半封闭式皮带秤替代螺旋秤的应用

朱民杰、姚龙 湘潭钢铁公司设备管理部

摘要 根据螺旋秤在实际应用中的问题，结合皮带秤的使用经验及自身特点，提出使用半封闭式皮带秤替代螺旋秤的应用方案，通过实际运行，效果令人满意。

关键词 螺旋秤 半封闭式皮带秤 替代

1.前言
我公司在长期使用螺旋秤（用于生石灰配料）的过程中，发现由于其工作原理和结构的限制，往往零点变化较大、计量控制精度较低、稳定性差、称重传感器损坏率高，常常不能满足生产工艺要求。 现采用一种半封闭式皮带秤替代其应用。
2.在实际使用中螺旋秤存在的主要问题

图1
2.1刚性秤体对计量准确性和稳定性的影响。
由于螺旋秤本身的工作原理及结构特点，从上方给料机落下的物料的冲击，将直接通过刚性秤体传递到称重传感器上，影响称重信号的真实性，降低计量精度。虽然将称体支点设置在星型给料机正下方，以及在称体一端增加配重（如图1所示），可以减少一部分通过刚性秤体传递到称重传感器上冲击震动。但仍不能很好的满足实际生产的需要。
2.2无规律的窜料回流。

图2
以我厂的生石灰配料螺旋秤为例。由于烧结矿生产工艺方面的需要，进入消化器中的生石灰需要加入适当的水，一方面，通过水与生石灰反应的生成物熟石灰来帮助提高烧结矿在烧制过程中的造球率，进而提高烧结矿的质量和产量；另一方面，反应产生的热量可以提高料温。但由于螺旋叶片与桶壁之间存在间隙，通过图2所示过程，使靠近桶壁的间隙中产生“不动层”物料。而不动层与流动层实际并没有清晰固定的界面，随着物料流动性和工况的变化，不动层厚度随机变化；同时，在不动层与流动层之间的所谓“缓动层”也由于横向速度的存在，形成无规律的窜料回流。从而，一方面导致螺旋秤“皮重值”（即零点值）随机变化，影响计量的准确性；另一方面，螺旋秤瞬时流量变化率突变，对称重控制仪表的控制精度影响很大。因此，这种流量不稳定性除与物料性质、生产工况变化有关外，还与螺旋间隙的大小有直接关系。如德国布拉本德(Brabender Technologie)公司介绍:对于螺旋叶径为250mm的螺旋秤，当螺旋间隙达到4 mm时，造成的测量不确定度会超过6%。

2.3测速精度不高，导致计量准确度不高。
由于螺旋称内的物料是沿着螺旋形的运动轨迹运行的，既有横向速度又有纵向速度，所以只能采用测量螺旋(或电动机)转数来替代流速的测量。但其纵向和横向速度不仅仅取决于螺旋转速，而且与物料的湿度、粒度、粘性流动性以及填充量、压力变化等因素密切相关。还以我公司生石灰配料螺旋秤为例，测速传感器安装在螺旋叶片纵向轴的顶端（靠出料口一侧），由于蒸汽的影响，螺旋桶内此处生石灰粘度很大，从而导致其纵向流速与螺旋转速不能长期保持恒定的同步关系，使螺旋转速与生石灰的实际流速产生偏差，而且这种偏差不是恒定的，是随机的。这使得螺旋秤在其计量过程中产生了不可忽略的速度测量误差，此种缺陷对于螺旋秤这种计量形式是不可避免的。而与此同时，螺旋秤又与其它连续给料计量设备类似,其瞬时给料量Qt由下式决定:
  Qt=kqt·Vt        (t/h) （式1）
式中:qt——螺旋秤内物料的线负荷,kg/m
     vt——物料在螺旋内瞬时流动速度,m/s
     k——称重系数(调试确定的常数)
从式1中我们可以看出，在qt一定的情况下，速度测量的误差必将直接影响瞬时给料量Qt的准确性，进而影响计量的准确度。

3.半封闭式皮带秤替代螺旋秤的应用

图3
根据生石灰配料的特点及我公司在烧结矿配料工艺上的特殊要求，结合常规皮带秤的工作原理及结构特点，考虑到减少对周围环境的污染和避免对现场操作人员的伤害，我公司提出了使用半封闭式皮带秤替代螺旋秤进行生石灰配料的应用方案。其具体依据是：

3.1 半封闭式皮带秤与螺旋秤在生石灰配料应用上的共同特点：

由于生石灰具有很强的腐蚀性，一旦飞散到空中，不仅会对周围的环境造成严重污染，还会对现场的操作人员造成伤害。因此，大多数厂家在生石灰配料方面习惯于使用全封闭式的螺旋秤，来抵消上述影响。不过，我厂在使用了由普通电子皮带秤改进而成的半封闭式皮带秤后，也达到了类似的效果。此种半封闭式皮带秤，除了使用带裙边的皮带外，还在星型给料机下料口与秤架之间增加了整体式防尘罩。其中，带裙边的皮带可以防止生石灰从皮带两侧漏出，而设置在星型给料机下料口与秤架之间的整体式防尘罩则可以防止生石灰飞散到周围的空气中去，为生石灰的计量提供了一个密闭的环境。产生了与螺旋秤类似的效果。

3.2半封闭式皮带秤在生石灰配料应用上相对于螺旋秤所显示出的优点：
3.2.1计量过程稳定、准确。
由于在皮带秤计量过程中，物料先是直接与橡胶皮带接触，再通过橡胶皮带将物料输送至称重传感器的称量点进行计量的。而橡胶本身的吸震效果就非常好，再加上物料落点到称重传感器的称量点还有一段相对较长的距离，因此物料下落时的冲击震动对称重传感器的影响相当小。决不会像螺旋秤一样，通过刚性秤体将物料下落时的冲击震动直接传递到称重传感器上。减少了物料冲击震动的影响，使得皮带秤的计量过程相对于螺旋秤来说，更加稳定、更加准确。

3.2.2零点变化较小。
如图3所示，由于此种电子皮带秤采用了内、外两种机械式清扫器来及时清除粘在皮带内外两侧的物料层。避免了螺旋秤应用中，由于“不动层”与“缓动层”物料的无规则运动而引起的零点随机变化。提高了计量的准确性。

3.2.3测速精度高，计量准确。
由于物料在此种半封闭式皮带秤中的运动轨迹是最为简单的直线运动，相对于物料在螺旋秤中的螺旋运动，减少了外界不确定因素的影响，可以较准确的测量出物料的实际速度，提高测速精度。最大限度的保证式1中瞬时给料量Qt的准确性，保证计量的准确……

4.注意事项

4.1漏料问题
选用皮带输送机进行物料输送，由于粉末状物料的特殊性，流动性相当好，采用皮带进行输送，漏料问题成了一大解决难题。根据我公司长期使用的经验，以下几项措施可以有效的减少此类影响。
配料系统采用双变频控制，并且保证在实际生产中，皮带的速度始终大于星型给料器的速度，从而保证皮带上料层的可控性。

在料斗下料口处增加滑动式调节块，根据现场工艺需要及时调整，保持皮带上料层形状规则，防止垮料。

在皮带秤选型时，要求使用带裙边的皮带，防止粉末状物料从皮带两侧漏出。

4.2排烟装置
在出料口附近增加夹层，安装排烟道，及时排除消化器中产生的蒸汽，消除蒸汽对物料粘度的影响，以及气体带来的压力影响。

4.3星型给料器选型
尽量选择叶片间空腔较小的型号，防止给料量的瞬时骤变过大，从而保证给料的精度，减小皮带变频器的调整幅度及调整时间，提高系统对流量波动控制的效率。

4.4 皮带秤仪表
目前市场皮带秤仪表产品质量参差不齐，功能基本是互相抄袭，选用不当的仪表往往达不到预期的效果，反而会增大维护量。经过我公司认真选型对比，最后决定选用珠海长陆公司UNI900B皮带秤仪表。其技术水平、产品性能已达到国际一流。该仪表使用高速嵌入式32位CPU，外形美观，真空荧光点阵屏显示，中文菜单易学易操作；同时一些功能十分先进：如可以对流量进行线性标定，确保流量波动时系统计量准确；另外其可靠性高，在我公司使用近两年的时间中，一直运行十分可靠，受到一线使用者的一致好评。

综上所述，可以看出在生石灰配料应用上，此种半封闭式皮带秤相对于传统的螺旋秤，能够更好的适应生产工艺的需要。通过我公司近二年来的实际运用，得到了令人满意的效果。特写此文，与大家共同分享该项应用的经验！

参考文献
1. 罗才生、邹炳易、张家玮 ，皮带秤 中国计量出版社 1992年4月第一版
2. 沈立人，电子衡器基础知识 济南金钟电子衡器股份有限公司 2003年9月
3. 孙秉礼，螺旋秤存在的问题和对策（论文） 合肥水泥研究设计院