配料秤系统计量误差的分析及改造

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引言

现代的冶金、化工、食品、建材等企业越来越重视生产配料，在很多时候，配料准确度的优劣决定了产品质量的好坏和生产效益的高低。而在配料生产过程中，原料称重的控制是最重要的环节。原料称重控制的准确度及可靠性是整个配料控制过程的关键部分。

目前市场上配料秤产品最突出的缺点就是计量误差较大，无法保证高效生产对物料计量误差的要求。大部分产品说明书标注的计量误差是±1%～2%，而在实际的使用环境中，运行中的计量误差通常在± 5%，甚至更高。

在线的配料系统采用的称量装置通常分为集传感技术、电子技术和计算机技术为一体的电子秤和集电子技术与核子技术和计算机技术为一体的核子秤。

由于各自的工作原理即配料模式不同，其生产适用性和准确度也大不相同。自动化配料系统的配料模式分为静态配料模式和动态配料模式，包括静态计量、电子皮带秤计量、核子秤计量等，各种模式分别适用于不同的应用现场。通常静态配料模式一般采用料斗秤，按静态计量准确度标准应为允差±0.1%。我厂东方铜业公司鼓风炉主要是静态配料系统；动态配料模式可采用电子皮带秤或核子秤，按动态计量的准确度标准应为允差± 1。

我厂精锌冶炼厂二车间、制团3# 系统、制团4# 系统都采用动态配料模式。精锌冶炼厂二车间的配料系统一直采用电子皮带秤担负着煤、矿的计量任务。但近年来，由于设备技术状况、使用环境等因素的影响，致使计量失准，工艺参数严重超差，极大地影响了配煤比合格率，影响了我公司的经济效益。

1 动态配料系统结构及计量误差分析

(1) 电子皮带秤的构成及工作原理

电子皮带秤一般由机械秤架、称重传感器、测速传感器、称重显示仪表等四部分构成。当皮带输送物料时，称量段上的物料重量通过皮带称量托辊载台作用于称重传感器，称重传感器将重量信号(mv 级)送入运算器,经过放大、滤波、A/D 转换等变换成数字信号。装在回程皮带上的测速传感器把皮带运行的速度信号转换成脉冲信号，送入运算器。

运算器将两个信号进行乘积运算，从而得出物料的重量累计值及瞬时量并显示。运算器的计算方法一般有积分法和累加法两种数学模式。

(2) 误差原因分析

由皮带秤结构原理及重量累积值的计算方法可知，它的计量准确度是由称重传感器与测速传感器所检测到的单位长度上的物料重量以及皮带运行速度决定的。

在实际称量过程中，由于称重托辊的非准直度，皮带张力及皮带运行阻力等“皮带效应”的影响，使得皮带秤具有由其组成结构及工作方式决定的计量误差。它的现场安装与使用也是引起计量误差的因素。因此，皮带秤的计量误差可分为以下几个方面：

1) 称重力误差

称重力误差是皮带秤误差分量中最主要的部分，它主要由称重托辊的非准直度及皮带张力变化引起。

2) 皮带速度误差

皮带速度误差主要由测速传感器、皮带跑偏引起的。

3) 信号处理误差

信号处理误差是显示仪表对称重传感器与测速传感器的输出信号进行放大、滤波、A/D 转换等处理运算过程中产生的误差。

4) 校准误差

校准误差产生的原因：

①校准方法与校准周期

②校准时皮带秤与皮带机系统的工作状况与日常计量时的状况之间，存在着诸如皮带张力、皮带转圈数等方面的差异。

5) 环境影响误差

环境影响误差主要由温度、湿度、振动和电磁干扰等引起。

2 改造方案

通过以上对皮带秤计量误差产生的原因的分析，结合配料系统现场的实际，我们对配料1#、2# 系统的煤秤、矿秤提出了新的改造方案。

(1) 皮带秤秤架

通过皮带秤的物料重量，首先需要用称量框架把物料重量传递给称重传感器，并且要求它仅传递物料对皮带的垂直作用力，而不把任何水平分力传给传感器。因此，皮带秤架的结构与运行状况的变化，都会引起称重力误差。

原皮带秤采用XE1 型秤架。该秤架靠机械杠杆传递力，结构复杂，可靠性差，受力不合理。由于支点摩擦力矩的存在，皮带载荷时杠杆挠度对计量托辊位移的影响，特别是由于现场环境较差常导致计量箱内支点、杠杆和传感器积尘。这些因素使秤架很难将皮带载荷按一定比例传递给传感器，造成mv级信号偏差较大。

现在我们选用XE2 型悬浮式秤架。该秤架结构简单，安装方便，无支点，无杠杆，四支传感器安装在皮带下方，被测物料经皮带和称量框架直接作用在传感器上。而且秤体采用封闭联接，无任何积料、卡料之处，无需现场维护。

计量托辊采用多托辊组。其特点：有效称量段长，皮带不均匀荷重、皮带跑偏等对称重准确度及稳定性的影响较小。根据现场工况条件和生产要求，皮带秤的主要设计参数如表1 所示。

(2) 称重传感器

称重传感器是皮带秤力与电转换的核心部件，它的形式和性能指标决定了测力的准确度，也是引起称重力误差的一个主要因素。

1) 称重传感器数量

原电子皮带秤装有一支传感器，运行过程中因皮带跑偏、物料在皮带上堆积偏向一侧引起偏心载荷，影响准确度。根据现场输送机运行的实际情况，我们选用四只传感器，四只传感器采用并联工作方式。保证称量准

确度。

2) 称重传感器量程

为保证皮带秤称量结果的准确度，克服传感器在低量程段线性度差的缺点，传感器的量程应根据皮带秤的最大流量来选择。在实际工作中，要求传感器的有效量程（皮带秤最大瞬间荷重）介于最大量程的20％～80％之。通过对传感器受力分析，根据力矩平衡原理，传感器量程选择如表2 所示。

(3) 显示仪表

用CFC-200 演算器取代EH-775 演算器。CFC-200 演算器没有模拟调节部分，用数字就能调节零点和量程，一次调整就能记忆，能够很容易的进行高精度的调整。重量信号的输入，通过高分辨率的A/D 转换器，以25 次/ 秒的速度取入CPU，能保证± 0.1％的直线性。另外由于采用了长线比例补偿，能保证高精度测量。

(4) 校准方式

目前，皮带秤的校准方法有：挂码校准，链码校准和实物校准三种。其中挂码校准与链码校准只能在一定条件

下校验皮带秤的重复性而不能确定皮带秤的准确度。实物校准则不同，它的实质是化动态为静态的一种校验方法，是皮带秤量值溯源的最准确的方法，校准结果真实可靠。皮带秤是对动态物料进行连续累积称量，它的准

确度的保持，依赖于频繁的日常校准工作。我们采取了责任追究、日常巡检、加大实物校准力度、缩短校准周期和加强技术培训等措施，确保皮带秤的准确计量。

(5) 改善环境条件

仪表室加装空调，确保温度、湿度指标达到仪表正常运行的要求。皮带秤安装地段远离振动源。仪表电缆敷设远离三相交流电源及大功率的电磁设备。

3 方案实施

(1) 系统安装

由输送机的结构原理可知，驱动轮处张力较大，因此在保证称重结果不受输送机尾轮影响的前提下，皮带秤应安装在靠近尾轮的直线段上，并与下料口的距离不小于额定速度时皮带1S 移动距离的2～5 倍。

(2) 调试

1) 零点校准

根据规程要求，电子皮带秤零点校准时，皮带空载运行整数圈后，仪表显示的零点允许值应按如下的方法计算（以煤秤为例）：最大瞬间荷重：30kg有效称量段长度：2m

皮带全长：12.78m

皮带整圈数：4

计量精度：± 0.5%

根据皮带秤参数计算可得：

煤秤：零点允许值=30/2×12.78×4×(±0.5%)=3.8(kg)

具体测试结果如表3 所示。

2) 实物校准

分别用最大流量40%和80%的物料校验(物料量为该皮带秤最小刻度的1000倍以上的重量)，结果如表4所示。

3) 挂码校验

由于实物标定所需要的设备、人员都比较多，费用比较大，所以每次实物标定以后，我们都用挂码的方法来取得经验值，以后都用这个经验值来考查该秤的计量精度（除非发生了特殊的机械故障）。准备负荷率相应的检棒，重量计算方法如下：检棒的重量= 最大瞬间荷重× 40%（80%）

将相应的检棒放在称量框架上，进行校验，同时计下仪表示值，重复几次，取平均值作为该检棒的经验值。具体数据如表5。

4 运行及效果分析

皮带秤系统改造完毕投入使用以后，经过一年多的运行，状态良好，工作流量比较稳定。在日常运转过程中，两台皮带秤均运行在有效称量范围内。经过多次抽查，挂码校准结果均在误差范围内。如表6 所示。系统稳定可靠。

5 结束语

通过这次技术改造，提高了电子皮带秤的计量准确度，为工艺平稳操作提供了可靠的数据依据。同时降低了故障率，提高了工作效率。实践证明，这次改造是成功的，为企业的节能降耗提供了有力的保障，达到了预期的效果。

路飞

路过，学习啦

luxichang

正需要这方面的东西，谢谢了。

chinalmmc

对饲料加工厂有指导意义

滇中红塔

学习了，有机会试一下

xingfudeweidao

正好学习一下，谢了