失重式計(jì)量加料機(jī)在塑料擠出加工中的應(yīng)用

　　在擠出加工中，往往需要將多種原料混合在一起（如顏色、阻燃劑、玻纖等），進(jìn)入擠出機(jī)。在連續(xù)的擠出生產(chǎn)過程中，各種原料都要連續(xù)地同步加入，顯然，各種原料的加入速度必須依據(jù)相應(yīng)的配比（配方）。要控制原料的加料速度就需要使用計(jì)量加料機(jī)，而且是每種原料要用一臺(tái)加料機(jī)。 

加料機(jī)的形式 

目前最常見的加料機(jī)都是螺桿式的，這種加料機(jī)是在儲(chǔ)料桶的底部裝配螺桿，依靠螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將料桶中的原料推出，達(dá)到加料的目的。我們通過控制螺桿的轉(zhuǎn)速就可以控制加料的流量，這就是螺桿式計(jì)量加料機(jī)。除了螺桿式的，還有皮帶式、振動(dòng)盤式以及添加液體用的計(jì)量泵等形式的計(jì)量加料機(jī)。 

失重式計(jì)量控制系統(tǒng) 

根據(jù)自動(dòng)控制學(xué)理論，要達(dá)到精確控制的目的，就必須采用死循環(huán)控制的方式，即要把控制量反饋，與設(shè)定值作比較。對(duì)于計(jì)量加料機(jī)，我們所希望控制的量就是加料機(jī)的加料流量，所以可得出控制流程圖如圖1： 

從圖1可以看到，我們必須用傳感器采集實(shí)際加料流量，然后反饋給控制器，再與設(shè)定值作比較，如果實(shí)際值小于設(shè)定值，控制器就增加加料機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之就減小加料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際與設(shè)定值接近。由此原理可知，傳感器的精確度和采樣速度與控制的精度息息相關(guān)。

那么，傳感器是如何測(cè)得實(shí)際的加料流量的？通常傳感器就是一臺(tái)荷重元（秤），荷重元測(cè)量整個(gè)加料機(jī)的重量（包含料桶中的原料，如圖2），加料機(jī)工作時(shí)重量就會(huì)減少，減少的值就是排出原料的量，若在一小段時(shí)間內(nèi)（Δt）重量的減少量為（ΔG），那么這段時(shí)間內(nèi)的平均加料流量就是：ΔG/Δt。如果Δt足夠小，就可以看作是實(shí)時(shí)的加料流量。由于實(shí)際流量是靠重量的減少來測(cè)定的，故這種計(jì)量方式稱為失重式計(jì)量。

應(yīng)用這一原理控制的加料機(jī)都稱為失重式計(jì)量加料機(jī)，其形式不僅僅局限于螺桿式的，其它如皮帶式、振動(dòng)盤式乃至計(jì)量泵（液體），等等，均可采用失重式控制以得到高的添加精度。

荷重元（傳感器）

由于荷重元的好壞與控制精度直接相關(guān)，所以荷重元就成為失重式計(jì)量機(jī)的核心部件。根據(jù)前面講過的控制流程圖，荷重元最重要的性能指針就是測(cè)量精度和速度。由于計(jì)量機(jī)工作時(shí)重量是不斷變化的，要準(zhǔn)確測(cè)得實(shí)時(shí)的重量值就要求荷重元的測(cè)量速度極快，稍有延遲重量就已經(jīng)變化。而我們通常使用的稱重組件都是靜態(tài)稱重，測(cè)重物放上去后要等一小段時(shí)間平靜之后才能稱準(zhǔn)。這就是為什么普通的測(cè)重組件不能用在加料機(jī)上，即便是它的測(cè)量精度很高。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，目前世界上能夠生產(chǎn)失重式加料機(jī)的廠商還不是很多。以Colortronic等品牌的失重式計(jì)量機(jī)制造商代表著當(dāng)今世界上荷重元技術(shù)的最高水準(zhǔn)，其荷重元采用震動(dòng)弦式，響應(yīng)速度極快，分辨率達(dá)1/1,000,000。不僅如此，荷重元還內(nèi)置有微處理器，測(cè)量數(shù)據(jù)全部采用數(shù)字化傳輸，進(jìn)一步保證了速度與精度。荷重元本身還具有軟件濾波和溫度補(bǔ)償功能，可消除一般的震動(dòng)和溫度變化對(duì)測(cè)量的影響。

設(shè)備選型

有了先進(jìn)的加料機(jī)并不意味著就能解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中所使用的原料千變?nèi)f化，原料的性質(zhì)也各有不同。從原料的形態(tài)上分有：顆粒、粉末、微粒、碎片、纖維、針狀、束狀、液體等等，原料性質(zhì)也有粘結(jié)、硬度、低熔點(diǎn)、磨蝕性等的區(qū)別，表現(xiàn)出來的流動(dòng)性有好、中、差甚至極難流動(dòng)之分?？梢哉f沒有任何一種加料機(jī)可以適應(yīng)所有的原料，為此，設(shè)備制造商們針對(duì)不同的需求開發(fā)了各種類型的加料機(jī)。單是螺桿式加料機(jī)就分為單螺桿和雙螺桿，螺桿的形式又分為螺旋形的和實(shí)心的，甚至還可以再細(xì)分。對(duì)于流動(dòng)性差，易于架橋的原料，通常采用在料桶內(nèi)部加水平攪拌器或垂直攪拌器的方式解決，然而Brabender和Colortronic卻設(shè)計(jì)出了彈性料斗加料機(jī)，這種加料機(jī)采用彈性樹脂制成料桶，在料桶外側(cè)裝上蠕動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過在料桶壁外側(cè)的按壓來破壞料桶內(nèi)原料的架橋。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一就是在更換和清理原料時(shí)比較方便，省去了清理內(nèi)部攪拌器的種種不便。

從上所述可知加料機(jī)的形式有很多種，對(duì)于不同的原料要搭配何種形式的加料機(jī)是一門非常復(fù)雜的學(xué)問，不僅要了解原料的各種性質(zhì)，還要了解不同形式加料機(jī)的性能特點(diǎn)，除此之外還需要有大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)看似不太匹配的選擇卻往往可以達(dá)到意想不到的效果。在此無法一一詳述，如有需要可直接詢問加料機(jī)的供貨商，他們本著對(duì)設(shè)備的了解加上長(zhǎng)期積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通常會(huì)給出用戶理想的解決方案。對(duì)于一些特殊的需求，客戶甚至可以提供原料樣品給設(shè)備供貨商做測(cè)試，以尋求最佳的設(shè)備選擇。