Лотковые расходомеры и непрерывные дозаторы сыпучих материалов

ЗАО ВИК «Тензо-М» с 2007 г. расширяет производство и номенклатуру новой техники для непрерывного контроля и дозирования потоков сыпучих материалов. Речь идет об измерителях массового расхода (расходомерах) серии «Лотос» и весовых дозаторах типа «Альфа» модификации ДЛТ. Объединяет эти устройства способ измерение расхода с помощью первичного преобразователя лоткового типа. До сих пор рыночная ниша подобных устройств в России заполнялась в подавляющем большинстве западными аналогами. Наши новые расходомеры «Лотос» и дозаторы «Альфа»-ДЛТ защищены патентами РФ. Достигнутый уровень качества этих изделий позволяет нам позиционировать их на рынке как конкурентоспособную импортозамещающую продукцию.

РАСХОДОМЕРЫ

Способ измерения расхода сыпучих материалов с помощью лотка не нов и, вкратце, состоит в следующем. Жесткую пластину (лоток) определенной формы и размеров помещают под определенным углом в поток сыпучего материала. Сила реакции пластины на воздействие потока прямо пропорциональна массовому расходу, проще говоря, производительности потока. Лоток устанавливают на преобразователе силы, в нашем случае это тензодатчик, закрепленный на неподвижном основании. Датчик подключен к вторичному прибору, который показывает расход в натуральных единицах. Программа прибора, суммируя расход по времени, определяет количество (массу) прошедшего материала, и придает тем самым расходомеру дополнительную функцию весов непрерывного действия.

Внешне схема лоткового расходомера подкупающе проста, но это простота видимая. В запатентованной конструкции расходомера «Лотос» по новому синтезированы лучшие свойства самых современных аналогов. Размеры, конфигурация и взаиморасположение элементов измерительной системы строго обоснованы. Они выбраны из условия максимальной возможной чувствительности данной схемы расходомера при минимальном влиянии вариаций физико-механических свойств измеряемого потока.

Расходомеры серии «Лотос» предназначены для работы в потоках практически любых сыпучих материалов с условным диаметром частиц менее 30 мм. Специальные исполнения расходомеров позволяют измерять потоки аэрированных, нагретых до 150°С, абразивных и агрессивных материалов.

В состав расходомера входит первичный преобразователь, устанавливаемый в поток, и унифицированный шкаф контроля и сигнализации с вторичным прибором. Расходомеры выпускаются в 4-х модификациях (табл.1), отличающихся пропускной способностью первичного преобразователя.

Внешний вид первичных преобразователей с унифицированным шкафом контроля и сигнализации показаны на рис.1.

Рис. 1. Внешний вид первичных преобразователей с унифицированным шкафом контроля и сигнализации

Таблица 1.

В стандартный набор функций расходомера «Лотос» входят следующие:

• Измерение и отображение текущего расхода материала

   

• Вычисление массы продукта, прошедшего через расходомер

   

• Выдача во внешние цепи сигнала о достижении массой заданного значения

   

• Выдача стандартного аналогового сигнала, пропорционального расходу с возможностью масштабирования выхода

   

• Сигнализация отклонения расхода за два настраиваемых предела

   

• Связь с компьютером по RS 485 (стандартный протокол Modbus RTU)

Из перечня видно, что «Лотос» идеально приспособлен для построения разнообразных систем дозирования, в том числе – работающих в составе АСУ ТП. Это подтверждается характерными примерами продаж в 2008 г.:

• Три «Лотоса-150-2» работают в системах автоматической дозированной загрузки вагонов и цементовозов аэрированной известковой мукой в Полотнянозаводском карьероуправлении под Калугой. Эти системы, с одной стороны, исключают случаи сверхнормативной загрузки вагонов, жестоко штрафуемые ОАО РЖД, а с другой – обеспечивают максимально эффективное использование емкости спецавтотранспорта при перевозках продукции. Внедрение систем существенно повысило безопасность и уменьшило трудоемкость погрузочных работ.
• Два «Лотоса-25-2» работают в составе АСУ ТП непрерывного дозирования сыпучих компонентов в ОАО «Воскресенские минеральные удобрения». О том, насколько необходимы были расходомеры химикам, говорит скорость внедрения – дозаторы на базе наших расходомеров заработали на третий день после их поступления на предприятие. До этого удобрения изготавливались, в основном, путем объемного дозирования.
• «Лотос-75-2» с успехом испытан в высокопроизводительной автоматизированной линии непрерывного приготовления строительных смесей на одном из малых предприятий Московской области
• «Лотос-250-2» приобретен для измерения производительности рециркулирующего потока зерна в мощной зерносушилке на элеваторе в Орловской области. Впервые в отечественной практике управления процессом сушки появляется возможность объективного контроля степени рециркуляции, как важнейшего технологического параметра.

  Расходомеры «Лотос» особенно перспективны для применения в различных системах стабилизации соотношения потоков. Таковыми являются системы увлажнения зерна перед помолом, ввода добавок-улучшителей в непрерывный поток муки, приготовления смеси для сбраживания в спиртовом производстве, финишного напыления жидких добавок на гранулированный комбикорм – перечень далеко не исчерпан.

ДОЗАТОРЫ

Если расходомер измеряет расход свободно текущего потока произвольной производительности, то дозатор непрерывного действия выпускает материал из емкости с заданной постоянной производительностью, независимо от изменения объемной массы, влажности и других характеристик материала. При этом расходомер является неотъемлемой и основной частью дозатора. Для построения дозатора необходимо над расходомером установить регулируемый питатель. Тип питателя: заслоночный, шнековый, ленточный, т.п. – зависит от свойств дозируемого материала. Выход расходомера должен быть подключен к регулятору, который сравнивает показания расходомера с заданным расходом и управляет питателем: частотой вращения привода или степенью открытия заслонки – в зависимости от результата сравнения. Контур обратной связи в системе автоматического управления непрерывным дозатором замыкается через поток материала, падающий из питателя на лоток расходомера. Как следует из описания, дозатор с лотковым расходомером всегда является двухагрегатным: первый агрегат – расходомер, второй – питатель.

Именно так устроены наши дозаторы типа «Альфа» модификации ДЛТ (Дозаторы Лотковые Тензометрические). Они предназначены для непрерывного дозирования (стабилизации) расхода зернистых, хорошо сыпучих материалов с условным диаметром частиц менее 10 мм.

Технические характеристики типоразмерного ряда дозаторов приведены в табл.2. Диапазон верхних пределов дозирования от 4 до 100 т/ч перекрывается всего двумя исполнениями. Конструкция дозатора позволяет путем замены только одной детали и тензодатчика получить в пределах одного исполнения до 4-х диапазонов дозирования.

Габариты, масса и цена изделия при этом не меняются.

Таблица 2.

Метрологические характеристики дозирования соответствуют требованиям ГОСТ 30124

В состав дозатора входят измерительно-дозирующее устройство (ИДУ) и унифицированный шкаф автоматики. ИДУ объединяет в одном корпусе лотковый расходомер и секторную регулирующую заслонку с электроприводом. Цифровая система управления построена на базе самонастраивающегося ПИД-контроллера. Внешний вид дозаторов показан на рис.2.

Все дозаторы ряда выполняют следующие функции:

• Измерение и стабилизация массового расхода материала

   

• Отображение текущего и заданного расходов

   

• Суммирование и отображение пропущенной массы материала

   

• Автоматическое отмеривание заданной дозы пропущенного материала (опция).

   

• Блокировка выпуска материала по внешним сигналам

   

• Работа в распределенных АСУ ТП в качестве автономной подсистемы (токовые входы/выходы и стандартный протокол последовательного порта для связи с РС) .

Если первые опытные «Лотосы» появились в начале прошлого года, то дозаторы «Альфа»-ДЛТ поступили на рынок в 2007г. По мере распространения информации о них объем продаж в 2008 году увеличился почти втрое, превысив 40 шт. Наибольшим спросом дозаторы пользовались в перерабатывающей и пищевой промышленности, самые популярные – модификация ДЛТ-16:

• Более 35 шт. закуплено мукомольными предприятиями – для них дозатор изначально и разрабатывался. Дозаторы используются для формирования зерновых смесей, стабилизации нагрузки зерноочистительных линий и размольных отделений
• Более 10 шт. продано спиртзаводам. Дозаторы применяются для контроля и регулирования загрузки дробилок зернового сырья.
• Четыре дозатора применяются для дозирования сухого солода в силосных складах заводов по производству пива.

  Сфера применения лотковых дозаторов продолжает расширяться - последние три дозатора этого типа изготовлены для ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» и используются для дозирования гранулированного карбамида.

Рис. 2. Дозаторы Альфа ДЛТ16 на реконструированной мельнице 400 т/сут.в п.Сабурово Тамбовской обл.

КОГДА И ПОЧЕМУ ЛОТКОВЫЕ ДОЗАТОРЫ ВЫГОДНЕЙ ДРУГИХ

Как показывает мировая практика и наш собственный опыт, лотковые расходомеры и дозаторы обеспечивают при эксплуатации относительную погрешность измерения и стабилизации расхода на уровне 1.0-2.5 %. Это, конечно, хуже, чем у широко применяемых ленточных, а также у недавно появившихся роторных весов и дозаторов непрерывного действия. Изготовители анонсируют их погрешность на уровне 0.25 – 0.5 %. Однако, если технология не требует такой высокой точности, то лотковые расходомеры и дозаторы оказываются вне конкуренции по всему спектру потребительских качеств!

Не так давно мы имели возможность в этом убедиться при внедрении расходомера «Лотос» в составе дозатора калийной соли и дозатора гранулированного карбамида «Альфа»-ДЛТ16 в линии производства минеральных удобрений. Рядом на тех же материалах работали новые одноагрегатные ленточные дозаторы российского производства. Заказчика вполне удовлетворяло качество работы наших дозаторов, просто он приобрел ленточные дозаторы прежде, чем узнал про лотковые.

По приблизительным оценкам соотношение габаритов, масс и цен лоткового со шлюзовым питателем и ленточного одноагрегатного дозаторов калийной соли составляло 1 : 5 при одинаковой мощности приводов. Для дозаторов карбамида это соотношение выглядело еще более впечатляюще, а мощность приводов различалась в 50 раз, т.к. лотковый дозатор имел привод мощностью всего 10 Вт.

Конструктивно лотковые расходомеры и дозаторы несравнимо проще дозаторов других типов. Они содержат значительно меньшее количество узлов и деталей, в измерительных системах отсутствуют подвижные части. Аппаратные и, особенно, программные средства системы управления двухагрегатного лоткового дозатора, существенно проще и дешевле. Соответственно, упрощаются наладка и обслуживание при эксплуатации.

В отличие от ленточных весов и дозаторов, лотковые имеют полностью закрытые и гигиеничные, т.е. легко очищаемые внутри корпус и тракт прохождения материала. Уплотненные соединения корпуса с коммуникациями и люки обслуживания не допускают пробоя пыли во внешнюю среду. Это имеет особое значение при работе с материалами, содержащими вредную или взрывоопасную пылевую фракцию.

Решите купить себе непрерывный дозатор – тщательно взвесьте требования к точности и присмотритесь к нашим изделиям!

НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

Как ни хороши дозаторы Альфа-ДЛТ, но пока что могут работать только с монодисперсными, хорошо сыпучими материалами с малым содержанием пылевой фракции, что существенно сужает сферу их распространения и никак не способствует росту продаж.

Первая и главная причина: питатель заслоночного типа не может обеспечить устойчивое регулируемое истечение материалов, склонных к образованию сводов (мука, цемент, рассыпной комбикорм, т.п.).

Вторая причина, в определенной мере связанная с первой: конструкция расходомера такова, что пылевые отложения, постепенно накапливающиеся на лотке этих дозаторов, смещают «нуль» характеристики вверх без изменения чувствительности. Это приводит к появлению нарастающей систематической погрешности и требует периодического «обнуления» или очистки измерительной системы. Если же заменить питатель и подать на такой расходомер цемент или муку, его нормальную работу вообще нельзя гарантировать. Нужно сказать, что этот недостаток присущ также многим отечественным и даже самым новым зарубежным аналогам.

Первичный преобразователь расходомеров «Лотос» этого недостатка не имеет: «нуль» расходомера не смещается, даже если на лоток налипает масса материала, сопоставимая с массой лотка. Именно это качество делает «Лотосы» «всеядными»: они работают с моно- и полидисперсными материалами - от мелкокусковых и зернистых до порошкообразных и пылевидных, склонных к налипанию. При этом чувствительность их преобразователей не ниже, чем у измерительных лотков дозаторов «Альфа»-ДЛТ. Полученные результаты позволяют нам приступить к созданию широкодиапазонной, модульной системы двухагрегатных лотковых дозаторов непрерывного действия для работы с самыми разнообразными сыпучими материалами. Конструктивно дозаторы будут объединять в себе в различном сочетании измерительный модуль на базе расходомера «Лотос» с модулями питателей различных типов и иметь унифицированную систему автоматического управления. Можно надеяться, что, несмотря на кризис, первые опытные дозаторы новой системы появятся уже в текущем году.