螺桿喂料器廣泛應(yīng)用在顆粒、片狀、粉狀、短纖維等固體原料的輸送計(jì)量。筆者結(jié)合多年實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提煉出圍繞著螺桿喂料器精度的幾個(gè)常見問題，希望能夠給大家在選用螺桿器時(shí)帶來一些幫助。
推薦閱讀：
一、如何正確描述精度？
基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)方差和平均的原理，我們通常用重復(fù)精度和線性精度描述螺桿喂料器的精度。重復(fù)精度是衡量螺桿喂料器的流量保持一致的指標(biāo)。線性精度是衡量螺桿喂料器工作流量范圍的精度指標(biāo)。
重復(fù)精度是基于標(biāo)準(zhǔn)樣本方差，描述螺桿喂料器的流量在一段時(shí)間內(nèi)，若干個(gè)采樣周期內(nèi)流量樣本的離散情況，是描述螺桿器重復(fù)誤差的重要指標(biāo)之一。重復(fù)誤差可以基于標(biāo)準(zhǔn)方差進(jìn)行量化。
計(jì)算公式如下：
（n 為樣本數(shù)量，x為采樣周期內(nèi)樣本重量）
我們通常以95.5%樣品重量都在2STDEV（2個(gè)sigma）范圍內(nèi)，來描述重復(fù)精度：重復(fù)精度%=x平均重量/2STDEV。
如何正確取樣來獲得的標(biāo)準(zhǔn)方差是準(zhǔn)確描述螺桿喂料器重復(fù)誤差的關(guān)鍵。由于在大多數(shù)工廠缺乏專業(yè)測量手段，傳統(tǒng)的取樣靠手工方法獲得。影響手工測量精度的主要因素是電子秤的稱量精度，以及手工采樣計(jì)時(shí)的誤差。測量的樣本重量越小，要求電子秤的精度越高，精度通常為樣本重量的0.1%。要獲得準(zhǔn)確的采樣計(jì)時(shí)，要適當(dāng)增加采樣計(jì)時(shí)時(shí)間，減少樣本重量的人為誤差，同時(shí)要求同一個(gè)人計(jì)時(shí)操作，樣本的采集連續(xù)進(jìn)行。
專業(yè)喂料器制造廠家通常采用自動化程序取樣，來保證精確取樣，減少手工取樣的人為誤差，同時(shí)簡化數(shù)據(jù)的處理過程。標(biāo)準(zhǔn)的自動程序取樣所用工具是高精度電子秤，電子秤通過附有標(biāo)準(zhǔn)通訊端口，如RS232或以太網(wǎng)端口，與用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)相連，并采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理程序，以快速處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出精度指標(biāo)。松耐（Sonner）公司采用自主研發(fā)的取樣程序，以實(shí)現(xiàn)差分動態(tài)取樣。這種取樣方法可以任意設(shè)定0.1秒至10秒間隔輸出樣本重量，以滿足后續(xù)1min樣本重量數(shù)據(jù)處理的需求，獲得無系統(tǒng)誤差的任意組樣本重量，正確評估喂料器的重復(fù)精度和線性精度。
線性精度是描述喂料器從最小喂料量到最大喂料量的運(yùn)行范圍內(nèi)，每個(gè)運(yùn)行點(diǎn)的準(zhǔn)確程度。即是在整個(gè)量程內(nèi)實(shí)際喂料量和設(shè)定量之間誤差，誤差越小表征的喂料器線性精度越高。回復(fù)“擠出機(jī)”，查看更多
表征公式如下：
（X為樣本重量平均重量，F設(shè)定為設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)重量值）
為了獲得線性精度，與測量喂料器重復(fù)精度的方法一樣，要定時(shí)采集數(shù)組樣品重量。一般情況下，我們?nèi)?%，25%，50%，75%流量下連續(xù)取4個(gè)數(shù)組，每組10個(gè)樣品重量，然后計(jì)算每個(gè)組別的平均樣本重量與設(shè)定重量之間的差值，根據(jù)上述公式計(jì)算出每個(gè)設(shè)定點(diǎn)線性誤差率，這些誤差就是線性精度，表征喂料器在其運(yùn)行范圍內(nèi)準(zhǔn)確性。
二、如何確認(rèn)客戶所需精度？
正確理解客戶加工工藝信息，了解客戶產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是成功選擇螺桿喂料器的關(guān)鍵。
通過對客戶加工工藝信息中的原料配方組成、原料特征、整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)能范圍、用戶現(xiàn)場的安裝環(huán)境等信息的分析確認(rèn)，來確認(rèn)螺桿喂料器部件的選型，例如對喂料器計(jì)量螺桿規(guī)格、稱重部件精度、量程，以及存放原料的料倉容積一一確認(rèn)選型，保證喂料器系統(tǒng)以最佳的組成，滿足用戶產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對喂料器精度的要求。
由于在混配造粒工藝中，固體原料物理特性的復(fù)雜性，使得在同一臺螺桿喂料器上所表現(xiàn)的精度都不一樣，這就要求我們更謹(jǐn)慎選擇螺桿喂料器。通常大部分專業(yè)的螺桿喂料器制造商都非常重視各種固體原料測試工作，已確認(rèn)最佳的螺桿喂料器組合，滿足用戶的工藝需求。
三、什么情況下選擇體積式和失重式喂料器？
失重式喂料器是通過檢測實(shí)際的流量，自動調(diào)整喂料器螺桿轉(zhuǎn)速，來達(dá)到和維持設(shè)定的流量。體積式喂料器是通過運(yùn)行前的針對要輸送的原料進(jìn)行采樣標(biāo)定出整個(gè)螺桿轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)流量值，如果更換另一種原料，要重新標(biāo)定，然后根據(jù)標(biāo)定值，和所要運(yùn)行的流量，推斷出螺桿轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下運(yùn)行喂料器。
原料配方及整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能范圍，現(xiàn)場安裝環(huán)境等都是確認(rèn)螺桿喂料器部件的選型的考慮因素
體積式喂料器是一個(gè)開環(huán)的控制的喂料裝置，具有相當(dāng)經(jīng)濟(jì)性，維護(hù)簡單，對安裝環(huán)境要求不高等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)原料堆積密度變化較大，會使得體積式螺桿喂料精度難以控制。體積式螺桿喂料器一般應(yīng)用在對精度不是最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的加工工藝中，影響這種方案精度的因素有三個(gè)方面：
1、 計(jì)量部件螺桿的幾何機(jī)械結(jié)構(gòu)（如單螺桿、雙螺桿組合形式）；
2、 螺桿螺紋結(jié)構(gòu)形式（彈簧形式、Auger形式、Concave形式）；
3、 螺桿的喂料速度和原料的物理狀態(tài)（如堆積密度、流動性、物料的粘度）。
通過對原料狀態(tài)特征的了解，選擇相適應(yīng)的螺桿組合和螺紋結(jié)構(gòu)形式，可以適當(dāng)提高和保證體積式喂料器的精度。
例如：對大多數(shù)顆粒狀原料，特別是新料而言，一般選擇單螺桿體積式喂料器，由于這種原料顆粒均勻，流動性好，能夠在輸送過程中，堆積密度比較穩(wěn)定一致，體積式螺桿喂料器一樣能夠達(dá)到較高的重復(fù)精度和線性精度，只不過需要離線進(jìn)行取樣校正等繁瑣操作，來準(zhǔn)確達(dá)到要運(yùn)行的設(shè)定流量。對于粉狀原料而言，由于大多數(shù)粉料的流動不好，原料粘度較大，我們一般選擇雙螺桿體積式喂料器，雖然雙螺桿能夠克服原料在螺槽滯留和架橋問題，但無法保證原料在每一螺槽容積恒定，因此體積式螺桿喂料器對于此類原料，精度表現(xiàn)差，要謹(jǐn)慎選用。
四、影響失重式螺桿喂料器運(yùn)行精度的因素
1、正確設(shè)計(jì)
失重式喂料器是連續(xù)工作的流量控制系統(tǒng)，因此需要有一個(gè)高動態(tài)、高精度的稱重系統(tǒng)檢測喂料器短時(shí)間（通常在1-5秒內(nèi)）出口流量，來確保流量控制的精確性；要正確選用螺桿和速度范圍來匹配原料的物理特征和工作流量范圍；同時(shí)要考慮喂料料倉的容積和防架橋裝置來優(yōu)化系統(tǒng)。
為了保證失重式螺桿喂料器工作在高精度狀態(tài)下，不僅要正確評估客戶加工工藝及原料信息特征，還要系統(tǒng)地設(shè)計(jì)失重螺桿喂料器的原料供給系統(tǒng)和混合下料系統(tǒng)，以及輔助的排氣系統(tǒng)。回復(fù)“螺桿”，查看更多
體積式螺桿喂料器一般應(yīng)用在對精度不是最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的加工工藝中，螺桿的幾何結(jié)構(gòu)、螺紋結(jié)構(gòu)等都對精度有影響
2、安裝和運(yùn)行環(huán)境
這是影響失重式螺桿喂料器精度的第二個(gè)因素。通常要關(guān)注以下幾點(diǎn)的設(shè)計(jì)安裝：1）原料補(bǔ)料料倉系統(tǒng)和失重喂料器平臺采用獨(dú)立分離式設(shè)計(jì)，并且堅(jiān)固，確保原料供給系統(tǒng)工作時(shí)的機(jī)械震動不會影響失重式喂料系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)獨(dú)立維修及工作人員工作空間，確保工作人員的走動、工作不會影響失重式喂料系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2）在失重式螺桿喂料器的原料出口、入口、排氣口，應(yīng)設(shè)計(jì)可靠的軟連接裝置，以隔離機(jī)械震動對失重式喂料系統(tǒng)的影響。 回復(fù)“擠出機(jī)”，查看更多
3、補(bǔ)料過程控制
當(dāng)失重式喂料器料倉里原料消耗到達(dá)最低補(bǔ)料量時(shí)，系統(tǒng)可以自動或手動進(jìn)入補(bǔ)料過程控制，這時(shí)由于系統(tǒng)重量處于增加階段，因此無法進(jìn)行閉環(huán)重量控制，系統(tǒng)處于體積式開環(huán)控制狀態(tài)，直至補(bǔ)料量達(dá)到設(shè)定重量，補(bǔ)料階段結(jié)束，系統(tǒng)才重新自動或手動回到失重式閉環(huán)控制階段。由此看出，任何一個(gè)失重式螺桿喂料器都無法避免再補(bǔ)料期間體積式運(yùn)行，理論上講，體積式運(yùn)行時(shí)間越短，失重式運(yùn)行時(shí)間越長，體積式階段的運(yùn)行精度對失重式運(yùn)行階段精度影響就越小，但實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)。因此，一般選取失重式運(yùn)行時(shí)間/體積式運(yùn)行時(shí)間至少不小于10：1作為安全比值，當(dāng)然越大于這個(gè)比值，補(bǔ)料帶來的精度影響就越少。
典型失重式控制原理圖
失重加料器的工作過程原理圖
在補(bǔ)料階段，由于新進(jìn)的原料破壞了喂料料倉里氣壓的平衡，會伴隨系統(tǒng)的排氣發(fā)生，如果排氣不順暢，同樣導(dǎo)致補(bǔ)料時(shí)間的延長從而影響系統(tǒng)運(yùn)行精度。除了上述因素外，由于補(bǔ)料前料倉里料位和補(bǔ)料后料倉里料位是不一樣的而導(dǎo)致原料堆積密度有一定變化，為了減少系統(tǒng)從補(bǔ)料階段恢復(fù)到失重式控制階段后的不穩(wěn)定時(shí)間，優(yōu)化補(bǔ)料期間體積式運(yùn)行時(shí)螺桿速度是十分必要的，通過歷史數(shù)據(jù)模型計(jì)算出優(yōu)化的螺桿速度，系統(tǒng)精度效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于保持補(bǔ)料前螺桿速度。
五、常見故障有哪些？如何正確維護(hù)？
無論是體積式還是失重式螺桿喂料器在用戶工廠運(yùn)行過程中，存在的主要問題有：不正確的安裝；設(shè)備沒有得到正常維護(hù)保養(yǎng)，操作人員及維修人未得到足夠的培訓(xùn)；用戶的加工工藝及原料、操作狀態(tài)發(fā)生變化，與訂購時(shí)確認(rèn)的技術(shù)條件差異太大。
（1）、體積式喂料器常見問題及對策
由于體積式螺桿喂料器是一個(gè)簡單開環(huán)的控制裝置，通常由喂料料倉、螺桿喂料部份、馬達(dá)驅(qū)動部份，以及變頻速度控制器組成。這種簡單機(jī)械控制裝置安裝較為簡單，能夠適應(yīng)較惡劣的環(huán)境，只要定期檢查馬達(dá)控制線路和定期清潔螺桿和喂料料倉，就基本可避免故障的發(fā)生。
體積式螺桿喂料器的主要問題是螺桿卡死的問題和架橋問題，發(fā)生這類問題的原因主要是來至3個(gè)方面：
1）用戶的原料發(fā)生改變，導(dǎo)致目前的螺桿無法適應(yīng)，例如所選的螺桿喂料器用來輸送粉狀原料，通常會選用雙螺桿輸送，以確保穩(wěn)定輸送，但如果改變成要輸送粒料，大部分雙螺桿結(jié)構(gòu)對顆粒狀原料都會發(fā)生卡死。
2）用戶的原料尺寸由于供應(yīng)商的問題，特別是一些回收原料，有大尺寸異物，導(dǎo)致螺桿卡死。
3）沒有進(jìn)行設(shè)備停機(jī)后清潔工作，導(dǎo)致有一些原料由于長期滯留在螺桿和喂料料倉內(nèi)結(jié)塊，在下次重新運(yùn)行時(shí)，螺桿卡死。要解決上述問題要主要是更換螺桿來適應(yīng)原料的變化，以及要采取有效措施控制原料的潔凈度，和停機(jī)后及時(shí)做好清潔工作。
（2）、失重式喂料器常見問題及對策
失重式喂料器是一個(gè)較為復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)，產(chǎn)生的問題故障主要有以下幾種常見情況。
1） 沒有正確安裝失重式喂料器系統(tǒng)。平臺結(jié)構(gòu)單薄，喂料器原料進(jìn)口、出口以及排氣口軟連接未正確安裝，都會在日后失重式喂料器的運(yùn)行埋下嚴(yán)重的隱患。因此，在未達(dá)到安裝要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)整改，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2） 稱重系統(tǒng)異常。稱重系統(tǒng)需要在沒有外力的情況下才能穩(wěn)定工作，因此，稱重系統(tǒng)異常大多是受外力影響。有以下幾種表現(xiàn)形式：
① 稱重平臺機(jī)械故障，發(fā)生這種情況主要由于在維修或清潔失重喂料器時(shí)，沒有安裝安全裝置導(dǎo)致稱重平臺遭受外力而損壞，因此在做上述工作時(shí)要按照操作規(guī)程操作，避免平臺損壞；或者是原料卡在稱重平臺里，影響稱重系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此要及時(shí)清理平臺的原料；
② 軟連接失效：軟連接的材質(zhì)大部分是采用硅膠制成，由于軟連接一直與原料接觸，特別是與一些腐蝕性原料接觸時(shí)，會使得軟連接變硬失去卸載外力的功能，要定期清潔或更換軟連接；
③ 排氣系統(tǒng)堵塞，工作不順暢。如果排氣系統(tǒng)過于簡單，只有小面積過濾器的話，特別在處理粉時(shí)，如果未及時(shí)清理的話，會導(dǎo)致過濾器堵塞，要定期清理過濾器或建立更好排氣系統(tǒng)；
④ 與喂料器連接的電線沒有正確安裝。由于在生產(chǎn)過程中，失重喂料器上馬達(dá)或編碼器的電線會不小心移動，導(dǎo)致稱重系統(tǒng)受到干擾，要及時(shí)小心處理電線的位置。
以上所述僅是經(jīng)常發(fā)生在失重式喂料器的問題及故障，導(dǎo)致失重喂料器不能正常工作的原因有很多，用戶要仔細(xì)閱讀操作規(guī)程，深入了解喂料器的結(jié)構(gòu)原理，不斷總結(jié)學(xué)習(xí)，減少設(shè)備運(yùn)行故障。
來源：CPRJ 中國塑料橡膠
加入“擠出機(jī)”微信群，請加微信：18681464439或13058121209，并注明“擠出機(jī)+公司”
推薦閱讀：
注塑機(jī)螺桿料筒使用維護(hù)的“12條軍規(guī)”
閱讀原文加入艾邦高分子微信群
↓↓↓
始發(fā)于微信公眾號：艾邦高分子