给煤机皮带秤存在误差原因分析报告

 给煤机皮带秤存在误差原因分析报告

刘志超,郭欣

刘志超  身份证号码：1523211986****271X

郭欣身份证号码：1528241983****7238

    给煤机由控制系统（计算机）自动标定，简单、方便、快捷。控制系统内标定程序配合光电探头、标定等专用设备，自动检测皮带的“皮重”（称重零点）、皮带速度、皮带长度、秤重满度（量程）等系数，再控制系统自动计算标定精度、修正内部参数、判定是否合格。标定过程各参数全部由控制系统自动采集不需人工输入，即保证了数据的可靠性也保证了数据的真实性。

一、给煤机称重原理

给煤机称重系统由称重传感器、A/D转换器、机械部分组成，其通过称重传感器测量单位皮带长度上煤的重量，同时通过测速传感器测出电机转速并转换成皮带的转动速度，两者相乘即得到给煤率。

公式如下：

    单位重量（ Kg/M ）* 皮带速度（ M/SEC ）＝给煤率（ Kg/SEC ）。

其中，称重信号由两个支撑着称重辊的称重传感器产生，其通过A/D转换成二进制数字信号。而称重辊两侧的称重跨距辊则精确地定义出了称重物料的皮带长度两个传感器相加后减去皮重，其结果与跨距系数相乘（给煤机标定时得出），即可得到单位皮带上的物料重量。电机的转速通过电机轴相连的测速传感器发生的脉冲频率决定，这个信号通过转换电路转换成数字信号，它与速度系数（标定值）相乘即得到皮带速度。最后皮带速度与物料重量相乘后得出给煤率。然后这个结果与给煤率的设定值比较后得出误差信号对速度控制器进行控制。

根据上面，公式可以重新写成：

    给煤率=跨距系数*（ 实时重量的 AD转换值-皮重系数）*速度系数*实时转速

其中，跨距系数其为量程标定时得出，跨距系数=两个砝码总重／（跨距长度*砖码总重的AD转换值）

    皮重系数为零点标定时得出，皮重系数=皮重的AD转换值

    速度系数为零点标定时得出，速度系数=皮带速度／电机转速

从这里，我们也正好能看出给煤机标定的目的和作用。

二、给煤机标定的四大条件

从上面的原理可以看出，要想得到精确的给煤率，就必须保证皮重系数、速度系数、跨距系数的准确性，而提供这三大系数的给煤机标定的过程就必须准确可靠。通过对给煤机系统的学习，可以得到给煤机标定的条件。

1、称重系统

称重系统由多个部分组成，但最主要的是称重传感器和机械部分，机械部分是整个称重系统的基础，对给煤机的精度影响非常大。在标定前，我们必须认真检查下面几个部分。

（1）三辊要用水平尺校验，误差要≤士0.05mm；

（2）三辊要牢固、要光滑，且都要碰到皮带，都要转；

（3）三辊的润滑油要正常；

   （4）皮带不能跑偏，要拉紧在标准位置，不能打滑；

   （5）驱动轮和张紧轮不能松动；

   （6）称重传感器要处于垂直状态。且在 LOCAL 运行时，自检 【09】 JOG1和 JOG2 都在850-1100左右,且相差控制在要在50内，使基本保持平衡。

（7）皮带或托辊上确保无煤。

2、测速传感器

测速探头要正常。我厂转速设定值为1000 rpm，在 LOCAL时按键即可看出转速，应控制在士5rpm范围内。

3、输入卡 A l

输入信号转换器的功能是将用户燃料命令4-20mA的标准信号转换为0-10kHz频率信号，以便与CPU连接。校正输入卡Al时，DCS 发送最小和最大模拟命令信号，模拟命令由Al卡转换为频率。此时应检查 Al卡是否有缺陷，线性是否正常。

4、输出卡 A3

它的功能是将给煤率以 4-20mA的标准信号送至DCS画面。校正输出卡A3时，调整频率使DCS给煤率反馈精确到4-20mA并储存。

三、给煤机标定

1. 需要校准的时间

·给煤机首次启动时；

·初始运行一个月后；

·以后每运行满六个月；

·更换或调整过称重辊 、更换称重传感器后；

·更换CPU板、控制程序后；

·更换皮带后。

2. 准备工作

·关闭给煤机进口阀、卸空皮带；

·关闭密封空气源；

·关闭出口阀，停转给煤机；

·打开给煤机侧边和端部的所有入口门；

·适当调节皮带张力和运行轨迹；

·在靠控制柜侧的皮带裙边上按周长等分贴四张定向反光纸；

·核实反光纸间距大于校准探头跨距；

·校准称重辊高度。

3. 步骤和目的

    校准分两步完成：

 3.1 第一步：

    3.1.1消除系统皮重，包括称重辊重量、称重传感器组件和给煤机皮带重量，得到皮重系数。

    给煤机皮重的去除是通过皮带正好转两圈后测量称重系统的平均输出值然后将此重量从称重总量中扣除而实现的。皮带上无煤空转时，它产生一个0平均值分配到总重量中。正常运行时，控制柜自动将皮重从所测量的总重量中减掉。这样，只有皮带上的物料重量才被反映为累加重量并显示出来。

3.1.2测量皮带速度以及皮带速度与电机速度之间的比值关系，得到速度系数。

在对空载皮带称重的同时，皮带速度也在进行精确测量，它是通过测量皮带上的一个反光纸通过两个固定点所需时间来完成的。这个参数要测量多次，以确定其可重复性并对皮带的厚度带来的变化加以补偿。用这个数据计算出皮带速度，建立皮带速度和电机转速之间的对应关系。给煤机运行时无皮带打滑现象，因而皮带速度与电机平均转速的比率是一个常数，该比值存储于储存器中，这样对于任何电机转速都可计算出皮带速度。

    3.2 第二步：

用己知的硅码去校准称重传感器的输出，得到跨距系数。

测量了皮重之后将己知重量的砝码加到称重辊上，由控制柜控制皮带恰好转动两圈测量称重传感器的平均输出值，这个经过定度的称重跨系数被存储于储存器中用于精确地计算皮带上物料的重量。

4. 标定程序

4.1 零点标定

开始标定的第一步，测量皮重和皮带行程。按下：CAL l。

给煤机开始在微处理机的控制下运行。观察到 LOCAL（就地）方式的 LED（发光二极管）发光，验证标定过程按下面的方式进行：

1）显示器清屏，＜CAL（标定）1＞初始化将在显示器的顶行出现两秒钟。

2）皮带驱动电机转动 25 秒后稳定在标定转速上。然后显示器内容改变为：

    Tare and Belt SPEED Factor（皮重和皮带速度系数）

HH:MM:SS（时：分：秒） Stabilizing（稳定）  ＠XXXX RPM（转速）

    此处的 HH:MM:SS（时：分：秒）表示了预计的标定时间，xxxx 表示先前编程时输入SETUP（设置）01 中的标定转速。

标定时间只是基于上一次完成CAL（标定）1 时的参考值，它并不影响标定，如果皮带、CPU 板或 EEPROM 已经更换时，这个时间可能不是正确的。

3）电机转速稳定后，通过标定探头 A 的第一个反光纸使显示器内容变为 ：

    Tare and Belt SPEEDFactor（皮重和皮带速度系数）

HH:MM:SS（时：分：秒）     Pass #1 Timing（计时）

HH:MM:SS（时：分：秒）开始倒计数至 0。

反光纸经过标定探头 B 时，显示改内容变为

    Tare and Belt SPEED Factor（皮重和皮带速度系数）

HH:MM:SS（时：分：秒）      Pass #1 Done（完成）

而后，每一个反光纸经过标定探头A 时显示 “TIMING＂而数字增加 1，经过标定探头 B 时则显示 “DONE ”。第8 个反光纸经过标定探头 B 时，显示变为：

     Finishing Be民Revolution （皮带完成转动）

HH:MM:SS （时：分：秒）   Pass #8 Done （第 8 点完成〉

4）随着第 9 个反光纸通过标定探头 A，皮带正好转过了两周 （如果使用两个反光纸则转过了四周）。驱动电机停止，显示器上显示 8 次皮带速度测量的重复性误差的百分数，仅显示 4.5 秒。

          Dev. 0.20%

标定 1           偏差

Good Values  = 8

      良好值 = 8

随后，显示器显示出了 CAL（标定 1的标定值

                 Tare factor NNNNNNN  

标定 1                    皮重系数  NNNNNNN

SPEED factor O.XXX        to SAVE

    速度系数 0.XXX           确认    保存

其中NNNNNNN 是皮重系数，xxx 是由控制器存储的转速系数。按 ENTER（确认）键保存新的测量值。

5）如果误差大于规定极限，显示为：

          Dev：0.70%      Bad!

标定1          偏差：0.70%     不良

          to reCAL        to QUIT

确认            重新校准         退出     退出

按 ENTER（确认）重试一次。

如果 CAL（标定）1的皮重系数和皮带长度测量是成功的，可执行下一步。

4.2 量程标定

按 CAL（标定）2 开始标定的第二步，显示器上出现：

Add CALIBRATION Weight（增加标定砖码） of XXX.XXX Lbs

    将标定硅码分别挂到两个称重传感器上。

    开始称重传感器量程校准。按下 ENTER（确认）键。

1）显示器清屏，＜CAL（标定）2＞初始化将在显示器的顶行出现两秒钟。皮带驱动电机转动 25 秒后稳定在标定转速上。然后显示器改变为:

                           Span Factor

标定 2                             量程系数

HHH:MM:SS       Stabilizing  ＠XXXX RPM

时：分：秒       稳定化      ＠XXXX转速

此处的 HH:MM::SS（时：分：秒）表示了预计的标定时间，XXXX表示先前编程时输入SETUP（设置）01中的标定转速。注意标定所用的时间是一个参考值。延时后，显示器开始对 8 个通过的反光纸进行计数。

2）第 9 个反光纸通过之后，给煤机驱动电机停止，显示器上显示：

                  Dev. 0.20%

标定 2                   偏差 0.20%

Good Values   =  8

       良好值 =  8

显示器给出了CAL（标定）2 的标定值：

                  Span factor NNNNNNN

标定 2                      量程系数 NNNNNNN

SPEED factor    O.XXX      to    SAVE

速度系数        0.XXX        <确认>      存储

其中NNNNNNN 是存储于控制器的量程系数。注意 xxx 只是一个参考数，它不存放于 CAL（标定） 2 中。按 ENTER（确认）键保存新的测量值。

4.3 标定检查

将当前的标定与前次的标定相比较，操作者可以确定标定的重复性如何，以及系统当前状态与前次标定时状态之间有什么改变。输入下面的命令时，微处理机显示器将显示出两次标定之间的变化百分比。

4.3.1 为了比较皮重百分比变化，按键进入SELF TEST（自检）01。

4.3.2 为了比较皮带行程百分比变化，按键进入 SELF TEST（自检）02。

4.3.3 为了比较跨距百分比的变化，按键进入SELF TEST（自检）03 。

以上三个标定检查的变化百分比最大可为土 0.25，如果它们超出了这个极限，检查标定砖码在称重传感器上的悬挂是否与其它部位相碰或其它异常的机械条件，然后重复整个标定过程。

5. 称重辊调整

    为获得精确的称重精度，每侧称重辊和两个称重跨距辑应在同一平面内，其平面度误差不大于土0.002 英寸（±0.05mm）。

5.1 将校准砖码挂到两个称重传感器上。

5.2 紧靠皮带的边上通过给煤机的入口端检修门插入检尺，其机加工表面放到称重跨距辊和称重辊上。

5.3 在检尺机加工表面与称重跨距辊和称重辊的三个接触面之间各插入一个 0.005 英寸（0.127mm）的垫片。

5.4 松开锁紧蝶母，转动调整块降低称重辊。

5.5 缓慢转动调整块升起称重辊，直到垫片与检尺和称重辊两者接触（滑动配合〉，然后拧紧锁紧螺母。

5.6 用相同方法调整给煤机另一面的称重辘。

5.7 取出检尺并卸下校准砖码。

5.8称重辊调整之后必须重新校准给煤机。

四、误差分析

表一   实煤比对数据记录表

表二   给煤机皮带秤校验数据

通过表一数据，我们可以直观的得出给煤机和翻车衡的的测量偏差，不考虑两种衡器的精度和比对过程的系统误差、附加误差，但至少反映出来给煤机测量的相对趋势，例如1A给煤机相对偏高，1F给煤机相对偏低。

通过表二数据，我们可以看出这次标定与上一次标定数据之间的变化情况。皮重系数表示皮重的变化情况，速度系数表示皮带长度的变化情况，量程系数表示跨距重量的变化情况。

由表二知道，A给煤机皮重系数变化百分比为-3.81%，速度系数变化百分比为1.14%，量程系数变化百分比为-0.08%；F给煤机皮重系数变化百分比为-0.29%，速度系数变化百分比为0.06%，量程系数变化百分比为0.65%。

本次标定时重新调整了称重辊的水平间隙，它的变化会对皮带皮重和速度产生较大影响，甚至影响到标定数据的正负变化，因此本次标定系数变化率已经无法表示皮带秤的两次标定实际变化情况，只能作为分析参考。例如：根据皮带秤称重原理：给煤率=跨距系数*（ 实时重量的 AD转换值-皮重系数）*速度系数*实时转速；可以看出A给煤机皮重系数降低3.81%，速度系数增加了1.14%，假设称重辊调整引起的误差方向相同，根据公式得出给煤率一定增大了。

1、跟其它计量工具一样，皮带秤是一种计量器具，它测量是否准确是需要和一己知标准做比较，因此它准与不准是相对的不是绝对。在现有的条件下，我们唯一能采用的方法就是实物测量，就是以翻车衡称重煤量为基准进行标定。由于翻车衡称重煤量是以轨道衡为基准进行测量，不可避免存在偏差。电子皮带称显示值受皮带速度影响较大，尽管每次标定前都空转皮带进行速度矫正及去皮，但还是受实际运行工况影响，如皮带跑偏或者涨紧不合适、打滑虽不影响运行，却影响了皮带秤的测量。正因为如此，即使测量实物重量相同但皮带秤的示值也不相同。同时电子皮带秤跟其它电子仪器仪表一样都需要有一个工作环境温度，不同的温度、湿度对其都有影响，正是因为如此热工表计需要在标准室中校验，实际工作环境下都要发生漂移，漂移的大小与环境温度、湿度有关。入厂煤皮带秤和给煤机皮带秤均安装在现场，其工作环境难以保持不变，产生飘移不可避免。

    对于给煤机皮带秤的偏差还存在两个原因：来煤经过导料槽、落煤筒、碎煤机等送到皮带上，在此过程中若落煤筒内有粘煤必将同时送到皮带上，按此值用校秤必将造成秤显示偏低；在此过程中若落煤筒内煤没有全部送到皮带上，按此值校验皮带必将造成秤显示偏高；给煤机皮带秤精度为0.5%，且为砖码标定，但实际精度无法进行测量判断。且其控制部分为电子产品，漂移问题在所难免。

2、称重传感器、秤体支架及称重托辊的安装不规范，造成称重传感器异常受力，从而使皮带称测量不准。电子皮带秤的称重传感器接在称重辊上，而称重辊由皮带摩擦带动，如果称重辊上皮带涨紧不合适、打滑或者跑偏，称重辊与跨距滚水平角度不符合要求，称重支架上有残留物料……，根据皮带秤称重原理可知：这些因素会引起皮重系数和速度系数等标定参数不准，也会引起运行中的测量误差，给计量的准确度造成极大的影响。

本次给煤机皮带秤标定，检查发现给煤机称重辊平面误差都不同程度超标，其中实煤比对时偏差较大的1A、1F给煤机平面误差最大，超到2mm。

3、称重传感器使用时间过长，现场环境较差，造成元件老化，敏感元件长期受力弹性下降，测量精度降低；可能会出现输出信号不稳定，线性差；空载时，输出信号过大；输出信号零位飘移；重复性差等等故障现象。给皮带称的测量准确度和稳定性造成极大的影响。

4、给煤机皮带秤标定程序不规范，计量器具不精确，造成附加误差。

    5、给煤机给煤均匀性，皮带速度，皮带输送机的断面形状，皮带输送机的倾角，托辊的安装，皮带拉紧装置的调节精度等也会对皮带秤的测量精度造成重大影响。

综上，实煤比对的两种称重衡器，由于工作原理、测量精度等不同，中间环节不可控因素较多，存在较大误差，这是翻车衡和给煤机测量数据偏差大的一方面原因；给煤机称重辊平面误差较大，个别严重超标，这是给煤机误差大小不一致，存在标定和测量误差的主要原因；由于称重跨距为914.4mm，即皮带称重的实际有效距离较小，极易受外界因素影响，皮带自身的物理特性也是造成给煤机测量存在误差的重要原因；称重传感器使用时间过长，现场环境较差，造成元件老化，敏感元件和变换元件长期受力性能下降，测量精度降低，也是给煤机测量存在误差的重要原因。

五、提高电子皮带秤测量稳定性和准确度的具体措施

    从上面的分析可知 ，要提高电子皮带秤测量稳定性和准确度主要 应从提高称重传感器和速度传感器的质量及其安装质量；电子皮带秤的检定等多个方面着手，具体措施如下：

1、由于实煤比对时，使用的是两种称重衡器，由于工作原理、测量精度等不同，中间环节不可控因素较多，存在较大误差，比对数据可以作为趋势分析或测量参考，不应作为煤量称重准确性依据。从设计角度来说，给煤机是作为锅炉燃烧实现自动控制的主要设备，而不是计量器具。

如需将翻车衡作为煤量称重标准，给煤机标定只能作为辅助手段，通过煤量实际比对数据调整给煤机参数，进而实现给煤机皮带秤实物标定。此时，应考虑翻车衡校验记录和称重精度，并对实煤比对中间过程严格控制，降低中间过程产生的误差，最大可能提高数据真实性和准确性。

2、速度传感器应安装牢固，称重传感器的安装、托辊的安装，皮带拉紧装置的调节必须严格按说明书的要求进行，并达到测量标准。每次皮带秤标定时，必须检查称重辊水平误差，严格控制在合格范围内。机务专业应定期调整皮带涨紧装置，保证皮带运行轨迹正常。

定期检查称重传感器托辊转动情况，防止托辊轴承卡涩，造成称重传感器异常受力损坏，影响测量精度。

定期对秤架上的残留物料进行清扫，避免秤架上的残留物料过多影响测量精度。

    3、称重传感器使用时间过长，现场环境较差，造成元件老化，敏感元件长期受力弹性下降，测量精度降低；可能会出现输出信号不稳定，线性差；空载时，输出信号过大；输出信号零位飘移；重复性差等等故障现象。因此，应定期对称重传感器进行检查，发现问题及时更换。根据现场使用年限及实际情况，应逐步更换老化传感器，以便提高皮带秤标定及测量精度。

4、给煤机皮带秤标定时，严格按照说明书及规程操作，并采用多次标定来降低系统原因引起的重复性误差；将标定用的反光板数量由原来的2个增加至4个，提高标定数据的稳定性；联系有资质的计量机构，对标定砝码进行称重测量，已校准皮带秤标准重量；缩短皮带秤校验周期，由原来半年一次改为一季度一次，降低误差提高精度。

    5、机务专业加强给煤机维护及检修工作，提高技术水平，定期保养，消除给煤机输送系统存在的不影响设备运行但对称重系统长期计量影响较大的问题。

6、秤架定时打扫，防止积尘。计量托辊的转轴处应定时涂抹润滑油，并防止积尘。否则将严重影响称重精度。

7、称量区间（一般指秤架及其前后各三组固定托辊间的区域）的托辊，尤其是称重托辊及其前后各一组固定托辊，若发现运转不灵活，或径向误差大于0.5mm时，必须及时调整或更新托辊。

8、若无重力型皮带张紧装置，则需人工随时调整尾轮装置，以使称重托辊上皮带所受张力较为恒定，提高计量精度。

9、为提高系统的计量精度，一般要求每周校零一次（如利用自动校零功能，则每次送料前让皮带空转数圈即可），每半个月进行一次实物或链码标定。

10、更换荷重传感器后，必须重新调整，重新标定。

11、二次仪表应设专人维护使用，最好另设保护外罩，以防他人因不懂仪表操作而损坏或造成误操作，丢失有效数据。

12、仪表可以24小时连续工作，一般不要断电。断电后重新送电应先开启仪表再开启皮带机。

13、为了提高二次仪表的精度，应在二次仪表预热半小时后，再进行校正、调试工作。

  六、皮带秤故障排查

1、零点漂移

1．1检查现场秤架有无积尘积料有无石块卡在秤架内。皮带上是否粘料，如有上述现象必须清理干净。

1.2 皮带机由于物料的湿度特性，输送机环形皮带伸长联系本岗位人员调整皮带拉紧装置。

2.显示偏轻或偏高或不稳定

2.1检查现场称量区间的托辊，尤其是称重托辊及其前后各一组固定托辊，若发现运转不灵活，或径向误差大于0.5mm时，必须及时调整或更新托辊。

2.2检查称重区域结构是否变化，即是否减少、增加托辊、支架等，若有应恢复原来状态。

2.3检查现场接线是否牢固，焊接处是否可靠是否有电力设备或动力电缆干扰如有上述情况立即消除。

  2.4如果是链码校验，链码必须保证要长出皮带秤前后各一个托辊。

3．显示流量为零或最大

  3.1检查传感器供桥电压线阻值是否为380-420欧姆左右，信号线阻值是否为350-360欧姆左右，传感器信号输出为2.5-3.8mVC之间超过12mV以上，对其进行调整调整无效则更换传感器。

  3.2控制器参数是否异常，如发现异常重设参数。

  3.3控制器14# 16#端子有无4—20mADC输出，若无则为输出放大板故障需修理或更换放大板。

总之，对计量给煤机煤量的准确测量是比较困难的，虽然电子皮带秤是一个高精产品，要想一点没有误差是不可能的，但是要我们在平时的工作中多注意细节，把工作做细、作精，逐步改进方式、器具，计量给煤机电子皮带秤测量稳定性和准确度是可以得到保证的。