散状物料流动态计量系统的研究

　　0　引　　言

　　皮带输送线是运送散状物料的主要设备,广泛应用于冶金、煤炭、化工、食品、矿山和码头等行业,散状物料流的动态计量对物料贸易结算、资源管理和生产过程控制等均具有重要意义。电子(微机)皮带秤是在皮带输送线上进行散状物料流动态计量的主要工具,虽然国内外对此已作了大量研究[1～4],但是,电子皮带秤的计量精度还有待进一步提高。现在电子皮带秤均采用传统的计量原理,其计量方法难以克服“皮带效应”和测速引入的误差;根据其原理设计的秤架结构庞大复杂,对现场的安装运行条件及维护提出了一些难以满足的要求,并使电子皮带秤的计量精度和长期运行可靠性难以保证。此外,电子皮带秤的功能和整机性能也还有待进一步完善。

　　为解决现有电子皮带秤中存在的问题,笔者提出了散状物料流动态计量的新方法,研究开发了一种新的散状物料流动态计量系统,在实际应用中取得了较好的效果。

　　1　散状物料流动态计量方法

　　图1是散状物料流动态计量系统的动力学模型,由此可导出散状物料流动态计量的精确数学模型[5]

式中G——L₁段物料累计重量;

　　G₀——输送带整圈累积皮重;

　　q——物料重量分布函数;

　　C——常量;

　　F——称重传感器纵向力;

　　F₀——空载时称重传感器纵向力;

　　L₁——物料输送总长度;

　　L₀——输送带整圈长度;

　　L——积分总长度,L≥L₁+ 4l;

　　n——输送带运行总圈数;

　　y——积分坐标。

　　式(1)中的q往往难以得知和测出,而垂直力可设法测得,因此采用式(1)中的第2、3式进行计算。

　　输送机一般由电动机通过减速器和滚筒驱动,因此有

式中D——滚筒直径;

　　h——输送带厚度;

　　φ——电动机的角位移;

　　i——减速比。

　　于是式(1)中的第2式和第3式可变化为

式中Φ₀——输送带运转一圈电动机的累计角位移;

　　Φ——输送带运转L长时电动机的累计角位移。

　　由式(3)和(4)知,只要检测出电动机轴的角位移φ和称重传感器的纵向力F,即可计算出物料的累计重量G.

　　2　散状物料流动态计量系统

　　基于动态计量数学模型式(3)和(4),设计了图2所示散状物料流动态计量系统。