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0 概述

在每一個工廠里, 或多或少都應用著多個種類的儀表, 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用時存在一定的難度外 ,稱重儀表可能是應用難度最大的儀表類別。在稱重儀表的應用中出現(xiàn)問題較多的往往是皮帶秤。如果按儀表投運率 、運行優(yōu)良率等指標進行統(tǒng)計 ,排名最后的可能又是皮帶秤 。皮帶秤運行狀態(tài)不能令人滿意的原因分析如下 。由于皮帶秤屬于動態(tài)稱重儀表 , 這無疑是主要原因之一 ,皮帶輸送機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 、跑偏等都會對稱重過程造成影響;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對稱重過程造成影響 ;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上或不恰當?shù)奈恢蒙习惭b了皮帶秤;當然, 皮帶秤生產(chǎn)廠家產(chǎn)品質量較差 、皮帶秤選型不當也是重要原因之一。針對不少皮帶秤在應用中出現(xiàn)的問題, 筆者根據(jù)多年的經(jīng)驗解答其中一部分問題。

1 皮帶秤的選用

要選擇最適合應用的電子皮帶秤, 需要考慮以下幾個因素 :皮帶秤的預定用途, 皮帶秤要求的精確度,皮帶秤各組成部分的要求 。電子皮帶秤的預定用途大體可分為過程監(jiān)控秤、配料秤 、計量秤和貿(mào)易結算秤 。過程監(jiān)控秤主要用于工藝過程參數(shù)的監(jiān)視, 對計量精確度要求不高 ;配料秤主要用于定量給料或配比給料 ,料精確度和計量精確度都有一定的要求;計量秤對配用于企業(yè)重要原材料計量或企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)濟核算 ,對計量精確度要求較高;貿(mào)易結算秤用于企業(yè)之間往來物料的計量, 對計量精確度要求最高。由此可見, 皮帶秤的預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、傳感器和累計器組成 。根據(jù)皮帶秤的預定用途及皮帶秤要求的精確度 ,可參照表 1確定秤架的結構形式, 表 1列出了秤架各種結構形式的主要性能。

對過程監(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、懸臂秤或整機秤。如現(xiàn)場已有現(xiàn)成的皮帶輸送機,且皮帶機長度大于 5m時,一般可選單杠桿秤或單托輥直接承重的懸浮秤;如為新設計的配料系統(tǒng), 進料口與排料口中心距為 2 ～ 5 m時 ,可選整機秤;如現(xiàn)場空間狹小,進料口與排料口中心距為 0.6 ～ 2.0 m時, 可選懸臂秤。對計量用的電子皮帶秤 ,可以選用多托輥懸浮秤、雙杠桿秤或專為提高稱量精確度而設計的懸臂秤 、整機秤。對貿(mào)易結算用的電子皮帶秤 , 可以選用托輥組數(shù)較多的多托輥懸浮秤 、雙杠桿秤 。就結構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;就試驗間隔周期來說 , 長試驗間隔周期的精確度要低一些。秤架結構形式確定后, 可根據(jù)各種電子皮帶秤的技術資料確定具體的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品型號。選用時 ,要綜合考慮各種型號電子皮帶秤的性能、精確度 、外形尺寸 、累計器功能、價格等因素。比如 ,用于配料調節(jié)系統(tǒng)的皮帶秤累計器, 其輸出信號(如 0 ～ 10 mA, 4 ～ 20 mA, 1 ～ 5 V)應滿足系統(tǒng)選用的調節(jié)器或電機控制器等設備對輸入信號的要求 ;類似裝車、裝船用計量秤的累計器, 要求當累計量達到設定值時自動給出觸點信號以便停止給料設備 ;最新的設計有的要求累計器帶現(xiàn)場總線,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 。選用皮帶稱時還應考慮到皮帶輸送機的狀況和皮帶稱的檢定和試驗條件。皮帶秤的安裝與皮帶輸送機的狀況有很大關系, 如果皮帶輸送機的狀況不好 ,就根本談不上精確的計量 ,所以設計前要充分了解皮帶輸送機的狀況 。皮帶秤的檢定和試驗條件是保證電子皮帶秤正常使用的關鍵,檢定和試驗內(nèi)容應事先確定 , 以便為檢定和試驗工作的開展配備必要的設施 。

2 皮帶秤應用的關鍵技術

一個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, 其關鍵技術 “在很大程度上取決于安裝環(huán)境、安裝位置和安裝質量 ”。對一臺有較高精確度要求的電子皮帶秤來說, 安裝環(huán)境 、安裝位置和安裝質量大致占 80%, 而產(chǎn)品自身的質量只占 20%。就安裝環(huán)境來說 , 指的是皮帶輸送機的皮帶、托輥、附屬設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和在選定的皮帶輸送機上確定安裝位置;而安裝質量主要是指安裝的精細程度, 其重點是秤架的準直性校準和托輥間距校準 。以上幾點可以稱為皮帶秤的現(xiàn)場安裝技術 , 以筆者的經(jīng)驗和現(xiàn)場實際運行的情況來看 , 這些是皮帶秤應用的關鍵技術 。

2.1 安裝環(huán)境

安裝環(huán)境要求皮帶輸送機的皮帶本身質量均勻 、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°), 且運轉靈活 、偏心度小, 皮帶裝有自動拉緊裝置, 皮帶上沒有安裝卸料犁、卸料小車等卸料設備 。這樣的安裝環(huán)境可以滿足皮帶秤稱重的外部條件要求, 保證皮帶秤使用時能達到一定的稱量精確度。在實際生產(chǎn)現(xiàn)場, 使用皮帶輸送機的目的是輸送物料, 輸送機的整體設計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, 放棄測量 ;或勉強安裝 ,不能保證測量精確度 ?，F(xiàn)在的做法則是采取積極的態(tài)度 ,如果現(xiàn)場的安裝環(huán)境不理想, 技術人員應設法改善安裝環(huán)境。如某廠原給料均勻性較差 ,料量忽大忽小 ,時而無料 ,時而超量程時 ,他們設法改小落料口內(nèi)徑 ,控制物料流量, 使物料流量盡量均勻;如某廠皮帶使用時間較長, 皮帶膠結段數(shù)多, 膠結處質量不均勻 ,在大修時就換用新的皮帶 ;再如皮帶輸送機上的托輥偏心度大、運轉不靈活 ,就可以用皮帶秤廠家提供的托輥作稱量托輥,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)造出一個相對較為理想的局部安裝環(huán)境條件以滿足高精確度測量的需要 。

2.2 安裝位置

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

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

2.3 安裝質量

安裝質量將重點體現(xiàn)在秤架的準直性校準和托輥間距的校準。秤架準直性校準是指 :在皮帶秤秤架的安裝過程中,應將秤架上所有稱量托輥及與秤架相鄰 2～ 3組托輥的對應部位校準成一條直線。假設秤架上的稱量托輥與其相鄰的托輥準直性校準不好, 相比存在高差 h, 那么在拐點 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垂直向下的分力。

附加力 V干擾了物料重力的測量, 為此在秤架安裝時要進行準直性校準, 以盡量消除或減少附加力 V的影響 。當然, 秤架上的幾組稱量托輥也應該做好準直性校準, 否則幾組稱量托輥受力不均 ,附加力 V的影響更大 。準直性校準具體要求如下 :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,這個高差可以選在 3 ～ 5 mm范圍內(nèi);準直性校準允許誤差對高精確度的皮帶秤來說, 可要求 0.5 mm,通?？梢?1 mm。調整過程中,應使稱量托輥處的誤差值稍偏正, 即比相鄰托輥稍高一點(如 0.5 mm)[ 3]。托輥間距校準是指 :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)的間距調整一致,調整后的托輥間距誤差應小于 1 mm。進行托輥間距校準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 ,同時方便進行模擬校準, 如滾鏈校準、砝碼校準 、電信號校準, 因為這些模擬校準方法的理論值計算都與托輥間距密切相關。做好上述基礎工作, 就為皮帶秤的現(xiàn)場應用創(chuàng)造了良好條件 ,眾多實例表明 :大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場使用得不太好的皮帶秤都是在這些關鍵環(huán)節(jié)出了差錯。如某臺現(xiàn)場皮帶秤穩(wěn)定性一直很差 ,零點、滿值頻繁變動 ,去現(xiàn)場察看后發(fā)現(xiàn)秤架安裝在離皮帶輸送機斷面形狀為曲線段終點僅僅 1 m的地方 ,將秤架移到曲線段起點之前 6 m處后 , 零點、滿值就基本上穩(wěn)定了 ;某廠生產(chǎn)的數(shù) 10臺皮帶秤因趕工期,未按準直性校準要求進行安裝, 檢定結果一直達不到要求 , 當按照準直性校準要求重新校準秤架后 ,檢定結果基本達到要求 。非常遺憾的是, 筆者在很多生產(chǎn)現(xiàn)場看到的是隨意確定秤架安裝位置 、不進行秤架準直性校準 (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)、不進行托輥間距校準等這樣一些常見問題 ,而其中相當一部分皮帶秤是廠家派人到現(xiàn)場安裝的。所以宣傳電子皮帶秤的安裝要點, 規(guī)范現(xiàn)場安裝技術, 當前來說至關重要。

3 皮帶秤廠商的選擇

上面提到要想用好皮帶秤產(chǎn)品自身質量只占20%,這句話是有前提的, 即 “安裝位置和安裝質量 ”所包括的工作由用戶自己完成。如果“安裝位置和安裝質量”所包括的工作由廠家負責完成 ,而皮帶秤使用效果仍不理想 , 那么一大半責任應由廠家負責。目前現(xiàn)實情況的確是這樣, 很多廠商現(xiàn)場服務人員有的是不知道皮帶秤 “安裝位置和安裝質量”所涉及的問題和應該如何做, 有的則是知道該如何做而沒有認真地去做。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吸引顧客, 這樣的廠商絕不能選擇。應該選擇規(guī)模較大 、知名度較高、歷史較長 、有自己獨特產(chǎn)品的廠家 。不能選擇沒有工程能力的廠商 , 這一點非常重要。工程能力指的是廠商的技術人員有能力回答用戶提出的有關皮帶秤的各類問題, 有能力正確安裝或指導安裝秤架, 有能力進行皮帶秤的檢定和試驗 。工程能力的另一個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)容應包括內(nèi)容詳細的皮帶秤安裝規(guī)程、秤架安裝調整的步驟 、檢定和試驗的方法。廠商對現(xiàn)場安裝調試工作的重視和認真程度也是一個不可忽視的因素, 筆者參加過 某公司皮帶秤產(chǎn)品的現(xiàn)場安裝,隨秤架配套帶到現(xiàn)場的還有一盒各種厚度的墊片 ,現(xiàn)場安裝時這些墊片可以墊在托輥架下面 ,以方便秤架準直性校準。有一部分生產(chǎn)廠家現(xiàn)場制作墊片,這樣做既浪費時間 ,加工又不規(guī)范,造成厚度調整時的湊合 ,導致秤架準直性校準的質量難以保證。

4 皮帶秤的精度

按“連續(xù)累計自動衡器 (皮帶秤)國家計量檢定規(guī)程 ”規(guī)定 , 皮帶秤精度等級分為三個級別 , 即0.5, 1.0, 2.0級。絕大多數(shù)用戶皮帶秤的實際精度都在這個范圍內(nèi) , 但這絕不意味著皮帶秤只能達到 0.5級的精度 , 在配備為計量目的所設計的皮帶輸送機,其結構特殊的高精確度秤架、精心的安裝調試過程 、校驗手段的完善, 使國外已有多套皮帶秤計量裝置的精度達到 0.1% ～ 0.25%, 有的皮帶秤計量裝置還通過了權威機構(如美國 NTEP國家型式試驗評價程序)的現(xiàn)場試驗和檢定, 滿足“法定貿(mào)易 ”計量的要求 , 在文獻 [ 4] 中列舉了多套這樣的皮帶秤計量裝置的應用實例。國內(nèi)銅陵某公司近期推出的 “電子皮帶秤計量校驗集成系統(tǒng) ”可在一般的應用場合達到 0.2% ～0.3%的實際使用精度 。該系統(tǒng)在同一條皮帶輸送機上安裝了兩臺獨立的懸浮式秤架, 在兩臺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, 采用可以在實際輸送物料過程中進行檢定的物料砝碼疊加校驗法進行秤架的準直性校準和托輥間距校準。

5 皮帶秤知識的獲取

由于皮帶秤廠家的說明書通常過于簡略 , 初次接觸皮帶秤的用戶要想獲取更多的有關皮帶秤的知識還存在一定的困難 。目前國內(nèi)有關皮帶秤知識的書籍可查閱參考文獻[ 5 -8] 。許多雜志上也會經(jīng)?？且恍┯嘘P皮帶秤的文章 , 例如 《冶金自動化 》、《衡器 》 、《工業(yè)計量》 、《世界儀表與自動化》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 、安徽某公司的網(wǎng)站, 從而得到大量的相關信息。

參考文獻:

[ 1]方原柏.計分比較法選擇安裝皮帶秤的最佳皮帶輸送機[ J] .世界儀表與自動化, 2004(6):46-49.

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scale[ J] .InternationalInstrumentation＆ Automation,2004(6):46-49.

[ 2]方原柏.如何選擇電子皮帶秤的安裝位置[ J] .石油化工自動化, 2005(2):99-101.

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[ 3] 方原柏.皮帶秤秤架的準直性校準 [ J] .冶金自動化,2005, 29(4):55-58.

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forelectronicbeltscale[ J] .MetallurgicalIndustryAutomation, 2005, 29(4):55-58.

[ 4] 方原柏.高準確度皮帶秤的實現(xiàn)方法[ J] .世界儀表與自動化 , 2007(8):68-70.

FANGYuan-bai.Realizedmethodforhighprecisionelectronicbeltconveyerscale[ J] .InternationalInstrumentation＆Automation, 2007(8):68-70.

[ 5] 羅才生, 鄒炳易, 張家瑋.皮帶秤[ M] .北京:中國計量出版社, 1992.

[ 6] 王鈞國.連續(xù)累計自動衡器(皮帶秤)———國家計量技術法規(guī)統(tǒng)一宣貫教材[ M] .北京:中國計量出版社,2005.

[ 7] JJG195-2002, 連續(xù)累計自動衡器 (皮帶秤)國家計量檢定規(guī)程[ S] .北京:中國計量出版社, 2003.

[ 8] 方原柏.電子皮帶秤 [ M] .北京:冶金工業(yè)出版社,2007

 

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