定量給料機(jī)的選型和維護(hù)

徐 雪，周 愉

（涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬公司，四川 會(huì)理 615141）

1 定量給料機(jī)構(gòu)成及工作原理

1.1 定量給料機(jī)構(gòu)成

定量給料機(jī)主要由三部分組成，分別為機(jī)械部分、電氣控制部分、稱量系統(tǒng)。

（1）機(jī)械部分：包括皮帶、輸送架、托輥、滾筒、軸承、皮帶清掃器等，主要構(gòu)成了定量給料機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)。

（2）電氣部分：電機(jī)、減速機(jī)、變頻器、跑偏開關(guān)、電氣控制柜等，主要構(gòu)成了定量給料機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。

（3）稱量系統(tǒng)：電子秤架、荷重傳感器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、稱重顯示控制儀，主要構(gòu)成了定量給料機(jī)的稱量與控制系統(tǒng)。

1.2 工作原理

定量給料機(jī)顯示控制儀不斷的采集荷重傳感器信號(hào)與速度信號(hào)，計(jì)算出實(shí)際物料的流量，并將實(shí)際流量與流量設(shè)定值進(jìn)行比較，如果流量設(shè)定值大于實(shí)際流量值，控制變頻器加速，如果流量設(shè)定值小于實(shí)際流量值，控制變頻器減速，不斷的將實(shí)際給料值與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而控制皮帶轉(zhuǎn)速，使得實(shí)際流量值趨于流量設(shè)定值。

2 定量給料機(jī)的選型

定量給料機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成決定了影響定量給料機(jī)控制精度的因素是多方面，定量給料機(jī)的選型將決定定量給料機(jī)的最佳性能，一臺(tái)性能好的設(shè)備離不開一套完善的選型方案、一套完善的選型方案離不開現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)研，定量給料機(jī)選型做如下幾點(diǎn)分析：

2.1 下料量

料量是生產(chǎn)控制的目標(biāo)，任何一臺(tái)定量給料機(jī)都有適應(yīng)的料量控制范圍，一般定量給料機(jī)設(shè)定料量在量程范圍的20%～80%之間時(shí)，線性度較好，整體控制精度較高，因此根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷要求，計(jì)算適合的下料范圍，確定下料量程是選擇一臺(tái)控制精度高的定量給料機(jī)的前提。

2.2 物料屬性

物料是運(yùn)輸?shù)闹黧w，物料的屬性基本決定了選用皮帶的屬性。物料的密度、尺寸決定了選擇運(yùn)輸帶的寬度，物料的水分、溫度、腐蝕性又決定了選擇帆布皮帶或者抗腐蝕、防粘料的尼龍運(yùn)輸帶，物料的形狀決定了選擇無(wú)裙邊或者防止物料散落的有裙邊帶。

2.3 機(jī)械傳輸系統(tǒng)

機(jī)械傳輸系統(tǒng)主要從皮帶性能、稱架平衡度、托輥方面進(jìn)行考慮。首先，要求皮帶必須厚薄均勻，保證皮帶任何一點(diǎn)與零點(diǎn)均值差別較小，消除皮帶自身帶來(lái)的測(cè)量偏差。其次，稱架基本保持平衡，以確保各組荷重傳感器受力均勻，產(chǎn)生的mv信號(hào)更加均等，測(cè)量更加準(zhǔn)確。再次，托輥振動(dòng)越小越好，一般要求小于0.03mm，盡量的減小托輥振動(dòng)給傳感器增加額外的負(fù)載，減小測(cè)量偏差。

2.4 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)作為定量給料機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，擔(dān)負(fù)著定量給料機(jī)的調(diào)速工作，需要根據(jù)定量給料機(jī)下料范圍，結(jié)合皮帶寬度，選擇合適的減速機(jī)、電機(jī)、變頻器，既能滿足正常的給料，也要考慮到最大、最小極限值給料的可能性，防止高料量皮帶轉(zhuǎn)速提不上去，低料量轉(zhuǎn)速降不下來(lái)。

2.5 稱量系統(tǒng)

稱量系統(tǒng)作為定量給料機(jī)的核心，其工作原理大多為電氣控制其功能是主要負(fù)責(zé)料量的測(cè)量、運(yùn)算、控制，包括稱重傳感器、速度傳感器、顯示控制儀三個(gè)部分。

2.5.1 荷重傳感器

荷重傳感器將稱重輥承受的負(fù)荷轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，提供給稱重儀表進(jìn)一步處理，一般荷重傳感器（托利多）主要參數(shù)如下：

型式：電阻應(yīng)變式壓力傳感器。

材質(zhì)：不銹鋼額定輸出：2mv/v±0.002 mv/v；不重復(fù)性：≤0.01%R.C；滯后：≤0.02%R.C.；非線性：≤0.02%R.C.；蠕變(30分鐘)：≤0.02%R.C.；零點(diǎn)輸出：＜1%R.C.；溫度補(bǔ)償范圍：-10℃～+40℃；激勵(lì)電壓：5VAC/DC～15VAC/DC；工作溫度范圍：-20℃～+65℃；靈敏度溫度系數(shù)：≤0.002%R.C./℃；零點(diǎn)溫度系數(shù)：≤0.002%R.C./℃；防護(hù)等級(jí)：IP68；安全過(guò)載：150%R.C.。

參數(shù)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行選擇：環(huán)境溫度，荷重傳感器內(nèi)部為精密電子元件，一般常溫傳感器使用溫度－20℃～＋65℃，如有特殊高溫需求，則需要進(jìn)行說(shuō)明。其次，零點(diǎn)輸出越大，有效測(cè)量范圍變窄，非線性度越大，測(cè)量誤差越大，對(duì)于零點(diǎn)輸出、非線性度均要求越小越好。再次，靈敏度和滯后性，靈敏度高，滯后性小是我們基本的要求。最后，還得考慮到傳感器的過(guò)載情況，選擇合適過(guò)載能力的傳感器，防止傳感器意外損壞。

2.5.2 測(cè)速傳感器

測(cè)速傳感器將皮帶速度轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，最終與荷重信號(hào)一起運(yùn)算，計(jì)算出實(shí)際流量值，主要分類有滾動(dòng)式和編碼器式，滾動(dòng)式通過(guò)放置在皮帶上的滾輪與皮帶一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此種測(cè)量方式受皮帶振動(dòng)影響較大，測(cè)量誤差較大。編碼器式采用軟連接與電機(jī)軸承連接在一起，測(cè)量較準(zhǔn)確。

2.5.3 顯示控制儀

顯示控制儀主要負(fù)責(zé)對(duì)采集的荷重、速度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出實(shí)際的流量，并將實(shí)際流量與給料流量比較，再通過(guò)輸出調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)料量的自動(dòng)控制，其參數(shù)如下：

主要參數(shù)

面板：265mm×160mm×92mm不銹鋼前面板；殼體：鋁合金拉伸外殼；顯示：128×64點(diǎn)陣真空熒光顯示，主重量信息字高21mm；保護(hù)等級(jí)：面板部分符合IP65；激勵(lì)電壓：10V；電源：可選100VAC～240VAC，49Hz～61Hz，750mA；環(huán)境溫度：-10°C～+45°C；模擬輸出；電流信號(hào)：4mA～20mA；電壓信號(hào)：0V～10V；負(fù)載：Max 500Ω；參考點(diǎn)：0V，電磁隔離；分辨率：65536d 1/2d；模擬輸入；電流信號(hào)：4mA～20mA；電壓信號(hào)：0V～10V；負(fù)載電阻：Max 500Ω；參考點(diǎn)：0V，電磁隔離；分辨率：65536d 1/2d。

從參數(shù)列表看出，選擇一臺(tái)性能較好的顯示控制儀主要從以下方面考慮：

（1）數(shù)據(jù)采集通道是否采用了光電或電磁隔離，采用了隔離之后可大大提高系統(tǒng)抗干擾能力，避免各種電磁干擾帶來(lái)的測(cè)量誤差和通道損壞。

（2）數(shù)據(jù)采樣周期是否滿足控制要求，控制器采用平均值算法，需要在單位時(shí)間內(nèi)采集數(shù)據(jù)量越大，計(jì)算出數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

（3）中央處理器（CPU）的主頻、位數(shù)，內(nèi)存的大小是否滿足計(jì)算的需求，采用更高主頻的CPU、更大內(nèi)存將會(huì)使得整個(gè)運(yùn)算速度加快，便于快速的計(jì)算出實(shí)際料量，迅速將實(shí)際值與設(shè)定值比較，快捷的調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，及時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，避免延時(shí)造成的料量波動(dòng)較大情況發(fā)生。

（4）模擬量輸入/輸出模塊是否滿足信號(hào)傳輸?shù)男枨?，現(xiàn)代工業(yè)中一般采用DCS系統(tǒng)集中控制，需要DCS傳輸?shù)斤@示控制儀、顯示控制儀反饋到DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持一致，因此需要采用高精度的模擬量輸入/輸出模塊，更高位模擬量分辨率，使得輸出更加準(zhǔn)確。

（5）圖形顯示質(zhì)量是否滿足操作的要求，現(xiàn)場(chǎng)人員需要及時(shí)的記錄稱重顯示儀數(shù)據(jù)，維修人員需要對(duì)定量給料機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，一個(gè)友好的人機(jī)交互界面顯得十分必要，現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的商業(yè)級(jí)圖形系統(tǒng)GUI，以其優(yōu)質(zhì)的性能、清晰的畫面逐漸成為定量給料機(jī)顯示控制儀的圖形界面。

3 定量給料機(jī)維護(hù)

定量給料機(jī)在運(yùn)行中，隨著各種機(jī)械及電氣性能下降、稱量系統(tǒng)自身誤差的累計(jì)，控制精度會(huì)降低，為保證定量給料機(jī)的控制精度，必須加強(qiáng)對(duì)定量給料機(jī)的維護(hù)。

3.1 定量給料機(jī)的日常點(diǎn)檢

（1）皮帶：加強(qiáng)皮帶的檢查，及時(shí)清理皮帶上粘料；對(duì)跑偏的皮帶及時(shí)的進(jìn)行調(diào)校；對(duì)厚薄差異較大、損壞嚴(yán)重的皮帶及時(shí)的進(jìn)行更換。

（2）稱架：加強(qiáng)對(duì)皮帶稱架平衡度的檢查，確保各組傳感器受力均勻，產(chǎn)生準(zhǔn)確的稱重信號(hào)。

（3）傳感器：加強(qiáng)對(duì)傳感器檢查，用萬(wàn)用表對(duì)各組傳感器進(jìn)行壓力檢測(cè)，確保各組傳感器均正常，防止個(gè)別傳感器損壞后，影響到整個(gè)稱量的準(zhǔn)確度。

（4）稱重顯示儀：加強(qiáng)對(duì)稱重顯示儀檢查，確保顯示重量準(zhǔn)確，傳輸數(shù)據(jù)一致，對(duì)電氣系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)功能有效。

（5）電氣系統(tǒng)：加強(qiáng)對(duì)變頻器、電機(jī)的檢查和維護(hù)，確保變頻器能實(shí)現(xiàn)正常調(diào)速，實(shí)現(xiàn)料量的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

（6）衛(wèi)生：定量給料機(jī)稱量系統(tǒng)屬于較精密的電子元件構(gòu)成，需要定時(shí)的對(duì)其進(jìn)行灰塵清理，防止灰塵進(jìn)入到儀器內(nèi)部，引起測(cè)量不準(zhǔn)或者燒毀電路板；同時(shí)傳感器表面過(guò)多的粉塵、顆粒容易對(duì)傳感器形成擠壓，造成額外的負(fù)載信號(hào)，對(duì)整個(gè)測(cè)量造成偏差。

3.2 定量給料機(jī)定期校準(zhǔn)

定量給料機(jī)校準(zhǔn)主要分為兩步，分別為零點(diǎn)校準(zhǔn)、滿量程校準(zhǔn)。

（1）零點(diǎn)校準(zhǔn)：零點(diǎn)校準(zhǔn)為皮帶空載運(yùn)行時(shí)，安裝定量給料機(jī)校準(zhǔn)說(shuō)明書，對(duì)定量給料機(jī)進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，顯示控制儀自動(dòng)記錄校準(zhǔn)后的AD值。

（2）量程校準(zhǔn)：量程校準(zhǔn)為皮帶運(yùn)行時(shí)，放置定量給料機(jī)載荷80%上的砝碼，按照定量給料機(jī)校準(zhǔn)說(shuō)明書，對(duì)定量給料機(jī)進(jìn)行量程校準(zhǔn)，顯示控制儀自動(dòng)記錄校準(zhǔn)后的PT系數(shù)。

4 結(jié)論

設(shè)備具有固有性能和使用性能的，設(shè)備的固有性能在選型時(shí)決定，設(shè)備的使用性能由維護(hù)決定，一臺(tái)控制精度高的定量給料機(jī)離不開完善的選型方案，更不開運(yùn)行中的正確維護(hù)。所以，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要選型、建立完善的維護(hù)制度是提高定量給料機(jī)控制精度的必由之路。