一种全自动化肥料造粒装置及工艺

本发明涉及肥料造粒技术领域，具体涉及一种全自动化肥料造粒装置及工艺。

背景技术：

肥料配方中各物料料流量的稳定性，返料流量的稳定性，依靠造粒颗粒加入蒸汽的流量，这三大要素直接影响造粒产品的质量。传统造粒一般是人调节手动阀门控制各物料料流量，调节精度差，经常容易出现过调或不足现象；返料只是简单皮带运输，无法保证稳定的返料流量与检测返料流量的数值；目前人工调节蒸汽通过观察造粒机中造粒粒度大小来判断，蒸汽过量则结块现象多，粒度偏大，蒸汽过少则会导致造粒粒度偏低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动化肥料造粒装置及工艺，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种全自动化肥料造粒工艺，其具体步骤如下：

s100、向造粒机恒定流量输送肥料配方中的各物料；

s200、控制系统控制蒸汽阀门打开至初始开度，以使适量蒸汽进入造粒机，同时造粒机开始造粒；

s300、视觉粒度检测仪实时检测造粒机出口造粒粒度的大小，并由控制系统将实时造粒粒度与目标造粒粒度进行对比，然后将造粒粒度的误差作为输入，并利用控制算法进行运算，输出蒸汽阀门开度变化量；

s400、返料皮带秤系统实时检测返料的流量，蒸汽阀门开度与返料流量之间应用数学模型进行连锁；

s500、对蒸汽阀门开度变化量与返料流量控制的阀门开度作逻辑运算，得到最终蒸汽阀门开度；

s600、控制系统控制蒸汽阀门打开至最终蒸汽阀门开度，造粒机造出合格的造粒产品。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在根据蒸汽阀门开度变化量与返料流量控制的阀门开度作逻辑运算计算最终蒸汽阀门开度的过程中，选择合适的调节周期与蒸汽阀门开度变化量、返料流量控制的阀门开度计算最终阀门开度的逻辑，调节周期为10s～300s。

一种全自动化肥料造粒装置，包括造粒机、视觉粒度检测仪、返料皮带秤系统和控制系统，所述造粒机连接蒸汽管路，所述蒸汽管路上设置与控制系统电连接的蒸汽阀门；所述视觉粒度检测仪设置于所述造粒机的出料口处，所述返料皮带秤系统设置于所述视觉粒度检测仪的出料口处，所述视觉粒度检测仪和所述返料皮带秤系统分别与所述控制系统电连接。

进一步，所述视觉粒度检测仪包括物料震动分散机构和机器视觉粒度采集机构，所述物料震动分散机构的进料口与造粒机的出料口相连，所述机器视觉粒度采集机构对经物料震动分散机构出料口流出的颗粒物料进行图像采集，所述机器视觉粒度采集机构与控制系统电连接。

进一步，所述物料震动分散机构包括震动器、料盘和布料装置，所述料盘设置于所述震动器上，所述布料装置跨设于所述料盘的上方。

进一步，所述布料装置包括第三支撑架、往复式直线移动驱动机构和布料杆，两个所述第三支撑架相对布置，所述往复式直线移动驱动机构分别与两个所述第三支撑架相固定，所述料盘处在两个所述第三支撑架之间，并位于所述往复式直线移动驱动机构的下方，所述料盘内一定高度处按预设间距布置多根布料杆，每根布料杆的上端均与所述往复式直线移动驱动机构相固定。

进一步，所述布料装置还包括垫高板和调节螺栓，所述垫高板上沿高度增高的方向设有调节槽，所述调节螺栓穿过调节槽以将所述垫高板与所述第三支撑架相固定；所述震动器固定于所述垫高板上。

进一步，所述机器视觉粒度采集机构包括工业相机、光源、拍照盘和安装架，所述拍照盘倾斜的布置在所述料盘的出料口，并与所述安装架相固定；所述工业相机固定于所述安装架上，所述工业相机的采集镜头朝向拍照盘；所述光源布置在所述料盘的侧方，并与所述安装架相固定。

进一步，所述视觉粒度检测仪还包括底架和出料斗，所述物料震动分散机构和所述安装架固定于所述底架上；所述出料斗布置于所述拍照盘的出料口，并与所述底架相固定。

进一步，所述视觉粒度检测仪还包括外壳和进料斗，所述外壳设置于所述底架上，所述物料震动分散机构和所述机器视觉粒度采集机构由所述外壳罩着，所述外壳上正对料盘设置进料斗。

本发明的有益效果是：先利用视觉粒度检测仪实时检测造粒机出口造粒粒度的大小，然后根据生产过程中返料流量与造粒颗粒误差计算出的最终阀门开度，最后由控制系统控制蒸汽阀门打开至最终蒸汽阀门开度，造粒机造出合格的造粒产品，整个过程由机器进行监测与控制，调节精度高，可以确保造粒产品的质量。

附图说明

图1为本发明所述全自动化肥料造粒装置的结构图；

图2为本发明所述视觉粒度检测仪的结构图；

图3为本发明所述视觉粒度检测仪拆除外壳的结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、造粒机，110、蒸汽管路，111、蒸汽阀门，2、视觉粒度检测仪，210、物料震动分散机构，211、震动器，212、料盘，213、布料装置，2131、第三支撑架，2132、往复式直线移动驱动机构，2133、布料杆，2134、垫高板，220、机器视觉粒度采集机构，221、工业相机，222、光源，223、拍照盘，224、安装架，230、底架，240、出料斗，250、外壳，260、进料斗，3、返料皮带秤系统，4、控制系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，一种全自动化肥料造粒工艺，其具体步骤如下：

s100、向造粒机1恒定流量输送肥料配方中的各物料；

s200、控制系统4控制蒸汽阀门111打开至初始开度，以使适量蒸汽进入造粒机1，同时造粒机1开始造粒；

s300、视觉粒度检测仪2实时检测造粒机1出口造粒粒度的大小，并由控制系统4将实时造粒粒度与目标造粒粒度进行对比，然后将造粒粒度的误差作为输入，并利用控制算法进行运算，输出蒸汽阀门开度变化量；

s400、返料皮带秤系统3根据返料料仓中返料量，自动控制皮带输送返料的流量，并计算返料流量控制的阀门开度；

s500、对蒸汽阀门开度变化量与返料流量控制的阀门开度作逻辑运算，得到最终蒸汽阀门开度；

s600、控制系统4控制蒸汽阀门111打开至最终蒸汽阀门开度，造粒机1造出合格的造粒产品。

肥料包括但不仅限于：复混肥料、复合肥料、有机-无机复混肥料、有机肥料、生物有机肥料、微生物肥料、缓控肥料、控释肥料、水溶肥料、掺混肥料。

肥料配方物料包括但不仅限于，如：料浆、气氨、硫酸、原料等，具体需要依据每种肥料的各自的配方确定，均能实现自动控制精准送料。

实施例2，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

在根据蒸汽阀门开度变化量与返料流量控制的阀门开度作逻辑运算计算最终蒸汽阀门开度的过程中，选择合适的调节周期与蒸汽阀门开度变化量、返料流量控制的阀门开度计算最终阀门开度的逻辑，调节周期为10s～300s，计算逻辑一般为：

1)二者同时调节，即同一时刻做运算；

2)通过返料对阀门开度预先调节，再通过生产造粒颗粒粒度对阀门开度微调。

气体、液体物料自动控制常采用流量计检测值与设定值误差，通过特有算法计算出合适的执行器(阀门、变频器)对应量并输送至执行器，从而精确且稳定地输送恒定流量的气体、液体物料。

固体粉状物料常采用称重皮带秤，皮带秤检测流量值与设定流量值对比，通过特有算法计算出合适皮带速度并输送至执行器，从而精确且稳定地输送恒定流量的固体粉状物料。

肥料配方中各物料的设定值与原料连锁，输入需要生产的原料流量即可自动得出所需要各物料的流量。

实施例3，如图1～图3所示，一种全自动化肥料造粒装置，包括造粒机1、视觉粒度检测仪2、返料皮带秤系统3和控制系统4，造粒机1连接蒸汽管路110，蒸汽管路110上设置与控制系统4电连接的蒸汽阀门111；视觉粒度检测仪2设置于造粒机1的出料口处，返料皮带秤系统3设置于视觉粒度检测仪2的出料口处，视觉粒度检测仪2和返料皮带秤系统3分别与控制系统4电连接。

实施例4，如图1～图3所示，本实施例为在实施例3的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

视觉粒度检测仪2包括物料震动分散机构210和机器视觉粒度采集机构220，物料震动分散机构210的进料口与造粒机1的出料口相连，机器视觉粒度采集机构220对经物料震动分散机构210出料口流出的颗粒物料进行图像采集，机器视觉粒度采集机构220与控制系统4电连接，机器视觉粒度采集机构220将采集到的图像传输至控制系统4，由控制系统4分析出物料的粒度分布范围，实现物料粒度检测。

实施例5，如图1～图3所示，本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

物料震动分散机构210包括震动器211、料盘212和布料装置213，料盘212设置于震动器211上，布料装置213跨设于料盘212的上方，震动器211启动，从而使得料盘212震动，以将料盘212内的颗粒物料进行分散，而布料装置213也可以将颗粒物料分散，对粘连的物料进行碰撞分散，小型颗粒不会受碰撞而破碎。

而在本实施例中，布料装置213包括第三支撑架2131、往复式直线移动驱动机构2132和布料杆2133，两个第三支撑架2131相对布置，往复式直线移动驱动机构2132分别与两个第三支撑架2131相固定，通常情况下，往复式直线移动驱动机构2132可以为直线丝杆滑台机构，料盘212处在两个第三支撑架2131之间，料盘212位于往复式直线移动驱动机构2132的下方，料盘212内一定高度处按预设间距布置多根布料杆2133，每根布料杆2133的上端均与往复式直线移动驱动机构2132相固定，往复式直线移动驱动机构2132可以驱使布料杆2133来回运动，以将料盘212内的颗粒物料分散，通过对直线丝杆滑台机构中步进电机的速度进行控制，可以配合不同的生产环境和流程，可以有效的避免颗粒状物料在分散过程中破碎，分散效率高。

更进一步的，布料装置213还包括垫高板2134和调节螺栓，垫高板2134上沿高度增高的方向设有调节槽，由于第三支撑架2131的数量为两个，因此垫高板2134上所设调节槽的数量为两道，且两道调节槽相互平行，调节螺栓穿过调节槽以将垫高板2134与第三支撑架2131相固定；震动器211固定于垫高板2134上，当第三支撑架2131处于垫高板2134上不同位置时，可以调整布料杆2133下端距离料盘212底壁的距离，以及也可以调整料盘212的倾斜角度，以便物料流向机器视觉粒度采集机构220。

实施例6，如图1～图3所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

机器视觉粒度采集机构220包括工业相机221、光源222、拍照盘223和安装架224，拍照盘223倾斜的布置在料盘212的出料口，拍照盘223与安装架224相固定，在本实施例中，料盘212内部中空、上端敞口，且靠近拍照盘223的一侧不具有侧壁，即类似铲形，经料盘212流出的颗粒物料将落在拍照盘223上；拍照盘223采用黑色板，或至少其靠近工业相机221的一侧为黑色，工业相机221固定于安装架224上，工业相机221的采集镜头朝向拍照盘223；光源222布置在料盘212的侧方，光源222与安装架224相固定，光源222用于为工业相机221补光，保证所采集图像的清晰度。

实施例7，如图1、图2所示，本实施例为在实施例6的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

视觉粒度检测仪2还包括底架230和出料斗240，物料震动分散机构210和安装架224固定于底架230上；出料斗240布置于拍照盘223的出料口，出料斗240与底架230相固定；出料斗240的出料口对着返料皮带秤系统3。

实施例8，如图1～图3所示，本实施例为在实施例7的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

视觉粒度检测仪2还包括外壳250和进料斗260，外壳250设置于底架230上，物料震动分散机构210和机器视觉粒度采集机构220由外壳250罩着，外壳250上正对料盘212设置进料斗260，进料斗260处于造粒机1的出料口的下方。

应用例：

一种全自动化肥料造粒工艺，其具体步骤如下：

s100、向造粒机1恒定流量输送肥料配方中的各物料，其中，肥料为氨酸磷复肥，料浆3.75t/h、气氨400kg/h、硫酸350kg/h、原料24t/h；

s200、控制系统4控制蒸汽阀门111打开至初始开度，以使适量蒸汽进入造粒机1，同时造粒机1开始造粒；

s300、视觉粒度检测仪2实时检测造粒机1出口造粒粒度的大小，通常为0～10mm，并由控制系统4将实时造粒粒度与目标造粒粒度进行对比，通常目标造粒粒度为3.0mm，然后将造粒粒度的误差作为输入，并利用控制算法进行运算，输出蒸汽阀门开度变化量；

s400、返料皮带秤系统3根据返料料仓中返料量，自动控制皮带输送返料的流量，通常为70t/h，并计算返料流量控制的阀门开度；

s500、对蒸汽阀门开度变化量与返料流量控制的阀门开度作逻辑运算，得到最终蒸汽阀门开度；

s600、控制系统4控制蒸汽阀门111打开至最终蒸汽阀门开度，造粒机1造出合格的造粒产品。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。