CN2045848U - 电子皮带秤比例配料装置 - Google Patents

Abstract

一种用于水泥生产中配料工艺的电子皮带秤比例配料装置。为简化结构和提高物料的配比精度，采用机械磅秤结构的秤体和电子控制系统，对输送不同组份物料的各台皮带秤，按预置的时序连续分段称重与交替分段称重。克服了通常用同样的计量装置测定重量相差悬殊的物料而引起配比误差增大的缺点。电子控制系统采用数字电路或微机。本装置可使物料的配比精度好于1％。它亦适用于化工和冶金等行业的配料。

Description

本实用新型涉及一种应用于水泥生产中配料工艺的电子皮带秤比例配料装置。

在水泥等工业生产中，配料精度对产品质量至关重要，所以发展了多种形式的电子皮带秤，以期提高配比精度。

目前国际上较为先进的调速托辊式电子皮带秤（参阅《水泥》1987年第5期第24页），其特点：通过托辊和称重架，利用荷重传感器采集皮带上物料的瞬时重量，以调节皮带速度来稳定其流量。这种秤的结构庞大，价格昂贵，影响计量精度的因素较多，因此中小型水泥厂很难采用。

在国内，较为先进的恒速单悬臂式电子皮带秤。它适合中小型水泥厂的生产规模。如杭州建材电子设备厂生产的JE－3G型悬臂式皮带电子秤（参阅其技术说明书）。其特点是采用单悬臂秤体的结构和连续计量的方法，即通过十字簧片，依靠荷重传感器采集物料流经悬臂部分时的在线重量，以调节给料量的大小来稳定流量，而恒定皮带运行速度。但这种秤在运行过程中往往由于物料分布不均以至引起物料重心偏移使杠杆比发生变化，因而造成计量误差。这一问题在水泥生产中尤为严重，因为物料为颗粒状的，颗粒大小很不均匀。为了克服上述不足，我国专利申请号为CN86207515U的一份专利申请公开了一种微机控制双悬臂皮带秤，它采用双悬臂结构，使物料重量同时作用到二或四个传感器上。这种秤虽然消除了物料分布不均引起的计量误差，但由于增设了传感器，因此传感器引进的误差就会增大。

然而，上述各种形式的电子皮带秤还存在着一些共同的缺点：1.物料的重量都不是直接加到荷重传感器上，而是通过十字簧片的传递，因此实际上物料的重量和传感器的感应量是一种间接关系，虽然十字簧片的弹性在一定程度上能起到吸收振动的作用，但这种传递也会引进计量误差；2.这些皮带秤虽然都采用微型计算机控制，但并没有真正有效的解决物料配比的精度问题。

本实用新型的目的是采用结构简单的秤体结构和电子控制系统对输送不同组份物料的各台电子皮带秤进行连续分段称重与交替分段称重，来完成提高物料配比精度的任务。

本实用新型的技术构思：在水泥生产中，不能真正有效的解决物料配比精度的根本原因在于采用同样的计量装置，去称重量相差悬殊的不同组份的物料。这一点一直被人们忽视了。这样，即使单台电子皮带秤的计量精度很高，例如：小于±50g，但在物料配比相差悬殊以致不同组份的物料所称重量亦相差悬殊的情况下，主组份物料的计量精度可以好于百分之一，而小组份物料的计量误差却会很大。因此，整个配比误差也就很大。同时较大的物料颗粒会造成给料不准确，对小组份物料也会引进很大的误差，并会直接加到配比误差上。

现以a、b、c、d和e五种物料所占比例分别为75％、12％、7％、4.5％和1.5％为例来说明这个问题。其重量比分别为：a：b＝6.25a：c＝10.7、a：d＝16.7、a：e＝50，不同物料的重量相差如此悬殊在水泥生产的配料中是普遍存在的。若a物料的在线重量为20kg，而b、c、d和e的在线重量分别为3.2kg、1.9kg、1.2kg和0.4kg。若装置的计量误差为±50g，虽然物料a的计量误差为±0.25％，而物料e的计量误差却达±12.5％，因此，物料的配比误差，即R′＝e／a或R＝e／（a＋b＋c＋d＋e）的误差也约为±12.5％。可见同样精度的计量装置，当在线重量相差悬殊的情况下，对小组份物料的称重会造成很大的误差，因而造成很大的配比误差。

除了皮带秤的计量误差外，在分段称重时供料不能实时停止也会引起物料计量的误差。即使可以实时停止供料，小组份物料中的少数大颗粒也会给小组份物料的称重带来很大的相对误差。物料的颗粒大小一般多在20g以下，但少数颗粒可以达到60g或更高。因而即使作到实时停止供料，但若碰上大到50g的大颗粒，那么多一粒或少一粒就会造成约±50g的称重误差，这对小组份物料的小量称重也将造成很大的相对误差，从而造成很大的配比误差。而这在水泥生产中几乎是无法避免的。可见，在这种情况下，单纯提高皮带秤的计量精度，对配比精度的提高是没有意义的。

本实用新型采用连续分段称重与交替分段称重的技术，提高小组份物料的在线重量，减小计量的相对误差，从而减小配比误差。

所谓连续分段称重与交替分段称重，就是在给定配比下，对输送不同组份物料的皮带秤进行分段给料，分别对每段物料称重。即用同样的计量装置，称相近的重量，使不同组份物料的每段称重达到相近的精度，而其配比关系由给料和称重次数（分段的占空比）的多少来实现。主组份物料的分段称重是连续的，小组份物料的分段称重是按序交替进行的。

据此，按皮带秤的载荷能力和不同物料的配比要求，使各种物料的在线重量尽可能接近的原则，建立了连续分段称重与交替分段称重技术。

为实施上述技术构思，将输送不同组份物料的电子皮带秤与电子控制系统连接。其电子皮带秤由皮带输送机、秤体、电振给料机和电子计量系统组成；其电子控制系统由数字电路或微型计算机组成。

本实用新型为简化秤体结构而采用机械磅秤结构，皮带输送机通过四角环和吊环直接吊挂于秤体底架上。计量采用机械磅秤的杠杆结构，由标尺和砝码组成。为实现供料的实时控制，由弹簧和接近开关构成零点捡测装置。所述弹簧的一端与标尺连接，另一端固定在底架上，弹簧在物料未达到给定重量时受力产生弹力，物料达到给定重量时弹簧复位而失去弹力。此刻，接近开关立即翻转工作状态。

所谓零点检测就是测定机械杠杆两端的力偶平衡时标尺的机械零点。由于采用了弹簧结构，对准确定量起着关键作用。在电振给料机给皮带输送机加料过程中，当在线物料的重量达到给定重量时，由于惯性作用标尺不会立即动作，则电振给料机不能立即停止给料。因此，这一迟滞现象将造成定量不准。所以，当物料的在线重量接近给定重量时，由弹簧给标尺以缓缓向上的初速度。当物料的在线重量达到给定重量时，标尺视准线便可即时准确地达到机械零点位置。这时接近开关动作并即时关闭电振给料机，同时弹簧复位，失去弹力。

本实用新型的优点和效果：所提供的比例配料装置可使物料的配比精度好于1％。在水泥生产中物料配比精度的提高，将会带来一系列良性循环：提高物料的易烧性，使热工制度稳定，提高烧成的质量；所采用的皮带秤秤体结构简单，减少了整机重量，有利于提高皮带秤的灵敏度，又使整个装置的造价低廉。本装置特别适用于中小水泥厂的生产规模，也适合于化工和冶金等行业的配料。

附图1为数控系列电子皮带秤比例配料装置的结构图。

附图2为微机系列电子皮带秤比例配料装置的示意图。

附图3为电子皮带秤结构图。

附图4为零点检测装置结构图。

附图5为荷重传感器安装图。

附图6为皮带秤动态图形显示器原理图。

附图7为工作时序配置图。

最佳实施例：结合附图对装置作进一步的说明。

1.数控系列电子皮带秤比例配料装置（以五种物料为例，见附图1）由可擦除只读存储器（EPROM）26，组合逻辑控制电路1、2、3、4和5，光电耦合器6、7、8、9、10、11、12、13、14和15，电振给料机可控硅触发电路16、17、18、19和20，零点检测装置21、22、23、24和25，电子皮带秤A、B、C、D和E，皮带秤动态图形显示器27以及声光报警器28组成。

EPROM26内存如附图7中68给出的应用于五种物料时的工作时序配置，组合逻辑控制电路1、2、3、4和5分别经过光电耦合器6、8、10、12和14控制电振给料机的可控硅触发电路16、17、18、19和20，使电振给料机工作。当各台皮带秤上的物料达到给定重量（由砝码予置）时，它们各自的零点检测装置21、22、23、24和25分别经光电耦合器7、9、11、13和15，通过各自的组合逻辑控制电路关闭其电振给料机。这里采用光电耦合可增强抗干扰性能。

电子皮带秤A输送主组份物料，它连续分段给料和称重。其它电子皮带秤B、C、D和E则交替分段给料和称重。同时组合逻辑控制电路1、2、3、4和5控制皮带秤动态显示器27，以显示物料在皮带上的运行动态。当工作时序发出截止信号，而未达到给定重量时，经组合逻辑控制电路判别，使声光报警器28发出报警。

零点检测装置21、22、23、24和25的结构如附图4所示，由弹簧56和接近开关57构成。它们的一端与标尺48连接，另一端固定在秤体底架上，在一个防护罩49内。

皮带秤动态图形显示器27的结构如附图6所示。由发光二极管组成一个环形皮带图形和位于其上端的一排模拟物料运行动态的图形。当电振给料机向皮带秤加料时，加料信号和时钟信号通过与门62进入计数器63计时，由4－10译码器64和R－S触发器65使显示物料运行动态的一排发光二极管从左端向右端依次跳亮。当停止加料时，已亮起的发光二极管便由R－S触发器65锁存于随机状态，以显示物料在皮带上的位置。当EPROM的工作时序发出截止信号时，通过清除端66将锁存状态清除，进入下一周期初始状态。因时钟信号与皮带运行同步，所以图形显示器直观地模拟出物料在皮带秤上的运行动态。

2.微机系列电子皮带秤比例配料装置（以五种物料为例，见附图2）由单板机30，键盘29，光电耦合器6、8、10、12和14，电振给料机的可控硅触发电路16、17、18、19和20，电子皮带秤A、B、C、D和E荷重传感器41、42、43、44和45，运放电路36、37、38、39和40，模／数转换31、32、33、34和35，皮带秤动态图形显示器27以及声光报警器28组成。

单板机30按（通过键盘29）键入的产量及配比数据，自动计算出各种物料每一段的给定重量，按附图7中68用于五种物料时的工作时序，经光电耦合控制电振给料机可控硅触发电路16、17、18、19和20，使电振给料机工作。荷重传感器41、42、43、44和45采集皮带秤上物料的在线重量，经运放电路36、37、38、39和40放大和模／数转换31、32、33、34和35转换后，与单板机30计算出的给定重量数值比较，当达到给定重量时，单板机30发出指令，经光电耦合关闭电振给料机。

荷重传感器的安装部位示于图5，中钩59与标尺48连接，压在荷重传感器60上。荷重传感器60用螺钉固定在支架61上。外加防护罩49。这里保留标尺是为了对荷重传感器进行标定。

电子皮带秤A、B、C、D和E的结构如附图3所示，由皮带输送机、秤体和电子计量系统组成。皮带输送机包括轻型电动滚筒46、皮带50和从动滚筒51。这里避免使用链条传动，以减轻输送机重量，提高灵敏度。秤体采用机械磅秤结构，由标尺48、砝码47、杠杆结构55和秤体底架54组成。电子计量系统由零点检测装置或荷重传感器组成，安装在防护罩49内。皮带输送机通过四角环52和吊环53直接吊挂于秤体底架54上。整个电子皮带秤结构简单紧凑，单台重量不超过150kg。

附图7给出了适应不同物种配料的三种工作时序配置图。图中67是四种物料配比的时序图，四台电子皮带秤A、B、C和D，每小时给料称重分别为450次、80次、80次和40次，输送主组份物料的电子皮带秤A是连续分段称重，周期为8秒。输送小组份物料的电子皮带秤B、C和D是交替分段称重，周期为18秒。图中68是五种物料配比的时序图，五台电子皮带秤A、B、C、D和E，每小时给料称重分别为450次、80次、80次、40次和40次，输送主组份物料的电子皮带秤A是连续分段称重，周期为8秒。输送小组份物料的电子皮带秤B、C、D和E是交替分段称重，周期为15秒。图中69也是五种物料配比的时序图。不同的是主组份物料由两台电子皮带秤A1和A2输送，其每小时给料称重均为300次。它们连续分段称重，周期为12秒。小组份物料由四台电子皮带秤B、C、D和E输送，其每小时给料称重分别为80次、80次、40次和40次，它们交替分段称重，周期为12秒。

现将应用于五种物料配料时的配比误差列表如下（按15吨／小时，±50g的计量误差计算）：

〈注〉其中a的配比误差为Ra＝a／（a＋b＋c＋d＋e）的误差，余类推

本装置应用于水泥生产中的实际效果：因采用连续分段称重与交替分段称重技术，有效的降低了配比误差。实际应用表明，在物料品质稳定的情况下，各项控制指标的合格率均可达到90％以上。

Claims (4)

1、一种电子皮带秤比例配料装置，包括由皮带输送机、秤体和电子计量系统组成的电子皮带秤，以及电振给料机。其特征在于各台输送不同组份物料的电子皮带秤与电子控制系统连接。控制输送主组份物料的电子皮带秤使其连续分段称重与控制输送小组份物料的电子皮带秤使其交替分段称重的电子控制系统，由数字电路或微型计算机组成。

2、根据权利要求1所述的比例配料装置，其特征在于所述的数字电路由可擦除只读存储器和各路的组合逻辑控制电路、光电耦合器、电振给料机的可控硅触发电路以及零点检测装置组成。零点检测装置由弹簧和接近开关构成。

3、根据权利要求1或2所述的比例配料装置，其特征在于所述的电子控制系统亦包括一个皮带秤动态图形显示器和一个声光报警器。皮带秤动态图形显示器由与门、计数器、4－10线译码器、R－S触发器和发光二极管组成。

4、根据权利要求1所述的比例配料装置，其特征在于所述的电子皮带秤的秤体采用机械磅秤结构。它由标尺、砝码、机械磅秤的杠杆结构和秤体底架组成。皮带输送机通过四角环和吊环直接吊挂于秤体底架上。

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