论定量给料机的循环砝码标定方法

论定量给料机的循环砝码标定方法

林辉

华润水泥（龙岩曹溪）有限公司 福建省龙岩市 364021

摘要：本文主要论述了定量给料机的循环砝码标定方法。目前的标定方案存在问题，不能快速的完成标定。因此需要结合砝码标定与实物标定的优点，开发一种新的标定方案。我们要提高标定工作的效率，提高标定工作的准确度。

关键词：定量给料机；循环砝码；标定

近年来，水泥企业的生产规模越来越大，对生产自动化的要求也越来越高，为了保证水泥生产配料的稳定性、精确性和成品的稳定性，定量给料机在生产线中得到了大量应用，也为大规模生产线的稳定运行提供了保障。

在生产过程中，需要定期对定量给料机计量精度进行标定。如果定量给料机的标定方法不准确，就会导致水泥或者熟料出现质量问题，不合格的产品会对企业造成严重的危害。不仅如此，如果计量不准确，还会引起煤耗、电耗的偏差，导致能源的损害，最终导致成本的损耗。

为了满足水泥企业对配料系统不断提高的产量、稳定、精度要求，我们通过研究定量给料机的标定方法，结合砝码标定与实物标定的优点，开发一种新的循环砝码标定方案，努力提高标定工作的效率，提高标定工作的准确度。

通过研究定量给料机的工作原理，我们可以知道，假设：Q代表水泥配料的设定流量（t/h)，P代表物料压重（kg/m)，V代表环形带实际速度（m/s）。定量给料机的称重计算公式为：Q=P×V。

从以上公式可以得知，当物料压重P变化时，控制软件通过实际流量跟踪设定流量Q，改变变频器的速度，控制电机转速，从而改变给料机环形带的线速度V，最终达到稳定设定目标Q的目的。

在生产过程中，我们发现设计的工作原理在实际应用中并不能达到可靠、稳定的精度，还有许多因素影响定量给料机的计量精度，进而影响到配料的稳定。其影响的最终作用点还是改变了定量给料机上的物料压重P和环形带实际速度V。

因此，结合定量给料机的设计工作原理和生产实际情况，对定量给料机的稳定配料技术进行了一些研究和改进，并应用到生产实际中。一、定量给料机构成及工作原理

1、定量给料机构成

定量给料机主要由三部分组成，分别为机械部分、电气控制部分、称量系统。

(1)机械部分：包括皮带、输送架、托辊、滚筒、轴承、皮带清扫器等，主要构成了定量给料机的运输系统。

(2)电气部分：电机、减速机、变频器、跑偏开关、电气控制柜等，主要构成了定量给料机的传动系统。

(3)称量系统：电子秤架、荷重传感器、数字转换器、称重显示控制仪，主要构成了定量给料机的称量与控制系统。

2、工作原理

定量给料机显示控制仪不断的采集荷重传感器信号与速度信号，计算出实际物料的流量，并将实际流量与流量设定值进行比较，如果流量设定值大于实际流量值，控制变频器加速，如果流量设定值小于实际流量值，控制变频器减速，不断的将实际给料值与设定值进行比较，从而控制皮带转速，使得实际流量值趋于流量设定值。

二、定量给料机的选型

定量给料机的系统构成决定了影响定量给料机控制精度的因素是多方面，定量给料机的选型将决定定量给料机的最佳性能，一台性能好的设备离不开一套完善的选型方案、一套完善的选型方案离不开现场的实际调研，定量给料机选型做如下几点分析：

1、下料量

料量是生产控制的目标，任何一台定量给料机都有适应的料量控制范围，一般定量给料机设定料量在量程范围的20%～80%之间时，线性度较好，整体控制精度较高，因此根据生产负荷要求，计算适合的下料范围，确定下料量程是选择一台控制精度高的定量给料机的前提。

2、物料属性

物料是运输的主体，物料的属性基本决定了选用皮带的属性。物料的密度、尺寸决定了选择运输带的宽度，物料的水分、温度、腐蚀性又决定了选择帆布皮带或者抗腐蚀、防粘料的尼龙运输带，物料的形状决定了选择无裙边或者防止物料散落的有裙边带。

3、机械传输系统

机械传输系统主要从皮带性能、称架平衡度、托辊方面进行考虑。首先，要求皮带必须厚薄均匀，保证皮带任何一点与零点均值差别较小，消除皮带自身带来的测量偏差。其次，称架基本保持平衡，以确保各组荷重传感器受力均匀，产生的mv信号更加均等，测量更加准确。再次，托辊振动越小越好，一般要求小于0.03mm，尽量的减小托辊振动给传感器增加额外的负载，减小测量偏差。

4、荷重传感器

荷重传感器将称重辊承受的负荷转换为电信号，提供给称重仪表进一步处理，一般荷重传感器 (托利多) 主要参数如下：

型式：电阻应变式压力传感器。

材质：不锈钢额定输出：2mv/v±0.002 mv/v；不重复性：≤0.01%R.C；滞后：≤0.02%R.C.；非线性：≤0.02%R.C.；蠕变 (30分钟) ：≤0.02%R.C.；零点输出：<1%R.C.；温度补偿范围：-10℃～+40℃；激励电压：5VAC/DC～15VAC/DC；工作温度范围：-20℃～+65℃；灵敏度温度系数：≤0.002%R.C./℃；零点温度系数：≤0.002%R.C./℃；防护等级：IP68；安全过载：150%R.C.。

参数主要从以下几个方面进行选择：环境温度，荷重传感器内部为精密电子元件，一般常温传感器使用温度-20℃～+65℃，如有特殊高温需求，则需要进行说明。其次，零点输出越大，有效测量范围变窄，非线性度越大，测量误差越大，对于零点输出、非线性度均要求越小越好。再次，灵敏度和滞后性，灵敏度高，滞后性小是我们基本的要求。最后，还得考虑到传感器的过载情况，选择合适过载能力的传感器，防止传感器意外损坏。

三、现有的标定方法

1、砝码标定： 将已知重量的砝码置于称量框架的标定架上，执行计量仪表内CW：Weight Check.程序进行标定。该标定方法为静态标定方法，定量给料机称量段上没有物料，不能检验定量给料机的动态运行精度；

2、链码标定：链码标定是在定量给料机上进行静态校验和动态模拟物料流量而设计的一种专用设备。链码在定量给料机表面运行时存在受力不均及拉力影响造成荷重传感器不能实际反映重量的情况，计量偏差波动较大；

3、实物标定：定量给料机按照正常开机情况排料至汽车，记下一段时间定量给料机通过的累计物料重量，汽车接下的物料到汽车衡（地磅）过磅求出净重值，两个值进行比较，得出定量给料机计量偏差值。因该方案定量给料机是在按正常情况运行下料，且汽车衡（地磅）的计量精度为0.1%，远高于定量给料机的计量精度，因此实物标定的准确性最高。但是现场定量给料机往往设计安装位置偏低，导致下料溜子的高度不足、标定车辆行驶道路的限制造成无法进行实物标定；即使可以进行实物标定有时会因为外排料造成粉尘无组织排放，无法满足环保要求；进行实物标定需要汽车运输，汽车衡（地磅）过磅，过程环节多，正常标定需要三名员工操作1小时以上，人工成本及运输成本较高。

四、循环砝码标定方法

综上所述，目前的标定方案均不能达到快速、准确完成标定工作，为解决以上问题。因此需要结合砝码标定与实物标定的优点，开发一种新的标定方案。既能保证标定精度偏差在0.5%以内，且标定工作简单高效。

解决方案是采用标准砝码模拟物料在定量给料机称量段上运动，开发制作砝码循环带动的同步机构，实现砝码在定量给料机称量段上往返运动。

标定装置由挂盘、若干个标准砝码、转轴及链条组成，转轴的一端设置有齿轮，在定量给料机主驱动轴上安装同步齿轮，通过链条传动带动砝码挂盘，转盘与转轴联接，安装在在给料机输出端的正上方，若干个砝码通过软绳砝码均匀分布在圆型挂盘上，标定时砝码运动到定量给料机出料口处时提起，至尾端时放下，通过称量段进行计量。在给料机的前端安装有红外线感应装置，红外线感应装置感应到砝码通过称量段就计数1次，从而可累计通过的砝码重量。

砝码在定量给料机称量段上往返运动，累计通过的砝码重量，与定量给料机的累计进行比较，得出定量给料机计量偏差值。

对原煤秤进行了两种标定方法的比对：

表1 传统实物标定表

实物标定	定量给料机（吨）	地磅 （吨）	计量精度（%）
第1次	4.704	4.63	1.5
第2次	5.006	5	0.1
第3次	5.5	5.49	0.1

实物标定需要转运车一辆；司机1人；现场操作人员1人；计量标定人员1人，共3人，约90分钟完成三次实物标定。车辆接料约15分钟，前往地磅过磅后将物料倒回货场约15-20分钟，每次标定需要较长时间。

表2 本技术方案标定表

循环砝码标定	定量给料机 （吨）	循环砝码计数（单个砝码10.67公斤）	计量精度（%）
第1次	1.715	10.67公斤*160次= 1707.2公斤	0.4
第2次	4.3	10.67公斤*402次= 4,289.34公斤	0.2
第3次	3.83	10.67公斤*358次= 3,819.86公斤	0.27

循环砝码标定：现场操作人员1人；计量标定人员1人，共2人，约45分钟完成三次循环砝码标定。精度符合0.5%以内的要求；采用循环砝码标定工作效率较实物标定高，同时不存在外排物料，没有粉尘无组织排放。

综上所述，循环砝码标定工作效率较高，同时具备环保因素。

结论

现阶段我国工矿企业生产水平的提升，对性能可靠的计量与配料设备依赖性增强。在此背景下，为了优化定量给料机的使用功能，保持其良好的应用效果，并提升这类设备的潜在应用价值，则需要加强其精度影响因素分析，加强定量给料机的循环砝码标定方法研究，提升定量给料机的运行水平，实现对该设备的科学使用。

该技术已经取得实用新型专利受理，申请号：202120035171.3

参考文献：

[1]李海强，张伟超.定量给料机稳定配料技术研究与应用[J].河南建材，2019(04)：33-35.

[2]鹿建森.定量给料机精度的影响因素及日常维护分析[J].中国标准化，2019(04)：205-206.

[3]石仁. 如何保证定量给料机的实用精度[N]. 中国建材报，2016-08-02(002).