YT8P系列电子皮带秤的皮带效应和准直性校准

　　1 引言

　　YT8P系列电子皮带秤是我公司开发的一种双托辊双传感器杠杆式电子皮带秤，是专门应用于烟草行业制丝线或片烟复烤生产线的物料在线动态称重设备，在生产线各个环节中分别起着流量控制、定量控制、精确掺兑配比和投入产出统计等重要作用。目前该系列皮带秤已经在国内外众多烟草生产企业中得到广泛应用[1]。

　　对于电子皮带秤而言，存在诸多因素影响其计量精度，“皮带效应”带来的计量误差是其中一个非常重要方面。皮带效应涉及称重托辊的非准直度、皮带张力及其变化、皮带刚度、皮带自重的变化，以及皮带输送机的结构性能、皮带速度等诸多方面[2]。对于 YT8P 系列电子皮带秤而言，由其工作原理所决定，皮带效应是不可避免的，我们在设计中只能尽可能降低其有害影响。通过大量的实验和实践活动，我们发现在其调试使用过程中进行准直性校准[3]是一个必要的手段。

　　2 YT8P 系列电子皮带秤的工作原理

　　与大家熟悉的物料静止状态下进行称重的静态秤不同，YT8P 系列电子皮带秤要在物料输送过程中自动进行连续的称重和控制。如图 1 所示，物料经过秤台时，重量信号 MP和速度信号MV被送入PLC，可分别得到实时流量Qn=KmWpWv和累计产量ω=蘩Qndt。若设定有给定流量Qp时，比较实时流量Qn得误差E=Qp- Qn，经PID 运算后输出一个增量控制信号到变频器改变电机转速即可达到定量给料目的。

　　3 皮带效应造成的称重误差和准直性校准

　　通过 YT8P 工作原理我们可以发现，计量过程的每一个环节都可能产生误差从而影响最终的计量结果。实际上，以下 5 个方面的误差对计量结果影响最大，这包括传感器称重误差、速度误差、信号处理误差、校准误差、环境影响误差，最终的计量和控制误差，实际计量误差通常是以上 5种误差的集中体现。通过多年的设计和测试的实践我们发现，电子皮带秤的皮带效应往往会同时影响以上 5 个方面 (如皮带抖动造成的皮带速度失真、空气流动造成的皮带不稳定等)，尤其是对称重误差的影响最为突出，往往成为最终系统误差的主要方面。

　　通过传感器的受力分析我们可以获知，物料对传感器的作用力 F 等于作用于传感器上的力 F(t)减去皮带自重的作用力 F0(t)。针对单计量托辊秤台，美国THAYER公司的 F·yer 博士利用应变能法推导出：（其中后两项之和即为误差△F）。后来在英国人 E·H·Grifiths和德国 G·Jost 等众多科学家努力下将上述公式简化后获得[4]

　　式 (1) 中，T(=T0+△T)为皮带张力变量，D(=D0+△D)为计量托辊的不准直度变量，l 为固定托辊与计量托辊的间距。由此可见，称重误差由三项误差组成，相关分析如下：