影响电子皮带秤计量性能的因素探讨.doc

影响定量给料机计量性能的因素探讨
李童玉 储李德 王伟刚
（合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051 Email:lty001@）

摘要：本文针对用户在TDGSK定量给料机使用中经常会遇到的一些问题，即由于安装或操作维护不当而引起的影响精度以及使用的几个方面，给予了详细的讨论。
关键词：皮带秤 荷重传感器 测速传感器 接地 屏蔽 故障处理
0 前言
TDGSK型定量给料机(简称皮带秤)是合肥水泥研究设计院自动化所在消化、吸收、引进德国申克技术的基础上，结合长期以来的实践和经验，不断改进和优化的产品。它结构合理，运行稳定可靠，精确度高，操作控制十分方便，主要技术性能指标达到国外同类产品水平，是提高产品质量的关键设备之一。
但是，我们在为用户进行售后服务时发现，某些用户在安装调试中，由于技术人员工作马虎，没有按照正确的方法操作，致使设备不能正常使用和维护，或者存在一些问题隐患，直接影响了皮带秤的计量性能和使用寿命。因此，研究皮带秤的安装、调试、维护，对皮带秤的正确使用尤为重要。
1 简述皮带秤的工作原理
物料经过皮带秤的称量框架时，称重传感器输出0～20mV电压信号，经过现场处理单元进行放大，转换成电流信号传送至仪表，再经过12位AD转换后送入CPU。皮带的速度由测速传感器进行检测，经处理后送入CPU。主机CPU将采集的荷重信号与速度信号进行运算、补偿后得到实际的流量信号。该流量与给定流量比较后，根据偏差的大小进行预置调节运算及PID运算，将其结果通过D/A转换器输出一路或多路标准模拟信号到变频器，以改变拖动电机的转速，从而使实际的给料量快速、精确、稳定地跟踪给定流量。
2 皮带秤的安装
（1） 机械部分（秤体）安装
秤体的皮带上表面应保持水平,水平度应不大于3/1000。
（2） 料斗的安装
物料被皮带从下料斗拖出以后，首先经过稳流区，再经过称量区进行计量如图1所示。下料斗安装时位置要求，进料斗的法兰中心应距从动滚筒中心线为250mm处（允许在250～300mm范围内变动），要留出稳流的区域。某用户在皮带秤安装时不注意，将下料斗安装在皮带秤的中间位置，如图1所示，这样造成仓内物料直接压在称量框架上，严重影响计量结果。另外，安装后料斗的下底面应距皮带面10～15mm左右，太低和皮带接触上时容易划伤皮带，太高则物料将充满到皮带的边缘，在皮带上不易形成堆积角，物料也极容易迸出皮带，甚至夹在称量框架和传感器之间造成计量误差。

不正确的安装 正确的安装

图1 下料斗的安装
（3） 荷重传感器的安装
压杆应水平垂直地压在传感器上，否则传感器存在侧向分力，对计量造成影响。
压杆用锁紧螺丝锁紧，防止在生产过程中松动，造成皮带秤零点的漂移。如图2所示

图2 传感器的安装

（4） 测速传感器的安装
测速传感器采用的是接近开关，它要求端面与被测物体（齿轮）距离<2mm，如图3所示。若大于2mm则会带来测量误差，但是测速传感器一旦深入到齿轮凹槽处时，测速传感器就会被齿轮碰坏如图4所示。而测速头是放入测速孔中无法目测到测速传感器与齿轮的间距，若不掌握方法很难将测速传感器安装好，很多用户由于安装不当造成许多测速传感器严重损坏。

图3 正确距离 图4 不正确的距离

安装时一定要小心谨慎，安装方法如图5所示，先取下电机风扇盖子，将测速传感器放入测速孔中，然后用右手轻轻拨动电机风扇，当左手感觉到测速头碰到测速齿轮后，取出测速头调整测速传感器上的固定铜管，向反方向退一圈，再将测速传感器放入测速孔中用右手再轻轻拨动电机风扇，使得测速传感器刚刚不碰到齿轮为止。然后用堵头固定好测速传感器。

图5 测速头的安装
4 电气安装
荷重传感器信号是微弱的0～20mV的电压信号，在传输过程中极易受到环境的干扰，引入噪声源，若不采取必要的措施，会造成信号波动，带来测量误差，甚至无法正常运行。
（1）电缆敷设要求
某些用户在敷设皮带秤信号电缆时，将其与工厂其它动力电缆混合敷设，因为动力电缆通过的电流大，其周围存在强大空间磁场，它会通过电磁耦合和静电耦合二种途径在信号线上引起噪声。因此，信号电缆应与动力电缆分开敷设。当无法将信号线与动力线分开敷设时，应在传输电缆外加金属保护管，并将管子接地。
（2）接地要求
皮带秤所处的环境，除了有着各种不同的频率和幅值的电磁场干扰外，安装皮带秤的大地表面不一定是理想的零点位。如各种电气设备的接地装置、建筑、构架的避雷针接地桩等，都能使地表面电位产生很大的差别，并且随时会有变化。因此，皮带秤的接地装置如果设置不当，反会造成接地导线引入的干扰。
（1）控制柜的接地：控制柜安装时应接地良好，其安全地可与厂里接地网联结起来。控制柜内仪表、计算机等均用单点接地。要求接地电阻≤4欧姆。
（2）屏蔽地：屏蔽电缆的屏蔽地必须按使用说明书要求接到系统的直流地上，且只能单端接地。要求接地电阻≤4欧姆。若电缆屏蔽线一端接传感器外壳，另一端接称重显示器外壳，并且两端分别接地的话，则由于两个地电位的不一致，便会产生以大地为连线的回路电流，从而屏蔽层内的电流以电磁感应和电容耦合二种途径，使皮带秤信号线产生噪声。
5 维护保养
皮带秤是否能够长期稳定地运行，与现场操作工人和技术人员的精心维护是分不开的。
a 皮带秤在计量颗粒状物料（如熟料）时，偶尔有些物料颗粒会蹦入称重辊筒和秤体之间、十字簧片与秤体之间的缝隙，这些颗粒若不及时清除，将严重影响传感器的受力，造成皮带秤皮重的漂移，从而影响计量精度；
b 皮带秤在较长时间不使用时，应将传感器压头用保护螺丝顶起（保护螺丝在传感器的另一边），使传感器处在不受力状态下；以免有人直接站在皮带秤上施工，造成传感器或十字簧片损坏；
c 皮带秤运行过程中应随时检查皮带秤的跑偏情况，并及时调整。
d 定期检查皮带秤的减速机润滑情况。如发现缺油应及时补油，以保证减速机处于良好的润滑状态；
6 故障及时处理
皮带秤在使用过程中，往往由于使用不当造成故障，若不及时处理则会带来测量误差，严重时造成水泥质量不合格，生产出废料。由于某些用户不知如何排查，有时应排查方法不当还造成故障扩大。下面简单说一下及时排除故障的方法：
（1） 分割法
分割法就是将可能的故障点分割成若干部分，尽量缩小故障范围，最终找到故障点的方法。我们以仪表上荷重信号无显示故障为例来进行分析：
a 首先将故障范围分割成二部分，即仪表部分和现场部分。我们可用一台无故障的仪表（一般工厂配料用的皮带秤都不止一台）替代故障仪表，看看荷重信号显示是否正常，若正常则故障在仪表部分，若仍然不正常则故障可能在现场部分。
b 故障若在仪表部分，再将仪表分割成各个功能板卡，若换上某一无故障板卡时，故障消失，则换下的板卡存在故障，依次类推，最终将找到故障点，进行更换。
C 故障若在现场部分，再将现场分割成荷重传感器和SPU现场处理单元两部分。若更换某一无故障部分（板卡）后，故障消失，则换下的部分（板卡）存在故障。
（2） 信号流程法
信号流程法就是按照信号的流程检查各个检测点的电压来判断故障的方法。我们仍然以仪表上荷重信号无显示故障为例来进行分析，信号流程如图6所示：

图6 皮带秤信号流程图
a 首先用万用表测试传感器电源信号A点电压是否为10V。若正常，再测试B点传感器输出信号，看电压值是否在0～20mV之间。用手压一压传感器，该点数值应有变化，否则为传感器故障，更换传感器。
b 若传感器电源信号不为10V，则用万用表测试C点电压是否为交流17V，若有17V，则SPU现场处理单元有故障，更换SPU现场处理单元。
c 若A点、B点、C点电压均正常，则用万用表测试D点电流信号是否为0/4～20mA之间，用手压一压传感器，该数值应有变化，否则SPU现场处理单元故障，更换SPU现场处理单元。
d 若A、B、C、D各点电压电流均正常，则用万用表测试E、F点是否为相应电压电流，若不是，则为线路故障，检查线路通断。若E、F点均正常，则仪表故障。
e 若仪表有故障时，可按以上方法继续查找，这里不再赘述。最终确定到某一板卡或集成块，进行更换处理。
6 结束语
我们金山电气自动化设备厂生产的TDGSK型定量给料机自1995年投入市场以来，销售到国内外千余台，受到用户一致好评。我们在多年的售后服务实践中深切体会道，初期的安装越到位，工厂技术人员维护的越精心，精度和性能就越稳定，从而给用户带来更多的便利以及经济效益。

参考文献
[1] 施汉谦 宋文敏 《电子秤技术》中国计量出版社 1991年