1　前　言

      目前, 國內中小高爐槽下稱量係統, 大多由重量傳感器、重量變送器、數顯調節儀、傳感器、激勵電源等幾部分組成, 係統組成複雜, 連線多, 安裝維護很不方便。而做為稱量係統關鍵的重量變送器( 以下稱原重量變送器) , 大多是普通的毫伏信號放大器, 存在的主要問題有: ( 1) 無法解決零點變化引起的稱量誤差, ( 2) 無法解決傳感器線性不好引起的稱量誤差, ( 3) 無法解決餘振量引起的上料誤差, ( 4) 校秤複雜, ( 5) 安裝維護困難。針對上述存在的問題, 利用89C51 單片機, 結合數字變送、顯示、調節及傳感器並聯等技術, 再充分考慮煉鐵工藝的要求, 開發了一種適用於高爐稱量係統的智能重量變送調節器( 以下稱新型重量變送器) , 現簡介如下。

2　工作原理

適用於高爐稱量係統的新型重量變送器的工作原理如圖所示。新型重量變送器以89C51 為係統核心, 不揮發RAM 存放掉電後需保護的各種參數, 稱重係統的傳感器( 一般為3～4 個) 通過接線盒並聯, 橋壓接至儀表的橋壓輸出端, 輸出接至儀表的輸入端。根據提供給傳感器橋壓值和傳感器靈敏度的不同, 傳感器輸出信號( 也就是重量變送器的輸入) 也不同, 一般不超過30mV。該信號經濾波放大, 再經V/ F 轉換送入89C51 處理。處理後通過8255 接口電路經D/ A 轉換輸出模擬量信號, 同時送顯示。經功能軟件運算處理後, 決定是否發出料滿信號, 通過鍵盤設定參數或進行各種功能操作, 微處理器監控電路監控故障狀態。

3　性能特點

       3. 1　稱量精度高

      高爐稱量用的料鬥, 因天氣、料的質量等眾多原因, 放完料後, 料鬥內有時殘存一些料, 皮重是變化的, 如果不及時在每次放完料後進行調零去皮, 不可避免地會產生稱量誤差。例如: 如果是下雨天, 料鬥壁上會逐漸沾上一些粉塵, 而天晴幹燥後, 又會慢慢掉下, 皮重變化較大, 直接影響稱量的準確性。為解決此問題, 新型重量變送器設計了自動調零功能, 每次放完料後, 延時一會兒, 自動調零去皮, 從而保證了稱量的準確性。從理論上講, 重量傳感器的輸出應是線性的,但實際上當遇到傳感器線性較差時, 如果不對其校正, 自然會產生稱量誤差, 為此新型重量變送器中增加了非線性校正功能, 很好地克服了由傳感器非線性引起的誤差。通過增設以上兩種功能( 自動調零、非線性校正) , 稱量精度大大提高, 可達到誤差小於0. 2%FS。

3. 2　上料準確, 處理速度快

原重量變送器不具有餘振量跟蹤功能。例如: 某稱量料鬥要求的料滿值為1000kg , 由於給料的振動篩停電以後, 還要振動一段時間, 也就是說還要有一些料振下來, 所以設定料滿值時不能設1000kg, 這就需要操作工仔細觀察, 如果餘振量為100kg, 設定料滿值就應為900kg。但是,餘振量是變化的, 隨著大料倉存料的變化, 料的粒度的變化, 以及天氣、氣候等原因, 餘振量都會變化, 操作工需經常來調整。若操作工責任心強, 觀察仔細, 調整及時, 則上料誤差會少些。但大多數人設定完後, 很少觀察調整, 造成較大的累計誤差, 直接影響爐況的穩定和生產。對於高爐來說, 最終要求的是上料準確, 稱量準確隻是基礎。在保證了稱量準確後, 要保證上料準確必須解決餘振量問題。為此, 新型重量變送器在設計時增加了餘振量自動跟蹤功能, 隻要按要求設定完上料的料滿值後, 勿需考慮餘振量, 新型重量變送器將會自動提前停振, 靠餘振達到要求的料滿值, 從而保證了上料的準確性。另外, 上料的準確與否還與處理速度有很大關係, 為保證控製給料振篩的料滿信號及時發出, 將處理速度提高到5 次/ s。

3. 3　自動校秤

      計量儀表需要定期校正。原重量變送器的校正是一件非常繁重、複雜的工作。例如個2t 的秤,調完零點後, 需要壓上2t 砝碼調量程, 量程調完後, 零點又變了, 卸下2t 砝碼再調零點, 零點調了, 量程又變了, 又要壓上2t 砝碼再調量程, 如此反複多次, 是一件很繁重的體力勞動, 且需很長時間, 特別是在生產時, 校秤很難實現。新型重量變送器具有智能性, 通過軟件編程, 具有了自動校秤功能, 隻需加載一次砝碼( 勿需加到滿量程) , 即可完成校秤工作, 大大減輕了校秤的勞動強度。

      3. 4　安裝維護方便, 可靠性高

     如前所述, 原稱量係統組成複雜, 連線多, 安裝維護十分不便。新型重量變送器將變送、顯示、調節及傳感器激勵電源集於一體, 免去了儀表間相互連線等複雜工作, 安裝維護十分方便, 從新重量變送器引四根線( 兩根信號線, 兩根橋壓線) 至傳感器接線盒, 即可實現一個稱量係統( 傳感器並聯) 。新型重量變送器和原重量變送器相比, 硬件上增加了微處理器監控電路, 料滿輸出電路采用了光電隔離技術, 軟件上采取了抗幹擾措施, 從而大大提高了儀表的可靠性。另外, 新型重量變送器具有標準的模擬量輸出信號( 0～5V, 1～5V, 0～10mA, 4～200mA 任選) 、料滿繼電器輸出信號, 這使它與計算機、電氣等組成自動給料控製係統成為可能。

4　結束語

      1996 年8 月至1997 年底, 已有50 多台新型重量變送器被應用於各種生產條件下的中小高爐稱量係統中。實踐證明, 自動調零、非線性校正等功能, 充分保證了稱量的準確性; 自動跟蹤餘振量功能, 保證了料滿信號的準確、及時發出, 從而保證了上料的準確性; 自動校秤功能大大減輕了校秤這一繁重的體力勞動的強度。

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