CN106908123B - 一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法及装置，通过检测在不同负载下经过皮带机实物重量对应的消耗电量，标定电量与重量之间的折算系数，间接测出经过皮带机的实物重量，选用永磁同步电机为皮带秤的皮带机提供动能，永磁同步电机上设有电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别于有功电能表相连，所述有功电能表与数据采集PLC相连接，其有益效果为：检测有功电能比现有皮带秤节省投资；免去皮带秤对安装位置、环境等条件要求，可用于不具备现有皮带秤安装条件的场所；既是皮带秤，又是皮带机效率测试装置，及时发现处理低效率异常状态；系统运行效率高；免维护。
Description
技术领域
本发明涉及称量用具领域，具体涉及一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法及装置。
背景技术
现有皮带秤采用在皮带托辊下安装称重传感器检测单位皮带长度上的物料重量，再与皮带机速度相乘，得出瞬时流量，最后再对瞬时流量积算。此方法的缺点是皮带张力(即非称重力)的分力不稳定地加到称重传感器上，产生不稳定的附加误差。为此，为减小皮带张力对称重传感器的影响，对称重传感器的在皮带机上的安装位置要求较高，但受现场条件制约，很多皮带机不具备安装称重传感器的条件或条件不能满足要求，使称重误差不稳定。因影响检测皮带受重力和速度信号精度稳定性因素多，运行维护难度大，维护费用高；对皮带秤安装位置、环境等条件要求高；不能及时发现和处理皮带机的低效率异常运行状态。与本发明最相近似的方案为用皮带机开停信号读取皮带机消耗的电量和对应的实物量，没有对实物流量进行限制，在皮带机负载范围内，只有一个折算系数。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法及装置，
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法，其基本原理为：一条皮带机在其设备确定的情况下，其效率在一段时间内只与负载大小有关，通过检测在不同负载下经过皮带机实物重量对应的消耗电量，标定电量与重量之间的折算系数，间接测出经过皮带机的实物重量，具体包括以下步骤：
A、测定皮带秤的平均零点值，根据皮带机运转3整圈所用时间t3消耗的电量E3，计算平均一圈时间t0＝t3/3消耗的电量P0＝E3/t3，在一个采样间隔Δt内的电功率P(Δt，0)＝E0/(t0/Δt)为皮带秤的平均零点值；
B、根据电机效率曲线，选择标定20％、40％、80％三个关键负载点的折算系数；按照以下步骤折算系数：
B.1、将重量为W的实物，通过控制放料阀门开度，在流量Q0.2＝W/t0.2＝20％*Qe,即t0.2＝5W/Qe时间内通过皮带机，t0.2由程序自动测定，以瞬时功率大于P(Δt，0)时刻为开始放料时刻，以瞬时功率等于P(Δt，0)的结束放料信号为物料最后离开皮带时刻，利用公式：W＝20％*Qe*L/V/3600，计算得出实物重量，
其中：W：需要的实物重量；L：皮带机正向长度，单位为m；V皮带机速度，单位为m/s；Qe：额定流量；t0.2＝L/V，为物料W料头在机头，料尾在机尾的时刻差，即在t0.2时间内完成放料；
B.2计算20％Qe点的折算系数K0.2和电功率P0.2；其计算公式为:K0.2＝W/(E0.2-E0)，电功率P0.2＝(E0.2-E0)/t0.2，其中E0.2为t0.2期间电能表累积量的差值；
B.3用B.1和B.2的方法标定出40％Qe、80％Qe点的折算系数K0.4、K0.8及电功率P0.4、P0.8；
C、求任意负载点x的折算系数Kx；根据相邻两次电量采样间隔Δt所对应的瞬时电功率P(x，0)＝ΔEx/Δt-P(Δt，0)所在区间和区间内折算系数线性变化公式，计算瞬时电功率对应的折算系数；其计算公式为：Kx＝Kn+P(x，0)×[ΔK(n+1，n)/(ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n))]，其中n为校验点序号，20％为n＝1，40％为n＝2，80％为n＝3，Kn为区间下限折算系数，ΔK(n+1，n)为区间上下限折算系数差，ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n)为区间电功率变化量。
D、计算任意负载点x一个采样间隔的重量积算值W＝Kx×(P(x，0)-P(Δt,0))。
一种基于皮带机消耗电量的皮带秤装置，包括皮带秤、数据采集PLC、有功电能表、永磁同步电机，选用永磁同步电机为皮带秤的皮带机提供动能，这样皮带秤的电量折算系数随负载线性变化，同时皮带秤的零点时间以磁敏位置检测的整圈时间为依据，永磁同步电机上设有电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别与有功电能表相连，有功电能表具有通讯传输功能，并与称重精度相对应，所述有功电能表与数据采集PLC相连接，输出实时累积量到数据采集PLC中，数据采集PLC与其他皮带秤公用的已有料斗称相连接，用于标定皮带秤，数据采集PLC与料斗称放料阀门相连，控制料斗称放料阀门开度，使之达到需要流量，数据采集PLC与皮带整圈磁敏位置开关相连接。
本发明具有以下有益效果：本发明中的皮带秤，检测有功电能比现有皮带秤节省投资；免去皮带秤对安装位置、环境等条件要求，可用于不具备现有皮带秤安装条件的场所；既是皮带秤，又是皮带机效率测试装置，及时发现处理低效率异常状态；系统运行效率高；免维护。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明的装置示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
根据图1所示的一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法，包括以下步骤：
A、测定皮带秤的平均零点值，根据皮带机运转3整圈所用时间t3消耗的电量E3，计算平均一圈时间t0＝t3/3消耗的电量P0＝E3/t3，在一个采样间隔Δt内的电功率P(Δt，0)＝E0/(t0/Δt)为皮带秤的平均零点值；
B.根据电机效率曲线，选择标定20％、40％、80％三个关键负载点的折算系数；按照以下步骤折算系数：
B.1、将重量为W的实物，通过控制放料阀门开度，在流量Q0.2＝W/t0.2＝20％*Qe,即t0.2＝5W/Qe时间内通过皮带机，t0.2由程序自动测定，以瞬时功率大于P(Δt，0)时刻为开始放料时刻，以瞬时功率等于P(Δt，0)的结束放料信号为物料最后离开皮带时刻，利用公式：W＝20％*Qe*L/V/3600，计算得出实物重量，
其中：W：需要的实物重量；L：皮带机正向长度，单位为m；V皮带机速度，单位为m/s；Qe：额定流量；t0.2＝L/V，为物料W料头在机头，料尾在机尾的时刻差，即在t0.2时间内完成放料；
B.2计算20％Qe点的折算系数K0.2和电功率P0.2；其计算公式为:K0.2＝W/(E0.2-E0)，电功率P0.2＝(E0.2-E0)/t0.2，其中E0.2为t0.2期间电能表累积量的差值；
B.3用B.1和B.2的方法标定出40％Qe、80％Qe点的折算系数K0.4、K0.8及电功率P0.4、P0.8；
C.求任意负载点x的折算系数Kx；根据相邻两次电量采样间隔Δt所对应的瞬时电功率P(x，0)＝ΔEx/Δt-P(Δt，0)所在区间和区间内折算系数线性变化公式，计算瞬时电功率对应的折算系数；其计算公式为：Kx＝Kn+P(x，0)×[ΔK(n+1，n)/(ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n))]，其中n为校验点序号，20％为n＝1，40％为n＝2，80％为n＝3，Kn为区间下限折算系数，ΔK(n+1，n)为区间上下限折算系数差，ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n)为区间电功率变化量。
D.计算任意负载点x一个采样间隔的重量积算值W＝Kx×(P(x，0)-P(Δt,0))。
根据图2所示的一种基于皮带机消耗电量的皮带秤装置，包括皮带秤、数据采集PLC、有功电能表、永磁同步电机，选用永磁同步电机为皮带秤的皮带机提供动能，这样皮带秤的电量折算系数随负载线性变化，同时皮带秤的零点时间以磁敏位置检测的整圈时间为依据，永磁同步电机上设有电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别与有功电能表相连，有功电能表具有通讯传输功能，并与称重精度对应的，所述有功电能表与数据采集PLC相连接，输出实时累积量到数据采集PLC中，数据采集PLC用于皮带秤的标定、积算、称重结果显示和输出，数据采集PLC与其他皮带秤公用的已有料斗称相连接，用于标定皮带秤，数据采集PLC与料斗称放料阀门相连，控制料斗称放料阀门开度，使之达到需要流量，数据采集PLC与皮带整圈磁敏位置开关相连接。
通过将检测对象由检测单位皮带长度上的物料重量，改为检测皮带机负载变化量，即检测电功率与所对应的物料变化量来检测瞬时流量，从而避开皮带张力(即非称重力)对称重的影响，通过实物标定部分关键功率点皮带机消耗电量与其通过的物料重量之间的折算系数；再计算出每个功率点的折算系数；最后再根据有功电能表实测的功率点和其对应的折算系数，间接检测通过皮带机物料的重量，避开皮带张力对皮带秤精度的影响。
检测皮带机消耗的有功电量与其所输送的物料重量之间折算系数和零点的标定方法及任意点折算系数的计算方法，通过自动检测物料料头料尾在皮带机机头机尾对应的料斗称采样对应的重量值和此期间电能表对应累计值，自动计算皮带机的瞬时流量和折算系数，并按需控制放料流量，达到自动准确标定的目的。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (3)
1.一种基于皮带机消耗电量的皮带秤计量方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、测定皮带秤的平均零点值，根据皮带机运转3整圈所用时间t3消耗的电量E3，计算平均一圈时间t0＝t3/3消耗的电功率P0＝E3/t3，在一个采样间隔Δt内的电功率P(Δt，0)＝E0/(t0/Δt)为皮带秤的平均零点值；
B、根据电机效率曲线，选择标定20％、40％、80％三个关键负载点的折算系数，按照以下步骤计算标定20％、40％、80％三个关键负载点的折算系数：
B.1、将重量为W的实物，通过控制放料阀门开度，在流量Q0.2＝W/t0.2＝20％*Qe,即t0.2＝5W/Qe时间内通过皮带机，t0.2由程序自动测定，以瞬时功率大于P(Δt，0)时刻为开始放料时刻，以瞬时功率等于P(Δt，0)的结束放料信号为物料最后离开皮带时刻，利用公式：W＝20％*Qe*L/V/3600，计算得出实物重量；
其中：W：需要的实物重量；L：皮带机正向长度，单位为m；V：皮带机速度，单位为m/s；Qe：额定流量；t0.2＝L/V：物料料头在机头，料尾在机尾的时刻差，即在t0.2时间内完成放料；
B.2计算20％Qe点的折算系数K0.2和电功率P0.2；其计算公式为:K0.2＝W/(E0.2-E0)，电功率P0.2＝(E0.2-E0)/t0.2，其中E0.2为t0.2期间电能表累积量的差值；
B.3用B.1和B.2的方法标定出40％Qe、80％Qe点的折算系数K0.4、K0.8及电功率P0.4、P0.8；
C、求任意负载点x的折算系数Kx，任意负载点x的折算系数Kx的计算方法为：根据相邻两次电量采样间隔Δt所对应的瞬时电功率P(x，0)＝ΔEx/Δt-P(Δt，0)所在区间和区间内折算系数线性变化公式，计算瞬时电功率对应的折算系数；其计算公式为：Kx＝Kn+P(x，0)×[ΔK(n+1，n)/(ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n))]，其中n为校验点序号，20％为n＝1，40％为n＝2，80％为n＝3，Kn为区间下限折算系数，ΔK(n+1，n)为区间上下限折算系数差，ΔE(n+1，n)/Δt(n+1，n)为区间电功率变化量；
D、计算任意负载点x一个采样间隔的重量积算值W＝Kx×(P(x，0)-P(Δt,0))。
2.一种基于皮带机消耗电量的皮带秤装置，其特征在于：包括皮带秤、数据采集PLC、有功电能表、永磁同步电机，所述永磁同步电机为皮带秤的皮带机提供动能，所述永磁同步电机上设有电流互感器、电压互感器，所述电流互感器、电压互感器分别与有功电能表相连，所述有功电能表与数据采集PLC相连接，输出实时累积量到数据采集PLC中，数据采集PLC与其他皮带秤公用的已有料斗称相连接，数据采集PLC与料斗称放料阀门相连，数据采集PLC与皮带整圈磁敏位置开关相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于皮带机消耗电量的皮带秤装置，其特征在于：所述有功电能表具有通讯传输功能，并与称重精度相对应。
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