自動配料計量方式的研究

[摘要] 本文將自動配料計量方式劃分為靜態配料計量方式、電子皮帶秤動態計量方式、核子秤秤動態計量方式，并分析了其的優缺點，總結了其適用性。指出，現場與物料條件允許選靜態秤，條件惡劣用核子秤，條件一般可采用皮帶秤。

[關鍵詞] 自動配料 計量方式 電子秤 核子秤

自動配料有幾種不同的計量方式，分別為靜態計量方式和動態計量方式。靜態計量一般為料斗秤，動態計量主要有電子皮帶秤計量和核子秤計量等。各種方式分別適用于不同的應用現場，又有其各自的特點。

一、靜態配料計量方式

靜態配料方式適用于無連續配料要求的現場，這些現場對配料的時間要求不高，可按批次進行配料，批次間允許存在一定的時間間隔，如高爐槽下料前后兩批時間間隔為3～5min，每批料由多種物料組成，物料所占比率根據工藝要求在一段時間內相對固定，對單批料的組成比例要求并不嚴格，只要在較多批中物料組成比例能達到工藝要求即可。靜態配料方式下，各種物料分別貯放在不同料倉，料倉給料一般采用電振給料、螺旋給料或星形給料等形式。計量一般采用計量倉，并配裝有壓式或拉式重力傳感器進行力電轉換，信號經二次儀表放大處理后接入PLC或DCS等來完成計量。在一些對時間要求寬的應用場合，可以采用一個計量小車進行統一計量，計量小車沿軌道運行，依次定位到各料倉下按比例進行物料配加，各種物料的配加量采用減差法計算。亦有采用單一固定計量倉方式的，各料倉以環狀分布在一個計量倉周圍，各物料的計量亦采用減差法，物料自溜槽或皮帶輸送機依次按比例配加到計量倉。

計量后的物料經過集中后，一般形成層狀或段狀分布，經輸送設備(如皮帶或小車)輸送到受料口，進入下一工序，即完成一批料的配加。由于物料計量、輸送、加入等環節在時間上可以重疊，在控制流程上可以采用并行方式，以節省上料時間，提高上料速度。

靜態計量方式因其稱重時是處于靜態，計量精確度極高，檢定誤差為±0.1%。但，因其計量過程的斷續性、間隔性，以及對物料粒度和濕度的要求。目前多用于小型的散裝配料系統或小型的包裝秤系統，而在大型的連續配料系統中的應用還處于研究和試驗階段。

二、電子皮帶秤動態計量方式

電子皮帶秤動態配料計量方式適用于連續配料要求的現場，如燒結配料、焦化配料等。這些現場對配料的連續性要求較高，一般不允許出現中間配料停止的情況，對各種物料的配比要求比較嚴格。動態配料系統計量一般采用電子皮帶秤或核子秤作為計量設備，主機都帶有PID調節及報警功能，可以實現一個倉的自動控制。

電子皮帶秤的計量，是利用計量皮帶來運輸物料，當物流經過稱量段時，由稱量段進行連續采樣，由傳感器將力電轉換為mV級信號，經放大器放大為電流信號后進行遠傳，電流信號可以與秤主機連接或直接與計算機系統連接，秤主機或計算機完成零點校驗、標定、測試、控制等功能。

稱量段是由一段皮帶、一組稱量托輥、支撐框架及力傳感器組成，結構上有全懸浮式、半懸浮式、杠桿平衡式等多種形式。全懸浮式稱架結構一般采用4只傳感器，半懸浮式一般采用1或2只傳感器，杠桿平衡式一般采用1只傳感器。傳感器有拉式和壓式兩種，根據稱架結構的設計可以選用不同的傳感器。多傳感器設計時各傳感器可以采用并行和串行兩種連接方式。

對電子皮帶秤而言，其稱架結構的設計與傳感器的選擇是整體計量精度的重要影響因素。秤架要具備足夠強度、形變小、重量輕。傳感器要根據實際的負荷進行選擇，有時會出現傳感器選擇過大，信號空間過窄，信噪比小，導致計量精度差、波動大等后果。由于其秤架的重量加在傳感器上，傳感器量程較大，相對靈敏度較差，此時要綜合考慮秤架及物料負荷的情況選擇傳感器，既要滿足最大物料負荷的要求，還要盡量提高相對靈敏度，滿足計量精度的要求。另外，皮帶的運行狀況、皮帶速度、皮帶張力、跑偏程度等“皮帶效應”，是影響電子皮帶秤計量精度的一個重大因素。

三、核子秤動態計量方式

由于皮帶秤的影響因素很多，提高計量準確度的技術難度很大，為攀登這個至高點。促使國內外一些科技工作者尋求各種技術途徑。眾所周知，重力式皮帶秤其稱重原理所造成的“皮帶效應”是它的主要誤差來源。為擺脫皮帶效應的影響，八十年代末國外就開發出一種核子皮帶秤。英國的愛費里(AVERY)公司，美國的拉姆齊(RAMSEY)公司，德國的波索爾德(BODBEID)公司，以及我國黑龍江省技術物理研究所，清華大學。先后開發了這種產品。

核子秤是利用物料對核射線的吸收量與物料量相關的原理設計的。核射線自核源發出成一定角度穿透物料到達電離室，電離室內裝有惰性氣體，惰性氣體在核射線的作用下電離，由采集裝置采集到電離的強度信號，經前置放大后進行遠傳(一般為脈沖信號，脈沖的頻率與被射線照射的物料的量成線性相關)，測速傳感器采集物料的移動速度，放大后遠傳。核子秤主機對現場傳來的信號進行放大處理后根據模型計算出實際的物料流量。

核子秤選型時要重點考慮核源強度、電離室、前置放大器等設備。核源的強度要符合國家衛生防疫的有關規定，并滿足計量的要求。電離室和前置放大器要具備足夠的靈敏度和較小的漂移量。選擇不當可造成因漂移量與靈敏度過小而計量精度差，不能滿足計量的要求。

四、結論

電子皮帶秤與核子秤比較起來，電子皮帶秤直接測量物料的重量信號并轉換為質量流量，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響不大，計量精度高，一般為±2%，但秤架的維護量大，對環境要求較高。核子秤通過間接方式測得質量流量，由于其測量原理的限制，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響較大，計量精度也不高，一般為±4%，但秤架維護量不大，適合于各種惡劣環境。核子秤由于具有核輻射，不能用在人員較多的場合，也不能應用于食品計量上。通常靜態配料方式下，按靜態計量準確度標準應為允差±0.1%。動態配料方式下，按動態計量的準確度標準應為允差±1.0%。當然，在實際的生產過程中，由于種種原因，配料的準確度要遠遠大于此標準。但靜態方式的配料準確度在正常工作過程中要遠高于動態方式。因此，在現場條件允許、物料狀態合適的情況下，選擇料斗秤之類的靜態配料方式是最佳的。其次是皮帶秤，最后才是核子秤。這樣，才能保證計量準確度最高。

參考文獻:

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