论文部分内容阅读
摘要：电子皮带秤是一种连续累计自动衡器，被广泛应用于皮带输送机系统输送固体散状物料。据统计在2013年度，我国煤产量达到37亿吨，铁矿石产量达到14.5亿吨，煤进口量达到3.3亿吨，铁矿石进口量达到8.2亿吨。随着煤碳、铁矿石产量和价格的升高，计量的稳定性和准确性越来越重要。
关键词：电子皮带秤 承载器 称重传感器 精确度
中图分类号：S951文献标识码： A
－、原理
电子皮带秤是一种动态称重衡器，常用于计量连续、散状固体物料。对于输送机的物料量每小时达到数千甚至数万吨的自动计量，往往只有皮带秤才是现实可行的方案。电子皮带秤具有较高的精确度，安照用途可分为过程监控秤、配料秤、计量秤、贸易结算秤。
电子皮带秤计量称重原理可以分为积分法或累加法来计算瞬时流量值和累积重量法。
1.积分法 （式1），－瞬时荷重值，－瞬时皮带速度值。
2.累加法 （式2），－1，2…n段累计量。
皮带秤的准确度等级分为0.5级、1级和2级，相对地准确度自动称量的累计载荷质量允许误差在使用中现场检验误差为0.5%、1%、2%。电子皮带秤主要由承载器、称重传感器、位移传感器和累计器组成。承载器、称重传感器、位移传感器等安装在现场并对皮带机运情况取样；最后由累计器进行计量。累计器在输出累计流量值的同时可以输出瞬时流量电信号，可以与调节器配合组成定量给料调节系统，实现生产自动。承载器俗称“秤架”，按结构分为单杠杆式、双杠杆式、悬臂式、悬浮式。单杠杆式承载器结构简单，安装方便，费用低，精确度一般在2~3%。悬臂式承载器是配料专用秤，结构小巧，配置方便，精确度一般在0.5~2%。多托辊双杠杆式电子皮带秤性能稳定，环境适应性好，可用于大块物料计量，精确度一般在0.5~1%，。多托辊悬浮式电子结构相对简单、称量长度长、称量效率高、对输送大块物料或不均匀物料的滤波效果好等优点，其精确度可达0.2%。称量长度是指承载器两个端部称重托辊轴与输送托辊轴之间二分之一距离假想中心线之间的距离。一般情况下承载器安装的称重托辊组数越多，精确度越高。
称重传感器国内基本都使用电阻应变式称重传感器。称重传感器联接方式有并联和串联，串联联接方法的优点是信号稳定时间比较长，适合于静态计量；并联形式的传感器干扰能力很强，适用于动态计量；串并联形式集中了两者的优点，是一种通用型的联接方式。电阻应变式称重传感器通过多个电阻应变片组成测量电桥，输出电压值根据负荷量变化而相应变化。不带平衡重的单组称重托辊杠杆式承载器称重传感器和不带平衡重的悬浮式承载器称重传感器受力分别为：
（式3）（式4）
L－称量长度，－单位长度皮带上的物料额定荷载， －单位长度皮带的重量，－称重托辊组的重量，－称重平台的重量，－结构系数，m－秤重传感器个数。称重传感器的量程，K－量程系数，一般取值为0.3~0.8。
电子皮带秤位移传感器主要有磁阻脉冲式和光电脉冲式。对于大电网供电的用户来说，频率相当稳定，通常单速的皮带速度的变化率小于0.2%。Thermo Fisher Scientific公司推荐：当皮带速度变化超过0.2%或称量精确度要求高于0.5%时，应该采用位移传感。另外可以选择倾角传感器补偿皮带机角度的变化，安装位置传感器，用于检测皮带运行的起点或终点。
二、安装
安装位置的选择是保证电子皮带秤精确度的关键，当没有专用电子皮带秤输送机，首先是在原有设备基础上选择比较合适的皮带输送机安装电子皮带秤。选择适宜安装的皮带输送机的推荐方法为计分比较法，主要思路是能过综合比较各影响因素来选择合适的用于安装电子皮带秤的皮带输送机。比较因素包括给料均匀性、皮带速度、皮带输送机长度、皮带输送机断面形状、皮带输送机的倾角、托辊的槽形角、直线段长度、皮带拉紧装置、下料点、卸料设备、承载器支承；一个因素条件好计2分，条件一般计1分，条件差计0分，选择累计得分最高的皮带输送机安装电子皮带秤。适宜安装的皮带输送机有水平皮带输送机、倾角不变的倾斜皮帶输送机、带凸弦曲线的皮带输送机。皮带应该薄而柔软，各段皮带特性完全一致，且不应该由两段以上皮带连接而成皮带宽度和厚度的允差为宽度和厚度公称值的0.5%。皮带机长度以10~50米为宜，皮带输送机长度最好不要超过200米；张紧装置推荐使用头部滚筒垂直式拉紧装置。称量精度要求高的电子皮带秤，皮带输送机倾角最好不要超过。皮带的跑偏量尽可能小，不应大于皮带宽度的5%。用于支撑承载器及承载器前后各两组托辊的输送机机架应牢固，且不应该有伸缩缝或纵梁接头。在运行过程中机架的位移量要小于0.25mm。在称量区域及其邻近区域里，平形托辊最好，其次是3节槽形托辊；槽形角推荐为或更小，（或）也可以接受，但绝对禁止采用的槽形角。最好采用专门用于皮带秤的托辊，运行中托辊的轴向窜动应控制在0.5mm以下，径向跳动应控制在0.2mm以下。安装称量精度要求高的电子皮带秤的输送机，前级给料设备应采取“稳流”措施。
其次是在输送皮带机上选择合适的安装位置，选择安装部位应注意以下几点：承载器最好安装在室内皮带输送机上，如果安装在室外，在计量区域应有不少于30米的防风设施。承载器应安装在皮带输送机皮带张紧力最小的部位，离下料点和卸料点有一定距离，在皮带输送机的直线段部分。物料在进入称量长度之前应该在皮带上稳定下来，不应该发生下滑现象；稳定长度S（即从下料点到承载器起点距离）为（2~5），为皮带速度。承载器的安装应进行准直性校准，称重托辊轴及承载器相邻的2组输出托辊轴在同一水平线上，高度差0.5~1mm,并相比其他输送托辊水平高出2~3mm，称重托辊间距允差为0.1%。如果输送机有震动，则应采取措施排除，避开秤架结构会发生共振的关键频率。安装是要进行准直性校准，对于槽形托辊推荐用6根准直线进行准直线校准。校准后承载器上的称重托辊与相邻2~3组托辊等高，允许误差在0.5~1mm，称量影响区域托辊高度高于称量影响区域之外的托辊3~5mm。承载器的中心线与皮带输送机的中心线重合。
三、维护和应用
电子皮带秤是一种动态称重设备，系统干扰因素多，需要通过经常性零点调整和量程（间隔）调整。通过检定和试验保证称量精确度，试验方式对应精确度从高到低有物料试验、循环链码试验、滚链试验、挂码试验。对于定速皮带输送机试验进行5次，累计量取5倍最小试验荷载，在最小流量，最大流量各试验两次，中间流量试验1次。
我公司电子皮带秤主要用于参考计量，精度要求2%。在原有相关皮带输送机中用计分比较法在原皮带输送机中选择13号皮带输送机安装电子皮带秤，在变电所使用单独的稳压电流供电。安装电子皮带秤后要求皮带机运行人员一天24小时不间断对运行中的皮带输送机进行巡回检查，未运行的皮带输送机每4小时至少检查一次，保障皮带机处于正常状态。主要包括检查称重托辊架与输送机架之间、承载器框架与输送机架是否有物料卡住；检查并对承载器及时进行清理积灰；检查承载器上螺丝有无松动；称重托辊及其相邻的3组托辊上有无异物、转动异常、轴向窜动或径向跳动、与皮带接触是否良好；输送机是否有严重跑偏；检查并调整下料情况，使料落到皮带的中心部位。每天一次，对所有皮带秤进行常规的半自动调零；如遇得皮带更换或拉紧装置修理等引起皮带张力重大变化的情况，在恢复可运行状态后，立即进行零点调整。所有流程作业过程电子秤的累计数都有书面记录，每周对电子秤的累计数和水尺计量数或地磅计量作出比，对存在的误差进行分析并做出相应调整。从而保证了电子秤精度一直保持在2%。
电子皮带秤的常见故障及处理，以MT2000型积算器为例：没有积算器任何显示，检查积算器电源输入端口是否有正常的AC220V电源信号；检查保险丝是否完好，其中常见故障原因是保险丝熔断，更换0.5A 6*30mm延时玻璃保险丝。积算器报称重传感器故障，测量积算器端口中称重传感器激励电压输入端电压是否正常；检查称重传感器至积算器端口的接线是否正常；检查称重传感器是否完好并做出相应处理，其中线路故障为常见原因。累计器有显示但瞬时流量显示值大幅度异常波动，检查称重传感器和位移传感器连接的屏蔽层接地是否正常完好。皮带正常运行，累计器有显示但无瞬时皮带速度，检查位移传感器的供电是否正常，接线是否正常，现场位移传感器是否正常运行，位移传感器是否有损坏，根据判断做出相应处理，常见原因是位移传感器没有在正常运行。38号输送机电子皮带秤（电子皮带秤为拉姆齐公司的10－17B－2）一段时间内精确度出现较大变动，经检查称重传感器和位移传感器正常，发现称重传感器与承载器之间的连接轴承已卡死，承载器上的称重托辊磨损严重。更换连接轴承，更换承载器上4组及前后各3组托辊，并进行6直线准直性校准，调整完后用挂码进行准确度校正并进行零点，运行一段时间，精确度保证高于2%，满足生产要求。
参考文献:
[1]GB/T 7721-2007 连续累计自动衡器（电子皮带秤）
[2]赵亚军，秤的检定与维修，中国计量出版社
[3]方原柏，电子皮带秤，治金工业出版社
关键词：电子皮带秤 承载器 称重传感器 精确度
中图分类号：S951文献标识码： A
－、原理
电子皮带秤是一种动态称重衡器，常用于计量连续、散状固体物料。对于输送机的物料量每小时达到数千甚至数万吨的自动计量，往往只有皮带秤才是现实可行的方案。电子皮带秤具有较高的精确度，安照用途可分为过程监控秤、配料秤、计量秤、贸易结算秤。
电子皮带秤计量称重原理可以分为积分法或累加法来计算瞬时流量值和累积重量法。
1.积分法 （式1），－瞬时荷重值，－瞬时皮带速度值。
2.累加法 （式2），－1，2…n段累计量。
皮带秤的准确度等级分为0.5级、1级和2级，相对地准确度自动称量的累计载荷质量允许误差在使用中现场检验误差为0.5%、1%、2%。电子皮带秤主要由承载器、称重传感器、位移传感器和累计器组成。承载器、称重传感器、位移传感器等安装在现场并对皮带机运情况取样；最后由累计器进行计量。累计器在输出累计流量值的同时可以输出瞬时流量电信号，可以与调节器配合组成定量给料调节系统，实现生产自动。承载器俗称“秤架”，按结构分为单杠杆式、双杠杆式、悬臂式、悬浮式。单杠杆式承载器结构简单，安装方便，费用低，精确度一般在2~3%。悬臂式承载器是配料专用秤，结构小巧，配置方便，精确度一般在0.5~2%。多托辊双杠杆式电子皮带秤性能稳定，环境适应性好，可用于大块物料计量，精确度一般在0.5~1%，。多托辊悬浮式电子结构相对简单、称量长度长、称量效率高、对输送大块物料或不均匀物料的滤波效果好等优点，其精确度可达0.2%。称量长度是指承载器两个端部称重托辊轴与输送托辊轴之间二分之一距离假想中心线之间的距离。一般情况下承载器安装的称重托辊组数越多，精确度越高。
称重传感器国内基本都使用电阻应变式称重传感器。称重传感器联接方式有并联和串联，串联联接方法的优点是信号稳定时间比较长，适合于静态计量；并联形式的传感器干扰能力很强，适用于动态计量；串并联形式集中了两者的优点，是一种通用型的联接方式。电阻应变式称重传感器通过多个电阻应变片组成测量电桥，输出电压值根据负荷量变化而相应变化。不带平衡重的单组称重托辊杠杆式承载器称重传感器和不带平衡重的悬浮式承载器称重传感器受力分别为：
（式3）（式4）
L－称量长度，－单位长度皮带上的物料额定荷载， －单位长度皮带的重量，－称重托辊组的重量，－称重平台的重量，－结构系数，m－秤重传感器个数。称重传感器的量程，K－量程系数，一般取值为0.3~0.8。
电子皮带秤位移传感器主要有磁阻脉冲式和光电脉冲式。对于大电网供电的用户来说，频率相当稳定，通常单速的皮带速度的变化率小于0.2%。Thermo Fisher Scientific公司推荐：当皮带速度变化超过0.2%或称量精确度要求高于0.5%时，应该采用位移传感。另外可以选择倾角传感器补偿皮带机角度的变化，安装位置传感器，用于检测皮带运行的起点或终点。
二、安装
安装位置的选择是保证电子皮带秤精确度的关键，当没有专用电子皮带秤输送机，首先是在原有设备基础上选择比较合适的皮带输送机安装电子皮带秤。选择适宜安装的皮带输送机的推荐方法为计分比较法，主要思路是能过综合比较各影响因素来选择合适的用于安装电子皮带秤的皮带输送机。比较因素包括给料均匀性、皮带速度、皮带输送机长度、皮带输送机断面形状、皮带输送机的倾角、托辊的槽形角、直线段长度、皮带拉紧装置、下料点、卸料设备、承载器支承；一个因素条件好计2分，条件一般计1分，条件差计0分，选择累计得分最高的皮带输送机安装电子皮带秤。适宜安装的皮带输送机有水平皮带输送机、倾角不变的倾斜皮帶输送机、带凸弦曲线的皮带输送机。皮带应该薄而柔软，各段皮带特性完全一致，且不应该由两段以上皮带连接而成皮带宽度和厚度的允差为宽度和厚度公称值的0.5%。皮带机长度以10~50米为宜，皮带输送机长度最好不要超过200米；张紧装置推荐使用头部滚筒垂直式拉紧装置。称量精度要求高的电子皮带秤，皮带输送机倾角最好不要超过。皮带的跑偏量尽可能小，不应大于皮带宽度的5%。用于支撑承载器及承载器前后各两组托辊的输送机机架应牢固，且不应该有伸缩缝或纵梁接头。在运行过程中机架的位移量要小于0.25mm。在称量区域及其邻近区域里，平形托辊最好，其次是3节槽形托辊；槽形角推荐为或更小，（或）也可以接受，但绝对禁止采用的槽形角。最好采用专门用于皮带秤的托辊，运行中托辊的轴向窜动应控制在0.5mm以下，径向跳动应控制在0.2mm以下。安装称量精度要求高的电子皮带秤的输送机，前级给料设备应采取“稳流”措施。
其次是在输送皮带机上选择合适的安装位置，选择安装部位应注意以下几点：承载器最好安装在室内皮带输送机上，如果安装在室外，在计量区域应有不少于30米的防风设施。承载器应安装在皮带输送机皮带张紧力最小的部位，离下料点和卸料点有一定距离，在皮带输送机的直线段部分。物料在进入称量长度之前应该在皮带上稳定下来，不应该发生下滑现象；稳定长度S（即从下料点到承载器起点距离）为（2~5），为皮带速度。承载器的安装应进行准直性校准，称重托辊轴及承载器相邻的2组输出托辊轴在同一水平线上，高度差0.5~1mm,并相比其他输送托辊水平高出2~3mm，称重托辊间距允差为0.1%。如果输送机有震动，则应采取措施排除，避开秤架结构会发生共振的关键频率。安装是要进行准直性校准，对于槽形托辊推荐用6根准直线进行准直线校准。校准后承载器上的称重托辊与相邻2~3组托辊等高，允许误差在0.5~1mm，称量影响区域托辊高度高于称量影响区域之外的托辊3~5mm。承载器的中心线与皮带输送机的中心线重合。
三、维护和应用
电子皮带秤是一种动态称重设备，系统干扰因素多，需要通过经常性零点调整和量程（间隔）调整。通过检定和试验保证称量精确度，试验方式对应精确度从高到低有物料试验、循环链码试验、滚链试验、挂码试验。对于定速皮带输送机试验进行5次，累计量取5倍最小试验荷载，在最小流量，最大流量各试验两次，中间流量试验1次。
我公司电子皮带秤主要用于参考计量，精度要求2%。在原有相关皮带输送机中用计分比较法在原皮带输送机中选择13号皮带输送机安装电子皮带秤，在变电所使用单独的稳压电流供电。安装电子皮带秤后要求皮带机运行人员一天24小时不间断对运行中的皮带输送机进行巡回检查，未运行的皮带输送机每4小时至少检查一次，保障皮带机处于正常状态。主要包括检查称重托辊架与输送机架之间、承载器框架与输送机架是否有物料卡住；检查并对承载器及时进行清理积灰；检查承载器上螺丝有无松动；称重托辊及其相邻的3组托辊上有无异物、转动异常、轴向窜动或径向跳动、与皮带接触是否良好；输送机是否有严重跑偏；检查并调整下料情况，使料落到皮带的中心部位。每天一次，对所有皮带秤进行常规的半自动调零；如遇得皮带更换或拉紧装置修理等引起皮带张力重大变化的情况，在恢复可运行状态后，立即进行零点调整。所有流程作业过程电子秤的累计数都有书面记录，每周对电子秤的累计数和水尺计量数或地磅计量作出比，对存在的误差进行分析并做出相应调整。从而保证了电子秤精度一直保持在2%。
电子皮带秤的常见故障及处理，以MT2000型积算器为例：没有积算器任何显示，检查积算器电源输入端口是否有正常的AC220V电源信号；检查保险丝是否完好，其中常见故障原因是保险丝熔断，更换0.5A 6*30mm延时玻璃保险丝。积算器报称重传感器故障，测量积算器端口中称重传感器激励电压输入端电压是否正常；检查称重传感器至积算器端口的接线是否正常；检查称重传感器是否完好并做出相应处理，其中线路故障为常见原因。累计器有显示但瞬时流量显示值大幅度异常波动，检查称重传感器和位移传感器连接的屏蔽层接地是否正常完好。皮带正常运行，累计器有显示但无瞬时皮带速度，检查位移传感器的供电是否正常，接线是否正常，现场位移传感器是否正常运行，位移传感器是否有损坏，根据判断做出相应处理，常见原因是位移传感器没有在正常运行。38号输送机电子皮带秤（电子皮带秤为拉姆齐公司的10－17B－2）一段时间内精确度出现较大变动，经检查称重传感器和位移传感器正常，发现称重传感器与承载器之间的连接轴承已卡死，承载器上的称重托辊磨损严重。更换连接轴承，更换承载器上4组及前后各3组托辊，并进行6直线准直性校准，调整完后用挂码进行准确度校正并进行零点，运行一段时间，精确度保证高于2%，满足生产要求。
参考文献:
[1]GB/T 7721-2007 连续累计自动衡器（电子皮带秤）
[2]赵亚军，秤的检定与维修，中国计量出版社
[3]方原柏，电子皮带秤，治金工业出版社