修正微胶囊产品的量化错误
文章作者:Robert Heider
用于控制微封装过程中机器的质量流量的信号将输出信号设置为一个变频驱动器。
“我们的质量控制很糟糕;我们有太多的不合格品和客户投诉，”一种微胶囊产品的技术生产主管说。
那么，到底发生了什么?两种液体单体和涂覆的液体一起被流动控制到一个机器上，将化学物质涂覆在一个小球体上，这个过程被称为微胶囊化。
据介绍，微胶囊是指微小颗粒或液滴被一层涂层包裹，从而使小胶囊具有许多有用的特性的过程维基百科;“目标不是完全隔离核心，而是控制它释放内容的速度。”
这一应用中的涂层是一种水溶性聚合物。这种涂层产品，即微小的时间丸，需要一个控制释放，这需要精确的单体流速。所述单体由齿轮泵泵出，所输送的体积与转速成正比(图1)．
图1这张图显示了控制释放操作的典型齿轮泵特性。
该泵的交流三相感应电机由一个变频驱动器(VFD)供电，该装置可以对传入的交流电源进行整流，并通过igbt将其转换为变频输出。速度由输入电压信号确定。
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流量由质量流量计精确测量。这个信号被用来控制机器的质量流量。所讨论的信号是有噪声的，因此它被过滤到控制器输入，从而为VFD设置所需的输出信号。
你保持流量恒定吗?是的，我们不会改变任何东西。在搜索历史存储的数据文件时，我找到了一个来自质谱仪的未过滤信号。图中显示了24小时数据(频繁采样)的直方图图2．
图224小时单体质量流量直方图显示量化误差。
直方图是一种图，它将变量放在不同大小的“箱子”中，并显示与每个箱子中的数据成比例的竖条。建议用奇数个箱子来绘制图表，以显示对称性。如果图中没有“缺齿”或双节点分布，那么在这个应用程序中应该是正态分布。这怎么可能呢?VFD的信号不会改变。
通过对VFD规范的回顾和一些算法，可以看出问题所在。VFD速度由模拟电压信号设定，经模数转换器(ADC)转换，有量化误差，Q =满量程/数输出状态。对于任何模拟输入，信号引入的噪声可能导致输出在+ Q/2和- Q/2之间变化，量化不确定性或噪声。直方图显示了量化误差的影响。VFD输出在这两点之间抖动。由于分辨率，这个图有两个节点。
一个小的算术显示:正排量泵曲线斜率为0.1加仑每转每分钟(rpm)流量。电机同步速度为1800转/分。可调频率交流驱动发布514分频规范，分辨率高。电机通过减速器与泵连接，比为7.65;这是7。65马达转数等于1泵转数。
单体密度是每加仑9。25磅质量。两个节点的峰值是每分钟127.8磅和127.4磅，差值是每分钟0.4磅。质量流量除以密度等于体积流量差，0。0432加仑。这个流量除以流量到速度斜率是0.4324 rpm的差异。减速机导致的转速差为3.3081 rpm。
这些差异与直方图中显示的数据非常吻合。这种偏差太大，无法在要求的规格范围内制造涂层。设备迅速将VFD转换为分辨率更高的VFD，解决了这个问题。
本文最初发表于经济日报．
罗伯特·海德是一名退休工程师，拥有超过50年的经验，强调先进的过程控制和过程开发的设计。
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