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工程案例料斗秤校称装置及其方法的应用

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料斗秤校称装置及其方法的应用2021-02-22

0前言

在工业生产控制系统中,料斗秤将一定容积的料仓内所称量的物料重量转换成物料高度进行料位检测(如烧结工程中料仓料位检测),又可作为配料秤进行物料的称量配比(如高炉炼铁,转炉炼钢过程中焦炭、矿石等的称量配比)。无论料斗秤是用于料位检测还是称量配比都是工艺控制系统中极其重要的环节,其称量精准与否直接关系到产品质量和生产安全问题。因而料斗秤在安装调试及使用过程中,标定是最关键的环节之一,它直接决定电子秤的精确度。而对于电子秤的标定,传统方法是采用加载标准重量的砝码进行。但该方法需要对砝码进行多次搬运,劳动强度大,劳动效率低。在加载砝码过程中,电子秤的显示精度还与砝码的摆放位置直接相关,如果砝码摆放不均匀偏载较大,将导致标定失败,甚至因倾斜导致载荷分配不均而损坏称重模块,同时如果砝码码放不好还可能导致垮塌伤人。

在这种情况下,如何有效保证工程施工进度与质量,确保设备安装、调试及运行安全,成为现场工程施工中急需解决的问题。

1工艺原理

1.1料斗秤的工作原理

料斗秤由称重料斗/料仓、称重模块、称重接线盒和称重显示仪表等组成。如图1所示,称重料斗/料仓是盛放被称物料并将其物料重量全部传递到位于称重料斗/料仓和基础之间的多个称重模块上。che称重模块内部的弹性体因受力而变形,其内部贴片电阻值发生变化,在供桥电压(EXC+/EXC-也叫激励电压)的作用下输出与被称量物料的重量成正比关系的直流 毫伏电压信号(SIG+/SIG-),该电压信号经称重接线盒通过屏蔽电缆传送到相配的称重仪表或称重模块。电压信号,经称重仪表内部放大、转换电路转换成相应的重量(或物料高度即料位)显示值,同时由称重仪输出与显示值相对应的420mADC标准电流信号送带料斗/料仓水平检测的料斗称校称装置。其中,龙门架通过焊接或螺栓与支撑梁或地基固定连接,龙门架的水平横梁中心位置下端设置千斤顶,千斤顶竖向垂直设置在校称用标准称重模块的上表面上,校称用标准称重模块的下方为施压平台,龙门架与千斤顶之间设置一定厚度的垫块。磁性水平仪结构如图4所示。各水平仪之间通过磁性水平仪连接软管连接构成封闭串接的水平仪组;施压平台分别设置在料斗/料仓的各个侧面外侧,且各托臂沿水平方向向各侧面的外侧延伸;称重仪表与各标准称重模块相配置并外设于方便观察结果处;所述校称装置的套数与现场料斗称设计使用的被校称重模块个数在对电子称进行标定前,首先将4个磁性水平仪组成的磁性水平仪组放置到称重料斗/料仓水平平面上,并在料斗/料仓水平平面四角均布,用漏斗和医用注射器通过上端开口的带刻度的塑料管向水平仪组内注入适量的水。通过各水平仪中水的实时刻度示数检测称重料斗/料仓的安装是否水平,如果不水平,则进行必要的调整直至达到水平为止。然后将各磁性水平仪全部从称重料斗/料仓上取下,对电子称进行零点标定,完成零点标定后再把各磁性水平仪重新放置到称重料斗/料仓上,这时磁性水平仪组放置到称重料斗/料仓水平平面上,或者均布粘贴在称重料斗/料仓侧面同一水平高度处,以在加载过程中便于实时观测为宜,然后准备进行加载标定。

加载过程中,通过千斤顶向上对龙门架产生作用力,靠龙门架形成向下的反作用力,该力同时加载到标准称重传感器和被校称重模块上,并通过标准称重模块及称重仪表组成的标准电子称,准确显示各个千斤顶所施加力的大小及全部千斤顶所施加力的总和。通过称重仪表操作面板上各按键的不同操作,完成对称重显示仪表内部中央控制单元的参数设定,称重显示仪表的显示屏既可按要求切换显示某一称重模块输入通道的测量值又可切换显示所有传感器输入通道的测量值的总和;通常,称重显示仪表设计有46个称重模块输入通道,使用时,根据料斗秤实际安装的称重模块的个数确定所用标准称重模块的个数,并将所用标准称重模块分别对应接入称重仪表的称重模块输入通道即可。由此该校秤装置将电子秤标定所需的标准重量转变成施加方便的标准机械力,准确计量并作为标准载荷代替砝码实现对料斗秤的标定。另外通过料斗/料仓水平平面四角均布的四个水平仪实时观测称重料斗的水平情况,以避免秤台偏载情况的发生。

2 称重模块及称重仪表单体校验

称重模块及称重仪表在安装前,应进行相关检测和校验,以确定称重模块和称重仪表的好坏及精确度,以免影响系统调试延误工期。进行相关检测和校验的主要操作要点是:

2.1 外观检查

仔细查看被校称重模块及称重仪表的外观,如发现设备有破损、变形等不得使用。

2.2 绝缘电阻测试

1)用标准精密数字万用表的档检测称重模块及称重仪表的供桥电压线(EXC+/EXC-)与信号线(SIG+/SIG-)之间、供桥电压线(EXC+/EXC-)与屏蔽线(SHD)之间、信号线(SIG+/SIG-)与屏蔽线(SHD)之间的绝缘情况。

2)用标准精密数字万用表的档检测称重仪表的供桥电压端子(EXC+/EXC-)与电源端子L/N之间、信号线端子(SIG+/SIG-)与电源端子L/N之间以及电源端子L/N与称重显示仪表接地端子之间的绝缘情况。

3)用标准精密数字万用表的Ω档检测称重模块及称重仪表的供桥电压线EXC+EXC-之间以及信号线SIG+SIG-之间的电阻值,并将以上检测值与产品说明书等技术资料提供的参数进行对比。

2.3 称重仪表的单体调校

1)将称重仪表上的EXC+SEN+端子、EXC-SEN-端子分别短接,并按照称重显示仪表要求的工作电压(220VAC24VDC)接好电源线。

2)接通电源,用标准精密数字万用表测量称重仪表的供桥电压端子(EXC+/EXC-)之间的直流电压,检查称重仪表的供桥电压是否精准、稳定且与产品使用说明书中的技术参数相符。

3)按照设计工艺要求结合称重显示仪表产品使用说明书有关参数设定的操作步骤进行相关参数的设定。如:仪表工位号、测量单位、测量量程范围等。在进行称重仪表调校时以单个称重模块的量程范围为准,完成称重仪表调校后将测量量程范围设置回仪表设计要求的量程范围。如:称重显示仪表提供的供桥电压为10VDC,连接四路05t称重传感器称重模块,称重模块的灵敏度为2±0.002mV/V,称重仪表设计量程范围为010t并对应输出420mADC。在进行仪表调校时,先将称重仪表的量程范围设置为05t(称重显示仪表对应输入的直流毫伏信号为020mV)对应输出420mADC,待称重仪表及相连接的多路称重模块全部校验完成后再将称重仪表的量程范围设置为010t对应输出420mADC

4)用高精度标准信号发生器以第3步所述为例,在称重仪表的信号线端子(SIG+/SIG-)之间以020mVDC范围五等分输入0mV5mV10mV15mV20mV直流信号。称重仪表对应显示0t1.25t2.5t3.75t5t,称重仪表电流输出信号对应为4mADC8mADC12mADC16mADC20mADC。若测量值或输出信号超出称重仪表或设计要求的精度范围,则按照称重显示仪表产品使用说明书的调校步骤进行调校,校验的同时做好称重显示仪表调校记录。

5)切断电源,参照图4.1-2料斗秤将单个称重传感器称重模块直接接到称重仪表对应的接线端子上,准备进行加载校验。

2.4 称重仪表及单个连接的称重模块的加载校验

1)用经过定期检定的高精度称重模块及相应的称重仪表组成的标准电子秤(其精度等级要比被校验电子秤设计要求的精度高一等级),通过龙门架及千斤顶分别对被校验的称重传感器作加、减压力试验(要除去被校称重模块及千斤顶的重量),按被校称重模块量程的25%50%75%100%校验。上升(加压)、下降(减压)不少于两次,校验的同时做好调校记录,调校记录将作为交工资料交付业主。

2)将校验合格的称重仪表及相连接的多路称重模块贴上校验合格证并标明相应的工位号,以便于安装。

3 系统单体调试与故障排查

3.1 系统单体调试

称重系统安装、接线完成后,检查线路连接是否正确可靠,并确认是否达到送电条件。如符合条件,则可进行系统调试即秤的标定。其操作要求及步骤如下。

1)校验线路连接好后,通电前仔细检查电源线是否正确无误地接到设备对应的电源端子 ,供电电压是否与仪表要求的工作电压相符。

2)接通电源待设备完成自检后,通过设备自带的操作面板或是调试软件检查称重仪表内部设置的相关参数如:工位号、测量单位、测量范围、分度值等与图纸设计是否一致。

3)在对电子秤进行加载标定前,先按(带料斗/料仓水平检测的料斗秤校秤装置结构),将磁性水平仪组放置到称重料斗/料仓水平平面上,用漏斗通过带刻度的开口塑料管向水平仪组内注入适量的水。通过水平仪检测称重料斗/料仓安装是否水平,如果不水平,则进行必要的调整直至达到水平为止。将磁性水平仪全部从称重料斗/料仓上取下,按照称重仪表使用说明书中相关校准项的操作说明对防爆电子秤进行零点标定,完成零点标定后再把磁性水平仪组成重新放置到称重料斗/料仓上。这时磁性水平仪组既可放置到称重料斗/料仓水平平面上,也可均布粘贴在称重料斗/料仓侧面同一水平高度处,以在加载过程中便于实时观测为宜,然后准备进行加载标定。加校验负载时,受力机构和传感器称重模块应及时承接全部载荷,不受其它附加物和固定件的影响(如进料管与称重料斗/料仓之间若有连接则必须是处于软连接状态,称重料斗/料仓的防偏转装置必须处于自由状态,称重料斗/料仓与四周框架间有合理的间隙无摩擦现象等)。对于由多个称重模块组合成的称重装置,首先进行角平衡调试,其方法是在各称重模块上方施加相同大小的力(一般为料斗秤称重量程范围的10%),测量每个称重模块输出信号mV值,确定一个中间值,然后分别调整补偿接线盒内补偿电位器使对应称重模块信号输出mV值与中间值一致。

4将校秤装置安装好,旋升千斤顶对校秤装置施加一定的预紧力,在预紧过程中要确保千斤顶垂直受力,避免千斤顶产生偏斜。然后在被校料斗秤称重量程范围内按满量程的25%50%75%100%均匀加载,同时通过水平仪组观测称重料斗/料仓的水平情况,要避免偏载情况的发生,确保所加载的力全部垂直作用到被校验的称重模块上,直至所加载荷(含校秤用标准称重模块的总重量)达到被校电子秤量程上限,然后对电子秤进行满度标定。

5)完成料斗称满度标定后,缓慢卸载并观察被校电子秤重量显示值与校秤装置标准称重显示值的对应情况。直至缷到空载,确认被校料斗称显示是否为零,若不为零则重新进行零点标定。

6)重复上述4-5步,直至被校料斗秤称重显示值在量程范围内0%25%50%75%100%的线性及精度满足产品精度或设计精度要求为止。

7)重复性

分别在50%的称量量程和接近100%的称量量程进行两组测试,每组至少重复3次。每次

测试前,应将秤调至零点位置。如果秤具有自动置零或零点跟踪装置,测试时应运行。对于同一载荷,多次称量所得结果之差,应不大于该料斗秤称量最大允许误差的绝对值。

8)完成称重系统标定后,应将料斗秤返回到测量工作状态,系统可进行热负荷考核运行。

3.2 称重系统故障的排查

对于料斗秤其故障处理应遵循这样的步骤;观察(故障观察)——分析(故障原因)——检测(为故障判断提供依据或对判断结果加以验证)——修复(修理或更换)——检定(系统调试后对其计量性能进行测试)。可根据实际情况选用下列方法判断:直观法、替代法、比较法、插拔法、代码诊断法等。 就称重模块自身的特点可通过下列方法检测、判断和验证。

1)阻抗判别法:逐个将称重模块的两根信号输出线(SIG+/SIG-)、供桥电压输入线(EXC+/EXC-)拆开,用万用表测试两根信号输出线(SIG+/SIG-)之间及供桥电压输入线(EXC+/EXC-)之间的电阻值以及信号输出线(SIG+/SIG-)、供桥电压输入线(EXC+/EXC-)各芯线与屏蔽层间的绝缘电阻。如果测试结果达不到合格证上的数值,即可判断为故障传感器称重模块。

2)信号输出判断:如果阻抗法无法判断称重模块的好坏,可用此法做进一步检查。先给仪表通电,将传感器称重模块的输出线拆开。在空秤下用万用表测量其mV输出值。假设额定激励电压为U(v),传感器称重模块的灵敏度为S(mVV),称重模块的额定载荷FS(t),那么当在某个称重模块实际施加的载荷为T(t)时,其输出mV增加值为U×S×FS×T/FS (mV)。例如当额定激励电压为U=10(v),称重模块的灵敏度为S=2(mVV),称重模块的额定载荷FS=10(t),那么当在某个称重模块实际施加的载荷为T=1(t)时,其输出mV增加值为U×S×T/FS=10 ×2×1/10=2(mV)。如果哪一个称重模块的输出值超出该计算值过大或过小(理想情况下不存在偏载时应该相等)或不稳定,即可判定称重模块有故障。

对于称重仪表,其故障诊断最简便有效的方法就是用代码诊断法、替代法或是按照称重仪表的单体调校进行。

 

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