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怎样保证滑槽式冲板流量计的计量精度 |
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作者：李毛毛 刘明刚 王金林 |
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摘 要： 本文从滑槽式冲板流量计这一称重产品的设计、制造、安装调试等几个主要方面，以图文结合的形式着重阐述了怎样保证冲板流量计的计量精度及使用过程中出现的问题分析和解决方案。
关键字： 滑槽式冲板流量计 安装条件 防尘措施 解决方案
一、概述
滑槽式冲板流量计专用于在不中断料流的情况下对机械输送系统中的质量流量进行连续称量，是应用在不能安装或不能使用称重给料机或皮带秤、且出现垂直料流情况下的理想称重设备。完整的系统包括：含前置放大器的传感器、检测板、检测板箱体、积算器如图1所示，根据需要可以选装标定溜槽。
图1 冲板流量计系统组成
冲板流量计应和预给料设备相结合使用，这是保证计量精度的前提，常见的预给料形式有以下几种，如图2所示。
图2 典型的预给料设备
二、传感器自身性能应稳定、可靠
传感器包括一个直线位移传感器（LVDT），和一个用于支撑检测臂和检测板的支撑架，检测臂连接检测板和传感器并机械的向LVDT传送检测板的位移量如图3所示。
采用LVDT的优点是：正反向位移范围较大，易于测量和调整，并可承受较大的冲击力。LVDT的测量信号转换为电压信号，该信号被HMI361前置放大器的电压频率转换芯片转换成脉冲频率调 制信号（PFM），其输出频率范围为200~1000Hz，零点校准时的输出频率为187Hz左右。
图3 系统图
主体采用铸铝合金不是为了减轻重量，是便于铸造，检测体的质量大小对传感器的测量没有明显影响。温度变化对传感器测量精度的影响较大，主要原因是波纹弹簧板受温度影响会伸长或缩短，导致弹簧刚度变化，产生测量误差。因此，波纹弹簧板的材质是特殊合金，尽量减小温度的影响。另外，主体框架结构应与波纹弹簧板的热伸缩率保持一致，解决的措施是将连杆采用两种合金制作，并用实验的方法确定连杆两种合金的长度尺寸，使其与弹簧板保持同步伸缩，弹簧刚度基本不受温度的影响而发生较大的变化。再一方面的措施是在前置放大器中设置了温度补偿电路，进一步减小了温度的影响。
检测板的选型与流量有关，选型表是按照物料密度为1.0t/m3时配置的，如果物料密度过大或过小，则检测板的选型应进行调整。另外，如果检测多种物料时，应分别进行实物标定，更换物料时应相应修改仪表参数，否则不能保证测量精度，除非用户同意降低测量精度，一般这种情况是由于几种物料的密度比较接近，测量误差较小。另外注意的一点是安装检测板时，使轴线与水平面的夹角向下偏转1~3°有利于提高测量精度。
阻尼器主要是起缓冲作用，当物料断续不均时（如采用斗提机给料机），可以减小冲击造成的振动，并使测量位移变化平缓，利于保证测量精度。另外阻尼液的温度适应范围较大，一般不需要配置加热器。
砝码标定不能代替实物标定，在使用前均需进行实物标定，才能保证测量精度。砝码标定的方法是根据传感器型号或流量，依据说明书中标定砝码的质量范围，找一个质量相当的砝码，标定出此时的输出频率及对应流量，并保留此砝码及数据，以备需要时进行再次标定，并调整到初始数据。
三、传感器的选择
冲板流量计的测量范围最小从0到1.5t/h到最大800t/h共11种测量范围，对于检测板的机械安装，这些范围应用于以下的标准条件如图4所示。
图4 标准安装条件
A.物料落差高度h=460mm（下落速度大约3m/s）；
B.检测板与水平方向夹角α=85°；
C.物料与水平方向夹角β=60°；
D.物料与检测板夹角γ=35°。
在非标准条件下，检测板的所受冲力可以通过计算得出，以选择合适的测量范围。计算检测板所受冲力公式如下：
下面例子表明了如何计算非标准条件下检测板的所受冲力的计算过程：
物料流量qm=100（t/h），落差高度h=24in，倾角α=85°，γ=35°
Fm=44N
在计算的基础上，可以选择最合适的配置如图5所示。
选择正确的传感器，必须首先决定检测板所受水平冲力Fm（最大流量时），一旦决定了，通过使用传感器规格适配表（图5）就可以选出对应的传感器规格。先在Y轴上找到计算得到的检测板所受水平冲力Fm的值，然后在表上水平移动直到与一个（或多个）传感器型号相交。在给定冲力时，可能有两到三个不同的传感器可以使用，推荐使用范围最大的传感器以保证物料出现波动或堵塞时，传感器仍能够测量。从前面例子的计算中可以看出，B100，B200和B300传感器的测量范围都包括检测板所受水平冲力44N，但是建议使用B300以保证由于物料偶尔出现峰值时也能在传感器的检测范围内。
四、传感器的安装及防尘措施
安装的过程应以最终用户的工程经验和制造商的推荐相结合为最佳，为了在系统设计的参数以内达到最好的运行状态，应遵守一下注意事项：
1.应注意避免潮湿气体通过导管进入箱体。建议从设备箱体的导管入口密封处向下倾斜引出落管或导管；
2.为了保证传感器正常工作，应有地线和避雷措施；
3.保证传感器安装在没有震动的安装座上；
4.检测板箱体的设计和安装位置，必须在安装传感器的地方留有足够的空间；
5.在传感器位置的上方应留有足够大的空间用于拆卸传感器箱体；
6.保证检测板箱体的门足够大，而且与相邻的箱体之间有足够的空间用以安装或拆卸检测板箱体配件；
7.检测板的下方必须使物料在离开检测板后不受阻挡，顺利落到下级设备上。
传感器的位置一经确定，就应建造一个牢固的安装平台用于支撑传感器。基础结构必须水平、无振动且应牢固，以防止传感器前后滑动或左右滑动，典型的基础配置如图6所示。
图6 基础配置
在“错误安装”图中，物料冲击检测板可能引起传感器横向偏移，致使被检测的实际检测板所受冲力偏小，为防止发生偏移，安装基础结构应延伸到主要支撑结构或是一个单独的支架上，不要与检测板箱体支架或其它可能存在振动的支架相连，基础结构应在传感器上方留有足够的空间用于拆卸箱体。
保证传感器计量精度，防尘也是一个重要的环节，常用的防尘措施有以下几种：
1.轴封和防尘罩。轴封包括一个用来密封箱体内部与物料的硅挡板，该挡板安装在传感器箱体内壁和转轴轴承上的一个护环之间，与转轴一起转动，防止灰尘进出传感器；特别是在物料具有研磨性时，在转轴轴承的末端安装一个保护性的钢环来屏蔽硅挡板。防尘罩用于保护使用气洗/气冷的地方和防止腐蚀性物料破坏薄的硅挡板或使硅挡板变硬。
2.气冷/气洗。传感器含有一个空气连接器，用于提供气冷或气洗以防止灰尘渗透。空气连接口位于传感器箱体后部的接线入口附近。提供一个压力为0.05MPa，流量为0.06M3/min的气源，气源种类为仪表风或氮气。
3.如果在检测板箱体和传感器内部之间压强差大于0.0034MPa，应安装一个等压管以保护防尘挡板轴封，它可以安装在传感器的任一边，由安装方位而定。
五、结束语
根据多年的安装和调试经验，影响计量精度的主要方面在于用户提供的安装条件不够充分和物料扬尘致使传感器内产生大量积灰。即使在使用期间定期对计量系统进行标定及校正，这也只是临时性的解决因传感器的安装条件不合格而造成的计量误差偏大的问题。这类问题只有重新严格按要求提供或改善传感器的安装条件方可解决。另外，应根据现场条件合理的选用防尘配件，切不可忽略防尘配件的重要性。冲板流量计的计量精度受限于和其相关的各个方面，它是一个综合因素相互作用的体现，只要我们在每一个环节采取恰当的设计或合理的处理措施，就一定能保证其计量精度，从而更好的服务于工业生产。
参考文献：
[1]JC/T916-2003，建材工业用滑槽式固体流量计[S].
[2]方原柏.电子皮带秤[M].北京：冶金工业出版社，2007.(end)
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(7/22/2013) |
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