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技术丨定量给料机精度的影响因素及日常维护

2022-11-14 17:56:36

定量给料机精度的影响因素及日常维护

1 前言

定量给料机是工矿企业用于计量和配料的重要设备,关系到产品的产量和质量。影响定量给料计量精度的因素有很多,就产品本身而言,分为机械和电气两个部分;就使用角度而言,取决于定量给料机的选型、安装位置和安装质量以及日常维护使用和日常保养等几个方面。2 定量给料机工作原理

定量给料机通过称重秤架下的称重传感器对经过皮带上的物料进行重量检测,以确定皮带上的物料重量;通过装在尾部滚筒或旋转设备上的数字式测速传感器连续测量给料速度,该速度传感器的脉冲输出正比于皮带速度;速度信号与重量信号一起送入皮带给料机控制器,产生并显示瞬时流量。给料控制器将该流量与设定流量进行比较,由控制器输出信号控制变频器带动电机进行调速,实现定量给料的要求。3 系统的组成

3.1 定量给料机的机械部分

定量给料机机械部分包括秤架(包括安装支架)、手动挂码校验装置、防跑偏装置、头部刮板、内外清扫装置、张紧装置(包括自动张紧装置)、配料秤的密封罩、支撑架、胶带、托辊、辊筒、结构件(卸料漏斗、拖料漏斗及手动调节阀门等)及减速机。

3.2 定量给料机的电气部分

定量给料机电气部分包括称重传感器、速度传感器、称重控制器、变频器、调速电机、现场转换开关、现场开停按钮及指示灯、接线盒及连接电缆(称重传感器、速度传感器与控制器之间的连接)和通讯连接设施(控制器与上位机DCS之间的连接)。图1为定量给料机的结构和功能示意图。

(1)主动滚筒:主动滚筒由减速机电机拖动,进而带动皮带转动。

(2)从动滚筒:通过调节张紧滑座的螺丝,改变从动滚筒的位置,可以调节皮带的张紧和跑偏。

(3)十字簧片:为秤体和称量框架的支点。

(4)张紧滑座:可用于调节皮带张紧和跑偏的机构。

(5)称量框架:给料机的传力机构,将皮带上的物料负荷信号均匀地传输至称重传感器。

(6)自动张紧装置(张紧滚轮):使皮带保持一定的张紧度,并使皮重在很小的范围内变化。

(7)下料斗:调节料斗上的闸门开度和开口形状,可改变皮带上的料层厚度和形状。

(8)电机减速机:定量给料机的驱动装置,有的带有测速装置,有的测速装置安装在从动轮上(我公司B线测速装置在驱动装置上,A线测速装置安装在从动轮上)。

(9)称重传感器:将皮带上的质量转换成电信号传输给定量给料机的控制器。另外,秤体的上表面分布着许多小托辊,根据其功能分为承重托辊(在下料口位置)和称重托辊(在出料口位置)。多数秤体上还装有防跑偏装置和内置、外置清扫装置(用于清扫皮带两个面上粘附的物料)。4 影响定量给料机计量精度的主要因素

定量给料机本身的精度是由设备制造厂家决定的,除秤体的工艺制造水平外,定量给料机误差主要表现为皮带载荷(物料荷重)测量误差,皮带速度测量误差,仪表转换及控制运算误差,日常维护中的零点变化、皮带张力及变化、皮带刚度不均、皮带质量不均、水平力变化、物料不稳等所导致的误差。4.1 现有称重机构模型的两种主要方式(1)杠杆式(十字簧片作为杠杆支点,我公司A、B线所有定量给料机采用此模式)。杠杆式秤架秤体大,水平面方向的表面积大,大面积积灰易导致零点误差。

(2)直接承重式(一般用四个传感器,我公司混合材输送计量,A、B线熟料输送计量采用此模式)。直接承重式皮带秤采用被称为三无的直接承重式秤架结构,即无杠杆、无支点、无平衡配重,也就是没有称重承载器,不存在支点磨损问题;直接承重式秤架水平方向的表面积小,积灰量小,积灰引起的零点误差小。4.2 称重和测速传感器精度等级误差

称重和测速传感器精度等级高,则其计量精度就高;反之,则其计量精度就低。选备件时需注意:一般用于配料的场所选用精度等级要求不高的称重和测速传感器,而用于计量考核的场所选用精度等级要求较高的称重和测速传感器。4.3 荷重和测速信号的放大和传输误差

由电子元器件实现称重和测速传感器的信号转换和传输,电子元器件各项参数的零点漂移及信号在传输过程中的衰减、干扰等会影响计量设备的计量误差。选用一块质量高、控制精度高的计量控制仪表,对减少计量误差至关重要。一般而言,进口仪表如申克、西门子等计量控制仪表其精度等级比国产仪表要高,但其价格也较贵。整体而言,与国产仪表相比,进口仪表性价比较高。4.4 皮带速度测量误差

常用的皮带速度检测方式有以下三种:

(1)在定量给料机主动轮的传动轴上安装齿轮盘脉冲测速传感器(我公司 B 线定量给料机采用此模式),以脉冲个数来代表实际的皮带速度V。

(2)在定量给料机从动轮的传动轴上安装编码测速传感器(我公司A线定量给料机采用此模式),同样以脉冲个数来代表实际的皮带速度V。

(3)取变频器上的反馈速度来代表实际的皮带速度V。

第一类测速方式:由于受测速齿轮数量限制,其采样间隙时间大,采样脉冲个数少,同时由于安装测速脉冲传感器受距离测速齿轮的间隙、秤体震动、皮带打滑等因素的影响,往往会造成采样速度失真(测不到速度)或产生采样误差,因此此类测速误差最大。

第二类测速方式:在从动轮上安装光栅编码测速传感器,其脉冲基数高,分辨率提高,速度精度大幅提高,但由于慢速运行时脉冲数相对满量程变得很小,从而降低了速度计量精度,尤其是小流量或皮带物料料层较厚时,这个问题显得更加突出。相比定量给料机的变频器工作情况,假定变频器以全速 50Hz 运行时每秒有1 000个脉冲,其速度分辨率为0.1%;以 25Hz 运行时,则每秒有 500 个脉冲,其速度分辨率为 0.5%;以 5Hz 运行时每秒有100个脉冲,其速度分辨率为 1%。由此可见,只有皮带转速比较高的定量给料机的测速精度比较高,如定量给料机在较低速度下运行,则测速传感器的精度会明显下降。第二类测速方式虽然有不足,但从动轮安装编码器测速克服了皮带打滑、卡料等不易发现的问题,给中控操作人员提供了判断的依据(中控操作人员发现定量给料机反馈为零时,应及时通知现场岗位进行检查确认,定量给料机是否有皮带打滑、卡料等现象)。

第三类测速信号:由变频器的反馈速度获取,则速度分辨率全速运行时为 1/4 000(0.025%);以 25Hz 运行时,速度分辨率为 1/2 000(0.05%);以 5Hz 运行时,速度分辨率为 1/400(0.25%)。精度比使用编码器测速高出一个数量级,可大大提高定量给料机的测速计量精度。另外,其不受测速传感器损坏导致配料秤无法控制的影响。不足是:由于直接从变频器采样,无法监测皮带打滑和卡料造成的速度失真。

两全其美的办法:用变频器的反馈信号作为速度信号,同时用从动轮的测速信号作为监控信号,当变频器和从动轮的测速信号有任意一个速度为0时,控制器按照皮带速度为0处理数据,不记流量。同时,如果速度监控传感器无脉冲信号,则可以判断速度传感器损坏或皮带打滑、堵转。这样既提高了速度测量精度,又解决了现场故障检测问题。4.5 安装使用维护对计量精度的影响

4.5.1 秤体安装对计量精度的影响

定量给料机秤体应水平安装,其水平度应

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