技術丨定量給料機精度的影響因素及日常維護
2022-11-14 17:56:36
定量給料機精度的影響因素及日常維護
1 前言
定量給料機是工礦企業用于計量和配料的重要設備，關系到產品的產量和質量。影響定量給料計量精度的因素有很多，就產品本身而言，分為機械和電氣兩個部分；就使用角度而言，取決于定量給料機的選型、安裝位置和安裝質量以及日常維護使用和日常保養等幾個方面。2 定量給料機工作原理
定量給料機通過稱重秤架下的稱重傳感器對經過皮帶上的物料進行重量檢測，以確定皮帶上的物料重量；通過裝在尾部滾筒或旋轉設備上的數字式測速傳感器連續測量給料速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于皮帶速度；速度信號與重量信號一起送入皮帶給料機控制器，產生并顯示瞬時流量。給料控制器將該流量與設定流量進行比較，由控制器輸出信號控制變頻器帶動電機進行調速，實現定量給料的要求。3 系統的組成
3.1 定量給料機的機械部分
定量給料機機械部分包括秤架（包括安裝支架）、手動掛碼校驗裝置、防跑偏裝置、頭部刮板、內外清掃裝置、張緊裝置（包括自動張緊裝置）、配料秤的密封罩、支撐架、膠帶、托輥、輥筒、結構件（卸料漏斗、拖料漏斗及手動調節閥門等）及減速機。
3.2 定量給料機的電氣部分
定量給料機電氣部分包括稱重傳感器、速度傳感器、稱重控制器、變頻器、調速電機、現場轉換開關、現場開停按鈕及指示燈、接線盒及連接電纜（稱重傳感器、速度傳感器與控制器之間的連接）和通訊連接設施（控制器與上位機DCS之間的連接）。圖1為定量給料機的結構和功能示意圖。
（1）主動滾筒：主動滾筒由減速機電機拖動，進而帶動皮帶轉動。
（2）從動滾筒：通過調節張緊滑座的螺絲，改變從動滾筒的位置，可以調節皮帶的張緊和跑偏。
（3）十字簧片：為秤體和稱量框架的支點。
（4）張緊滑座：可用于調節皮帶張緊和跑偏的機構。
（5）稱量框架：給料機的傳力機構，將皮帶上的物料負荷信號均勻地傳輸至稱重傳感器。
（6）自動張緊裝置（張緊滾輪）：使皮帶保持一定的張緊度，并使皮重在很小的范圍內變化。
（7）下料斗：調節料斗上的閘門開度和開口形狀，可改變皮帶上的料層厚度和形狀。
（8）電機減速機：定量給料機的驅動裝置，有的帶有測速裝置，有的測速裝置安裝在從動輪上（我公司B線測速裝置在驅動裝置上，A線測速裝置安裝在從動輪上）。
（9）稱重傳感器：將皮帶上的質量轉換成電信號傳輸給定量給料機的控制器。另外，秤體的上表面分布著許多小托輥，根據其功能分為承重托輥（在下料口位置）和稱重托輥（在出料口位置）。多數秤體上還裝有防跑偏裝置和內置、外置清掃裝置（用于清掃皮帶兩個面上粘附的物料）。4 影響定量給料機計量精度的主要因素
定量給料機本身的精度是由設備制造廠家決定的，除秤體的工藝制造水平外，定量給料機誤差主要表現為皮帶載荷（物料荷重）測量誤差，皮帶速度測量誤差，儀表轉換及控制運算誤差，日常維護中的零點變化、皮帶張力及變化、皮帶剛度不均、皮帶質量不均、水平力變化、物料不穩等所導致的誤差。4.1 現有稱重機構模型的兩種主要方式（1）杠桿式（十字簧片作為杠桿支點，我公司A、B線所有定量給料機采用此模式）。杠桿式秤架秤體大，水平面方向的表面積大，大面積積灰易導致零點誤差。
（2）直接承重式（一般用四個傳感器，我公司混合材輸送計量，A、B線熟料輸送計量采用此模式）。直接承重式皮帶秤采用被稱為三無的直接承重式秤架結構，即無杠桿、無支點、無平衡配重，也就是沒有稱重承載器，不存在支點磨損問題；直接承重式秤架水平方向的表面積小，積灰量小，積灰引起的零點誤差小。4.2 稱重和測速傳感器精度等級誤差
稱重和測速傳感器精度等級高，則其計量精度就高；反之，則其計量精度就低。選備件時需注意：一般用于配料的場所選用精度等級要求不高的稱重和測速傳感器，而用于計量考核的場所選用精度等級要求較高的稱重和測速傳感器。4.3 荷重和測速信號的放大和傳輸誤差
由電子元器件實現稱重和測速傳感器的信號轉換和傳輸，電子元器件各項參數的零點漂移及信號在傳輸過程中的衰減、干擾等會影響計量設備的計量誤差。選用一塊質量高、控制精度高的計量控制儀表，對減少計量誤差至關重要。一般而言，進口儀表如申克、西門子等計量控制儀表其精度等級比國產儀表要高，但其價格也較貴。整體而言，與國產儀表相比，進口儀表性價比較高。4.4 皮帶速度測量誤差
常用的皮帶速度檢測方式有以下三種：
（1）在定量給料機主動輪的傳動軸上安裝齒輪盤脈沖測速傳感器（我公司 B 線定量給料機采用此模式），以脈沖個數來代表實際的皮帶速度V。
（2）在定量給料機從動輪的傳動軸上安裝編碼測速傳感器（我公司A線定量給料機采用此模式），同樣以脈沖個數來代表實際的皮帶速度V。
（3）取變頻器上的反饋速度來代表實際的皮帶速度V。
第一類測速方式：由于受測速齒輪數量限制，其采樣間隙時間大，采樣脈沖個數少，同時由于安裝測速脈沖傳感器受距離測速齒輪的間隙、秤體震動、皮帶打滑等因素的影響，往往會造成采樣速度失真（測不到速度）或產生采樣誤差，因此此類測速誤差最大。
第二類測速方式：在從動輪上安裝光柵編碼測速傳感器，其脈沖基數高，分辨率提高，速度精度大幅提高，但由于慢速運行時脈沖數相對滿量程變得很小，從而降低了速度計量精度，尤其是小流量或皮帶物料料層較厚時，這個問題顯得更加突出。相比定量給料機的變頻器工作情況，假定變頻器以全速 50Hz 運行時每秒有1 000個脈沖，其速度分辨率為0.1%；以 25Hz 運行時，則每秒有 500 個脈沖，其速度分辨率為 0.5%；以 5Hz 運行時每秒有100個脈沖，其速度分辨率為 1%。由此可見，只有皮帶轉速比較高的定量給料機的測速精度比較高，如定量給料機在較低速度下運行，則測速傳感器的精度會明顯下降。第二類測速方式雖然有不足，但從動輪安裝編碼器測速克服了皮帶打滑、卡料等不易發現的問題，給中控操作人員提供了判斷的依據（中控操作人員發現定量給料機反饋為零時，應及時通知現場崗位進行檢查確認，定量給料機是否有皮帶打滑、卡料等現象）。
第三類測速信號：由變頻器的反饋速度獲取，則速度分辨率全速運行時為 1/4 000（0.025%）；以 25Hz 運行時，速度分辨率為 1/2 000（0.05%）；以 5Hz 運行時，速度分辨率為 1/400（0.25%）。精度比使用編碼器測速高出一個數量級，可大大提高定量給料機的測速計量精度。另外，其不受測速傳感器損壞導致配料秤無法控制的影響。不足是：由于直接從變頻器采樣，無法監測皮帶打滑和卡料造成的速度失真。
兩全其美的辦法：用變頻器的反饋信號作為速度信號，同時用從動輪的測速信號作為監控信號，當變頻器和從動輪的測速信號有任意一個速度為0時，控制器按照皮帶速度為0處理數據，不記流量。同時，如果速度監控傳感器無脈沖信號，則可以判斷速度傳感器損壞或皮帶打滑、堵轉。這樣既提高了速度測量精度，又解決了現場故障檢測問題。4.5 安裝使用維護對計量精度的影響
4.5.1 秤體安裝對計量精度的影響
定量給料機秤體應水平安裝，其水平度應
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