带式输送机称重装置结构设计应用分析.pdf

:./.带式输送机称重装置结构设计应用分析谢 俊(山西三聚盛输变电工程有限公司山西 太原)摘 要:带式输送机的传统电子称重装置存在结构复杂、精度低、误差大的缺点 通过对带式输送机秤架布置形式的分析设计了一种对称式、双托辊带式输送机称重装置并对硬件系统模块、控制电路系统以及带式输送机称重装置软件系统进行了设计与编程搭建了对称式带式输送机称重装置实验平台并进行实验 结果表明:对称式、双托辊称重结构抵消了水平力的影响称重检测误差较小且在一定范围内初始张紧力越大物料均布载荷越小误差越小 该装置整体结构简单稳定、称重精度较高得到了稳定可靠的实验结果关键词:煤矿带式输送机称重装置对称双托辊中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):.:引 言近年来随着煤矿开采量以及开采强度的不断增加煤矿机电设备在保证煤矿产量方面发挥的作用越来越重要 带式输送机是一种重要的散料输送机电设备在煤矿、金属矿、码头以及港口等领域应用非常广泛 据有关资料统计我国现有的带式输送机总量有 多万台且需求量仍在不断增加因此带式输送机准确称重对于做好企业物料管理具有非常重要的意义 当前带式输送机运量逐年增大带式输送机称重的检测精度也越来越受重视 从带式输送机应用情况来看带式输送机电子皮带秤装置检测精度较低不仅造成带式输送能耗较高还严重影响了物料输送能力 这使得带式输送机在物料输送过程中无法达到满载运行因此成为制约其运行能力的瓶颈问题为解决传统带式输送机称重装置存在精度低、结构复杂、秤架不稳定等问题 笔者设计了一种对称式、双托辊和悬浮式结构的称重装置并对硬件电路和软件程序以及称重装置结构进行了设计和优化使结构更加紧凑简单提高了称重精度 通过实验称重取得较为满意的检测精度数据为后期深入研究带式输送机称重装置提供参考 带式输送机称重装置结构设计与对比传统带式输送机电子皮带秤存在结构复杂、称重精度较低、误差较大的缺点 传统带式输送机电子秤通常采用单侧布置(一般都布置在托辊的一侧)因此在实际检测过程中会导致检测结果不准确 根据传感器的实际布置形式可以将称重装置分为单托辊直接承载式和多托辊双杠杆布置形式如图 所示图 称重传感器布置形式设计与开发 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用收稿日期:作者简介:谢 俊()男吉林珲春人助理工程师研究方向:机电一体化 从图 可以看出单托辊直接承载式布置结构较简单导致整个秤架不平稳因此检测过程中极易受环境影响而导致精度降低 而多托辊双杠杆式利用多组托辊和两个支点进行支撑使得秤架结构稳定性加强可以抵消水平力的影响且控制精度较高 但多托辊双杠杆在实际安装过程中对秤架结构安装精度要求较高维护成本比较大 图 所示为重新设计的带式输送机称重装置结构组成示意图图 带式输送机对称式称重装置结构示意图 由图 中可知带式输送机对称式称重装置主要由拉杆装置、称重传感器、秤架、输送带机架、承载结构以及托辊等部分组成 秤架是整个对称式称重装置的支撑结构称重传感器安装在秤架上称重传感器实时采集带式输送机的重量变化并且通过硬件电路将采集到的物理信号转变为电信号再将电信号发送到上位机监控系统从而实现对带式输送机运载量的实时监控 带式输送机称重装置硬件电路与软件系统带式输送机称重装置主要由硬件电路和软件系统组成硬件模块包括西门子 控制器模块、称重模块和传感器等图 所示为西门子 控制模块和称重模块结构图图 控制模块与称重模块硬件图 除了硬件模块整个称重装置是通过硬件电路将各个模块与控制器连接起来实现从获取称重数据到分析 图 所示为带式输送机对称式称重装置硬件电路图由图 可知带式输送机称重装置电路主要由编码器、压力变送器、称重传感器以及触摸屏等部分组成 编码器采集承载滚筒和过度滚筒的运动变化情况通过集成线连接编码器和控制器将称重传感器采集到的数据通过输入接口进入到控制器中从而将物理信号转变为电信号 使用 接口将转换得到的电信号传输到昆仑触摸屏端使电信号转变为数字信号并在触摸屏上高清显示并且利用 总线实现触摸屏和 控制器之间的通讯 整个 控制器直接接入 电压进行供电 图 所示为 与触摸屏交互过程图 带式输送机称重装置电路原理图图 模块与触摸屏交互过程图 从图 中可以看出 模块和触摸屏之间建立数据对象连接之后通过设计的交互界面可以将控制程序下载到触摸屏中 交互过程中还建立了触摸屏与控制器之间的交互接口通过触摸屏可以直接控制 模块对应的输出变频器 图 所示为在 配套的西门子 /编写的控制系统程序带式输送机称重装置采用模块化编程将各个功能编写为对应的控制程序块具体包括称重执行程序块、速度控制程序块、重量累积程序块以及调零程序块等在使用时直接进行调用大大提高了编程效率同时也有利于后期对程序进行维护机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)设计与开发图 软件控制系统程序 称重装置误差影响因素分析与仿真研究对称式、双托辊带式输送机称重装置从结构布置上和单托辊存在明显不同从自身结构特点可以看出对称式称重装置的称重误差会受到均布载荷、悬垂度以及张力的影响 图 所示为带式输送机称量段受力分析图图 带式输送机称量段受力分析图 从图 可以看出带式输送机受到托辊间输送带自重的影响出现悬垂受均布载荷作用变形加强受初张力影响变形减小 为了分析多因素对称重装置测量误差的影响规律在/中搭建了对称式带式输送机称重装置检测系统仿真模型并得到了如图 所示的单托辊称重装置的累计质量变化规律和对称式结构累计质量变化规律 从图()中可以看出对于单托辊而言累计质量随着运行时间不断增加而增大在.时出现剧烈波动此时累计质量出现短时间下降 从图()中可以看出对称式结构称重装置的自身累计质量随时间增加变化比较平缓当时间为 时质量变化趋于稳定 对于带式输送机而言作用在输送带上的均布载荷越大悬垂度越大张力对称重托辊影响越大称量误差越大输送带的初始张紧力越大悬垂度越小张力对称重托辊影响越小称量误差越小图 累计质量变化规律 测试分析结果为了验证双托辊、对称式称重装置设计方案以及软件控制系统可靠性对设计的双托辊、对称式称重设计与开发 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用装置进行现场测试和分析搭建了实验平台并进行了现场接线 如图 所示图 实验平台搭建 图()所示为带式输送机称重装置实物图将带式输送机称重装置对称布置在输送带的正上方将称重传感器连接在机架上并连接承载托辊搭建出称重装置硬件模型 图()所示为电路连接图将各个 控制模块、触摸屏和上位机监控端进行接线接线完成后在输送带上进行加载以砝码代替物料进行均布加载在增大状态载荷的情况下做多组试验间隔时间为 检测加载过程中各点电压的实际输出值 采用传感器实时采集加载过程中的累积质量的变化可以得到如图 所示的加载试验与结果图 加载试验与结果 经过试验可以得出单托辊称重误差为.对称式称重装置的称重误差为.对称式称重装置误差小于单托辊式结构称重误差双托辊称重误差结构简单可抵消水平力影响称重精度提高 结 语针对带式输送机传统电子秤存在结构复杂、检测精度低等问题通过对带式输送机称重装置单托辊布置形式和双托辊布置形式的分析设计了一种对称式、双托辊、悬浮式结构秤架以有效抵消水平影响力的作用 文中对硬件系统模块和控制电路进行了设计并对带式输送机称重装置软件系统进行模块化编程搭建了对称式称重装置实验平台并进行了实验结果表明:对称式称重装置整体结构稳定简单抵消了水平力的影响称重测量误差小于单托辊布置形式取得和仿真结果一致的实验结果验证了提出的对称式、双托辊带式输送机称重装置的优势为提高带式输送机物料称重精度提供了参考参考文献:孙信荣.带式输送机连续称重装置结构设计.陕西煤炭():.张开生.物料自校准电子皮带秤的设计与应用.衡器():.李兰涛.煤港皮带运输称重系统的优化设计.秦皇岛:燕山大学.张石平.胶带输送机上物料重量测量系统的设计.工矿自动化():.孙 涛孙庆华.双秤架电子胶带秤在港口计量中的应用.煤质技术():.张 鹏张 珂.基于 和组态王的自动配料及传送系统设计.南阳理工学院学报():.李晓红.电子胶带秤在余吾煤业选煤厂的应用.煤():.(上接第 页)之后进行.倍液体密封试验和上密封试验最后进行.倍的气体低压密封试验图 为扬子石化项目的 级 高温耐磨衬里闸阀正在进行压力试验的场景 图 为兰州石化项目的高温耐磨闸阀在设备上服役的情形通过各项严格的强度和密封试验以及装置实际使用情况发现阀门各项性能均满足要求该方案明显提高了阀门的使用寿命保证了装置的可靠运行图 级 图 级 试压照片高温耐磨闸阀 结 语该文主要对高温耐磨闸阀的设计及制造工艺进行了介绍通过对两种技术方案生产的耐磨阀门的磨损特性分析以及实际应用验证解决了炼油厂重催、蜡催装置中关键阀门不耐磨损的难点很好地延长了阀门的使用寿命保证了装置的可靠运行参考文献:全国化工设备设计技术中心站.工业阀门选用指南.北京:化学工业出版社.陆钰珍.高温油浆专用阀的选型与设计.阀门():.张清双汤 伟刘晓英.阀门制造工艺手册.北京:化学工业出版社.乐精华.高温阀门的高温等级和主体材料.阀门():.机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)设计与开发