西門子MMI-2電子皮帶秤在錦豐礦業(yè)公司的應(yīng)用

龐立新，張耀軍，徐 標(biāo)，謝 康

(貴州錦豐礦業(yè)有限公司)

貴州錦豐礦業(yè)有限公司(下稱“錦豐礦業(yè)公司”)是中國(guó)黃金集團(tuán)有限公司下屬的一家大型黃金生產(chǎn)企業(yè)，選礦廠自2007年投產(chǎn)以來(lái)，一直使用ICS-14型全懸浮電子皮帶秤進(jìn)行礦石處理量計(jì)量，這臺(tái)電子皮帶秤是選礦廠用于企業(yè)內(nèi)部計(jì)量礦石處理量的唯一儀表，也是企業(yè)處理礦量的重要依據(jù)。由于該電子皮帶秤使用年限較長(zhǎng)，秤架腐蝕，計(jì)量偏差較大，需要經(jīng)常校準(zhǔn)糾偏，所以決定更換一套測(cè)量精度高，運(yùn)行穩(wěn)定性好的電子皮帶秤。通過(guò)對(duì)目前使用較廣泛的懸浮式電子皮帶秤、直接承重式電子皮帶秤的比較發(fā)現(xiàn)，西門子電子皮帶秤具有適用于在線稱量、精度高、重復(fù)性好、堅(jiān)固可靠、安裝簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)成本低等特點(diǎn)，且是目前最先進(jìn)的電子皮帶秤之一。錦豐礦業(yè)公司選用一套西門子MMI-2承重式雙托輥電子皮帶秤(下稱“電子皮帶秤”)，針對(duì)其在安裝調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，采取合理有效的措施，使電子皮帶秤運(yùn)行穩(wěn)定，滿足工藝使用要求。

1 電子皮帶秤組成及工作原理

電子皮帶秤由MSI單托輥架(2臺(tái))、BW500積算儀、WS300測(cè)速傳感器3部分組成。其中,每個(gè)MSI單托輥架配備2個(gè)稱重傳感器[1]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電子皮帶秤結(jié)構(gòu)示意圖

電子皮帶秤采用平行四邊形稱重傳感器，它只承受通過(guò)稱重托輥傳送來(lái)的垂直力，不受各種側(cè)向力(包括皮帶秤及物料在運(yùn)行方向的水平分力、托輥摩擦力)的影響，并且它對(duì)所承受的垂直力可快速反應(yīng)。當(dāng)皮帶輸送物料時(shí)，稱量段上的物料負(fù)載通過(guò)稱重托輥?zhàn)饔糜诜Q重傳感器，稱重傳感器檢測(cè)到物料的垂直力后，提供正比于負(fù)載的電子信號(hào)(毫伏級(jí))，并將該信號(hào)傳送至積算儀中，經(jīng)過(guò)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。同時(shí)安裝在回程皮帶上的測(cè)速傳感器，將皮帶運(yùn)行速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，傳送至積算儀。積算儀將2個(gè)信號(hào)進(jìn)行乘積運(yùn)算(物料流量=物料質(zhì)量×速度)，從而計(jì)算出物料的質(zhì)量累計(jì)值和瞬時(shí)值。

2 電子皮帶秤的安裝調(diào)試

2.1 安裝位置選擇

電子皮帶秤的安裝條件和位置非常重要，不滿足其條件，很難達(dá)到電子皮帶秤的測(cè)量精度要求。電子皮帶秤安裝位置影響測(cè)量精度的主要因素有：皮帶張力、物料紊動(dòng)和皮帶曲面。

1)皮帶張力。皮帶張力是一個(gè)水平力，對(duì)物料重力測(cè)量會(huì)產(chǎn)生干擾。皮帶張力的變化與皮帶的速度、物料輸送量、皮帶長(zhǎng)度、輸送物料的提升高度等因素有關(guān)。以上因素?cái)?shù)值越大，皮帶張力越大，從而對(duì)電子皮帶秤的影響越大。對(duì)同一條皮帶來(lái)說(shuō)，越靠近頭部滾筒，皮帶張力越大，而尾部張力則相對(duì)較小。因此,電子皮帶秤的安裝位置應(yīng)選擇張力變化較小的位置。

2)物料紊動(dòng)。物料離開(kāi)給料點(diǎn)，在皮帶上堆積，會(huì)產(chǎn)生紊動(dòng)，需經(jīng)過(guò)一段行程才能穩(wěn)定下來(lái)。應(yīng)在物料穩(wěn)定后，留有1個(gè)托輥間距進(jìn)一步穩(wěn)定皮帶，再進(jìn)行稱量，可以有效降低物料紊動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。

3)皮帶曲面。有彎曲度的皮帶輸送裝置會(huì)使皮帶騰空離開(kāi)托輥，破壞了皮帶空載狀態(tài)下的零點(diǎn)平衡。因此，在有彎曲度存在的位置不適宜安裝電子皮帶秤，否則會(huì)降低電子皮帶秤的精確度。為保證電子皮帶秤測(cè)量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，應(yīng)選擇在皮帶較為水平的位置安裝秤架[2]。

由于錦豐礦業(yè)公司采用的是有坡度的凹面皮帶輸送機(jī)，秤架的安裝位置選擇在皮帶較為水平的位置，后端選擇距離曲線切點(diǎn)12 m處，前端選擇距離最近下料口10 m處安裝電子皮帶秤。電子皮帶秤安裝位置如圖2所示。

圖2 電子皮帶秤安裝位置示意圖

2.2 托輥安裝

拆掉皮帶輸送機(jī)上原有的2組托輥，在該位置安裝2組電子皮帶秤稱重托輥，為確保安裝精度，稱重托輥前后各安裝2組運(yùn)行托輥，且規(guī)格尺寸一致，并將電子皮帶秤運(yùn)行托輥和稱重托輥調(diào)試至水平?，F(xiàn)場(chǎng)托輥布置如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)托輥布置

2.3 電子皮帶秤校驗(yàn)

按國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程要求，電子皮帶秤投入使用前必須經(jīng)過(guò)檢定(標(biāo)定)才能保證電子皮帶秤的計(jì)量準(zhǔn)確度。為了保證電子皮帶秤稱量系統(tǒng)的精度，首先需要對(duì)零點(diǎn)與量程進(jìn)行周期性調(diào)校，一般采用掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)的方法。但是,掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)不能充分模擬電子皮帶秤實(shí)際工況下的多種潛在誤差源，會(huì)在校準(zhǔn)過(guò)程中產(chǎn)生無(wú)法消除的誤差。掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)采用的標(biāo)準(zhǔn)值是依據(jù)理論計(jì)算得出的，而不是量值傳遞的計(jì)量值[3]。因此，需要進(jìn)行實(shí)物校準(zhǔn)，采用自卸卡車裝礦料過(guò)磅秤后從應(yīng)急加料口加料的方式進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證。

2.3.1 傳感器配平

電子皮帶秤具有對(duì)稱重傳感器進(jìn)行電子配平的獨(dú)特功能，主要目的是排除不均勻側(cè)向荷載的影響[4]。由于皮帶跑偏或物料在皮帶上分布不均勻，導(dǎo)致每個(gè)稱重托輥上的左右2個(gè)傳感器受力不均勻，對(duì)稱量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)在每個(gè)傳感器上放置10 kg砝碼，執(zhí)行傳感器配平后，就可以將這一影響消除。以下3種情況必須進(jìn)行傳感器配平：①當(dāng)1個(gè)或2個(gè)傳感器安裝以后；②當(dāng)電子皮帶秤重新安裝時(shí)；③當(dāng)積算儀更換時(shí)。

2.3.2 傳感器調(diào)校

傳感器調(diào)校前后數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 傳感器調(diào)校前后數(shù)據(jù)

由表1可知：調(diào)校前，未拆除托輥架，托輥1的2個(gè)傳感器(A和B)受力偏差較大，可達(dá)0.8 mV(要求每個(gè)托輥的2個(gè)傳感器受力偏差控制在0.2 mV以內(nèi))；托輥2的2個(gè)傳感器(C和D)受力滿足使用要求。造成A和B受力偏差較大的原因是傳感器安裝或托輥架安裝時(shí)未進(jìn)行調(diào)校。調(diào)校前，拆除托輥架，托輥1的2個(gè)傳感器受力偏差可達(dá)0.9 mV，排除了托輥架安裝的影響因素，可能是傳感器安裝導(dǎo)致的偏差。通過(guò)調(diào)整傳感器緊固螺栓對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)校，每個(gè)稱重托輥的2個(gè)傳感器受力偏差最大為0.2 mV，滿足要求。重新安裝托輥架，每個(gè)稱重托輥的2個(gè)傳感器受力偏差在0.2 mV以內(nèi)，滿足要求。托輥1和托輥2的傳感器受力大小，可在標(biāo)定完成后，通過(guò)修正系數(shù)予以修正。

2.3.3 零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)

零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)(鏈碼)數(shù)據(jù)如表2所示。零點(diǎn)偏差和量程偏差是本次校驗(yàn)值與上次校驗(yàn)值相比較得出的結(jié)果，正偏差表示本次校驗(yàn)值大于上次校驗(yàn)值，負(fù)偏差表示本次校驗(yàn)值小于上次校驗(yàn)值。經(jīng)過(guò)多次校驗(yàn)后，偏差控制在±0.05 %以內(nèi)則校驗(yàn)通過(guò)。

表2 零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2校驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：電子皮帶秤零點(diǎn)校驗(yàn)3次，第3次零點(diǎn)相對(duì)誤差為-0.01 %，結(jié)果滿足使用要求；量程校驗(yàn)4次，量程相對(duì)誤差始終為正，而且偏差較大(大于0.05 %，有固定正偏差影響因素存在)，說(shuō)明稱量重復(fù)性很好。

2.3.4 實(shí)物驗(yàn)證

需要皮帶輸送機(jī)運(yùn)行整數(shù)圈，以減小皮帶本身對(duì)電子皮帶秤精度造成的影響。實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)

由表3可知：電子皮帶秤稱量3次，重復(fù)性較好。相對(duì)誤差均為負(fù)值，說(shuō)明積算儀顯示值始終小于實(shí)際礦石量，而且偏差較大，未達(dá)到電子皮帶秤的精度要求。其原因?yàn)殡娮悠С哟嬖谟绊憸y(cè)量精度的固定因素，這一因素始終使測(cè)量值偏小。在實(shí)際稱量過(guò)程中，礦料通過(guò)皮帶及稱重托輥?zhàn)饔糜诜Q重傳感器，由于稱重托輥受非準(zhǔn)直度、皮帶張力及皮帶運(yùn)行阻力等“皮帶效應(yīng)”的影響[5],加上板式給料機(jī)在皮帶上給料分布不均勻，瞬時(shí)量波動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致計(jì)量誤差。

2.4 安裝調(diào)試

2.4.1 改進(jìn)安裝方案

皮帶輸送機(jī)承載時(shí)，適度張緊的皮帶應(yīng)在托輥之間存在約2 %間距的下垂距離[6]。根據(jù)實(shí)物驗(yàn)證結(jié)果，稱重傳感器檢測(cè)到的物料垂直力偏小，皮帶張力導(dǎo)致皮帶騰空，使皮帶和稱重托輥接觸不充分而抵消了部分物料垂直力。通過(guò)以上分析，判斷皮帶張力和現(xiàn)場(chǎng)安裝是計(jì)量誤差產(chǎn)生的主要原因。因此，為保證皮帶在托輥范圍內(nèi)的水平度和托輥傾角的一致性[4]，需在原安裝基礎(chǔ)上在運(yùn)行托輥和稱重托輥下加墊鐵，使其抬高18 mm(如圖4所示)，消除皮帶張力的影響。

圖4 加墊鐵抬高運(yùn)行托輥和稱重托輥

按照安裝要求，重新調(diào)校水平。電子皮帶秤前后各安裝2組運(yùn)行托輥，下方安裝2組稱重托輥，共6組 托輥，機(jī)械尺寸一致。6組托輥水平誤差在±0.8 mm 以內(nèi)，且中心線和皮帶的中心線在同一水平。6組托輥都需要與皮帶輸送機(jī)機(jī)架保持垂直，2組稱重托輥不能低于相鄰?fù)休?，拉線校水平示意圖如圖5所示。校平托輥是最重要的安裝過(guò)程，校平質(zhì)量對(duì)稱量精度具有決定性影響。

A1、A2—前端運(yùn)行托輥 S1、S2—稱重托輥 R1、R2—后端運(yùn)行托輥圖5 拉線校水平示意圖

2.4.2 傳感器配平

重新調(diào)校托輥水平后，重新進(jìn)行傳感器配平，以消除傳感器側(cè)向受力的影響。

2.4.3 零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)

重新安裝后，零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)(鏈碼)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表4可知：零點(diǎn)和量程經(jīng)過(guò)3次校驗(yàn)，零點(diǎn)相對(duì)誤差和量程相對(duì)誤差在±0.05 %以內(nèi),符合要求。

2.4.4 實(shí)物驗(yàn)證

重新安裝后，實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)

由表5可知：雖然實(shí)物標(biāo)定仍存在誤差(偏小)，但偏差穩(wěn)定性較好，偏差值始終為負(fù)，且每次校驗(yàn)偏差值接近。BW500提供的線性化功能可以彌補(bǔ)稱量系統(tǒng)中的缺陷，最終采用此功能進(jìn)行系數(shù)修正，要求修正系數(shù)控制在±10 %以內(nèi)。修正系數(shù)由式(1)計(jì)算得出。

(1)

修正后重新進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，修正后實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 修正后實(shí)物驗(yàn)證數(shù)據(jù)

由表6可知：修正后的電子皮帶秤精度誤差在±0.25 %以內(nèi)，達(dá)到使用要求。

2.5 電子皮帶秤的日常維護(hù)

實(shí)際工作中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)地校準(zhǔn)、細(xì)致周到地維護(hù)，是保證電子皮帶秤準(zhǔn)確度的必要條件?？砂凑杖缦路绞綄?duì)電子皮帶秤進(jìn)行日常維護(hù)：

1)定期清理運(yùn)行托輥、稱重托輥和稱重傳感器之間的物料堆積。定期清理測(cè)速滾筒上的物料，保證與皮帶接觸良好，無(wú)打滑現(xiàn)象。

2)定期對(duì)稱重托輥和測(cè)速滾筒軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。

3)定期對(duì)稱量區(qū)域托輥的準(zhǔn)直性進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整。

4)每天對(duì)電子皮帶秤的零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，每月用鏈碼對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行量程校驗(yàn)。

5)半年對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行一次實(shí)物驗(yàn)證，調(diào)整修正系數(shù)。

3 結(jié) 論

1)為確保安裝精度，稱重托輥前后各2組托輥同時(shí)更換成規(guī)格尺寸一致的運(yùn)行托輥，并調(diào)試這6組托輥水平。

2)按照電子皮帶秤安裝要求，調(diào)校托輥水平。同時(shí)，要求測(cè)速滾筒中心線與皮帶中心線在同一水平，測(cè)速滾筒與皮帶輸送機(jī)機(jī)架垂直。測(cè)速傳感器軸心與測(cè)速滾筒軸心同心。

3)為排除不均勻側(cè)向荷載的影響，在標(biāo)定前，首先進(jìn)行傳感器配平，每進(jìn)行一次配平，必須重新進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)和量程校驗(yàn)。

4)每次零點(diǎn)校驗(yàn)的結(jié)果，均與上次校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，得出零點(diǎn)偏差，要求偏差在±0.05 %以內(nèi)。

5)實(shí)物驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證量程校驗(yàn)的精度，在量程校驗(yàn)重復(fù)性很好的情況下，可以通過(guò)修正系數(shù)使電子皮帶秤達(dá)到更高的精度。