專利名稱：電子皮帶秤比例配料方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于水泥生產中配料工藝的電子皮帶秤比例配料方法及其裝置。
在水泥等工業生產中，配料精度對產品質量至關重要，所以發展了多種形式的電子皮帶秤，以期提高配比精度。
目前國際上較為先進的調速托輥式電子皮帶秤(參閱《水泥》1987年第5期第24頁)，其特點是，通過托輥和稱重架，利用荷重傳感器采集皮帶上物料的瞬時重量，以調節皮帶速度來穩定其流量。這種秤的結構龐大，價格昂貴，影響計量精度的因素較多，因此中小型水泥廠很難采用。
在國內，較為先進的恒速單懸臂式電子皮帶秤。它適合中小型水泥廠的生產規模。如杭州建材電子設備廠生產的JE-3G型懸臂式皮帶電子秤(參閱其技術說明書)。其特點是采用單懸臂秤體的結構和連續計量的方法，即通過十字簧片，依靠荷重傳感器采集物料流經懸臂部分時的在線重量，以調節給料量的大小來穩定流量，而恒定皮帶運行速度。但這種秤在運行過程中往往由于物料分布不均以至引起物料重心偏移使杠桿比發生變化，因而造成計量誤差。
這一問題在水泥生產中尤為嚴重，因為物料為顆粒狀的，顆粒大小很不均勻。為了克服上述不足，我國專利申請號為CN86207515U的一份專利申請公開了一種微機控制雙懸臂皮帶秤，它采用雙懸臂結構，使物料重量同時作用到二或四個傳感器上。這種秤雖然消除了物料分布不均引起的計量誤差，但由于增設了傳感器，因此傳感器引進的誤差就會增大。
然而，上述各種形式的電子皮帶秤還存在著一些共同的缺點1.物料的重量都不是直接加到荷重傳感器上，而是通過十字簧片的傳遞，因此實際上物料的重量和傳感器的感應量是一種間接關系，雖然十字簧片的彈性在一定程度上能起到吸收振動的作用，但這種傳遞也會引進計量誤差;2.這些皮帶秤雖然都采用微型計算機控制，但并沒有真正有效的解決物料配比的精度問題，由于它們采用同樣的計量裝置去稱配比重量相差懸殊的不同組份物料。
本發明的目的在于對輸送不同組份物料的各臺電子皮帶秤進行連續分段稱重與交替分段稱重的方法，并采用結構簡單的秤體結構和電子控制系統來完成提高物料配比精度的任務本發明的技術構思在水泥生產中，不能真正有效的解決物料配比精度的根本原因在于采用同樣的計量裝置，去稱重量相差懸殊的不同組份的物料。這一點一直被人們忽視了。這樣，即使單臺電子皮帶秤的計量精度很高，但在物料配比相差懸殊以致不同組份的物料所稱重量亦相差懸殊的情況下，主組份物料的計量精度可以好于百分之一，而小組份物料的計量誤差卻會很大。因此，整個配比誤差也就很大。同時較大的物料顆粒會造成給料不準確，對小組份物料也會引進很大的誤差，并會直接加到配比誤差上。
現以a、b、c、d和e五種物料所占比例分別為75%、12%、7%、4.5%和1.5%為例來說明這個問題。其重量比分別為a∶b＝6.25、a∶c＝10.7、a∶d＝16.7、a∶e＝50，不同物料的重量相差如此懸殊在水泥生產的配料中是普遍存在的。若a物料的在線重量為20kg，而b、c、d和e的在線重量分別為3.2kg、1.9kg、1.2kg和0.4kg。若裝置的計量誤差為±50g，雖然物料a的計量誤差為±0.25%，而物料e的計量誤差卻達±12.5%，因此，物料的配比誤差，即R′＝e/a或R＝e/(a+b+c+d+e)的誤差也約為±12.5%。可見同樣精度的計量裝置，當在線重量相差懸殊的情況下，對小組份物料的稱重會造成很大的誤差，因而造成很大的配比誤差。
除了皮帶秤的計量誤差外，在分段稱重時供料不能實時停止也會引起物料計量的誤差。即使可以實時停止供料，小組份物料中的少數大顆粒也會給小組份物料的稱重帶來很大的相對誤差。物料的顆粒大小一般多在20g以下，但少數顆粒可以達到60g或更高。因而即使作到實時停止供料，但若碰上大到50g的大顆粒，那么多一粒或少一粒就會造成約±50g的稱重誤差。這對小組份物料的小量稱重也將造成很大的相對誤差，從而造成很大的配比誤差。而這在水泥生產中幾乎是無法避免的。可見，在這種情況下，單純提高皮帶秤的計量精度，對配比精度的提高是沒有意義的。
本發明采用連續分段稱重與交替分段稱重相結合的方法，提高小組份物料的在線重量，減小計量的相對誤差，從而減小配比誤差。
所謂連續分段稱重與交替分段稱重，就是在給定配比下，對輸送不同組份物料的皮帶秤進行分段給料，分別對每段物料稱重。即用同樣的計量裝置，稱相近的重量，使不同組份物料的每段稱重達到相近的精度，而其配比關系由給料和稱重次數(分段的占空比)的多少來實現。主組份物料的分段稱重是連續的，小組份物料的分段稱重的按序交替進行的。
據此，按皮帶秤的載荷能力和不同物料的配比要求，使各種物料的在線重量盡可能接近的原則，建立了連續分段稱重與交替分段稱重技術。
為實施上述技術構思，將輸送不同組份物料的電子皮帶秤與電子控制系統連接。其電子皮帶秤由皮帶輸送機、秤體、電振給料機和電子計量系統組成，其電子控制系統由數字電路或微型計算機組成。
本發明為簡化秤體結構而采用機械磅秤結構，皮帶輸送機通過四角環和吊環直接吊掛于秤體底架上。計量采用機械磅秤的杠桿結構，由標尺和砝碼組成。為實現供料的實時控制，由雙鉤拉簧和接近開關構成零點檢測裝置。所述拉簧的一端與標尺連接，另一端固定在底架上，拉簧在物料未達到給定重量時受力產生彈力，物料達到給定重量時拉簧復位而失去彈力。此刻，接近開關立即翻轉工作狀態。
所謂零點檢測就是測定機械杠桿兩端的力偶平衡時標尺的機械零點。由于采用了拉簧結構，對準確定量起著關鍵作用。在電振給料機給皮帶輸送機加料過程中，當在線物料的重量達到給定重量時，由于慣性作用標尺不會立即動作，則電振給料機不能立即停止給料。因此，這一遲滯現象將造成定量不準。所以，當物料的在線重量接近給定重量時，由拉簧給標尺以緩緩向上的初速度。當物料的在線重量達到給定重量時，標尺視準線便可即時準確地到達機械零點位置。這時接近開關動作并即時關閉電振給料機。標尺到達機械零點位置后，必需脫離拉簧的作用力，成為自由擺動狀態。為此，在拉簧限位鉤內設立了限位器，將拉簧對標尺的作用行程限制在機械零點以下范圍內。
本發明的優點和效果所提供的比例配料方法及其裝置可使物料的配比精度好于1%。在水泥生產中物料配比精度的提高，將會帶來一系列良性循環提高物料的易燒性，使熱工制度穩定，提高燒成的質量;所采用的皮帶秤秤體結構簡單，減少了整機重量，有利于提高皮帶秤的靈敏度，又使整個裝置的造價低廉。本裝置特別適合于中小水泥廠的生產規模，也適合于化工和冶金等行業的配料。
附
圖1為數控系列電子皮帶秤比例配料裝置的結構圖。
附圖2為微機系列電子皮帶秤比例配料裝置的示意圖。
附圖3為電子皮帶秤結構圖。
附圖4為零點檢測裝置結構圖。
附圖5為荷重傳感器安裝圖。
附圖6為皮帶秤動態圖形顯示器原理圖。
附圖7為工作時序配置圖。
最佳實施例結合附圖對裝置作進一步的說明。
1.數控系列電子皮帶秤比例配料裝置(以五種物料為例，見附圖1)由可擦除只讀存儲器(EPROM)26，組合邏輯控制電路1、2、3、4和5，光電耦合器6、7、8、9、10、11、12、13、14和15，電振給料機可控硅觸發電路16、17、18、19和20，零點檢測裝置21、22、23、24和25，電子皮帶秤A、B、C、D和E，皮帶秤動態圖形顯示器27以及聲光報警器28組成。
EPROM26內存如附圖7中68給出的應用于五種物料時的工作時序配置，組合邏輯控制電路1、2、3、4和5分別經過光電耦合器6、8、10、12和14控制電振給料機的可控硅觸發電路16、17、18、19和20，使電振給料機工作。當各臺皮帶秤上的物料達到給定重量(由砝碼予置)時，它們各自的零點檢測裝置21、22、23、24和25分別經光電耦合器7、9、11、13和15，通過各自的組合邏輯控制電路關閉其電振給料機。這里采用光電耦合可增強抗干擾性能。
電子皮帶秤A輸送主組份物料，它連續分段給料和稱重。其他電子皮帶秤B、C、D和E則交替分段給料和稱重。同時組合邏輯控制電路1、2、3、4和5控制皮帶秤動態顯示器27，以顯示物料在皮帶上的運行動態。當工作時序發出截止信號，而未達到給定重量時，經組合邏輯控制電路判別，使聲光報警器28發出報警。
零點檢測裝置21、22、23、24和25的結構如附圖4所示，由雙鉤拉簧56接近開關57和限位器70構成。雙鉤拉簧56和接近開關57的一端與標尺48連接，另一端及限位器70固定在秤體底架上。雙鉤拉簧56包括主鉤561、限位鉤562和調節螺絲563。整個零點檢測裝置在一個防護罩49內。
皮帶秤動態圖形顯示器27的結構如附圖6所示。由發光二極管組成一個環形皮帶圖形和位于其上端的一排模擬物料運行動態的圖形。當電振給料機向皮帶秤加料時，加料信號和時鐘信號通過與門62進入計數器63計時，由4-10譯碼器64和R-S觸發器65使顯示物料運行動態的一排發光二極管從左端向右端依次跳亮。當停止加料時，已亮起的發光二極管便由R-S觸發器65鎖存于隨機狀態，以顯示物料在皮帶上的位置。當EPROM的工作時序發出截止信號時，通過清除端66將鎖存狀態清除，進入下一周期初始狀態。因時鐘信號與皮帶運行同步，所以圖形顯示器直觀地模擬出物料在皮帶秤上的運行動態。
2.微機系列電子皮帶秤比例配料裝置(以五種物料為例，見附圖2)由單板機30，鍵盤29，光電耦合器6、8、10、12和14，電振給料機的可控硅觸發電路16、17、18、19和20，電子皮帶秤A、B、C、D和E，荷重傳感器41、42、43、44和45，運放電路36、37、38、39和40，模/數轉換31、32、33、34和35，皮帶秤動態圖形顯示器27以及聲光報警器28組成。
單板機30按(通過鍵盤29)鍵入的產量及配比數據，自動計算出各種物料每一段的給定重量，按附圖7中68用于五種物料時的工作時序，經光電耦合控制電振給料機可控硅觸發電路16、17、18、19和20，使電振給料機工作。荷重傳感器41、42、43、44和45采集皮帶秤上物料的在線重量，經運放電路36、37、38、39和40放大和模/數轉換31、32、33、34和35轉換后，與單板機30計算出的給定重量數值比較，當達到給定重量時，單板機30發出指令，經光電耦合關閉電振給料機。
荷重傳感器的安裝部位示于圖5，中鉤59與標尺48連接，壓在荷重傳感器60上。荷重傳感器60用螺釘固定在支架61上。外加防護罩49。這里保留標尺是為了對荷重傳感器進行標定。
電子皮帶秤A、B、C、D和E的結構如附圖3所示，由皮帶輸送機、秤體和電子計量系統組成。皮帶輸送機包括輕型電動滾筒46、皮帶50和從動滾筒51。這里避免使用鏈條傳動，以減輕輸送機重量，提高靈敏度。秤體采用機械磅秤結構，由標尺48、砝碼47、杠桿結構55和秤體底架54組成。電子計量系統由零點檢測裝置或荷重傳感器組成，安裝在防護罩49內。皮帶輸送機通過四角環52和吊環53直接吊掛于秤體底架54上。整個電子皮帶秤結構簡單緊湊，單臺重量不超過150kg。
附圖7給出了適應不同物種配料的三種工作時序配置圖。圖中67是四種物料配比的時序圖，四臺電子皮帶秤A、B、C和D，每小時給料稱重分別為450次、80次80次和40次，輸送主組份物料的電子皮帶秤A是連續分段稱重，周期(即每次給料時間)為8秒。輸送小組份物料的電子皮帶秤B、C和D是交替分段稱重，周期為18秒。圖中68是五種物料配比的時序圖，五臺電子皮帶秤A、B、C、D和E，每小時給料稱重分別為450次、80次、80次、40次和40次，輸送主組份物料的電子皮帶秤A是連續分段稱重，周期為8秒。輸送小組份物料的電子皮帶秤B、C、D和E是交替分段稱重，周期為15秒。圖中69也是五種物料配比的時序圖。不同的是主組份物料由兩臺電子皮帶秤A1和A2輸送，其每小時給料稱重均為300次。它們連續分段稱重，周期為12秒。小組份物料由四臺電子皮帶秤B、C、D和E輸送，其每小時給料稱重分別為80次、80次、40次和40次，它們交替分段稱重，周期為12秒。
現將應用于五種物料配料時的配比誤差列表如下(按15噸/小時，±50g的計量誤差計算)物料 組份 每小時稱重次數 在線重量kg 計量誤差％ 配比誤差％a 75450 25 0.200.25b 128022.5 0.220.27c 7 80 13.125 0.380.41d 4.5 40 16.875 0.300.34e 1.5 40 5.6250.890.90其中a的配比誤差為Ra＝a/(a+b+c+d+e)的誤差，余類推。
本裝置應用于水泥生產中的實際效果因采用連續分段稱重與交替分段稱重技術，有效的降低了配比誤差。實際應用表明，在物料品質穩定的情況下，各項控制指標的合格率均可達到90%以上。
權利要求
1.一種電子皮帶秤比例配料方法，它包括在給定配比下，對輸送不同組份物料的皮帶秤進行分段給料，分別對每段物料稱量，其特征在于以同樣的計量裝置稱相近的重量，使不同組份物料的每段稱重達到相近的精度，而其配比關系由給料和稱重的多少來實現，主組份物料的分段稱重是連續的，小組份物料的分段稱重是按序交替進行。
2.根據權利要求1所述的比例配料方法，其特征是在四種物料配比下，四臺電子皮帶秤A、B、C、和D，每小時給料稱重分別為450次、80次、80次和40次，輸送主組份物料的電子皮帶秤A是連續分段稱重，周期為8秒，分別輸送三種小組份物料的電子皮帶秤B、C和D是交替分段稱重，周期均為18秒。
3.根據權利要求1所述的比例配料方法，其特征是在五種物料配比下，五臺電子皮帶秤A、B、C、D和E，每小時給料稱重分別為450次、80次、80次、40次和40次，輸送主組份物料的電子皮帶秤A是連續分段稱重，周期為8秒，分別輸送四種小組份物料的電子皮帶秤B、C、D和E是交替分段稱重，周期均為15秒。
4.根據權利要求1所述的比例配料方法，其特征是在五種物料配比下，輸送主組份物料的兩臺電子皮帶秤A1和A2是連續分段稱重，周期為12秒，每小時給料稱重均為300次，分別輸送四種小組份物料的電子皮帶秤B、C、D和E是交替分段稱重，周期均為12秒，每小時給料稱重分別為80次、80次、40次和40次。
5.一種電子皮帶秤比例配料裝置，包括由皮帶輸送機、秤體和電子計量系統組成的電子皮帶秤，以及電振給料機，其特征在于各臺輸送不同組份物料的電子皮帶秤與電子控制系統連接，控制輸送主組份物料的電子皮帶秤使其連續分段稱重與控制輸送小組份物料的電子皮帶秤使其交替分段稱重的電子控制系統，由數字電路或微型計算機組成。
6.根據權利要求5所述的比例配料裝置，其特征在于所述的數字電路由可擦除只讀存儲器和各路的組合邏輯控制電路、光電耦合器、電振給料機的可控硅觸發電路以及零點檢測裝置組成，零點檢測裝置由雙鉤拉簧、接近開關和限位器構成。
7.根據權利要求5或6所述的比例配料裝置，其特征在于所述的電子控制系統亦包括一個皮帶秤動態圖形顯示器和一個聲光報警器，皮帶秤動態圖形顯示器由與門、計數器、4-10線譯碼器、R-S觸發器和發光二極管組成。
8.根據權利要求5所述的比例配料裝置，其特征在于所述的電子皮帶秤的秤體采用機械磅秤結構，它由標尺、砝碼、機械磅秤的杠桿結構和秤體底架組成，皮帶輸送機通過四角環和吊環直接吊掛于秤體底架上。
9.根據權利要求5所述的比例配料裝置，其特征在于所述的電子皮帶秤可采用托輥式結構的，或單懸臂結構的或雙懸臂結構的。
全文摘要
一種用于水泥生產中配料工藝的電子皮帶秤比例配料方法及其裝置。為提高物料的配比精度，采用電子控制系統，對輸送不同組分物料的各臺皮帶秤，按預置的時序連續分段稱重與交替分段稱重。克服了通常用同樣的計量裝置測定重量相差懸殊的物料而引起配比誤差增大的缺點。電子控制系統采用數字電路或微機。為簡化結構，采用機械磅秤結構的秤體，使單臺重量不超過150kg。本裝置可使物料的配比精度好于1％。它亦適用于化工和冶金等行業的配料。
文檔編號G01G19/32GK1050439SQ89107099
公開日1991年4月3日 申請日期1989年9月19日 優先權日1989年9月19日
發明者楊增力 申請人:楊增力