同忻矿装车称重系统的关键技术研究

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2O13年8月总第134期应用技术E机械管理开发GEM ENT AND DEVELoPM E August， 2013TOtal of134同忻矿装车称重系统的关键技术研究何靖字(同煤国电同忻煤矿有限公司，山西 大同 037003)[摘要】文章主要介绍了同煤国电同忻煤矿研究装车称重系统中的关键核心技术，从机械学角度，研究称重传感器在结构上、安装方式上、受力上分析其对计量误差的影响；从电子学角度，研究称重仪表静、动态校准方式及其对于称重误差的影响，并给出相应的改善措施和补偿手段，具有较高的学术价值和实际意义。

【关键词】装车；称重；校准；研究【中图分类号】TH71 5．1 [文献标识码]A [文章编号】1 003—773X(201 3)04—0063—031 概述快速定量装车站是集机、电、液压、系统软件控制为一体的大型钢结构定量装车系统，是当今世界煤炭装运系统的先进技术。装车计量精度是快速装车站最重要的性能指标，大多数煤矿装车称重系统由于受到结构设计、安装位置、技术水平的影响，校准时往往达不到标准要求，影响装车计量系统的准确度，造成商品煤亏涨吨，使企业蒙受损失。

2 研究内容2．1 称重系统的组成快速装车站中的称重系统由称重仓、称重传感器、称重仪表以及校验砝码等组成。主要由一个重型钢结构支撑架系统、一个缓冲仓、一个称重仓 、一个装车溜槽及相应的配料称重系统、液压控制系统、配电和自动控制系统，自动润滑系统等组成。其主要配套系统有产品仓下给料系统和胶带运输机系统。仪表为称重传感器提供激励电压，接收称重传感器的信号，经过放大、转换等处理后将称重仓内物料的重量显示到屏幕上，同时能输出开关量信号到可编程控制器 (PLC)，控制缓冲仓给料闸门和称重仓卸料闸门的打开、关闭。整个称重系统的初次校准和日常检定也是通过称重仪表完成的。校验砝码对称放置在称重仓的两侧。它是通过国家计量部门检定的标准测重设备，平时与称重仓是分离的，需要时将其与称重仓相连后提升，【收稿日期】2013—06—08[作者简介】何靖宇 (1982-)，男，山西大同人，大学文化，工程师，现就职于同煤国电同忻煤矿有限公司，从事机电管理工作。

它的重量就加到了称重仓上，用来进行称重系统的初次校准和日常检定。所配校验砝码的重量至少应为装车称重系统的l／4Max。实际使用过程中，称重系统不仅能够准确称重，还能按照操作人员预先设定的每节车厢装载量来控制装车系统的自动给料称重。

2．2称重系统的功能称重系统能够精确地测量出称重仓内物料的重量，并在称重仪表屏幕上显示。

通过PLC和控制汁算机，称重系统能够按照操作人员预先设置的每节车皮装载量控制装车系统自动给料称重。

2．3称重系统的工作原理称重传感器能够将所受外力的变化转换为电压信号的变化，利用这一原理，对称重系统进行校准后，称重传感器输出的信号与称重仓内物料的重量成线性比例关系，再经过称重仪表处理后显示物料的实际重量，从而达到了称重的目的。通过一定数量的产品仓下振动式给料机，将物料给到带式输送机上，带式输送以6 000t／h的能力将物料送入缓冲仓，缓冲仓通过称重传感器的控制打开液压 板，准确地将设定的物料量 (70t)送入称重仓，称重仓通过两片打开的装车液压闸板，将物料经过装载溜槽装入匀速 (1km／h)行驶的火车车厢中，即完成一次一节车皮的装车作业。整个过程是一个连续循环不断的动态运作过程。

2．4称重传感器同忻矿称重传感器属于剪切梁式电阻应变式传感器，型号为STS68058—125K，电阻应变式传感器的基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。电阻应变式传感器就是利用一 63—第4期 (总第134期 )机械管理开发HANICAL M ANAGE 星 △ 卫星 量 Q 丛 量金属的电阻应变效应将被测量转换为电量输出的。

称重传感器主要的技术指标有：额定量程 ：实际使用时，一般只用额定容量的2／3～1／3。

激励电压：10 vdc输入阻抗 ：输出阻抗 ：700欧。

绝缘阻抗：绝缘阻抗是在大地与传感器之间串联了与传感器阻值相 的一个电阻，传感器的各项性能会随着绝缘电阻的阻值而变化。

灵敏度 (额定输出)：3mv／v国家标准。

零点补偿：对传感器零漂产生的误差进行补偿。

滞后误差：双剪切梁式称重传感器的弹性体与底座之间采用螺栓链接 ，在加载和卸载的过程中弹性体与底座之间的接触面会发生滑动，这将引起传感器的滞后。

安全过载：允许传感器在额定量程的120％～150％范围1人J超负荷工作。

极限过载：当传感器工作超过此值时，传感器将会损坏 一般为传感器额定量程的200％～500％。

电缆长度：使用前必须根据现场地形及电缆产品质量而定，不得随意』JⅡ长或剪短。

2．4．1称重传感器的机械安装装车称重系统一般情况下在负载状态安装。称重传感器安装的基本过程如下：首先称重仓应已安放在钢结构上，并用4个201lt~的千斤顶将其顶起。

然后准备安装工具，包括垫片、称重传感器专用测试仪表或万j{表、水平仪、方规、直尺、铁皮剪、撬杠、螺丝刀等。

查看称重传感器铭牌，校对传感器的额定量程是否和我f『J要求的一致。用传感器专用测试仪表或万用表分别测量传感器的输入、输出引线，看是否有电压或电阻值，如果没有或数值不对，传感器可能故障。

接下来用水平仪测量传感器安装底座的水平度，通过底座的水平度来反映传感器安装平面的水平度，如果传感器底座不在水平范围内，加垫片将其垫平。

传感器底座安装好后，将四个角上的传感器同时水平放入底座。将四个角上的千斤顶同时放下，此时称重仓的重量全部加在传感器上。用万用表测量每一个传感器的输出信号 ，如果四个传感器的输出基本一致并在允许的范围内，则跳过粗凋过程；如果输出相差悬殊，就应进行粗调。粗调时如果某一个角输出较小，就用千斤顶将那一角的仓体顶起，在传感器底座下加垫片，加好后再将仓体放下，继续测量四个传感器的输出，达到要求后进行微调。

一 64—2013年8月凋节传感器的接线盒中的可调电阻，通过调整阻值大小，使四个传感器的输出完全相同后，传感器的机械安装完成。

2．4．2称重传感器的电气安装称重传感器的电气安装主要就是多个传感器之间以及传感器与称重仪表之间的电气连接过程。称重传感器的信号通过多芯屏蔽电缆接入现场接线盒，因为多个传感器之间是并联关系，所以将每根电缆中功能相同的引线接在同一个接线端子上 ，不同功能的引线其线皮的颜色不同。传感器 自带的是四芯屏蔽电缆，红色引线和黑色引线是输入端，分别表示激励正 (+EXC)和激励负 (一EXC)；绿色引线和白色引线是输出，分别表示信号正 (+SIG)和信号负 (一SIG)；相同颜色的引线通过端子排互相短接在一起，屏蔽层用一根黄色引线与接线盒内屏蔽线端子连接内屏蔽线端子连接。

并联后的传感器信号再通过一根多芯屏蔽电缆接入称重仪表，仪表内有专门接收传感器信号的接线端子，按照仪表电气接线图和接线端子上的标识，不同功能的引线接到相对应的端子上。如图，接线盒到仪表的电缆是六芯屏蔽电缆，增加了黄色和蓝色引线，表示感应正 (+SEN)和感应负 (一SEN)，分别在接线盒中与激励正、激励负短接；各色引线按标识对应接好，电缆屏蔽层一端与接线盒屏蔽端子相连，另一端与指示器内屏蔽端子相连。仔细校对后 ，电气安装即完成。见下图l。

图1 称重传感器电气接线图2．5 称重系统的校准称重系统的校准是通过称重仪表的校准功能来实现的。当称重仓完全空仓时，称重仪表存储器保存一个与零相对应 的计数器数值 ；当给称重仓加上 一定的 已知重量后，仪表也保存一个与已知重量相应的计数器数值。由于称重传感器与物料重量之间成线性比例关系，因此通过这两点就确定了一条表明仪表指示重量与仪表计数器数值之间关系的直线，直线的斜率就是仓重与汁数器数值的比例第4期 (总第134期)机械管理开发M ECH AN ICAL M AN A GEM EN T AN D DEVELo PM EN T因数。比例因数的确定就意味着称重系统的量值确定了，称重仓内物料重量就可以准确地被测量显示出来。

2．5．1零点校准目前我国快速定量装车站中主要使用的称重仪表有美国RAMSEY公 司的MICRO—TECH2000静 态称重指示器 ，在补连、乌兰木伦、保德和同煤集团马脊梁矿装车系统中使用；美国RICE LAKE公司的IQplus8O0型数字称重指示器，在神华大柳塔环线、同煤塔山矿装车系统中使用；同忻矿使用的是荷兰梅特勒一托利多IND780称重系统。

首先进行零点校准，确保称重仓已完全放空，并不受其他外力影响，进入称重仪表校准菜单，选择零点校准后确定，三次校准完成后保存结果。见下图2。

图2 IND780装车称重仪表2．5．2间隔校准提升校验砝码将其重量加到称重仓上，在仪表校准菜单中选择间隔校准，按照提示将砝码总重量数值输入仪表内后确定，完成后保存结果。将砝码放下，系统校准三次完成。

见下图3。

图3称重仓间隔校准提升砝码图2．6 PLC自动配煤技术PLC根据用户的设定，在装车闸门关闭并且称重仓处于2O13年8月非就绪的情况下缓冲仓的卸料闸门将全部打开，随着称重仓吨数上升，卸料闸门将分步关闭，当第一个测试值达到时，1A、2A、3A、4A闸门关闭；第二个测试值达到时，1B、2B、3B将关闭，4B关到1／2位；当第三个测试值达到时，4B闸门将全部关闭。此时蜂鸣器呜叫一秒提示可以给车皮放煤，且称重仓处于就绪状态。装车员按下开装车闸门的按钮后 ，两片装车闸门将打开放煤到火车皮内 ，当称重仓被放空后，即当第四个测试值达到时，装车闸门将自动关闭 ，同时称重仓就绪状态解除 ，处于非就绪状态 ，然后开始自动配下一仓煤。在这一过程中，溜槽的捉放由装车员控制。

2．7影响称重系统精确度的因素通过上述比较分析，我们不难看出，称重计量系统误差主要由以下几方面产生：1)仓体设计、支撑结构、环境条件。

2)称重系统的安装 (包括仓体 、传感器 、仪表等的安装)、和缓冲仓的连接、和液压没备的连接等。

3)双剪切梁传感器称量过程的滞后性。

4)称量系统检定校准过程中的检定误差和不确定度。

5)动态配料过程中的振动、冲击造成的机械结构变形，受力分布不均匀。

因此 ，在 日常使用和维护中，应当合理布置系统内各种设备，减小振动，合理分布落料点，减小偏载对系统的影响，提高系统的抗冲击能力，经常提升砝码校验称重系统，电气系统保证良好的接地，提高系统的抗干扰能力。

3 结语经过对装车称重系统的关键技术研究，同忻矿装车称重系统本身测量误差小于0．03％，单车装车精度达No．1％，整列装车精度达No．05％，2012年同忻矿外运煤炭795万吨，进港煤损溢率仅为 一．32％，远低于运销总公司设定的 一1．2％，创造了历史最好水平。

Key Techniques of the Load W eighing System of Tongxin Colal M ineHE Jing—。yu(Tongxin Coal Mine Co．，Ltd．，Datong Shanxi 03703)[Abstract】The paper mainly introduces key core techniques of weighing system．From mechanics，the weighing sensor effects onthe measurement on the structure，installation．From the perspective of electronics，weighing instrument and the static and dynamiccalibration approach effects on weighing and gives the measures to improve and compensation method，which has high academic valueand practical significance.

【Key words】loading；weighting；correct；research一 65—