龐立新，張耀軍，徐 標(biāo)，謝 康

(貴州錦豐礦業(yè)有限公司)

貴州錦豐礦業(yè)有限公司(下稱“錦豐礦業(yè)公司”)是中國黃金集團有限公司下屬的一家大型黃金生產(chǎn)企業(yè)，選礦廠自2007年投產(chǎn)以來，一直使用ICS-14型全懸浮電子皮帶秤進(jìn)行礦石處理量計量，這臺電子皮帶秤是選礦廠用于企業(yè)內(nèi)部計量礦石處理量的唯一儀表，也是企業(yè)處理礦量的重要依據(jù)。由于該電子皮帶秤使用年限較長，秤架腐蝕，計量偏差較大，需要經(jīng)常校準(zhǔn)糾偏，所以決定更換一套測量精度高，運行穩(wěn)定性好的電子皮帶秤。通過對目前使用較廣泛的懸浮式電子皮帶秤、直接承重式電子皮帶秤的比較發(fā)現(xiàn)，西門子電子皮帶秤具有適用于在線稱量、精度高、重復(fù)性好、堅固可靠、安裝簡便、現(xiàn)場維護(hù)成本低等特點，且是目前最先進(jìn)的電子皮帶秤之一。錦豐礦業(yè)公司選用一套西門子MMI-2承重式雙托輥電子皮帶秤(下稱“電子皮帶秤”)，針對其在安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，采取合理有效的措施，使電子皮帶秤運行穩(wěn)定，滿足工藝使用要求。

1 電子皮帶秤組成及工作原理

電子皮帶秤由MSI單托輥架(2臺)、BW500積算儀、WS300測速傳感器3部分組成。其中,每個MSI單托輥架配備2個稱重傳感器[1]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電子皮帶秤結(jié)構(gòu)示意圖

電子皮帶秤采用平行四邊形稱重傳感器，它只承受通過稱重托輥傳送來的垂直力，不受各種側(cè)向力(包括皮帶秤及物料在運行方向的水平分力、托輥摩擦力)的影響，并且它對所承受的垂直力可快速反應(yīng)。當(dāng)皮帶輸送物料時，稱量段上的物料負(fù)載通過稱重托輥作用于稱重傳感器，稱重傳感器檢測到物料的垂直力后，提供正比于負(fù)載的電子信號(毫伏級)，并將該信號傳送至積算儀中，經(jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。同時安裝在回程皮帶上的測速傳感器，將皮帶運行速度信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，傳送至積算儀。積算儀將2個信號進(jìn)行乘積運算(物料流量=物料質(zhì)量×速度)，從而計算出物料的質(zhì)量累計值和瞬時值。

2 電子皮帶秤的安裝調(diào)試

2.1 安裝位置選擇

電子皮帶秤的安裝條件和位置非常重要，不滿足其條件，很難達(dá)到電子皮帶秤的測量精度要求。電子皮帶秤安裝位置影響測量精度的主要因素有：皮帶張力、物料紊動和皮帶曲面。

1)皮帶張力。皮帶張力是一個水平力，對物料重力測量會產(chǎn)生干擾。皮帶張力的變化與皮帶的速度、物料輸送量、皮帶長度、輸送物料的提升高度等因素有關(guān)。以上因素數(shù)值越大，皮帶張力越大，從而對電子皮帶秤的影響越大。對同一條皮帶來說，越靠近頭部滾筒，皮帶張力越大，而尾部張力則相對較小。因此,電子皮帶秤的安裝位置應(yīng)選擇張力變化較小的位置。

2)物料紊動。物料離開給料點，在皮帶上堆積，會產(chǎn)生紊動，需經(jīng)過一段行程才能穩(wěn)定下來。應(yīng)在物料穩(wěn)定后，留有1個托輥間距進(jìn)一步穩(wěn)定皮帶，再進(jìn)行稱量，可以有效降低物料紊動對測量精度的影響。

3)皮帶曲面。有彎曲度的皮帶輸送裝置會使皮帶騰空離開托輥，破壞了皮帶空載狀態(tài)下的零點平衡。因此，在有彎曲度存在的位置不適宜安裝電子皮帶秤，否則會降低電子皮帶秤的精確度。為保證電子皮帶秤測量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，應(yīng)選擇在皮帶較為水平的位置安裝秤架[2]。

由于錦豐礦業(yè)公司采用的是有坡度的凹面皮帶輸送機，秤架的安裝位置選擇在皮帶較為水平的位置，后端選擇距離曲線切點12 m處，前端選擇距離最近下料口10 m處安裝電子皮帶秤。電子皮帶秤安裝位置如圖2所示。

圖2 電子皮帶秤安裝位置示意圖

2.2 托輥安裝

拆掉皮帶輸送機上原有的2組托輥，在該位置安裝2組電子皮帶秤稱重托輥，為確保安裝精度，稱重托輥前后各安裝2組運行托輥，且規(guī)格尺寸一致，并將電子皮帶秤運行托輥和稱重托輥調(diào)試至水平。現(xiàn)場托輥布置如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場托輥布置

2.3 電子皮帶秤校驗

按國家計量檢定規(guī)程要求，電子皮帶秤投入使用前必須經(jīng)過檢定(標(biāo)定)才能保證電子皮帶秤的計量準(zhǔn)確度。為了保證電子皮帶秤稱量系統(tǒng)的精度，首先需要對零點與量程進(jìn)行周期性調(diào)校，一般采用掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)的方法。但是,掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)不能充分模擬電子皮帶秤實際工況下的多種潛在誤差源，會在校準(zhǔn)過程中產(chǎn)生無法消除的誤差。掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)采用的標(biāo)準(zhǔn)值是依據(jù)理論計算得出的，而不是量值傳遞的計量值[3]。因此，需要進(jìn)行實物校準(zhǔn)，采用自卸卡車裝礦料過磅秤后從應(yīng)急加料口加料的方式進(jìn)行實物驗證。

2.3.1 傳感器配平

電子皮帶秤具有對稱重傳感器進(jìn)行電子配平的獨特功能，主要目的是排除不均勻側(cè)向荷載的影響[4]。由于皮帶跑偏或物料在皮帶上分布不均勻，導(dǎo)致每個稱重托輥上的左右2個傳感器受力不均勻，對稱量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。通過在每個傳感器上放置10 kg砝碼，執(zhí)行傳感器配平后，就可以將這一影響消除。以下3種情況必須進(jìn)行傳感器配平：①當(dāng)1個或2個傳感器安裝以后；②當(dāng)電子皮帶秤重新安裝時；③當(dāng)積算儀更換時。

2.3.2 傳感器調(diào)校

傳感器調(diào)校前后數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 傳感器調(diào)校前后數(shù)據(jù)

由表1可知：調(diào)校前，未拆除托輥架，托輥1的2個傳感器(A和B)受力偏差較大，可達(dá)0.8 mV(要求每個托輥的2個傳感器受力偏差控制在0.2 mV以內(nèi))；托輥2的2個傳感器(C和D)受力滿足使用要求。造成A和B受力偏差較大的原因是傳感器安裝或托輥架安裝時未進(jìn)行調(diào)校。調(diào)校前，拆除托輥架，托輥1的2個傳感器受力偏差可達(dá)0.9 mV，排除了托輥架安裝的影響因素，可能是傳感器安裝導(dǎo)致的偏差。通過調(diào)整傳感器緊固螺栓對傳感器進(jìn)行調(diào)校，每個稱重托輥的2個傳感器受力偏差最大為0.2 mV，滿足要求。重新安裝托輥架，每個稱重托輥的2個傳感器受力偏差在0.2 mV以內(nèi)，滿足要求。托輥1和托輥2的傳感器受力大小，可在標(biāo)定完成后，通過修正系數(shù)予以修正。

2.3.3 零點校驗和量程校驗

零點校驗和量程校驗(鏈碼)數(shù)據(jù)如表2所示。零點偏差和量程偏差是本次校驗值與上次校驗值相比較得出的結(jié)果，正偏差表示本次校驗值大于上次校驗值，負(fù)偏差表示本次校驗值小于上次校驗值。經(jīng)過多次校驗后，偏差控制在±0.05 %以內(nèi)則校驗通過。

表2 零點校驗和量程校驗數(shù)據(jù)

由表2校驗數(shù)據(jù)可知：電子皮帶秤零點校驗3次，第3次零點相對誤差為-0.01 %，結(jié)果滿足使用要求；量程校驗4次，量程相對誤差始終為正，而且偏差較大(大于0.05 %，有固定正偏差影響因素存在)，說明稱量重復(fù)性很好。

2.3.4 實物驗證

需要皮帶輸送機運行整數(shù)圈，以減小皮帶本身對電子皮帶秤精度造成的影響。實物驗證數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實物驗證數(shù)據(jù)

由表3可知：電子皮帶秤稱量3次，重復(fù)性較好。相對誤差均為負(fù)值，說明積算儀顯示值始終小于實際礦石量，而且偏差較大，未達(dá)到電子皮帶秤的精度要求。其原因為電子皮帶秤存在影響測量精度的固定因素，這一因素始終使測量值偏小。在實際稱量過程中，礦料通過皮帶及稱重托輥作用于稱重傳感器，由于稱重托輥受非準(zhǔn)直度、皮帶張力及皮帶運行阻力等“皮帶效應(yīng)”的影響[5],加上板式給料機在皮帶上給料分布不均勻，瞬時量波動過大，導(dǎo)致計量誤差。

2.4 安裝調(diào)試

2.4.1 改進(jìn)安裝方案

皮帶輸送機承載時，適度張緊的皮帶應(yīng)在托輥之間存在約2 %間距的下垂距離[6]。根據(jù)實物驗證結(jié)果，稱重傳感器檢測到的物料垂直力偏小，皮帶張力導(dǎo)致皮帶騰空，使皮帶和稱重托輥接觸不充分而抵消了部分物料垂直力。通過以上分析，判斷皮帶張力和現(xiàn)場安裝是計量誤差產(chǎn)生的主要原因。因此，為保證皮帶在托輥范圍內(nèi)的水平度和托輥傾角的一致性[4]，需在原安裝基礎(chǔ)上在運行托輥和稱重托輥下加墊鐵，使其抬高18 mm(如圖4所示)，消除皮帶張力的影響。

圖4 加墊鐵抬高運行托輥和稱重托輥

按照安裝要求，重新調(diào)校水平。電子皮帶秤前后各安裝2組運行托輥，下方安裝2組稱重托輥，共6組 托輥，機械尺寸一致。6組托輥水平誤差在±0.8 mm 以內(nèi)，且中心線和皮帶的中心線在同一水平。6組托輥都需要與皮帶輸送機機架保持垂直，2組稱重托輥不能低于相鄰?fù)休仯€校水平示意圖如圖5所示。校平托輥是最重要的安裝過程，校平質(zhì)量對稱量精度具有決定性影響。

A1、A2—前端運行托輥 S1、S2—稱重托輥 R1、R2—后端運行托輥圖5 拉線校水平示意圖

2.4.2 傳感器配平

重新調(diào)校托輥水平后，重新進(jìn)行傳感器配平，以消除傳感器側(cè)向受力的影響。

2.4.3 零點校驗和量程校驗

重新安裝后，零點校驗和量程校驗(鏈碼)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 零點校驗和量程校驗數(shù)據(jù)

由表4可知：零點和量程經(jīng)過3次校驗，零點相對誤差和量程相對誤差在±0.05 %以內(nèi),符合要求。

2.4.4 實物驗證

重新安裝后，實物驗證數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 實物驗證數(shù)據(jù)

由表5可知：雖然實物標(biāo)定仍存在誤差(偏小)，但偏差穩(wěn)定性較好，偏差值始終為負(fù)，且每次校驗偏差值接近。BW500提供的線性化功能可以彌補稱量系統(tǒng)中的缺陷，最終采用此功能進(jìn)行系數(shù)修正，要求修正系數(shù)控制在±10 %以內(nèi)。修正系數(shù)由式(1)計算得出。

(1)

修正后重新進(jìn)行實物驗證，修正后實物驗證數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 修正后實物驗證數(shù)據(jù)

由表6可知：修正后的電子皮帶秤精度誤差在±0.25 %以內(nèi)，達(dá)到使用要求。

2.5 電子皮帶秤的日常維護(hù)

實際工作中，對系統(tǒng)進(jìn)行及時地校準(zhǔn)、細(xì)致周到地維護(hù)，是保證電子皮帶秤準(zhǔn)確度的必要條件?？砂凑杖缦路绞綄﹄娮悠С舆M(jìn)行日常維護(hù)：

1)定期清理運行托輥、稱重托輥和稱重傳感器之間的物料堆積。定期清理測速滾筒上的物料，保證與皮帶接觸良好，無打滑現(xiàn)象。

2)定期對稱重托輥和測速滾筒軸承進(jìn)行潤滑。

3)定期對稱量區(qū)域托輥的準(zhǔn)直性進(jìn)行檢測調(diào)整。

4)每天對電子皮帶秤的零點進(jìn)行校準(zhǔn)，每月用鏈碼對電子皮帶秤進(jìn)行量程校驗。

5)半年對電子皮帶秤進(jìn)行一次實物驗證，調(diào)整修正系數(shù)。

3 結(jié) 論

1)為確保安裝精度，稱重托輥前后各2組托輥同時更換成規(guī)格尺寸一致的運行托輥，并調(diào)試這6組托輥水平。

2)按照電子皮帶秤安裝要求，調(diào)校托輥水平。同時，要求測速滾筒中心線與皮帶中心線在同一水平，測速滾筒與皮帶輸送機機架垂直。測速傳感器軸心與測速滾筒軸心同心。

3)為排除不均勻側(cè)向荷載的影響，在標(biāo)定前，首先進(jìn)行傳感器配平，每進(jìn)行一次配平，必須重新進(jìn)行零點校驗和量程校驗。

4)每次零點校驗的結(jié)果，均與上次校驗結(jié)果進(jìn)行比較，得出零點偏差，要求偏差在±0.05 %以內(nèi)。

5)實物驗證的目的是驗證量程校驗的精度，在量程校驗重復(fù)性很好的情況下，可以通過修正系數(shù)使電子皮帶秤達(dá)到更高的精度。