电子皮带秤和螺旋电子秤调试浅谈
摘要论述了螺旋电子计量秤的工作原理；S型称重传感器的工作原理；光电编码器的工作原理；螺旋秤的安装与调试。

1 概述
随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理器的出现，工业生产过程自动化程度的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必须的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。皮带秤、螺旋电子秤是一种以皮带运输机、螺旋输送机为运输方式的物料计量设备，计量方式为实时动态计量和累计计量。广泛应用于金属矿山、非金属矿山、煤化工、水泥厂、火电厂、粮食储运、食品加工等领域。
我矿是一家黄金开采企业，日处理矿石1 500 t左右。皮带秤主要用于磨矿矿石日处理量的计量和井下充填混凝土搅拌站骨料（废石破碎后的砂石料）的计量，螺旋秤用于充填混凝土搅拌站水泥和粉煤灰的计量。
2 螺旋秤的结构和工作原理了解计量秤的结构及工作原理，对后期的计量秤的调试是至关重要的。计量电子皮带秤主要由五个部分组成：称重秤架一套、S型拉力称重传感器、测速传感器、ATA-F01数字转换器1台、称重显示控制器1台。螺旋电子秤主要由以下几个部分组成：计量螺旋、机架1套、S型拉力称重传感器1只、ATA-C系列测速传感器1台、ATA-F01数字转换器1台、称重显示控制器1台。
2.1 工作原理
计量秤（皮带电子秤、螺旋电子秤）工作原理：计量秤通过称重传感器和测速传感器检测重量信号和速度信号，然后通过数字转换器转换成数字量信号并输送至称重显示控制器，数字转换器将来自称重传感器的毫伏级电压信号和测速传感器的脉冲信号放大并转换成数字信号，再传送给称重显示控制器或上位机，是称重秤体与控制器之间的联系纽带。经称重显示控制器CPU进行计算后得到实时的瞬时流量与累计量。
2.2 S型传感器的工作原理
传感器基于这样一个原理：弹性体（弹性元件、敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小）再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少几个主要部分。电阻应变片：电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片，他的一个主要参数是灵敏系数。弹性体：弹性体是一个有特殊形状的结构体。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡，其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。检测电路：检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出，通常用惠斯登电桥作为检测电路。因为惠斯登电桥具有很多优点，可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
2.3 测速传感器
测速传感器的种类很多，有光电编码器、测速电机、齿轮计数器等等，这里主要介绍一下光电编码器。光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
3 安装调试
（1）计量秤的安装找正很重要，秤体倾斜或扭曲对秤的计量精度影响很大；（2）消除振动，远离振动源。安装螺旋秤时，可以在秤体底座下放几块橡胶垫，以减小螺旋秤自身的振动。（3）计量秤安装完成后，上电开启计量秤，观察计量秤运行状态，如果正常，计量秤和仪表上电工作20 min后即可进入调试。前面介绍了S型称重传感器和速度传感器的工作原理。速度信号一般很好调试，可以通过电机的转速、减速机的速比、螺旋节距和光电编码器一周的脉冲数量计算得出，厂家在设计秤时就已经确定了，是个固定的值，向厂家咨询就可以得到该值。重量信号是个实时动态变化的值，也是调秤的关键和难点。皮带秤的调试可通过挂码就能很准确的完成调试及校准（具体调试可以参考皮带秤说明书），这里重点介绍螺旋秤的调试。螺旋秤的调试相对比较麻烦，虽然螺旋秤和皮带秤采用相同的传感器和仪表，但由于外型结构不同，导致调试校准上出现较大的差异。我矿共使用了三家不同厂家的螺旋秤，厂家技术人员现场调试都选用挂码校准，挂码校准是PT系数（间隔）校准的一种方式，首先对螺旋秤进行零点校准，然后进行挂码校准，校准完毕后，与实物校验对比都出现了20% 左右的误差。说明这种校准方法存在缺陷，我从螺旋秤结构上分析，找出了缺陷原因，螺旋秤结构原理如图1。螺旋秤的整体结构有点像一个杆秤，由于挂码不能直接悬挂在S型称重传感器上，挂码只能放置或悬挂在S型称重传感器附近，由于挂码放置和悬挂的位置不同，通过杠杆作用后，在S型拉力称重传感器上产生的重量就发生了较大的偏差，这是导致计量误差的
根本原因。找准了原因，再去寻找解决的措施。例如，一台流量100 t/h的
螺旋秤，秤体入料口至出料口中心距是2 m，其S型称重传感器的称重量程为1 t，工作电压10 V，输出0~20 mV；速度是0.1 m/s。首先将称重传感器输出电压调整在6~7 mV，即让称重传感器工作在30%~80% 这个线性较好的区间内，如果秤体重量不够重的话，则需要人为增加配重，使称重传感器输出电压达到6~7mV，称重传感器的重量与输出电压的关系见图2。
以称重传感器输出电压7 mV 为例，7 mV的电信号对应的重量是0.35 t（1/X=20/7→X=1 t×7mV/20mV=0.35 t）；理论计算流量值：0.35 t×0.1 m/s÷2 m（秤的长度）=0.0175 t/s=63 t/h。然后开启螺旋秤热机5min后，通过修改PT系数值（间隔值），使计量秤显示控制仪上的实时流量值达到理论计算流量值63 t/h即可，此PT系数值（间隔值）就是该螺旋秤的准心值，PT系数值（间隔值）校准完毕后，再对螺旋秤进行2次零点校准，螺旋秤的初步调试完毕。用此方法校准秤的精度可以达到98% 左右，远高于挂码的80%的精度。此方法操作简单，无需挂码，效率高。计量秤初步调校完毕后，要进行2至3次的实物校验，修改PT系数值（间隔值），将误差值降至最小，通过实物校验后计量秤精度可以达到千分之3‰左右。