打葉復(fù)烤中電子皮帶秤計(jì)量誤差來(lái)源分析

劉欣瑋

（紅云紅河集團(tuán)昆明卷煙廠，云南 昆明 650202）

電子皮帶秤是在不中斷輸送帶運(yùn)動(dòng)的情況下，對(duì)輸送帶上的固體散狀物料進(jìn)行連續(xù)稱(chēng)量的自動(dòng)稱(chēng)量計(jì)量設(shè)備。無(wú)需中斷物料流就可以測(cè)量出皮帶輸送機(jī)上通過(guò)物料的瞬時(shí)流量和累積流量，并能控制物料流量，在打葉復(fù)烤企業(yè)中有著非常重要的作用。

按照打葉復(fù)烤的工藝要求，流量、溫度、水分是3個(gè)主要的物理控制量。其中，流量的控制最為重要，穩(wěn)定的流量是保證煙葉溫度和水分穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時(shí)還可提高煙葉復(fù)烤和成品質(zhì)量的合格率[1]。因此，本文對(duì)打葉復(fù)烤中影響流量控制穩(wěn)定性的關(guān)鍵設(shè)備電子皮帶秤的計(jì)量準(zhǔn)確度進(jìn)行研究。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

電子皮帶秤由帶式輸送機(jī)、稱(chēng)重機(jī)構(gòu)、控制箱組成。煙葉經(jīng)過(guò)計(jì)量管落到電子皮帶秤帶式輸送機(jī)的皮帶上，當(dāng)煙葉被輸送到電子皮帶秤的有效稱(chēng)量段時(shí)，控制箱接收到負(fù)荷產(chǎn)生的實(shí)時(shí)信號(hào)被傳感器接收并經(jīng)放大器放大后送入PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，對(duì)稱(chēng)量段上檢測(cè)出的單位長(zhǎng)度質(zhì)量以及測(cè)速裝置檢測(cè)出的皮帶運(yùn)行速度進(jìn)行計(jì)算與控制，最后從顯示器上給出質(zhì)量、速度、流量等參數(shù)。

2 誤差來(lái)源分析

針對(duì)電子皮帶秤的誤差來(lái)源問(wèn)題，本文采用石川圖進(jìn)行原因查找。將影響電子皮帶秤計(jì)量誤差的各項(xiàng)因素分類(lèi)整理于特征因素圖中，通過(guò)因果分析，總結(jié)出影響電子皮帶秤計(jì)量準(zhǔn)確度的主要因素，如圖1所示。

圖1 打葉復(fù)烤中電子皮帶秤計(jì)量誤差來(lái)源石川圖Fig.1 Ishikawa diagram of measurement error source of electronic belt scale in threshing and redrying

3 原因分析及對(duì)策

3.1 人員操作引起的誤差

人員操作不規(guī)范是造成計(jì)量誤差的一個(gè)十分重要的原因。操作人員的日常校驗(yàn)以及檢修后的調(diào)試對(duì)打葉復(fù)烤中的電子皮帶秤計(jì)量的準(zhǔn)確性有很大影響。

首先，電子皮帶秤的校驗(yàn)人員應(yīng)該有較強(qiáng)的責(zé)任心，對(duì)待校驗(yàn)工作要認(rèn)真，避免由于校檢工作引起較大的誤差。應(yīng)盡量避免在鏈碼校檢中稱(chēng)量段的不完全覆蓋，要防止鏈碼跑偏并且鏈碼的捆綁不宜過(guò)緊，過(guò)緊會(huì)改變皮帶的受力，從而影響電子皮帶秤的校驗(yàn)精度。特別是工作人員疏于對(duì)電子皮帶秤使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，對(duì)傳感器、測(cè)速器等部位校檢的不到位等行為，不但達(dá)不到校檢目的，反而會(huì)引起更大的誤差。

其次，在日常使用過(guò)程中，對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行過(guò)檢修、維修，都應(yīng)重新測(cè)量皮帶長(zhǎng)度。因?yàn)殡娮悠С拥牧泓c(diǎn)和間隔都是由皮帶長(zhǎng)度決定的，所以檢修人員要及時(shí)更新，以免造成計(jì)量誤差。

3.2 機(jī)器設(shè)備引起的誤差

電子皮帶秤安裝位置的選定對(duì)其計(jì)量精度有很大影響，如果安裝位置選定不恰當(dāng)，皮帶輸送機(jī)、托輥及速度傳感器的安裝精度不夠，無(wú)論電子皮帶秤本身的計(jì)量精度有多高，實(shí)際使用精度仍會(huì)很低。一旦安裝精度不到位，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)就會(huì)發(fā)生較大的振動(dòng)，促使速度傳感器與測(cè)速滾筒聯(lián)軸器之間產(chǎn)生較大縫隙，影響測(cè)速傳感器測(cè)出的速度值。

稱(chēng)重器作為傳感器的重要組成部分，應(yīng)定期進(jìn)行檢查。如果使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，線性變差，出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，就會(huì)使電子皮帶秤的計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確，應(yīng)及時(shí)更換。

皮帶是直接與物料接觸的部位，并將物料的質(zhì)量傳遞給稱(chēng)重傳感器，皮帶是否正常完好直接影響著電子皮帶稱(chēng)的計(jì)量精度。一旦皮帶出現(xiàn)跑偏、擦邊等現(xiàn)象，不僅會(huì)影響稱(chēng)重傳感器的受力穩(wěn)定性，導(dǎo)致輸出測(cè)量信號(hào)不穩(wěn)定，而且長(zhǎng)期、過(guò)度的跑偏易使皮帶損壞，從而在生產(chǎn)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。另外，對(duì)皮帶張緊力的調(diào)整也要注意，不能過(guò)小，否則會(huì)造成輥筒與皮帶打滑；也不能過(guò)大，否則會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)阻力過(guò)大，傳給稱(chēng)重傳感器的信號(hào)不穩(wěn)定，影響到皮帶速度的測(cè)量。

3.3 物料原因引起的誤差

在打葉復(fù)烤生產(chǎn)中，電子皮帶秤計(jì)量的物料質(zhì)地較輕，而呈纖維狀、片狀，物料的堆比例很小而體積較大，因此，對(duì)皮帶秤的計(jì)量要求更高。要求物料輸送量不能太大，皮帶的運(yùn)行速度不能太快，并且皮帶的柔性要好[2]。

由于輸送皮帶的柔性大，當(dāng)來(lái)料煙葉的流量波動(dòng)較大時(shí)，皮帶張力變化也會(huì)變大，導(dǎo)致稱(chēng)重傳感器接收的質(zhì)量信號(hào)不穩(wěn)定，影響電子皮帶秤的計(jì)量精度。

來(lái)料煙葉的粘黏程度也是影響電子皮帶稱(chēng)計(jì)量準(zhǔn)確性的重要因素。當(dāng)來(lái)料煙葉溫度和濕度較高時(shí)，會(huì)使煙葉的黏性變高，容易粘在皮帶上造成零點(diǎn)漂移，故應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清除。若在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法及時(shí)清除，就應(yīng)進(jìn)行絕對(duì)值調(diào)零，以減小計(jì)量誤差。

3.4 使用方法引起的誤差

日常的使用、維護(hù)對(duì)皮帶的計(jì)量準(zhǔn)確度有重要的影響，所以應(yīng)加強(qiáng)日常維護(hù)工作。定期清理積塵，保持皮帶表面清潔；定期檢查皮帶載荷值，若超出量程要及時(shí)調(diào)整；按照潤(rùn)滑規(guī)程，定期潤(rùn)滑稱(chēng)重托輥潤(rùn)滑；使用過(guò)程中，正常流量應(yīng)控制在校準(zhǔn)幅度的±20%范圍內(nèi)，瞬間載荷不應(yīng)超出量程的120%；定期檢查速度傳感器與皮帶的接觸狀況，防止打滑及位置不正確的情況發(fā)生；堅(jiān)持每天校準(zhǔn)皮帶電子秤[3]。

電子皮帶秤的工作原理，是對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)的累計(jì)稱(chēng)重。定期校準(zhǔn)要嚴(yán)格按照校準(zhǔn)周期和校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，這樣其計(jì)量準(zhǔn)確度才是符合要求的。如果校準(zhǔn)過(guò)程不規(guī)范，不但會(huì)大大增加系統(tǒng)誤差，還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的校準(zhǔn)結(jié)果。因此，應(yīng)盡量避免在校準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)稱(chēng)架沒(méi)有水平校驗(yàn)、測(cè)速開(kāi)關(guān)與滾軸之間出現(xiàn)松動(dòng)、零點(diǎn)調(diào)試前皮帶運(yùn)行少于30 min等情況。

3.5 生產(chǎn)環(huán)境引起的誤差

環(huán)境溫度的變化會(huì)直接影響皮帶的張力和剛性，還會(huì)影響稱(chēng)重傳感器和皮帶速度檢測(cè)器的計(jì)量特性，若溫度變化過(guò)大，使用溫度超過(guò)了傳感器的補(bǔ)償溫度范圍，計(jì)量誤差就會(huì)增大。因此要盡量保持現(xiàn)場(chǎng)溫度的相對(duì)穩(wěn)定[4]。

環(huán)境濕度應(yīng)小于80%，濕度偏高時(shí)會(huì)造成皮帶發(fā)生打滑，從而影響計(jì)量精度。

生產(chǎn)時(shí)的振動(dòng)也是造成電子皮帶秤計(jì)量誤差的重要原因，應(yīng)找到振源，排除或盡量減小振動(dòng)，或者將皮帶秤與振源隔離開(kāi)，還可把皮帶秤安裝處的基礎(chǔ)加固，增加其抗振能力，并且要嚴(yán)防皮帶秤稱(chēng)重框架與振源發(fā)生共振。

由于打葉復(fù)烤的生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵會(huì)附在托輥和滾筒上，久而久之會(huì)使之轉(zhuǎn)動(dòng)不良，從而影響計(jì)量精度，要充分引起重視。粉塵還會(huì)附在皮帶秤的檢測(cè)部件上，影響檢測(cè)效果，應(yīng)定期對(duì)粉塵進(jìn)行清除。

打葉復(fù)烤的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境較復(fù)雜，有弱電、強(qiáng)電、變頻器等，電網(wǎng)的純凈度很低。電磁干擾會(huì)給電子皮帶稱(chēng)的控制可靠性造成很大影響，因此，要求電子皮帶秤的工作環(huán)境應(yīng)避開(kāi)電場(chǎng)干擾地帶。

3.6 測(cè)量數(shù)據(jù)分析引起的誤差

對(duì)電子皮帶秤每一次的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)建檔留存，不但可以規(guī)范管理，還可以對(duì)電子皮帶秤的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效控制，對(duì)制定電子皮帶秤的維護(hù)規(guī)程和檢修計(jì)劃有一定的指導(dǎo)作用。

對(duì)電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定和鏈碼校準(zhǔn)時(shí)，每個(gè)周期應(yīng)有3組測(cè)試數(shù)據(jù)。第1組測(cè)試數(shù)據(jù)用于對(duì)顯示校準(zhǔn)前的誤差予以校正。一旦誤差偏差過(guò)大，應(yīng)當(dāng)立即檢查設(shè)備是否有故障。第2組和第3組測(cè)試數(shù)據(jù)用于對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。一旦測(cè)試后顯示的誤差超出了電子皮帶秤的精度范圍，就要對(duì)校準(zhǔn)過(guò)程進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后再重復(fù)進(jìn)行測(cè)試。