提高计量给煤机电子皮带秤测量稳定性和准确度的措施
杨 鹏
[摘要]本文首先简要介绍了电子皮带秤的组成及工作原理，随后介绍了电子皮带秤的核心部件（控制器中微处理器）的实际运算公式及关键部件（称重传感器）的组成及工作原理，然后深入剖析了影响电子皮带秤测量准确度和稳定性的可能因素。最后提出了提高计量给煤机电子皮带秤测量准确度和稳定性的有效措施
关键词：电子皮带秤 准确度 稳定性 措施
一、 慨述
我厂锅炉计量给煤机的物料输送和称量采用重庆大唐称重系统有限公司生产的ZD2105单托辊皮带电子秤。自投用以来，常常发生输出信号不稳定，发生跳变；无信号输出；空载时，输出信号过大；输出信号零位飘移；重复性差等故障。使煤耗计量稳定性和准确度差，给我厂锅炉的生产和运行管理造成了极大困难。由于维护人员对电子皮带秤的工作原理及实际运算公式不清楚。在实际运行过程中遇到此类问题，常常不知从何下手，本文首先对电子皮带秤的的原理及其核心关键部件的原理进行讲解，随后对造成电子皮带秤计量不准和稳定性差的原因进行祥细分析，最后提出了有效措施供大家探讨。 二、电子皮带电子秤的组成及工作原理
计量给煤机电子皮带秤由给料机控制器、称重传感器和速度传感器组成。给料机控制器采用重庆大唐称重系统有限公司生产的ZD2105型控制器。采用微处理器控制，处理称重传感器的重量信号和皮带速度信号，计算煤的流量和累计量；显示在仪表上。同时仪表内置PID调节器，提供标准4～20mA输出给变频器，控制给煤机运行。同时提供远程4～20mA输入输出信号，供操作员在DCS远程设
定给煤机流量及远程显示给煤机瞬时流量。提供煤累计脉冲给DCS显示煤累计流量。
皮带电子秤测量系统，如图所示。
称重传感器2L 速度传感器
放大器 E1 乘法器 E1 频率－电压转换 积算器 图1 电子皮带秤测量系统
在称重托辊与左右相连两托辊间距离的一半的长度L称为计量段。设某一瞬时t在L段上的物料重量为△Wg,经称重托辊传给称重传感器，使传感器产生应变，应变检测桥路输出的电压信号△Vo与△Wg成正比。设计量段L的单位长度上的料重为q(t),则
q(t)＝△Wg/L
设皮带的移动速度为v(t),则皮带的瞬时输出量为 W(t)=q(t)v(t)
由此可见，要想测量皮带的瞬时输出量，不仅要测出q(t),还要测出皮带的传动速度v(t)。
一般是通过皮带摩擦滚轮带动速度传感器,把滚轮的转速(正比于皮带的转速)转换成频率信号f,在经过频率—电压转换成电信号E2,两者相乘,即可求出单位时间的输送量W(t).
将此值进行积分,即可以得出o~t时间内物料的总重量Wq。 三、控制器中微处理器的实际运算公式
当测速传感受器的输出已知后，便可用下面的公式求出电子皮带秤一次称量值和累计值：
ωi=K×(FORCE－MZERO) ×V =(FORCE－MZERO) ×K/VELS …………………………..(1)
ω=∑ωi …………………………………………..(2) 其中，i=1，2，3，4‥‥‥n
式中，VELS为测速传感器输出信号；
FORCE为称重传感器输出信号； K为比例系数； V为皮带速度；
MZERO为零点（也可称为皮带重量，专门的去皮功能）； ωi为瞬时值（一次称量处理值） ω为一定时间内的累计值。
由公式（1）可知，如果ωi ，(FORCE－MZERO) 和VELS已知，即可求出比例系数K：
K=（ωi×VELS）/(FORCE－MZERO) …………………（3） K值由挂码标定（或实物标定）处理得来的。K值求出后，即可投入自动称量。此时，按公式（1）和（2），便可求出一次称量值和累计
值。为了提高测量精度，式（3）中，分母为一段时间内的累计量，然后再取平均值，而ωi为单位时间内的实际物料值，所以 K=实际重量值/实际累计值
…………………………….(4)
由于电子皮带称自身有重量，在运行过程中难免会在称架上残留有一些物料，而影响测量精度，因此在使用前或使用中，必须对电子皮带称进行校正，样下的方法有两种，一种是实物校正，一种为挂历码校正。所谓实物校正就是在现场用实际物料来校正称量比例系数K，而挂码校正就是根据量程的比例大小在称架上挂上一定重量的法码，然后由键盘输入对应的重量数值，再按下挂码校正键，经过设定的时间，在显示屏上显示出标定系数K。 四、称重传感器的工作原理
称重传感器采用的是电阻应变式称重传感器，它是电子皮带称的关键部件，主要由弹性体、应变计、检测电路三部份组成。弹性体的主要作用是将力转变为形变。应变计是一种传达室感元件，它的作用是把形变转变为电阻变化。检测电路的主要部件是惠斯通电桥，它可以方便地解决称重传感器的补偿问题，其功能是把电阻应变片的电阻变化转变为相应的电信号输出。
煤粉重量通过称重托辊作用于称重传感器，称重传感器的弹性体在外力作用下产生弹性形变，使粘贴在它表面的电阻应变片也产生形变，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化。再经过检测电路将这一电阻变化转化为电压变化输出。从而完成将外力变换为电信号的过程。假设检测电路中惠斯通各桥桥臂电阻值相同，受到重力作用后各
桥臂阻值变化相同，则可推出传感器输出电压为：
U0=△R/R·Ui ……………………………………………………………………………… (5) 五、影响电子皮带秤测量准确度和稳定性的主要因素
从上面的介绍可知，电子皮带秤的测量值主要由称重传感器的重量信号和速度传感器的速度信号及微机控制器的计算公式决定，因此，分析影响电子皮带秤测量准确度和稳定性的主要因素主要从以上三个方面着手，详细情况如下：
1、电子皮带秤的瞬时流量由计量段L的单位长度上的料重为q(t)与皮带的速度信号V(t)的乘积，累计流量为q(t)与 V(t) V(t)的乘积对时间的积分。而q(t)与传感器输出的电压信号发V0成正比，而称重传感器和速度传感器信号均为毫伏信号，极易受外部强磁场的影响，同时大功率功力电缆也会对其信号产生干扰。输出信号不稳定，发生跳变，造成瞬时流量不稳定，计量准确度下降。。
同时由DCS给定的流量信号、瞬时流量反馈信号为4~20ma信号，极容易受外部强电场信号的干扰，造成输出信号不稳定，发生跳变，造成瞬时流量不稳定，计量准确度下降。
2、电子皮带秤的速度传感器接在滚轮上，而滚轮由皮带摩擦带动，如果速度传感器在滚轮上固定不牢，造成速度信号时有时无，由瞬时流量的计算公式可知，就会造成瞬时流量时有时无，就会给计量的准确度造成极大的影响。
3、称重传感器老化，或不知名厂家生产的称重传感器常常会出现输出信号不稳定，发生跳变；无信号输出；空载时，输出信号过大；
提高计量给煤机电子皮带秤测量准确度的措施
