技術(shù)丨定量給料機精度的影響因素及日常維護
2022-11-14 17:56:36
定量給料機精度的影響因素及日常維護
1 前言
定量給料機是工礦企業(yè)用于計量和配料的重要設(shè)備，關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。影響定量給料計量精度的因素有很多，就產(chǎn)品本身而言，分為機械和電氣兩個部分；就使用角度而言，取決于定量給料機的選型、安裝位置和安裝質(zhì)量以及日常維護使用和日常保養(yǎng)等幾個方面。2 定量給料機工作原理
定量給料機通過稱重秤架下的稱重傳感器對經(jīng)過皮帶上的物料進行重量檢測，以確定皮帶上的物料重量；通過裝在尾部滾筒或旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的數(shù)字式測速傳感器連續(xù)測量給料速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于皮帶速度；速度信號與重量信號一起送入皮帶給料機控制器，產(chǎn)生并顯示瞬時流量。給料控制器將該流量與設(shè)定流量進行比較，由控制器輸出信號控制變頻器帶動電機進行調(diào)速，實現(xiàn)定量給料的要求。3 系統(tǒng)的組成
3.1 定量給料機的機械部分
定量給料機機械部分包括秤架（包括安裝支架）、手動掛碼校驗裝置、防跑偏裝置、頭部刮板、內(nèi)外清掃裝置、張緊裝置（包括自動張緊裝置）、配料秤的密封罩、支撐架、膠帶、托輥、輥筒、結(jié)構(gòu)件（卸料漏斗、拖料漏斗及手動調(diào)節(jié)閥門等）及減速機。
3.2 定量給料機的電氣部分
定量給料機電氣部分包括稱重傳感器、速度傳感器、稱重控制器、變頻器、調(diào)速電機、現(xiàn)場轉(zhuǎn)換開關(guān)、現(xiàn)場開停按鈕及指示燈、接線盒及連接電纜（稱重傳感器、速度傳感器與控制器之間的連接）和通訊連接設(shè)施（控制器與上位機DCS之間的連接）。圖1為定量給料機的結(jié)構(gòu)和功能示意圖。
（1）主動滾筒：主動滾筒由減速機電機拖動，進而帶動皮帶轉(zhuǎn)動。
（2）從動滾筒：通過調(diào)節(jié)張緊滑座的螺絲，改變從動滾筒的位置，可以調(diào)節(jié)皮帶的張緊和跑偏。
（3）十字簧片：為秤體和稱量框架的支點。
（4）張緊滑座：可用于調(diào)節(jié)皮帶張緊和跑偏的機構(gòu)。
（5）稱量框架：給料機的傳力機構(gòu)，將皮帶上的物料負荷信號均勻地傳輸至稱重傳感器。
（6）自動張緊裝置（張緊滾輪）：使皮帶保持一定的張緊度，并使皮重在很小的范圍內(nèi)變化。
（7）下料斗：調(diào)節(jié)料斗上的閘門開度和開口形狀，可改變皮帶上的料層厚度和形狀。
（8）電機減速機：定量給料機的驅(qū)動裝置，有的帶有測速裝置，有的測速裝置安裝在從動輪上（我公司B線測速裝置在驅(qū)動裝置上，A線測速裝置安裝在從動輪上）。
（9）稱重傳感器：將皮帶上的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給定量給料機的控制器。另外，秤體的上表面分布著許多小托輥，根據(jù)其功能分為承重托輥（在下料口位置）和稱重托輥（在出料口位置）。多數(shù)秤體上還裝有防跑偏裝置和內(nèi)置、外置清掃裝置（用于清掃皮帶兩個面上粘附的物料）。4 影響定量給料機計量精度的主要因素
定量給料機本身的精度是由設(shè)備制造廠家決定的，除秤體的工藝制造水平外，定量給料機誤差主要表現(xiàn)為皮帶載荷（物料荷重）測量誤差，皮帶速度測量誤差，儀表轉(zhuǎn)換及控制運算誤差，日常維護中的零點變化、皮帶張力及變化、皮帶剛度不均、皮帶質(zhì)量不均、水平力變化、物料不穩(wěn)等所導致的誤差。4.1 現(xiàn)有稱重機構(gòu)模型的兩種主要方式（1）杠桿式（十字簧片作為杠桿支點，我公司A、B線所有定量給料機采用此模式）。杠桿式秤架秤體大，水平面方向的表面積大，大面積積灰易導致零點誤差。
（2）直接承重式（一般用四個傳感器，我公司混合材輸送計量，A、B線熟料輸送計量采用此模式）。直接承重式皮帶秤采用被稱為三無的直接承重式秤架結(jié)構(gòu)，即無杠桿、無支點、無平衡配重，也就是沒有稱重承載器，不存在支點磨損問題；直接承重式秤架水平方向的表面積小，積灰量小，積灰引起的零點誤差小。4.2 稱重和測速傳感器精度等級誤差
稱重和測速傳感器精度等級高，則其計量精度就高；反之，則其計量精度就低。選備件時需注意：一般用于配料的場所選用精度等級要求不高的稱重和測速傳感器，而用于計量考核的場所選用精度等級要求較高的稱重和測速傳感器。4.3 荷重和測速信號的放大和傳輸誤差
由電子元器件實現(xiàn)稱重和測速傳感器的信號轉(zhuǎn)換和傳輸，電子元器件各項參數(shù)的零點漂移及信號在傳輸過程中的衰減、干擾等會影響計量設(shè)備的計量誤差。選用一塊質(zhì)量高、控制精度高的計量控制儀表，對減少計量誤差至關(guān)重要。一般而言，進口儀表如申克、西門子等計量控制儀表其精度等級比國產(chǎn)儀表要高，但其價格也較貴。整體而言，與國產(chǎn)儀表相比，進口儀表性價比較高。4.4 皮帶速度測量誤差
常用的皮帶速度檢測方式有以下三種：
（1）在定量給料機主動輪的傳動軸上安裝齒輪盤脈沖測速傳感器（我公司 B 線定量給料機采用此模式），以脈沖個數(shù)來代表實際的皮帶速度V。
（2）在定量給料機從動輪的傳動軸上安裝編碼測速傳感器（我公司A線定量給料機采用此模式），同樣以脈沖個數(shù)來代表實際的皮帶速度V。
（3）取變頻器上的反饋速度來代表實際的皮帶速度V。
第一類測速方式：由于受測速齒輪數(shù)量限制，其采樣間隙時間大，采樣脈沖個數(shù)少，同時由于安裝測速脈沖傳感器受距離測速齒輪的間隙、秤體震動、皮帶打滑等因素的影響，往往會造成采樣速度失真（測不到速度）或產(chǎn)生采樣誤差，因此此類測速誤差最大。
第二類測速方式：在從動輪上安裝光柵編碼測速傳感器，其脈沖基數(shù)高，分辨率提高，速度精度大幅提高，但由于慢速運行時脈沖數(shù)相對滿量程變得很小，從而降低了速度計量精度，尤其是小流量或皮帶物料料層較厚時，這個問題顯得更加突出。相比定量給料機的變頻器工作情況，假定變頻器以全速 50Hz 運行時每秒有1 000個脈沖，其速度分辨率為0.1%；以 25Hz 運行時，則每秒有 500 個脈沖，其速度分辨率為 0.5%；以 5Hz 運行時每秒有100個脈沖，其速度分辨率為 1%。由此可見，只有皮帶轉(zhuǎn)速比較高的定量給料機的測速精度比較高，如定量給料機在較低速度下運行，則測速傳感器的精度會明顯下降。第二類測速方式雖然有不足，但從動輪安裝編碼器測速克服了皮帶打滑、卡料等不易發(fā)現(xiàn)的問題，給中控操作人員提供了判斷的依據(jù)（中控操作人員發(fā)現(xiàn)定量給料機反饋為零時，應(yīng)及時通知現(xiàn)場崗位進行檢查確認，定量給料機是否有皮帶打滑、卡料等現(xiàn)象）。
第三類測速信號：由變頻器的反饋速度獲取，則速度分辨率全速運行時為 1/4 000（0.025%）；以 25Hz 運行時，速度分辨率為 1/2 000（0.05%）；以 5Hz 運行時，速度分辨率為 1/400（0.25%）。精度比使用編碼器測速高出一個數(shù)量級，可大大提高定量給料機的測速計量精度。另外，其不受測速傳感器損壞導致配料秤無法控制的影響。不足是：由于直接從變頻器采樣，無法監(jiān)測皮帶打滑和卡料造成的速度失真。
兩全其美的辦法：用變頻器的反饋信號作為速度信號，同時用從動輪的測速信號作為監(jiān)控信號，當變頻器和從動輪的測速信號有任意一個速度為0時，控制器按照皮帶速度為0處理數(shù)據(jù)，不記流量。同時，如果速度監(jiān)控傳感器無脈沖信號，則可以判斷速度傳感器損壞或皮帶打滑、堵轉(zhuǎn)。這樣既提高了速度測量精度，又解決了現(xiàn)場故障檢測問題。4.5 安裝使用維護對計量精度的影響
4.5.1 秤體安裝對計量精度的影響
定量給料機秤體應(yīng)水平安裝，其水平度應(yīng)
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