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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
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,电予皮带科的应用从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。而核子皮带科的应用是从80年代开始,虽然在应用时上落后
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
本核算的意识不断増强、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;另ー方面也有用户在
认识上的问题、使用方法上的不当,而且在选择皮帯秤上,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各进行全面的比较分析,为皮带科的选择、
安装、使用和维护提供有益的指导。
测量原理
尢论是电子皮带秤,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= r qvt
式中
Q-瞬时流量(kg/s)
q一单位荷重(kgim)
一皮带速度(m/s
W一累计流量(kg)。
两类计量裝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。这两种皮帯种的本质区别在于对单位荷重信
号的测量和计算方法不同:电子皮带种是通过称量设定皮带长度上:的物料重量并求其比值来
确定単位荷重信号,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。杠杆式又分単杠杆式利双
杠杅式,且后者明显优丁前者。悬浮式秤架结构有单托辊自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了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。
L
皮带
称重
传感器
称重
托辊
秤架
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种称量示意图。它采用双侧共4支传感器并联,
直接称量种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=PL。显然q是秤的有效称量段内的物料被均匀化后的半均值,
对于连续运行的皮带,这种均匀化也是连续进行的。
秤架
F
F台F
支点
皮带架
图2四托辊双杠村电子皮带秤称量示意图
图2是另一公同的4托辊义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
村平衡原理,对单侧传感器进行受力分析
F1×21=1/2q1×1/21+1/2q1×3/2q1
可得F1=1/2q1
因为F1=F2,所以単側传感器受力为F=q,如果托辊间姫1=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科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,这是电了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.物料的平均重量。所以电子皮带秤的瞬时流量Q=q
P/(Lv)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
被完全输出的半均流量。
在上面的传感器受力分析中,没有考虑皮帯自重、张力、称量柜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
放射源
A型支架
物料
皮带
一速度传感器
电离室へ当
电源板
保护套
前置放大器
图3核子皮带科组成结构示意图
图3是核子皮带秤的示意图,它是基于射线穿过被测物质时,其强度的衰减与被测介
质的组分、密度及射线方向上的厚度成指数函数关系这一原理米测量单位荷重的。其函数关
系可表达为
I=loc
式中
穿过物料前的射线强度,也称发射强度或真强度:
穿透物料衰减后的射线强度
u一物料对x射线的质量吸收系数(cm2/g);
P一物料密度(gcm):
d一射线方向上的物料厚度(cm)。
根据pds=q,可得I=Ie_"9
式中
皮带上.的物料宽度(cm)
q一皮带单位长度上的物料重量(单位荷重g/cm)。
Y射线探测器(电离室)输出和接收到的射线强度成正比的电流信号,经前置放大器放
大为电压信号,电压信号经压频转换变换成频率信号f远传给二次仪表。以上:转换关系均为
线性,所以有f=fc“。而二に次仪表大多采用计数法进行频率测量,计数值N正比于频率f,
枚有N=Ne",于是可得:
Q=S/H INN/No=s/H (INNO-INN)
x式中