方原柏定量皮带秤知识讲座——第四讲定量皮带秤应用要点（获奖名单）

4.1订货条件

当设计院或用户向制造厂家提供订货条件时，最基本的订货数据如下：

物料名称；

物料含水量(%)；

物料最大粒度(mm)；

物料温度(℃)；

物料堆比重（t/m³）；

驱动机构是左装还是右装；

秤体到电控柜的实际走线距离（m）；

控制系统定量皮带秤的总台数；

流量范围：每小时最大流量、最小流量、正常流量（t/h、kg/h）；

外壳是否需要封闭。

其中最大流量和物料堆比重是最重要的两个参数。

最大流量的选择切忌过大过小。由于生产过程的物料量往往有增大的趋势，过小的量程对此无能为力；但量程过大，实际配料时为了保持一定的皮带速度，皮带上的料层高度太薄也不利于保证配料准确度。图4-1所示在出料口加了挡料板，物料仍漫过波纹挡边，说明所选最大量程过小或厂家所配皮带最大速度过低。

 图4-1  定量皮带秤上的物料已漫过波纹挡边

在保持恒定料层高度的条件下，定量皮带秤通常可在10：1的电机变频调速范围内保证配料的准确度。设计选用时，尽量让实际配料量在20%~80%量程范围，保持皮带速度还可以再加大20%左右的余量；应该注意的是，还应该使皮带上现有料层高度还可以再加高20~30%的余量。这样万不得已时，还可通过加大给料量（如双调速皮带秤方式）或通过抬高给料闸板（如拖料式皮带秤方式）使量程范围扩展。如果定量皮带秤出厂时已将给料闸板抬到最高（物料已布满皮带）、变频器频率值调到40Hz以上才能达到最大配料量，用户将会感到厂家给出的余量太少。如果定量皮带秤的预期流量波动较大，变化范围在10：1~5：1，未来增大量程不太可能，可按预期最大流量1.2倍左右提出最大流量条件，这样正常工作范围大体与变频器的调整范围相当，今后也可稍加大量程。如果定量皮带秤的预期流量比较稳定，变化范围在2：1以内，未来增大量程的可能性较大，可按预期最大流量的1.5倍左右提出最大流量条件，这样正常工作范围大体在30~70%，未来量程还有加大50%的能力。

物料堆比重之所以重要，是因为它涉及定量皮带秤单位长度物料输送量的计算，提出的物料堆比重大了20%，变频器输出的速度要加大20%才能弥补，如果原来预留的余地太少，则最大流量有可能达不到。所以这个参数的提出一定要慎重，最好到现场作实际测试确认。

目前定量皮带秤的最大流量值一般在1~2000 t/h，但近年来，由于各行各业对微流量监测及控制的需求不断增长，10~500kg/h最大量程的定量皮带秤的应用也越来越多，图4-2所示微流量定量皮带秤的皮带宽度为300mm，前后滚筒中心矩为1100mm，皮带最高速度在0.0066m/s，最大量程300kg/h，有效称量段0.2m，承载器为单托辊直接承重式。

图4-2  微流量定量皮带秤

4.2皮带速度

当定量皮带秤是以剪切的方式从料仓拖料时，如果皮带速度达到0.25m/s时，剪切力已经相当大了，当皮带速度达超过0.25m/s时，可能因剪切力过大导致皮带损坏或从剪切门出来的物料断面不稳定。U形入口可使剪切力减少或消失，皮带速度可以达到0.35m/s，当物料断面稳定不是很重要的应用里，U形入口的皮带速度还可更快。在理想的条件下，当物料混合物中有大量的细料时，定量皮带秤的皮带速度可以运行在0.5m/s，但建议不要超过这一数值。

当料层高度为最大值时，对应定量皮带秤出厂最大量程的变频器频率的输出范围建议在30Hz~35Hz范围内，为用户加大量程留有余地。

4.3 皮带宽度

常用定量皮带秤宽度是从500mm~2000mm，应根据输送物料的瞬时流量、堆比重、粒度和流动特性等参数选取。皮带过宽，料层薄，皮带线负荷小，出料不易稳定，皮带刚度相对较大。皮带过窄，料层厚，皮带线负荷大，皮带速度快，料流也不易稳定，容易造成物料抛洒等问题。

定量皮带秤的选型原则是“宽皮带、厚料层、低速度”，宽皮带和厚料层使皮带上输送物料的截面积加大，从而可使实现同一给料量的皮带速度降低，这对定量皮带秤稳定运行非常有利。

微流量定量皮带秤的皮带宽度有200mm、300mm、400mm等规格，滚筒最小直径有100mm，最小电机功率只有0.1~0.2kW，皮带速度为0.0005~0.05m/s，最小的满量程值为45kg/h。

4.4 皮带前后滚筒中心矩

定量皮带秤的长度通常用前后滚筒中心矩来表示，如果只考虑称重及控制的要求，一般长度为2000mm~3500mm，这称为“基本长度”。当皮带宽度在1000mm以下时，“基本长度”建议在2000mm~2700mm之间选取；当皮带宽度在1200mm以上时，“基本长度”建议在2000mm~3500mm之间选取；当用于流动性好的粉状物料时，因需考虑稳流室的长度，“基本长度”可再加长700mm~1500mm。但当考虑的是工艺输送物料要求时，前后滚筒中心矩可以加长到8000mm。

微流量定量皮带秤前后滚筒中心距最小的只有838mm，一般为1000mm~1300mm。

4.5 校准

定量皮带秤像皮带秤一样，可以用各种不同的方式校准。校准砝码、滚链或物料校准都可以使用。当用测试砝码和滚链静态测试时、定量皮带秤的性能是可重复的、线性的、对环境温度的变化反应是最小的。通常采用砝码校准，将砝码加挂到称量托辊的上方，提供一个校准参考点；滚链校准通常用于重要的应用，将长度几乎覆盖物料出口至卸料口的整条滚链安放到皮带上部，由于测试结果包括了皮带的影响，所以更可靠。在配料的同时涉及物料量计量的应用，应考虑采用物料校准，但需设计之前确认如何实现称量物料的静态称重，如对通过定量皮带秤的物料预称重，或对已通过定量皮带秤后的物料收集并称重。

4.6安装

敞开式定量皮带秤与前后工艺设备可能不存在连接点和卸料口，而采用U形入口时也与预给料过程分离。但当定量皮带秤与前后工艺设备存在连接点和卸料口时，重要的是物料从上面料仓流到定量皮带秤之前或从定量皮带秤卸料口流出之后将不由定量皮带秤框架支撑其荷重。而且定量皮带秤必须安装在一个坚固的平台支撑结构上，以确保在运行过程不发生扭转或弯曲。

安装时还应注意以下问题：

要求从预给料装置提供可重复的稳定流量模式，这是物料流动必须的条件；

确保物料从定量皮带秤下游溜槽流出后，在卸料出口处物料不会堆积；

避免因物料流动差使物料粘在定量皮带秤的皮带表面上。

保护定量皮带秤部件不致因腐蚀损坏，损坏可能来自于被称重物料以及工艺环境中的腐蚀性气体；

如果物料磨损性强，应确保皮带、裙板、入口和上游过渡槽选择耐磨损性材料，选择理想耐磨损性材料，如高强度AR锰钢和较厚的皮带；

保证环境空气温度不应过高，要确保称重时物料的温度降到定量皮带秤允许温度范围之内；

在危险环境条件（如在易燃、易爆区域）中运行时，应确保定量皮带秤符合相关的要求；

隔离或消除振动的影响。

4.7 倾角

定量皮带秤一般水平安装，倾斜的装置也可以准确地称重和控制物料，但是最大角度是10°。可变倾角的定量皮带秤在物料输送过程中，由于称重信号会随倾角变化波动，不推荐采用可变倾角的定量皮带秤。

4.8 皮带荷载

根据定量皮带秤的规格、最大速度、皮带宽度等参数计算出的皮带荷载应小于744kg/m，如果皮带荷载超过该值，应考虑带皮带秤的皮带给料机而不是采用定量皮带秤。在入口和入口后的托辊承受大的皮带荷载，通常在进料斗下方密集安装多组缓冲托辊，在此之后的托辊和称量托辊前后的托辊间距应均匀分布。

由于微流量定量皮带秤的皮带速度可以选得非常低，从而保证适合称重的最小皮带荷载值，因此当最大量程在每小时数十公斤，实际量程在每小时数公斤的条件下仍然可以完成定量给料功能。

4.9 温度

定量皮带秤周围环境空气温度在任何应用里不应超过55°C，但定量皮带秤的物料是与任何电子组件隔离的，所以允许用于比环境温度高的物料。一般情况下，典型的定量皮带秤能输送物料温度达80°C ~100°C，更高的温度（200°C以下）应选耐高温皮带。

4.10 磨损性

测量有磨损性物料将减少和物料接触部件的寿命，如皮带、入口和裙板。当物料（在入口）改变方向时，磨损也是一个问题。对某些高磨损性物料，入口和裙板磨损的防护是必要的。

AR级耐磨钢可用于无内衬的入口和裙板的制造，也可使用超高分子量聚乙烯或AR锰钢作附加的可拆卸内衬。对高磨损性物料，建议不要使用波纹挡边带。

4.11 流态化物料

当干燥的粉末状固体充气或加速到临界速度时，可以改变它的动态状态，其行为类似于液体，常称之为流态化物料。在流态化物料的应用里，需要对定量皮带秤作特别考虑。旋转气锁装置，如叶轮给料机，是一种理想的预给料装置，它通过旋转叶片移动改变其速度，限制了进入进料斗物料的数量。加长的稳流室也应采用，以提供加大的缓冲空间，在稳流室内部安装多种阻力件，如装有多块挡料板、多根吊挂的链条等，可以起防冲跑料、防扬尘和整理料流的作用。托辊间距应短于普通物料，因为短托辊间距可使两节托辊中间皮带的下垂量减少，防止物料从稳流室与皮带中的缝隙跑料。由于有加长的稳流室，承载器的安装位置也应后移至稳流室的出口。

 图4-3  定量皮带秤用于流态化物料的加长稳流室

1-加长稳流室；2-多根吊挂的链条；3-剪切闸门；4-承载器位置

4.12粘滞性

粘滞性物料因本身具有粘着性或含水分较多使之具有一定的粘附性，用手攥可成团，可能粘附在入口、裙板和皮带上，粘附的物料将阻碍其他物料移动，如果这些物料粘附在皮带或称量区的裙板上，将被连续称量，从而导致误差。

由于物料流是连续的，大多数物料将使入口表面和裙板自清洁。一些物料不能自清洁，这就需要在在入口和裙板上加防粘涂料。对于粘附性物料，聚四氟乙烯涂层是首选解决方案，等离子（plasmadized）涂料也可以应用。等离子涂料是碳化钨和聚四氟乙烯的结合，它提供了良好的保护，免受磨损，同时也使表面光滑限制物料的堆积。

入口和裙板的抛光可以使钢材的表面变得更加光滑，物料很难粘附在它上面，裙板扩口的效果也有助于物料向出口流动，对高粘附性物料不建议使用普通的喷砂或表面油漆。

还有些物料根本就不适合用定量皮带秤称重，特别是水分含量太高时，如具有高水分含量的面粉、淀粉和糖粉。

4.13 腐蚀性

物料有腐蚀性将损坏定量皮带秤的部件，有时被测物料无腐蚀性，但腐蚀性气体可以存在于定量皮带秤过程的下游或上游。当设备用于腐蚀性物料时，可使用不锈钢制作钢材部件。定量皮带秤入口和裙板可能需要特殊的喷漆或不锈钢结构，标准型304不锈钢适用于大多数腐蚀性物料，但有些则需要316型不锈钢，它具有较好的整体耐化学腐蚀性。皮带可能需要特别的考虑，防止被测物料和皮带之间的化学反应，齿轮减速机和电机的保护可采用环氧树脂涂层。称重传感器、速度传感器是最关键的组件，多采用不锈钢或镀铝材质，防护等级应使用IP68+。

从本周起，国内皮带秤权威专家方原柏先生，将在“剑指工控”开设《定量皮带秤知识讲座》，从六大方面介绍定量皮带秤的相关知识和应用要点，深入浅出解答定量皮带秤选择和使用中的所有难题。

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