一、概述
目前國內(nèi)外皮帶秤檢驗主要有兩種方法，一種是實物檢驗，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比對檢驗，后者則采用標準重量的金屬砝碼來進行模擬實物載荷檢驗。無論是動態(tài)掛碼、還是滾動鏈碼，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，立即進行模擬載荷試驗。“建立起模擬載荷試驗結(jié)果與物料試驗結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，以便對模擬載荷裝置的結(jié)果進行修正�！睙┈嵉臋z驗方式影響了皮帶秤檢驗工作的實施。
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都是在空皮帶上進行，也就是說皮帶輸送物料時稱量段及稱量區(qū)域的受力狀況是“物料—物料—物料”；而模擬載荷檢驗時受力狀況則是“空皮帶—標準鏈碼—空皮帶”。很顯然這種模擬載荷檢驗?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，分析了多年來檢驗技術(shù)的經(jīng)驗，試圖研制開發(fā)出一個全新概念的檢驗裝置。有一種檢驗方法是：在皮帶上設(shè)定A點到B點特定區(qū)，物料在正常輸送過程中，皮帶秤從A點開始采樣到B點采樣結(jié)束，然后皮帶停下來將A至B點的物料全部刮下來進行靜態(tài)稱量與皮帶秤采樣的累計量進行比較修正，檢驗工作也就完成。依據(jù)這個原理在一條輸料的皮帶上采取斷料造成一段空皮帶，與此同時一條標準重量的鏈碼自動置于皮帶空段進入稱量段，建立一種“物料—標準鏈碼—物料”的皮帶秤檢驗?zāi)Ｊ�，皮帶秤只采樣標準鏈碼的累計量，與鏈碼的實際重量相等該皮帶秤的檢驗工作也就完成了。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裝置。
三、系統(tǒng)總體設(shè)計說明
采用PLC控制技術(shù)，在輸送皮帶機輸送物料運行中，通過控制給料機的啟/停自動建立一段空段L皮帶如圖示所示，與此同時收放鏈碼裝置自動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，對輸送中的標準載荷進行稱量采樣，當標準載荷通過皮帶秤的稱量區(qū)域后，儀表進行數(shù)據(jù)處理，并將稱量采樣的結(jié)果與標準載荷的每米重量自動的進行修正，達到相當于實物檢驗的目的。
1、項目主要關(guān)鍵技術(shù)：
1）整個裝置采用PLC進行控制設(shè)計。
2）采用標準載荷在布滿物料的輸送皮帶機的特定空段上替代空段上物料設(shè)計；
3）利用皮帶秤儀表在特定段上采集標準載荷單位長度的已知重量，并將所采集的結(jié)果自動地與標準載荷單位長度的已知重量進行比較、修正技術(shù)；
2、主要技術(shù)指標：
1）檢驗裝置系統(tǒng)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(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)計時應(yīng)參照國家計量法規(guī)，執(zhí)行皮帶秤國家標準和檢定規(guī)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、啟動前一級的皮帶輸送機斷料；b）切換輸料系統(tǒng)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?zhèn)}斷料。
2、如何將標準鏈碼及時、準確地放在皮帶空段，鏈碼收放應(yīng)裝置采用了PLC控制和變頻器技術(shù)。
3、標準鏈碼經(jīng)過稱量段后又要迅速地離開運行中計量皮帶，采用鏈條牽引又要保證鏈條不影響稱量時的標準鏈碼重量。
4、什么位置對標準鏈碼進行稱重采樣最為合適，根據(jù)現(xiàn)場測試。
5、標準鏈碼設(shè)計多長適用，14.4m相當于4.8m秤架的3個稱量段采樣長度，采樣時間不低于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(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)作進一步方案調(diào)整。
四、模擬試驗機的測試
由于科研經(jīng)費和時間的關(guān)系，外加ICS—PJZ皮帶秤動態(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(shè)備組裝了一臺皮帶秤動態(tài)檢驗裝置的模擬試驗機，意在試驗成功后，再進行樣機試制。歷經(jīng)3個多月的艱苦努力，完成了、建立數(shù)字模型、制作******，試驗場地手動模擬檢驗，自動模擬檢驗PLC控制試驗。雖然存在一些有待解決的問題，但積累了不少經(jīng)驗，收集了大量測試數(shù)據(jù)，為樣機制作，現(xiàn)場應(yīng)用提供了真實數(shù)據(jù)。
所具備的試驗設(shè)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(shè)定區(qū)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、電控柜具有手動和自動功能；
6、標準鏈碼；
7、臺秤及標準砝碼；
8、3468A數(shù)字萬用表（準確度十萬分之一）
試驗中的技術(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、標準鏈碼：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，采樣時間不應(yīng)低于4s。
五、系統(tǒng)的程序控制
1、檢驗裝置工作原理
輸送計量皮帶啟動運行30min后獲取皮帶3min的整圈零點值和皮帶空料段設(shè)定區(qū)4s的段零點值，給料機皮帶啟動，開始輸送物料。當皮帶空段設(shè)定區(qū)第二次接近給料機落料口時給料機皮帶停止大約4s后，再啟動運行輸料，制造一個大于2m長的空料段。當空料段接近放鏈碼口時，標準鏈碼自動置于空料段，形成“物料—標準鏈碼—物料”的模式進入皮帶秤稱量段稱量。標準鏈碼經(jīng)過稱量段后自動收起。
2、程序控制時間設(shè)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間T1；
2）根據(jù)計量皮帶的速度計算鏈碼全部落在計量皮帶上的時間T2；
3）根據(jù)T1、T2并考慮落差時間，測定給料皮帶啟動點時間T3到停止點時間T4，測定給料皮帶重新啟動位置的時間T5。注意保證鏈碼準確地落在計量皮帶空料段內(nèi)；
4）當鏈碼頭部運行到稱量段前一組輔助托輥時的時間為T6，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，鏈碼自由地通過稱量段；
5）當鏈碼頭部運行到稱量段后一組輔助托輥時的時間為T7，啟動儀表累計量（可通過接通測速傳感器或其他控制方式）；
6）根據(jù)鏈碼長度及計量皮帶的速度計算有效計量鏈碼長度時間，然后斷開測速傳感器使儀表停止累計，累計量應(yīng)為采樣有效鏈碼長度的重量；
7）當鏈碼有效長度稱量完畢時T8，將鏈碼收放裝置速度轉(zhuǎn)為計量皮帶速度一樣轉(zhuǎn)動；
8）當鏈碼全部轉(zhuǎn)動到鏈碼收放裝置上方時T9，將鏈碼移動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(yīng)能在皮帶空料段（即計量段）內(nèi)完成段零點檢驗；
2）儀表具有在計量段內(nèi)累計稱量的功能，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）安裝好啟動非接觸式感應(yīng)元件，
2）鏈碼處于準確的啟動位置，其控制誤差應(yīng)不大于15mm。（可采用手動操作來校準）
3）按下復(fù)位開關(guān)，控制系統(tǒng)處于自動位置，準備就緒可進行皮帶秤動態(tài)檢驗；
4）將各檢測時間寫入PLC中，通過三到五次的調(diào)試，并與儀表的配合，應(yīng)達到整個系統(tǒng)過程的自動控制功能準確無誤；
六、結(jié)論
ICS—PJZ皮帶秤動態(tài)檢驗裝置的******試制數(shù)據(jù)，其結(jié)論是：在皮帶低速(0.5m/s)運行，單托輥秤架稱量,準確度可達1%，與實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(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迎刃而解，采用四托輥秤架提高準確性、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裝置。 |
