減小皮帶核子秤計量誤差的研究

摘 要:從皮帶核子秤稱重原理、組成部件和管理入手，分析了皮帶核子秤誤差的來源，提出了加裝物料擋板、及時調(diào)整U。值、改善管理等減小皮帶核子秤稱重誤差的辦法，展望了皮帶秤的發(fā)展新動向，對于廣大使用皮帶秤的企業(yè)和從事皮帶秤管理與維護(hù)的技術(shù)人員有著積極地現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞:稱重原理 系統(tǒng)誤差 物料擋板 U。值調(diào)整

中圖分類號:O59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0250-02

核子皮帶秤是一種用于膠帶機(jī)輸送物料計量的散裝固態(tài)物料動態(tài)計量設(shè)備。其計量精度雖然不受膠帶機(jī)振動、跑偏、張力變化、氣溫、灰塵等影響，但由于受測量原理、自身結(jié)構(gòu)、管理等因素的影響，其計量精度不高，計量誤差一般為1%左右。皮帶核子秤具有稱重計量和控制雙重功效，其稱重時與給料輸送設(shè)備分開，主體結(jié)構(gòu)放射源和探測器已標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，設(shè)備的制造、安裝、調(diào)整和維護(hù)簡便。特別在是裝配方式與給料輸送設(shè)備組合時，可以在給料輸送機(jī)工作的狀態(tài)下進(jìn)行框架設(shè)備安裝，并不需占用特殊的空間位置。這種非接觸式計量儀器目前廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、水泥等環(huán)境條件惡劣的各種工業(yè)現(xiàn)場。

1 稱重誤差主要原因的分析

1.1 稱重原理帶來的誤差分析

如圖1所示，皮帶核子秤主要部件由r射線源、支架、r射線探測器、前置放大器、測速裝置、計算機(jī)、顯示打印裝置和凈化電源組成。

射線源固定在支架頂端，在其平面內(nèi)呈扇形穩(wěn)定放射r射線，物料穿過時，一部分r射線源被物料吸收，剩余部分穿透物料，被r射線探測器接受，r射線探測器輸出信號的大小反應(yīng)出輸送機(jī)上物料的多少，即W=∫Pdt=∑Fi*Vi*t(其中:W為負(fù)荷總重;Fi為輸送機(jī)瞬時負(fù)荷;Vi為輸送機(jī)瞬間時速;t為累計時間間隔)。

1.1.1 物料多少、形狀對精度的影響

r射線探測器輸出信號U與r射線強(qiáng)度成正比，r射線穿透物料后，其強(qiáng)度呈如下變化規(guī)律是N=N。-Up*F/S(其中N。為無物料時探測器處r射線強(qiáng)度;N為有物料時探測器處r射線強(qiáng)度;Up為物料的質(zhì)量吸收系數(shù);F為輸送機(jī)負(fù)荷;S為物料寬度)，由上式可知輸送帶上物料吸收r射線能力越弱，物料越輕，物料寬度越大，r射線探測器接受的r射線會越強(qiáng)，負(fù)荷總重會越大。

1.1.2 輸送機(jī)的速度對精度的影響

輸送機(jī)的速度V=K4*V1+K3(V為輸送機(jī)的速度;V1為速度脈沖信號;K4為速度參數(shù);K3為修正值，一般取零)。由上式可知輸送機(jī)的速度主要取決于調(diào)速裝置的性能，調(diào)速裝置的性能主要取決于測速裝置的準(zhǔn)確程度，目前使用的測速形式主要是感應(yīng)式傳感器，測速裝置中關(guān)鍵部件接近開關(guān)和測速盤對測速的精度影響最大，如接近開關(guān)松動、接近開關(guān)與測速盤距離安裝要適當(dāng)?shù)仍蚨紩斐蓽y速盤的轉(zhuǎn)數(shù)與皮帶速度不成正比的信號，使得計量有誤差。另外測速裝置特性變差，也會使得輸出信號失真，同樣會給計量造成誤差。

1.2 結(jié)構(gòu)部件固有的系統(tǒng)誤差

1.2.1 r射線源固有的系統(tǒng)誤差

r射線源固有的系統(tǒng)誤差主要來源于自身衰變和受震動后的影響，r射線放射源每月約衰變0.19%，時間越長，衰變越大。由于支架不穩(wěn)等原因使得r射線源受震動，會造成放射線源照射中心發(fā)生偏移，導(dǎo)致電離室接收到的r射線強(qiáng)度失真，使得輸出信號發(fā)生偏差。

1.2.2 測速裝置固有的系統(tǒng)誤差

測速裝置固有的測速誤差和前置放大器的高頻特性是測速裝置固有誤差的主要來源，測速裝置自身精度不高和放大器的高頻特性不好都會造成輸出電壓失真，影響稱重精度。

1.3 管理不善帶來的附加誤差

1.3.1 電離室套筒帶來的附加誤差

套筒上的積灰客觀上會越積越厚，使得吸收r射線的劑量會越來越大，造成電離室接收到的r射線強(qiáng)度會越來越小，致使計量產(chǎn)生偏差。另外由于皮帶、鏈板磨損或換新沒有及時修正速度的變化，也會增大計量的附加誤差。

1.3.2 其他管理不善帶來的附加誤差

如計量制度不完善、物料截面形狀變化沒影起高度重視、皮帶寬度與料斗稱體積不匹配、料斗秤傳感器故障和線路老化沒得到及時處理等都會給稱重帶來新的附加誤差。

2 幾個實用有效提高稱重精度的方法

2.1 輸送皮帶上加裝鐵板整形物料法

物料截面形狀變化產(chǎn)生的截面誤差是一項原理性誤差。如圖2所示，在物料輸送帶上加裝整形鐵板能有效地減小截面誤差。

方法的具體操作如下:在物料秤重之前的皮帶前方，安裝一塊(兩塊效果更好)整形鐵板(如圖2所示)，鐵板的寬度與皮帶一致，底面呈凸弧形，與皮帶的間距可通過定位螺絲調(diào)整。整形鐵板將皮帶上凸出物料填滿到凹陷部分，這樣，物料截面形狀變化影響會大大減小。

2.2 定時效驗U。值

U。值是皮帶空帶運行時電離室放大后的輸出電壓，由原理分析可知，U。值真實可靠，核子秤的計量準(zhǔn)確度便有了基礎(chǔ)性的保證。r射線源的衰變、物料形狀的影響因素、溫度的變化、皮帶粘料或電離室套筒上積灰等原因造成的稱重誤差都可以通過調(diào)整U。值得到有效的消除。建議調(diào)整U。值最好15天校驗一次，及時更新輸給計算機(jī)新的U。值，以保證其計量精度。

2.3 避免r射線放射源受震動

安裝時，支架、放射源鉛罐應(yīng)安裝牢固，確保支架的安裝與安裝架連接牢固可靠，確保支架與地面垂直，確保r射線對稱照射皮帶，保證皮帶中心線、放射源中心線和電離室靈敏中心線重合，這樣能及時糾偏放射源受震動后發(fā)生的微小偏移給計量所帶來的誤差。

2.4 健全管理制度

健全《皮帶核子秤崗位責(zé)任制》、《皮帶核子秤操作規(guī)程》等各項管理制度和加強(qiáng)考核，確保供電電壓、物料、和皮帶核子秤的良好運行狀態(tài)，從制度上規(guī)范核子秤計量系統(tǒng)的運行。每月將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與核子秤計量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，每季對核子秤進(jìn)行實物標(biāo)定一次，確保了核子秤計量系統(tǒng)安全可靠運行。

3 結(jié)語

工礦企業(yè)目前使用的皮帶秤大都是電子秤和核子秤。他們自身結(jié)構(gòu)和稱重原理制約著他們精度等級，目前最好的系統(tǒng)誤差也在4‰以上，且穩(wěn)定性不好，維護(hù)量大。隨著企業(yè)提高生產(chǎn)效率和工藝控制和管理水平的要求，希望有準(zhǔn)確度更高、維護(hù)量更低的皮帶秤出現(xiàn)。激光秤是利用激光掃描物料的體積，利用Gamma射線測量物料的密度，從而計算出物料的重量。從測量原理上進(jìn)行質(zhì)的改進(jìn)，通過“體積測量”和“密度測量”來代替“重量測量”，能大大提高稱量的精度和穩(wěn)定性，維護(hù)量小，前景可觀。

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