一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用

文档序号:57837 发布日期:2021-10-01 浏览:55次 >En<

阅读说明:本技术 一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用 (Material crushing granularity control system and control method and application thereof ) 是由 蒋文平 唐志强 袁小波 于 2021-07-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用,以解决锂电池正极材料粉碎过程易导致粒度不均匀的问题。一种物料粉碎粒度控制系统包括:操作界面单元,用于输入粉碎物料粒度的设定参数;检测单元,用于进行周期取样获取粒度测量值以及记录粒度数据条数与取样次数的实际参数;控制单元,用于将实际参数与设定参数进行计算判断,根据判断结果控制执行单元和检测单元工作;执行单元,用于执行物料粉碎和粉碎过程中的粒度调节机制。通过对粉碎工作中粒度实时监控,发现粒度异常情况自动控制调节机制,将动态取样周期与多档位粒度调节配合,使得以最快速度判断粒度异常的具体情况,在短时间内完成异常调节;提高了效率保证了粒度一致性。(The invention provides a material crushing granularity control system, a control method and application thereof, and aims to solve the problem that the granularity is uneven easily caused in the crushing process of a lithium battery anode material. A material crushing granularity control system comprises: the operation interface unit is used for inputting set parameters of the granularity of the crushed materials; the detection unit is used for carrying out periodic sampling to obtain a granularity measurement value and recording the number of granularity data and actual parameters of sampling times; the control unit is used for calculating and judging the actual parameters and the set parameters and controlling the execution unit and the detection unit to work according to the judgment result; and the execution unit is used for executing the granularity regulation mechanism in the material crushing and crushing process. The granularity in the crushing work is monitored in real time, an automatic control and adjustment mechanism is found for the abnormal granularity condition, and the dynamic sampling period is matched with the multi-gear granularity adjustment, so that the specific condition of the abnormal granularity is judged at the highest speed, and the abnormal adjustment is completed in a short time; the efficiency is improved and the granularity consistency is ensured.)

一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用

技术领域

本发明属于锂电池正极材料制备

技术领域

,尤其涉及一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色的二次电池,其广泛应用无线通信,交通运输,航空航天等各个方面,锂离子电池主要由正极材料,嵌锂的过渡金属氧化物、负极材料如高度石墨化的碳、隔膜如聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。而锂离子正极材料是制约锂离子电池各方面性能的至关重要的因素。

锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一,它的性能好坏直接会影响整个锂离子电池性能的发挥。因此,要解决锂离子电池使用中出现的问题或者要提高锂离子电池性能时,研究人员会关注到锂离子电池的正极材料的性能和特点。而保障正极材料性能的一个方法是在制备正极材料时,要求其原料单体的粒度大小要均匀且粒径符合要求。因为原料单体的材料粒度过大或大小分布不均匀会容易导致该正极材料的电化学性能下降。如发明专利CN201811112306.0就公开了一种制备粒度均匀的锂电池正极材料NCM811的制备方法;其中主要思路在于采用化学方法来控制锂电池正极材料的合成粒度。

但上述化学方法合成合适粒度的锂电池正极材料后,难免会有材料板结的情况。所以现有技术一般还需要对化学合成的锂电池正极材料进行粉碎处理,以使得材料粒度达到最优效果。锂电池正极材料在粉碎过程中,由于粉碎系统内各时间段进样的材料的具体板结程度不一样,所以若按照统一的粉碎线路进行粉碎,则难免会导致粉碎后的粒度不均匀。因此,合理调控锂电池正极材料粉碎过程又成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题,提供了一种物料粉碎粒度控制系统及其控制方法和应用,以解决锂电池正极材料粉碎过程统一的粉碎线路容易导致粉碎后的材料粒度不均匀的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:

一种物料粉碎粒度控制系统,包括:

操作界面单元,用于输入关于粉碎物料粒度的设定参数,所述设定参数包括:粒度目标值、粒度允许误差、取样周期、粒度连续超标允许次数、粒度连续正常设定次数;

检测单元,用于进行周期取样,并获取粒度测量值以及记录粒度数据条数与取样次数的实际参数;

控制单元,与所述操作界面单元、检测单元均电连接,用于将所述实际参数与所述设定参数进行智能计算判断,并根据计算判断结果控制执行单元和检测单元工作;

执行单元,用于执行物料粉碎和粉碎过程中的粒度调节机制,包括研磨机、颗粒捕集器、引风机,所述研磨机的磨腔内设有用于粒度调节的分级轮、粉碎机,所述颗粒捕集器与所述磨腔的出料口相连接,所述引风机与颗粒捕集器的顶部相连接,所述执行单元的输入端与所述控制单元的输出端电连接;所述执行单元根据控制单元发出的指令,增大或减小引风机、分级轮和粉碎机的工作频率,从而调节所述物料粉碎粒度至粒度允许误差范围内。

进一步优选的,上述取样周期分为正常取样周期与异常取样周期。

进一步优选的,上述异常取样周期的间隔时间短于正常取样周期;所述异常取样周期为多档位,档位越低,取样周期的间隔时间越长;档位越高,取样周期的间隔时间越短。

进一步优选的,上述检测单元为粒度仪,与所述研磨机的出料口相连的管道上设有取样口,所述颗粒捕集器的位置与所述取样口相对应。

一种如上所述的物料粉碎粒度控制系统的控制方法,包括以下步骤:

步骤1:启动物料粉碎粒度控制系统;

步骤2:在粉碎后物料输出端按照正常取样周期的设定参数进行间隔取样;

步骤3:对步骤2中取样物料进行粒度检测,将粒度测量值与粒度目标值进行比对;若两者差值小于粒度允许误差,则判断为粒度正常;若两者差值大于粒度允许误差,则判断为粒度超标;

步骤4:判断为粒度正常时,返回步骤2;判断为粒度超标时,在“粒度连续超标次数”计数系统加1;

步骤5:将“粒度连续超标次数”的计数系统值与“粒度连续超标允许次数”的设定值进行比较;若“粒度连续超标次数”的计数系统值大于“粒度连续超标允许次数”的设定值,则进入步骤6;否则,则返回步骤2;

步骤6:启动物料粉碎粒度控制系统的粒度调节机制,而并按照异常取样周期进行间隔取样;

步骤7:对步骤6中取样物料进行粒度检测,将粒度测量值与粒度目标值进行比对;若两者差值小于粒度允许误差,则判断为粒度正常;若两者差值大于粒度允许误差,则判断为粒度超标;

步骤8:判断为粒度超标时,返回步骤6;判断为粒度正常时,在“粒度连续正常次数”计数系统加1;

步骤9:将“粒度连续正常次数”的计数系统值与“粒度连续正常设定次数”的设定值进行比较;若“粒度连续正常次数”的计数系统值大于“粒度连续正常设定次数”的设定值,则关闭物料粉碎粒度控制系统的粒度调节机制,而后返回步骤2;反之,则返回步骤6;

步骤10:物料粉碎工作完成后关闭物料粉碎粒度控制系统。

进一步优选的,上述正常取样周期为静态值,所述异常取样周期为动态值;所述粒度测量值与粒度目标值之间差值的绝对值越大,所述异常取样周期的档位越高,取样周期的间隔时间越短。

进一步优选的,上述粒度调节机制设有多级档位,每一级档位对应一级粉碎机、分级轮和引风机的工作频率。

进一步优选的,上述粒度调节机制的档位根据所述粒度测量值与所述粒度目标值之间差值的大小关系来自动选择档位;当粒度测量值与粒度目标值有偏差但偏差较大时,自动选择的挡位能够使粉碎机、分级轮、引风机的工作频率变化较多;当粒度测量值与粒度目标值有偏差但偏差较小时,自动选择的挡位可以使粉碎机、分级轮、引风机的工作频率变化较少;当粒度测量值与粒度目标值的偏差是正偏差时,增大粉碎机、分级轮的工作频率,并减小引风机的工作频率;当粒度测量值与粒度目标值是负偏差时,减小粉碎机、分级轮的工作频率,并增大引风机的工作频率。

进一步优选的,上述步骤2和6中的取样次数记录在检测单元中“取样次数”,所述步骤3和7中粒度检测次数记录在检测单元中“粒度数据条数”;“粒度数据条数”等于“取样次数”时,证明粒度取样数据无丢失,控制单元正常发出控制执行单元和检测单元工作的命令;否则,控制单元停止发出执行单元和检测单元工作的命令并报警。

一种如上所述的物料粉碎粒度控制系统在锂电池正极材料生产中的应用。

与现有技术相比,本发明的技术优点在于:

本发明的物料粉碎粒度控制系统及其控制方法实现了对粉碎工作中物料粒度的实时监控,能够及时发现粉碎粒度的异常情况并自动控制启动粉碎粒度调节机制。通过设定多周期取样检测的模式,更好的保证了同一批次粉碎物料的粒度一致性。

通过动态周期取样的模式,在保证取样检测准确度的前提下,合理的减少了取样操作次数,使得取样检测过程对粉碎工作过程的影响最小,保证了粉碎工作的连续性。

通过设置多档位的粒度调节机制,使得粒度异常时的调节工作更具有针对性,避免了在较大粒度异常情况下,工作设备却不能以最优的工作频率来进行调节的情况;使得能够更快的完成粒度调节工作。

将动态取样周期与多档位粒度调节机制配合工作,使得粉碎系统能以最快的速度的判断出粒度异常的具体情况,从而选定最优的调节方式,在较短时间内完成异常调节;极大的提高了粉碎过程的效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的物料粉碎粒度控制系统工艺流程示意图;

图2为本发明实施例1的物料粉碎粒度控制系统的各单元信息传递关系示意图;

图3为本发明实施例2的物料粉碎粒度控制系统的控制方法逻辑示意图。

图例说明:

1、料仓;2、喂料星型阀;3、喂料螺旋;4、研磨机;5、粉碎机;6、分级轮;7、颗粒捕集器;8、出料蝶阀;9、出料星型阀;10、粒度仪;11、引风机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1:

一种物料粉碎粒度控制系统,如图2所示包括:

操作界面单元,用于输入关于粉碎物料粒度的设定参数,所述设定参数包括:粒度目标值、粒度允许误差、取样周期、粒度连续超标允许次数、粒度连续正常设定次数;

检测单元,用于进行周期取样,并获取粒度测量值以及记录粒度数据条数与取样次数的实际参数;

控制单元,与所述操作界面单元、检测单元均电连接,用于将所述实际参数与所述设定参数进行智能计算判断,并根据计算判断结果控制执行单元和检测单元工作;

执行单元,用于执行物料粉碎和粉碎过程中的粒度调节机制,包括研磨机4、颗粒捕集器7、引风机11,所述研磨机4的磨腔内设有用于粒度调节的分级轮6、粉碎机5,所述颗粒捕集器7与所述磨腔的出料口相连接,所述引风机11与颗粒捕集器7的顶部相连接,所述执行单元的输入端与所述控制单元的输出端电连接;所述执行单元根据控制单元发出的指令,增大或减小引风机11、分级轮6和粉碎机5的工作频率,从而调节所述物料粉碎粒度至粒度允许误差范围内。

在本实施例中,取样周期分为正常取样周期与异常取样周期。异常取样周期的间隔时间短于正常取样周期;所述异常取样周期为多档位,档位越低,取样周期的间隔时间越长;档位越高,取样周期的间隔时间越短。

在本实施例中,检测单元为粒度仪,与所述研磨机的出料口相连的管道上设有取样口,所述颗粒捕集器的位置与所述取样口相对应。

在本实施例中,物料粉碎粒度控制系统的工艺流程如图1所示,

待粉碎物料由料仓1经喂料星型阀2落入喂料螺旋3,再由喂料螺旋3转为横向输送进研磨机4的磨腔,磨腔内的粉碎机5带动磨腔的磨盘转动从而使物料粉碎,磨腔内的分级轮6可以直接调节出去物料粒径的大小,小粒径的物料可以通过分级轮6离开磨腔,大粒径的物料被分级轮6阻挡后继续被磨盘研磨,从研磨机4磨腔内输出的粉碎物料经颗粒捕集器7进行收集得到粉碎物料产品,粉碎物料产品再依次经过出料蝶阀8和出料星型阀9输出到粉碎路线外。粒度仪10在出料星型阀9输出端对粉碎物料产品进行取样检测。引风机11连接颗粒捕集器7和研磨机4;引风机11为研磨机4的磨腔内部的物料流动提供动力,研磨好的物料可以被引风机11吸向磨腔外部,同时引风机11通过磨腔进风口向磨腔输送回风。

实施例2:

一种用实施例1中所述的物料粉碎粒度控制系统在锂电池正极材料生产中应用中控制锂电池正极材料粉碎粒度的操作方法。

先在料粉碎粒度控制系统的操作界面单元中输入设定参数包括:连续粒度超标允许次数为3,连续粒度正常设定次数为3,粒度目标值为15μm,粒度允许误差为1μm,正常取样周期为5分钟/次,异常取样周期(异常取样周期为两种档位,一档位的取样周期为3分钟/次,二档位的取样周期为1分钟/次),以及引风机、分级轮和粉碎机工作频率参数。而后如图3所示,启动料粉碎粒度控制系统的执行单元,开始以下步骤:

步骤1:启动物料粉碎粒度控制系统;

步骤2:在粉碎后物料输出端按照正常取样周期的设定参数进行间隔取样;

步骤3:对步骤2中取样物料进行粒度检测,将粒度测量值与粒度目标值进行比对;若两者差值小于粒度允许误差,则判断为粒度正常;若两者差值大于粒度允许误差,则判断为粒度超标;

步骤4:判断为粒度正常时,返回步骤2;判断为粒度超标时,在“粒度连续超标次数”计数系统加1;

步骤5:将“粒度连续超标次数”的计数系统值与“粒度连续超标允许次数”的设定值进行比较;若“粒度连续超标次数”的计数系统值大于“粒度连续超标允许次数”的设定值,则进入步骤6;否则,则返回步骤2;

步骤6:启动物料粉碎粒度控制系统的粒度调节机制,而并按照异常取样周期进行间隔取样;

步骤7:对步骤6中取样物料进行粒度检测,将粒度测量值与粒度目标值进行比对;若两者差值小于粒度允许误差,则判断为粒度正常;若两者差值大于粒度允许误差,则判断为粒度超标;

步骤8:判断为粒度超标时,返回步骤6;判断为粒度正常时,在“粒度连续正常次数”计数系统加1;

步骤9:将“粒度连续正常次数”的计数系统值与“粒度连续正常设定次数”的设定值进行比较;若“粒度连续正常次数”的计数系统值大于“粒度连续正常设定次数”的设定值,则关闭物料粉碎粒度控制系统的粒度调节机制,而后返回步骤2;反之,则返回步骤6;

步骤10:物料粉碎工作完成后关闭物料粉碎粒度控制系统。

在本实施例中,上述正常取样周期为静态值,所述异常取样周期为动态值;所述粒度测量值与粒度目标值之间差值的绝对值越大,所述异常取样周期的档位越高,取样周期的间隔时间越短。

在本实施例中,上述粒度调节机制设有四级档位,每一级档位对应一级粉碎机、分级轮和引风机的工作频率。一级档位对应的工作频率为粉碎机35Hz、分级轮20Hz和引风机30Hz;二级档位对应的工作频率为粉碎机32Hz、分级轮15Hz和引风机32Hz;三级档位对应的工作频率为粉碎机38Hz、分级轮25Hz和引风机28Hz;四级档位对应的工作频率为粉碎机40Hz、分级轮30Hz和引风机26Hz。

在本实施例中,当控制系统中物料粉碎粒度在正常范围时各设备工作频率为:粉碎机36Hz、分级轮22Hz和引风机29Hz;当控制系统中物料粉碎粒度在异常范围时,上述粒度调节机制的档位根据所述粒度测量值与所述粒度目标值之间差值的大小来自动选择档位;当粒度测量值小于粒度目标值时,如差值范围为1-2μm时选择一级档位,如差值范围超过2μm时选择二级档位;当粒度测量值大于粒度目标值时,如差值范围为1-2μm时选择三级档位,如差值范围超过2μm时选择四级档位。

在本实施例中,上述步骤2和6中的取样次数记录在检测单元中“取样次数”,所述步骤3和7中粒度检测次数记录在检测单元中“粒度数据条数”;“粒度数据条数”等于“取样次数”时,证明粒度取样数据无丢失,控制单元正常发出控制执行单元和检测单元工作的命令;否则,控制单元停止发出执行单元和检测单元工作的命令并报警。

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