提高辊道秤计量系统准确性的初探

江西新余钢铁有限责任公司 肖兴华

[摘要] 本文对提高辊道秤计量系统的准确性进行了初步探讨，通过采用对计量辊道的改进及要求，称重传感器、限位装置的选择与配合，开发角差数字调校和自动静态称量等措施，可以达到快捷、自动、准确计量的目的。

关键词：计量系统 辊道秤 准确性 初探

随着新钢公司第二轮技改如火如荼，转炉连铸通过辊道向中板、一线、二线进行了热送，实现了生产过程的合理化、自动化，成为公司降成本的又一亮点。辊道电子秤（简称辊道秤）是这一生产过程中必不可少的一环。下面就如何提高辊道秤计量准确性谈点粗浅的体会和意见，和同行相互交流探讨。

一、计量辊道的改进及要求

1、计量辊道是运送辊道的一个计量环节。在两根纵向主梁上安装若干辊道，纵梁与横梁交合处底部安装传感器和限位装置。

2、计量辊道的振动应尽量小，其主梁结构稳固，有足够的刚性。在最大负荷下框架挠度小于0.5mm。两纵、三横的主梁采用钢板或型钢焊接成工钢梁，具有较高的机械强度和整体钢度。

3、计量辊道两端与计量辊道长度相同的运送辊道和计量辊道一起合为辊道秤区。
（1）辊道秤区的辊道应相互平行，其不平行度不大于0.5mm。
（2）在二分之一左右的最大负荷作用下，辊道秤区辊道面的素线应在同一平面内。共同误差不大于1mm。
（3）辊道秤区的辊道应规格相同，统一制造，统一进行校准。

4、计量辊道上的辊道同心度要好，辊道偏心跳动应不大于0.381mm。辊道的速度不同，要求偏心跳的量也略有不同，偏心量小，可以降低运送坯料时产生的振动。

5、计量辊道的各辊子采用减速机带连轴器单独传动，但各辊子的减速机应交错分布在秤体两侧。使秤体重心、中心保持一致。增强辊道秤稳定性，尽可能减少由于偏载带来的误差，与之相配的各种管道也应分布秤体的两侧。与辊道秤相连处应采用软管连接，使秤体相对独立，以减少误差。

6、辊道秤的基础采用整体纵横工钢梁结构。或将其浇灌于混凝土中，（板坯辊道秤多采用之）或将其固定在地角螺丝上（方坯辊道秤多采用之）。另外，安装称重传感器基础板相互间高度差不大于3mm。


二、称重传感器、限位装置的选择与配合

由于连铸工艺及辊道运送等因素的影响，热坯料与辊道的接触面往往不是很平整。尤其在切割料时，坯料两头往下的变形较大。热坯料进入辊道秤时，每接触一组计量辊道都会产生冲击，同时还存在坯料与辊道之间的动摩擦、接触面不平产生的振动等。冲击、振动成为选择称重传感器及限位装置必须考虑的问题。

1、选用桥式称重传感器。桥式称重传感器是两端支承、中间受力的桥式结构，传力组件采用压头、钢球结构，可自动复位，自动调心，抗侧向力和抗冲击性能强。如金钟生产的BM-LS。

2、限位装置的作用是抑制作用于辊道秤上的纵向（横向）的水平力。它与传感器的配合使用是保证称重传感器检测的准确度的重要环节。配合桥式结构钢球传力的传感器应选用两端带活动铰接的紧固杆式限位器。这种限位器的活动铰接头与紧固杆是两体的，杆的两端带螺纹固定到铰接头上，对杆可作相应的调整。

3、称重传感器的安装位置，对整个称重系统能否长期稳定工作及传感器的使用寿命密切相关，在确定传感器安装位置时应考虑：
（1）安装在纵横梁交合处；

（2）最大载荷以最高速度进入和离开秤台瞬间都不会引起秤台翘头现象；

（3）传感器横向跨度的中心线与两纵梁中心线重合。纵向限位安装于辊道秤中部纵横梁交合处的纵梁上，横向限位安装于辊道秤两端的纵横梁交合处的横梁上。由于水平（纵横向）力是双向的，限位装置应成对使用，方向相反，不产生附加力矩。

4、辊道秤的称重传感器量程选择。由于辊道秤的冲击振动载荷对传感器的影响很大，除应考虑秤体重量，最大坯料载荷之外，对冲击、振动、偏载情况应给予充分考虑。

C传= K（Q+W）/N
式中 C传——传感器量程；
Q——坯料额定重量；
W——辊道秤自重；
N——传感器个数；
K——系数2-3（方坯秤一般选2；板坯秤一般选2.5-3）

根据经验，辊道秤在额定载荷下，应使传感器工作在其量限的30%—40%左右，传感器具有很大的容量空间。这样虽然使传感器的信噪比和信号减小，提高了对称重显示控制器的分辨率和抗干扰能力的要求，但却有利于系统的稳定性，延长了传感器的使用寿命。

5、热送坯料的辊道秤是否都一定要选用高温传感器？要根据传感器所处位置的实际环境温度确定。不是所有热送坯料的辊道秤都使用高温传感器。有的热送坯料（≤950℃左右）的辊道秤，使用的传感器却是常温防潮的传感器，有的只要采取一些常规的隔热措施，便可使用常温传感器。

三、开发角差数字调校和自动静态称量

辊道秤由于结构原因产生的角差可以通过计算机角差数字调校程序进行补偿，，大大降低了误差。同时角差数字调试将角差调试和满量程调试相结合，既提高了系统称量的准确度，又简化了标定工作的难度和吊运砝码或替代物的工作量。

自动静态称量是计算机在坯料静态时自动采集数据，保证称量准确度为前提，减少了手动称量漏计量多计量带来的计量差错，提高了系统的准确性。

1、角差数字调校采用数字变送器（如PA8103）。数字变送器可对接入的每一个称重传感器都单独进行信号放大、A/D转换、数字滤波和数据处理。数字变送器根据计算机系统的命令组发送每一个传感器的数字输出信号，计算机接收每一个传感器的数字输出信号，进行标定运算，数据显示数据管理等功能。

2、角差数字调试，选择压角或压段调整角差的方式。清空秤台，进行空秤信号的输入，将砝码或替代物放在角上或段上，等读数稳定后，选择输入相应的角号或段号，在加载量输入栏中输入加载重量值（这个重量至少应为称重传感器容量的20%，该重量越接近称重传感器的容量效果越好），完成角差调试。然后进行满量程调试，在秤台中间加上砝码或替代物（这个重量越接近辊道秤实际运送坯料的重量越好），在量程加载量输入栏输入实际重量值。这样就完成了标定。

3、角差数字调试由于采用了数字变送器，实现了模拟传感器的数字化改造。通过数字技术可根据指令对模拟传感器的部分参数在二次仪表（专用）或计算机中进行更改，还可快捷进行偏载校准。这项技术在利用模拟传感器进行数字化改造方面具有广阔的应用前景。

4、自动静态称量是由一组光纤式激光检测器（如LOS4）和开关量板卡（配置在计算机内）组成。当热坯料进入计量辊道时，PLC或电控系统采集到信号，使计量辊道上的减速机，减速，停止。称量准备就绪。光纤式激光检测器经发射器发出一束经调制的高强度平行光束，经过被检测物位置后，由接收器接收，经滤光及电子解调，输出一对电接点，将24V输入计算机I/O开关的引脚上，计算机采集信号后，经延时接收重量，而后经开关量板卡给出一输出信号，一对开关量接点导通，PLC或电控系统使辊道秤区的减速机起动，坯料送出。

5、由于现场环境比较复杂，容易受共模电压等干扰的影响，电源地要可靠，信号电缆要采取屏蔽措施。特别是光纤式激光检测器的24V电源接地及电接点输出线的屏蔽不能简单化。

四、其它

1、辊道秤两侧应加装挡板，挡板不应固定在秤体上，挡板与秤体为两部分，互不影响。每个传感器附近应加装保护墩或休止装置。纵梁的纵向中心线应与运行中心线重合。

2、秤体系统的自振频率设计要远离于最高振动频率。传感器附件及垫块的高度不应高于传感器自身的高度。秤体的自重要尽可能的重。

3、水压油压在计量时要保持稳定，不应在秤体上出现跑冒滴漏现象。
4、在清理秤体下氧化铁皮时，高温传感器、接线盒的位置不可用水冲洗。