董耀斌

中電投寧夏能源鋁業(yè)青鑫炭素有限公司，中國·寧夏 青銅峽 751603

1 引言

筆者所在公司是專業(yè)生產(chǎn)鋁用陰極炭素制品的企業(yè)，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，配料秤尤為重要，主要是對不同粒度的原料進行稱重計量，現(xiàn)場有各粒級料倉21個，配料秤5臺，其中一個料倉為收塵粉料倉，其余料倉為粒子倉，每4個料倉對應一臺配料秤。公司配料系統(tǒng)已使用十四年有余，單個稱重傳感器稱重能力為1000KG，每臺配料秤使用三個稱重傳感器，單臺配料秤的稱重能力為3000KG[1]。

2 存在的問題

2.1 設(shè)備共振大，稱重傳信號不穩(wěn)定

現(xiàn)有配料秤傳感器安裝方式為支撐式（如圖1所示），傳感器底部與支撐座固定環(huán)為面接觸，傳感器支撐座下部覆有一層橡膠緩沖墊。設(shè)備在運行中，因現(xiàn)場設(shè)備振動、配料稱自身下料中的振動及安裝精度等原因，傳感器支撐座和支撐座接觸面會進入大小不一的物料，引起傳感器發(fā)生偏斜，導致同一配料秤的3個傳感器受力不均勻，在設(shè)備振動的影響下，稱重數(shù)值不斷波動，無法準確對配料秤物料進行稱量，維修人員在處理后，運行較短時間后，又發(fā)生類似的問題，不僅給維修人員增加工作量，而且無法保證原料的準確 稱重[2]。

圖1 安裝方式

2.2 稱重信號長距離傳輸中的衰減

筆者所在公司原有配料秤稱重傳感器輸出信號為0-20mV信號，經(jīng)長輸電纜后接入控制柜內(nèi)變送器，變送器轉(zhuǎn)換后輸出為0-20mA信號，再傳送至PLC控制系統(tǒng)中，如圖2為其信號傳輸原理圖。

圖2 信號傳輸原理圖

首先，實際中0-20mA和0-20mV信號存在斷線檢修盲區(qū)，若信號線路存在斷路，環(huán)路電流將變?yōu)?mA，維修人員較難排查出是斷線還是空秤情況；圖中料秤稱重傳感器輸出信號在經(jīng)過長距離傳輸過程中，因線損等原因，信號有明顯衰減。

其次，在長距離傳輸過程中稱重信號受外部高電壓、磁場和設(shè)備振動等干擾，輸入柜內(nèi)變送器的稱重信號有明顯波動，測量數(shù)據(jù)不準確。

最后，多個稱重傳感器的輸出信號并聯(lián)至一個變送器，變送器采集信號為極值（最大值），未進行平均核算，使得稱重數(shù)值不準確，稱重重量和實際重量相差較大，對產(chǎn)品的配方精度產(chǎn)生重大影響[3]。

3 具體改造方案

3.1 改造稱重傳感器受力方式

配料秤傳感器支撐座原有支撐方式為面接觸，生產(chǎn)中因配料秤和現(xiàn)場設(shè)備的振動，使傳感器支撐座底部容易進入大小不一的物料，造成傳感器偏斜，傳感器受力不均勻，最終導致配料秤計量稱在計量過程中數(shù)字跳動較大；本項改造主要研究、解決傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)的接觸方式：一是減少物料進入傳感器底座內(nèi)部，二是保證稱重傳感器始終能垂直安裝。實際改造將傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)的接觸方式改進為球面點接觸（如圖3所示），使稱重傳感器的受力能集中到一點；而且在配料秤的壓力下，傳感器可自動找正，始終保持垂直安裝。改造后，既避免了傳感器支撐座和支撐座固定環(huán)底部進料的問題，又確保了傳感器始終能豎直安裝?，F(xiàn)場傳感器支撐座采用直徑為30mm的鋼球，支撐座固定環(huán)采用半圓環(huán)，球體和半圓環(huán)底部為點接觸，在配料秤的重力下，可以有效阻止物料進入；而且球面可使得傳感器和底座自動校直，防止傳感器發(fā)生偏斜，可保證配料秤的三個傳感器受力均勻，數(shù)字不再跳動。

圖3 改造示意圖

3.2 改造稱重信號的變送方式

具體改進方法：

①稱重信號不再使用0-20mV、0-20mA

②在配料秤機旁安裝稱重控制儀，將3路稱重傳信號輸出的0-20mV稱重信號分別輸進控制儀內(nèi)部（現(xiàn)場采用的是梅特勒-托利多AJB-015稱重控制儀），控制儀進行內(nèi)部取平均值后，輸出4-20mA信號經(jīng)屏蔽電纜后輸入PLC控制系統(tǒng)中[4]。

梅特勒-托利多AJB-015稱重控制儀集成多組輸入信號處理單元，可對輸入的稱重信號分別進行過濾，然后取均值，可以保證稱重信號的準確性（如圖4所示）。此外，稱重信號就地轉(zhuǎn)換后，再采用屏蔽電纜傳輸，可有效屏蔽稱重信號傳輸過程中強電磁場的干擾，確保信號在傳輸過程中穩(wěn)定性。

圖4 稱重信號的改變方式

4 結(jié)語

該系統(tǒng)改造后已運行一年有余，實踐證明該系統(tǒng)改造后運行準確、可靠，徹底解決了鋁用陰極炭素配料秤生產(chǎn)過程中稱重信號易受外界因素干擾、數(shù)值波動大的情況。另外，改造也提高了配料秤稱重精度，確保原料配比的準確度，為公司安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，提供了保障。