皮帶秤和螺旋電子秤調(diào)試淺談

劉洪

（西部黃金伊犁有限責(zé)任公司伊寧835000）

皮帶秤和螺旋電子秤調(diào)試淺談

劉洪

（西部黃金伊犁有限責(zé)任公司伊寧835000）

論述了螺旋電子計(jì)量秤的工作原理；S型稱重傳感器的工作原理；光電編碼器的工作原理；螺旋秤的安裝與調(diào)試。

S型稱重傳感器測(cè)速傳感器計(jì)量秤的安裝調(diào)試

1 概述

隨著技術(shù)的進(jìn)步,由稱重傳感器制作的電子衡器已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，特別是隨著微處理器的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的不斷提高，稱重傳感器已成為過(guò)程控制中的一種必須的裝置，從以前不能稱重的大型罐、料斗等重量計(jì)測(cè)以及吊車秤、汽車秤等計(jì)測(cè)控制，到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝中的自動(dòng)檢測(cè)和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重傳感器，目前，稱重傳感器幾乎運(yùn)用到了所有的稱重領(lǐng)域。

皮帶秤、螺旋電子秤是一種以皮帶運(yùn)輸機(jī)、螺旋輸送機(jī)為運(yùn)輸方式的物料計(jì)量設(shè)備，計(jì)量方式為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)量和累計(jì)計(jì)量。廣泛應(yīng)用于金屬礦山、非金屬礦山、煤化工、水泥廠、火電廠、糧食儲(chǔ)運(yùn)、食品加工等領(lǐng)域。

我礦是一家黃金開采企業(yè)，日處理礦石1500t左右。皮帶秤主要用于磨礦礦石日處理量的計(jì)量和井下充填混凝土攪拌站骨料（廢石破碎后的砂石料）的計(jì)量，螺旋秤用于充填混凝土攪拌站水泥和粉煤灰的計(jì)量。

2 螺旋秤的結(jié)構(gòu)和工作原理

了解計(jì)量秤的結(jié)構(gòu)及工作原理，對(duì)后期的計(jì)量秤的調(diào)試是至關(guān)重要的。

計(jì)量電子皮帶秤主要由五個(gè)部分組成：稱重秤架一套、S型拉力稱重傳感器、測(cè)速傳感器、ATA-F01數(shù)字轉(zhuǎn)換器1臺(tái)、稱重顯示控制器1臺(tái)。

螺旋電子秤主要由以下幾個(gè)部分組成：計(jì)量螺旋、機(jī)架1套、S型拉力稱重傳感器1只、ATA-C系列測(cè)速傳感器1臺(tái)、ATA-F01數(shù)字轉(zhuǎn)換器1臺(tái)、稱重顯示控制器1臺(tái)。

2.1 工作原理

計(jì)量秤（皮帶電子秤、螺旋電子秤）工作原理：計(jì)量秤通過(guò)稱重傳感器和測(cè)速傳感器檢測(cè)重量信號(hào)和速度信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)并輸送至稱重顯示控制器，數(shù)字轉(zhuǎn)換器將來(lái)自稱重傳感器的毫伏級(jí)電壓信號(hào)和測(cè)速傳感器的脈沖信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再傳送給稱重顯示控制器或上位機(jī)，是稱重秤體與控制器之間的聯(lián)系紐帶。經(jīng)稱重顯示控制器CPU進(jìn)行計(jì)算后得到實(shí)時(shí)的瞬時(shí)流量與累計(jì)量。

2.2 S型傳感器的工作原理

傳感器基于這樣一個(gè)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(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。┰俳?jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少幾個(gè)主要部分。電阻應(yīng)變片：電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片，他的一個(gè)主要參數(shù)是靈敏系數(shù)。彈性體：彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)體。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡，其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。檢測(cè)電路：檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?，通常用惠斯登電橋作為檢測(cè)電路。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 測(cè)速傳感器

測(cè)速傳感器的種類很多，有光電編碼器、測(cè)速電機(jī)、齒輪計(jì)數(shù)器等等，這里主要介紹一下光電編碼器。光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3 安裝調(diào)試

（1）計(jì)量秤的安裝找正很重要，秤體傾斜或扭曲對(duì)秤的計(jì)量精度影響很大；（2）消除振動(dòng)，遠(yuǎn)離振動(dòng)源。安裝螺旋秤時(shí)，可以在秤體底座下放幾塊橡膠墊，以減小螺旋秤自身的振動(dòng)。（3）計(jì)量秤安裝完成后，上電開啟計(jì)量秤，觀察計(jì)量秤運(yùn)行狀態(tài)，如果正常，計(jì)量秤和儀表上電工作20min后即可進(jìn)入調(diào)試。

前面介紹了S型稱重傳感器和速度傳感器的工作原理。速度信號(hào)一般很好調(diào)試，可以通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、減速機(jī)的速比、螺旋節(jié)距和光電編碼器一周的脈沖數(shù)量計(jì)算得出，廠家在設(shè)計(jì)秤時(shí)就已經(jīng)確定了，是個(gè)固定的值，向廠家咨詢就可以得到該值。重量信號(hào)是個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的值，也是調(diào)秤的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

皮帶秤的調(diào)試可通過(guò)掛碼就能很準(zhǔn)確的完成調(diào)試及校準(zhǔn)（具體調(diào)試可以參考皮帶秤說(shuō)明書），這里重點(diǎn)介紹螺旋秤的調(diào)試。螺旋秤的調(diào)試相對(duì)比較麻煩，雖然螺旋秤和皮帶秤采用相同的傳感器和儀表，但由于外型結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致調(diào)試校準(zhǔn)上出現(xiàn)較大的差異。我礦共使用了三家不同廠家的螺旋秤，廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試都選用掛碼校準(zhǔn)，掛碼校準(zhǔn)是PT系數(shù)（間隔）校準(zhǔn)的一種方式，首先對(duì)螺旋秤進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，然后進(jìn)行掛碼校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完畢后，與實(shí)物校驗(yàn)對(duì)比都出現(xiàn)了20%左右的誤差。說(shuō)明這種校準(zhǔn)方法存在缺陷，我從螺旋秤結(jié)構(gòu)上分析，找出了缺陷原因，螺旋秤結(jié)構(gòu)原理如圖1。

螺旋秤的整體結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像一個(gè)桿秤，由于掛碼不能直接懸掛在S型稱重傳感器上，掛碼只能放置或懸掛在S型稱重傳感器附近，由于掛碼放置和懸掛的位置不同，通過(guò)杠桿作用后，在S型拉力稱重傳感器上產(chǎn)生的重量就發(fā)生了較大的偏差，這是導(dǎo)致計(jì)量誤差的根本原因。找準(zhǔn)了原因，再去尋找解決的措施。

圖1

通過(guò)在S型稱重傳感器上產(chǎn)生的重量和電信號(hào)的線性關(guān)系成正比，計(jì)算出理論流量值，然后通過(guò)修改PT系數(shù)值（間隔值），使得計(jì)量秤實(shí)測(cè)流量值與計(jì)算出的理論流量值相同即可，此時(shí)的PT系數(shù)值（間隔值）就是螺旋秤的準(zhǔn)心值。例如，一臺(tái)流量100t∕h的螺旋秤，秤體入料口至出料口中心距是2m，其S型稱重傳感器的稱重量程為1t，工作電壓10V，輸出0～20mV；速度是0.1m∕s。首先將稱重傳感器輸出電壓調(diào)整在6～7mV，即讓稱重傳感器工作在30%～80%這個(gè)線性較好的區(qū)間內(nèi)，如果秤體重量不夠重的話，則需要人為增加配重，使稱重傳感器輸出電壓達(dá)到6～7 mV，稱重傳感器的重量與輸出電壓的關(guān)系見圖2。

圖2

以稱重傳感器輸出電壓7mV為例，7mV的電信號(hào)對(duì)應(yīng)的重量是0.35t（1∕X=20∕7→X=1t×7mV∕20 mV=0.35t）；理論計(jì)算流量值：0.35t×0.1m∕s÷2m（秤的長(zhǎng)度）=0.0175t∕s=63t∕h。然后開啟螺旋秤熱機(jī)5 min后，通過(guò)修改PT系數(shù)值（間隔值），使計(jì)量秤顯示控制儀上的實(shí)時(shí)流量值達(dá)到理論計(jì)算流量值63t∕h即可，此PT系數(shù)值（間隔值）就是該螺旋秤的準(zhǔn)心值，PT系數(shù)值（間隔值）校準(zhǔn)完畢后，再對(duì)螺旋秤進(jìn)行2次零點(diǎn)校準(zhǔn)，螺旋秤的初步調(diào)試完畢。用此方法校準(zhǔn)秤的精度可以達(dá)到98%左右，遠(yuǎn)高于掛碼的80%的精度。此方法操作簡(jiǎn)單，無(wú)需掛碼，效率高。

計(jì)量秤初步調(diào)校完畢后，要進(jìn)行2至3次的實(shí)物校驗(yàn)，修改PT系數(shù)值（間隔值），將誤差值降至最小，通過(guò)實(shí)物校驗(yàn)后計(jì)量秤精度可以達(dá)到千分之3‰左右。

收稿：2015-03-17

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.035