【方原柏专栏】一台皮带秤恢复运行的经历

1 概述

电子皮带秤在生产过程中应用已经非常广泛，但实际运行过程中的一些问题经常困扰现场维护人员，比如部件损坏、备件准备、称量不准、现场检定等等。这些问题得不到很好的解决就会造成电子皮带秤不能发挥作用、影响生产甚至电子皮带秤不能运行的状况。

本文将就一个实例叙述一台电子皮带秤从停用到恢复运行到正常运行所经历的一系列过程，从而回答上述经常困扰现场维护人员的一部分问题。

2 停用到恢复运行

在一个选矿厂参观时我看到一台关键的计量皮带秤已经停用，这是从碎矿车间到磨浮车间物料的交接点。询问原因才知道是测速传感器损坏造成的，备品备件买不到，只好不用了。这台秤是原成都科学仪器厂引进德国申克（SCHENCK）公司BMP双托辊电子皮带秤，虽然我没有调试过这种秤的二次仪表，但我知道绝大多数二次仪表都有这样一个功能，即内脉冲、外脉冲选择功能，当选择外脉冲时，由安装在皮带输送机上的测速传感器向二次仪表提供脉冲信号，当选择内脉冲时，则由二次仪表本机内的信号脉冲源提供脉冲信号。也就是说，当测速传感器工作正常时，我们可以选择外脉冲方式，由安装在皮带输送机上的测速传感器向二次仪表提供脉冲信号；当测速传感器损坏时，我们可以选择内脉冲方式，则由二次仪表本机内的信号脉冲源提供脉冲信号。

我让电子皮带秤的现场维护人员给已经停用了多年的二次仪表供电并调用菜单，当调到“Tacho. Active ?”(测速传感器有效？)时，我们看到可以选择“yes”或“no”（这里“yes”表示由安装在皮带输送机上的测速传感器向二次仪表提供脉冲信号，即外脉冲方式；“no”则表示由二次仪表本机内的信号脉冲源提供脉冲信号，即内脉冲方式），当我们将选择由“yes”改为“no”以后，又在菜单的下一步“Nominal  Speed”(额定速度)中设置了实际速度值，BMP皮带秤二次仪表左上方的小光点又开始旋转运动，表示有测速信号，皮带秤又重新开始工作了。

一两天以后，现场维护人员又有了新的烦恼，当皮带机停止运行时，由于皮带上有剩余物料或皮带不均匀皮重使二次仪表缓慢跳字，造成不运物料而二次仪表仍不断累积物料量的问题。我又出了两个主意：一是将小信号切除值（物料瞬时流量低于此值，积算器不再累积）适当抬高，二是将皮带输送机电气运行触点接入二次仪表的供电回路，当皮带输送机停止运行时，二次仪表的电源也就断开了。当然这些都不是十全十美的方法，如将小信号切除值抬高将使正常输送物料时小流量不能进行累积；将皮带输送机电气运行触点接入二次仪表的供电回路的方法也有不足之处，在实际进行称量前，二次仪表没有预热时间（为保证称量精确度，通常要求预热时间超过15分钟），再如在进行静态模拟检定时，皮带输送机是停用的，而又要求二次仪表工作，这时就感到很不方便。这些方法临时用一下可以，长时间还是要采取更可靠的方法。现场维护人员决定先采用将皮带输送机电气运行触点接入二次仪表供电回路的方法，有条件再更换测速传感器。

3 测速传感器的更换

BMP电子皮带秤用测速传感器已损坏，这台测速传感器是两线制，与二次仪表只有两根连接线，即如图1所示正电源、速度信号脉冲两根连线。由于这种测速传感器国内售价很贵，我们就想用国产三线制测速传感器替代。首先，仍需对二次仪表进行重新设置，即在调用菜单过程中当调到“Tacho. Active ?”(测速传感器有效？)时，我们选择了“yes”（这里“yes”表示由安装在皮带输送机上的测速传感器向二次仪表提供脉冲信号，即外脉冲方式），然后进行测速传感器替换试验。

首先用三线制测速传感器只接其中两根导线的方式试验，三种接线组合试了多次均不成功，分析原因是三线制测速传感器有正电源、电源地、速度信号脉冲三根线，而只接其中两根线时，要么是电源未构成回路，要么是速度信号脉冲未接入，所以一定要将三根线都接入。后将三线制测速传感器的正电源、速度信号脉冲两根连线按要求仍接入二次仪表的正电源、速度信号脉冲两输入端，而将第三根连接线（电源地）试接到称重传感器的电源地输入端（见图1）。接好后，皮带秤二次仪表左上方的小光点又开始旋转运动，表示此时二次仪表可接收三线制测速传感器的信号，随后我们又在菜单的“Charact. Values”(速度传输系数)一栏中对速度显示值作了修正，电子皮带秤工作就正常了。

图1  用三线制测速传感器替代两线制测速传感器的接线

所用的测速传感器为国产CS-40返回皮带安装式光电式测速传感器（见图2）。

 图2  国产CS-40返回皮带安装式光电式测速传感器

4 秤架安装位置的改变

这台皮带秤安装在选矿厂碎矿车间，圆锥破碎机破碎后的矿石经过筛分，大块矿石返回圆锥破碎机，而筛下碎矿石经过9#、10#、11#皮带输送机转运后进入球磨机前储矿仓，在碎矿、磨浮两个车间的交接处，安装了这台电子皮带秤进行计量。三条皮带秤的运行条件分别是：9#皮带输送机是水平安装在三台振动筛下的短皮带输送机，皮带前后滚筒的中心距为27.5m，皮带全长57m，螺旋式拉紧装置；10#皮带输送机是水平安装在9#皮带输送机下方的短皮带输送机，皮带前后滚筒的中心距为35.25m，皮带全长72.5m，螺旋式拉紧装置；11#皮带输送机是安装在10#皮带输送机下方的长皮带输送机，断面为变倾角的凸弧形，先16.5º倾斜向上后水平，水平段装有可前后移动的卸料小车，皮带前后滚筒的中心距为203.5m，皮带全长414m，尾部滚筒式拉紧装置。根据电子皮带秤的使用经验，影响其精确度的主要因素有以下11点：给料均匀性；皮带速度；皮带输送机的长度；皮带输送机断面形状；皮带输送机的倾角；托辊的槽形角；直线段长度；皮带拉紧装置；装料点；卸料设备；秤体支承。根据以上11点主要影响因素对3条皮带输送机的基本条件进行调查的结果列于表1。

表1  3条皮带输送机基本条件

 根据表1的调查， 经过分项比较，在皮带速度、托辊的槽形角两项3条皮带条件相同。而其余条件比较结果如下：9#皮带输送机、10#皮带输送机与11#皮带输送机相比，在皮带输送机的长度、皮带输送机断面形状、皮带输送机的倾角、卸料设备和秤体支承等方面均占有优势，而仅在自动调整皮带张力的皮带拉紧装置方面差；10#皮带输送机与9#皮带输送机相比占有优势的有三个，即单装料点、直线段长度和给料均匀性。所以调查的结论是：10#皮带输送机安装条件最好，9#皮带输送机次之，11#皮带输送机最差。

在生产现场，这台皮带秤却安装在条件最差的11#皮带输送机上，而且秤架的位置是在倾斜段中上部的，距安装位置相对较佳的尾部滚筒出大约有40m。使用过程中这台皮带秤存在皮带张力大且张力变化大、稳定性差、精确度低等问题。我们向选矿厂提出建议后，已将电子皮带秤的位置由11#皮带输送机改在安装位置最佳的10#皮带输送机上。改变安装位置后，皮带秤的皮带张力小且张力变化也小，稳定性提高，在随后进行的检定中，也达到了较高的精确度。

5 二次仪表的更换

这台秤在恢复运行一段时间后，二次仪表开始频频出现故障，现场维护人员要求更换二次仪表。我们分析了原有二次仪表的输入信号，它只有称重传感器的mV信号和测速传感器的脉冲信号，这与国产二次仪表的输入信号完全相同，因而完全有可能用价格低廉、性能良好的国产二次仪表替代。我们选用了湖南计算机厂生产的WPC-DII二次仪表，测速传感器又恢复了三线制接法，称重传感器的mV信号和供电也按要求接入，二次仪表即工作正常。但很快又发现该秤在中低量程时显示正常，而在高量程时，仪表显示值却不再增加，仿佛测量值被“钳位”一般。经检查，高量程时称重传感器输出正常，问题可能出现在二次仪表，经查阅说明书，了解到WPC-DII二次仪表的mV信号输入量程为20mV, 而称重传感器在高量程时输出接近30mV，所以出现了“钳位”现象。这是我们在二次仪表更换选型时忽略这一指标所造成的错误，弥补的办法只能是在称重传感器的供桥电压回路中增加一个降压电阻，使供给称重传感器的供桥电压减少约1/3后，“钳位”现象不再出现。

6 检定

由于这台秤的瞬时输送量为600t/h，输送量这样大，即使按小时最大瞬时流量的2%也要求12t物料，所以现场不具备实物标定条件，只能采用挂砝码标定的方法，标定结果稳定性较好。但仅有模拟检定仍不能使所有人放心，我们又根据现场物料流量非常稳定（瞬时流量在短时间内显示值的波动小于10t/h）的特点，采用了刮皮带的方法进行实物检定。具体做法是：

在现场物料流量非常稳定时，用人工读数的方法在二次仪表显示器上大约每隔2秒读取瞬时流量显示值一次，一共读十次。与此同时停皮带输送机，在与读数时间所对应的那段皮带上刮取1m皮带上的物料在台秤上进行称重。为了提高检定的精确度，还可在上述取样物料段的前后间隔1m再各取1 m皮带上的物料在台秤上进行称重。将二次仪表十次读数的平均值与三次刮取物料1m皮带上的物料重量的平均值进行比较，调整误差可以做到小于1%，而三次刮取物料1m皮带上的物料重量与平均值的误差通常小于0.5%。这两个指标均说明在无法进行实物检定而现场物料流量非常稳定时，采用这种方法也是可行的。

在一台秤从停用到恢复、再到逐渐正常工作的经历中，使我们对电子皮带秤应用中各个环节的理解更深一步，也为我们用好电子皮带秤树立了信心。

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