如何提高粉體給料技術(shù)的控制精度

　　有一種情況也常出現(xiàn)，當(dāng)螺旋給料機(jī)從額定工作流量緊急減速停機(jī)時(shí)，一但停止后，其流動(dòng)性前沖慣性會(huì)對(duì)螺旋葉片工作區(qū)造成高密實(shí)性擠壓；而重新從靜態(tài)停機(jī)重新開始低速啟動(dòng)給料時(shí)，由于此刻粉體流動(dòng)性最差阻力很大，運(yùn)行負(fù)荷最大，但采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)的螺旋卻正好處于效率最低的工作段，電壓與頻率低，輸出力距小，提升力矩過大可能造成電流超限而保護(hù)自動(dòng)停機(jī)，或者因長時(shí)間大電流堵轉(zhuǎn)引發(fā)電機(jī)溫升。此時(shí)的特性表現(xiàn)為：

　　X=0~100%
　　Y=0

　　而在額定的流量工作區(qū)，由于流動(dòng)性高、負(fù)載輕、轉(zhuǎn)速較高，變頻調(diào)速反而處于效率較高的大力矩工作段。要解決此類矛盾，一方面應(yīng)在設(shè)計(jì)上具備釋放緩沖的料容結(jié)構(gòu)，一方面應(yīng)在運(yùn)行程序上采取慢速停機(jī)，中高速啟動(dòng)開機(jī)的工作方式。

　　由于常規(guī)的螺旋給料常常遇到上述種種難以克服的問題，有人轉(zhuǎn)而采用氣動(dòng)方式來控制給料，通過在料倉底部裝設(shè)氣化管路和風(fēng)動(dòng)斜槽，卸料時(shí)對(duì)庫底吹入一定壓力的空氣，使粉體充分流態(tài)化后用流量閘閥的開度來控制出料量，結(jié)果往往由于調(diào)節(jié)閥前端的倉內(nèi)粉氣混合濃度與壓力不穩(wěn)定，在小開度時(shí)因閥后產(chǎn)生氣旋渦流效應(yīng)提升了背壓消弱了壓差而呈截止限流特性，而閥位開度超過氣旋渦流效應(yīng)的臨界拐點(diǎn)后的背壓大幅下降，造成開度流量突然提升，但很快又因調(diào)節(jié)閥后的背壓飽和提升，造成閥前后壓力差的減小平衡而進(jìn)入飽和限流特性，總體呈現(xiàn)典型的大死區(qū)的繼電器開關(guān)特性，非線性嚴(yán)重，表現(xiàn)為截止區(qū)與飽和區(qū)太大，而線性控制區(qū)域狹窄，控制區(qū)的Y/X的斜率太高含滯環(huán)，其開環(huán)波動(dòng)幅度太大。其流量呈現(xiàn)出多變量控制的函數(shù)關(guān)系： 
   
　　Y=f(X,U（Y）,S,?)

　　其中，X為閥門開度，U為閥門前后壓力差，S為粉氣混合密度,?為未知的其他影響因素。特別是壓力差U又可以被輸出的Y影響，形成局部隨機(jī)強(qiáng)烈循環(huán)反饋,因此其控制規(guī)律是極其復(fù)雜的。而且，采用氣動(dòng)卸料技術(shù)必然導(dǎo)致給出粉體含氣量高且壓力大，對(duì)后續(xù)檢測計(jì)量存在嚴(yán)重干擾，用于定量給料場合是得不償失的。

　　氣動(dòng)閘閥的實(shí)際控制特性：

　　一個(gè)好的控制裝置的控制特性應(yīng)該具備較小的開環(huán)波動(dòng)幅度如5%滿程，在其控制特性曲線反映為線束較窄細(xì)，且Y/X的斜率低，控制區(qū)域?qū)挘刂品侄雀呷纭?.5%。

　　r=1
　　R〈5%Y滿程
　　Y=K*X+R

　　即使按3度偏差回切過中心線，由于A的視覺反應(yīng)時(shí)間加方向機(jī)作用延時(shí)共計(jì)4秒以上，可計(jì)算出其最小修正偏差為sin3*80*1000/3600*4=4.6米

　　顯然，A先生將以最先進(jìn)的駕駛控制技術(shù)和最豐富的駕駛控制經(jīng)驗(yàn)慘敗于菜鳥B先生您！僅僅是因?yàn)榉较驒C(jī)差些和反應(yīng)慢些，就足以將英雄變成狗熊！

　　上述虛擬比賽說明，如果給料裝置自身的開環(huán)控制特性的隨機(jī)誤差波動(dòng)就比較小，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力慣性也輕盈快捷，再采用準(zhǔn)確的即時(shí)式檢測來構(gòu)成閉環(huán)，則采取常規(guī)的計(jì)算機(jī)差分增量PID控制技術(shù)就足以取得很好的控制精度。

　　所以，腳踏實(shí)地打造好粉體給卸料環(huán)節(jié)的硬件基礎(chǔ)，塑造出較好的開環(huán)控制特性，同時(shí)確保對(duì)流量的檢測及時(shí)準(zhǔn)確，提高其控制精度自然就水到渠成。既不必舍本逐末，指望從所謂先進(jìn)的控制理論中去尋仙問道；也不必繞山轉(zhuǎn)水，期待從復(fù)雜的氣粉動(dòng)流體力學(xué)中去霧花鏡月。

　　五、結(jié)論

　　如果不穿透現(xiàn)實(shí)粉體控制的復(fù)雜表象，發(fā)現(xiàn)其下掩藏的內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律，而是跟著問題的表象跑，就常常在現(xiàn)實(shí)中看見很多局部而膚淺的五花八門的技術(shù)處理方案。其實(shí)，要提高粉體控制精度，只要系統(tǒng)地在影響其的3個(gè)本質(zhì)因素的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上同時(shí)展開提升，就必然獲得真正的推進(jìn)。

　　1、卸料環(huán)節(jié)

　　前端必須配套通暢充盈的大庫整體流供卸料系統(tǒng)，利用粉體動(dòng)態(tài)拱下泄機(jī)制保持倉口粉體壓力密度的均衡平穩(wěn)，卸料結(jié)構(gòu)要盡可能避免空氣混入粉體夾帶卸出，保持倉口具備滿填充自適應(yīng)供給流動(dòng)性，避免再建中間小倉的復(fù)雜基建與設(shè)備迂回系統(tǒng)，不但要杜絕漏斗流形成的欠料斷料 ，還要大幅消除倉內(nèi)中高部位拱架垮塌的幾率。

　　解決卸料的通暢平順，使r>0.95，就可消弱供料引發(fā)的隨機(jī)干擾因素，這是根除粉體控制失控的根源所在。

　　2、給料環(huán)節(jié)

　　裝置必須具備良好料容結(jié)構(gòu)，能充分吸收緩釋高壓含氣粉體的流動(dòng)性沖擊，消除隨機(jī)性沖料自流的可能。一方面要降低最終工作腔的進(jìn)料填充壓力P；另一方面同時(shí)要提升該工作腔的流動(dòng)性前竄鎖止力F，保證升程回程時(shí)具有穩(wěn)定一致滿填充給料結(jié)構(gòu)，在高端流量工作減速時(shí)也能鎖止粉體的慣性前向竄動(dòng)，大幅減少工作點(diǎn)附近頻繁的升回程調(diào)節(jié)的滯環(huán)效應(yīng)，即開環(huán)控制特性形狀應(yīng)瘦身收窄細(xì)?？刂屏颗c被控制量間具備寬域的對(duì)應(yīng)關(guān)系，要獲得1%的控制精度，控制量的調(diào)節(jié)分度應(yīng)保證達(dá)0.5%以上，并具備快速的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

　　解決給料的鎖止同步，使R<5% 滿程，就可消弱R的干擾影響，這是降低開環(huán)控制特性波動(dòng)幅度的關(guān)鍵所在。

　　3、計(jì)量環(huán)節(jié)

　　采用響應(yīng)最快的流量檢測技術(shù)，要獲得1%的控制精度，必須確保測量的長期穩(wěn)定準(zhǔn)確度在0.5%以上。

　　解決計(jì)量的及時(shí)準(zhǔn)確，使t2<1 秒，才可提升閉環(huán)的控制效率，這是通過閉環(huán)控制提升開環(huán)控制精度的要害所在。