

采用可编程逻辑控制器通过对整个管链输送下游的每台挤出机主电机的启动、速度等信号进行采集,然后根据各挤出机速度信号进行数值运算,控制挤出机的喂料量,然后再通过喂料量计算出每条生产线所需的供料量,然后再将供料量换算成输送管链的速度,对输送管链速度进行实时调节:当下游挤出主电机速度突然增大时或挤出机运行数量增加时,供料系统会立即检测出速度的变化及用料量的增加,随之相应提高喂料速度,进而相应地按比例增加管链的输送速度;反之,当下游挤出主电机速度突然减小时或挤出机运行数量减少时,供料系统随之相应降低喂料速度,同时相应地按比例减小管链的输送速度。除此之外,供料系统还读取了下游每台挤出机的电流、扭矩参数,当挤出机超扭矩报警时,供料系统会自动关闭该台挤出机对应的管链输送管道出料口,并停止喂料机,进而保证挤出机喂料量不再增加,从而使挤出机输出扭矩下降,有效地保护挤出机螺杆。

另外,在柔性长距离、多机台的粉料输送方面也具有独特的满料冗余泄压机械设计,确保在极端的情况下:即使挤出机大多数料斗在满料的情况下,也能确保管链在运行时“刮板”产生粉体压力的有效释放而不外泄。

具体算法

集中供料共13台挤出机,在挤出生产线主挤出机上端安装喂料式控制装置,采用喂料式加料的原理,通过监控单位时间△t内原料的喂料量△h(即挤出机的喂料量),对进入挤出机的原料进行不间断的称量。由于中央CPU控制单元运算速度快,扫描周期短,因此能知道很短的单位时间△t控制挤出机喂料量h1,一旦△h有细微的变化,控制器可以迅速通过内部的PID调节,自动调整喂料的转速。通过适时的调节喂料机转速,从而使h1稳定。在生产线速度(生产线速度可通过此控制系统自带的装在牵引机处的编码器采集)一定的情况下,单位时间△t内所生产的制品长度△L也一定,由此可知:以上装置能有效地保持△h/△L的恒定。

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图2. 联塑挤出机料斗集中供料系统的控制原理

因为: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为常数,所以只要h/L稳定,那么S就能保持恒定。即:壁厚能保持均匀。(说明:其中р为材料的密度,V为制品的体积,S为制品的横截面,L为长度,h为重量。)

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通过稳定的挤出量的控制,达到产品“米重”的相对恒定,从而保证产品壁厚的均匀。由于壁厚的均匀,在节省了材料的消耗的同时又保证了产品的质量。如此类推,计算出每台挤出机的喂料量。然后相加,得出总产量为H。从而可得出管链所需要输送的混合料量,再根据管链输送速度与输送量的比例关系K0,计算出此时管链应该运转的速度V。具体公式如下:

如图3所示为整个供料系统控制实施的拓扑图,供料系统控制器通过以太网交换机及网线将下游13台挤出机系统连接起来,并通过MODBUS TCP/IP通讯协议建立通讯。为整个系统控制提供了可靠的连接方式。供料系统还可以通过通讯网关及安全通讯模块建立一个远程的操作监控系统。进而提高整个系统自动化、信息化程度。使用户以后可以拓展出更多的功能。

总结

联塑机器公司这种PVC粉体柔性连续式供料的设计,是一种“智能供料”方案:通过实时采集下游所有挤出机的一系列关键的数据,动态并且不间断运行并及时调节输送量,并且辅助有极端情况下的挤出料斗满料泄压机械结构。这样能够有效解决常规定量、间歇式供料导致挤出机料斗“冲料”、“堵料”、挤出机螺杆容易扭断、PVC挤出机的挤出量不稳定以及集中供料系统本身故障率高的一系列问题。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-9-1)
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