提高电子皮带秤使用精度的方法

第２０卷　华中电力　２００７年第２期　提高电子皮带秤使用精度的方法　胡夕岚　（华能武汉发电有限责任公司，湖北武汉４３０４１５）　摘要：介绍了电子皮带秤的分类、组成和工作原理，并对电子皮带秤的误差来源进行了分析。针对影响电子皮带秤误差　的各种因素．提出了一系列提高电子皮带秤的可靠性和使用精度的方法，具有较强的现实意义。　关键词：电子皮带秤；误差分析；精度　中Ｉｔｔｆｆ类号：ＴＨ７１５．１＋９３；ＴＨ７１５．１＋９５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－６５１９（２００７）０２－００５１－０４　Ｔｈｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｂｅｌｔ　Ｗｅｉｇｈｅｒ　１电子皮带秤的组成及基本工作原理　电子皮带秤是在物料通过运输皮带时，对物料的　架下部．皮带转动时将皮带转动的线速度转换成角速　度。测速传感器与测速托辊通过联轴器联接，将皮带　的角速度信号转换成频率信号，通过信号电缆送人积　算显示仪。积算显示仪将煤的重量信号和皮带的转速　信号进行运算后．计算出物料的瞬时流量和累计流量　并显示出来。　瞬时流量和累计流量进行自动计量的设备。火力发电　厂中的电子皮带秤是计量厂用煤的重要设备．它的数　据是核算机组发电煤耗和计算发电成本的重要依据。　如果电子皮带秤计量准确可靠、计量精度达到国家规　定的０．５％以内．火电厂可运用正平衡法，即根据发电　量、用煤量、燃煤热值等数据计算出机组的煤耗；运行　人员可根据真实的机组煤耗调节主汽温度、主汽压力　及凝汽器真空等重要参数．摸索出机组的最佳运行方　式，使机组煤耗最低。依据这样理想的管理模式，可以　节约大量的成本．创造出最大的经济效益。　然而受电子皮带秤安装环境条件的影响和检测　技术的制约．大多数火电厂的电子皮带秤运行情况并　图１电子皮带秤的构成示薏　不理想．只能根据反平衡法计算机组煤耗，即根据发　电量、机组效率、厂用电率等数据计算机组煤耗。由于　机组效率的不确定性．这一计算方法并不能真正反应　机组的煤耗，计算出的数据对运行人员并没有很高的　参考价值。　２电子皮带秤的分类及性能分析　２．１按计量托辊数量分类　按计量托辊的数量分类．可分为单托辊式皮带秤　和多托辊式电子皮带秤。　火电厂一般采用四托辊皮带秤或两托辊式皮带　秤．这种皮带秤具有抗干扰能力强．计量准确性较高　电子皮带秤由测量秤架、称重传感器、皮带测速　装置、积算显示仪表以及信号连接电缆五部分组成．　如图１所示。　的优点．但其结构复杂、造价高、安装调试困难，对现　测量秤架安装在输煤皮带的皮带支撑架上。皮带　运行时．处于测量秤架上“有效称量段’　上的物料重　场维护的要求也较高。　２．２按秤架形式分类　量为　．该重量通过计量托辊，传递给安装于秤架下　按称架形式分类．可分为悬臂式皮带秤、耳轴桥　式皮带秤、悬浮式皮带秤。火电厂一般采用耳轴桥式　皮带秤或悬浮式皮带秤。　方的称重传感器。由称重传感器将重量信号转换为毫　伏电压信号．送至积算显示仪。皮带测速装置由测速　托辊和测速传感器组成。测速托辊通常安装于测量秤　收稿日期：２００７—０３—１９　耳轴桥式皮带秤秤架两端采用四个耳轴与机架　作者简介：胡夕岚（１９７１），男，湖北省汉川市人，助理工程师，管理学学士，工程硕士在读　一５１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第２期　华中电力　３误差分析　３．１受力分析　第２Ｏ卷　连接．桥架中间用两个传感器支撑。耳轴的作用是平　衡秤架因皮带倾角而产生于平行于皮带的侧推力，这　种侧推力会作用于称重传感器上，产生附加重量信　号，引起皮带秤测量误差。　皮带秤在运行时，称重传感器上有效称量段产生　的信号　，可用公式表达如下：　ＩＶ＝ＩＶｌ±　ｒ　０　式中　一。——悬浮式传感器采用四个称重传感器通过钢板支　撑秤架（不用耳轴与机架连接），因此精度较高。但在　有效称量段内，因皮带倾角产生的侧推力作用于称重　（１）　有效称量段产生的重量信号：　采样重量；　传感器从而影响皮带秤的计量准确性，因此它适合于　水平或倾角较小的皮带机上安装（倾角≤６ｏ）。　２３按积算显示仪的结构分类　按积算显示仪的结构特点，可分为模拟式皮带　秤、数字式皮带秤和智能式皮带秤。大多数电厂采用　智能式电子秤，这种皮带秤功能强大、运算速度快、精　度高。智能式皮带秤以单片机为核心，具有良好的人　机接口和先进的运算策略。大多数智能积算仪具有　４８５通讯接口，能将累计流量、瞬时流量和皮带转速　等数据传递给上位计算机，实现实时动态管理。　智能式电子皮带秤电气原理图如图２所示。　称　图２智能式电子皮带秤电气原理图　２，４按称重传感器分类　按称重传感器的工作原理，可分为电阻应变式皮　带秤、差动变压器式皮带秤、压磁式皮带秤和核子式　皮带秤等。火电厂中常用的是以电阻应变片为变换元　件的称重传感器，这种传感器存在一定的“温飘”效应，　环境温度的变化会使传感器产生一定的测量误差。　２５按测速传感器的测量原理分类　按测速传感器的测量原理，可分为可变磁阻式、　测速发电机式和光电编码器式皮带秤。光电编码器式　传感器是一种新产品，一般电厂使用测速发电机式传　感器，个别电厂经过改造后使用了光电编码式传感器。　测速发电机式传感器具有结构简单，成本较低的　特点；但其体积较大、质量较重，在皮带转动时测速传　感器会产生较大幅度的振动，这种振动会影响电子皮　带秤运行的可靠性。　光电编码式传感器具有体积较小、重量较轻、转　换速度快的特点。它的转换速度是测速发电机传感器　的５￣６倍，可以提高皮带秤的运算速度，改善皮带秤　的精度。因为体积较小、重量较轻、传感器产生的振动　幅度较小，这种电子皮带秤运行的可靠性较高。　一５２—　厂运行时，随机附加力产生的附加重量；　ｄ＿＿一空秤重量（皮重，即：皮带秤的零点）。　公式（１）中：　ｌ＝ＩＶｌｌ＋　ｌ２（２）　．．为瞬时皮重，它的值为计量托辊的重量、测　量称架的重量与有效称量段￡上的皮带重量之和。这　个值基本固定，因皮带的厚度不均匀而略有变化。如：　一条１．２ｍ宽，速度为２．５ｍ／ｓ的皮带，托辊之间的距　离为１．２ｍ。皮带秤为悬浮式双托辊四传感器型，秤架尺　寸为１２×１２ｒｎ（长×宽　．．的值一般为２２０ｋｇ左右，因　皮带的厚度不均匀萁值的变化范围为２００－２４０ｋｇ。　。　为有效称量段上物料的瞬时重量。例如上述　皮带称在瞬时流量为１０００ｔ／ｈ时，　。：的值为２７７ｋｇ。　计算公式如下：　ｌ　Ｑ・Ｌ／Ｖ　（３）　式中（）＿一瞬时流量；　￡广＿—＿有效称量段长度：　——皮带运行速度。　在公式ｆｌ冲　ＩＶ２＝ＩＶ２ｌ＋　２５　（４）　式中　：。——秤架与支撑架耳轴摩擦力产生的附加　重量：　Ｗ　运行时皮带跑偏产生的附加重量；　Ｗ　一物料因倾角产生平行于皮带的分力和　皮带向前拖力产生的附加重量；　Ｗ　—　架变形作用于传感器所产生的附加　重量。　Ｗ　厂一皮带张力变化所产生的附加重量。　电子皮带秤采用了一种自动除皮技术．可以减掉　．．的值。自动除皮技术工作原理如下：　．．的值虽然因皮带厚度的不均匀产生变化，但　每一个皮带整圈数的总重量是一个常数，只要测量出　这个常数　。，就可以利用下式计算出　。。　己・　（５）　式中　ｆ＿皮带总长度。　具体操作方法如下：　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２Ｏ卷　提高电子皮带秤使用精度的方法　２００７年第２期　测量出皮带长度和皮带整圈数运行时间，将这两　个数据输入到积算仪显示仪。皮带空转时，启动积算　显示仪的调零功能，测得整条皮带的重量　。并输入　到仪表，仪表会自动计算出　的值。在以后的运行过　程中，积算显示仪会自动减去　，从而得到了需要的　信号。　为皮带称的零点，在上例中　为２２０　ｋｇ左右。　由公式（１１可知，经过去皮后，要提高皮带秤的精　度，必须尽量减少　的值。　３．２环境分析　目前国内火电厂的皮带秤一般安装于７号皮带　中部（个别厂皮带输送机编号有差异１。是一条倾斜的　皮带。倾角ｄ为１５。左右。皮带长度为４２０ｍ左右。这　种安装条件是不符合ＧＢｒＩ＇７７２１—１９９５（（电子皮带秤》　所规定的要求。该标准中规定：安装皮带秤的皮带长　度不大于１００　ｍ，０．５级的皮带称安装倾角ａ＝０ｏ－６。。　ＧＢｒｒ　７７２１—１９９５与Ｒ５０国际建议《连续累计自动衡　器（皮带秤）》『０ＩＭＬ的质量技术委员会ｆｆｃ９）自动衡器　分技术会（ｓｃ２）起草１在此条款上是一致的。希望皮带　秤安装设计单位认真参照国内国际标准。消除这种设　计缺陷。　环境温度的变化、现场中大量的粉尘、潮湿的环　境（运行人员经常用水冲洗皮带１和强电磁干扰（皮带　输送机６ｋＶ电机就是一个很强的干扰源）。都会使称　重传感器和积算显示仪产生一定的测量误差。　此外，皮带支撑架在皮带转动时的振动更值得关　注。这种转动会使有效称量段重量信号　上下波动。　会使称重传感器和速度传感器松动而造成测量不准　确，会使称量架变形而使　（见公式（４）发生改变，还　会造成信号接线端子接触不良。这些后果会使皮带秤　的精度下降．甚至无法正常工作。　４提高皮带秤可靠性和运行精度的方法　了解了电子皮带秤的计量原理并对其误差来源　进行了分析。在现有的技术条件下．可以采取一定的　方法和措施来提高皮带秤的可靠性和测量精度。　４．１消除环境因素的影响　（１）减少皮带支撑架的振动。由于受设备成本的　限制和对支架振动危害的认识不足。目前国内安装皮　带秤的支架采用的是普通支架。在皮带运行过程中会　产生较大振动。欧美等国用于皮带秤上支架的槽钢比　普通支架的高一个等级。更宽更厚．从而有效地减少　了皮带秤测量秤架的振动。在现有的状况下．可以采　取补救措施。即对皮带秤秤架周围的支架用槽钢加　固。增加皮带支架地脚的数量，达到减少振动的目的。　ｆ２１将称重传感器信号电缆更换为屏蔽电缆，并　将屏蔽层单点接地；采取措施以提高积算显示仪的抗　电磁干扰能力。例如，将积算显示仪置于金属机架内，　或加装电磁屏蔽网。　ｆ３１对于积算显示仪和测量秤架均安装于现场的　皮带秤。环境温度的变化对其计量精度影响可以通过　引入Ａ／Ｄ转换的参考电压反馈来消除。对于积算显示　仪安装于控制室（是一个温度相对恒定的场所）的皮带　秤．必须将称架现场环境温度信号引入积算显示仪，　修正“温飘”对称重传感器测量误差的影响。　（４１接线端子采用压接式端子，这种接线端子不　会因振动而松动，保证被测信号的正确传送。　（５）做好就地端子箱的防尘和防潮措施，最好将　端子箱更换为防尘防潮专用产品。　４．２对测速装置的改进　测速传感器是影响皮带秤运行可靠性的关键因　素。当皮带转动时。积算显示仪没有接受到测速传感　器的频率信号或信号不准确，会导致皮带秤出现很大　的计量误差。甚至无法计量。皮带秤的测速托辊安装　于皮带支架上．随着皮带的转动而上下振动。使安装　于测速托辊一测的转速传感器也随之上下振动。长期　运行。会导致转速传感器联轴器松动而导致皮带转速　信号不正确或丢失。改进方法如下：　（１１将体积较大、质量较重的测速发电机式传感　器更换为光电编码传感器。　（２１安装时，保证转速传感器与测速托辊的机械　同心度。　（３１在现场环境中，振动是绝对存在而且是无规　律的复合振动．所采取的措施是减少振动对传感器的　影响。转速传感器侧可以采取柔性固定方式。允许传　感器上下左右振动这样可以减少动态同心度偏差．有　自动校正同心度的作用。　ｆ４１对于因安装精度较差、同心度偏差大的测速　装置．不宜采用刚性的金属联轴器，可以采用内径合　适的工程塑料软管将测速传感器的轴与测速托辊的　轴直接联接。　４．３对秤架的改进　测量秤架性能是影响皮带秤计量精度的关键因　素。秤架随着重量信号　的大小而上下位移。如果秤架　变形、不灵活、卡涩、粘料。都会影响称架的上下位移．而　得不到正确重量信号　，从而影响电子皮带秤的精度。　为了降低称架对电子皮带称测量精度的影响．宜采　用以下措施。　一５３—　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第２期　华中电力　第２Ｏ卷　（１）重新调整计量托辊，使计量托辊的高度与前　后皮带支撑托辊高度保持在同一水平线上。　ｆ２１采取一定的措施限制皮带的跑偏。　（３）对于耳轴桥式皮带秤，定期对耳轴的橡胶圈　零点影响很大，如果不准确，皮带秤在空转时显示的　皮带重量会出现反复变化，这就是平常所说的皮带秤　的“零点飘移”。　【２１定期对上一级计量装置进行自校，保证上一　级计量装置（自动循环链码或料斗秤）的准确性。计量　进行调整或更换。使耳轴的摩擦力为零。对于全悬浮　式皮带秤，安装秤架时一定要保证秤架的灵活性。使　装置的准确性是一个量值逐渐传递的过程。上一级装　置不准确，下一级装置的准确性无从谈起。应该重视　这些基础性的计量工作。　四个传感器受力均匀，四个传感器的信号输出大体一　致。要消除静态时四只传感器输出信号差异较大的情　况，尽量减少秤架安装造成的附加误差。　（４）防止秤架变形，一旦秤架变形，皮带秤不可能　进行正确计量，要及时消除这种现象。　（５）加强日常巡视工作，防止秤架上堆积煤块，这　（３】如果在校验皮带秤的过程中出现了较大的误　差，先不急于调整皮带秤的放大系数（有的厂商称为　间隔），而要到现场检查称量秤架或测速装置是否出　现故障，发现问题及时处理。如果没有故障，再校验一　次，并观察误差变化的趋势，再作相应的调整。有时校　验的偶然误差较大，通过多次的观察、分析才能将皮　带秤调整好。　会影响皮带秤的零点，引起较大的测量误差。　４４皮带称校验过程中注意事项　因为皮带秤的安装环境以及测量技术的不足，皮　带秤的精度不可能象常规仪表和变送器一样得到保　证，皮带秤的定期校验是保证皮带秤使用精度的一种　有效手段。在皮带秤校验过程中必须注意以下几点：　（１）必须保证皮带整圈数时间的准确性。皮带在　修补、更换后，必须重新测量皮带整圈数运行时间。并　将这一参数重新输人到仪表内。这一参数对皮带秤的　（４】阴雨天不适合于校验皮带秤。阴雨天由于环　境潮湿，皮带自重增加，煤也容易粘到皮带上增加误差。　（５１校验皮带秤的零位及量程时，使皮带空转１５　ｍｉｎ　左右后，再校验较好。此时，皮带的张力基本均匀，可　以有效减少皮带张力带来的误差。　（上接第５Ｏ页）　制系统。在排气阀排气口处安装３台天然气泄漏报警　探头，并将探头输出的４．２Ｏ　ｍＡ信号连接至现场的压　（４）防爆蜂鸣器１台，工作电压ＡＣ２２０Ｖ。　（５）防　２２ＯＶ　１台，ＡＣ２２０转ＤＣ２４Ｖ，容量０．５　ｋＷ。　缩机控制系统；压缩机控制系统采取３取２的逻辑，　当其中任何２台探头输出的信号为天然气含量大于　２５％时，压缩机控制系统发出蜂鸣报警信号，由工作　人员检查故障并判断是否停机。这三个信号分别接人　ＺＦ２Ｏ７２　ＣＨ　１、ＺＦ２０６４　ＣＨ３、ＺＦ２０７２　ＣＨＯ三个模拟量　蜂嚏嚣　信号通道，并做出三取二逻辑在上位机显示报警。　５３第一阶段所需增加配套设备　为了完善第一阶段预防天然气泄漏的工作，需要　增加如下配套设备。　（１）Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ　２２一ＡＶ型ＤＮ２０排气阀１台，最　高工作压力为０．８７　ＭＰａ，浮球重量２８２　ｇ，阀孔尺寸为　３／１６”。　图４第一阶段防泄漏电气原理图　６结束语　随着２００３年国内首批“Ｆ”级大容量燃气蒸汽联　合循环发电机组的引进，大型联合循环发电机组在我　国得到了迅速发展，但在国内燃机电站工程中设置天　ｆ２】科力恒ＳＰ一１１０２型４＿２ＯｍＡ模拟量输出天　然气泄漏报警探头３台，工作电压２４Ｖ　ＤＣ、＜８０ｍＡ，　带开关量输出，开关闭合设定值为５％天然气低爆点，　防爆标志ｄ　ＩＩ　ＣＴ６。　然气压缩机的实例还不是很多，相关经验欠缺。我公　司虽实施了压缩机后冷器泄漏报警系统改造并将后　冷器进行了更换，改造后也未发生泄漏现象，但是对　改造后的实际效果无法评估。希望通过本文的介绍，　（３）连接信号线共３００　ｍ，镀锌钢护管ＤＮ２５共　１００ｍ，防爆管件、葛兰等若干。　—．给国内类似燃机工程提供借鉴。　５４—－