电子皮带秤和核子皮带秤的综合比较
河北钢铁集团承钢自动化分公司 刘卫军 金树成 摘 要: 电子皮带秤和核子皮带秤是当前对皮带输送机物料进行动态称量累计的两大主
流计量设备,针对两者在孰优孰劣的问题上存在的争议,在实际使用中存在的问题和不足, 本文从测量原理,误差来源和克服,安装调试,维护校准,安全费用等多角度,多方面对这 两种计量设备进行了分析比较,可以为皮带秤的选择使用和安装维护提供必要的参考. 关键词: 电子皮带秤 核子皮带秤 测量原理 质量吸收系数 误差分析 安装调试 维护校 准 一,前言 电子皮带秤和核子皮带秤是当前对皮带输送机物料进行动态计量累计的两大主流计量 设备.在国内,电子皮带秤的应用从 20 世纪 60 年代开始,其后经历了设计结构和技术水平 不断优化更新的发展过程.而核子皮带秤的应用是从 80 年代开始,虽然在应用时间上落后 了大约 20 年,但一度有后来居上的趋势,在一些单位曾被大量地,广泛地应用.在我们单 位,就有核子皮带秤近 200 台(包括配料核子秤) ,电子皮带秤十余台的比例.随着人们成 本核算的意识不断增强,要求不断提高,逐渐暴露出了准确性不足的问题.如今,核子皮带 秤和电子皮带秤之争仍然没有停止, 这一方面有厂家夸大宣传的原因; 另一方面也有用户在 认识上的问题,使用方法上的不当,而且在选择皮带秤上,一些用户不经客观分析,全凭主 观意愿. 本文将从多角度, 多方面对这两种计量设备进行全面的比较分析, 为皮带秤的选择, 安装,使用和维护提供有益的指导. 二, 测量原理 无论是电子皮带秤,还是核子皮带秤,首先都基于一个共同的原理:通过动态检测皮带 单位长度上的物料重量(单位荷重)q 和皮带速度 v,将两个信号相乘得到瞬时流量 Q,再 经积分运算或累加运算得到一段时间内输送物料的累计流量 W.用公式可表示为: Q=q×v ,W=∫Qdt =∫q v dt 式中: Q—瞬时流量(kg/s) ; q—单位荷重(kg/m) ; v—皮带速度(m/s) ; W—累计流量(kg) . 两类计量装置检测皮带速度的方法都基本相同,现在广泛采用光电脉冲式的测速传感 器,如光电脉冲编码器,也有采用步进电机的.这两种皮带秤的本质区别在于对单位荷重信 号的测量和计算方法不同: 电子皮带秤是通过称量设定皮带长度上的物料重量并求其比值来 确定单位荷重信号, 习惯上把设定皮带长度称为有效称量段; 而核子皮带秤是通过物料对射 线的衰减吸收量来确定单位荷重信号.具体测量原理如下:
1. 电子皮带秤单位荷重的测量原理 目前应用的电子皮带秤主要以杠杆式和悬浮式秤架结构为主. 杠杆式又分单杠杆式和双 杠杆式,且后者明显优于前者.悬浮式秤架结构有单托辊直接承重式和多托辊全悬浮式,前 者结构简单,安装方便,广泛用于计量准确度要求不高的场合,而后者可以达到较高的准确 度. 下面以双杠杆和多托辊全悬浮式为例介绍电子皮带秤单位荷重的测量原理, 掌握了原理 才能解决在实际应用中出现的问题.
图1
四托辊全悬浮式电子皮带秤称量示意图
图 1 是某公司的 4 托辊全悬浮式电子皮带秤称量示意图. 它采用双侧共 4 支传感器并联, 直接称量秤的有效称量段内物料的重量 P(单位 kg) ,再除以有效称量段长度 L(单位 m) 计算得到单位荷重 q,即 q=P/L.显然 q 是秤的有效称量段内的物料被均匀化后的平均值, 对于连续运行的皮带,这种均匀化也是连续进行的.
图2
四托辊双杠杆电子皮带秤称量示意图
图 2 是另一公司的 4 托辊双杠杆电子皮带秤称量示意图, 它采用双侧共 2 支传感器并联, 直接测量秤的有效称量段 L 内物料的单位荷重 q.先假设秤上物料的单位荷重为 q,根据杠 杆平衡原理,对单侧传感器进行受力分析 F1×2l=1/2ql×1/2l+1/2ql×3/2ql 可得F1=1/2ql 因为 F1=F2,所以单侧传感器受力为 F=ql,如果托辊间距 l=1m,则 F=q.所以单侧 传感器受力大小在数值上等于秤上有效称量段内物料的单位荷重. 在实际应用中, 采用双侧 2 支传感器并联的平均值作为单位荷重. 实际上这里的单位荷重也是秤的有效称量段内的物 料被均匀化后的平均值,同样可表示为 q=P/L,这是电子皮带秤单位荷重的通用求法,而 且专指秤的有效称量段内单位长度上物料的平均重量.所以电子皮带秤的瞬时流量 Q=qv =P/(L/v)也不是指流过皮带上某一截面处的流量,可以理解为秤上有效称量段内的物料 被完全输出的平均流量.
在上面的传感器受力分析中,没有考虑皮带自重,张力,称量框架的自重引入的非计量 力的影响,这些力在理想模型中属于定值,归属于秤的零点. 2. 核子皮带秤单位荷重的测量原理

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