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0 概述

在每一個(gè)工廠里, 或多或少都應(yīng)用著多個(gè)種類的儀表, 如溫度 、壓力、流量 、物位 、成分分析 、稱重等儀表, 除了物位及成分分析儀表應(yīng)用時(shí)存在一定的難度外 ,稱重儀表可能是應(yīng)用難度最大的儀表類別。在稱重儀表的應(yīng)用中出現(xiàn)問題較多的往往是皮帶秤。如果按儀表投運(yùn)率 、運(yùn)行優(yōu)良率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì) ,排名最后的可能又是皮帶秤 。皮帶秤運(yùn)行狀態(tài)不能令人滿意的原因分析如下 。由于皮帶秤屬于動(dòng)態(tài)稱重儀表 , 這無疑是主要原因之一 ,皮帶輸送機(jī)一邊輸送物料一邊稱重,皮帶所帶來的干擾不可避免 ,如皮帶張力變化 、厚薄變化 、跑偏等都會(huì)對(duì)稱重過程造成影響;原因之二是物料本身帶來的 ,物料流量不均勻、物料塊度過大、皮帶斷面上物料截面形狀的變化都會(huì)對(duì)稱重過程造成影響 ;原因之三就是皮帶秤安裝位置選擇不當(dāng)及安裝不符合要求, 例如在不允許安裝皮帶秤的皮帶輸送機(jī)上或不恰當(dāng)?shù)奈恢蒙习惭b了皮帶秤;當(dāng)然, 皮帶秤生產(chǎn)廠家產(chǎn)品質(zhì)量較差 、皮帶秤選型不當(dāng)也是重要原因之一。針對(duì)不少皮帶秤在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題, 筆者根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)解答其中一部分問題。

1 皮帶秤的選用

要選擇最適合應(yīng)用的電子皮帶秤, 需要考慮以下幾個(gè)因素 :皮帶秤的預(yù)定用途, 皮帶秤要求的精確度,皮帶秤各組成部分的要求 。電子皮帶秤的預(yù)定用途大體可分為過程監(jiān)控秤、配料秤 、計(jì)量秤和貿(mào)易結(jié)算秤 。過程監(jiān)控秤主要用于工藝過程參數(shù)的監(jiān)視, 對(duì)計(jì)量精確度要求不高 ;配料秤主要用于定量給料或配比給料 ,料精確度和計(jì)量精確度都有一定的要求;計(jì)量秤對(duì)配用于企業(yè)重要原材料計(jì)量或企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)核算 ,對(duì)計(jì)量精確度要求較高;貿(mào)易結(jié)算秤用于企業(yè)之間往來物料的計(jì)量, 對(duì)計(jì)量精確度要求最高。由此可見, 皮帶秤的預(yù)定用途大體也確定了其要求的精確度 ,但在選型之前, 仍需提出確切的精確度要求。皮帶秤主要由秤架、傳感器和累計(jì)器組成 。根據(jù)皮帶秤的預(yù)定用途及皮帶秤要求的精確度 ,可參照表 1確定秤架的結(jié)構(gòu)形式, 表 1列出了秤架各種結(jié)構(gòu)形式的主要性能。

對(duì)過程監(jiān)控用的電子皮帶秤 , 可以選用單杠桿秤、單托輥直接承重的懸浮秤 。對(duì)配料用的電子皮帶秤 ,可以選用單杠桿秤、單托輥直接承重的懸浮秤、懸臂秤或整機(jī)秤。如現(xiàn)場(chǎng)已有現(xiàn)成的皮帶輸送機(jī),且皮帶機(jī)長度大于 5m時(shí),一般可選單杠桿秤或單托輥直接承重的懸浮秤;如為新設(shè)計(jì)的配料系統(tǒng), 進(jìn)料口與排料口中心距為 2 ～ 5 m時(shí) ,可選整機(jī)秤;如現(xiàn)場(chǎng)空間狹小,進(jìn)料口與排料口中心距為 0.6 ～ 2.0 m時(shí), 可選懸臂秤。對(duì)計(jì)量用的電子皮帶秤 ,可以選用多托輥懸浮秤、雙杠桿秤或?qū)樘岣叻Q量精確度而設(shè)計(jì)的懸臂秤 、整機(jī)秤。對(duì)貿(mào)易結(jié)算用的電子皮帶秤 , 可以選用托輥組數(shù)較多的多托輥懸浮秤 、雙杠桿秤 。就結(jié)構(gòu)形式及稱重托輥組數(shù)來說 , 單杠桿式秤架的精確度要比雙杠桿式秤架的精確度低, 稱重托輥組數(shù)少的秤架精確度要比稱重托輥組數(shù)多的秤架低;就試驗(yàn)間隔周期來說 , 長試驗(yàn)間隔周期的精確度要低一些。秤架結(jié)構(gòu)形式確定后, 可根據(jù)各種電子皮帶秤的技術(shù)資料確定具體的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品型號(hào)。選用時(shí) ,要綜合考慮各種型號(hào)電子皮帶秤的性能、精確度 、外形尺寸 、累計(jì)器功能、價(jià)格等因素。比如 ,用于配料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的皮帶秤累計(jì)器, 其輸出信號(hào)(如 0 ～ 10 mA, 4 ～ 20 mA, 1 ～ 5 V)應(yīng)滿足系統(tǒng)選用的調(diào)節(jié)器或電機(jī)控制器等設(shè)備對(duì)輸入信號(hào)的要求 ;類似裝車、裝船用計(jì)量秤的累計(jì)器, 要求當(dāng)累計(jì)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)給出觸點(diǎn)信號(hào)以便停止給料設(shè)備 ;最新的設(shè)計(jì)有的要求累計(jì)器帶現(xiàn)場(chǎng)總線,比如帶 Profibus-DP總線 ,以便向上位控制系統(tǒng)傳送更多的過程信息 。選用皮帶稱時(shí)還應(yīng)考慮到皮帶輸送機(jī)的狀況和皮帶稱的檢定和試驗(yàn)條件。皮帶秤的安裝與皮帶輸送機(jī)的狀況有很大關(guān)系, 如果皮帶輸送機(jī)的狀況不好 ,就根本談不上精確的計(jì)量 ,所以設(shè)計(jì)前要充分了解皮帶輸送機(jī)的狀況 。皮帶秤的檢定和試驗(yàn)條件是保證電子皮帶秤正常使用的關(guān)鍵,檢定和試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)事先確定 , 以便為檢定和試驗(yàn)工作的開展配備必要的設(shè)施 。

2 皮帶秤應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

一個(gè)世界知名品牌電子皮帶秤生產(chǎn)廠家談到,要想用好皮帶秤, 其關(guān)鍵技術(shù) “在很大程度上取決于安裝環(huán)境、安裝位置和安裝質(zhì)量 ”。對(duì)一臺(tái)有較高精確度要求的電子皮帶秤來說, 安裝環(huán)境 、安裝位置和安裝質(zhì)量大致占 80%, 而產(chǎn)品自身的質(zhì)量只占 20%。就安裝環(huán)境來說 , 指的是皮帶輸送機(jī)的皮帶、托輥、附屬設(shè)備及物料狀況是否滿足皮帶秤稱重的外部條件 ;就安裝位置來說, 通常包括兩方面的內(nèi)容 :選擇安裝電子皮帶秤的皮帶輸送機(jī)和在選定的皮帶輸送機(jī)上確定安裝位置;而安裝質(zhì)量主要是指安裝的精細(xì)程度, 其重點(diǎn)是秤架的準(zhǔn)直性校準(zhǔn)和托輥間距校準(zhǔn) 。以上幾點(diǎn)可以稱為皮帶秤的現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù) , 以筆者的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的情況來看 , 這些是皮帶秤應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù) 。

2.1 安裝環(huán)境

安裝環(huán)境要求皮帶輸送機(jī)的皮帶本身質(zhì)量均勻 、厚度及單位長度重量偏差小 , 托輥為平托輥或槽形托輥(槽形角不大于 35°), 且運(yùn)轉(zhuǎn)靈活 、偏心度小, 皮帶裝有自動(dòng)拉緊裝置, 皮帶上沒有安裝卸料犁、卸料小車等卸料設(shè)備 。這樣的安裝環(huán)境可以滿足皮帶秤稱重的外部條件要求, 保證皮帶秤使用時(shí)能達(dá)到一定的稱量精確度。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng), 使用皮帶輸送機(jī)的目的是輸送物料, 輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)也是以保證物料輸送為主 ,很少顧及是否適合安裝皮帶秤, 所以安裝環(huán)境往往不理想 ,有時(shí)甚至可以說安裝環(huán)境很差。以往的做法是不裝皮帶秤, 放棄測(cè)量 ;或勉強(qiáng)安裝 ,不能保證測(cè)量精確度 。現(xiàn)在的做法則是采取積極的態(tài)度 ,如果現(xiàn)場(chǎng)的安裝環(huán)境不理想, 技術(shù)人員應(yīng)設(shè)法改善安裝環(huán)境。如某廠原給料均勻性較差 ,料量忽大忽小 ,時(shí)而無料 ,時(shí)而超量程時(shí) ,他們?cè)O(shè)法改小落料口內(nèi)徑 ,控制物料流量, 使物料流量盡量均勻;如某廠皮帶使用時(shí)間較長, 皮帶膠結(jié)段數(shù)多, 膠結(jié)處質(zhì)量不均勻 ,在大修時(shí)就換用新的皮帶 ;再如皮帶輸送機(jī)上的托輥偏心度大、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活 ,就可以用皮帶秤廠家提供的托輥?zhàn)鞣Q量托輥,換掉原來用在秤架上的不符合要求的托輥, 有的廠家甚至將連同與秤架相鄰的幾組 (例如秤架前后各 2 ～ 5組 )托輥全部換掉, 從而在較差的安裝環(huán)境條件下創(chuàng)造出一個(gè)相對(duì)較為理想的局部安裝環(huán)境條件以滿足高精確度測(cè)量的需要 。

2.2 安裝位置

當(dāng)經(jīng)過幾條皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)輸送同一種物料時(shí) ,通常要根據(jù)這幾條皮帶輸送機(jī)的基本條件進(jìn)行綜合比較 , 然后選擇一條最適合的皮帶輸送機(jī)安裝皮帶秤 。選擇皮帶輸送機(jī)的基本條件主要包括以下幾點(diǎn) :給料均勻性、皮帶速度 、皮帶輸送機(jī)的長度 、皮帶輸送機(jī)斷面形狀 、皮帶輸送機(jī)的傾角 、托輥的槽形角 、直線段長度 、下料點(diǎn)、秤架支承狀況。

[ 1]在選定的皮帶輸送機(jī)上確定安裝位置時(shí)原則如下 :選擇皮帶張力值小及皮帶張力變化值小的地方 ;物料進(jìn)入稱量長度前應(yīng)在皮帶上穩(wěn)定下來 ,不應(yīng)發(fā)生下滑現(xiàn)象 ;安裝在皮帶輸送機(jī)的直線段部分 ;遠(yuǎn)離卸料犁;離卸料點(diǎn)應(yīng)有一定距離。[ 2]

2.3 安裝質(zhì)量

安裝質(zhì)量將重點(diǎn)體現(xiàn)在秤架的準(zhǔn)直性校準(zhǔn)和托輥間距的校準(zhǔn)。秤架準(zhǔn)直性校準(zhǔn)是指 :在皮帶秤秤架的安裝過程中,應(yīng)將秤架上所有稱量托輥及與秤架相鄰 2～ 3組托輥的對(duì)應(yīng)部位校準(zhǔn)成一條直線。假設(shè)秤架上的稱量托輥與其相鄰的托輥準(zhǔn)直性校準(zhǔn)不好, 相比存在高差 h, 那么在拐點(diǎn) A, B處,就有張力 S的垂直分量 V作用在稱重托輥上 ,通過力的分解可以得到這個(gè)垂直向下的分力。

附加力 V干擾了物料重力的測(cè)量, 為此在秤架安裝時(shí)要進(jìn)行準(zhǔn)直性校準(zhǔn), 以盡量消除或減少附加力 V的影響 。當(dāng)然, 秤架上的幾組稱量托輥也應(yīng)該做好準(zhǔn)直性校準(zhǔn), 否則幾組稱量托輥受力不均 ,附加力 V的影響更大 。準(zhǔn)直性校準(zhǔn)具體要求如下 :秤架上的稱量托輥與其相鄰的托輥相比不存在高差, 并要求與其相鄰的 2 ～ 3組托輥 (這個(gè)區(qū)域可稱為稱量影響區(qū)域)等高;要求稱量影響區(qū)域托輥的高度高于稱量影響區(qū)域之外的托輥,這個(gè)高差可以選在 3 ～ 5 mm范圍內(nèi);準(zhǔn)直性校準(zhǔn)允許誤差對(duì)高精確度的皮帶秤來說, 可要求 0.5 mm,通常可要求 1 mm。調(diào)整過程中,應(yīng)使稱量托輥處的誤差值稍偏正, 即比相鄰?fù)休伾愿咭稽c(diǎn)(如 0.5 mm)[ 3]。托輥間距校準(zhǔn)是指 :在有可能的條件下, 盡量將秤架上的所有托輥及鄰近的 2 ～ 3組托輥(即稱量影響區(qū)域)的間距調(diào)整一致,調(diào)整后的托輥間距誤差應(yīng)小于 1 mm。進(jìn)行托輥間距校準(zhǔn)的好處是使秤架上的所有托輥及鄰近的 2 ～ 3 組托輥受力均勻一致 ,同時(shí)方便進(jìn)行模擬校準(zhǔn), 如滾鏈校準(zhǔn)、砝碼校準(zhǔn) 、電信號(hào)校準(zhǔn), 因?yàn)檫@些模擬校準(zhǔn)方法的理論值計(jì)算都與托輥間距密切相關(guān)。做好上述基礎(chǔ)工作, 就為皮帶秤的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件 ,眾多實(shí)例表明 :大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用得不太好的皮帶秤都是在這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)出了差錯(cuò)。如某臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)皮帶秤穩(wěn)定性一直很差 ,零點(diǎn)、滿值頻繁變動(dòng) ,去現(xiàn)場(chǎng)察看后發(fā)現(xiàn)秤架安裝在離皮帶輸送機(jī)斷面形狀為曲線段終點(diǎn)僅僅 1 m的地方 ,將秤架移到曲線段起點(diǎn)之前 6 m處后 , 零點(diǎn)、滿值就基本上穩(wěn)定了 ;某廠生產(chǎn)的數(shù) 10臺(tái)皮帶秤因趕工期,未按準(zhǔn)直性校準(zhǔn)要求進(jìn)行安裝, 檢定結(jié)果一直達(dá)不到要求 , 當(dāng)按照準(zhǔn)直性校準(zhǔn)要求重新校準(zhǔn)秤架后 ,檢定結(jié)果基本達(dá)到要求 。非常遺憾的是, 筆者在很多生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)看到的是隨意確定秤架安裝位置 、不進(jìn)行秤架準(zhǔn)直性校準(zhǔn) (例如將稱量托輥故意抬高到高于鄰近托輥 30～ 50 mm的位置上)、不進(jìn)行托輥間距校準(zhǔn)等這樣一些常見問題 ,而其中相當(dāng)一部分皮帶秤是廠家派人到現(xiàn)場(chǎng)安裝的。所以宣傳電子皮帶秤的安裝要點(diǎn), 規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù), 當(dāng)前來說至關(guān)重要。

3 皮帶秤廠商的選擇

上面提到要想用好皮帶秤產(chǎn)品自身質(zhì)量只占20%,這句話是有前提的, 即 “安裝位置和安裝質(zhì)量 ”所包括的工作由用戶自己完成。如果“安裝位置和安裝質(zhì)量”所包括的工作由廠家負(fù)責(zé)完成 ,而皮帶秤使用效果仍不理想 , 那么一大半責(zé)任應(yīng)由廠家負(fù)責(zé)。目前現(xiàn)實(shí)情況的確是這樣, 很多廠商現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員有的是不知道皮帶秤 “安裝位置和安裝質(zhì)量”所涉及的問題和應(yīng)該如何做, 有的則是知道該如何做而沒有認(rèn)真地去做。目前國內(nèi)生產(chǎn)皮帶秤的廠家有數(shù)百家, 從產(chǎn)品樣本上就可以看出, 其中絕大多數(shù)是仿造某公司的 14, 17, 20, 30型秤架, 沒有自己的東西 ,甚至連產(chǎn)品照片也用的是別人的 , 這類廠家只是靠低價(jià)吸引顧客, 這樣的廠商絕不能選擇。應(yīng)該選擇規(guī)模較大 、知名度較高、歷史較長 、有自己獨(dú)特產(chǎn)品的廠家 。不能選擇沒有工程能力的廠商 , 這一點(diǎn)非常重要。工程能力指的是廠商的技術(shù)人員有能力回答用戶提出的有關(guān)皮帶秤的各類問題, 有能力正確安裝或指導(dǎo)安裝秤架, 有能力進(jìn)行皮帶秤的檢定和試驗(yàn) 。工程能力的另一個(gè)含義是廠家向用戶提供了完整的產(chǎn)品使用說明書, 其內(nèi)容應(yīng)包括內(nèi)容詳細(xì)的皮帶秤安裝規(guī)程、秤架安裝調(diào)整的步驟 、檢定和試驗(yàn)的方法。廠商對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作的重視和認(rèn)真程度也是一個(gè)不可忽視的因素, 筆者參加過 某公司皮帶秤產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)安裝,隨秤架配套帶到現(xiàn)場(chǎng)的還有一盒各種厚度的墊片 ,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)這些墊片可以墊在托輥架下面 ,以方便秤架準(zhǔn)直性校準(zhǔn)。有一部分生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)制作墊片,這樣做既浪費(fèi)時(shí)間 ,加工又不規(guī)范,造成厚度調(diào)整時(shí)的湊合 ,導(dǎo)致秤架準(zhǔn)直性校準(zhǔn)的質(zhì)量難以保證。

4 皮帶秤的精度

按“連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器 (皮帶秤)國家計(jì)量檢定規(guī)程 ”規(guī)定 , 皮帶秤精度等級(jí)分為三個(gè)級(jí)別 , 即0.5, 1.0, 2.0級(jí)。絕大多數(shù)用戶皮帶秤的實(shí)際精度都在這個(gè)范圍內(nèi) , 但這絕不意味著皮帶秤只能達(dá)到 0.5級(jí)的精度 , 在配備為計(jì)量目的所設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī),其結(jié)構(gòu)特殊的高精確度秤架、精心的安裝調(diào)試過程 、校驗(yàn)手段的完善, 使國外已有多套皮帶秤計(jì)量裝置的精度達(dá)到 0.1% ～ 0.25%, 有的皮帶秤計(jì)量裝置還通過了權(quán)威機(jī)構(gòu)(如美國 NTEP國家型式試驗(yàn)評(píng)價(jià)程序)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和檢定, 滿足“法定貿(mào)易 ”計(jì)量的要求 , 在文獻(xiàn) [ 4] 中列舉了多套這樣的皮帶秤計(jì)量裝置的應(yīng)用實(shí)例。國內(nèi)銅陵某公司近期推出的 “電子皮帶秤計(jì)量校驗(yàn)集成系統(tǒng) ”可在一般的應(yīng)用場(chǎng)合達(dá)到 0.2% ～0.3%的實(shí)際使用精度 。該系統(tǒng)在同一條皮帶輸送機(jī)上安裝了兩臺(tái)獨(dú)立的懸浮式秤架, 在兩臺(tái)秤架上的稱量托輥及鄰近區(qū)域共 17組托輥采用精心制作的托輥, 采用可以在實(shí)際輸送物料過程中進(jìn)行檢定的物料砝碼疊加校驗(yàn)法進(jìn)行秤架的準(zhǔn)直性校準(zhǔn)和托輥間距校準(zhǔn)。

5 皮帶秤知識(shí)的獲取

由于皮帶秤廠家的說明書通常過于簡(jiǎn)略 , 初次接觸皮帶秤的用戶要想獲取更多的有關(guān)皮帶秤的知識(shí)還存在一定的困難 。目前國內(nèi)有關(guān)皮帶秤知識(shí)的書籍可查閱參考文獻(xiàn)[ 5 -8] 。許多雜志上也會(huì)經(jīng)?？且恍┯嘘P(guān)皮帶秤的文章 , 例如 《冶金自動(dòng)化 》、《衡器 》 、《工業(yè)計(jì)量》 、《世界儀表與自動(dòng)化》等。還可以在互聯(lián)網(wǎng)上通過搜索查找資料, 也可以直接進(jìn)入皮帶秤生產(chǎn)廠家的網(wǎng)站, 例如德國某公司、美國 某公司 、日本某公司、江蘇某集團(tuán) 、安徽某公司的網(wǎng)站, 從而得到大量的相關(guān)信息。

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