一、概述
目前國內外皮帶秤檢驗主要有兩種方法，一種是實(shí)物檢驗，另一種是模擬載荷檢驗。前者是皮帶輸送什么物料就采用什么物料來(lái)比對檢驗，后者則采用標準重量的金屬砝碼來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)物載荷檢驗。無(wú)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。都存在皮帶秤經(jīng)物料試驗合格后，立即進(jìn)行模擬載荷試驗�！敖⑵鹉M載荷試驗結果與物料試驗結果的對應關(guān)系，以便對模擬載荷裝置的結果進(jìn)行修正�！睙┈嵉臋z驗方式影響了皮帶秤檢驗工作的實(shí)施。
二、問(wèn)題的提出
在生產(chǎn)輸送物料過(guò)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，
設計常用流量一般也在60%～80%，即使出現斷料工況，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都是在空皮帶上進(jìn)行，也就是說(shuō)皮帶輸送物料時(shí)稱(chēng)量段及稱(chēng)量區域的受力狀況是“物料—物料—物料”；而模擬載荷檢驗時(shí)受力狀況則是“空皮帶—標準鏈碼—空皮帶”。很顯然這種模擬載荷檢驗模式產(chǎn)生不了整條皮帶物料輸送過(guò)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”，這種效應是皮帶秤稱(chēng)量誤差的主要來(lái)源。為了探討如何解決皮帶秤檢驗這一難題，筆者們收集了各方面技術(shù)資料，分析了多年來(lái)檢驗技術(shù)的經(jīng)驗，試圖研制開(kāi)發(fā)出一個(gè)全新概念的檢驗裝置。有一種檢驗方法是：在皮帶上設定A點(diǎn)到B點(diǎn)特定區，物料在正常輸送過(guò)程中，皮帶秤從A點(diǎn)開(kāi)始采樣到B點(diǎn)采樣結束，然后皮帶停下來(lái)將A至B點(diǎn)的物料全部刮下來(lái)進(jìn)行靜態(tài)稱(chēng)量與皮帶秤采樣的累計量進(jìn)行比較修正，檢驗工作也就完成。依據這個(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)一條標準重量的鏈碼自動(dòng)置于皮帶空段進(jìn)入稱(chēng)量段，建立一種“物料—標準鏈碼—物料”的皮帶秤檢驗模式，皮帶秤只采樣標準鏈碼的累計量，與鏈碼的實(shí)際重量相等該皮帶秤的檢驗工作也就完成了。經(jīng)過(guò)調研和分析討論，安徽銅陵市三愛(ài)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(kāi)發(fā)這種全新概念的皮帶秤檢驗裝置。
三、系統總體設計說(shuō)明
采用PLC控制技術(shù)，在輸送皮帶機輸送物料運行中，通過(guò)控制給料機的啟/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準載荷平放在該段空皮帶上如圖3所示，當標準載荷通過(guò)秤架的稱(chēng)量區域的過(guò)程中，利用皮帶秤儀表中的軟硬件資源，對輸送中的標準載荷進(jìn)行稱(chēng)量采樣，當標準載荷通過(guò)皮帶秤的稱(chēng)量區域后，儀表進(jìn)行數據處理，并將稱(chēng)量采樣的結果與標準載荷的每米重量自動(dòng)的進(jìn)行修正，達到相當于實(shí)物檢驗的目的。
1、項目主要關(guān)鍵技術(shù)：
1）整個(gè)裝置采用PLC進(jìn)行控制設計。
2）采用標準載荷在布滿(mǎn)物料的輸送皮帶機的特定空段上替代空段上物料設計；
3）利用皮帶秤儀表在特定段上采集標準載荷單位長(cháng)度的已知重量，并將所采集的結果自動(dòng)地與標準載荷單位長(cháng)度的已知重量進(jìn)行比較、修正技術(shù)；
2、主要技術(shù)指標：
1）檢驗裝置系統準確度等級： 0.1%
2）鏈碼準確度等級： M2級 (≤0.05%)
3）儀表準確度等級： 0.02%
4）適應皮帶最高速度：3m/s
5）電 源：
a、電壓：~220V 頻率：50Hz
b、電壓適應變化范圍 85~110%
c、頻率適應變化范圍 98~102%
6）工作環(huán)境
溫度: -100C－500C(儀表00C－400C)
相對溫度 ≤85%
設計時(shí)應參照國家計量法規，執行皮帶秤國家標準和檢定規程的相關(guān)條文。1、怎樣能造成輸料皮帶運行中產(chǎn)生空段及控制空段長(cháng)度，確保皮帶空段無(wú)殘余料�？紤]了四種斷料方案：a）停止、啟動(dòng)前一級的皮帶輸送機斷料；b）切換輸料系統的檔板斷料；c）在前級皮帶上采用犁料器斷料；d）采用翻板和物料暫存倉斷料。
2、如何將標準鏈碼及時(shí)、準確地放在皮帶空段，鏈碼收放應裝置采用了PLC控制和變頻器技術(shù)。
3、標準鏈碼經(jīng)過(guò)稱(chēng)量段后又要迅速地離開(kāi)運行中計量皮帶，采用鏈條牽引又要保證鏈條不影響稱(chēng)量時(shí)的標準鏈碼重量。
4、什么位置對標準鏈碼進(jìn)行稱(chēng)重采樣最為合適，根據現場(chǎng)測試。
5、標準鏈碼設計多長(cháng)適用，14.4m相當于4.8m秤架的3個(gè)稱(chēng)量段采樣長(cháng)度，采樣時(shí)間不低于4s。
6、累計器如何只采樣標準鏈碼的重量，控制皮帶秤測速傳感器。
7、輸送皮帶機低速（0.5～～1m/s）運行容易控制，輸送皮帶機高速（2～3m/s）運行難以控制，根據現場(chǎng)測量數據作進(jìn)一步方案調整。
四、模擬試驗機的測試
由于科研經(jīng)費和時(shí)間的關(guān)系，外加ICS—PJZ皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗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備組裝了一臺皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗裝置的模擬試驗機，意在試驗成功后，再進(jìn)行樣機試制。歷經(jīng)3個(gè)多月的艱苦努力，完成了、建立數字模型、制作******，試驗場(chǎng)地手動(dòng)模擬檢驗，自動(dòng)模擬檢驗PLC控制試驗。雖然存在一些有待解決的問(wèn)題，但積累了不少經(jīng)驗，收集了大量測試數據，為樣機制作，現場(chǎng)應用提供了真實(shí)數據。
所具備的試驗設備：
1、皮帶輸送機安裝皮帶秤作為計量皮帶；
2、給料機為計量皮帶提供給料、斷料、再給料，給計量皮帶設定區制造空料段；
3、另一臺皮帶輸送機改裝為鏈碼收放裝置；（加變頻電機）
4、單托輥皮帶秤一臺套；
5、PLC及變頻器、電控柜具有手動(dòng)和自動(dòng)功能；
6、標準鏈碼；
7、臺秤及標準砝碼；
8、3468A數字萬(wàn)用表（準確度十萬(wàn)分之一）
試驗中的技術(shù)參數：
1、皮帶周長(cháng)：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(chēng)量段：L=0.5m
6、標準鏈碼：長(cháng)度2m，重量20kg/ m
7、設定稱(chēng)量段是1m，有效稱(chēng)量段是0.5m。采樣時(shí)間做了1.5s和2s的兩種測試。
經(jīng)測試數據綜合分析，采樣時(shí)間不應低于4s。
五、系統的程序控制
1、檢驗裝置工作原理
輸送計量皮帶啟動(dòng)運行30min后獲取皮帶3min的整圈零點(diǎn)值和皮帶空料段設定區4s的段零點(diǎn)值，給料機皮帶啟動(dòng)，開(kāi)始輸送物料。當皮帶空段設定區第二次接近給料機落料口時(shí)給料機皮帶停止大約4s后，再啟動(dòng)運行輸料，制造一個(gè)大于2m長(cháng)的空料段。當空料段接近放鏈碼口時(shí)，標準鏈碼自動(dòng)置于空料段，形成“物料—標準鏈碼—物料”的模式進(jìn)入皮帶秤稱(chēng)量段稱(chēng)量。標準鏈碼經(jīng)過(guò)稱(chēng)量段后自動(dòng)收起。
2、程序控制時(shí)間設定
1）測定鏈碼收放裝置在正常運行狀態(tài)下，鏈碼到達計量皮帶的時(shí)間T1；
2）根據計量皮帶的速度計算鏈碼全部落在計量皮帶上的時(shí)間T2；
3）根據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。注意保證鏈碼準確地落在計量皮帶空料段內；
4）當鏈碼頭部運行到稱(chēng)量段前一組輔助托輥時(shí)的時(shí)間為T(mén)6，鏈碼收放裝置運行速度由等于計量皮帶的速度減低15%的速度運行。從而保證鏈碼的牽引鏈條放松，鏈碼自由地通過(guò)稱(chēng)量段；
5）當鏈碼頭部運行到稱(chēng)量段后一組輔助托輥時(shí)的時(shí)間為T(mén)7，啟動(dòng)儀表累計量（可通過(guò)接通測速傳感器或其他控制方式）；
6）根據鏈碼長(cháng)度及計量皮帶的速度計算有效計量鏈碼長(cháng)度時(shí)間，然后斷開(kāi)測速傳感器使儀表停止累計，累計量應為采樣有效鏈碼長(cháng)度的重量；
7）當鏈碼有效長(cháng)度稱(chēng)量完畢時(shí)T8，將鏈碼收放裝置速度轉為計量皮帶速度一樣轉動(dòng)；
8）當鏈碼全部轉動(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%運行；
9）控制在低于額定速度的10%運行時(shí)間T10，使鏈碼能準確地到達起始位置停下。
3、儀表部分特殊功能
1）儀表應能在皮帶空料段（即計量段）內完成段零點(diǎn)檢驗；
2）儀表具有在計量段內累計稱(chēng)量的功能，其分辨率和采樣速率比常規儀表高；
3）儀表同時(shí)也具有常規儀表所具有的功能；
4、電控部分的要求
1）安裝好啟動(dòng)非接觸式感應元件，
2）鏈碼處于準確的啟動(dòng)位置，其控制誤差應不大于15mm。（可采用手動(dòng)操作來(lái)校準）
3）按下復位開(kāi)關(guān)，控制系統處于自動(dòng)位置，準備就緒可進(jìn)行皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗；
4）將各檢測時(shí)間寫(xiě)入PLC中，通過(guò)三到五次的調試，并與儀表的配合，應達到整個(gè)系統過(guò)程的自動(dòng)控制功能準確無(wú)誤；
六、結論
ICS—PJZ皮帶秤動(dòng)態(tài)檢驗裝置的******試制數據，其結論是：在皮帶低速(0.5m/s)運行，單托輥秤架稱(chēng)量,準確度可達1%，與實(shí)物檢驗比對相對誤差在±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的全新概念，對皮帶秤檢驗技術(shù)有所突破性。只要解決好輸料系統的斷料，控制系統中的速度。提高儀表中的分辨率和采樣速率等對存在不足的問(wèn)題就會(huì )迎刃而解，采用四托輥秤架提高準確性、重復性，該裝置若研制成功，它將替代目前市場(chǎng)上所有大流量的皮帶秤檢驗裝置。 |
