定量给料机的选型和维护

徐 雪，周 愉

（凉山矿业股份有限公司昆鹏公司，四川 会理 615141）

1 定量给料机构成及工作原理

1.1 定量给料机构成

定量给料机主要由三部分组成，分别为机械部分、电气控制部分、称量系统。

（1）机械部分：包括皮带、输送架、托辊、滚筒、轴承、皮带清扫器等，主要构成了定量给料机的运输系统。

（2）电气部分：电机、减速机、变频器、跑偏开关、电气控制柜等，主要构成了定量给料机的传动系统。

（3）称量系统：电子秤架、荷重传感器、数字转换器、称重显示控制仪，主要构成了定量给料机的称量与控制系统。

1.2 工作原理

定量给料机显示控制仪不断的采集荷重传感器信号与速度信号，计算出实际物料的流量，并将实际流量与流量设定值进行比较，如果流量设定值大于实际流量值，控制变频器加速，如果流量设定值小于实际流量值，控制变频器减速，不断的将实际给料值与设定值进行比较，从而控制皮带转速，使得实际流量值趋于流量设定值。

2 定量给料机的选型

定量给料机的系统构成决定了影响定量给料机控制精度的因素是多方面，定量给料机的选型将决定定量给料机的最佳性能，一台性能好的设备离不开一套完善的选型方案、一套完善的选型方案离不开现场的实际调研，定量给料机选型做如下几点分析：

2.1 下料量

料量是生产控制的目标，任何一台定量给料机都有适应的料量控制范围，一般定量给料机设定料量在量程范围的20%～80%之间时，线性度较好，整体控制精度较高，因此根据生产负荷要求，计算适合的下料范围，确定下料量程是选择一台控制精度高的定量给料机的前提。

2.2 物料属性

物料是运输的主体，物料的属性基本决定了选用皮带的属性。物料的密度、尺寸决定了选择运输带的宽度，物料的水分、温度、腐蚀性又决定了选择帆布皮带或者抗腐蚀、防粘料的尼龙运输带，物料的形状决定了选择无裙边或者防止物料散落的有裙边带。

2.3 机械传输系统

机械传输系统主要从皮带性能、称架平衡度、托辊方面进行考虑。首先，要求皮带必须厚薄均匀，保证皮带任何一点与零点均值差别较小，消除皮带自身带来的测量偏差。其次，称架基本保持平衡，以确保各组荷重传感器受力均匀，产生的mv信号更加均等，测量更加准确。再次，托辊振动越小越好，一般要求小于0.03mm，尽量的减小托辊振动给传感器增加额外的负载，减小测量偏差。

2.4 电气系统

电气系统作为定量给料机的驱动部分，担负着定量给料机的调速工作，需要根据定量给料机下料范围，结合皮带宽度，选择合适的减速机、电机、变频器，既能满足正常的给料，也要考虑到最大、最小极限值给料的可能性，防止高料量皮带转速提不上去，低料量转速降不下来。

2.5 称量系统

称量系统作为定量给料机的核心，其工作原理大多为电气控制其功能是主要负责料量的测量、运算、控制，包括称重传感器、速度传感器、显示控制仪三个部分。

2.5.1 荷重传感器

荷重传感器将称重辊承受的负荷转换为电信号，提供给称重仪表进一步处理，一般荷重传感器（托利多）主要参数如下：

型式：电阻应变式压力传感器。

材质：不锈钢额定输出：2mv/v±0.002 mv/v；不重复性：≤0.01%R.C；滞后：≤0.02%R.C.；非线性：≤0.02%R.C.；蠕变(30分钟)：≤0.02%R.C.；零点输出：＜1%R.C.；温度补偿范围：-10℃～+40℃；激励电压：5VAC/DC～15VAC/DC；工作温度范围：-20℃～+65℃；灵敏度温度系数：≤0.002%R.C./℃；零点温度系数：≤0.002%R.C./℃；防护等级：IP68；安全过载：150%R.C.。

参数主要从以下几个方面进行选择：环境温度，荷重传感器内部为精密电子元件，一般常温传感器使用温度－20℃～＋65℃，如有特殊高温需求，则需要进行说明。其次，零点输出越大，有效测量范围变窄，非线性度越大，测量误差越大，对于零点输出、非线性度均要求越小越好。再次，灵敏度和滞后性，灵敏度高，滞后性小是我们基本的要求。最后，还得考虑到传感器的过载情况，选择合适过载能力的传感器，防止传感器意外损坏。

2.5.2 测速传感器

测速传感器将皮带速度转换成脉冲信号，最终与荷重信号一起运算，计算出实际流量值，主要分类有滚动式和编码器式，滚动式通过放置在皮带上的滚轮与皮带一起转动，此种测量方式受皮带振动影响较大，测量误差较大。编码器式采用软连接与电机轴承连接在一起，测量较准确。

2.5.3 显示控制仪

显示控制仪主要负责对采集的荷重、速度信号进行运算，计算出实际的流量，并将实际流量与给料流量比较，再通过输出调节电机转速，实现料量的自动控制，其参数如下：

主要参数

面板：265mm×160mm×92mm不锈钢前面板；壳体：铝合金拉伸外壳；显示：128×64点阵真空荧光显示，主重量信息字高21mm；保护等级：面板部分符合IP65；激励电压：10V；电源：可选100VAC～240VAC，49Hz～61Hz，750mA；环境温度：-10°C～+45°C；模拟输出；电流信号：4mA～20mA；电压信号：0V～10V；负载：Max 500Ω；参考点：0V，电磁隔离；分辨率：65536d 1/2d；模拟输入；电流信号：4mA～20mA；电压信号：0V～10V；负载电阻：Max 500Ω；参考点：0V，电磁隔离；分辨率：65536d 1/2d。

从参数列表看出，选择一台性能较好的显示控制仪主要从以下方面考虑：

（1）数据采集通道是否采用了光电或电磁隔离，采用了隔离之后可大大提高系统抗干扰能力，避免各种电磁干扰带来的测量误差和通道损坏。

（2）数据采样周期是否满足控制要求，控制器采用平均值算法，需要在单位时间内采集数据量越大，计算出数据更加准确。

（3）中央处理器（CPU）的主频、位数，内存的大小是否满足计算的需求，采用更高主频的CPU、更大内存将会使得整个运算速度加快，便于快速的计算出实际料量，迅速将实际值与设定值比较，快捷的调节电机转速，及时达到动态平衡，避免延时造成的料量波动较大情况发生。

（4）模拟量输入/输出模块是否满足信号传输的需求，现代工业中一般采用DCS系统集中控制，需要DCS传输到显示控制仪、显示控制仪反馈到DCS系统数据保持一致，因此需要采用高精度的模拟量输入/输出模块，更高位模拟量分辨率，使得输出更加准确。

（5）图形显示质量是否满足操作的要求，现场人员需要及时的记录称重显示仪数据，维修人员需要对定量给料机进行校准，一个友好的人机交互界面显得十分必要，现在市场上主流的商业级图形系统GUI，以其优质的性能、清晰的画面逐渐成为定量给料机显示控制仪的图形界面。

3 定量给料机维护

定量给料机在运行中，随着各种机械及电气性能下降、称量系统自身误差的累计，控制精度会降低，为保证定量给料机的控制精度，必须加强对定量给料机的维护。

3.1 定量给料机的日常点检

（1）皮带：加强皮带的检查，及时清理皮带上粘料；对跑偏的皮带及时的进行调校；对厚薄差异较大、损坏严重的皮带及时的进行更换。

（2）称架：加强对皮带称架平衡度的检查，确保各组传感器受力均匀，产生准确的称重信号。

（3）传感器：加强对传感器检查，用万用表对各组传感器进行压力检测，确保各组传感器均正常，防止个别传感器损坏后，影响到整个称量的准确度。

（4）称重显示仪：加强对称重显示仪检查，确保显示重量准确，传输数据一致，对电气系统PID调节功能有效。

（5）电气系统：加强对变频器、电机的检查和维护，确保变频器能实现正常调速，实现料量的自动调节功能。

（6）卫生：定量给料机称量系统属于较精密的电子元件构成，需要定时的对其进行灰尘清理，防止灰尘进入到仪器内部，引起测量不准或者烧毁电路板；同时传感器表面过多的粉尘、颗粒容易对传感器形成挤压，造成额外的负载信号，对整个测量造成偏差。

3.2 定量给料机定期校准

定量给料机校准主要分为两步，分别为零点校准、满量程校准。

（1）零点校准：零点校准为皮带空载运行时，安装定量给料机校准说明书，对定量给料机进行零点校准，显示控制仪自动记录校准后的AD值。

（2）量程校准：量程校准为皮带运行时，放置定量给料机载荷80%上的砝码，按照定量给料机校准说明书，对定量给料机进行量程校准，显示控制仪自动记录校准后的PT系数。

4 结论

设备具有固有性能和使用性能的，设备的固有性能在选型时决定，设备的使用性能由维护决定，一台控制精度高的定量给料机离不开完善的选型方案，更不开运行中的正确维护。所以，根据生产工艺需要选型、建立完善的维护制度是提高定量给料机控制精度的必由之路。