一、概述
目前國內(nèi)外皮帶秤檢驗(yàn)主要有兩種方法，一種是實(shí)物檢驗(yàn)，另一種是模擬載荷檢驗(yàn)。前者是皮帶輸送什么物料就采用什么物料來比對檢驗(yàn)，后者則采用標(biāo)準(zhǔn)重量的金屬砝碼來進(jìn)行模擬實(shí)物載荷檢驗(yàn)。無論是動(dòng)態(tài)掛碼、還是滾動(dòng)鏈碼，循環(huán)鏈碼等模擬載荷檢驗(yàn)。都存在皮帶秤經(jīng)物料試驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行模擬載荷試驗(yàn)。“建立起模擬載荷試驗(yàn)結(jié)果與物料試驗(yàn)結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，以便對模擬載荷裝置的結(jié)果進(jìn)行修正。”煩瑣的檢驗(yàn)方式影響了皮帶秤檢驗(yàn)工作的實(shí)施。
二、問題的提出
在生產(chǎn)輸送物料過程中，所有物料輸送狀況是對整條皮帶都存在20%~100%的載荷率，
設(shè)計(jì)常用流量一般也在60%～80%，即使出現(xiàn)斷料工況，占輸送率比例也很小。因此正常輸送中的輸送狀況如圖1所示，而目前所有模擬載荷檢驗(yàn)都是在空皮帶上進(jìn)行，也就是說皮帶輸送物料時(shí)稱量段及稱量區(qū)域的受力狀況是“物料—物料—物料”；而模擬載荷檢驗(yàn)時(shí)受力狀況則是“空皮帶—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—空皮帶”。很顯然這種模擬載荷檢驗(yàn)?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生不了整條皮帶物料輸送過程中那么大的皮帶張力和張力的變化，皮帶張力是隨載料的多少而變化產(chǎn)生所謂的“皮帶效應(yīng)”，這種效應(yīng)是皮帶秤稱量誤差的主要來源。為了探討如何解決皮帶秤檢驗(yàn)這一難題，筆者們收集了各方面技術(shù)資料，分析了多年來檢驗(yàn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，試圖研制開發(fā)出一個(gè)全新概念的檢驗(yàn)裝置。有一種檢驗(yàn)方法是：在皮帶上設(shè)定A點(diǎn)到B點(diǎn)特定區(qū)，物料在正常輸送過程中，皮帶秤從A點(diǎn)開始采樣到B點(diǎn)采樣結(jié)束，然后皮帶停下來將A至B點(diǎn)的物料全部刮下來進(jìn)行靜態(tài)稱量與皮帶秤采樣的累計(jì)量進(jìn)行比較修正，檢驗(yàn)工作也就完成。依據(jù)這個(gè)原理在一條輸料的皮帶上采取斷料造成一段空皮帶，與此同時(shí)一條標(biāo)準(zhǔn)重量的鏈碼自動(dòng)置于皮帶空段進(jìn)入稱量段，建立一種“物料—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—物料”的皮帶秤檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑С又徊蓸訕?biāo)準(zhǔn)鏈碼的累計(jì)量，與鏈碼的實(shí)際重量相等該皮帶秤的檢驗(yàn)工作也就完成了。經(jīng)過調(diào)研和分析討論，安徽銅陵市三愛思電子有限公司決定成立了技術(shù)攻關(guān)小組，試圖研制開發(fā)這種全新概念的皮帶秤檢驗(yàn)裝置。
三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)說明
采用PLC控制技術(shù)，在輸送皮帶機(jī)輸送物料運(yùn)行中，通過控制給料機(jī)的啟/停自動(dòng)建立一段空段L皮帶如圖示所示，與此同時(shí)收放鏈碼裝置自動(dòng)地將每米重量相等的標(biāo)準(zhǔn)載荷平放在該段空皮帶上如圖3所示，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)載荷通過秤架的稱量區(qū)域的過程中，利用皮帶秤儀表中的軟硬件資源，對輸送中的標(biāo)準(zhǔn)載荷進(jìn)行稱量采樣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)載荷通過皮帶秤的稱量區(qū)域后，儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將稱量采樣的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)載荷的每米重量自動(dòng)的進(jìn)行修正，達(dá)到相當(dāng)于實(shí)物檢驗(yàn)的目的。
1、項(xiàng)目主要關(guān)鍵技術(shù)：
1）整個(gè)裝置采用PLC進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。
2）采用標(biāo)準(zhǔn)載荷在布滿物料的輸送皮帶機(jī)的特定空段上替代空段上物料設(shè)計(jì)；
3）利用皮帶秤儀表在特定段上采集標(biāo)準(zhǔn)載荷單位長度的已知重量，并將所采集的結(jié)果自動(dòng)地與標(biāo)準(zhǔn)載荷單位長度的已知重量進(jìn)行比較、修正技術(shù)；
2、主要技術(shù)指標(biāo)：
1）檢驗(yàn)裝置系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級(jí)： 0.1%
2）鏈碼準(zhǔn)確度等級(jí)： M2級(jí) (≤0.05%)
3）儀表準(zhǔn)確度等級(jí)： 0.02%
4）適應(yīng)皮帶最高速度：3m/s
5）電 源：
a、電壓：~220V 頻率：50Hz
b、電壓適應(yīng)變化范圍 85~110%
c、頻率適應(yīng)變化范圍 98~102%
6）工作環(huán)境
溫度: -100C－500C(儀表00C－400C)
相對溫度 ≤85%
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參照國家計(jì)量法規(guī)，執(zhí)行皮帶秤國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程的相關(guān)條文。1、怎樣能造成輸料皮帶運(yùn)行中產(chǎn)生空段及控制空段長度，確保皮帶空段無殘余料。考慮了四種斷料方案：a）停止、啟動(dòng)前一級(jí)的皮帶輸送機(jī)斷料；b）切換輸料系統(tǒng)的檔板斷料；c）在前級(jí)皮帶上采用犁料器斷料；d）采用翻板和物料暫存?zhèn)}斷料。
2、如何將標(biāo)準(zhǔn)鏈碼及時(shí)、準(zhǔn)確地放在皮帶空段，鏈碼收放應(yīng)裝置采用了PLC控制和變頻器技術(shù)。
3、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼經(jīng)過稱量段后又要迅速地離開運(yùn)行中計(jì)量皮帶，采用鏈條牽引又要保證鏈條不影響稱量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)鏈碼重量。
4、什么位置對標(biāo)準(zhǔn)鏈碼進(jìn)行稱重采樣最為合適，根據(jù)現(xiàn)場測試。
5、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼設(shè)計(jì)多長適用，14.4m相當(dāng)于4.8m秤架的3個(gè)稱量段采樣長度，采樣時(shí)間不低于4s。
6、累計(jì)器如何只采樣標(biāo)準(zhǔn)鏈碼的重量，控制皮帶秤測速傳感器。
7、輸送皮帶機(jī)低速（0.5～～1m/s）運(yùn)行容易控制，輸送皮帶機(jī)高速（2～3m/s）運(yùn)行難以控制，根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)作進(jìn)一步方案調(diào)整。
四、模擬試驗(yàn)機(jī)的測試
由于科研經(jīng)費(fèi)和時(shí)間的關(guān)系，外加ICS—PJZ皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)裝置的試制是否能成功等主要因素的困擾，公司決定利用已有的設(shè)備組裝了一臺(tái)皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)裝置的模擬試驗(yàn)機(jī)，意在試驗(yàn)成功后，再進(jìn)行樣機(jī)試制。歷經(jīng)3個(gè)多月的艱苦努力，完成了、建立數(shù)字模型、制作******，試驗(yàn)場地手動(dòng)模擬檢驗(yàn)，自動(dòng)模擬檢驗(yàn)PLC控制試驗(yàn)。雖然存在一些有待解決的問題，但積累了不少經(jīng)驗(yàn)，收集了大量測試數(shù)據(jù)，為樣機(jī)制作，現(xiàn)場應(yīng)用提供了真實(shí)數(shù)據(jù)。
所具備的試驗(yàn)設(shè)備：
1、皮帶輸送機(jī)安裝皮帶秤作為計(jì)量皮帶；
2、給料機(jī)為計(jì)量皮帶提供給料、斷料、再給料，給計(jì)量皮帶設(shè)定區(qū)制造空料段；
3、另一臺(tái)皮帶輸送機(jī)改裝為鏈碼收放裝置；（加變頻電機(jī)）
4、單托輥皮帶秤一臺(tái)套；
5、PLC及變頻器、電控柜具有手動(dòng)和自動(dòng)功能；
6、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼；
7、臺(tái)秤及標(biāo)準(zhǔn)砝碼；
8、3468A數(shù)字萬用表（準(zhǔn)確度十萬分之一）
試驗(yàn)中的技術(shù)參數(shù)：
1、皮帶周長：l=19.4m
2、皮帶寬度：B=800mm
3、皮帶速度：v=0.486m/s
4、皮帶傾角：a=0
5、稱量段：L=0.5m
6、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼：長度2m，重量20kg/ m
7、設(shè)定稱量段是1m，有效稱量段是0.5m。采樣時(shí)間做了1.5s和2s的兩種測試。
經(jīng)測試數(shù)據(jù)綜合分析，采樣時(shí)間不應(yīng)低于4s。
五、系統(tǒng)的程序控制
1、檢驗(yàn)裝置工作原理
輸送計(jì)量皮帶啟動(dòng)運(yùn)行30min后獲取皮帶3min的整圈零點(diǎn)值和皮帶空料段設(shè)定區(qū)4s的段零點(diǎn)值，給料機(jī)皮帶啟動(dòng)，開始輸送物料。當(dāng)皮帶空段設(shè)定區(qū)第二次接近給料機(jī)落料口時(shí)給料機(jī)皮帶停止大約4s后，再啟動(dòng)運(yùn)行輸料，制造一個(gè)大于2m長的空料段。當(dāng)空料段接近放鏈碼口時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鏈碼自動(dòng)置于空料段，形成“物料—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—物料”的模式進(jìn)入皮帶秤稱量段稱量。標(biāo)準(zhǔn)鏈碼經(jīng)過稱量段后自動(dòng)收起。
2、程序控制時(shí)間設(shè)定
1）測定鏈碼收放裝置在正常運(yùn)行狀態(tài)下，鏈碼到達(dá)計(jì)量皮帶的時(shí)間T1；
2）根據(jù)計(jì)量皮帶的速度計(jì)算鏈碼全部落在計(jì)量皮帶上的時(shí)間T2；
3）根據(jù)T1、T2并考慮落差時(shí)間，測定給料皮帶啟動(dòng)點(diǎn)時(shí)間T3到停止點(diǎn)時(shí)間T4，測定給料皮帶重新啟動(dòng)位置的時(shí)間T5。注意保證鏈碼準(zhǔn)確地落在計(jì)量皮帶空料段內(nèi)；
4）當(dāng)鏈碼頭部運(yùn)行到稱量段前一組輔助托輥時(shí)的時(shí)間為T6，鏈碼收放裝置運(yùn)行速度由等于計(jì)量皮帶的速度減低15%的速度運(yùn)行。從而保證鏈碼的牽引鏈條放松，鏈碼自由地通過稱量段；
5）當(dāng)鏈碼頭部運(yùn)行到稱量段后一組輔助托輥時(shí)的時(shí)間為T7，啟動(dòng)儀表累計(jì)量（可通過接通測速傳感器或其他控制方式）；
6）根據(jù)鏈碼長度及計(jì)量皮帶的速度計(jì)算有效計(jì)量鏈碼長度時(shí)間，然后斷開測速傳感器使儀表停止累計(jì)，累計(jì)量應(yīng)為采樣有效鏈碼長度的重量；
7）當(dāng)鏈碼有效長度稱量完畢時(shí)T8，將鏈碼收放裝置速度轉(zhuǎn)為計(jì)量皮帶速度一樣轉(zhuǎn)動(dòng)；
8）當(dāng)鏈碼全部轉(zhuǎn)動(dòng)到鏈碼收放裝置上方時(shí)T9，將鏈碼移動(dòng)速度減低在額定速度的10%運(yùn)行；
9）控制在低于額定速度的10%運(yùn)行時(shí)間T10，使鏈碼能準(zhǔn)確地到達(dá)起始位置停下。
3、儀表部分特殊功能
1）儀表應(yīng)能在皮帶空料段（即計(jì)量段）內(nèi)完成段零點(diǎn)檢驗(yàn)；
2）儀表具有在計(jì)量段內(nèi)累計(jì)稱量的功能，其分辨率和采樣速率比常規(guī)儀表高；
3）儀表同時(shí)也具有常規(guī)儀表所具有的功能；
4、電控部分的要求
1）安裝好啟動(dòng)非接觸式感應(yīng)元件，
2）鏈碼處于準(zhǔn)確的啟動(dòng)位置，其控制誤差應(yīng)不大于15mm。（可采用手動(dòng)操作來校準(zhǔn)）
3）按下復(fù)位開關(guān)，控制系統(tǒng)處于自動(dòng)位置，準(zhǔn)備就緒可進(jìn)行皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)；
4）將各檢測時(shí)間寫入PLC中，通過三到五次的調(diào)試，并與儀表的配合，應(yīng)達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)過程的自動(dòng)控制功能準(zhǔn)確無誤；
六、結(jié)論
ICS—PJZ皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)裝置的******試制數(shù)據(jù)，其結(jié)論是：在皮帶低速(0.5m/s)運(yùn)行，單托輥秤架稱量,準(zhǔn)確度可達(dá)1%，與實(shí)物檢驗(yàn)比對相對誤差在±0.5%。由于條件限制它只是完成了試制工作的前期工程，畢竟提出了皮帶秤檢驗(yàn)的全新概念，對皮帶秤檢驗(yàn)技術(shù)有所突破性。只要解決好輸料系統(tǒng)的斷料，控制系統(tǒng)中的速度。提高儀表中的分辨率和采樣速率等對存在不足的問題就會(huì)迎刃而解，采用四托輥秤架提高準(zhǔn)確性、重復(fù)性，該裝置若研制成功，它將替代目前市場上所有大流量的皮帶秤檢驗(yàn)裝置。 |
