何海辉

（宝钢集团 新疆八一钢铁检修中心，新疆 乌鲁木齐 830022）

0 前言

八钢70吨电炉炼钢的主要原材料为废钢，而在配料的过程中需根据工艺参数的要求,配一定量的石灰、白云石、焦炭等辅原料，因此在配料中需对石灰、白云石、焦炭等辅料的加入量进行称重,来实现自动加料的过程，以达到各种辅料的配比目地，为了辅料配比的准确性，要求电子皮带秤计量准确度和稳定性满足计量的要求。

1 电子皮带秤的工作原理

电子皮带秤定量给料的原理是,物料通过皮带秤秤台时,称量传感器将重量信号转换为电信号并传送给称重显示控制仪。称重显示控制仪不断检测秤架上物料的流量并与仪表内的设定值进行比较,得到实际流量与设定值之间的偏差值经过仪表内软件一系列复杂的运算后,称重显示控制仪输出PID电流信号到调速执行设备(如变频器)。调节皮带或给料设备的速度,改变下料或出料量的大小使之与设定值趋于一致,从而实现定量给料的目的。

电子皮带秤计量物料流量的信息传输过程为:皮带上运动物料的重量由称量传感器测量,并输出对应的电信号;皮带运行速度由速度传感器测量,并输出对应的电信号;称重显示控制采集上述两种信息,运算并输出对应的电信号。

常见的运算方法有积分法和累加法。所谓积分法简单的讲就是某个瞬时测得的皮带单位长度上的物料质量P(t)与此时测得的皮带速度值v(t)的乘积在时间长度T上的积分。累加法是指当皮带输送机运行时,每隔一段固定长度就对物料质量测量一次。

从称量原理可知,电子皮带秤所测量物料的瞬时流量的数据采集主要采用两种传感器:即称量传感器与测速传感器。称量传感器是测量承载器上物料的负荷值P(t)/(kg/m),测速传感器是测量皮带速度值v(t)/(m/s)。

2 称量传感器

皮带上的物料(包括皮带重量)是通过称量托辊传递给秤架,再将力传递给称量传感器的。称量传感器的结构形式有电阻应变式、压磁式、差动变压器式、电容式、压电式等。由于电阻应变式称量传感器制作简单、工艺成熟、精确度高(最高精确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01%),因此八钢70吨电炉炼钢电子皮带秤采用电阻应变式称量传感器。

电阻应变式传感器的应变元件实际是一个测力应变筒,被测压力经膜片转换成相应大小的力,再传给应变筒。应变筒受压缩变形,沿轴向贴的应变片受压阻值变小,沿周向贴的应变片受拉阻值增大,组成应变电桥即可得到输出电压值,从而测出压力值的大小。

3 测速传感器

电子皮带秤上所用测速传感器目前主要有磁阻脉冲式、光电脉冲式两类,而八钢70吨电炉炼钢皮带秤采用磁阻脉冲式测速传感器。

磁阻脉冲式测速传感器:磁阻脉冲式测速传感器中,线圈和磁铁部分都是静止的,与被测件连接,而运动的部分是用导磁材料制成的,当转动件转动时,改变了磁路的磁阻,因而改变了贯通线圈的磁通,在线圈中产生了感生电势。磁阻脉冲式测速传感器从结构上看有开磁路和闭磁路两种。在一个П型永久磁铁上装有两个相互串联的感应线圈,滚轮与皮带直接摩擦旋转并带动等分齿轮旋转。当等分齿轮的凸起部分与磁极相对时,回路磁通最大,当等分齿轮的凹陷部分与磁极相对时,回路磁通最小,感应线圈上便感应随磁通变化的感应电压。

感应电压变化的频率f与皮带速度v成正比。这种测速传感器结构简单,但输出信号幅度小。当皮带运行时,通过摩擦使滚轮旋转,并带动转子磁杯转动,转子磁杯及定子磁杯相对安装,其圆周端面上都均匀地铣出多个齿槽。当两个磁杯的凸齿相对时,磁通最大,当两个磁杯的凸凹齿相对时,磁通最小,从而在线圈中感应出随磁通而变化的感应电压。磁阻测速传感器结构较复杂,但密封性能好,输出信号幅值大。磁阻脉冲式测速传感器用于高转速测量时,因磁路磁滞影响,使线圈中感应电压太小而不易测量。

4 影响皮带秤计量准确度分析

4.1 皮带秤安装运行环境及设备本身影响因素分析

4.1.1 电子皮带秤安装在皮带机架上运行时，振动值超标，造成物料的重量信号波动，更有震动严重的造成传感器松动，接线端子接触不良，致使计量不准确。

4.1.2 皮带秤秤架受到外力变形，影响计量准确。

4.1.3 电子皮带秤的称重传感器和测速传感器的信号受到电磁干扰，会造成计量不准确。

4.1.4 电子皮带秤安装为不合理，倾角太大，不符合安装标准。

4.1.5 测速传感器在运行时打滑，或安装过紧转动不畅，没有反映真实的皮带运行速度，造成计量不准确稳定性差。

4.1.6 皮带秤校准使用实物或链码时不能保证标准器具的准确性，造成皮带秤校验不准确。

4.1.7 在八钢皮带秤运行时由于雨雪或夏季防风抑尘洒水措施，致使皮带粘料，冻料也会造成皮带秤计量不准确。

4.2 人为因素的影响分析

4.2.1 胶带运输机的皮带长度测量不准确，皮带在修补、更换后必须重新测量皮带长度，并重新建立周期，皮带秤长度参数对皮带秤的零点及间隔值影响较大，如不及时更新会造成计量不准确。

4.2.2 胶带运输机的皮带运行整周期需要时间测量不准确，在皮带修补、更换后也必须重新修订，否则会造成皮带秤零点不准。

4.2.3 皮带秤在校验过程中出现较大误差，如链码校验未使链码完全覆盖称量段，实物校验下料口未清理干净，运输车辆在称量途中有抛洒，或者本身设备存重大隐患而不去现场查看秤体、传感器、测速传感器等就匆匆完成校验，不仅达不到校准皮带秤的目的，反而造成较大的人为误差。

4.2.4 生产操作人员要尽可能的取料平稳，避免流量过大造成撒料、跑偏。同时要配合校准人员完成皮带秤校验工作。

5 提高电子皮带秤计量准确度的方法

通过对影响电子皮带秤计量准确度及稳定性的分析，在目前八钢的检修技术和皮带秤技术条件下，可以采取一定的方法和措施来保证皮带秤的可靠性、稳定性，提高计量准确度。

5.1 消除和减少安装运行环境对皮带秤测量精度的影响

5.1.1 调整电子皮带秤所安装胶带机的皮带张紧装置的张尽力，调整到皮带秤零点校验稳定且符合校验标准。

5.1.2 做好消除电磁干扰措施，传感器和测速传感器的信号电缆必须采用屏蔽电缆，并做好屏蔽电缆的接地工作。

5.1.3 做好皮带秤的就地端子箱的密封和防尘防潮工作，接线端子采用压接，防止松动。

5.1.4 在安装过程中必须全程跟踪监督厂家，按照皮带秤的安装规范完成，选择计量点必须合理，符合规范要求。

5.2 避免皮带秤设备本身因素的方法

5.2.1 电子皮带秤的称重传感器严禁受到超出设计范围的外来载荷的冲击，否则会造成称量不准确。严禁在传感器未脱开秤体时在秤体上电焊作业。

5.2.2 测速传感器的软连接轴必须滚筒的轴同心，防止安装错位使弹子盘软连接破损，并且要时常对弹子盘进行润滑点检。

5.2.3 按计划对皮带秤定期巡检点检，检查秤体、传感器、测速、等部件，发现问题要即使处理。

5.2.4 计量托辊对于整个皮带秤托辊来说在安装时就会高出0.5mm左右，所以托辊磨损会比较严重，如发现磨损严重的托辊，必须即使更换。

5.3 减少人为因素对计量准确度影响的方法

5.3.1 做好皮带秤长度及运行一周时间的测量工作，做到数据准确，特别是检修时粘接更换皮带，必须重新测量，测量数据要有多组进行平均。

5.3.2 当皮带出现跑偏时，要及时调整。

5.3.3 校准皮带秤所用的链码，需时常检验，保证标准的准确。

5.3.4 有条件做实物校准的皮带秤必须用实物校准，因为实物校准是最能完全模拟所有因素的校准方法，校准最为准确。

5.3.5 建立皮带秤校准结果资料库，对所有计量皮带秤的零点、间隔值的变化及校准结果的变化做统计分析，找出规律和特点，可以更好的了解皮带秤运行情况。

6 结论

电子皮带秤是皮带输送机送固体散状物料过程中对物料进行连续称重的一种重要设备，使用过程中,涉及传感器的问题不少,当我们较为透彻了解各种传感器的工作原理、信号类别及与显示仪表的关系后,就有可能根据现场情况灵活应用,以满足生产现场各种要求。