减小皮带核子秤计量误差的研究

摘 要:从皮带核子秤称重原理、组成部件和管理入手,分析了皮带核子秤误差的来源,提出了加装物料挡板、及时调整U。值、改善管理等减小皮带核子秤称重误差的办法,展望了皮带秤的发展新动向,对于广大使用皮带秤的企业和从事皮带秤管理与维护的技术人员有着积极地现实意义。

关键词:称重原理 系统误差 物料挡板 U。值调整

中图分类号:O59 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0250-02

核子皮带秤是一种用于胶带机输送物料计量的散装固态物料动态计量设备。其计量精度虽然不受胶带机振动、跑偏、张力变化、气温、灰尘等影响,但由于受测量原理、自身结构、管理等因素的影响,其计量精度不高,计量误差一般为1%左右。皮带核子秤具有称重计量和控制双重功效,其称重时与给料输送设备分开,主体结构放射源和探测器已标准化生产,设备的制造、安装、调整和维护简便。特别在是装配方式与给料输送设备组合时,可以在给料输送机工作的状态下进行框架设备安装,并不需占用特殊的空间位置。这种非接触式计量仪器目前广泛应用于矿山、冶金、水泥等环境条件恶劣的各种工业现场。

1 称重误差主要原因的分析

1.1 称重原理带来的误差分析

如图1所示,皮带核子秤主要部件由r射线源、支架、r射线探测器、前置放大器、测速装置、计算机、显示打印装置和净化电源组成。

射线源固定在支架顶端,在其平面内呈扇形稳定放射r射线,物料穿过时,一部分r射线源被物料吸收,剩余部分穿透物料,被r射线探测器接受,r射线探测器输出信号的大小反应出输送机上物料的多少,即W=∫Pdt=∑Fi*Vi*t(其中:W为负荷总重;Fi为输送机瞬时负荷;Vi为输送机瞬间时速;t为累计时间间隔)。

1.1.1 物料多少、形状对精度的影响

r射线探测器输出信号U与r射线强度成正比,r射线穿透物料后,其强度呈如下变化规律是N=N。-Up*F/S(其中N。为无物料时探测器处r射线强度;N为有物料时探测器处r射线强度;Up为物料的质量吸收系数;F为输送机负荷;S为物料宽度),由上式可知输送带上物料吸收r射线能力越弱,物料越轻,物料宽度越大,r射线探测器接受的r射线会越强,负荷总重会越大。

1.1.2 输送机的速度对精度的影响

输送机的速度V=K4*V1+K3(V为输送机的速度;V1为速度脉冲信号;K4为速度参数;K3为修正值,一般取零)。由上式可知输送机的速度主要取决于调速装置的性能,调速装置的性能主要取决于测速装置的准确程度,目前使用的测速形式主要是感应式传感器,测速装置中关键部件接近开关和测速盘对测速的精度影响最大,如接近开关松动、接近开关与测速盘距离安装要适当等原因都会造成测速盘的转数与皮带速度不成正比的信号,使得计量有误差。另外测速装置特性变差,也会使得输出信号失真,同样会给计量造成误差。

1.2 结构部件固有的系统误差

1.2.1 r射线源固有的系统误差

r射线源固有的系统误差主要来源于自身衰变和受震动后的影响,r射线放射源每月约衰变0.19%,时间越长,衰变越大。由于支架不稳等原因使得r射线源受震动,会造成放射线源照射中心发生偏移,导致电离室接收到的r射线强度失真,使得输出信号发生偏差。

1.2.2 测速装置固有的系统误差

测速装置固有的测速误差和前置放大器的高频特性是测速装置固有误差的主要来源,测速装置自身精度不高和放大器的高频特性不好都会造成输出电压失真,影响称重精度。

1.3 管理不善带来的附加误差

1.3.1 电离室套筒带来的附加误差

套筒上的积灰客观上会越积越厚,使得吸收r射线的剂量会越来越大,造成电离室接收到的r射线强度会越来越小,致使计量产生偏差。另外由于皮带、链板磨损或换新没有及时修正速度的变化,也会增大计量的附加误差。

1.3.2 其他管理不善带来的附加误差

如计量制度不完善、物料截面形状变化没影起高度重视、皮带宽度与料斗称体积不匹配、料斗秤传感器故障和线路老化没得到及时处理等都会给称重带来新的附加误差。

2 几个实用有效提高称重精度的方法

2.1 输送皮带上加装铁板整形物料法

物料截面形状变化产生的截面误差是一项原理性误差。如图2所示,在物料输送带上加装整形铁板能有效地减小截面误差。

方法的具体操作如下:在物料秤重之前的皮带前方,安装一块(两块效果更好)整形铁板(如图2所示),铁板的宽度与皮带一致,底面呈凸弧形,与皮带的间距可通过定位螺丝调整。整形铁板将皮带上凸出物料填满到凹陷部分,这样,物料截面形状变化影响会大大减小。

2.2 定时效验U。值

U。值是皮带空带运行时电离室放大后的输出电压,由原理分析可知,U。值真实可靠,核子秤的计量准确度便有了基础性的保证。r射线源的衰变、物料形状的影响因素、温度的变化、皮带粘料或电离室套筒上积灰等原因造成的称重误差都可以通过调整U。值得到有效的消除。建议调整U。值最好15天校验一次,及时更新输给计算机新的U。值,以保证其计量精度。

2.3 避免r射线放射源受震动

安装时,支架、放射源铅罐应安装牢固,确保支架的安装与安装架连接牢固可靠,确保支架与地面垂直,确保r射线对称照射皮带,保证皮带中心线、放射源中心线和电离室灵敏中心线重合,这样能及时纠偏放射源受震动后发生的微小偏移给计量所带来的误差。

2.4 健全管理制度

健全《皮带核子秤岗位责任制》、《皮带核子秤操作规程》等各项管理制度和加强考核,确保供电电压、物料、和皮带核子秤的良好运行状态,从制度上规范核子秤计量系统的运行。每月将生产数据与核子秤计量数据进行对比分析,每季对核子秤进行实物标定一次,确保了核子秤计量系统安全可靠运行。

3 结语

工矿企业目前使用的皮带秤大都是电子秤和核子秤。他们自身结构和称重原理制约着他们精度等级,目前最好的系统误差也在4‰以上,且稳定性不好,维护量大。随着企业提高生产效率和工艺控制和管理水平的要求,希望有准确度更高、维护量更低的皮带秤出现。激光秤是利用激光扫描物料的体积,利用Gamma射线测量物料的密度,从而计算出物料的重量。从测量原理上进行质的改进,通过“体积测量”和“密度测量”来代替“重量测量”,能大大提高称量的精度和稳定性,维护量小,前景可观。

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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