靜態(tài)稱重計量稱的設計

賈艷杰

（兗礦魯南化工有限公司,山東 滕州 277527）

1 概述

靜態(tài)稱重計量稱：是一種廣泛應用于復合肥行業(yè)原料配比使用的計量衡器，它是按照肥料所需原料配比關系借助控制系統(tǒng)對各種物料流量大小進行調(diào)節(jié)。靜態(tài)計量稱的主要優(yōu)勢是它在對物料稱重時傳輸皮帶處于靜止狀態(tài)，這樣就很容易的獲得準確的物料重量，從而大大的提高了整體稱重計量的準確性。

2 設備簡介

2.1 機械設備組成

整體計量稱是由兩臺傳輸皮帶構成，分別為給料皮帶與稱重皮帶，給料皮帶放置在稱重皮帶前段上方，如圖所示：

2.2 儀控設備組成

稱重傳感器采用4只柯力波紋管式傳感器，傳感器安放在稱重皮帶兩側橫梁下方，4只稱重傳感器在稱重皮帶的四個角將整個皮帶托起，形成一個以皮帶為載料平臺的計量稱。

稱重傳感器變送器采用柯力KM01系列變送器，變送器可以接收四個傳感器的傳送回來的測量信號，再將測量信號轉(zhuǎn)換為0-10V或者是4—20mA的標準信號，將重量值傳送給控制系統(tǒng)，用于控制計算。

控制系統(tǒng)采用的是西門子PLC，主要用于整個皮帶秤的運行控制，計量算法運算。

2.3 電氣設備組成

變頻器：采用的是三菱變頻器，控制系統(tǒng)在經(jīng)過運行計算以后最終將發(fā)出一個0-10V的模擬量控制信號給變頻器，再由變頻器來調(diào)整電機的運行轉(zhuǎn)速，從而達到對流量的控制。

變頻電機:兩臺變頻電機通過接受變頻器給出的信號分別于對給料皮帶與稱重皮帶的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

固態(tài)繼電器：用于稱重過程中對給料皮帶與稱重皮帶的停止運行控制，接受來自PLC的控制信號，對電機進行斷電通電控制。

3 主要設備工作原理

波紋式稱重傳感器：電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

檢測電路采用全橋式等臂電橋，它的功能是把電阻應變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。它可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等；因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

4 稱重過程設計

靜態(tài)稱重計量稱在對物料稱重時需要皮帶運行停止，而皮帶停止的時間是一個關鍵的數(shù)據(jù)，我們要保證在兩條皮帶運行時首先是給料皮帶提前停止運行，在給料皮帶停止運行一小段時間以后稱重皮帶再停止運行，然后進行稱重，稱重穩(wěn)定后控制系統(tǒng)獲得重量值同時在給兩條皮帶發(fā)出運行信號，皮帶開始重新運行，給料皮帶提前停止的目的是防止物料在斜坡的作用下會不斷下料，影響下面稱重皮帶的稱重。稱重皮帶的停止時間要保證在皮帶停止運行時，皮帶上的物料剛好從皮帶上全部走掉，防止物料的重復計量。當皮帶每停止一次時我們會看到從給料皮帶的正下方到稱重皮帶的最前端整個皮帶上均勻的布滿物料，當皮帶在次運行時上一稱物料與現(xiàn)在正在從給料皮帶下來的物料之間會有一條明顯的分界線，在上一稱的物料全部走掉以后，稱重皮帶剛好停止運行進行下一次的稱重。

通過稱重傳感器我們可以獲得準確的重量值，當稱重皮帶假設以50Hz全速運行時我們可以通過現(xiàn)場掐表計時得到皮帶運行一周是所需要的用時，這兩個值會在我們進行加料計算時應用到，現(xiàn)在我們假設產(chǎn)品配比中的一種物料需要以一小時8噸的速度加入到反應設備中去，首先我們要根據(jù)稱重的重量值假設為40Kg來求得一小時內(nèi)皮帶秤需要進行多少次停止稱重：

也就是說一小時內(nèi)我們需要稱400稱，然后我們在算出一小時內(nèi)每一稱運行所需要的時間：

每稱的運行的時間為18S，現(xiàn)在我們假設現(xiàn)場當皮帶以50Hz全速運行一周的時間為24S，運行半個周期的時間就為12S，由于給料皮帶位于稱重皮帶的前段正上方，所以在這里我們還需要引入一個位移時間，將稱重皮帶還沒有接料的這段時間去除掉（這個時間可以通過現(xiàn)場時間運行測試可以或得到），假設位移時間為3S ，那么我就可以得到當皮帶秤全速運行時的一稱的時間為12-3=9S。在皮帶以50Hz的速度運行時一稱的時間為9秒，當一稱的速度為18秒時，我就可以得到18秒時控制系統(tǒng)應當給 出的頻率值： 50*9／18=25Hz。

5 結論

靜態(tài)稱重計量稱相對于動態(tài)稱具有一定的優(yōu)勢，它調(diào)校簡單方便，只需要在皮帶停止運行的皮帶上面沒有物料的情況下就可以進行零點調(diào)校，將砝碼放到稱重皮帶上就可以進行量程調(diào)校。但是在運行過程中如果遇到極易吸潮的物料時會出現(xiàn)皮帶表面物料粘料的情況，如果不及時進行處理就會影響到每一稱的測量。

[1]甄正義.定量包裝電子秤[D].全國第二屆測力與稱重技術學術討論會論文集.

[2]宋輝,方宗達.自動配料控制系統(tǒng)的稱量問題[J].自動化與儀器儀表,2003(02).