螺旋秤應(yīng)用中存在的問(wèn)題及處理

  摘要：螺旋秤是一種應(yīng)用較為廣泛的粉、粒狀物料連續(xù)給料計(jì)量設(shè)備。由于多方面的原因，當(dāng)今許多螺旋秤運(yùn)行不夠穩(wěn)定可靠、計(jì)量控制精度較低。筆者根據(jù)長(zhǎng)期研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐，比較全面系統(tǒng)的對(duì)螺旋秤的發(fā)展，技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用中的問(wèn)題做以深入概要的介紹。希望對(duì)螺旋秤的設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)應(yīng)用提供參考，希望和同行交流商討。

  0  前言

  螺旋秤（又稱螺旋稱重給料機(jī)等），是在管螺旋給料機(jī)的基礎(chǔ)上，采用恒速定量給料秤的工作原理，集給料輸送、稱重計(jì)量和定量給料控制功能為一體，機(jī)電一體化連續(xù)動(dòng)態(tài)給料計(jì)量設(shè)備。螺旋秤的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜，設(shè)備高度小、便于安裝布置，料流系統(tǒng)完全密閉，沒(méi)有揚(yáng)塵跑料污染問(wèn)題，對(duì)環(huán)境和物料適應(yīng)性較強(qiáng)、工作可靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便。廣泛地應(yīng)用于建材、冶金、化工、電力和輕工等工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)。尤其在粉煤灰、窯灰、礦粉、物料添加劑和磷肥等非黏滯性粉粒體物料計(jì)量和配料控制方面有較廣泛地應(yīng)用。但是，由于螺旋秤的結(jié)構(gòu)和特殊的工作機(jī)理，做好選好和用好并非容易。尤其在要求精度和穩(wěn)定性較高的使用場(chǎng)合，更需十分注意。本文通過(guò)對(duì)螺旋秤的發(fā)展，工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)全面概要介紹，希望對(duì)螺旋秤的設(shè)計(jì)、選用和使用提供有益的參考。

  1 發(fā)展概況

  早在上個(gè)世紀(jì)70年代，山西某磷肥廠和湛江某化工廠等單位，基于生產(chǎn)實(shí)際的需求開(kāi)始研發(fā)和試用螺旋秤。1973年山西某磷肥廠設(shè)計(jì)人員就與筆者商討以管螺旋給料機(jī)為基礎(chǔ)，采用懸臂式恒速定量給料秤的工作原理，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)螺旋秤的技術(shù)問(wèn)題。但在建材行業(yè)直到80年代，中國(guó)建材研究院才實(shí)際起步研發(fā)螺旋秤，于1984年9月在建材行業(yè)首先通過(guò)技術(shù)鑒定，并用在浙江某水泥廠的煤粉計(jì)量系統(tǒng)。隨之許多計(jì)量設(shè)備制造廠家相繼設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了螺旋秤，并逐步推廣應(yīng)用。但是，直到90年代末，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用的螺旋秤，基本都屬于秤體重量自相平衡結(jié)構(gòu)的“短螺旋秤”。計(jì)量螺旋的進(jìn)出料口間距（以下通稱螺旋長(zhǎng)度）一般只有1.1m左右。給料螺旋有的稍長(zhǎng)一些，但總體都很短。螺旋葉徑主要有ф250mm和ф300mm等少量幾種，螺旋間隙較大。稱重傳感器多采用下壓安裝方式。稱重控制器在七、八十年代多采用電動(dòng)單元儀表組合或以分立元件為主的單機(jī)控制儀表，90年代以后開(kāi)始采用以初級(jí)單片機(jī)或PC機(jī)為核心的稱重顯示控制器。其采樣速度較低、數(shù)量較少，功能不強(qiáng)、操作調(diào)整較為麻煩。在生產(chǎn)使用中，常常零點(diǎn)波動(dòng)較大、計(jì)量精度較低、穩(wěn)定可靠性較差，更主要由于螺旋過(guò)短，使之瞬時(shí)采樣量過(guò)少，料流穩(wěn)定性差，信號(hào)波動(dòng)變化較大。尤其當(dāng)物料流動(dòng)性很好和倉(cāng)壓波動(dòng)變化較大時(shí)，容易發(fā)生沖跑料自流，破壞生產(chǎn)正常運(yùn)行。在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，螺旋管振蕩沖擊較大，經(jīng)常造成稱重傳感器損壞，使螺旋秤的推廣應(yīng)用受到很大限制。到上個(gè)世紀(jì)90年代末期，尤其在21世紀(jì)以后，針對(duì)短螺旋秤在使用中的問(wèn)題，紛紛開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)螺旋秤體重量非自相平衡的“長(zhǎng)螺旋秤”。一般螺旋長(zhǎng)度是螺旋葉徑的8~12倍，大多都取10倍左右。從而對(duì)料流可以有效控制，大大的減少?zèng)_料跑料自流問(wèn)題，負(fù)荷測(cè)量采樣量增大。測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性明顯提高。隨著微電子技術(shù)快速發(fā)展，電子元件功能和質(zhì)量的提高，高性能CPU和PLC模塊廣泛使用，新一代高功能高可靠性稱重控制器不斷問(wèn)世，部分技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備制造廠商對(duì)給料螺旋和計(jì)量螺旋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以“量身定做”的方式，根據(jù)具體物料的流量、物料性質(zhì)、使用要求選擇設(shè)計(jì)螺旋規(guī)格、長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)。如采用防堵變距螺旋、防沖料阻流螺旋、鎖風(fēng)溢流螺旋、穩(wěn)流雙葉螺旋等有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)。以減少堵料、卡料和沖跑料自流等不穩(wěn)定問(wèn)題。使螺旋秤的穩(wěn)定可靠性和計(jì)控精度有顯著提高，為螺旋秤廣泛的應(yīng)用提供了良好基礎(chǔ)。

  2 系統(tǒng)組成和工作原理

  螺旋秤主要由預(yù)給料的給料螺旋（也可以采用葉輪給料機(jī)等預(yù)給料設(shè)備）、稱重螺旋（或稱計(jì)量螺旋）、稱重傳感器、稱重控制器、變頻調(diào)速器和電氣控制柜等部分組成。給料螺旋是系統(tǒng)被控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)螺旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)控制給料量，使計(jì)量螺旋達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的瞬時(shí)流量。計(jì)量螺旋恒速運(yùn)行，通過(guò)測(cè)重點(diǎn)的稱重傳感器測(cè)量螺旋管內(nèi)瞬時(shí)物料負(fù)荷，并把物料重力轉(zhuǎn)化成比例的電信號(hào)輸入控制器，控制器通過(guò)信號(hào)處理、運(yùn)算、流量顯示和根據(jù)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制物料流量。

  所以，螺旋秤的瞬時(shí)流量Qt為：

  式中：K——修正系數(shù)（通稱稱重系數(shù)）由系統(tǒng)調(diào)試時(shí)確定的常數(shù)；

  ｑt——計(jì)量螺旋的瞬時(shí)物料線負(fù)荷，kg/m；

  ｖｔ ——計(jì)量螺旋內(nèi)瞬時(shí)料流線速度，m/s。

  由于螺旋內(nèi)實(shí)際料流速度無(wú)法直接測(cè)量，只能以螺旋轉(zhuǎn)速n來(lái)代表，但螺旋轉(zhuǎn)速n與料流線速度V往往不能保持恒定線性關(guān)系，為了保障料流速度與螺旋轉(zhuǎn)速關(guān)系基本穩(wěn)定，計(jì)量螺旋轉(zhuǎn)速必須恒定不變，（這是計(jì)量螺旋采用恒速運(yùn)行的基本原因）從而以n代表V值。即；V(n)也為常數(shù)。所以，稱重傳感器測(cè)量的物料負(fù)荷信號(hào)即可代表螺旋秤的瞬時(shí)流量。即：

  式中K0為綜合修正系數(shù)或稱綜合稱重系數(shù)。從而，t0到t1時(shí)間中螺旋秤的累計(jì)流量即為：

  計(jì)量螺旋的瞬時(shí)流量測(cè)量值Qt輸入稱重控制器，經(jīng)過(guò)與生產(chǎn)要求的設(shè)定流量值的比較運(yùn)算?？刂破鞲鶕?jù)運(yùn)算的偏差大小和方向，通過(guò)變頻調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)給料螺旋的轉(zhuǎn)速，從而改變給料速率，并使之趨近和達(dá)到設(shè)定流量目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)定量給料控制。

  3  螺旋秤的分類及其特點(diǎn)

  螺旋秤的分類和方法尚沒(méi)見(jiàn)到國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和資料介紹。筆者認(rèn)為螺旋秤的電氣控制設(shè)備，與定量給料（機(jī)）秤等連續(xù)給料計(jì)量設(shè)備基本類似和通用，螺旋秤的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在秤體結(jié)構(gòu)方面。所以，主要根據(jù)螺旋秤體的結(jié)構(gòu)形式、支承安裝方式分類。前文曾把螺旋秤分為”短螺旋秤”和“長(zhǎng)螺旋秤”，由于短螺旋秤現(xiàn)在已較少選用。所以，以下主要針對(duì)長(zhǎng)螺旋秤的分類說(shuō)明。

  3.1 懸浮吊掛支承和支座支承方式

  計(jì)量螺旋秤的支承安裝方式主要分為:懸浮吊掛方式(如圖1)和支座支承安裝方式(如圖2)兩種。

  懸浮吊掛安裝秤體又可分為兩種：一種是在三條繞性吊件中均設(shè)稱重傳感器，即其前端（出料端）設(shè)一只稱重傳感器，后端（進(jìn)料端）設(shè)兩只稱重傳感器，(如圖1) 。螺旋秤體整體吊掛稱重，故稱“全荷式螺旋秤”。另一種是后端兩吊件中不設(shè)稱重傳感器，只在前端吊件中設(shè)一只稱重傳感器，稱“懸臂式吊裝螺旋秤”（如圖２b）。為了保障螺旋秤體位置穩(wěn)定，后端兩條撓性吊件需與鉛直方向呈6°~10°角向外傾斜安裝。如果吊件中不設(shè)稱重傳感器時(shí)，吊件與鉛直方向向外傾斜呈15O角左右更好，以使螺旋秤體位置更加穩(wěn)定。

  懸吊安裝螺旋秤，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，應(yīng)用較多。但由于螺旋秤體的左右、前后方向處于自由浮動(dòng)狀態(tài)。所以，對(duì)震動(dòng)很敏感，要求承重吊掛點(diǎn)基礎(chǔ)十分穩(wěn)固、基點(diǎn)和周邊無(wú)明顯震動(dòng)，必要時(shí)需在吊掛基點(diǎn)設(shè)置減震措施，秤體前后左右方向嚴(yán)禁外力干擾。目前全荷式螺旋秤吊掛點(diǎn)的位置常常不夠講究，稱重系統(tǒng)皮重較大，物料負(fù)荷信號(hào)較小，影響稱重靈敏度。進(jìn)料口中料柱負(fù)荷波動(dòng)變化和進(jìn)料沖擊對(duì)計(jì)量精度有明顯影響，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)足夠重視。懸臂式吊掛螺旋秤后端兩掛點(diǎn)設(shè)計(jì)在進(jìn)料口中心兩側(cè)，吊件上不設(shè)稱重傳感器，只做為螺旋秤體的支撐點(diǎn)。從而平衡掉部分皮重，進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化和進(jìn)料沖擊完全由支撐點(diǎn)承受，對(duì)計(jì)量精度基本沒(méi)有影響。由于后端兩吊掛件向外傾斜角度較大，有利于螺旋秤體位置穩(wěn)定。前端稱重吊掛點(diǎn)設(shè)在負(fù)荷最大的黃金測(cè)量點(diǎn)上，只設(shè)一只稱重傳感器，有利于負(fù)荷信號(hào)更大，靈敏度較高，稱重測(cè)量穩(wěn)定可靠性更高。所以，懸臂式吊掛螺旋秤有更多的優(yōu)越性。

  支座支承螺旋秤，如圖2a圖所示。有軸承（包括軸耳）支承和簧片支承兩種。支座支承螺旋秤體位置穩(wěn)固、抗震穩(wěn)定性好，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，前端只設(shè)一只稱重傳感器，在負(fù)荷測(cè)量方面，具有前文懸臂式吊掛螺旋秤的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。但設(shè)備結(jié)構(gòu)和安裝相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格提高?；善С薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不怕粉塵、抗震和減震性好，靈敏度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，不需維護(hù)，尤其X結(jié)構(gòu)簧片，兩片承載均衡，對(duì)進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化和進(jìn)料沖擊更不敏感，長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠性高。但對(duì)簧片的材質(zhì)和加工質(zhì)量要求較高，否則可能產(chǎn)生負(fù)面作用?？傊ёС械穆菪討?yīng)屬優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方式。

  3.2 稱重傳感器的安裝方式

  短螺旋秤和許多支座支承螺旋秤多采用直壓安裝稱重傳感器。由于螺旋秤體較重，慣性矩較大，工作時(shí)容易發(fā)生振顫。所以，直壓安裝容易造成稱重傳感器壓頭承受過(guò)大的沖擊振動(dòng)和碾壓摩擦損壞。壓力作用線也容易偏心，使負(fù)荷測(cè)量產(chǎn)生水平分力，從而影響測(cè)量精度。而拉式安裝稱重傳感器，始終保證重力作用線通過(guò)稱重傳感器受力中心，不會(huì)產(chǎn)生水平分力，更不會(huì)發(fā)生振動(dòng)摩擦損壞稱重傳感器。所以，吊掛安裝和筆者設(shè)計(jì)的支座支承螺旋秤均采用拉式安裝稱重傳感器。如果基礎(chǔ)和環(huán)境有明顯震動(dòng)，建議在吊掛件基點(diǎn)設(shè)置減震塊克服震動(dòng)影響。

  4  影響計(jì)量精度的主要原因和解決對(duì)策

  螺旋秤是一種連續(xù)給料計(jì)量控制的動(dòng)態(tài)計(jì)量設(shè)備，影響計(jì)量精度的基本因素有負(fù)荷測(cè)量誤差、速度（位移）影響誤差、環(huán)境影響誤差、信號(hào)處理傳輸誤差和試驗(yàn)操作誤差。其中影響最大、最不穩(wěn)定的是負(fù)荷測(cè)量、速度和環(huán)境影響誤差。以下主要對(duì)這三方面誤差產(chǎn)生的原因和解決對(duì)策概要介紹。

  4.1 負(fù)荷測(cè)量誤差

  根據(jù)螺旋秤的工作原理，稱重傳感器測(cè)量的瞬時(shí)負(fù)荷信號(hào)即代表螺旋秤的瞬時(shí)流量?？梢?jiàn)，負(fù)荷測(cè)量精度是影響螺旋秤計(jì)量精度的關(guān)鍵因素之一。螺旋秤的皮重較大，瞬時(shí)負(fù)荷采樣量較小，及特殊的工作原理和結(jié)構(gòu)，情況較為復(fù)雜，影響負(fù)荷測(cè)量的因素較多。深入具體的了解原因，采用科學(xué)合理的對(duì)策是保障良好測(cè)量精度的必要措施。

  （1）螺旋秤間隙和黏附物料的影響。螺旋管內(nèi)徑較小，相對(duì)長(zhǎng)度較大，因此螺旋管內(nèi)壁一般均不加工。另一方面，螺旋軸葉在焊接過(guò)程容易發(fā)生變形。所以，螺旋間隙普遍較大。從而在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)造成螺旋管內(nèi)壁黏附不動(dòng)和緩動(dòng)的料層和竄料回流。黏附的料層厚度和竄料程度，隨著表面粗糙度，間隙大小和物料的水分、黏度、流動(dòng)特性不同而隨機(jī)變化。造成螺旋秤的皮重零點(diǎn)發(fā)生變化，從而影響螺旋秤計(jì)量精度。如德國(guó)布拉本德（Brabender Technologie）公司介紹：對(duì)于螺旋葉徑為250mm的螺旋秤，當(dāng)螺旋間隙達(dá)到4mm時(shí)，造成的測(cè)量不確定度會(huì)超過(guò)6%。

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  其次，螺旋秤經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，由于螺旋軸葉表面較為粗糙，也容易黏附物料。黏附程度隨著物料的水分、黏附性和運(yùn)行狀態(tài)不同而變化，導(dǎo)致螺旋秤零點(diǎn)波動(dòng)變化。從而影響螺旋秤的計(jì)量精度和穩(wěn)定性。對(duì)于小流量的螺旋秤影響尤為明顯。因此，螺旋秤體的設(shè)計(jì)加工盡力精細(xì)，力求盡量小的螺旋間隙，盡量保持物料性質(zhì)和運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定。尤其重要的是經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定和校正，這是在要求使用精度較高的場(chǎng)合必要和有效措施。

  （2）進(jìn)料口中料柱負(fù)荷變化、下料沖擊和偏析的影響。當(dāng)下料狀態(tài)和流量波動(dòng)變化時(shí)，進(jìn)料口中料柱負(fù)荷隨之變化、下料沖擊和偏析均使螺旋秤承受附加載荷，從而可能導(dǎo)致螺旋秤零點(diǎn)波動(dòng)變化。對(duì)于全荷式螺旋秤這種影響更不能忽視的。但對(duì)于懸臂支承結(jié)構(gòu)螺旋秤由于后端不設(shè)置稱重傳感器，進(jìn)料口料柱負(fù)荷和下料沖擊基本由支點(diǎn)承受。所以，對(duì)計(jì)量精度基本沒(méi)有影響。在計(jì)量螺旋的進(jìn)料口縱向尺寸較大時(shí)，容易產(chǎn)生進(jìn)料負(fù)荷偏載，即進(jìn)料口中心線兩側(cè)進(jìn)料量的負(fù)荷不等。造成零點(diǎn)波動(dòng)。但是，在采用不過(guò)大的圓形進(jìn)料口時(shí)，基本不存在偏析影響。

  （3）計(jì)量螺旋秤體上積灰、積料的影響。螺旋秤是基于恒速定量給料秤工作原理設(shè)計(jì)的。不論全荷結(jié)構(gòu)或懸臂結(jié)構(gòu)，整個(gè)螺旋秤體都是稱重測(cè)量區(qū)域。秤體上任何部位重量變化都會(huì)導(dǎo)致皮重和零點(diǎn)變化，影響計(jì)量精度。所以，系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)整好，秤體任何部位都不得積灰、積料和重量變化。生產(chǎn)使用過(guò)程必須精細(xì)維護(hù)，每班都要及時(shí)清除秤體上的積灰、積料和檢查軟連接狀態(tài)，如果減速機(jī)加油等造成秤體重量變化，必須重新進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定和零點(diǎn)調(diào)整。

  （4）軟連接狀態(tài)影響。由于整個(gè)計(jì)量螺旋秤體都是稱重測(cè)量區(qū)域。所以，計(jì)量螺旋進(jìn)出料口必須與上下設(shè)備的出進(jìn)料口保持良好的軟連接狀態(tài)。保障秤體自由不受附加外力干擾狀態(tài)。但是，看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)大多數(shù)螺旋秤往往沒(méi)有很好解決。大多數(shù)螺旋秤與上下設(shè)備進(jìn)出料口尺寸相等，采用帆布等柔性材料簡(jiǎn)單包扎，軟接頭很短（多為100mm左右或更短），上下連接過(guò)緊。尤其在工作一段時(shí)間后，由于物料在帆布軟接頭上黏附、潮結(jié)、堆積、使軟接頭逐漸膨脹變短、拉緊、硬化，失去軟連接的作用，秤體失去上下自由度，也就失去稱重測(cè)量功能。這已成為長(zhǎng)期困擾螺旋秤正常計(jì)量控制的難題。為此，筆者參考德國(guó)相關(guān)設(shè)備技術(shù)，設(shè)計(jì)了帶套的新型結(jié)構(gòu)軟接頭（國(guó)家專利技術(shù)）。軟接頭的內(nèi)套減少了物料與軟接頭帆布的接觸，黏附、堆積，包扎簡(jiǎn)單密封可靠，長(zhǎng)度在150mm左右（出料口軟接頭可更長(zhǎng)些），實(shí)踐證明能長(zhǎng)期保持良好軟連接狀態(tài)，克服了軟連接失效問(wèn)題。

  4.2 速度影響誤差

  （1）由于計(jì)量螺旋中的物料流速無(wú)法直接測(cè)量，只能以螺旋（或拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速代表。且為了保障螺旋轉(zhuǎn)速與物料流速保持穩(wěn)定的同步關(guān)系，計(jì)量螺旋采用恒速運(yùn)行。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，物料是按著螺旋付傳動(dòng)原理運(yùn)行，靠摩擦作用按螺旋形軌跡向前運(yùn)動(dòng)，物料既有縱向速度也有橫向速度。又由于螺旋間隙的存在，料流中會(huì)產(chǎn)生靜止不動(dòng)料層和竄料回流。雖然，螺旋轉(zhuǎn)速與物流速度同步運(yùn)行，但有時(shí)沒(méi)有恒定的線性關(guān)系。即物料流速不僅僅取決螺旋轉(zhuǎn)速，還與物料粒度、水分、黏附性、流動(dòng)狀態(tài)和物料的填充系數(shù)、倉(cāng)壓大小、給料狀態(tài)等因素密切相關(guān)。當(dāng)供給料和物料性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生速度變化誤差，從而產(chǎn)生計(jì)量誤差。這是螺旋秤的基本特性和“先天不足”,只有保持工況穩(wěn)定來(lái)克服。

  （2）計(jì)量螺旋雖然設(shè)定為恒速運(yùn)行。但是，由于物料負(fù)荷、電網(wǎng)頻率和電壓等條件波動(dòng)變化，螺旋轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生變化，不能保持恒定。如；電網(wǎng)頻率發(fā)生1HZ變化，螺旋轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生2%的變化，物料流速隨之變化，便產(chǎn)生明顯的計(jì)量誤差。在使用精度要求較高的生產(chǎn)場(chǎng)合，自然不能忽略。為此，有些設(shè)備生產(chǎn)廠家在系統(tǒng)中設(shè)置測(cè)速機(jī)構(gòu)，進(jìn)行速度補(bǔ)償。但是，增設(shè)螺旋轉(zhuǎn)速測(cè)量，雖然可能有助于改善計(jì)量精度。可是，由于螺旋轉(zhuǎn)速與料流速度往往沒(méi)有穩(wěn)定的線性關(guān)系，對(duì)計(jì)量精度提高往往作用不大。筆者認(rèn)為設(shè)置變頻調(diào)速器控制，螺旋轉(zhuǎn)速保持高度恒定，使物料流速穩(wěn)定，對(duì)于保障計(jì)量精度有更好的作用。

  （3）在螺旋秤料流負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，物料填充系數(shù)隨之發(fā)生變化。從而導(dǎo)致物料運(yùn)行阻力和竄料情況變化，造成綜合料流速度變化，促使螺旋秤產(chǎn)生線性誤差。試驗(yàn)證明有時(shí)線性誤差可達(dá)20%以上?？梢?jiàn)，螺旋秤在流量基本不變的狀態(tài)下運(yùn)行，可以達(dá)到更好的計(jì)量精度。因此，系統(tǒng)標(biāo)定調(diào)整時(shí)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選在實(shí)際使用量程范圍。如果實(shí)際使用量程變化較大，應(yīng)采用具有線性校正功能的稱重控制器，并對(duì)各使用量程分別進(jìn)行標(biāo)定和參數(shù)調(diào)整，以克服線性誤差。本公司已設(shè)計(jì)了具有線性校正功能的稱重控制器。但目前國(guó)內(nèi)外具有線性校正功能的稱重控制器尚少，需注意選擇。

  4.3 環(huán)境影響誤差

  環(huán)境影響系指計(jì)量設(shè)備的周邊環(huán)境和配套工藝設(shè)備對(duì)螺旋秤計(jì)量精度產(chǎn)生的影響。如：設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的溫度及溫度變化、相對(duì)濕度、電源電壓和頻率、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和供給料、卸出料工況狀態(tài)等等。其中影響較大，經(jīng)常發(fā)生的是上級(jí)供料料倉(cāng)的卸料狀態(tài)、螺旋秤卸出料處的氣壓環(huán)境和周邊電磁場(chǎng)強(qiáng)度影響。以下主要就這三個(gè)方面作以介紹說(shuō)明。

  （1）料倉(cāng)卸料狀態(tài)的影響。螺旋秤一般多由中間倉(cāng)直接供料。料倉(cāng)保持連續(xù)、平穩(wěn)和可控制的卸料是螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行和保持良好計(jì)量精度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵條件之一。但在料倉(cāng)設(shè)計(jì)和選用時(shí)，其卸料狀態(tài)對(duì)計(jì)量精度影響往往不被重視。生產(chǎn)實(shí)踐證明由于料倉(cāng)卡堵料、沖跑料造成螺旋秤不能穩(wěn)定正常運(yùn)行、計(jì)量精度不能保證的情況屢見(jiàn)不鮮。尤其在設(shè)有氣體助流和粉煤灰、窯灰等流動(dòng)性極好的粉體物料計(jì)量控制系統(tǒng)更為常見(jiàn)。所以，粉體料倉(cāng)應(yīng)盡量不采用氣體助流方式卸料，而靠物料自重自然卸料。如果必須采用氣體助流方式卸料，必須做好下游排氣、氣料分流疏導(dǎo)措施。料倉(cāng)的設(shè)計(jì)和控制，對(duì)其卸料狀態(tài)起決定性作用，必須充分重視。但其超出了本文內(nèi)容，必要時(shí)請(qǐng)參閱筆者撰寫(xiě)的“粉體料倉(cāng)的卸料問(wèn)題”（見(jiàn)《水泥》2014，N0₃）一文和相關(guān)資料。

  （2）螺旋秤卸料口氣壓的影響。螺旋秤卸料口處最好為微負(fù)壓環(huán)境，以利于順暢卸料。如果有較大正壓氣流時(shí)，螺旋管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生反風(fēng)和堵料現(xiàn)象。從而破壞螺旋秤正常運(yùn)行和計(jì)量精度，必須及時(shí)解決。

  （3）周邊電磁場(chǎng)的影響。螺旋秤的電氣儀表設(shè)備，必須遠(yuǎn)離和避免強(qiáng)電磁場(chǎng)影響。尤其有些使用現(xiàn)場(chǎng)采用大功率變頻器和電力設(shè)備較多，布置密集容易對(duì)螺旋秤信號(hào)線路和儀表產(chǎn)生干擾。在現(xiàn)場(chǎng)工藝布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)足夠重視，力求遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)，并嚴(yán)格按使用說(shuō)明書(shū)要求，做好科學(xué)布線、走線和屏蔽、接地。如果發(fā)現(xiàn)干擾現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)查找原因和處理。

  5 螺旋秤的優(yōu)化設(shè)計(jì)

  從前文可見(jiàn)影響螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行和計(jì)量精度的因素較多，也是當(dāng)今許多運(yùn)行中的螺旋秤不穩(wěn)定計(jì)量精度較低的基本原因。但實(shí)踐證明只要科學(xué)選型、正確安裝和精心的維護(hù)可以實(shí)現(xiàn)在較高計(jì)量精度狀態(tài)下穩(wěn)定正常運(yùn)行，可以滿足絕大多數(shù)用戶的使用要求。首先，正確的選用和優(yōu)化設(shè)計(jì)是用好螺旋秤的技術(shù)基礎(chǔ)。從筆者設(shè)計(jì)的LGC型螺旋秤的特點(diǎn)，可以對(duì)螺旋秤的優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得借鑒和參考。

  LGC型螺旋秤的主要特點(diǎn)

  LGC型螺旋秤，是在充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成果基礎(chǔ)上，融合長(zhǎng)期研發(fā)應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)普通螺旋秤的缺點(diǎn)和不足，創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的持有國(guó)家專利技術(shù)的新一代產(chǎn)品。除了具有普通螺旋秤的優(yōu)點(diǎn)外，還有以下特點(diǎn)：

  （1）規(guī)格齊全系列化。螺旋直徑從ф80mm到ф500mm十幾種規(guī)格，給料能力從0.5m³/h到220m³/h，是國(guó)內(nèi)規(guī)格最全的廠家之一。訂貨時(shí)與用戶密切溝通配合。螺旋結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度需要根據(jù)實(shí)際物料性質(zhì)和工藝條件“量身定做”，才能充分滿足用戶的需求。不但要為用戶提供先進(jìn)實(shí)用的產(chǎn)品，還要由資深專家提供系統(tǒng)優(yōu)化方案，為選好用好技術(shù)設(shè)備提供支持。

  （2）給料螺旋根據(jù)實(shí)際物料性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)選用與之相適應(yīng)的變距螺旋、阻流螺旋、溢流螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)以及螺旋長(zhǎng)度。從而保障料流通暢和更平穩(wěn)。根據(jù)進(jìn)料口長(zhǎng)度采用通用螺旋或變徑螺旋新技術(shù)，確保料倉(cāng)卸料均衡穩(wěn)定不偏析。

  （3）給料螺旋設(shè)有較大的矩形進(jìn)料口和圓形出料口，計(jì)量螺旋進(jìn)出料口都為圓形，從而有利于進(jìn)料更順暢，安裝連接更簡(jiǎn)單方便可靠，有利于設(shè)備布置自由方便。根據(jù)使用要求設(shè)置沉降室和排風(fēng)口，減少雜物卡堵，方便事故處理、維護(hù)和消除正壓反風(fēng)影響。

  （4）獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)的X簧片支承結(jié)構(gòu)（國(guó)家專利技術(shù)）確保計(jì)量螺旋位置穩(wěn)固，不會(huì)產(chǎn)生縱向和橫向浮動(dòng)?？拐鸱€(wěn)定性好、測(cè)力靈敏度高、無(wú)磨損，不受粉塵影響，長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。支撐點(diǎn)通過(guò)進(jìn)料口中線，顯著減少皮重影響，有效的克服進(jìn)料沖擊、料柱負(fù)荷波動(dòng)和進(jìn)料偏析等影響。有利于零點(diǎn)穩(wěn)定，明顯優(yōu)于懸掛和軸承支撐安裝方式。

  （5）采用單只高精度拉力傳感器，設(shè)置在黃金測(cè)力點(diǎn)測(cè)重。測(cè)量靈敏度高、負(fù)荷信號(hào)大，重力作用線通過(guò)敏感元件中心，避免水平力影響，避免壓頭受沖擊振打、摩擦損壞，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)可靠性高。

  （6）獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)的軟連接結(jié)構(gòu)（國(guó)家專利技術(shù)），徹底解決了軟接頭在使用中積料、變粗、變短和硬化失效的老大難問(wèn)題，解決了軟接頭在長(zhǎng)期使用中失靈使計(jì)量精度變壞的問(wèn)題。而且新型軟連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封效果好，安裝簡(jiǎn)便、長(zhǎng)期可靠、便于維護(hù)。

  （7）由于螺旋秤的結(jié)構(gòu)和工作方式，固有的非線性誤差較大（可達(dá)20%以上），因此本公司獨(dú)家設(shè)計(jì)的線性校正軟件，解決了螺旋秤線性精度差的問(wèn)題，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，而且操作簡(jiǎn)單，不增加設(shè)備成本。

  （8）采用進(jìn)口原裝名牌變頻調(diào)速器和知名品牌電子元件組裝的電氣控制柜，穩(wěn)定可靠性高，操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

  （9）高精度、高穩(wěn)定可靠智能化HL-820稱重控制器，采用雙CPU高速采樣實(shí)時(shí)控制，模塊化結(jié)構(gòu)，采用SMT工藝、全光電隔離和多重抗干擾技術(shù)，功能強(qiáng)大，抗干擾性強(qiáng)，適應(yīng)性廣?？珊?jiǎn)便的與上位機(jī)、DCS和PLC系統(tǒng)兼容通訊?？蛇m應(yīng)復(fù)雜控制系統(tǒng)。曾受?chē)?guó)內(nèi)外知名專家贊譽(yù)和用戶好評(píng)，是替代進(jìn)口控制器的理想產(chǎn)品，而且價(jià)格低廉，服務(wù)及時(shí)周到。

  6 值得注意的幾個(gè)問(wèn)題

  （1）螺旋秤的選用不僅確定規(guī)格長(zhǎng)度和工作參數(shù)，尚需根據(jù)實(shí)際物料確定螺旋結(jié)構(gòu)形式。所以，用戶與設(shè)備供應(yīng)商需深入具體交流工藝流程、卸料和物料流動(dòng)狀態(tài)等工藝情況。以“量身定做”的方式確定采用變距螺旋、阻流螺旋、雙螺旋、溢流螺旋或變徑螺旋等結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)工況狀態(tài)設(shè)置沉降室、排氣口等，不再千篇一律的采用一種結(jié)構(gòu)形式。

  （2）科學(xué)合理的確定螺旋長(zhǎng)度。為了保障預(yù)給料穩(wěn)定，給料螺旋可適當(dāng)長(zhǎng)些。但給料和計(jì)量螺旋的進(jìn)出料口間距均應(yīng)是螺旋直徑的8~12倍左右。過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致螺旋間隙加大，皮重增加，運(yùn)行質(zhì)量差，甚至需加裝吊軸承，使故障率增加，可靠性變差。但過(guò)短不利于料流穩(wěn)定控制，影響采樣和精度穩(wěn)定。

  （3）料倉(cāng)的連續(xù)、平穩(wěn)、可控的卸料是螺旋秤穩(wěn)定正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。必須保證料倉(cāng)不起拱堵料塌倉(cāng)、不沖跑料自流。盡量避免采用氣體助流卸料。如果采用氣體助流卸料，必須做好排氣、氣料分離、料流控制措施。

  （4）由于整個(gè)螺旋秤體都是稱重部分，任何部分的重量變化和積灰積料都會(huì)對(duì)計(jì)量精度產(chǎn)生明顯影響。所以，必須精細(xì)維護(hù)保持清潔，保持原始狀態(tài)。對(duì)要求計(jì)量精度較高的使用場(chǎng)合，經(jīng)常定期標(biāo)定校正是必要和有效措施。所以，最好設(shè)置在線標(biāo)定倉(cāng)式秤。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 孫秉禮.螺旋秤存在的問(wèn)題和對(duì)策.水泥，1999.（1）

  [2] 孫秉禮，再談螺旋秤存在的問(wèn)題和對(duì)策，水泥，2006，（5）