螺旋秤應(yīng)用中存在的問題及處理

孫秉禮 候貴斌 · 2015-03-02 16:26 留言

  摘要:螺旋秤是一種應(yīng)用較為廣泛的粉、粒狀物料連續(xù)給料計(jì)量設(shè)備。由于多方面的原因,當(dāng)今許多螺旋秤運(yùn)行不夠穩(wěn)定可靠、計(jì)量控制精度較低。筆者根據(jù)長期研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐,比較全面系統(tǒng)的對螺旋秤的發(fā)展,技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用中的問題做以深入概要的介紹。希望對螺旋秤的設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)應(yīng)用提供參考,希望和同行交流商討。

  0  前

  螺旋秤(又稱螺旋稱重給料機(jī)等),是在管螺旋給料機(jī)的基礎(chǔ)上,采用恒速定量給料秤的工作原理,集給料輸送、稱重計(jì)量和定量給料控制功能為一體,機(jī)電一體化連續(xù)動(dòng)態(tài)給料計(jì)量設(shè)備。螺旋秤的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格便宜,設(shè)備高度小、便于安裝布置,料流系統(tǒng)完全密閉,沒有揚(yáng)塵跑料污染問題,對環(huán)境和物料適應(yīng)性較強(qiáng)、工作可靠、操作維護(hù)簡單方便。廣泛地應(yīng)用于建材、冶金、化工、電力和輕工等工業(yè)生產(chǎn)部門。尤其在粉煤灰、窯灰、礦粉、物料添加劑和磷肥等非黏滯性粉粒體物料計(jì)量和配料控制方面有較廣泛地應(yīng)用。但是,由于螺旋秤的結(jié)構(gòu)和特殊的工作機(jī)理,做好選好和用好并非容易。尤其在要求精度和穩(wěn)定性較高的使用場合,更需十分注意。本文通過對螺旋秤的發(fā)展,工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)全面概要介紹,希望對螺旋秤的設(shè)計(jì)、選用和使用提供有益的參考。

 1 發(fā)展概況

  早在上個(gè)世紀(jì)70年代,山西某磷肥廠和湛江某化工廠等單位,基于生產(chǎn)實(shí)際的需求開始研發(fā)和試用螺旋秤。1973年山西某磷肥廠設(shè)計(jì)人員就與筆者商討以管螺旋給料機(jī)為基礎(chǔ),采用懸臂式恒速定量給料秤的工作原理,開發(fā)設(shè)計(jì)螺旋秤的技術(shù)問題。但在建材行業(yè)直到80年代,中國建材研究院才實(shí)際起步研發(fā)螺旋秤,于1984年9月在建材行業(yè)首先通過技術(shù)鑒定,并用在浙江某水泥廠的煤粉計(jì)量系統(tǒng)。隨之許多計(jì)量設(shè)備制造廠家相繼設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了螺旋秤,并逐步推廣應(yīng)用。但是,直到90年代末,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用的螺旋秤,基本都屬于秤體重量自相平衡結(jié)構(gòu)的“短螺旋秤”。計(jì)量螺旋的進(jìn)出料口間距(以下通稱螺旋長度)一般只有1.1m左右。給料螺旋有的稍長一些,但總體都很短。螺旋葉徑主要有ф250mm和ф300mm等少量幾種,螺旋間隙較大。稱重傳感器多采用下壓安裝方式。稱重控制器在七、八十年代多采用電動(dòng)單元儀表組合或以分立元件為主的單機(jī)控制儀表,90年代以后開始采用以初級單片機(jī)或PC機(jī)為核心的稱重顯示控制器。其采樣速度較低、數(shù)量較少,功能不強(qiáng)、操作調(diào)整較為麻煩。在生產(chǎn)使用中,常常零點(diǎn)波動(dòng)較大、計(jì)量精度較低、穩(wěn)定可靠性較差,更主要由于螺旋過短,使之瞬時(shí)采樣量過少,料流穩(wěn)定性差,信號波動(dòng)變化較大。尤其當(dāng)物料流動(dòng)性很好和倉壓波動(dòng)變化較大時(shí),容易發(fā)生沖跑料自流,破壞生產(chǎn)正常運(yùn)行。在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),螺旋管振蕩沖擊較大,經(jīng)常造成稱重傳感器損壞,使螺旋秤的推廣應(yīng)用受到很大限制。到上個(gè)世紀(jì)90年代末期,尤其在21世紀(jì)以后,針對短螺旋秤在使用中的問題,紛紛開發(fā)設(shè)計(jì)螺旋秤體重量非自相平衡的“長螺旋秤”。一般螺旋長度是螺旋葉徑的8~12倍,大多都取10倍左右。從而對料流可以有效控制,大大的減少?zèng)_料跑料自流問題,負(fù)荷測量采樣量增大。測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性明顯提高。隨著微電子技術(shù)快速發(fā)展,電子元件功能和質(zhì)量的提高,高性能CPU和PLC模塊廣泛使用,新一代高功能高可靠性稱重控制器不斷問世,部分技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備制造廠商對給料螺旋和計(jì)量螺旋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以“量身定做”的方式,根據(jù)具體物料的流量、物料性質(zhì)、使用要求選擇設(shè)計(jì)螺旋規(guī)格、長度和結(jié)構(gòu)。如采用防堵變距螺旋、防沖料阻流螺旋、鎖風(fēng)溢流螺旋、穩(wěn)流雙葉螺旋等有針對性的結(jié)構(gòu)。以減少堵料、卡料和沖跑料自流等不穩(wěn)定問題。使螺旋秤的穩(wěn)定可靠性和計(jì)控精度有顯著提高,為螺旋秤廣泛的應(yīng)用提供了良好基礎(chǔ)。

  2 系統(tǒng)組成和工作原理

  螺旋秤主要由預(yù)給料的給料螺旋(也可以采用葉輪給料機(jī)等預(yù)給料設(shè)備)、稱重螺旋(或稱計(jì)量螺旋)、稱重傳感器、稱重控制器、變頻調(diào)速器和電氣控制柜等部分組成。給料螺旋是系統(tǒng)被控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)螺旋轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)控制給料量,使計(jì)量螺旋達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的瞬時(shí)流量。計(jì)量螺旋恒速運(yùn)行,通過測重點(diǎn)的稱重傳感器測量螺旋管內(nèi)瞬時(shí)物料負(fù)荷,并把物料重力轉(zhuǎn)化成比例的電信號輸入控制器,控制器通過信號處理、運(yùn)算、流量顯示和根據(jù)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制物料流量。

  所以,螺旋秤的瞬時(shí)流量Qt為:

  式中:K——修正系數(shù)(通稱稱重系數(shù))由系統(tǒng)調(diào)試時(shí)確定的常數(shù);

  qt——計(jì)量螺旋的瞬時(shí)物料線負(fù)荷,kg/m;

  vt ——計(jì)量螺旋內(nèi)瞬時(shí)料流線速度,m/s。

  由于螺旋內(nèi)實(shí)際料流速度無法直接測量,只能以螺旋轉(zhuǎn)速n來代表,但螺旋轉(zhuǎn)速n與料流線速度V往往不能保持恒定線性關(guān)系,為了保障料流速度與螺旋轉(zhuǎn)速關(guān)系基本穩(wěn)定,計(jì)量螺旋轉(zhuǎn)速必須恒定不變,(這是計(jì)量螺旋采用恒速運(yùn)行的基本原因)從而以n代表V值。即;V(n)也為常數(shù)。所以,稱重傳感器測量的物料負(fù)荷信號即可代表螺旋秤的瞬時(shí)流量。即:

  式中K0為綜合修正系數(shù)或稱綜合稱重系數(shù)。從而,t0到t1時(shí)間中螺旋秤的累計(jì)流量即為:

  計(jì)量螺旋的瞬時(shí)流量測量值Qt輸入稱重控制器,經(jīng)過與生產(chǎn)要求的設(shè)定流量值的比較運(yùn)算。控制器根據(jù)運(yùn)算的偏差大小和方向,通過變頻調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)給料螺旋的轉(zhuǎn)速,從而改變給料速率,并使之趨近和達(dá)到設(shè)定流量目標(biāo)值,實(shí)現(xiàn)定量給料控制。

  3  螺旋秤的分類及其特點(diǎn)

  螺旋秤的分類和方法尚沒見到國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和資料介紹。筆者認(rèn)為螺旋秤的電氣控制設(shè)備,與定量給料(機(jī))秤等連續(xù)給料計(jì)量設(shè)備基本類似和通用,螺旋秤的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在秤體結(jié)構(gòu)方面。所以,主要根據(jù)螺旋秤體的結(jié)構(gòu)形式、支承安裝方式分類。前文曾把螺旋秤分為”短螺旋秤”和“長螺旋秤”,由于短螺旋秤現(xiàn)在已較少選用。所以,以下主要針對長螺旋秤的分類說明。

  3.1 懸浮吊掛支承和支座支承方式

  計(jì)量螺旋秤的支承安裝方式主要分為:懸浮吊掛方式(如圖1)和支座支承安裝方式(如圖2)兩種。

  懸浮吊掛安裝秤體又可分為兩種:一種是在三條繞性吊件中均設(shè)稱重傳感器,即其前端(出料端)設(shè)一只稱重傳感器,后端(進(jìn)料端)設(shè)兩只稱重傳感器,(如圖1) 。螺旋秤體整體吊掛稱重,故稱“全荷式螺旋秤”。另一種是后端兩吊件中不設(shè)稱重傳感器,只在前端吊件中設(shè)一只稱重傳感器,稱“懸臂式吊裝螺旋秤”(如圖2b)。為了保障螺旋秤體位置穩(wěn)定,后端兩條撓性吊件需與鉛直方向呈6°~10°角向外傾斜安裝。如果吊件中不設(shè)稱重傳感器時(shí),吊件與鉛直方向向外傾斜呈15O角左右更好,以使螺旋秤體位置更加穩(wěn)定。

  懸吊安裝螺旋秤,結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,應(yīng)用較多。但由于螺旋秤體的左右、前后方向處于自由浮動(dòng)狀態(tài)。所以,對震動(dòng)很敏感,要求承重吊掛點(diǎn)基礎(chǔ)十分穩(wěn)固、基點(diǎn)和周邊無明顯震動(dòng),必要時(shí)需在吊掛基點(diǎn)設(shè)置減震措施,秤體前后左右方向嚴(yán)禁外力干擾。目前全荷式螺旋秤吊掛點(diǎn)的位置常常不夠講究,稱重系統(tǒng)皮重較大,物料負(fù)荷信號較小,影響稱重靈敏度。進(jìn)料口中料柱負(fù)荷波動(dòng)變化和進(jìn)料沖擊對計(jì)量精度有明顯影響,設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)足夠重視。懸臂式吊掛螺旋秤后端兩掛點(diǎn)設(shè)計(jì)在進(jìn)料口中心兩側(cè),吊件上不設(shè)稱重傳感器,只做為螺旋秤體的支撐點(diǎn)。從而平衡掉部分皮重,進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化和進(jìn)料沖擊完全由支撐點(diǎn)承受,對計(jì)量精度基本沒有影響。由于后端兩吊掛件向外傾斜角度較大,有利于螺旋秤體位置穩(wěn)定。前端稱重吊掛點(diǎn)設(shè)在負(fù)荷最大的黃金測量點(diǎn)上,只設(shè)一只稱重傳感器,有利于負(fù)荷信號更大,靈敏度較高,稱重測量穩(wěn)定可靠性更高。所以,懸臂式吊掛螺旋秤有更多的優(yōu)越性。

  支座支承螺旋秤,如圖2a圖所示。有軸承(包括軸耳)支承和簧片支承兩種。支座支承螺旋秤體位置穩(wěn)固、抗震穩(wěn)定性好,對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),前端只設(shè)一只稱重傳感器,在負(fù)荷測量方面,具有前文懸臂式吊掛螺旋秤的全部優(yōu)點(diǎn)。但設(shè)備結(jié)構(gòu)和安裝相對復(fù)雜,價(jià)格提高?;善С薪Y(jié)構(gòu)簡單,不怕粉塵、抗震和減震性好,靈敏度高,長期穩(wěn)定性好,不需維護(hù),尤其X結(jié)構(gòu)簧片,兩片承載均衡,對進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化和進(jìn)料沖擊更不敏感,長期穩(wěn)定可靠性高。但對簧片的材質(zhì)和加工質(zhì)量要求較高,否則可能產(chǎn)生負(fù)面作用。總之,支座支承的螺旋秤應(yīng)屬優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方式。

  3.2 稱重傳感器的安裝方式

  短螺旋秤和許多支座支承螺旋秤多采用直壓安裝稱重傳感器。由于螺旋秤體較重,慣性矩較大,工作時(shí)容易發(fā)生振顫。所以,直壓安裝容易造成稱重傳感器壓頭承受過大的沖擊振動(dòng)和碾壓摩擦損壞。壓力作用線也容易偏心,使負(fù)荷測量產(chǎn)生水平分力,從而影響測量精度。而拉式安裝稱重傳感器,始終保證重力作用線通過稱重傳感器受力中心,不會(huì)產(chǎn)生水平分力,更不會(huì)發(fā)生振動(dòng)摩擦損壞稱重傳感器。所以,吊掛安裝和筆者設(shè)計(jì)的支座支承螺旋秤均采用拉式安裝稱重傳感器。如果基礎(chǔ)和環(huán)境有明顯震動(dòng),建議在吊掛件基點(diǎn)設(shè)置減震塊克服震動(dòng)影響。

  4  影響計(jì)量精度的主要原因和解決對策

  螺旋秤是一種連續(xù)給料計(jì)量控制的動(dòng)態(tài)計(jì)量設(shè)備,影響計(jì)量精度的基本因素有負(fù)荷測量誤差、速度(位移)影響誤差、環(huán)境影響誤差、信號處理傳輸誤差和試驗(yàn)操作誤差。其中影響最大、最不穩(wěn)定的是負(fù)荷測量、速度和環(huán)境影響誤差。以下主要對這三方面誤差產(chǎn)生的原因和解決對策概要介紹。

  4.1 負(fù)荷測量誤差

  根據(jù)螺旋秤的工作原理,稱重傳感器測量的瞬時(shí)負(fù)荷信號即代表螺旋秤的瞬時(shí)流量??梢?,負(fù)荷測量精度是影響螺旋秤計(jì)量精度的關(guān)鍵因素之一。螺旋秤的皮重較大,瞬時(shí)負(fù)荷采樣量較小,及特殊的工作原理和結(jié)構(gòu),情況較為復(fù)雜,影響負(fù)荷測量的因素較多。深入具體的了解原因,采用科學(xué)合理的對策是保障良好測量精度的必要措施。

  (1)螺旋秤間隙和黏附物料的影響。螺旋管內(nèi)徑較小,相對長度較大,因此螺旋管內(nèi)壁一般均不加工。另一方面,螺旋軸葉在焊接過程容易發(fā)生變形。所以,螺旋間隙普遍較大。從而在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)造成螺旋管內(nèi)壁黏附不動(dòng)和緩動(dòng)的料層和竄料回流。黏附的料層厚度和竄料程度,隨著表面粗糙度,間隙大小和物料的水分、黏度、流動(dòng)特性不同而隨機(jī)變化。造成螺旋秤的皮重零點(diǎn)發(fā)生變化,從而影響螺旋秤計(jì)量精度。如德國布拉本德(Brabender Technologie)公司介紹:對于螺旋葉徑為250mm的螺旋秤,當(dāng)螺旋間隙達(dá)到4mm時(shí),造成的測量不確定度會(huì)超過6%。

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  其次,螺旋秤經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后,由于螺旋軸葉表面較為粗糙,也容易黏附物料。黏附程度隨著物料的水分、黏附性和運(yùn)行狀態(tài)不同而變化,導(dǎo)致螺旋秤零點(diǎn)波動(dòng)變化。從而影響螺旋秤的計(jì)量精度和穩(wěn)定性。對于小流量的螺旋秤影響尤為明顯。因此,螺旋秤體的設(shè)計(jì)加工盡力精細(xì),力求盡量小的螺旋間隙,盡量保持物料性質(zhì)和運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定。尤其重要的是經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定和校正,這是在要求使用精度較高的場合必要和有效措施。

  (2)進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化、下料沖擊和偏析的影響。當(dāng)下料狀態(tài)和流量波動(dòng)變化時(shí),進(jìn)料口中料柱負(fù)荷隨之變化、下料沖擊和偏析均使螺旋秤承受附加載荷,從而可能導(dǎo)致螺旋秤零點(diǎn)波動(dòng)變化。對于全荷式螺旋秤這種影響更不能忽視的。但對于懸臂支承結(jié)構(gòu)螺旋秤由于后端不設(shè)置稱重傳感器,進(jìn)料口料柱負(fù)荷和下料沖擊基本由支點(diǎn)承受。所以,對計(jì)量精度基本沒有影響。在計(jì)量螺旋的進(jìn)料口縱向尺寸較大時(shí),容易產(chǎn)生進(jìn)料負(fù)荷偏載,即進(jìn)料口中心線兩側(cè)進(jìn)料量的負(fù)荷不等。造成零點(diǎn)波動(dòng)。但是,在采用不過大的圓形進(jìn)料口時(shí),基本不存在偏析影響。

  (3)計(jì)量螺旋秤體上積灰、積料的影響。螺旋秤是基于恒速定量給料秤工作原理設(shè)計(jì)的。不論全荷結(jié)構(gòu)或懸臂結(jié)構(gòu),整個(gè)螺旋秤體都是稱重測量區(qū)域。秤體上任何部位重量變化都會(huì)導(dǎo)致皮重和零點(diǎn)變化,影響計(jì)量精度。所以,系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)整好,秤體任何部位都不得積灰、積料和重量變化。生產(chǎn)使用過程必須精細(xì)維護(hù),每班都要及時(shí)清除秤體上的積灰、積料和檢查軟連接狀態(tài),如果減速機(jī)加油等造成秤體重量變化,必須重新進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定和零點(diǎn)調(diào)整。

  (4)軟連接狀態(tài)影響。由于整個(gè)計(jì)量螺旋秤體都是稱重測量區(qū)域。所以,計(jì)量螺旋進(jìn)出料口必須與上下設(shè)備的出進(jìn)料口保持良好的軟連接狀態(tài)。保障秤體自由不受附加外力干擾狀態(tài)。但是,看似簡單的問題,國內(nèi)大多數(shù)螺旋秤往往沒有很好解決。大多數(shù)螺旋秤與上下設(shè)備進(jìn)出料口尺寸相等,采用帆布等柔性材料簡單包扎,軟接頭很短(多為100mm左右或更短),上下連接過緊。尤其在工作一段時(shí)間后,由于物料在帆布軟接頭上黏附、潮結(jié)、堆積、使軟接頭逐漸膨脹變短、拉緊、硬化,失去軟連接的作用,秤體失去上下自由度,也就失去稱重測量功能。這已成為長期困擾螺旋秤正常計(jì)量控制的難題。為此,筆者參考德國相關(guān)設(shè)備技術(shù),設(shè)計(jì)了帶套的新型結(jié)構(gòu)軟接頭(國家專利技術(shù))。軟接頭的內(nèi)套減少了物料與軟接頭帆布的接觸,黏附、堆積,包扎簡單密封可靠,長度在150mm左右(出料口軟接頭可更長些),實(shí)踐證明能長期保持良好軟連接狀態(tài),克服了軟連接失效問題。

  4.2 速度影響誤差

  (1)由于計(jì)量螺旋中的物料流速無法直接測量,只能以螺旋(或拖動(dòng)電動(dòng)機(jī))的轉(zhuǎn)速代表。且為了保障螺旋轉(zhuǎn)速與物料流速保持穩(wěn)定的同步關(guān)系,計(jì)量螺旋采用恒速運(yùn)行。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),物料是按著螺旋付傳動(dòng)原理運(yùn)行,靠摩擦作用按螺旋形軌跡向前運(yùn)動(dòng),物料既有縱向速度也有橫向速度。又由于螺旋間隙的存在,料流中會(huì)產(chǎn)生靜止不動(dòng)料層和竄料回流。雖然,螺旋轉(zhuǎn)速與物流速度同步運(yùn)行,但有時(shí)沒有恒定的線性關(guān)系。即物料流速不僅僅取決螺旋轉(zhuǎn)速,還與物料粒度、水分、黏附性、流動(dòng)狀態(tài)和物料的填充系數(shù)、倉壓大小、給料狀態(tài)等因素密切相關(guān)。當(dāng)供給料和物料性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生速度變化誤差,從而產(chǎn)生計(jì)量誤差。這是螺旋秤的基本特性和“先天不足”,只有保持工況穩(wěn)定來克服。

  (2)計(jì)量螺旋雖然設(shè)定為恒速運(yùn)行。但是,由于物料負(fù)荷、電網(wǎng)頻率和電壓等條件波動(dòng)變化,螺旋轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生變化,不能保持恒定。如;電網(wǎng)頻率發(fā)生1HZ變化,螺旋轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生2%的變化,物料流速隨之變化,便產(chǎn)生明顯的計(jì)量誤差。在使用精度要求較高的生產(chǎn)場合,自然不能忽略。為此,有些設(shè)備生產(chǎn)廠家在系統(tǒng)中設(shè)置測速機(jī)構(gòu),進(jìn)行速度補(bǔ)償。但是,增設(shè)螺旋轉(zhuǎn)速測量,雖然可能有助于改善計(jì)量精度??墒牵捎诼菪D(zhuǎn)速與料流速度往往沒有穩(wěn)定的線性關(guān)系,對計(jì)量精度提高往往作用不大。筆者認(rèn)為設(shè)置變頻調(diào)速器控制,螺旋轉(zhuǎn)速保持高度恒定,使物料流速穩(wěn)定,對于保障計(jì)量精度有更好的作用。

  (3)在螺旋秤料流負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),物料填充系數(shù)隨之發(fā)生變化。從而導(dǎo)致物料運(yùn)行阻力和竄料情況變化,造成綜合料流速度變化,促使螺旋秤產(chǎn)生線性誤差。試驗(yàn)證明有時(shí)線性誤差可達(dá)20%以上。可見,螺旋秤在流量基本不變的狀態(tài)下運(yùn)行,可以達(dá)到更好的計(jì)量精度。因此,系統(tǒng)標(biāo)定調(diào)整時(shí),測量點(diǎn)應(yīng)選在實(shí)際使用量程范圍。如果實(shí)際使用量程變化較大,應(yīng)采用具有線性校正功能的稱重控制器,并對各使用量程分別進(jìn)行標(biāo)定和參數(shù)調(diào)整,以克服線性誤差。本公司已設(shè)計(jì)了具有線性校正功能的稱重控制器。但目前國內(nèi)外具有線性校正功能的稱重控制器尚少,需注意選擇。

  4.3 環(huán)境影響誤差

  環(huán)境影響系指計(jì)量設(shè)備的周邊環(huán)境和配套工藝設(shè)備對螺旋秤計(jì)量精度產(chǎn)生的影響。如:設(shè)備現(xiàn)場的溫度及溫度變化、相對濕度、電源電壓和頻率、電磁場強(qiáng)度和供給料、卸出料工況狀態(tài)等等。其中影響較大,經(jīng)常發(fā)生的是上級供料料倉的卸料狀態(tài)、螺旋秤卸出料處的氣壓環(huán)境和周邊電磁場強(qiáng)度影響。以下主要就這三個(gè)方面作以介紹說明。

  (1)料倉卸料狀態(tài)的影響。螺旋秤一般多由中間倉直接供料。料倉保持連續(xù)、平穩(wěn)和可控制的卸料是螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行和保持良好計(jì)量精度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵條件之一。但在料倉設(shè)計(jì)和選用時(shí),其卸料狀態(tài)對計(jì)量精度影響往往不被重視。生產(chǎn)實(shí)踐證明由于料倉卡堵料、沖跑料造成螺旋秤不能穩(wěn)定正常運(yùn)行、計(jì)量精度不能保證的情況屢見不鮮。尤其在設(shè)有氣體助流和粉煤灰、窯灰等流動(dòng)性極好的粉體物料計(jì)量控制系統(tǒng)更為常見。所以,粉體料倉應(yīng)盡量不采用氣體助流方式卸料,而靠物料自重自然卸料。如果必須采用氣體助流方式卸料,必須做好下游排氣、氣料分流疏導(dǎo)措施。料倉的設(shè)計(jì)和控制,對其卸料狀態(tài)起決定性作用,必須充分重視。但其超出了本文內(nèi)容,必要時(shí)請參閱筆者撰寫的“粉體料倉的卸料問題”(見《水泥》2014,N03)一文和相關(guān)資料。

  (2)螺旋秤卸料口氣壓的影響。螺旋秤卸料口處最好為微負(fù)壓環(huán)境,以利于順暢卸料。如果有較大正壓氣流時(shí),螺旋管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生反風(fēng)和堵料現(xiàn)象。從而破壞螺旋秤正常運(yùn)行和計(jì)量精度,必須及時(shí)解決。

  (3)周邊電磁場的影響。螺旋秤的電氣儀表設(shè)備,必須遠(yuǎn)離和避免強(qiáng)電磁場影響。尤其有些使用現(xiàn)場采用大功率變頻器和電力設(shè)備較多,布置密集容易對螺旋秤信號線路和儀表產(chǎn)生干擾。在現(xiàn)場工藝布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)足夠重視,力求遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場,并嚴(yán)格按使用說明書要求,做好科學(xué)布線、走線和屏蔽、接地。如果發(fā)現(xiàn)干擾現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)查找原因和處理。

 5 螺旋秤的優(yōu)化設(shè)計(jì)

  從前文可見影響螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行和計(jì)量精度的因素較多,也是當(dāng)今許多運(yùn)行中的螺旋秤不穩(wěn)定計(jì)量精度較低的基本原因。但實(shí)踐證明只要科學(xué)選型、正確安裝和精心的維護(hù)可以實(shí)現(xiàn)在較高計(jì)量精度狀態(tài)下穩(wěn)定正常運(yùn)行,可以滿足絕大多數(shù)用戶的使用要求。首先,正確的選用和優(yōu)化設(shè)計(jì)是用好螺旋秤的技術(shù)基礎(chǔ)。從筆者設(shè)計(jì)的LGC型螺旋秤的特點(diǎn),可以對螺旋秤的優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得借鑒和參考。

  LGC型螺旋秤的主要特點(diǎn)

  LGC型螺旋秤,是在充分吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成果基礎(chǔ)上,融合長期研發(fā)應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),針對普通螺旋秤的缺點(diǎn)和不足,創(chuàng)新設(shè)計(jì)開發(fā)的持有國家專利技術(shù)的新一代產(chǎn)品。除了具有普通螺旋秤的優(yōu)點(diǎn)外,還有以下特點(diǎn):

  (1)規(guī)格齊全系列化。螺旋直徑從ф80mm到ф500mm十幾種規(guī)格,給料能力從0.5m3/h到220m3/h,是國內(nèi)規(guī)格最全的廠家之一。訂貨時(shí)與用戶密切溝通配合。螺旋結(jié)構(gòu)和長度需要根據(jù)實(shí)際物料性質(zhì)和工藝條件“量身定做”,才能充分滿足用戶的需求。不但要為用戶提供先進(jìn)實(shí)用的產(chǎn)品,還要由資深專家提供系統(tǒng)優(yōu)化方案,為選好用好技術(shù)設(shè)備提供支持。

  (2)給料螺旋根據(jù)實(shí)際物料性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)選用與之相適應(yīng)的變距螺旋、阻流螺旋、溢流螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)以及螺旋長度。從而保障料流通暢和更平穩(wěn)。根據(jù)進(jìn)料口長度采用通用螺旋或變徑螺旋新技術(shù),確保料倉卸料均衡穩(wěn)定不偏析。

  (3)給料螺旋設(shè)有較大的矩形進(jìn)料口和圓形出料口,計(jì)量螺旋進(jìn)出料口都為圓形,從而有利于進(jìn)料更順暢,安裝連接更簡單方便可靠,有利于設(shè)備布置自由方便。根據(jù)使用要求設(shè)置沉降室和排風(fēng)口,減少雜物卡堵,方便事故處理、維護(hù)和消除正壓反風(fēng)影響。

  (4)獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)的X簧片支承結(jié)構(gòu)(國家專利技術(shù))確保計(jì)量螺旋位置穩(wěn)固,不會(huì)產(chǎn)生縱向和橫向浮動(dòng)??拐鸱€(wěn)定性好、測力靈敏度高、無磨損,不受粉塵影響,長期穩(wěn)定可靠。支撐點(diǎn)通過進(jìn)料口中線,顯著減少皮重影響,有效的克服進(jìn)料沖擊、料柱負(fù)荷波動(dòng)和進(jìn)料偏析等影響。有利于零點(diǎn)穩(wěn)定,明顯優(yōu)于懸掛和軸承支撐安裝方式。

  (5)采用單只高精度拉力傳感器,設(shè)置在黃金測力點(diǎn)測重。測量靈敏度高、負(fù)荷信號大,重力作用線通過敏感元件中心,避免水平力影響,避免壓頭受沖擊振打、摩擦損壞,而且系統(tǒng)簡單,便于維護(hù)可靠性高。

  (6)獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)的軟連接結(jié)構(gòu)(國家專利技術(shù)),徹底解決了軟接頭在使用中積料、變粗、變短和硬化失效的老大難問題,解決了軟接頭在長期使用中失靈使計(jì)量精度變壞的問題。而且新型軟連接結(jié)構(gòu)簡單、密封效果好,安裝簡便、長期可靠、便于維護(hù)。

  (7)由于螺旋秤的結(jié)構(gòu)和工作方式,固有的非線性誤差較大(可達(dá)20%以上),因此本公司獨(dú)家設(shè)計(jì)的線性校正軟件,解決了螺旋秤線性精度差的問題,優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品,而且操作簡單,不增加設(shè)備成本。

  (8)采用進(jìn)口原裝名牌變頻調(diào)速器和知名品牌電子元件組裝的電氣控制柜,穩(wěn)定可靠性高,操作維護(hù)簡單方便。

  (9)高精度、高穩(wěn)定可靠智能化HL-820稱重控制器,采用雙CPU高速采樣實(shí)時(shí)控制,模塊化結(jié)構(gòu),采用SMT工藝、全光電隔離和多重抗干擾技術(shù),功能強(qiáng)大,抗干擾性強(qiáng),適應(yīng)性廣。可簡便的與上位機(jī)、DCS和PLC系統(tǒng)兼容通訊??蛇m應(yīng)復(fù)雜控制系統(tǒng)。曾受國內(nèi)外知名專家贊譽(yù)和用戶好評,是替代進(jìn)口控制器的理想產(chǎn)品,而且價(jià)格低廉,服務(wù)及時(shí)周到。

  6 值得注意的幾個(gè)問題

  (1)螺旋秤的選用不僅確定規(guī)格長度和工作參數(shù),尚需根據(jù)實(shí)際物料確定螺旋結(jié)構(gòu)形式。所以,用戶與設(shè)備供應(yīng)商需深入具體交流工藝流程、卸料和物料流動(dòng)狀態(tài)等工藝情況。以“量身定做”的方式確定采用變距螺旋、阻流螺旋、雙螺旋、溢流螺旋或變徑螺旋等結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)工況狀態(tài)設(shè)置沉降室、排氣口等,不再千篇一律的采用一種結(jié)構(gòu)形式。

  (2)科學(xué)合理的確定螺旋長度。為了保障預(yù)給料穩(wěn)定,給料螺旋可適當(dāng)長些。但給料和計(jì)量螺旋的進(jìn)出料口間距均應(yīng)是螺旋直徑的8~12倍左右。過長可能導(dǎo)致螺旋間隙加大,皮重增加,運(yùn)行質(zhì)量差,甚至需加裝吊軸承,使故障率增加,可靠性變差。但過短不利于料流穩(wěn)定控制,影響采樣和精度穩(wěn)定。

  (3)料倉的連續(xù)、平穩(wěn)、可控的卸料是螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。必須保證料倉不起拱堵料塌倉、不沖跑料自流。盡量避免采用氣體助流卸料。如果采用氣體助流卸料,必須做好排氣、氣料分離、料流控制措施。

  (4)由于整個(gè)螺旋秤體都是稱重部分,任何部分的重量變化和積灰積料都會(huì)對計(jì)量精度產(chǎn)生明顯影響。所以,必須精細(xì)維護(hù)保持清潔,保持原始狀態(tài)。對要求計(jì)量精度較高的使用場合,經(jīng)常定期標(biāo)定校正是必要和有效措施。所以,最好設(shè)置在線標(biāo)定倉式秤。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 孫秉禮.螺旋秤存在的問題和對策.水泥,1999.(1)

  [2] 孫秉禮,再談螺旋秤存在的問題和對策,水泥,2006,(5)

編輯:王欣欣

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