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电压扰动对恒速自动配料秤的影响及解决措施

   日期:2007-02-23     来源:中国测控网     作者:管理员    





1 引言
微机恒速自动配料秤和普通仪表恒速自动配料秤,在使用中基本都存在受电网电压扰动而产生的计量误差,影响系统精度。在水泥生产配料环节中,恒速自动配料秤使用较为广泛,而配料要求精度高,准确可靠,所以这种计量误差更不容忽视。我们对所用的无锡计算机厂生产的DCM-1型普通仪表恒速配料秤和DCM-3型微机恒速自动配料秤,进行误差分析并采取了解决措施。现以DCM-3型秤(台时产量18t/h)为例进行分析。
2 误差分析
DCM-3型秤有关铭牌数据如下:
电机:P=0.75kW-4极;n额=1410r/min;摆线针轮减速机比:i1=43;传动棘轮齿数比:i2=1;皮带主滚筒直径:d=0.16m;皮带厚度:H=0.01m :输料皮带线速度:V=0.32m/s;传感器额定载荷:P=10kg;额定流量显示:G=5kg/s

闭环控制方框图
该秤的闭环控制方框图简化如左:
其中Vg是给定流量; Vf是反馈量; Kf是反馈网络传递系数。显然,秤体电机转速量n未引入自控系统,因而对于皮带速度来说是一个非控制量。电机转速与电机定子供电电压函数关系式如下:
S
n = n1 [1- ——————] (1)
(U/U 额)2
式中:n——瞬时电压下电机转子转速;
n1——电机同步转速;
S——瞬时电压下电机转差率;
U——电网瞬时电压;
U额——电机定子额定电压,一般为 380V。
由上式可见:电机瞬时转速n与电网瞬时电压U成函数关系,且当电压在-10%~+10%变化时,满载下转速在-3%~-0.5%和 0.5%~3%两个区间内变动,转速随电压升降而增减,导致输料皮带线速度变化,使恒速自动配料秤不能真正恒速,下面来分析这种速度变化带来的计量误差。
秤体处于正常自动控制时,给料量一般为额定量的80%,传感器此时负荷:Pi=10×80%=8(kg);瞬时流量显示:Gi=5×80%=4(kg/s)。输送皮带在电网电压波动时瞬时速度为Vi,当U≠U额,V≠0.32m/s,皮带速度变化导致料面厚度变化,使Pi≠8kg。根据自控原理,为维持传感器原来的压力,PID电路调节电磁振动给料器振幅,使料面恢复原来的厚度,使传感器受力仍为78.4N(8kg)。结果由皮带速度变化△V得到皮带输料变化量△Q。
在秤体正常自动给料状态下,可认为皮带长度为 0.32m段料面的物料量Gi=4kg(与流量显示值相同);同时料面厚度近似认为均匀, 则每米皮带上物料量W=Gi/V=4/0.32= 12.5(kg/m)。由此可计算物料在1s内变化量△Qi。
正常自控时若U=U额,1s内秤体皮带输送量
Q1=W·V=12.5×0.32=4(kg);
若U≠U额,1s内秤体皮带输送量:
Q2=W·(V十△V)= W· V + W·△V;
△Qi=Q2—Q1=W·△V
计量误差设为δ%,则
△Qi
δ%=————×100%
Q1
 
△V
= ——— ×100%
V

△nπ(d+2H)
= ———————— ×100%
0.32×60·i1i2
 
当转速变化0.5%时,
1410×0.005π(0.16+2×0.01)
δ%=——————————————×100% ≈ 0.5%
0.32×60×43×1
当转速变化0.3%时,
 
1410×0.03π(0.16+2×0.01)
δ%=——————————————×100% ≈ 3%
0.32×60×43×1

电压变化范围:△U=380×10%=38(V)
下限:U下=380-38=342(V)
上限:U上=380+38=418(V)
当电网电压在342~380V范围波动时,秤体给料误差在-3%~-0.5%之间取值,负值表示物料减少了;当电网电压在380~418V范围波动时,秤体给料误差在0.5%~3%之间取值,物料增加了。秤体本身精度误差仅1%,所 以电压波动对水泥配料具有不可忽视的影响。
3 解决措施
(1)加装三相交流调压设备,手动或自动调节秤体电机定子供电电压,使其保持380V不变,以维持皮带速度恒定。
(2)根据三相交流电压表示值,计算△U/380×100%值;将给定流量按此百分比调整,若是负值,则
调大,反之调小;几次试调并对照化验室结果,可以得到经验数据,以减小误差。

 
  
  
  
  
 
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