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失重秤是在靜態(tài)秤計(jì)量基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理機(jī)為核心的自動(dòng)化控制裝置，廣泛用于冶金、建材、化工等行業(yè)的典型生產(chǎn)工藝的配料，例如粉料、顆粒料、片料、球料等的計(jì)量配送。它分為兩種工作方式，一種是批次配料，特點(diǎn)是間隙式喂料，誤差控制在 0． 1% 左右; 另一種是用于流量控制的連續(xù)式配料，誤差一般控制在 0． 2% ～ 0． 5% 之間，可以控制一定的物料流速向下游裝置添加規(guī)定質(zhì)量的物料，用于連續(xù)生產(chǎn)過程。筆者以連續(xù)喂料方式的德國申克失重稱為例，著重介紹失重秤的結(jié)構(gòu)原理、日常維護(hù)和故障檢修。

 

1 失重秤結(jié)構(gòu)、失重秤工作原理和控制流程

1． 1 失重秤結(jié)構(gòu)

失重秤一般由載荷傳感器、機(jī)架、攪拌裝置( 電機(jī)) 、計(jì)量倉、螺旋下料器( 電機(jī)) 、支架鎖緊裝置 、軟連接、稱重控制器等部分組成。如圖( 1) 所示:

 

載荷傳感器是失重秤的核心部件，多采用堅(jiān)固的高分辨電阻應(yīng)變片傳感器，其構(gòu)造為一標(biāo)準(zhǔn)電橋形式，其中一個(gè)橋臂使用應(yīng)變電阻片粘貼于鋼性材料上，當(dāng)受力時(shí)，加入標(biāo)準(zhǔn)橋壓后，電橋輸出電壓隨橋臂電阻變化成正比。該失重秤采用兩只傳感器，將載荷轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺鬏斀o控制系統(tǒng)。

1． 1． 1 機(jī) 架

機(jī)架是其它組件與裝置的支撐體架，稱重傳感器安裝在上面。

1． 1． 2 攪拌裝置( 電機(jī))

主要用于對流動(dòng)性差的物料進(jìn)行輔助卸料，一般由簡易的帶螺旋葉片或釘齒的破拱臂機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，通過破拱臂的旋轉(zhuǎn)，避免物料的架橋或粘結(jié)現(xiàn)象。

1． 1． 3 計(jì)量倉

計(jì)量倉是稱重物料的承載體，材料選取要根據(jù)物料的特性而定，其容積按照在最大輸料流量工藝下 3 min 的喂料量選定。

1． 1． 4 螺旋下料器( 電機(jī))

螺旋給料機(jī)比其它的封閉式出料裝置更為優(yōu)越，它既能均勻地輸送物料，也可以防止粉狀物料的飛揚(yáng)與噴射，采用變頻技術(shù)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速對下料速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。

1． 1． 5 稱重控制器

計(jì)量控制裝置由智能型稱量儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，用于對各種參數(shù)的設(shè)定、報(bào)警信息的查看以及失重稱的控制和核定等。

1． 1． 6 軟連接

失重秤的進(jìn)、出料口一般應(yīng)采用氣密封軟連接，以保證儲料罐和后接設(shè)備的連接不妨礙稱重。

1． 2 失重秤工作原理和過程

失重秤通過安裝在托架底部的兩只應(yīng)變電阻式稱重傳感器來測量單位時(shí)間內(nèi)計(jì)量倉物料質(zhì)量的損失，將實(shí)際下料流量與設(shè)定流量進(jìn)行比較，用變頻器控制螺旋出料電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使下料流量與設(shè)定值相符。失重秤工作分 2 個(gè)階段:

a) 加料階段: 當(dāng)計(jì)量倉物料質(zhì)量低于控制器設(shè)定的下限時(shí)，控制器發(fā)出指令，打開儲料罐下端的控制閥，物料進(jìn)入計(jì)量倉。此時(shí)無法通過傳感器測得流率，控制器工作在容積狀態(tài)，即開環(huán)控制狀態(tài)，保持變頻調(diào)速電機(jī)速度和填充前一致，由于填充過程很短，對控制精度影響很小;

b) 稱重階段: 當(dāng)填充到倉重上限時(shí)，控制器輸出信號關(guān)閉控制閥，計(jì)量倉停止加料，進(jìn)入稱重控制狀態(tài)，即閉環(huán)控制狀態(tài)，單位時(shí)間傳感器檢測的倉重減小量即為物料流率，通過與流率設(shè)定值比較對電機(jī)進(jìn)行變頻速度控制，此階段控制精度較高，當(dāng)倉重低于下限值，重復(fù)上述過程。 2 失重秤的日常維護(hù)( 以申克稱為例)

失重秤是自動(dòng)化計(jì)量精確程度較高的配料設(shè)備，從原理上不受秤體與給料機(jī)構(gòu)的機(jī)械變化影響，兼有靜態(tài)秤和動(dòng)態(tài)秤的特點(diǎn)。因此，在連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間( 3 個(gè)月) 后，有必要進(jìn)行一系列精細(xì)化維護(hù)和保養(yǎng)。

2． 1 靜態(tài)維護(hù)

首先檢查與失重秤相連接的軟連接，如有破損、老化等現(xiàn)象更換之。根據(jù)秤體標(biāo)牌的最大量程，準(zhǔn)備相 應(yīng) 砝 碼，能 夠 標(biāo) 定 最 大 量 程 的 25% 、50% 、75% 、100% 。

2． 1． 1 去皮重校準(zhǔn)

2． 1． 3 最大量程調(diào)整

逐一加砝碼至滿量程，觀察控制器校秤畫面的顯示是否和秤體所加砝碼質(zhì)量一致，然后在校秤畫面點(diǎn)擊校滿秤，誤差要求小于 0． 1% 。

2． 2 動(dòng)態(tài)維護(hù)

2． 2． 1 用砝碼調(diào)整失重秤 4 個(gè)角用 25 kg 的砝碼分別放在失重秤 4 個(gè)角上，檢查誤差是否在允許范圍內(nèi)，若不在允差范圍 0． 1%內(nèi)，還需調(diào)整兩個(gè)稱重傳感器與秤體的緊固螺栓，使誤差滿足要求。

 

3 故障檢修

3． 1 發(fā)現(xiàn)程序控制面板顯示的實(shí)際粉體質(zhì)量有漂移，范圍為正負(fù) 3 g，失重稱在運(yùn)行時(shí)，通過記錄儀查看歷史記錄，發(fā)現(xiàn)下料流量有時(shí)波動(dòng)大

a) 檢查失重稱外圍是否有干擾( 如線纜是否拴牢、頂蓋是否有異物、門窗是否打開) ;

b) 清理計(jì)量倉內(nèi)粉體，重新去皮、靜態(tài)標(biāo)定;

c) 對失重稱動(dòng)態(tài)標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)誤差率超過 1% ;

d) 更換稱重傳感器，載荷傳感器屬于精密器件，載荷超出其最大值，極易永久性損壞，應(yīng)在秤體周圍懸掛“禁止攀爬”警示牌，放置隔離欄。經(jīng)過以上步驟故障仍未消除，則應(yīng)考慮在失重稱較長時(shí)間不用時(shí)，建議應(yīng)用 4 只鎖緊裝置與計(jì)量倉托架連接，使稱重傳感器懸空，不受力。

3． 2 失重計(jì)量倉出料量少，提高單管螺旋輸送機(jī)流量仍無效，且現(xiàn)象日趨嚴(yán)重

a) 檢查自檢系統(tǒng)控制器有無故障代碼;

b) 多次打開失重計(jì)量倉人孔門進(jìn)行觀察、捅料，發(fā)現(xiàn)倉壁光滑、內(nèi)部無雜物、粉體不潮濕、流動(dòng)性良好，遂排除粉體堵料等原因;

c) 失重秤系統(tǒng)內(nèi)部存有正壓，經(jīng)檢查確認(rèn)出料口上部軟連接有正壓現(xiàn)象，打開出料口管道觀察孔，竄出大量粉體。

分析原因，下段連接設(shè)備有熱氣上串，使軟連接潮濕，造成粉體堆積。所以在失重稱下段設(shè)備清洗時(shí)，應(yīng)該用塑料袋把失重稱出料口密封住，防止失重稱粉狀物料受潮結(jié)塊。

3． 3 螺旋下料電機(jī)在失重稱連續(xù)下料過程中，變頻器頻率由 10 Hz 變化到 35 Hz，電機(jī)速度不穩(wěn)定

a) 檢查計(jì)量倉內(nèi)粉狀物料是否結(jié)塊;

b) 檢查螺旋下料器有無物料卡住;

c) 對失重稱靜態(tài)標(biāo)定、動(dòng)態(tài)標(biāo)定;

d) 檢查 2 只稱重傳感器，并測量其橋臂電阻與實(shí)際值是否相符，數(shù)值相差不大;

e) 懷疑稱重傳感器由于腐蝕而引起非線性故障，更換新的稱重傳感器，故障依舊;

f) 更換變頻器，連續(xù) 3 天運(yùn)行正常，第 4 天后故障依舊;

g) 在檢查接地系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)控制柜與失重稱連接的傳感器屏蔽線在電纜槽內(nèi)移動(dòng)時(shí)，電機(jī)速度有時(shí)很穩(wěn)定，更換屏蔽線故障徹底解決。

分析其原因，由于失重稱傳感器屏蔽線屏蔽層損壞，受到交流供電電源電壓波動(dòng)和變頻器輸出諧波電流的干擾，導(dǎo)致傳感器的電壓傳輸信號受到干擾。另外，傳感器屏蔽線電纜線在電纜槽內(nèi)布放時(shí)，應(yīng)與交流電纜線分開放置或單獨(dú)穿管布放。

 

4 結(jié) 語

由于失重秤是帶計(jì)量的配料設(shè)備，配料精度要求高，自動(dòng)控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，故障現(xiàn)象多種多樣，所以要準(zhǔn)確地排查故障部位并非易事。筆者認(rèn)為只有平時(shí)多注重設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，在實(shí)踐中勤于思考，遇到問題時(shí)客觀分析、綜合判斷，才能不斷地積累工作經(jīng)驗(yàn)，才能在故障排查中做到有的放矢，縮短排除故障的時(shí)間。

作者簡介:

高永斌( 1969—) ，男，江蘇儀征人，技師，主要從事電氣設(shè)備的維修改造工作。

 

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