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0引言

在各種類(lèi)別的稱(chēng)量設(shè)備中，用戶反映用得最不好的常常是皮帶秤，很少聽(tīng)到汽車(chē)衡、軌道衡、料斗秤這些用量較大的設(shè)備達(dá)不到使用要求甚至停用的說(shuō)法。究其原因，用的較好的稱(chēng)量設(shè)備中大部分是靜態(tài)稱(chēng)重設(shè)備，達(dá)到使用要求相對(duì)要簡(jiǎn)單一些，且這些設(shè)備往往自成體系，與其他工簡(jiǎn)單一些，且這些設(shè)備往往自成體系，與其他工藝設(shè)備關(guān)聯(lián)較少。而皮帶秤通常要安裝在皮帶輸送機(jī)上，同時(shí)還與給料機(jī)等工藝設(shè)備相關(guān)聯(lián)，不像汽車(chē)衡是一臺(tái)獨(dú)立供貨的設(shè)備，因而受工藝設(shè)備的牽連較多;另外一部分稱(chēng)重設(shè)備的價(jià)位較高，廠家服務(wù)到位，從土建施工、設(shè)備安裝、調(diào)試到檢定通過(guò)，一包到底，皮帶秤廠家卻很難達(dá)到這樣的服務(wù)深度，因此皮帶秤常常達(dá)不到使用要求甚至停用?；诖?，本文列舉了皮帶秤應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題并進(jìn)行分析，對(duì)使用過(guò)程中用戶需關(guān)注的要點(diǎn)和正確做法給出建議。

1皮帶秤用不好最常見(jiàn)問(wèn)題

無(wú)論皮帶秤的品牌多響亮，皮帶秤秤架的結(jié)構(gòu)多復(fù)雜，只要以下所列問(wèn)題中的一個(gè)確實(shí)存在，那么皮帶秤想用好就很難，如皮帶秤參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確、秤架準(zhǔn)直性未校準(zhǔn)、皮帶張力過(guò)大或過(guò)小、安裝位置未精心選擇、皮帶輸送機(jī)狀況差、未配用測(cè)速傳感器、共振效應(yīng)、皮帶速度太快、稱(chēng)重傳感器信號(hào)太弱、不能經(jīng)常進(jìn)行秤的校準(zhǔn)或校準(zhǔn)方法不合適等等。對(duì)于缺少經(jīng)驗(yàn)的皮帶秤用戶，經(jīng)常會(huì)因疏忽造成這些問(wèn)題，筆者根據(jù)幾十年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，列出10個(gè)最常見(jiàn)的問(wèn)題，并引用資料對(duì)其造成的影響進(jìn)行分析，盡可能地量化影響量，并給出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

2皮帶秤用不好常見(jiàn)問(wèn)題分析

2．1參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有一句諺語(yǔ)———garbagein，garbageout(無(wú)用輸入，無(wú)用輸出)，意味著輸出的質(zhì)量取決于輸入的質(zhì)量。累積器(二次儀表)是皮帶秤的計(jì)算機(jī)，如果輸入的信息不準(zhǔn)確，其產(chǎn)生的每一項(xiàng)測(cè)量都不會(huì)準(zhǔn)確。因此，在皮帶秤累積器開(kāi)始工作之前，需要向累積器輸入關(guān)鍵參數(shù)，如工程單位制、托輥間距、皮帶長(zhǎng)度、稱(chēng)重傳感器個(gè)數(shù)及量程、速度傳感器的滾輪直徑、用于校準(zhǔn)的砝碼質(zhì)量、最大瞬時(shí)流量等等。如果托輥間距輸入偏差5%或速度傳感器的滾輪直徑輸入偏差5%，對(duì)準(zhǔn)確度的影響都是5%，雖然經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)可以彌補(bǔ)這一類(lèi)輸入數(shù)據(jù)的偏差，但當(dāng)進(jìn)行砝碼、滾鏈校準(zhǔn)時(shí)，這些輸入偏差都會(huì)影響校準(zhǔn)結(jié)果，所以必須仔細(xì)核實(shí)所應(yīng)輸入的參數(shù)，確保其正確無(wú)誤。

2．2秤架準(zhǔn)直性不好

秤架上的稱(chēng)量托輥安裝位置太高或太低，是準(zhǔn)確度降低最常見(jiàn)和最重要的原因。秤架準(zhǔn)直性要求秤架上的稱(chēng)量托輥與秤架外相鄰的幾組托輥不存在高差，安裝時(shí)用三根或六根鋼絲固定在托輥上方，并用墊片的方法使秤架上的稱(chēng)量托輥與秤架外相鄰的幾組托輥的對(duì)應(yīng)點(diǎn)成一條直線。這些對(duì)應(yīng)點(diǎn)有幾組托輥的對(duì)應(yīng)點(diǎn)成一條直線。這些對(duì)應(yīng)點(diǎn)有時(shí)被稱(chēng)為甜蜜點(diǎn)(sweetspot)，它們必須準(zhǔn)直［1］。如果一個(gè)稱(chēng)重托輥相對(duì)于其他托輥安裝得太低，張緊的皮帶可能不接觸這個(gè)稱(chēng)量托輥，而皮帶上物料的重量不足以將皮帶壓到稱(chēng)重托輥上使之受力，此時(shí)皮帶以跨越的方式形成“橋梁”;如果一個(gè)稱(chēng)重托輥相對(duì)于其他托輥安裝得太高，相當(dāng)大的向下作用力可能附加到稱(chēng)重托輥上。一般準(zhǔn)確度的皮帶秤準(zhǔn)直性的偏差應(yīng)該在一般準(zhǔn)確度的皮帶秤準(zhǔn)直性的偏差應(yīng)該在±0．8mm以?xún)?nèi)，這幾乎是肉眼能分辨的極限，而高準(zhǔn)確度的皮帶秤準(zhǔn)直性的偏差應(yīng)該在±0．4mm以?xún)?nèi)。如果準(zhǔn)直性做得不好，1．5mm的準(zhǔn)直性誤差就可能使準(zhǔn)確度和重復(fù)性降低3%，3mm的準(zhǔn)直性誤差影響可能高達(dá)10%，6mm的準(zhǔn)直性誤差影響可能高達(dá)30%［2］。因此，雖然做到精確的準(zhǔn)直是一個(gè)艱難的過(guò)程，但在安裝時(shí)也還是要盡可能做得更準(zhǔn)確。

2．3皮帶張力過(guò)大或過(guò)小

秤架處皮帶張力過(guò)大或過(guò)小，是托輥準(zhǔn)直性之后準(zhǔn)確度降低的第2個(gè)重要原因。如果秤架處皮帶張力合適，則皮帶與槽形托輥的槽形軌跡緊密貼合;如果秤架處皮帶張力過(guò)大，則皮帶中心處遠(yuǎn)離槽形托輥的槽形軌跡，僅大，則皮帶中心處遠(yuǎn)離槽形托輥的槽形軌跡，僅在槽形托輥的兩側(cè)有接觸點(diǎn)或完全沒(méi)有接觸;如果張力太小，則運(yùn)行的皮帶處于松弛狀態(tài)，物料就會(huì)在越過(guò)稱(chēng)量托輥時(shí)形成“駝峰”，這會(huì)使得物料回落移動(dòng)，造成重復(fù)計(jì)量。理想的皮帶張力使托輥之間垂度為2%。若皮帶垂度小于1%，則精度和重復(fù)性變化高達(dá)10%;若皮帶垂度在2．5%以上，則影響可達(dá)2%;若皮帶垂度在5%以上，則問(wèn)題可能變得很?chē)?yán)重［2］。

即使在運(yùn)行之初張力設(shè)置正確，但溫度波動(dòng)、重力張緊裝置失效、輸送物料性質(zhì)和數(shù)量的變化等因素也還是可能導(dǎo)致皮帶張力過(guò)大或過(guò)小。因此應(yīng)用中應(yīng)重新調(diào)整好重力張緊裝置，使之正常工作。

2．4皮帶秤安裝位置不合適

皮帶秤安裝位置不合適是準(zhǔn)確度降低的另一個(gè)主要原因，確保皮帶秤安裝在理想位置是保證皮帶秤最佳性能的關(guān)鍵。電子皮帶秤應(yīng)該安裝在皮帶輸送機(jī)的平直部分，傾角為0°的水平型皮帶輸送機(jī)和固定傾角的傾斜型皮帶輸送機(jī)各段均為平直段，所以這一要求不難達(dá)到。但在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，還有多種曲線型皮帶輸送機(jī)，怎樣在這類(lèi)皮帶輸送機(jī)上選擇平直部分安裝皮帶秤就非常重要了。過(guò)大的傾角也不利于稱(chēng)重，如果因傾角大造成球形或顆粒狀的物料在皮帶上滾動(dòng)下滑，對(duì)準(zhǔn)確度的影響就非常大，甚至不可預(yù)測(cè)。采用花紋皮帶可以增加物料摩擦，減少甚至消除物料的滾8~100m動(dòng)下滑。

在選擇皮帶秤的位置時(shí)，振動(dòng)是另一個(gè)需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離強(qiáng)振動(dòng)源，如磨機(jī)、振動(dòng)篩、破碎機(jī)。振動(dòng)造成的振幅如果肉眼就能明顯觀察到，則會(huì)導(dǎo)致稱(chēng)重傳感器上下移動(dòng)，造成錯(cuò)誤輸出高達(dá)2%;如果觀察不到明顯振動(dòng)，一般不需要擔(dān)心，但在安裝秤架位置處增加動(dòng)，一般不需要擔(dān)心，但在安裝秤架位置處增加支撐件以減小振動(dòng)的影響很有必要［2］。

2．5輸送機(jī)質(zhì)量差

輸送機(jī)質(zhì)量差或狀況不好都將造成準(zhǔn)確度的較大誤差，例如:設(shè)計(jì)不當(dāng)、部件老化將導(dǎo)致機(jī)架不能充分支撐物料的重量，并導(dǎo)致輸送機(jī)扭曲，這可能意味著精度和可重復(fù)性降低達(dá)20%;托輥磨損或旋轉(zhuǎn)不靈活，將導(dǎo)致皮帶振動(dòng)，這意味著測(cè)量誤差高達(dá)10%［2］;張緊裝置不能對(duì)皮帶因負(fù)載或溫度的變化進(jìn)行補(bǔ)償;皮帶拼接不良、有孔洞或撕裂，將導(dǎo)致物料泄漏;輸送機(jī)托輥未能采用適合稱(chēng)重的平托輥或槽形托輥，而采用V型托輥、懸鏈托輥、鋼絲繩托輥;皮帶未能使用適合稱(chēng)重的柔性薄皮帶，而采用的是加厚甚至是鋼絲繩芯皮帶，這些皮帶剛性過(guò)強(qiáng)，垂度不夠，不能柔性地貼合稱(chēng)量托輥并傳遞物料的重力。

2．6未使用速度傳感器

累積器在進(jìn)行輸送物料瞬時(shí)流量Q運(yùn)算時(shí)要對(duì)質(zhì)量信號(hào)q和速度信號(hào)v進(jìn)行乘法計(jì)算，計(jì)算公式如下:Q=3．6qv由計(jì)算公式可知，速度信號(hào)與質(zhì)量信號(hào)同等重要，需要同樣的關(guān)注。一些用戶認(rèn)為其輸送機(jī)是以恒速運(yùn)行的，因此不需要速度傳感器。遺憾的是，實(shí)際上沒(méi)有一臺(tái)輸送機(jī)真正恒速運(yùn)行，其速度總有一些變化，例如隨電源頻率及電壓、隨輸送物料的多少而變化。若不使用速度傳感器，就沒(méi)有可能對(duì)速度的變化進(jìn)行補(bǔ)償，其造成的準(zhǔn)確度誤差為0．2%～1%，特殊情況下可能還要大一點(diǎn)［5］。

2．7皮帶速度太快和物料負(fù)荷太低

如果皮帶速度太快，皮帶上的物料移動(dòng)就非?？?，它會(huì)在輸送機(jī)上“彈跳”起來(lái)，重量采樣時(shí)“彈跳”起來(lái)的物料可能采集不到;當(dāng)“彈跳”起來(lái)的物料降落時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生紊流效應(yīng)，這也會(huì)影響測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確度。帶速大于6m/s時(shí)可以產(chǎn)生準(zhǔn)確度1%～5%的誤差［2］，這樣高的帶速只有在超過(guò)10000t/h輸送量時(shí)出現(xiàn)，它往往有高精度的要求，所以這可能是需要考慮的問(wèn)題。同樣，在秤架上被稱(chēng)重的物料應(yīng)該有足夠長(zhǎng)的通過(guò)時(shí)間。稱(chēng)重傳感器本質(zhì)上是彈簧，需要有足夠的改變力使彈簧變形并穩(wěn)定下來(lái)，這樣在物料離開(kāi)稱(chēng)量區(qū)域之前才能準(zhǔn)確采集和傳送重量值。如果物料在秤架上移動(dòng)過(guò)快，響應(yīng)時(shí)間過(guò)短，則皮帶秤秤架沒(méi)有有充分的響應(yīng)時(shí)間，這樣物料無(wú)法被準(zhǔn)確稱(chēng)重。物料在秤架上的通過(guò)時(shí)間還與秤架的結(jié)構(gòu)物料在秤架上的通過(guò)時(shí)間還與秤架的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)通過(guò)時(shí)間不小于1．0s時(shí)，目前使用的絕大多數(shù)皮帶秤秤架的響應(yīng)時(shí)間能滿足要求;當(dāng)通過(guò)時(shí)間為0．7～1s時(shí)，柔性連接的杠桿式皮帶秤秤架或整體懸浮式多托輥電子皮帶秤秤架的響應(yīng)時(shí)間能滿足要求;當(dāng)通過(guò)時(shí)間為0．4～0．7s時(shí)，直接承重式單托輥皮帶秤秤架的響應(yīng)時(shí)間能滿足要求;當(dāng)通過(guò)時(shí)間小于0．4s時(shí)，最好采用增加秤架上稱(chēng)量托輥組數(shù)以加大通過(guò)時(shí)間的方法，如采用多個(gè)直接承重式串聯(lián)組合式皮帶秤，其秤架的響應(yīng)時(shí)間才能滿足要求［6－7］。

2．8共振效應(yīng)

共振是指機(jī)械系統(tǒng)所受激勵(lì)的頻率與該系統(tǒng)固有頻率相接近時(shí)，系統(tǒng)振幅顯著增大的現(xiàn)象。如果秤架系統(tǒng)產(chǎn)生共振，則整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)變得不穩(wěn)定。對(duì)于皮帶秤，如果施加在稱(chēng)重托輥上的力所產(chǎn)生的振蕩頻率與秤架的稱(chēng)重傳感器的固有頻率接近，就有可能產(chǎn)生共振效應(yīng)。當(dāng)施加在稱(chēng)重托輥上的力所產(chǎn)生的振蕩頻率與秤架的稱(chēng)重傳感器固有頻率的動(dòng)態(tài)頻率比值為0．2或更低時(shí)，影響微乎其微;動(dòng)態(tài)頻率比值為0．3或更高時(shí)，共振問(wèn)題有可能出現(xiàn)，對(duì)準(zhǔn)確度的影響可達(dá)10%;動(dòng)態(tài)頻率比值為1時(shí)，就像橋塌了一樣，稱(chēng)重傳感器就會(huì)出現(xiàn)故障［2］。共振效應(yīng)很少發(fā)生，而一旦發(fā)生則需要專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，做復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析，并找出干預(yù)辦法，將動(dòng)態(tài)頻率比值降到0．2或更低。

2．9稱(chēng)重傳感器信號(hào)太弱

皮帶秤的稱(chēng)重傳感器送到累積器的信號(hào)應(yīng)該具有較高的分辨率，使后續(xù)運(yùn)算能得到較高的運(yùn)算準(zhǔn)確度。由于直接承重式秤架越來(lái)越普及，秤架的皮重信號(hào)(如托輥重量、皮帶重量、連接件重量等)占比較大，因此如果稱(chēng)重傳感器輸出信號(hào)中與物料重量相關(guān)的部分太弱，將對(duì)皮帶秤的準(zhǔn)確度影響較大。當(dāng)稱(chēng)重傳感器輸出信號(hào)中與物料重量相關(guān)的信號(hào)變化范圍小于2mV時(shí)，對(duì)準(zhǔn)確度和重復(fù)性可能有1%～5%的影響;當(dāng)信號(hào)變化范圍為2～3mV時(shí)，對(duì)準(zhǔn)確度和重復(fù)性可能有0．5%～2%的影響。通常信號(hào)變化范圍應(yīng)大于3mV(使用2mV/V型稱(chēng)重傳感器)［2］。指導(dǎo)方針是整個(gè)稱(chēng)重傳感器量程中至少應(yīng)該有20%～30%的容量用于皮帶上物料重量的檢測(cè)。

2．10校準(zhǔn)問(wèn)題

皮帶秤是動(dòng)態(tài)稱(chēng)重設(shè)備，各種因素都可能對(duì)準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，如物料在秤架上的堆積、皮帶張力變化、托輥表面黏結(jié)物料、環(huán)境溫度過(guò)高過(guò)低等等，都可能使校準(zhǔn)好的皮帶秤的零點(diǎn)、滿值發(fā)生變化，所以需要以一定的頻度進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)一臺(tái)高精度的皮帶秤，校準(zhǔn)頻度可以一天一次，以確保準(zhǔn)確性、重復(fù)性和線性度;對(duì)大多數(shù)皮帶秤，一周一次就足夠了;有些對(duì)稱(chēng)重精度要求不高的現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間校準(zhǔn)一次也可以接受。關(guān)鍵是要有足夠的校準(zhǔn)記錄并構(gòu)建了清晰的預(yù)測(cè)模式，以證明用戶所選擇的頻度能滿足使用要求。校準(zhǔn)方法也是重要的考慮因素，用戶需要確保為特定應(yīng)用選擇正確的解決方案。用累計(jì)器本身帶的精密電阻進(jìn)行電子校準(zhǔn)可省去砝碼、滾鏈等設(shè)施，但只有在期望的準(zhǔn)確度為2%～5%的情況下，才可以接受;砝碼校準(zhǔn)簡(jiǎn)單易行，但期望的準(zhǔn)確度只有1%～5%;滾鏈設(shè)施較為復(fù)雜，期望的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0．5%～2%;循環(huán)鏈碼結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，期望的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0．5%～1%。只有用實(shí)際的物料進(jìn)行檢定才是保證秤達(dá)到最高精度的方法［5］。在一些沒(méi)有條件進(jìn)行物料試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)，拋?lái)来a、丟砂袋、刮皮帶等方法也是可以采用的。

3結(jié)束語(yǔ)

對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，在皮帶秤的使用中，首先要選用具有雄厚實(shí)力廠家的品牌產(chǎn)品，然后在安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)過(guò)程中做好本文所列舉的10項(xiàng)工作，可以確保皮帶秤在現(xiàn)場(chǎng)得到較好的應(yīng)用。

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