倾角传感器在电子皮带秤中的应用

概述

电子皮带秤是皮带输送机输送固体散状物料过程中对物料进行连续称重的一种计量设备,早期的电子皮带秤使用了称重传感器、测速传感器两类传感器,而倾角传感器只是在需要测量皮带倾角的特殊情况下才使用的。如果皮带输送机输送物料过程中的倾角有较大范围的变化(特别是在皮带输送机本身倾角就比较大的情况倾角再有变化),对皮带秤的使用准确度就会产生很大的影响。

倾角变化对皮带秤的使用准确度的影响

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当皮带输送机水平安装时,承载器上安装的称重传感器所受的力如为F2,那么当皮带输送机安装有一定倾角α时(见图1),承载器上安装的称重传感器所受的力则为F1。

F 1=F 2×cosα (1)

COSα值的大小决定了对秤的使用准确度的影响程度,可见表1。

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分析一下表1,可以得到这样几个结论:

1)因为cosα值始终小于1,所以皮带输送机倾角变化的影响使得皮带秤秤架的受力减少,例如,α=15°时,cosα =0.9659,如果F2=100kg,则F 1=F 2×cosα =100×0.9659=96.59(kg)如果皮带输送机在使用过程中倾角由0°变化到15°,则由此产生的误差为3.41%,这样大的误差值是绝对不允许的。

2)当皮带输送机在0°倾角(即平皮带输送机)或低倾角运行时,倾角度数的稍许变化对称量准确度影响不大。例如当倾角度数变化发生在0°到3°之间时,cosα值仅从1.0000减少到0.9986,即由角度变化引起的最大误差还不到0.12%;当倾角度数变化发生在0°到8°之间时,cosα值仅从1.0000减少到0.9903,即由角度变化引起的最大误差还不到1%;所以在生产现场允许误差范围内,在皮带输送机低倾角运行时某些小范围的角度变化也可以忽略不计。

3)当皮带输送机在大倾角运行时,倾角度数的变化对称量准确度影响较大。例如当皮带输送机固有位置在18°倾角运行时,如果倾角减小到17°,则由角度变化引起的误差达到:(0.95630.9511)/0.9511=+0.55(%)如果倾角增加到19°,则由角度变化引起的误差达到:(0.9455-0.9511)/0.9511=-0.59(%)对于某些高准确度的计量皮带秤来说,在这种情况下皮带输送机倾角度数的1°变化将导致近0.6%的误差,这是很难被认可的。

由此可见,以下任何一种情况出现时需要设置倾角传感器对皮带输送机的倾角变化进行补偿;皮带输送机倾角变化范围大;皮带输送机固有位置的倾角较大且皮带输送机倾角有一定范围的变化;皮带输送机对计量准确度要求较高且皮带输送机倾角有可能发生变化。

对具体的应用场合,需了解皮带输送机固有位置的倾角和倾角可能的变化范围,然后采用上述计算方法计算出由角度变化引起的最大误差。作者建议,如果计算所得误差值小于计量准确度要求值的1/3,则可以不设置倾角传感器对皮带输送机的倾角变化进行补偿。如果大于计量准确度要求值的1/3或倾角可能的变化范围难以确定,则一定要设置倾角传感器对皮带输送机的倾角变化进行补偿。

倾角传感器工作原理

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倾角传感器有多种结构形式,其工作原理也各不相同,如采用“液体摆”、重力加速度、磁阻尼等原理的电子倾角传感器。下面以采用“液体摆”的电子倾角传感器来介绍其工作原理(见图2)。

如图所示,在玻璃壳体内装有导电液,并有A、B、C三根铂电极和外部相连接,三根电极相互平行且间距相等。当玻璃壳体处于水平位置时(见图2左),三根电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时,电极之间会形成离子电流,两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时,则RI=RIII。当玻璃壳体处于倾斜位置时(见图2右),电极间的导电液不相等,三根电极浸入液体的深度也发生变化,但中间电极B浸入深度基本保持不变,而左边电极C浸入深度小,则导电液减少,导电的离子数减少,电阻RI增大,右边电极A浸入深度大,则导电液增加,导电的离子数增加,电阻RIII减少,即RI>RIII。反之,若倾斜方向相反,则RI<RIII。这样,通过电桥电路可将电阻值的变化量转换为mV电信号量,由此可得到相应倾角的变化值。还可根据液体位置变化引起应变片的变化,从而引起输出电信号变化而感知倾角的变化。

倾角传感器的安装

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图3是一台安装在皮带输送机纵梁上的倾角传感器,由于皮带输送机的纵梁最为坚固,其位置变化最能反映皮带输送机倾角的变化,所以通常就安装在这个位置上。安装时,仅仅只需要用螺栓将倾角传感器固定在纵梁上即可。

倾角传感器的应用

据系统设备(System Equipment)公司介绍,该公司的倾角传感器的补偿范围是0~30°,补偿的效果是可以将补偿前造成的误差减少到1/50,典型的数值是可将皮带输送机倾角变化所造成的误差减少到0.15%。

美国赛默飞歇尔226; 拉姆齐公司的MT2000、MT3000系列累计器可接入10-44-3型倾角传感器(该公司称为倾斜补偿器),传感器为磁阻尼原理,倾角传感器安装在一个机壳内,机壳的顶面与输送机纵梁平行固定安装,通常机壳安装在皮带秤承载器附近1.5m范围内。

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当输送机倾角改变时,倾角传感器安装的机壳也同步改变倾角,其输出信号也随之改变。10-44-3型倾角传感器的电源电压为直流8.6V~20.0V,测量范围为±18°,输出信号为0~8VDC。目前倾角传感器在皮带秤上的应用主要集中在原料场斗轮堆取料机(见图4)及移动式皮带输送机上。

山东济宁三号煤矿煤码头担负着煤炭外运任务,由于客户对煤炭种类需求繁多,这就需要进行配煤,因此需要在斗轮堆取料机安装电子皮带秤,以提高配煤准确度。皮带秤安装在斗轮堆取料机大臂的皮带机上,堆取料机的大臂会根据堆取高度的不同而俯仰作业,皮带秤的负载在垂直方向的力是一直变化的,通常这种角度的变化在-16°~+16°度之间。因此,为了修正由于斗轮堆取料机大臂角度变化带来的影响,应用于斗轮堆取料机的济南金钟ICS-L-XF4型皮带秤上配置了倾角补偿器,从而使计量准确度度达到0.5%。

在上海宝钢原料场斗轮堆取料机上,由于斗轮机的皮带输送机部分需根据堆取料的要求调整倾斜角度,所以在选用的徐州衡器厂ICS-XE皮带秤系统里配备了AE290倾角传感器,由它提供一个皮带倾角的补偿信号,从而有效地保证了称量准确度。

移动式皮带输送机操作要求皮带机整机移动、机架俯仰、左右旋转,因此皮带输送机的倾角在使用过程中频繁变化,江苏南三埃公司为此研制成功“高精度移动式皮带秤”,该秤可以在上述操作条件下同时进行准确称重,使用中免维护,称重准确度可长期保持在≤0.5%。
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发布人:众宇旺仪器 发布时间:2015年6月18日 已被浏览 1248 次 〖 打印本文