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装载机动态计量的应用

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一、装载机的特点和称重计量

装载机自重大 , 轴距短 , 且始终处于流动作业状态 , 难以用固定位置的衡器对它所载货物进行称量 ,否则会影响工作效率 , 因此 , 寻找一种使其在工作过程中完成对货物称重的方法 , 才能较好地解决这一问题。一般来说 , 对货物计量的准确度要求越高越好, 称重误差一般要求在 0.5%2.5% 左右。

装载机进行散堆货物装载时, 初期采用测比重画线估算的方法来计算所装货物的重量, 此法存在着误差大、随机性大、不便管理等特点。多装, 会造成直接经济损失和超载运输; 少装欠载,则会降低运输效能, 损害客户利益。许多矿产地处高山、计量问题难以解决。同时, 因装载机无称量装置而使物料装卸必须依赖于汽车转运过秤或使用地磅, 装卸效率低下, 费用也很高。

随着铁路、汽车、港口、码头等物流装卸业的发展, 装载上货效率、安全性和准确性的要求越来越高。特别需要一种先进的装载机称重系统来实现装载过程中对货物的自动准确计量, 对于加强装载作业管理, 防止超载和欠载, 提高装卸作业效率和效益, 保证车辆运输的安全有着显著的实效。

但由于各计量装置的生产单位的技术不同,所以计量方式与精度也不尽相同。下面就我们在加装装载机动态自动计量装置实践中的一些经验谈一点体会。

二、装载机动态自动计量装置的工作原理

采用测量起升油缸的油压间接计量起升斗的货物的质量, 由于起升油缸的油压随着起升高度的变化而变化, 所以要采用定点计量的方法, 来解决油压随着起升高度的问题。

一般采用接近开关来实现定点计量, 压力传感器测量油压。有的采用双油压传感器来测量进油压力和回油压力, 在实践使用过程中, 除非油门特别大, 回油压力才有变化, 一般回油压力没有变化, 所以一般装一个压力传感器就可以满足计量要求。装油温传感器用于补偿温度漂移。在实践使用过程中, 发现如果压力传感器是有温度补偿的高温传感器, 也没有必要再另外安装温度传感器。

在此, 浅谈一下装载机动态计量装置的工作原理: 装载机称重系统一般分为两个部份, 信号采集部分和信号处理及显示部分。信号采集部分一般通过传感器或者变送器实现, 信号采集的准确程度对装载机称量的准确度至关重要。动态计量装置主要包括: 压力传感器 ( 2 ) 、动态控制仪表 ( 带打印功能) 及安装附件。

动态计量装置的主要功能特点: ( 1 ) 、累计装载, 重量设定、显示和超重报警功能; ( 2 ) 、单斗重量称重和累计、显示功能; ( 3 ) 、货车车型选择或输入功能, 货车车号录入功能; ( 4 ) 、操作者、装载机编号和装车 站代号输 入功能;( 5 ) 、作业时间 ( , , , , ) 记录功能; ( 6 ) 、作业基本数据存储、打印与查询功能; ( 7 ) 、采用动态采样和小波理论分析法 , 实现动态标定和动态称量 , 无须停斗 , 举升过程中自动称重; ( 8 ) 、使用装载机电源供电; ( 9 ) 、采用双液压传感器及高精度 A/D 转换器, 精度更高; ( 10 ) 、可设置自动置零或手动置零。

三、传感器的选择

根据装载机的作业特点, 信号采集部分一般有压力 ( 油压) 传感器、压力 ( 油压) 变送器两种, 需要强调一点的是传感器防过载、抗震动、绝缘性、抗干扰等性能要比较好。下面介绍两种适用于装载机的压力传感器和变送器:

A 、电阻应变压力传感器 ( 俗称贴片式传感器PPM- 242L )

在装载机称量货物重量时, 连接铲斗的油泵是不断运动的, 油泵内的油 ( 待测介质) 经过多次高压后, 温度会升高, PPM- 242L 传感器在应变片的选择上充分考虑了温度因素, 采用高温应变片, 在制作过程中采取相应措施让传感器温度漂移尽可能的小 ( <±0.03%FS ) 。在安装时一般是通过引压管进行安装。这样, 传感器承受的温度和冲击就得到了缓解, 从而增加了设备使用的稳定性。

PPM- 242L 的主要特点: a 、精度高, 长期稳定性好; b 、密封好, 耐腐蚀; c 、低成本, 性价比高。

其主要技术参数:
装载机称重仪表

B 溅射薄膜压力( )变送器( PPM- 241A )

PPM- 241A 采用溅射薄膜技术并结合装载机称重系统的特点设计, 主要通过测量装载机油压进而转换成重量信号, 并根据客户具体要求采用数字电路对传感器信号处理。

该产品的特点: a 、信号大, 易换算; b 、精度高, 稳定性好; c 、抗震动、冲击、过载能力好; d 、抗干扰能力强; e 、耐腐蚀, 耐高温, 温度漂移小。

该产品的主要技术参数:
装载机称重仪表

根据生产过程中积累的经验和客户反映的情况来看, 油压传感器中 PPM- 242L 是一款经济型传感器, PPPM- 241A 变送器从性能、安装的难易程度等角度上说是一款很不错的传感器, 其中PPM- 241A 型变送器, 对后续信号处理和仪表显示部分要求很低, 更容易配套使用。

四、影响计量精度的因素

装载机动态自动计量装置所测的油压有以下几部分干扰成份: 1. 发动机固有震动造成油压的周期变化; 2. 摩擦力的变化; 3. 起升斗的摆动; 4. 油门的变化。

发动机固有震动造成油压的周期性变化, 由于特性比较固定, 所以容易解决。

摩擦力的变化随着油温的变化而变化, 而且不同的机器也不尽相同, 所以难以用固定的模式进行补偿。摩擦力的变化主要体现在零位的变化上, 一般在油温没有达到稳定时, 用户采用间隔置零的方法, 人工解决。等油温稳定后, 摩擦力变化的影响就很小了。

起升斗的摆动造成的误差比较大, 不同的机器, 不同的驾驶员, 不同的场地, 影响的大小也不尽相同。不同厂家的计量装置最后的计量精度也不尽相同。好的计量装置能达到 1- 2% 左右的计量精度。

油门变化造成的误差比较大, 一般计量装置都有速度修正功能, 在过计量点时油门不变, 一般也能达到 1% 左右的计量精度。但在通过计量点时, 油门变化会造成比较大的计量误差。目前没有较好的计量装置, 能有效解决在通过计量点时油门变化的问题, 所以有的采用加装油门稳定装置来保证油门的稳定。但一般采用培训驾驶员,以良好的驾驶习惯匀速通过计量点。一般驾驶员通过几车的装载训练后, 都能基本保证匀速通过计量点。

五、起升斗摆动影响的解决方法

不同厂家计量装置的计量精度差异主要在此项问题的解决程度。由于起升斗摆动的随机性很大, 受装载货物、车辆运动速度、地面条件、驾驶员的操作习惯等众多因素的影响, 所以难度较大。

不同厂家的计量装置采用了不同的方法, 减少起升斗的摆动影响, 大多采用平均加剔除的方法, 但由于影响因素的复杂性, 计量精度的波动性很大, 时好时坏, 稳定性不够理想。

我们使用的动态计量装置, 不是采用常用的Fourier 变换, 因为 Fourier 变换计算工作量大, 而且采集的数据含有丰富的频率成分。我们采用小波理论把各种影响因素进行系统的分析后, 设计了一对独特的样条函数, 有效的解决了上述众多的影响因素, 达到了 1% 的较高计量精度。

 

( 本文来源于实践, 在理论上得到上海秋豪衡器公司的大力支持。 )

( 作者 郑国彩,通讯地址: 福建省长乐市航城街道奎桥路 268

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