隨著市場對糧食包裝計量要求的提高 , 計量精度高、功能強大、 操作簡單、 性能穩定的糧食定量包裝秤已成為許多糧食加工企業的首選。怎樣減少計量誤差、 提高計量精度是擺在我們麵前的新課題。

一、 計量誤差的種類及形成原因

計量過程中產生的計量誤差主要有:

1. 機械動作誤差。 由於機械結構是在控製係統指令下執行動作 , 因此 , 從下達指令到機械動作完成就存在一個動作延時 , 在這個時間段內就會多出一計量值而產生誤差 , 影響定量包裝計量的準確性。

已知 , 在時間 t和物料流速 V一定時 , 物料通過一個截麵積 F 的容器時的物量 Q 為:

Q= F V t ①

其中: Q—— 物料量 (kg)

F—— 截麵積 ( m 2 )

V —— 物料的流速 ( kg / m 2 · s )

t—— 時間 (s)

設進料門從開啟到完全關閉時 , 所需要的時間為 Δt,即動作延長時間 , 則下料量 ΔQ 為ΔQ = F · V · Δt

ΔQ 即為機械動作延時所引起的偏差量。

2. 物料落差產生的誤差。 物料落差是指進料門關閉後 ,從進料門到計量鬥物料表麵空間的殘餘物料量產生的計量偏差。因為該空間中所含的物料量在理論上是一個很複雜的推導計算過程 , 為了分析的簡便 , 可以近似認為:

Q 落差 = F h r ②

其中: Q 落差 —— 落差量 ( kg )

F—— 出料口的截麵積 (m 2 )

h—— 出料口到料麵的高度 (m)

r —— 物料的容重 ( kg / m 3 )

從式②中可推論出 ,落差量與出料口的麵積和落差高度成正比關係 , 即出料口麵積越大 , 落差高度越高 , 物料的落差量越大 , 反之亦反。因此 , 在設計中應盡量減少出料口的截麵積和落差高度。

3.物料過衝量引起的過衝誤差。當物料從高處落到物體表麵時 , 由於動量的存在 , 物料對物體會產生一個衝擊力。在計量過程中 , 物料從進料鬥落到計量鬥時 , 就會對計量秤鬥產生一個衝擊力 , 而使計量值發生改變 , 由此產生了過衝誤差。

從理論力學公式可計算出物料下落時對物體表麵產生的衝擊力 N:

其中: N—— 物料的衝擊力

m—— 某一時刻物料的質量 (kg)

g —— 重力加速度 ( m / s ² )

h —— 出料口到秤鬥料麵的高度 ( m )

f —— 衝擊作用時間 (s)

由於衝擊力的存在 , 設計時 , 就應盡量減小出料口到計量鬥的高度 , 同時在設計電腦控製軟件程序時 , 必須考慮機構的穩定時間 , 使計量避免衝擊力的影響。

4. 電氣幹擾產生的誤差。 設備在使用時 , 由於現場環境的幹擾 , 會使數據傳輸產生偏差而造成計量上的偏差。這些幹擾主要來源於: 靜電幹擾、 電源電壓幹擾和電磁波幹擾。 通常的辦法是使控製軟件和硬件相結合來排除這些幹擾 , 如在信號傳輸線路采用屏蔽電纜 , 軟件上采用軟件濾波等方式。

二、 在電子定量包裝秤設計中控製計量誤差的具體措施

在實際設計中 , 主要是從進料機構和控製係統二個方麵解決。

1. 進料機構的設計。 電子定量包裝秤的進料機構是保證計量準確的關鍵機構。根據以上分析 , 進料機構的設計必須首先考慮下料的準確 , 有效地減少機械動作誤差、物料落差和過衝量誤差。目前 , 國內市場上同類產品大都采用了多級給料方式 , 通過對氣缸動作的控製 , 實現大、中、 小開門 , 從而完成物料的快、 中、 慢三級給料 , 或快、慢二級給料。 我省中冠電子公司生產的 TKZB 係列定量包裝秤采用了快、 中、 慢三檔進料方式 , 通過公式①我們可以清楚地比較采用一檔給料和三檔給料的機械延時誤差的優劣。 采用三檔給料方式中慢料給料時的出料口截麵積 F 慢 設定值是快速給料 F 快 的 1/16, 而給料時間 t 慢是快速給速時間 t 快 的 1/3, 則

 ΔQ _慢 = F _慢 · V· t _慢 = 1/16F _快 · V· 1/3t _快= 1/48F _快 · V· t _快

也就是說 , 機械動作的延時誤差 , 三檔給料方式隻有一檔快速給料方式的 1/48, 大大地提高了定量控製精度。

同時, 在進料機構設計時 , 采用小開門慢速給料也可以有效地減少物料的落差量和過衝量, 從而提高計量精度。

2. 自動控製係統的精度控製。 一般控製係統設置了自動控製和手動控製 2種控製方式。 手動控製方式主要是用於設備的調試和檢修 , 自動控製方式主要用於正常稱量過程的自動控製。

在設計自動控製係統軟件時 , 為了控製計量過程中的諸多誤差因素 , 在程序中設置了以下功能: ①自動落差修正。由於在實際應用中落差是隨機的 , 所以在控製軟件設計時采用自動落差修正 , 動態跟蹤並自動修正 , 大大地提高了計量精度。②過衝量的抑製。控製係統設計時 , 可采用時緩時采樣方式 , 以避開最大料流衝擊產生的最大過衝量 , 有效地降低其過衝誤差。③自動校零。設置該功能可在允許的清零範圍內對計量鬥中的殘留量進行補償。若殘留物重量超出清零範圍則報警 , 操作者則可及時地解決。④超量與欠量報警。即每秤計量完畢 , 計算機將實際重量與目標重量進行比較。 若實際重量> 目標值+允差 , 則發出超量報警 ; 若實際重量 <目標值 - 允差 , 則發出欠量報警 , 操作者可及時解決問題 , 不會將超差產品混入包裝成品之中。

自動控製程序為: 首先啟動大投 , 中投及小投信號 ,進行快速加料 , 當稱重值> 大投值時 , 關閉大投信號進行中速加料 ; 當稱量值 > 中投值時 , 關閉中投信號 , 進行慢速加料 ; 當稱重值 > 目標值- 落差值時 , 停止加料 , 輸出定值 ; 此時 , 若收到夾袋信號 , 則輸出卸料信號 , 反之則等待夾袋; 當稱重信號<近零值時 , 則發出關閉卸料信號 , 延長一定時間 , 發出鬆袋信號 , 並啟動下一個計量循環。

經過長時間的實際生產考核和省計量檢測站測試表明 , 該控製係統功能強大、 可靠 , 計量精度、 各項技術指標都達到或超過國家計量規程和有關計量標準的要求 ,在控製計量誤差上采用的各種措施是行之有效的。

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