《储能材料与器件智能制造技术》课件-3.3.1 智能化称重与配料

《储能材料与器件智能制造技术》智能化称重与配料随着全球“双碳”目标的推进，储能技术成为破解可再生能源间歇性难题、稳定能源供应的关键。而储能器件的能量密度、循环寿命、安全性等核心性能，很大程度上取决于材料的配方与配比精度。从锂电池正负极材料的微量掺杂，到液流电池电解液的精确配制，传统人工称重与配料方式已难以满足储能材料对高精度、高一致性的严苛要求。智能化称重与配料技术凭借自动化控制、精密传感与智能算法，为储能器件与材料生产装上“智慧中枢”，以毫厘不差的精准度，推动储能产业向高效、稳定、可持续方向加速迈进，成为储能技术突破的重要支撑力量。各种材料生产的第一步通常是各种原料的称重与配料。各种储存料仓的称重计量、配料过程中的定量称重、成品包装计量等也涉及到物料的准确称重与配料。部分厂家逐渐配备了智能化称重与配料系统。智能配料系统集成了高精度动态称重、数据传输、智能分析与控制等先进技术。它通过对原材料进行精准计量、配比和输送，实现投配料过程的自动化智能化。系统由称重给料机（配料秤）及控制系统组成。称重给料机包括电子计量部分及输送部分。在料仓下方安装称重给料机（配料秤），物料由进料口落到称重给料机，物料在皮带上运行时，其重量信号和速度信号送到称重仪表。称重仪表将载荷重量电信号和速度信号经过运算和处理得出电子皮带秤的瞬时流量和累计运料量，分别在称重显示器上显示。配料系统实时采集和记录配料过程中的数据，并通过上位机管理软件进行统计分析和处理。这些数据为企业的生产决策提供有力的支持，进而帮助企业优化生产流程、降低作业成本和提高生产效率。某公司一款智能称重仪表可使用称重仪表调节流量，仪表和变频调速器形成闭环控制。称重仪表内置的智能软件PID调节器对瞬时流量与设定流量进行实时比较后，输出一电流信号，用来控制变频器，进而控制给料机电机运行速度，从而达到调节至预设的流量的目的。智能称重仪表可手动设置流量，也可通过计算机与仪表的双向通讯设定配比。其调节过程如下：当物料流量增大时，与流量成正比的调节输出控制电流减少（即反向调节），控制输出减少，给料量减少，反之亦然。如此形成一个闭环，反复调节并保持最佳控制状态。工控机通过串行口与PLC进行通讯，工控机按配料工艺实际过程以动态画面的形式反映上料、配料、送料及相关设备的运行状态，可以根据运行数据作出控制状态分析，用不同的颜色柱形图反映系统的动态配料过程。根据运行数据工控机可以下达配比，并真实反映配料状态。同时配料软件还具备日报表、班报表等功能，给生产管理提供了方便。称量设备的关键部件是称重传感器称重传感器是一种力传感器，通过把被测量(质量)转化为另外一种被测量(电量)来测量质量的力传感器。称重传感器是电子衡器的重要组成部分，称重传感器把被测物体的重量转化成电量，然后通过响应的检测仪表显示物体的质量。称重传感器的种类较多，主要有电阻应变式、电容式、差动变动器式、压磁式、压电式振频式、陀螺式等。其中电阻应变式称重传感器是基于金属丝在受拉或受压后产生弹性形变，其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特征实现的。传感器直接输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经AD转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中或PLC中，再经过单片机或PLC控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。一种混料环节使用的自动称量配料系统工作原理如图所示。放料称重传感器信号放大PLC显示定值设置驱动放料该系统由PLC控制称重传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和配料。系统采用PLC和A/D模数变换器等电子器件，触摸屏作为定值配方设定输入器，原料仓里的物料由螺杆输送到称量罐，物料重量使传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入到PLC的A/D模块进行转换，经过PLC运算控制，一方面显示出瞬时物重，另一方面则进行称重比较，开启和关闭螺旋输送加料口、放料于称量罐中等一系列的称重配料操作。配料系统能通过高精度传感器和先进的称重算法，确保物料计量的准确性与稳定性。利用PLC自动化控制技术及自动输送系统，配料系统能够自动控制物料的输送和配料过程，实现快速、准确的配料。在生产过程中还经常需要加入液体物料，此时需要对液体流量进行测量和控制。由于流体密度是均匀的，因此只需控制流量即可控制液体的加入量。用阀门可以方便的开通和关闭流体的流动，因此对流体的计量控制比对粉体的计量控制更加简单方便。有多种仪器进行流量测量，常见的有超声波流量计、电磁流量计、涡轮流量计、转子流量计等。有了流量计进行测量，再加上控制系统和执行系统就可以组成自动化的流体计量控制系统。自动流量控制系统由流量计、流量调节仪、调节阀（气动调节阀或者电动调节阀）组成，可以完成现代工业生产过程中对流量值的全自动控制，响应快，控制精度高，管理方便，性能可靠，广泛适用于化工、石油、环保、冶金、给排水等行业。流量控制器通常包括一个调节阀门或控制装置，通过改变阀门的开度调节流体进入或离开管道的开口大小来实现流量的控制。其基本原理是通过改变流体通过的通道截面积来调节流速。流量控制器电机控制器通讯口泵流量计控制阀M智能化称重配料系统和自动流量控制系统能够实现快速、准确的投配料和加入液体物料，减少物料浪费，降低原料成本，提高产品质量，缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本，减少人工干预，降低劳动力成本，降低人为操作带来的误差和风险，降低工人劳动强度，减少工人粉尘暴露。智能化生产系统还能通过实时监控和数据分析，为企业提供精准的生产数据，帮助企业改善生产工艺流程，制定更合理的生产计划。在储能器件与材料的创新征程中，智能化称重与配料技术如同精准的“标尺”与智慧的“大脑”，以毫厘必究的严谨和智能高效的运作，为储能产业的高质量发展筑牢根基。从锂电池的性能突破到新型储能技术的探索，它贯穿生产研发的每一个关键环节，推