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定量皮帶秤知識(一)

一、皮帶秤的概述gUM廣州南創電子科技有限公司
 1.1皮帶秤和定量皮帶秤的差異
   定量皮帶秤是皮帶秤的一種特殊的形式,但仍然是屬于皮帶秤這個大范疇的一個有特定用途產品。皮帶秤只是測量物料的流量,而定量皮帶秤則與之不同,它一方面測量物料的流量,另一方面要以預先設定的流量接受從料倉里向外輸送的物料。皮帶秤是在現有的皮帶輸送機上加裝一臺秤架,用于監視物料的流量,它是皮帶輸送機的一個附屬設備;定量皮帶秤是位于兩個連接點之間的一個獨立設備,用于監視或控制物料的流量。
  皮帶秤是滿足皮帶輸送機的通用需求設計的,用戶根據自身工藝裝置的皮帶輸送機的規格、速度、輸送物料量等詳細信息選擇適用的皮帶秤定型產品。定量皮帶秤應用是針對每個過程的個性化需求,設計時需考慮物料、工藝過程和控制對象的詳細信息,物料的特性和它從一個工序到另一個工序的流動方式和距離是定量皮帶秤設計著重考慮的因素。定量皮帶秤是位于工序上下兩臺設備之間的一個獨立設備,用于輸送物料流量的監視或控制。定量皮帶秤配置的每個組件用來滿足應用的特定需求。皮帶速度相應較慢,以確保從預給料裝置來的物料不泄漏或從料斗以剪切方式拖出物料時不損壞皮帶或造成皮帶打滑。電機的功率應大于在皮帶滿負載條件下靜態啟動皮帶的動力要求。變速箱的選擇應將電機高轉速轉換到指定的皮帶速度,以實現要求的設計流量。定量皮帶秤的皮帶需要根據物料的耐磨性和溫度配置,對流態化物料還應有特殊的考慮。承載器組件需要滿足檢測和控制準確度的要求,所附稱重傳感器和速度傳感器應能匹配控制器的要求。除了正常的輸送機設計外,要確保框架和結構有足夠的剛性以輸送荷載和承受物料剪切力等動態力。在整個配置過程中,應采用嚴格的安全標準和組件。應用這些嚴格的設計標準,確保定量皮帶秤是專為稱重精度和給料的一致性而設計的。gUM廣州南創電子科技有限公司
1.2定量皮帶秤的功能
  通常具有如下功能:
  一臺獨立的設備,可以將物料從一個位置輸送到另一個位置;在輸送的過程進行稱重,顯示物料的瞬時流
  量和累計流量;
  可以按本機設定流量值控制通過定量皮帶秤
  輸出的物料流量;
  可以接收外來設定流量值控制通過定量皮帶秤輸出的物料流量。
1.3定量皮帶秤的應用場合
  1.3.1定量給料
   以預先設定的重量流量進行定量給料,通常是一臺定量皮帶秤單獨運行。
  1.3.2恒定流量配料
  多臺定量皮帶秤組成一個配料系統,控制多臺定量皮帶秤輸送的多種物料間保持恒定的重量配料比,形成恒定的混合配料流,混合配料流的總重量流量及各配料組分的重量流量保持穩定。
  1.3.3恒定配比變流量配料
  多臺定量皮帶秤組成一個配料系統,控制多臺定量皮帶秤輸送的多種物料完成波動的混合配料流,其中一種物料為主物料(通常采用皮帶秤進行計量,該皮帶秤的瞬時流量信號作為其它一種或多種輔助物料定量皮帶秤的流量設定值,所以主物料和輔助物料之間保持恒定的重量配料比,但混合配料流的總重量是隨主物料量的波動而變化的,也就是說,主物料量并不是定量調節,而是隨工藝條件的變化可能發生變化的,輔助物料定量皮帶秤的流量設定值則因主物料皮帶秤瞬時流量信號的變化而隨之改變,所以輔助物料的流量是隨動變化的,混合配料流的總流量也是隨動變化的。
  1.3.4優化控制給料
  在磨料機CAL口球磨機、棒磨機、自磨機等祭之類設備上使用的定量皮帶秤,為了追求過程的最佳化,其物料定量皮帶秤的流量設定值往往根據工藝過程的一些檢測參數的變化而變化,如球磨機的磨音傳感器(磨音大小間接反映球磨機內裝料量的多少,磨音響,球磨機內裝料量少,反之則球磨機內裝料量鄉、球磨機的粗料返回量等等參數。
  1.4定量皮帶秤組成
  定量皮帶秤通常由三部分組成:短皮帶輸送機、累計控制器、變頻器,系統構成如圖1-1所示。
定量皮帶秤系統構成示意圖gUM廣州南創電子科技有限公司
定量皮帶秤系統構成示意圖
短皮帶輸送機及附屬部件gUM廣州南創電子科技有限公司
短皮帶輸送機及附屬部件
   1.4.1短皮帶輸送機
  短皮帶輸送機包括前后滾筒、電機、減速機、皮帶、托輥、秤架、稱重傳感器、測速傳感器及附屬部件組成,主要實現物料輸送和稱重功能。
短皮帶輸送機及附屬部件的名稱如圖1-2所示。gUM廣州南創電子科技有限公司
1.4.2累計控制器
  從稱重傳感器、測速傳感器采集數據,完成物料瞬時流量、累計流量的運算,實現定量控制功能。
1.4.3變頻器
  接收從累計控制器來的4m A }20m A控制信號并轉換成短皮帶輸送機電機的轉速控制脈沖信號,以實現定量控制功能。
1.5定量皮帶秤工作方式
  定量皮帶秤是裝有皮帶秤整個稱量裝置的皮帶輸送機,由進料斗、預給料機和皮帶機組成的一套配料裝置。其中進料斗完成物料的儲存和緩沖的任務,預給料機完成物料量多少的調節任務,皮帶機完成物料輸送任務,皮帶機上的稱量裝置完成物料量計量的任務。定量皮帶秤工作方式一般分為皮帶機恒速方式、拖料方式、雙調速方式三種。
5.1皮帶機恒速方式
   皮帶機恒速方式指的是預給料機調速、皮帶機恒速方式的工作方式。
  預給料機調速可以完成物料量多少的控制任務,而皮帶機不可調速則皮帶上的物料負荷隨物料量的多少而變。早期的定量皮帶秤采用這種方式的較多。
  優點:
  皮帶機不可調速方式所用的調速設備較少;進料斗與定量皮帶秤之間有預給料機,便于皮帶秤的調零、更換皮帶等操作。
  缺點:
  皮帶上的物料負荷隨物料量的多少而變對物料稱量精確度有影響,特別是在流量設定值變化范圍大c}J如超過5:D或流量設定值長期工作在低量程區域影響更大。
  適用范圍:流量設定值變化范圍小的定量皮帶秤。
1.5.2拖料方式
  拖料方式指的是無預給料機、皮帶機調速的工作方式,拖料方式定量皮帶秤如圖1- 3所示。
拖料方式定量皮帶秤gUM廣州南創電子科技有限公司
拖料方式定量皮帶秤
  定量皮帶秤直接安裝在進料斗的下方,以拖料的方式從進料斗中拖出物料。這種情況下可調速的皮帶機既完成物料量的稱量任務,又作為可調速的皮帶給料機完成物料量多少的調節任務,所以在拖料皮帶秤這種工作方式中,嚴格地講,不能稱為無預給料機,只是無專用的預給料機,預給料機的功能由定量皮帶秤的皮帶機順帶完成。
  大型進料斗直接坐在配料皮帶秤的皮帶機上,用戶常常擔心較大的料柱壓力使定量皮帶秤皮帶上的壓力過大。德國有家公司的解釋是:大型進料斗雖然料柱較高,但當料柱超過一定高度后,處于排料口上方物料在其柱狀體四周所產生的切應力(包括摩擦力和附著力將吸收排料口上方物料的大部分重力,排料口處皮帶所承受的壓力比料柱高度乘以比重所得出的壓力要小得多,所以定量皮帶秤受料段皮帶并沒有承受想象中那樣大的壓力,圖1-4展示了料倉底部受力與料倉內物料高度的關系圖。圖中,料倉中如果裝的是水,則受力是圖中的一條斜線,越靠近料倉底部,壓力越大;但如果是固體物料,則受力是一條曲線,在料倉中下部的某個位置A受力達到最大值,再往下如果是卸料狀態,則是一條與零點相交的直線,如果是裝料狀態,則是一條曲線。
圖 1-4 料倉底部受力與料倉內物料高度的關系圖
gUM廣州南創電子科技有限公司
圖 1-4 料倉底部受力與料倉內物料高度的關系圖
  在進料斗的上部,通常在水平方向裝有關閉閘門,在皮帶面上的垂直方向上安裝有可上下移動的剪切閘門。關閉閘門通常用于切斷進料斗的下料,以便完成定量皮帶秤的調零、更換皮帶等操作。剪切閘門通常開度固定,在流量設定值變化時,只是皮帶機速度變化,而皮帶上的物料負荷始終保持穩定;但當流量設定值變化較大且超出定量皮帶秤的皮帶機的調速范圍時,才由人工操作剪切閘門,使定量皮帶秤在一個新的皮帶上物料負荷值下工作。
  優點:
   由于無給料機,系統構成最簡單,設備投資最省,例如一臺給料量為數百噸的圓盤給料機價格達數十萬元,甚至超過一些高性能的定量皮帶秤的價格;節省電能消耗,如一臺圓盤給料機匡電機功率通常為數千瓦至數十千瓦,這部分電能的年經營費用也相當可觀;皮帶上的物料負荷不隨物料量的多少而變,對物料稱量精確度的提僵有好處;無預給料機降低了配料系統中的高差,對新建系統來說可節省投資,對老系統來說,士魯加定量皮帶秤的方案更容易實施。
  缺點:
   進料斗直接坐在定量皮帶秤的皮帶機上,較大的料柱壓力使定量皮帶秤的皮帶張力加大;對某些不適合皮帶給料機給料的物料例如粘性物料可能不適用;定量皮帶秤的皮帶機與進料斗之間沒有專用的給料機緩沖,皮帶秤的調零、更換皮帶等操作較難完成;
  適用范圍:流動性能較好、濕度適中、較適合皮帶給料機給料的物料。
1.5.3雙調速方式
  雙調速方式指的是預給料機、皮帶機均調速方式的工作方式,圖1- 5為雙調速方式定量皮帶秤。
雙調速方式定量皮帶秤gUM廣州南創電子科技有限公司
雙調速方式定量皮帶秤
   預給料機調速是為了改變物料給料量,皮帶機調速是為了使皮帶上的物料負荷始終保持穩定。目前雙調速方式均采用兩臺變頻器分別帶動預給料機、皮帶機的電機調速。
  優點:
  通常皮帶上的物料負荷不隨物料量的多少而變,對物料稱量精確度的提高有好處;進料斗與定量皮帶秤之間有預給料機,便于皮帶秤的調零、
更換皮帶等操作。
   缺點:
   系統構成較為復雜,有兩臺設備需要調速,投資較高; 適用范圍:流量設定值變化范圍大的定量皮帶秤。
  目前的發展趨勢是盡量采用拖料方式,比如以往要采用預給料機的粉末狀物料、一般粘性物料,當增加一些附屬部件后,以拖料方式工作的定量皮帶秤也運行正常,從而為工程項目節省了大量投資。gUM廣州南創電子科技有限公司
第二講 定量皮帶秤的給料
2.1 預給料機
  通常作為定量皮帶秤稱量系統預給料機的給料設備有:圓盤給料機、皮帶給料機、螺旋給料機、旋轉給料機、埋刮板給料機、振動給料機等,為實現給料穩定,需根據物料性能選擇給料設備,這是定量皮帶秤穩定運行的基礎。
圓盤給料機gUM廣州南創電子科技有限公司
圓盤給料機
2.1.1 圓盤給料機
  圓盤給料機坐落在料倉底部,電動機帶動圓盤轉動,料倉內的物料隨著圓盤轉動并向出料口方向移動,經閘門或刮刀排出的物料輸送到下方的定量皮帶秤上。圓盤給料機結構簡單,運轉平穩,喂料較均勻,連續性能好,操作方便,排出量的大小除可用刮刀裝置調節外,還可以通過變頻器調節圓盤給料機轉速,調節性能好。圓盤給料機適用于 20mm 以下粉礦、顆粒狀物料的給料,如礦石、煤、水泥、熟料、石灰石、黏土等粉狀、粒狀或小塊狀物料。
雙調速 (帶圓盤給料機給料) 定量給料機與拖料式定量給料機性能比較表
2.1.2 皮帶給料機
  皮帶給料機主要由兩端的滾筒、中間多組托輥及緊套在滾筒、托輥上下的閉合輸送皮帶組成,在水平方向或接近水平方向輸送散裝物料 (見圖2-2)。物料從料斗以剪切力拖出并輸送到卸料處的定量皮帶秤上。適用于輸送以剪切力拖出的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨損性物料,如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。
圖 2-2 皮帶給料機gUM廣州南創電子科技有限公司
圖 2-2 皮帶給料機
  皮帶給料機的皮帶移動緩慢時,無需卸料導流板即可簡單過渡到定量皮帶秤入口;對于高的皮帶速度 (例如 1.0~4.0m/s),卸料導流板是必需的。
2.1.3 螺旋給料機
  螺旋給料機有一個固定在軸上鋼制的螺旋物,當軸在管狀結構內旋轉時,它從料倉以剪切方式拖出物料并通過旋轉的螺旋葉片將物料輸送到卸料點下方的定量皮帶秤上 (見圖 2-3)。物料輸送方向為水平或傾斜,往往是以低線性移動速度工作。適用于無粘性的干粉狀、粒狀和小塊狀物料,如水泥、粉煤、
石灰、糧食等,其特點是結構簡單、密封性好、橫截面尺寸小、工作可靠、制造成本低,可正向、逆向兩個方向輸送物料,但存在下料的脈動。
gUM廣州南創電子科技有限公司
圖 2-3 螺旋給料機gUM廣州南創電子科技有限公司
圖 2-3 螺旋給料機
  通常情況下,采用標準螺紋的螺旋給料機的下料脈動,定量皮帶秤是可以接受的。而采用短螺距螺旋和雙螺距螺旋的給料機可以降低下料的脈動,更適用于要求給料性能穩定的定量皮帶秤。通常螺旋給料機的最高轉速可以達到 40r/min,一般在 20r/min 的轉速。
2.1.4 葉輪給料機
  葉輪給料機是一種旋轉式給料機,又稱星形給料機、星形閥、回轉下料器,它有一個固定在上下法蘭之間的圓筒形結構,圓筒內的旋轉軸上安裝有多個葉片。上下法蘭通常在同一直線上,但可以被偏置。當葉輪由傳動機構驅動在圓筒內旋轉時,上部料倉落下的物料便由進料口進入葉輪格室,并隨著葉輪的轉動而被送至卸料口排出,輸送到卸料口下方的定量皮帶秤上 (見圖 2-4)。
 
圖 2-4 葉輪給料機
葉輪給料機具有連接平穩、結構緊湊、卸料徹底、鎖氣性能好等特點,主要用于干燥粉狀或小顆粒物料,如煙塵、水泥、煤粉及其他干燥物料的給料。葉輪給料機設計時葉片與和圓筒形外殼之間的間隙很小,可以保證物料入口處和出口處之間良好的氣密性。彈性葉輪給料機采用彈性轉子,氣密性更好。葉輪給料機的轉速很少超過30r/min,否則旋轉葉片和外殼的磨損將使調節控制性能差并導致物料和空氣的泄漏,對于高磨損性物料,葉輪給料機的轉速應更低一些。
2.1.5 埋刮板給料機
  埋刮板給料機由可折式封閉斷面的機槽、刮板鏈條、驅動裝置和拉緊裝置等部件組成,物料由鏈條驅動刮板在外殼底部沿水平方向移動,然后輸送到卸料點下方的定量皮帶秤上,返回鏈條騎在上述輸送鏈之上。物料可以水平輸送、傾斜輸送甚至垂直輸送。可輸送粉狀、小顆粒及小塊狀物料,如煤粉、碎煤、煙灰、炭黑碳酸氫銨、礦粉、糧食等,在輸送過程中,刮板鏈條埋于被輸送的物料中,故稱為“埋刮板給料機” (見圖2-5)。埋刮板給料機具有體積小、密封性強、剛性好、工藝布置靈活、安裝維修方便、并能多點加料和多點卸料等優點,但卸料時物料有時洶涌而出,接著又短時中斷,存在下料的脈動。
埋刮板給料機
 
2.1.6 振動給料機
  振動給料機是由給料槽、激振器、吊掛點、傳動裝置等組成,利用振動器中的偏心塊旋轉產生離心力,使振動器、給料槽等可動部分作強制的振動,可將塊狀、顆粒狀物料從料倉中均勻、定時、連續地給到卸料點下方的定量皮帶秤(見圖 2-6)。振動給料機具有體積小、重量輕、結構簡單、安裝維修方便、
耗電少、效率高,給料能力大等優點,但給料穩定性稍差。
 
 振動給料機
 
2.2 工藝料倉的物料啟閉閘門
  雖然工藝料倉不屬定量皮帶秤考慮的范圍,但這些料倉的高度可以是幾米至數十米,通常要求配備物料啟閉閘門執行日常維護以及定量皮帶秤標定等工作。這些閘門可以是閘板式、刀式或棒條式。閘板式 (見圖 2-7) 較為多見,水平安裝在工藝料倉之下,給料時打開,定量皮帶秤日常維護或標定時關閉,但不宜作為物料流量控制用。閘板式閘門常常會因物料料柱的重壓不易打開,閘板也易變形板,物料為塊狀時關閉困難,常用于顆粒狀、干燥的粉狀物料。
工藝料倉的物料啟閉閘門
 
  刀式閘門有一個半圓形閥體在圓形閥座內滑動,當打開時,閘門形成一個圓孔,當關閉時,圓孔封閉。
  棒條式閘門又稱插棒閥,由多根帶把手的圓形鋼棒并排排列,鋼棒可在一個圓形的開口內滑動,結構有單層式、雙層式兩種,料倉下口尺寸較大時,還可在下口的兩側插入鋼棒。閘門打開或關閉是用把手拉出或插入一根一根長棒,相對于水平閘板閥要方便和可靠得多,用力也小得多,棒條式閘門較為適合塊粒狀物料、粉末狀物料使用。其結構簡單、易操作、無卡阻,可隨時控制物料流量,對物料泄漏量要求不高時,可作為關斷閥使用。也可以配合閘板式閘門使用,以閘板式閘門作為關斷閥使用,而棒條式閘門作為流量大小的手動控制閥 (見圖 2-8)
工藝料倉的物料啟閉閘門
 
2.3 進料斗
  定量皮帶秤通常在其給料段的上方安裝有進料斗,進料斗及其附屬設備須根據物料特性選擇,通常有以下四種選型,圖 2-9 適合于一般可自由流動的散狀物料或以較大塊度為主的物料,其結構簡單、制造容易,價格低廉,應用最多。
 進料斗gUM廣州南創電子科技有限公司
 
 
  圖 2-10 為帶倉壁振動器的進料斗,適合于流動性差的粘滯性粉、粒狀物料,進料斗上裝有倉壁振動器,需要時,啟動倉壁振動器以幫助物料正常下料。
   帶倉壁振動器的進料斗         
 
  圖 2-11 為帶攪拌器的進料斗,適合于易起拱的粘滯性粉、粒狀物料,常采用攪拌葉輪,以幫助物料落入進料斗。
帶攪拌器的進料斗
 
  圖 2-12 適合于流動性極好的傾瀉性物料,如含水量極低的煙塵、粉煤、水泥廠入窯生料等應選可調速的葉輪給料機、螺旋給料機或流量控制閥,在定量皮帶秤進料點的上方,還帶加長穩流室,提供加大的緩沖空間,穩流室內部裝有多塊擋料板、多根吊掛的鏈條等,主要起防沖跑料、防揚塵和整理料流的作用。在水泥行業使用流量控制閥時,多使用空氣助卸方式使粉狀物料流態化,以提高流量控制閥的控制性能。空氣助卸方式是在粉狀物料料倉底部加環路充氣管充氣,或在流量控制閥后加空氣整流密封箱充氣。
自由流動散狀物料的進料斗
 
  為了使進料斗維持穩定均勻的料流,在進料斗下部的開口設計時,沿皮帶運行方向應該有一個朝外的錐度,推薦值是 5%,這個錐度可使運行力矩減少 20%。在進料斗與皮帶的接觸面上也有一個沿皮帶運行方向向上的 3%的錐度,也可減少啟動力矩和運行力矩 (見圖 2-13)。進料斗側壁與水平線的傾角分別推薦為 70°~75°和 60°
進料斗推薦配置圖
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