一、前言

配料秤在諸多行業 （如水泥、冶金、石化、食品、礦山等） 中有著廣泛的應用，其配料方式也多種多樣，從配料時物料的輸送形式來看，可分為水平輸送和垂直喂料兩種形式。前者主要靠 皮帶或鏈板輸送物料，對應的計量設備多為皮帶秤或鏈板秤，在水泥廠中主要應用在原料配料站和水泥配料站；後者則以物料衝擊或旋轉下料的方式，對應的計量設備多為衝板K8凯发登录入口計或轉子秤，在水泥廠中主要應用於窯尾喂料。本文主要介紹的是鏈板式配料秤在水泥原料配料中的應用。二、皮帶 / 鏈板式配料秤配料工藝流程簡介對皮帶配料秤而言，像石灰石等密度較大、顆粒不均的物料，如果物料從料倉下來直接落在皮帶上，一方麵容易造成皮帶打滑，且極易磨損皮帶；另一方麵皮帶上物料堆積區下方的托輥也容易變形。所以水泥廠一般采用兩級配料方式， 即第一級為鏈板取料機，第二級為皮帶式配料秤。

以石灰石配料為例，皮帶式配料秤工藝流程圖如圖 1 所示。

物料從料倉下來後，首先落至鏈板取料機上， 取料機隻負責輸送物料，不具備稱量、測速或控製等功能，待物料通過取料機後，再落至皮帶式配料秤上，由皮帶秤負責物料的計量和控製，包括稱量段物料的重量測量，皮帶速度測量和變頻器電機控製(包括皮帶配料秤電機和鏈板取料機電機)。

這樣的設計方式主要考慮到以下兩個方麵，

首先，物料不是直接從料倉落至皮帶式配料秤上， 而是由取料機落至皮帶式配料秤上，避免了皮帶打滑及物料堆積區下方托輥的形變。其次，物料的料位可以通過取料機內部的刮板進行調節，下料量可以通過取料機的電機轉速進行調節，避免了物料料位波動對稱量的影響。因此這樣的計量控製方式在水泥廠得到了普遍的應用。

以石灰石配料為例，鏈板式配料秤工藝流程圖如圖 2 所示。

圖 2 與圖 1 相比，可以明顯看出少了一層中間過渡環節，石灰石直接由料倉下料至鏈板式配料秤，鏈板式配料秤同時肩負取料和配料的功能。

（圖 2 中可以看出控製儀表和變頻器為現場式安裝，根據現場或用戶需要也可以改為電氣櫃安裝的形式。）

三、皮帶 / 鏈板式配料秤綜合比較

水泥廠的原料主要由石灰石、鐵粉、砂岩、粘土和高嶺土等相關配料組合而成，其中鐵粉、砂岩等由於配比較少且物料顆粒小，一般使用皮帶式配料秤，石灰石等原料由於配比較大且物料顆粒不均，易磨損皮帶，一般使用鏈板式配料秤。

下麵是兩者在各個主要環節的表現及比較， 供讀者參考。

建造環節：皮帶式配料秤由於需要兩級配料， 為安裝鏈板取料機，需要多設計增加一個樓層， 或者如果安置在皮帶式配料秤上方，則皮帶式配料秤所在的樓層至少需要 6~8 米的高度空間，在施工環節這是一筆不菲的費用；若使用鏈板式配料秤則無需該筆費用。

維護環節：

鏈板式配料秤中鏈板采用鱗式安裝，因此整體強度高於托輥，不會存在物料堆積區鏈板形變的問題，免去了定期更換托輥的麻煩； 鏈板的剛性和強度遠高於皮帶，不會出現皮帶由於耐磨性不高而破損的問題，免去了定期更換皮帶的麻煩；鏈板的中間固定在鏈輪上，兩端的滾輪卡在軌道上，軌道的間距是固定的，因此不會出現皮帶式配料秤中皮帶跑偏的類似問題，免去了頻繁調節跑偏的麻煩。

采購價格：由於成本的原因，鏈板式配料秤的單機價格會高於皮帶式配料秤，但考慮到可以省去鏈板取料機的采購費用，因此比較起來價格應不會相差太多，如果綜合考慮上述建造和維護環節的費用支出，無疑鏈板式配料秤是有競爭優勢的。

標定精度：這也是用戶普遍關心的問題，所涉及的環節也比較多，對鏈板式配料秤而言，如果機械結構設計合理，鏈板在高速運轉時能夠運轉平滑，皮重和料位保持穩定，再配以高分辨率的傳感器和匹配的控製器，以筆者在現場實物標定的經驗來看，初次實物標定精度可以達到 0.5%（如表 1 所示），長期測試可以維持在 1%左右。

對皮帶式配料秤而言，在相同的配置和環境下，初次實物標定精度可以達到 0.25%，長期測試值得注意的是，如果流量設定值大幅改變，如該物料的配比發生較大變化，或者更換物料品種，則配料秤需在新的生產條件下重新進行標定校驗。

四、影響配料秤運行精度及穩定性的幾方麵因素

通常對於配料秤的考核指標有兩個，即精度和穩定性。

精度，即通常意義中對配料秤進行實物標定得出的誤差範圍；穩定性則依賴於時間的檢驗， 包括秤的無故障運行時間、不同時間間隔內秤的重複標定誤差變化範圍、秤體易磨件的使用壽命、抗幹擾能力等。

下麵從內外兩方麵入手，找出相關因素，分析影響的原因和途徑，供讀者參考。

（1） 首先是配料設備內部本體的影響因素， 眾所周知，物料瞬時K8凯发登录入口的計算公式為：

t/h （K8凯发登录入口） =kg/m （秤橋單位載荷） ×m/s （物料運行速度）可以看出，影響計算精度的主要元件是稱重傳感器和測速傳感器。

對於測速傳感器，其大多采用脈衝式原理， 其精度取決於單位圈數內所能發出的脈衝數量， 目前較高的可以達到 250pulse/re。

對於稱重傳感器，其誕生以來大概經曆了力平衡式、位移式、電阻應變片式及數字式。目前應用最為廣泛的就是電阻應變片式，主要利用惠斯通電橋的原理，如圖 3 所示

當傳感器受力時，R1 和 R4 受拉伸力，R2 和

R3 受壓縮力，電壓輸入為 E0，輸出為 Ei，靈敏度

E0/Ei=Gf×Ef/4(其中 Gf 為應變片係數，Ef 為電橋上產生的總應變輸出)。其優點是當溫度變化影響電阻特性時，由於兩邊增加或減少相同的變化量， 因此電橋的總輸出不會發生變化。

雖然惠斯通電橋對相鄰橋臂應變片的輸出具有補償功能，但由於應變片本身的離散性及粘貼情況的細微差異，還是會導致電橋的平衡因溫度的影響而遭到破壞，再加上非線性、滯後性、蠕變性等眾多因素，導致電阻應變片式模擬傳感器在水泥廠等惡劣高溫的環境中無法展現出優異的性能，雖然可以通過提高加工工藝、在處理器內進行數據運算補償等方法提高其精度，但隻能弱化卻無法消除影響。

當鏈板式配料秤用於輸送石灰石等顆粒不均的物料時，其單位載荷的瞬時波動較大，若采用模擬式傳感器，由於其本身不可克服的滯後性， 會帶來比較大的計量誤差，使得稱量係統變得不可信，因此使用數字式傳感器比較合適。

例如 SFT 數字式傳感器，它采用振弦式原理， 當數字式傳感器受到外力作用時，設置在數字式傳感器內部的振弦產生振動，其振動頻率與數字式傳感器所受的壓力成線性關係，通過測量振弦的瞬時振動頻率，便可以計算出數字式傳感器所受的即時壓力，並由安裝在數字式傳感器內部的溫度傳感器進行溫度補償，最後經過處理器處理的信號通過 RS485 協議與控製器進行通訊，在控製器上可以方便地進行重量查詢和數字式傳感器地址設定等工作，其工作原理如圖 4 所示。

由於數字式傳感器內部受力元件和測量元件並沒有物理上的接觸，因此其稱量精度得到了明顯的提升，圖 5 是 SFT 數字式傳感器的部分技術參數， 從中可以看出其分辨率高達百萬分之一

（在實驗室條件下可以精確地測出一張名片的重量）， 滯後性低於 0.02% ， 重複性誤差小於0.001%，溫度漂移低於 0.002%。

另一種途徑就是從控製係統入手，在物料保持穩定的同時，優化自動調節係統，目前應用較多的是 PID 控製係統，對於配料秤來說，PI 調節即可滿足生產需要 （以瑞士哈斯勒配料秤為例， 一般 P 值選取 0~300%，I 值選取 0~20S，D 值一般為 0）。

因此在配料秤帶料期間，主要的調試工作就是進行 PID 參數整定，一般需要收集以下曲線作為整定的依據：

K8凯发登录入口設定值，作為調節的參考標準；

被調量波動曲線，即瞬時K8凯发登录入口；

PID 整定輸出。

下麵以現場收集到的鏈板式配料秤的 PI 控製圖（如圖 10 所示） 為例進行說明。

從圖中可以看出，比例作用有如下特征：

比例作用波形與被調量 （即瞬時K8凯发登录入口） 相似，由於本例中為負反饋作用，因此兩者的方向是相反的；

比例作用波形與被調量的波動周期完全對應，即被調量的波峰對應比例作用的穀底，被調量的穀底對應比例作用的波峰。

由於純粹的比例作用無法消除靜態誤差，因此需要引入積分作用，同樣從圖中可以看出積分作用的特征：

積分作用的升降與被調量的升降無關，隻與被調量和設定值之間偏差的正負有關，圖中當偏差為正時，積分曲線上升，偏差為負時，積分曲線下降。

積分作用的大小 （即曲線的斜率） 與被調量和設定值之間偏差的大小有關，偏差越大，積分作用的曲線越陡峭，偏差越小，積分作用的曲線越平緩，因此積分曲線的波峰和波穀對應的偏差最小，基本為零。

另外還需要掌握參數整定的一些原則，比如在整定比例作用的時候，先取消積分作用，待比例作用整定好以後，再逐漸增加積分作用，直至消除靜態誤差；如果比例作用沒有整定好，一味地增加積分作用非但不能減小靜態誤差，反而會造成積分幹擾；比例作用和積分作用是相對的，