Дозаторы-интеграторы расхода непрерывного действия

Гематудинов Р.А., Ковалёв Р.В., Бокарёв Е.И. Московский автомобильно-дорожнй государственный технический университет (МАДИ)

В последнее время начинает развиваться направление проектирования циклических смесительных установок с применением дозаторов-интеграторов расхода непрерывного типа действия. Применение для этих целей хорошо зарекомендовавших себя дозаторов-регуляторов расхода непрерывного действия, представляющих собой автоматические системы стабилизации, в принципе возможно, однако не рационально в силу их высокой стоимости и повышенных требований к квалификации обслуживающего персонала.

Наиболее рационально использовать в этих случаях более простые в конструктивном исполнении дозаторы-интеграторы расхода циклического типа - с разомкнутой системой измерений. Замена циклических дозаторов с накопительной емкостью дозаторами-интеграторами расхода непрерывного действия коренным образом видоизменяет технологическую схему смесительной установки, позволяя организовать процесс загрузки исходных компонентов в смеситель одновременно и растянуто во времени.

Использование смесителей непрерывного действия увеличивает эффект перемешивания материала с одновременным увеличением производительности установки. Технологический цикл сокращается. Несмотря на ряд очевидных преимуществ, использование дозаторов-интеграторов расхода носило до настоящего времени эпизодический и, зачастую, экспериментальный характер. Одна из причин этого кроется в том, что измерительная часть дозатора строилась по компенсационному принципу с использованием достаточно капризной и ненадежной в эксплуатации механической системы слежения с уравновешивающим грузом. Разомкнутая схема измерений расхода с использованием информации о среднем значении массы материала на ленте весового транспортера или винтового питателя является самой простой из всех вариантов возможных конструтивных схем дозаторов-интеграторов расхода.

Рассмотрим вариант с "жесткой" подвеской схемы весового транспортера. Такая модель схемы подвески позволяет практически исключить возникающую дополнительную динамическую ошибку, которую вносят колебательные свойства рычажной подвески. Подобная система измерений становится структурой с минимально возможным набором конструктивных элементов, не подлежащей уже дальнейшему упрощению. Система состоит из весового транспортера с интегратором массы материала, прошедшей через дозатор. Непрерывное интегрирование предварительно коммутированных и перемноженных сигналов изменения массы подаваемого материала на ленте и ее скорости дает полную массу отдозированного материала.

Очевидно, что метрологические характеристики дозаторов-интеграторов расхода циклического типа, с разомкнутой системой измерений существенно зависят от одиночных импульсов и скачков. Положение меняется к лучшему, если импульсы в виде изменения производительности питателя Qп поступают на транспортер как последовательность, чередуясь по знаку отклонений от среднего значения производительности. Такая картина изменения Qп наиболее характерна для сыпучих, инертных компонентов строительных бетонных смесей.
Случайная составляющая производительности питателя Qп дает свою долю погрешности измерения расхода, которая зависит от типа питателя и является наименьшей у ленточного и вибропитателя. Дисперсия ошибки изменения Qп наименьшая у консольного транспортера.

Анализ свойств разомкнутых схем измерения расхода показывает, что наибольшей точностью измерений при любом виде входного сигнала обладают дозаторы-интеграторы расхода с консольным, а наименьшей - с маятниковым транспортером.
Возможности использования подобных дозаторов в смесительных установках периодического действия целиком определяются физико-механическими характеристиками дозируемого материала и типом питающего устройства. Улучшение истечения материала из приемного бункера за счет применения побудителей различных конструкций, бункеров с оптимальным профилем стенок, дозирования материалов равномерного гранулометрического состава с пониженным влагосодержанием повышают метрологические характеристики таких систем и расширяют область их применения.

Однако органический недостаток разомкнутых схем измерений - интегрирование фиктивной массы на ленте весового транспортера при действии на входе системы единичных импульсов и скачков - нельзя исправить без дополнительных конструктивных и структурных изменений, можно только уменьшить их влияние на погрешность измерений.
Основным способом для эффективного снижения влияния амплитудных значений входного сигнала кроме подбора типа питателя и его настроечных параметров является введение корректирующих обратных связей, позволяющих воздействовать на процесс истечения материала из ёмкости накопительного бункера изменением режима работы питателя.

Все более широкое использование в строительном производстве средств микропроцессорной техники дает совершенно новые возможности улучшения измерительных свойств интеграторов расхода, связанных с использованием алгоритмического и вычислительного потенциала компьютеров для формирования измерительных цепей нового поколения.