電子皮帶秤穩(wěn)定性分析

何海輝

（寶鋼集團 新疆八一鋼鐵檢修中心，新疆 烏魯木齊 830022）

0 前言

八鋼70噸電爐煉鋼的主要原材料為廢鋼，而在配料的過程中需根據(jù)工藝參數(shù)的要求,配一定量的石灰、白云石、焦炭等輔原料，因此在配料中需對石灰、白云石、焦炭等輔料的加入量進行稱重,來實現(xiàn)自動加料的過程，以達到各種輔料的配比目地，為了輔料配比的準確性，要求電子皮帶秤計量準確度和穩(wěn)定性滿足計量的要求。

1 電子皮帶秤的工作原理

電子皮帶秤定量給料的原理是,物料通過皮帶秤秤臺時,稱量傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳送給稱重顯示控制儀。稱重顯示控制儀不斷檢測秤架上物料的流量并與儀表內(nèi)的設(shè)定值進行比較,得到實際流量與設(shè)定值之間的偏差值經(jīng)過儀表內(nèi)軟件一系列復雜的運算后,稱重顯示控制儀輸出PID電流信號到調(diào)速執(zhí)行設(shè)備(如變頻器)。調(diào)節(jié)皮帶或給料設(shè)備的速度,改變下料或出料量的大小使之與設(shè)定值趨于一致,從而實現(xiàn)定量給料的目的。

電子皮帶秤計量物料流量的信息傳輸過程為:皮帶上運動物料的重量由稱量傳感器測量,并輸出對應(yīng)的電信號;皮帶運行速度由速度傳感器測量,并輸出對應(yīng)的電信號;稱重顯示控制采集上述兩種信息,運算并輸出對應(yīng)的電信號。

常見的運算方法有積分法和累加法。所謂積分法簡單的講就是某個瞬時測得的皮帶單位長度上的物料質(zhì)量P(t)與此時測得的皮帶速度值v(t)的乘積在時間長度T上的積分。累加法是指當皮帶輸送機運行時,每隔一段固定長度就對物料質(zhì)量測量一次。

從稱量原理可知,電子皮帶秤所測量物料的瞬時流量的數(shù)據(jù)采集主要采用兩種傳感器:即稱量傳感器與測速傳感器。稱量傳感器是測量承載器上物料的負荷值P(t)/(kg/m),測速傳感器是測量皮帶速度值v(t)/(m/s)。

2 稱量傳感器

皮帶上的物料(包括皮帶重量)是通過稱量托輥傳遞給秤架,再將力傳遞給稱量傳感器的。稱量傳感器的結(jié)構(gòu)形式有電阻應(yīng)變式、壓磁式、差動變壓器式、電容式、壓電式等。由于電阻應(yīng)變式稱量傳感器制作簡單、工藝成熟、精確度高(最高精確度目前可做到非線性、重復性、滯后指標優(yōu)于0.01%),因此八鋼70噸電爐煉鋼電子皮帶秤采用電阻應(yīng)變式稱量傳感器。

電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)變元件實際是一個測力應(yīng)變筒,被測壓力經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)大小的力,再傳給應(yīng)變筒。應(yīng)變筒受壓縮變形,沿軸向貼的應(yīng)變片受壓阻值變小,沿周向貼的應(yīng)變片受拉阻值增大,組成應(yīng)變電橋即可得到輸出電壓值,從而測出壓力值的大小。

3 測速傳感器

電子皮帶秤上所用測速傳感器目前主要有磁阻脈沖式、光電脈沖式兩類,而八鋼70噸電爐煉鋼皮帶秤采用磁阻脈沖式測速傳感器。

磁阻脈沖式測速傳感器:磁阻脈沖式測速傳感器中,線圈和磁鐵部分都是靜止的,與被測件連接,而運動的部分是用導磁材料制成的,當轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動時,改變了磁路的磁阻,因而改變了貫通線圈的磁通,在線圈中產(chǎn)生了感生電勢。磁阻脈沖式測速傳感器從結(jié)構(gòu)上看有開磁路和閉磁路兩種。在一個П型永久磁鐵上裝有兩個相互串聯(lián)的感應(yīng)線圈,滾輪與皮帶直接摩擦旋轉(zhuǎn)并帶動等分齒輪旋轉(zhuǎn)。當?shù)确铸X輪的凸起部分與磁極相對時,回路磁通最大,當?shù)确铸X輪的凹陷部分與磁極相對時,回路磁通最小,感應(yīng)線圈上便感應(yīng)隨磁通變化的感應(yīng)電壓。

感應(yīng)電壓變化的頻率f與皮帶速度v成正比。這種測速傳感器結(jié)構(gòu)簡單,但輸出信號幅度小。當皮帶運行時,通過摩擦使?jié)L輪旋轉(zhuǎn),并帶動轉(zhuǎn)子磁杯轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子磁杯及定子磁杯相對安裝,其圓周端面上都均勻地銑出多個齒槽。當兩個磁杯的凸齒相對時,磁通最大,當兩個磁杯的凸凹齒相對時,磁通最小,從而在線圈中感應(yīng)出隨磁通而變化的感應(yīng)電壓。磁阻測速傳感器結(jié)構(gòu)較復雜,但密封性能好,輸出信號幅值大。磁阻脈沖式測速傳感器用于高轉(zhuǎn)速測量時,因磁路磁滯影響,使線圈中感應(yīng)電壓太小而不易測量。

4 影響皮帶秤計量準確度分析

4.1 皮帶秤安裝運行環(huán)境及設(shè)備本身影響因素分析

4.1.1 電子皮帶秤安裝在皮帶機架上運行時，振動值超標，造成物料的重量信號波動，更有震動嚴重的造成傳感器松動，接線端子接觸不良，致使計量不準確。

4.1.2 皮帶秤秤架受到外力變形，影響計量準確。

4.1.3 電子皮帶秤的稱重傳感器和測速傳感器的信號受到電磁干擾，會造成計量不準確。

4.1.4 電子皮帶秤安裝為不合理，傾角太大，不符合安裝標準。

4.1.5 測速傳感器在運行時打滑，或安裝過緊轉(zhuǎn)動不暢，沒有反映真實的皮帶運行速度，造成計量不準確穩(wěn)定性差。

4.1.6 皮帶秤校準使用實物或鏈碼時不能保證標準器具的準確性，造成皮帶秤校驗不準確。

4.1.7 在八鋼皮帶秤運行時由于雨雪或夏季防風抑塵灑水措施，致使皮帶粘料，凍料也會造成皮帶秤計量不準確。

4.2 人為因素的影響分析

4.2.1 膠帶運輸機的皮帶長度測量不準確，皮帶在修補、更換后必須重新測量皮帶長度，并重新建立周期，皮帶秤長度參數(shù)對皮帶秤的零點及間隔值影響較大，如不及時更新會造成計量不準確。

4.2.2 膠帶運輸機的皮帶運行整周期需要時間測量不準確，在皮帶修補、更換后也必須重新修訂，否則會造成皮帶秤零點不準。

4.2.3 皮帶秤在校驗過程中出現(xiàn)較大誤差，如鏈碼校驗未使鏈碼完全覆蓋稱量段，實物校驗下料口未清理干凈，運輸車輛在稱量途中有拋灑，或者本身設(shè)備存重大隱患而不去現(xiàn)場查看秤體、傳感器、測速傳感器等就匆匆完成校驗，不僅達不到校準皮帶秤的目的，反而造成較大的人為誤差。

4.2.4 生產(chǎn)操作人員要盡可能的取料平穩(wěn)，避免流量過大造成撒料、跑偏。同時要配合校準人員完成皮帶秤校驗工作。

5 提高電子皮帶秤計量準確度的方法

通過對影響電子皮帶秤計量準確度及穩(wěn)定性的分析，在目前八鋼的檢修技術(shù)和皮帶秤技術(shù)條件下，可以采取一定的方法和措施來保證皮帶秤的可靠性、穩(wěn)定性，提高計量準確度。

5.1 消除和減少安裝運行環(huán)境對皮帶秤測量精度的影響

5.1.1 調(diào)整電子皮帶秤所安裝膠帶機的皮帶張緊裝置的張盡力，調(diào)整到皮帶秤零點校驗穩(wěn)定且符合校驗標準。

5.1.2 做好消除電磁干擾措施，傳感器和測速傳感器的信號電纜必須采用屏蔽電纜，并做好屏蔽電纜的接地工作。

5.1.3 做好皮帶秤的就地端子箱的密封和防塵防潮工作，接線端子采用壓接，防止松動。

5.1.4 在安裝過程中必須全程跟蹤監(jiān)督廠家，按照皮帶秤的安裝規(guī)范完成，選擇計量點必須合理，符合規(guī)范要求。

5.2 避免皮帶秤設(shè)備本身因素的方法

5.2.1 電子皮帶秤的稱重傳感器嚴禁受到超出設(shè)計范圍的外來載荷的沖擊，否則會造成稱量不準確。嚴禁在傳感器未脫開秤體時在秤體上電焊作業(yè)。

5.2.2 測速傳感器的軟連接軸必須滾筒的軸同心，防止安裝錯位使彈子盤軟連接破損，并且要時常對彈子盤進行潤滑點檢。

5.2.3 按計劃對皮帶秤定期巡檢點檢，檢查秤體、傳感器、測速、等部件，發(fā)現(xiàn)問題要即使處理。

5.2.4 計量托輥對于整個皮帶秤托輥來說在安裝時就會高出0.5mm左右，所以托輥磨損會比較嚴重，如發(fā)現(xiàn)磨損嚴重的托輥，必須即使更換。

5.3 減少人為因素對計量準確度影響的方法

5.3.1 做好皮帶秤長度及運行一周時間的測量工作，做到數(shù)據(jù)準確，特別是檢修時粘接更換皮帶，必須重新測量，測量數(shù)據(jù)要有多組進行平均。

5.3.2 當皮帶出現(xiàn)跑偏時，要及時調(diào)整。

5.3.3 校準皮帶秤所用的鏈碼，需時常檢驗，保證標準的準確。

5.3.4 有條件做實物校準的皮帶秤必須用實物校準，因為實物校準是最能完全模擬所有因素的校準方法，校準最為準確。

5.3.5 建立皮帶秤校準結(jié)果資料庫，對所有計量皮帶秤的零點、間隔值的變化及校準結(jié)果的變化做統(tǒng)計分析，找出規(guī)律和特點，可以更好的了解皮帶秤運行情況。

6 結(jié)論

電子皮帶秤是皮帶輸送機送固體散狀物料過程中對物料進行連續(xù)稱重的一種重要設(shè)備，使用過程中,涉及傳感器的問題不少,當我們較為透徹了解各種傳感器的工作原理、信號類別及與顯示儀表的關(guān)系后,就有可能根據(jù)現(xiàn)場情況靈活應(yīng)用,以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場各種要求。