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0引言
物資計(jì)量一方面直接涉及貿(mào)易結(jié)算,其準(zhǔn)確與否直接影響生產(chǎn)成本;另一方面計(jì)量準(zhǔn)確度影響生產(chǎn)物資的使用(比如球團(tuán)工序中原燃料的配比),間接影響生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品合格率等關(guān)鍵指標(biāo)。冶金行業(yè)稱重儀表的重要性在未來會(huì)更為突出,精準(zhǔn)、節(jié)能、智能是未來發(fā)展的方向,本文以稱重儀表在鋼鐵廠球團(tuán)工序中的應(yīng)用為例進(jìn)行闡述。
1球團(tuán)工序中主要應(yīng)用的稱重儀表
秤,是一種測(cè)定物體質(zhì)量的衡器,其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè),是各行各業(yè)大宗貨物計(jì)量的主要稱重設(shè)備。冶金行業(yè)同樣釆用各種形式的秤用于物、料的計(jì)量與配送,按用途分各工序所用稱重儀表主要為計(jì)量皮帶秤、配料皮帶秤、料斗秤、鋼卷秤、輾道秤、行車秤及軌道衡等;按制作標(biāo)準(zhǔn)化分為標(biāo)準(zhǔn)秤(如皮帶秤、料斗秤等)和非標(biāo)準(zhǔn)秤(如行車秤、鋼卷秤等);按稱重狀態(tài)可分為動(dòng)態(tài)秤(如皮帶秤)和靜態(tài)秤(如料斗秤、鋼卷秤等);按應(yīng)用場(chǎng)合可分為結(jié)算秤和工藝秤。球團(tuán)工序是鐵前原料加工工序,給高爐生產(chǎn)提供品質(zhì)較高的球團(tuán)礦,在球團(tuán)工序中主要應(yīng)用的稱重儀表如表1所示。
2稱重儀表工作原理
2.1動(dòng)態(tài)秤工作原理
動(dòng)態(tài)秤在冶金行業(yè)中主要指計(jì)量皮帶秤和配料皮帶秤(定量給料機(jī)),其原理為帶式輸送機(jī)上的物料經(jīng)過皮帶秤秤體時(shí),物料的重量經(jīng)稱量框架作用到荷重傳感器上,荷重傳感器輸出同物料質(zhì)量成正比的電壓信號(hào),并將其折算成單位皮帶長度上的物料毛重;同時(shí)速度傳感器測(cè)出皮帶運(yùn)行速度,由此計(jì)算出皮帶上物料瞬時(shí)流量(千克/秒),將其累加構(gòu)成總的物料輸送量。物料輸送量計(jì)算公式為:
M=Σ(G*v). (1)
其中:G為秤架上物料毛重(含秤架、托輻、皮帶及物料)1為皮帶運(yùn)行速度。
但在實(shí)際稱量中,皮帶及秤架因自重需要扣除,所以實(shí)際的計(jì)算公式應(yīng)為:
M=Σ(K*(G—Z)*v). (2)
其中:Z為動(dòng)態(tài)零點(diǎn)值,即皮帶和秤架動(dòng)態(tài)皮重;(G一Z)為物料凈重;K為量程系數(shù)(單位變換系數(shù))。
2.2靜態(tài)秤工作原理
靜態(tài)秤的工作原理是將所承受力轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過通信介質(zhì)傳輸?shù)椒Q重控制器,再轉(zhuǎn)化成人們所能識(shí)別的重量信號(hào)。各種靜態(tài)秤工作原理大致相同,不同點(diǎn)在于各自的受力裝置即壓頭結(jié)構(gòu),因?yàn)閴侯^結(jié)構(gòu)是根據(jù)使用場(chǎng)合不同而特別制作的。
圖1為典型料斗秤工作原理。力傳感器安裝于料斗之下,物料重量作用于力傳感器后轉(zhuǎn)換成電信號(hào),并經(jīng)測(cè)量電路中的放大器放大后進(jìn)行顯示、記錄和數(shù)據(jù)處理。料斗秤廣泛用于自動(dòng)配料稱重系統(tǒng),在球團(tuán)配料室有大量應(yīng)用,用于測(cè)量料倉內(nèi)料量以便確定下料量及補(bǔ)料時(shí)間。
3稱重儀表的技術(shù)性能
稱重儀表的技術(shù)性能分為工藝參數(shù)要求和控制性能要求。工藝參數(shù)要求與工藝相關(guān),不同工藝的需求不同,如測(cè)量量程、測(cè)量精度等,但稱重儀表控制性能要求一般是一致的,主要控制性能要求如下:
(1) 稱重傳感器:對(duì)稱重傳感器的控制性能要求包括精度、靈敏度、線性度、重復(fù)性和滯后誤差等。
(2) 測(cè)速傳感器:測(cè)速傳感器的測(cè)量精確度、穩(wěn)定性與稱重傳感器的測(cè)量精確度、穩(wěn)定性同等重要,同樣制約稱重系統(tǒng)的整體精度。目前稱重傳感器精確度普
遍為萬分之幾,而測(cè)速傳感器精確度還處于千分之幾水平,所以提高測(cè)速傳感器精確度是提高電子皮帶秤系統(tǒng)精確度的有效途徑之一。
(3)稱重控制器:稱重控制器是皮帶秤數(shù)據(jù)處理中心,所有測(cè)重和測(cè)速信號(hào)處理、配料自動(dòng)控制信號(hào)計(jì)算、與上位計(jì)算機(jī)通訊均由其完成。實(shí)際工作時(shí)控制器采集到皮帶秤一次設(shè)備運(yùn)行信號(hào),開始由熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)入對(duì)皮帶秤測(cè)重、測(cè)速信號(hào)積算;并將運(yùn)算后當(dāng)前流量與設(shè)定流量值比較,根據(jù)PID閉環(huán)控制理論運(yùn)算出調(diào)整結(jié)果,以標(biāo)準(zhǔn)電流方式(4mA?20mA)調(diào)節(jié)變頻器的給定信號(hào),從而達(dá)到定量給料的目的??刂破鳛閿?shù)據(jù)采集運(yùn)算、功能報(bào)警、數(shù)據(jù)通訊等功能中心。
4稱重儀表安裝要求
4.1動(dòng)態(tài)秤安裝要求
以通過式皮帶秤安裝要求為例介紹動(dòng)態(tài)秤安裝要求。秤架的安裝質(zhì)量決定系統(tǒng)的運(yùn)行水準(zhǔn),其安裝應(yīng)注重以下幾個(gè)方面:選擇合適的安裝位置、秤架基礎(chǔ)加固、托輟準(zhǔn)直度調(diào)整、秤架結(jié)構(gòu)件安裝牢靠。通過式皮帶秤安裝示意圖如圖2所示。
4.2靜態(tài)秤安裝要求
靜態(tài)秤安裝要求如下:
(1)承受力面須水平,不能出現(xiàn)局部受力的現(xiàn)象。
(2)傳感器固定要實(shí),不能出現(xiàn)晃動(dòng)和竄動(dòng)的現(xiàn)象。
(3)受力裝置與稱重傳感器要上下垂直安裝,使作用力通過傳感器的中軸線。
(4)受力裝置(壓頭)與稱重傳感器盡量為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸,消除側(cè)向力,保證作用力全部作用在傳感器上,這樣測(cè)量較為準(zhǔn)確。
5稱重儀表檢驗(yàn)標(biāo)定
5.1動(dòng)態(tài)秤標(biāo)定
動(dòng)態(tài)秤校驗(yàn)以皮帶秤校驗(yàn)方法為例進(jìn)行闡述。皮帶秤在稱量過程中是動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的,由于使用環(huán)境的不同,影響電子皮帶秤計(jì)量精度的原因是多方面的,主要包括制造水平、安裝質(zhì)量、維護(hù)質(zhì)量等三方面。其在運(yùn)行使用過程中,需對(duì)準(zhǔn)確度進(jìn)行定期標(biāo)定,且當(dāng)皮帶秤結(jié)構(gòu)、傳感器等發(fā)生變化時(shí)需要重新標(biāo)定。目前皮帶秤的標(biāo)定方法有3種,分別為鏈碼標(biāo)定、硃碼標(biāo)定及實(shí)物標(biāo)定。3種標(biāo)定方法各有優(yōu)缺點(diǎn),其中實(shí)物校驗(yàn)最為準(zhǔn)確,但其時(shí)常受客觀條件限制實(shí)現(xiàn)比較困難,一般都用鏈碼校驗(yàn)或硃碼校驗(yàn)代替。各種標(biāo)定方法在進(jìn)行標(biāo)定前均需要進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn),具體標(biāo)定步驟需根據(jù)各廠家稱重儀表的產(chǎn)品說明書進(jìn)行操作。
5.2靜態(tài)秤標(biāo)定
靜態(tài)秤的標(biāo)定原理為驗(yàn)證法,即使用標(biāo)準(zhǔn)祛碼或標(biāo)準(zhǔn)缺碼代替物進(jìn)行稱重驗(yàn)證。若顯示值與實(shí)際值相同則代表計(jì)量秤準(zhǔn)確,否則為有偏差,需要進(jìn)行校正。下面以料斗秤為例進(jìn)行具體說明。
(1)從零點(diǎn)起按由小到大的順序加載,使料斗秤校準(zhǔn)裝置的壓力值分段從小加至最大稱量(或最大稱量的60%),用相同的方法卸載,使料斗秤校準(zhǔn)裝置的壓力值分段從最大稱量(或最大稱量的60%)減至零點(diǎn)。
(2)測(cè)試一般應(yīng)選定以下幾個(gè)稱量,一般普通準(zhǔn)確度級(jí)最小稱量為25%量程,最大稱量為50%量程。注意加載及卸載時(shí)應(yīng)逐漸遞增或遞減。
(3)分別以約等于最大稱量的50%和接近最大稱量進(jìn)行兩組測(cè)試,每組至少重復(fù)3次。每次測(cè)試前,應(yīng)將重量讀數(shù)調(diào)至零。
(4)對(duì)同一載重,多次稱量所得結(jié)果的誤差均不應(yīng)大于該稱量最大允許誤差的絕對(duì)值。
6結(jié)語
中國智造的實(shí)現(xiàn)不但需要智能的上層設(shè)備,同時(shí)需要底層執(zhí)行元件的精準(zhǔn)及穩(wěn)定以及那種鍥而不舍的工匠精神。在冶金生產(chǎn)過程中更要摒棄那種粗放的生產(chǎn)方式,要做到精打細(xì)算,只有按照科學(xué)的、精確地配料、加工,才能生產(chǎn)出理想中的精品鋼。
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