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Mar 31, 2024

LIW フィーダー: 精度と応答性の向上

デビッド・ハイヤー氏、セイヤー・スケール社社長兼ゼネラルマネージャー | 2020 年 5 月 27 日 1950 年代に初めて導入された減量 (LIW) フィーダーは、信頼性が高く一貫した材料供給を提供するために広く使用されています。

デビッド・ハイヤー氏、セイヤー・スケール社社長兼ゼネラルマネージャー | 2020年5月27日

1950 年代に初めて導入されたロスインウェイト (LIW) フィーダは、さまざまな困難なマテリアルハンドリング用途に信頼性が高く一貫したマテリアル供給を提供するために広く使用されています。 いくつかの評判の高いサプライヤーによる継続的な革新により、元の設計コンセプトが強化され、テクノロジーの技術的制限内に快適に適合するアプリケーションの範囲が拡大しました。

LIW フィーダは、定量供給サブシステム (オーガ タイプ、振動、ベルト、または液体排出装置)、スケール サブシステム、およびスケール サブシステムからの活荷重情報を監視するコントローラで構成されます (図 1 を参照)。 さまざまなオプションの構成により、材料の調整、撹拌、粉塵制御、および他のプラント システムとの通信が可能になります。 LIW フィーダーは通常、計量ホッパーに材料をオンデマンドで補充する、はるかに大きな保管ホッパーによって補充されます。 LIW フィーダーの制御ユニットは、フィーダーの排出量を監視し、定量供給サブシステムのモーターを (通常は PID 制御ループを使用して) 調整して、排出量が希望の量または設定値に一致することを確認します。 この流量は、固定の排出流量である場合もあれば、上流の「マスター成分」またはプラント DCS システムによって確立されるアルゴリズム設定値によって決定される動的に変化する流量である場合もあります。 LIW フィーダーを必要とするほとんどのアプリケーションには重要な精度要件があり、重量測定サイクル全体にわたって一貫した信頼性の高い材料の流れを維持する必要があります。 フィーダーは定期的に供給ホッパーからの補充動作を開始し、「ライブ」重量データが意味を持たないこの期間中に一貫した排出を確保する必要があります。

重量サイクル (図 2 を参照) 内では、フィーダーはサイクルの「重量供給」部分で閉ループ制御の下で材料を排出します。 スケールによって感知された荷重が「補充開始」レベルに低下すると、コントローラーによって補充信号が開始され、材料が保管ホッパーから計量ホッパーに流れます。 この間、フィーダは容積制御 (または、場合によっては、動的設定値が使用されている場合は強化された容積制御) で動作します。 補充が完了するとフィーダーは安定し、重量測定による材料の供給を再開します。

計量サブシステムとロードセル LIW システムの中心となるのは計量サブシステムです (図 3 を参照)。 計量サブシステムは通常、1 つまたは複数のロード セルと、垂直荷重をロード セルに正確に伝達するための機械的機能で構成されます。 これにより、水平方向の力、衝撃荷重、風、振動、その他の外乱などの望ましくない機械的事象から物理的に隔離されます。 PID 制御ループの精度は、計量サブシステムからの高感度で安定した重量測定値に依存します。

高精度ロードセルは、機械的負荷をコントローラで処理できる再現可能な電気信号に変換するという重要な機能を実行します。 現在のロードセルは非常に精度が高く、通常は定格容量の +/-0.01% よりも優れた直線性と、定格容量の +/-0.02% よりも優れたヒステリシスを実現します。 現在のほとんどのロードセルは、2 ～ 3 mV/V の励起感度を備えています。 15V 励起を使用すると、定格容量の 100% での信号は 30 ～ 45mV になります。 この信号はさまざまな方法で増幅、デジタル化、処理できますが、システム全体の基本的な精度はこの基本構成要素に依存します。

200 ポンドの材料 (活荷重) を保持できるフィーダーの例を考えてみましょう。 フィーダーと関連コンポーネント (計量ホッパー、モーター、撹拌機、カバー、トラフなど) により、ロード セルが支える必要がある自重がさらに 350 ポンド追加されます。 さらに、「オーバーフィル」容量を考慮し、ロードセルの利用可能な範囲の一部を負の重量用に確保しておく必要があります。 ロードセルの選択は、全体的な荷重要件が決定されると、利用可能なロードセル容量 (200、300、500 ポンドなど) の有限な選択から行われます。 その結果、総重量 750 ポンドを扱うには、ロード セル (または複数のロード セル) を使用する必要がある場合があります。 このうち活荷重部分は、ロードセルの総容量の 26.7% にすぎません。 また、システムは、補充中 (ヒール) に流れ続ける「補充開始」点よりも低い一定量の材料を維持する必要があります。