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【摘 要】螺旋定量给料机在实际应用中，受设备结构、现场条件影响，无法达到准确计量、环境清洁的目的。柳州钢铁股份有限公司（简称柳钢）经多年研发，通过将单螺旋结构改双螺旋结构、连接形式由硬连接改为软连接、同时改造支撑结构减少震动影响等措施，以及操作制度优化、测量系统的评估（MSA）技术的引进，在设备结构、操作制度等方面进行了大量的技改和优化，取得了很好的突破，解决了螺旋定量给料机的多项应用问题，提高了计量精度、保证了可靠运行，实现了自动控制，有效地提高了自动化、产量、质量水平，降低了劳动强度、生产成本，改善了现场环境。
【关键词】螺旋；定量；给料；应用；优化
【中图分类号】TF046.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）10-0116-03
螺旋定量给料机（简称螺旋机，如图1所示）是对各种粉状、散状物料进行连续输送、动态计量、控制给料的生产计量设备，因其全封闭的结构形式可以避免物料洒落、现场扬尘问题，广泛应用于冶金行业生产中。其定量给料功能的实现，先是通过称重和测速传感器返回信号进行计算，进而得到给料重量，然后通过执行机构控制变频电机频率进行螺旋调速，最终实现定量给料、动态计量料的目的。然而在实际的应用之中，受设备结构、现场条件，如震动、粉尘、料仓储量等因素影响，无法达到准确计量、环境清洁、自动控制的目的，柳钢经多年的应用优化，通过实施大量技改，解决了螺旋机存在的诸多问题，取得了很好的效果。
1 存在问题
在现有技术条件下，称重传感器稳定运行所需的条件较高、抗干扰能力较差，受下述几个因素的影响，螺旋机虽然原理正确，但在实际使用中受其结构、物料变化、外部条件等因素影响，波动频繁、误差迅速增大、准确性低，无法实现长期稳定运行。
1.1 料仓料位
螺旋机的给料稳定性受其上部料仓料位影响很大，在不同料位条件下因进料口物料所受压力的不同，导致螺旋机的运行填充率、给料量随之发生变化，进而引起给料量的频繁波动，影响配料的准确性，乃至成品质量。甚至在料位上升、压力增大时，容易出现喷仓现象，导致现场环境恶劣，劳动强度大幅上升。
1.2 螺旋结构与现场条件
螺旋机进料口上接料仓，在硬连接时，受料仓自重、料重，以及料仓振动器间断运行影响很大，且硬连接的形式存在较大应力，在螺旋机变速运行时，不同的运行速度下设备硬连接处的受力、自震不同，对螺旋机本体和称重传感器的稳定运行极其不利，对计量结果会造成很大的影响。
螺旋机出料口下接皮带输送机，传统支撑形式一般直接与下料漏斗或皮带机支架进行连接，受漏斗振动器间断运行、皮带机连续运行的震动影响很大，且在现有技术条件下，称重传感器稳定运行所需的条件较高、抗干扰能力较差，在此条件下无法满足螺旋给料机的计量工况要求，导致称重传感器零点、线性漂移，误差容易迅速增大、计量失准。
钢铁工业生产现场扬尘不可避免，螺旋机受现场粉尘影响，积灰、积料容易锈蚀，不但影响计量的准确性，同时缩短设备寿命。
1.3 操作和标定制度
螺旋机的现场使用维护较差，积灰严重，同时岗位人员技术水平有限，無法及时发现设备异常，计量失准之后无法得到及时的标定纠正，导致配料准确性经常失控。
传统的螺旋机计量标定统一为每月标定一次，在全公司近万台计量设备的情况下，工作量大，需多工种协调配合，同时标定需要排空料仓、停机实施两个前提，在生产节奏紧张、人力资源有限的条件下，实际上得不到有效的落实。
2 技改措施
2.1 将单螺旋改为双螺旋结构
将单螺旋改为双螺旋结构（如图2所示），由单螺旋统一调速、称重改为上螺旋调速、下螺旋计量，调速给料单元与称重计量单元分离设置。下螺旋定速运行，只做称重计量使用，并根据下螺旋的称重计量结果，经控制程序调节上螺旋速度，实现自动控制、定量给料。
经过结构改造，双螺旋结结构与单螺旋结构相比，一是很好地解决了料仓料位对螺旋机的影响，虽然上螺旋填充率有变，但下螺旋可以保持相对稳定的自然填充率，称重传感器运行可以得到更为稳定的工作条件；二是解决了料位过高的喷仓问题，上螺旋两端全密封，即便上螺旋喷仓也有下螺旋进行缓冲，不致对现场环境造成严重的破坏；三是测速调速、称重单元分离设置，下螺旋定速运行，为称重传感器提供了稳定的运行工况。
2.2 将硬连接改为布袋软连接结构
将料仓与上螺旋、上螺旋与下螺旋之间由硬连接改为软连接（如图2所示），使用布袋除尘器废弃布袋或其他厚质隔尘帆布，两端使用原有的法兰螺丝固定，改造难度低，可在不增加成本或很低的成本条件下，实现各部件之间的弹性软连接，提高容错性、消除或大幅减少设备之间的应力影响，保护设备本体的同时也给称重传感器提供更为稳定的工作条件。弹性软连接不但可以应用在双螺旋结构中，在暂时无法改造的单螺旋结构中也可应用于料仓与螺旋机的连接，改善设备的运行工况。
2.3 支撑结构改造
生产现场的震动无法避免，为将其影响降到最低，一是将上、下螺旋改为独立支撑或悬挂，降低各部件间的应力、重力、运行震动影响；二是基座应尽可能安装在混凝土结构上，避免安装在钢结构上，支撑柱梁应尽可能地采用短粗结构，以降低弹性形变导致的震动放大；三是螺旋机出料口的支撑不应直接与下部漏斗或皮带输送机的钢结构相连，应直接设置到地面混凝土基础上，有条件的改为悬挂布置，与震动源分离，进一步消除震动影响，消除或减少漏斗振动器间断震仓或皮带输送机运行震动的影响。
2.4 实施“五定清灰”“定时验证”和“三级督查”制度
生产现场的物料洒落、积灰无法避免，积料、积灰直接影响称重传感器的准确性、设备寿命，同时称重传感器受外部条件、自身稳定性等因素的影响，零点、线性漂移现象不可避免。改进措施一是制定了定期、定点、定人、定量、定标准的“五定清灰”制度。二制定螺旋机“定时验证”制度，在不同的使用区域，每班定时进行1～3次跑盘称料，使用长0.5或1 m、大于下料宽度的托盘，放置于皮带接料，两人配合，一人放盘、一人取盘，每次跑盘要求大于等于3次以上，最终取跑盘称料平均值验证螺旋机下料设定值，量化确认螺旋机的计量准确性。同进根据不同使用区域的配料精度要求，制定不同的误差标准，当跑盘称料结果与下料设定值误差超过误差标准要求时，就进行螺旋机临时标定。三是制定厂级每月、车间每周、班组每班一次的“三级督查”制度，形成PDCA闭环，以保证上述措施的有效落实。 2.5 测量系统的评估（MSA）与定期标定
定期进行测量系统评估（MSA），确认量具是否周期校正，判断测量系统（含测量人、设备、环境等）的能力，量具的重复性、重现性，以及不同量具间的一致性。结合过程控制统计（SPC），分析判断量具是否满足生产需求。进而确定整改方向，同时根据不同区域、不同设备制定不同的标定周期，部分运行稳定可靠的可延长标定周期、部分运行条件较差的则保持或缩短标定周期，同时结合岗位“定时验证”结果补充临时标定，并以此做为下期测量系统评估（MSA）的证据，动态、合理地调整标定周期，在大幅降低标定频次、减小劳动强度的同时，很好地保证了螺旋机的计量准确性，达到有效控制、不断提高过程能力指数的目的。
3 小结
通过上述措施的实施，柳钢螺旋机经多年的应用优化，通过对旧有设备的技术改造，同时新上设备也依此进行设计、安装，使得螺旋机的运行稳定性、计量准确性、应用效果都取得大幅的提高，满足了各的控制需求，完全实现了精确定量给料，提高了过程自动化、产量、质量水平，降低了劳动强度、生产成本，改善了现场环境。多年来连续通过质量管理体系、计量管理體系、IATF16949汽车质量管理体系审核认证。为柳钢多年来的高产、优质、低耗奠定了基础，做出了贡献。
参 考 文 献
[1]凌宏锋. PLC在控制型电子皮带秤的应用[J]. 工业计量，2005（S1）：157-158.
[2]柴振民. 影响电子皮带秤计量准确度的原因分析[J]. 工业计量，2006（S2）：59-61.
[3]夏如铁，雷仕庆，胡云燕. 定量给料机在粉体物料计量中的应用[J]. 水泥，2010（10）：63-65.
[4]胡君正. 非强制检定计量器具检测方式和周期的确定[J]. 企业科技与发展，2010（10）：28-30.
[5]吴祥. 双管智能型螺旋电子称设计[J]. 科技资讯，2015，13（16）：57-58.
[6]方原柏. 国产电子皮带秤进展评述[J]. 工业计量，2016，26（2）：24-28.
[7]何建强. 根据调速电子皮带秤的基本原理解决水泥磨配料秤存在的问题[J]. 企业科技与发展，2016（5）：90-94.
[责任编辑：陈泽琦]
【关键词】螺旋；定量；给料；应用；优化
【中图分类号】TF046.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）10-0116-03
螺旋定量给料机（简称螺旋机，如图1所示）是对各种粉状、散状物料进行连续输送、动态计量、控制给料的生产计量设备，因其全封闭的结构形式可以避免物料洒落、现场扬尘问题，广泛应用于冶金行业生产中。其定量给料功能的实现，先是通过称重和测速传感器返回信号进行计算，进而得到给料重量，然后通过执行机构控制变频电机频率进行螺旋调速，最终实现定量给料、动态计量料的目的。然而在实际的应用之中，受设备结构、现场条件，如震动、粉尘、料仓储量等因素影响，无法达到准确计量、环境清洁、自动控制的目的，柳钢经多年的应用优化，通过实施大量技改，解决了螺旋机存在的诸多问题，取得了很好的效果。
1 存在问题
在现有技术条件下，称重传感器稳定运行所需的条件较高、抗干扰能力较差，受下述几个因素的影响，螺旋机虽然原理正确，但在实际使用中受其结构、物料变化、外部条件等因素影响，波动频繁、误差迅速增大、准确性低，无法实现长期稳定运行。
1.1 料仓料位
螺旋机的给料稳定性受其上部料仓料位影响很大，在不同料位条件下因进料口物料所受压力的不同，导致螺旋机的运行填充率、给料量随之发生变化，进而引起给料量的频繁波动，影响配料的准确性，乃至成品质量。甚至在料位上升、压力增大时，容易出现喷仓现象，导致现场环境恶劣，劳动强度大幅上升。
1.2 螺旋结构与现场条件
螺旋机进料口上接料仓，在硬连接时，受料仓自重、料重，以及料仓振动器间断运行影响很大，且硬连接的形式存在较大应力，在螺旋机变速运行时，不同的运行速度下设备硬连接处的受力、自震不同，对螺旋机本体和称重传感器的稳定运行极其不利，对计量结果会造成很大的影响。
螺旋机出料口下接皮带输送机，传统支撑形式一般直接与下料漏斗或皮带机支架进行连接，受漏斗振动器间断运行、皮带机连续运行的震动影响很大，且在现有技术条件下，称重传感器稳定运行所需的条件较高、抗干扰能力较差，在此条件下无法满足螺旋给料机的计量工况要求，导致称重传感器零点、线性漂移，误差容易迅速增大、计量失准。
钢铁工业生产现场扬尘不可避免，螺旋机受现场粉尘影响，积灰、积料容易锈蚀，不但影响计量的准确性，同时缩短设备寿命。
1.3 操作和标定制度
螺旋机的现场使用维护较差，积灰严重，同时岗位人员技术水平有限，無法及时发现设备异常，计量失准之后无法得到及时的标定纠正，导致配料准确性经常失控。
传统的螺旋机计量标定统一为每月标定一次，在全公司近万台计量设备的情况下，工作量大，需多工种协调配合，同时标定需要排空料仓、停机实施两个前提，在生产节奏紧张、人力资源有限的条件下，实际上得不到有效的落实。
2 技改措施
2.1 将单螺旋改为双螺旋结构
将单螺旋改为双螺旋结构（如图2所示），由单螺旋统一调速、称重改为上螺旋调速、下螺旋计量，调速给料单元与称重计量单元分离设置。下螺旋定速运行，只做称重计量使用，并根据下螺旋的称重计量结果，经控制程序调节上螺旋速度，实现自动控制、定量给料。
经过结构改造，双螺旋结结构与单螺旋结构相比，一是很好地解决了料仓料位对螺旋机的影响，虽然上螺旋填充率有变，但下螺旋可以保持相对稳定的自然填充率，称重传感器运行可以得到更为稳定的工作条件；二是解决了料位过高的喷仓问题，上螺旋两端全密封，即便上螺旋喷仓也有下螺旋进行缓冲，不致对现场环境造成严重的破坏；三是测速调速、称重单元分离设置，下螺旋定速运行，为称重传感器提供了稳定的运行工况。
2.2 将硬连接改为布袋软连接结构
将料仓与上螺旋、上螺旋与下螺旋之间由硬连接改为软连接（如图2所示），使用布袋除尘器废弃布袋或其他厚质隔尘帆布，两端使用原有的法兰螺丝固定，改造难度低，可在不增加成本或很低的成本条件下，实现各部件之间的弹性软连接，提高容错性、消除或大幅减少设备之间的应力影响，保护设备本体的同时也给称重传感器提供更为稳定的工作条件。弹性软连接不但可以应用在双螺旋结构中，在暂时无法改造的单螺旋结构中也可应用于料仓与螺旋机的连接，改善设备的运行工况。
2.3 支撑结构改造
生产现场的震动无法避免，为将其影响降到最低，一是将上、下螺旋改为独立支撑或悬挂，降低各部件间的应力、重力、运行震动影响；二是基座应尽可能安装在混凝土结构上，避免安装在钢结构上，支撑柱梁应尽可能地采用短粗结构，以降低弹性形变导致的震动放大；三是螺旋机出料口的支撑不应直接与下部漏斗或皮带输送机的钢结构相连，应直接设置到地面混凝土基础上，有条件的改为悬挂布置，与震动源分离，进一步消除震动影响，消除或减少漏斗振动器间断震仓或皮带输送机运行震动的影响。
2.4 实施“五定清灰”“定时验证”和“三级督查”制度
生产现场的物料洒落、积灰无法避免，积料、积灰直接影响称重传感器的准确性、设备寿命，同时称重传感器受外部条件、自身稳定性等因素的影响，零点、线性漂移现象不可避免。改进措施一是制定了定期、定点、定人、定量、定标准的“五定清灰”制度。二制定螺旋机“定时验证”制度，在不同的使用区域，每班定时进行1～3次跑盘称料，使用长0.5或1 m、大于下料宽度的托盘，放置于皮带接料，两人配合，一人放盘、一人取盘，每次跑盘要求大于等于3次以上，最终取跑盘称料平均值验证螺旋机下料设定值，量化确认螺旋机的计量准确性。同进根据不同使用区域的配料精度要求，制定不同的误差标准，当跑盘称料结果与下料设定值误差超过误差标准要求时，就进行螺旋机临时标定。三是制定厂级每月、车间每周、班组每班一次的“三级督查”制度，形成PDCA闭环，以保证上述措施的有效落实。 2.5 测量系统的评估（MSA）与定期标定
定期进行测量系统评估（MSA），确认量具是否周期校正，判断测量系统（含测量人、设备、环境等）的能力，量具的重复性、重现性，以及不同量具间的一致性。结合过程控制统计（SPC），分析判断量具是否满足生产需求。进而确定整改方向，同时根据不同区域、不同设备制定不同的标定周期，部分运行稳定可靠的可延长标定周期、部分运行条件较差的则保持或缩短标定周期，同时结合岗位“定时验证”结果补充临时标定，并以此做为下期测量系统评估（MSA）的证据，动态、合理地调整标定周期，在大幅降低标定频次、减小劳动强度的同时，很好地保证了螺旋机的计量准确性，达到有效控制、不断提高过程能力指数的目的。
3 小结
通过上述措施的实施，柳钢螺旋机经多年的应用优化，通过对旧有设备的技术改造，同时新上设备也依此进行设计、安装，使得螺旋机的运行稳定性、计量准确性、应用效果都取得大幅的提高，满足了各的控制需求，完全实现了精确定量给料，提高了过程自动化、产量、质量水平，降低了劳动强度、生产成本，改善了现场环境。多年来连续通过质量管理体系、计量管理體系、IATF16949汽车质量管理体系审核认证。为柳钢多年来的高产、优质、低耗奠定了基础，做出了贡献。
参 考 文 献
[1]凌宏锋. PLC在控制型电子皮带秤的应用[J]. 工业计量，2005（S1）：157-158.
[2]柴振民. 影响电子皮带秤计量准确度的原因分析[J]. 工业计量，2006（S2）：59-61.
[3]夏如铁，雷仕庆，胡云燕. 定量给料机在粉体物料计量中的应用[J]. 水泥，2010（10）：63-65.
[4]胡君正. 非强制检定计量器具检测方式和周期的确定[J]. 企业科技与发展，2010（10）：28-30.
[5]吴祥. 双管智能型螺旋电子称设计[J]. 科技资讯，2015，13（16）：57-58.
[6]方原柏. 国产电子皮带秤进展评述[J]. 工业计量，2016，26（2）：24-28.
[7]何建强. 根据调速电子皮带秤的基本原理解决水泥磨配料秤存在的问题[J]. 企业科技与发展，2016（5）：90-94.
[责任编辑：陈泽琦]