冲量式皮带称重计原理和应用.doc

冲量式皮带称重计原理及应用 The principle and application of impulse type belt weighing equipment 王群 (营口职业技术学院,辽宁 营口 115003) 摘 要：运用冲击力水平分力原理的流量测量，进行检测感应杆送出信号到冲量变送器，产生检测杆水平位移大小，通过差动变压器线圈内电流变化大小来检测。 关键词：冲击力水平分力; 力—电变换器; 位移大小; 瞬间流量值 中图分类号： TB4 文献标识码：B 文章编号： 1、引言 利用冲击力水平分力原理的流量测量的方法，从理论上解除了零点漂移等问题。在一些粉状、颗粒状或块状等各种固态散料及浆状、高粘度液体及特殊液体（铁水）的连续称重计量与控制过程中得到了应用。我们依据该原理设计了皮带称重计，在实际使用中确立了它的应有地位。 本文试叙述固体物料传输皮带称重流量计的工作原理、结构特点及其应用。 2、系统工作原理 当物料经由给料机自上而下落到传送带上后，由于物料冲击力与传送带之间有一固定夹角α，如图1所示，故传送带所受冲击力可分解成一个水平分力FH和一垂直分力P。通过物料连续冲击传送带下检测感应杆，冲量变送器输出的与流量成正比的电流脉冲信号进行计算处理，检测瞬间流量值。当物料由高度H自由下落时，粉体的瞬时流量G将与冲击传送带的冲击力的水平分力成正比，其原理如图2所示。 2.1 在冲击载荷作用下的情况 垂直分力F1的水平分力f1h是随着料流大小而变化的，即： （1） 式中 u——传送带受冲击速度 v——传送带的反弹速度 如果令，并定义e为反弹系数，再考虑空气阻力对冲击速度u的影响，引入一个系数k后（0k1），则u可表示成 （2） 经过进一步推导，垂直分力F1的水平分力F1H便可表示成 (3) 平行于传送带表面的平行分力F2的水平分力F2H表示成 (4) 传送带总的水平分力FH为上述二力之和： （5） 2.2 载荷在传送带上有停留的场合 此即指落到传送带表面上又反弹一下后，重新落到表面而顺其下滑出的，即溜下去的那部分物料的作用情况。 在传送带表面上逗留一段时间的粉料流量ф可表示成 （6） 其中I ——物料溜出的平均距离 ——物料溜出的平均速度 尽管此力只在传送带的垂直方向起作用，无水平分力，但是，流动粒子与传送带表面之间的摩擦力，将在传送带表面产生一沿着流动方向的力，当传送带与流动粒子间摩擦系数不变时，力值大小只随流动粒子数量多少而变，此力定义为FFH时，则总的水平分力将变成 （7） 这就是说，当粒体从H高度落下，传送带倾角为θ、粒子在传送带表面滑下距离为l及粉体特性的都一定的话，则传送带所承受的水平分力便只与粉体瞬间流量g成正比关系。 在实用中，有着下列的经验公式： （8） 其中α为落料角度，即料流与传送带间夹角，而β为水平分力FH与传送带之间夹角，H为常数。 由此看来，FH与瞬间流量G成正比，这样一来，只要检测出水平分力FH，便可知道瞬间流量值了。 3、系统构成 固体皮带称重流量计：由图3所示的冲量变送器、流量积算控制仪表柜、计算机控制及稳流装置等组成。 （1）稳流装置 稳流装置是一种保证被称量物料平稳下落并集中冲击到传送带理想位置即检测感应杆及下落后顺利地流出去的机构，同时检测感应杆送出信号到冲量变送器。为此，除应选用合适的给料装置如电磁震动式、皮带机式、圆盘式、搅龙式、自重式等之外，还应在给料装置与冲量变送器之间设有物料下落的稳流导槽，并在其上设有校准开口，便利标定时泄料。 （2）流量积算仪表柜 流量积算仪表柜是一种将冲量变送器输出的与流量成正比的电流脉冲信号进行计算处理，显示瞬时流量值、累计总重，输出4~20mA电流信号，并把信号输入计算机进行控制调整的电气装置。 （3）冲量变送器 冲量变送器是一种将物料流量转换成与之成正比的电流脉冲信号的力—电变换器。由于利用的是物体下落冲击力原理，因此通称冲量变送器，其原理如图4所示。 上面介绍，物料经由给料机自上而下落到传送带上后，物料冲击力与传送带之间有一固定夹角α，传送带所受冲击力可分解成一个水平分力FH和一垂直分力P。在该装置中，在设计之初便采取了使得垂直分力由内部机构所吸收而只考虑其水平分力的作用方式，使作用于传送带轴杆上的水平分力，通过检测杆上的磁芯在差动变压器线圈中的移动变换成与之相对应电压信号的方式来检测的。 4、位移—电量间的变换 通过上面受力分析，检测杆水平位移大小，是通过差动变压器线圈内电流变化大小来检测的，即如图5所示。 在这里有一个频率为2.7KH2，电压为9.5V的正弦波电压源作差动线圈的初级线圈源，而差动线圈的两个次级线圈同名端相互对接，并在物料为零时