调速定量给料秤（即定量给料机或称为称重给料机等）是集给料输送、称重计量和定量控制为一体的机电一体化设备。是散装块、粒、粉体物料的连续给料计量、定量和配料控制生产设备。广泛地应用于建材、冶金、化工、轻工、电力等工业生产部门的连续给料计量和配料控制系统。是生产工艺过程质量控制、生产过程自动化和企业管理的重要手段和基础。
1发展简况
1968年我国设计生产的单托辐单杠杆电子皮带秤在电力、冶金、矿山等工业部门开始应用，揭开了动态电子计量设备发展应用的序幕。1972年我们研发设计的恒速定量给料秤（即悬臂式电子皮带秤）在建材、冶金等行业开始应用。此时的定量给料秤和电子皮带秤技术质量较低，尤其称重传感器等一次检测元件尚不过关、稳定性较差，二次仪表多是以分离元件为基础的单元组合仪表。所以，系统计量精度低、稳定性差、系统调校也很麻烦。1978年我们开始研发设计调速定量给料秤，1980年用于水泥生产线，1081年在国内首家通过部级技术鉴定，并获部级优秀科研成果奖。从上世纪80年代以后，我国又相继引进了日本的大和（株）、久保田（株），美国的斯托克、梅里克、拉姆齐，丹麦的史密斯，德国的某公司的定量给料（机）秤和电子皮带秤技术或设备。从而使我国的定量给料秤和电子皮带秤产品技术质量水平有了快速的发展和提高.尤其从上世纪90年代以后，随着国外先进技术的引进，称重、测速传感器以及微电子计算机技术的高速发展，更加成熟完善，定量给料秤技术基本上走上成熟的商品化阶段。计量精度优于0.5%,给料能力：0.5〜l000t/h左右，流量调节范围可达10：1.实际使用的皮带宽度为：500mm〜2400mm,主从滚筒距1700mm〜8000mm,品种规格齐全，秤体结构多种多样。称重控制器有以单片机或PLC为核心的单机控制器；有以工业PC或PLC为核心的机组集中控制系统，完全可以满足各种使用场合、各种通讯网络系统和各种档次要求。当然，从元件、材料和制造工艺质量，尤其软件设计质量水平，与国外一流原装产品相比仍有一定差距，特别是称重控制器，对于要求档次较高的重要使用场合，选用国外先进原装产品往往也是必要的，但秤体等部分一般不需进口。
2系统配置优选
调速定量给料秤系统，主要由预给料装置或进料斗、秤体、称重和测速传感器、变频调速器和称重控制器等部分组成。各部分既是一个有机的整体，但又可独立选配组合。根据生产实际条件和档次要求，科学合理地选配组合，才能达到最佳的实用可靠性和经济性。下面以本人设计开发的TDG（SK/SF）型定量给料秤概要说明。
2.1进料斗和预给料装置
对于块、粒状和流动性较差的粉体物料，一般由定量给料秤皮带直接从供料仓下的进料斗把物料拖出，由出料口开度大小控制料流厚度。根据物料的流动性和粘滞性可选用普通料斗或振动料斗或导流槽料斗等，但绝大多数场合均釆用普通料斗。进料斗的结构虽然简单，但它直接影响出料的均匀通畅、是否堵料、卡料、划损皮带和撒落物料等等”笔者设计用于块、粒状物料的TK型进料斗，（如图1示），釆取前宽后窄的梯形断面和锲形倾斜底边结构，适度较大的高宽比料口，有效地克服了上述问题，确保岀料均匀顺畅，不易划损皮带.

用于倾泻性粉体物料的TF型导料斗，内设多道挡料板，周边采用柔性密封结构，确保不冲料、不跑料、不漏料、不扬尘，使料流基本按设定形状均匀稳定运行。
对于粘湿性物料或流动性很好的粉体物料、或瞬时流量很大的使用场合，一般需要设置预给料装置。对于块、粒状物料、粘滞性物料，一般釆用皮带给料机、板式给料机或圆盘给料机等：对于流动性较好的粉、粒状物料，多釆用管螺旋给料机、回转叶轮给料机或输送斜槽+流量阀等预给料装置。
皮带给料机与板式给料机相比，外形尺寸小、重量轻、效率髙、故障少、不漏料、价格低，与圆盘给料机相比，设备高度小，喂料比较均匀稳定。所以，可优先选用.对于粘滯性物料可釆用花纹带，但不适用于高温物料。
管螺旋给料机，结构简单、空间高度小、流量调节比较平滑、工作可靠、对物料和环境适应性强、价格便宜。物料流量在200m3/h以下时，可优先选用。但应根据实际物料的流动性、水分、容重等特性，选配相适应的螺旋叶结构，不可千篇一律对待。输送斜槽+流量阀系统，需要配套的空气松动和空气输送系统、需配闸阀和执行机构等，系统较复杂、投资较高，但对于大流量的流态化粉料的给料计量系统，明显优越。所以，建议流量在200m3/h以上的粉体物料给料计量系统，可优先选用输送斜槽+流量阀预给料系统.
2.2秤体结构和选配
秤体既是给料输送机构，也是称重测量控制系统的关键环节。就测量精度而言，电气测-量部分达到0.1%的精度亳无问题，但秤体的称重测量系统却难以达到。可见保证和提高定量给料秤计量精度的关键和难点在秤体部分。因此，秤体尤其是称量架应简洁稳固、刚度大、抗震稳定性好、测力灵敏度高、线性好、积灰积料面小。秤体具有完善良好的皮带张紧、调偏功能，清扫功能，操作维护简便，确保运行安全可靠。
(1)恰当的选用规格
代表定量给料秤规格的特征参数是皮带宽度和主从滾筒中心距。皮带宽度按输送带国家标准分级，按使用要求物料的瞬时流量、粒度和流动特性等条件选取。如果皮带选的过窄会造成向外撒落物料、跑料，或促使带速过快、料仓出料口偏小等弊端。反之，皮带过宽会导致料层过薄、出料不均匀稳定、测重不准，或带速过慢、减速比过大等。常用的皮带标准宽度有：650、800、1000^1200、1400、1600和1800mm等。主从滾筒的中心距一般有：1700、2000、(2500)、2700、3500、4000、4500、5000mm,甚至到8000mm等。对于称量段长度500mm左右的单托辗秤架，如带宽为1000mm以下时，主从滾筒中心距推荐在2000mm和2700mm间选取；带宽在1200mm以上时，推荐在2000mm〜3500mm间选取，可称“基本长度规格七当皮带较宽或用于粉体物料时，需适当选长一些.但秤体过长，不仅增加设备和使用成本，也给搬运、安装、维护增加麻烦’给运行的稳定可靠性和控制精度带来不利影响。因此，应尽量选用“基本长度规格”，只有设备布置特殊需要才釆用较长规格的秤体.当然，在同一生产线中’尽量使秤体长度规格统一往往也很必要.
（2）皮带和皮带速度的确定
定量给料秤的皮带，既是给料输送物料元件，也是称重测量的重要元件.所以，与普通输送胶带的要求有所不同，不但具有足够的抗张强度、抗冲击耐磨性能，还必须具有良好的挠性、厚度和质量均一，尺寸准确、表面平整无折痕的环形无接头皮带。要求厚度误差W0.3mm,宽度误差＜0.3%,双边环长偏差＜0.2%.从而保证测力灵敏、张力和零点比较稳定。
定量给料秤的皮带*按外形可分为平面带和挡边带等，按性能分为普通（常温）带和耐热带等。平面带适用于流动性一般的块、粒状物料和流动性较差的粉状物料，是应用最多的一种。对于流动性很好的粉、粒状物料或容易发生撤落物料的场合应釆用挡边带。但应注意：挡边带相对刚性大，对测量精度不利，而且拆装较麻烦费力，价格较高•所以，只在必要场合釆用。平面带和挡边带均可做成普通带或耐热带。但耐热带相对耐磨性、抗冲击性差，价格较高.只有物料温度达80C〜200C时才采用。不论哪种带，均需釆用制作精良优质胶带。
定量给料秤的皮带速度既同料流速度。总体讲是釆用低速度、厚料层的给料方式*较慢的速度有利于降低冲击振动、岀料均匀顺畅、运行平稳、皮带张力稳定.尤其对于称量段不长的单托辗秤架，有利于釆样测量稳定准确。较厚的料层，有利于出料均匀顺畅，能适应较大粒度物料，从而可获得较高的称重计量精度。但速度过慢会导致减速比过大、设备成本增加’控制滞后时间加长，甚至出料脉动，从而影响控制精度《可见，并非速度越慢越好.据笔者经验；皮带速度一殷在0.5m/s左右以下，中小流量可在0.03~0.3m/s左右，大流量亦应在0.8m/s以下，否则应釆用更宽皮带或较长称量段的双托辐秤架等措施。
（3）滚筒的直径和外形
滚筒直径的大小往往不被选用者注意。但众所周知：滾筒直径越大，皮带包角就越大，与皮带间的摩擦阻力也越大。另一方面，皮带的弯曲疲劳减轻，弯曲阻力减小。有利于传动平稳不打滑，有利于提高皮带使用寿命。但随着滾简直径的加大，秤架相关部件尺寸也要增大，使设备重量和成本增加，甚而笨重•尤其定量给料秤皮带不厚，挠性较好•据笔者实践经验：皮带宽度在1000mm以下时，主滚简直径可为令190mm左右；皮带宽度在1200mm〜1600mm时，主滚筒直径可为250mm〜4＞320mm左右；当皮带宽度在1600mm以上时，主滚筒直径可为8400mm左右.如果釆用包（铸）胶滚筒，可显著增加传动摩擦阻力，克服皮带打滑、稳定和减小皮带张力、应力，无疑对保证传动更平稳和提高称重测量精度及皮带使用寿命十分有利.
另外，TDG（SK/SF）型定量给料秤釆用腰鼓形包胶滚筒，虽然制造加工难度增加，成本提高，但其具有良好的自动调节皮带跑偏作用，且提高了手动调偏的灵敏度，使用效果更良好.
（4）完善的皮带张紧调偏和清扫机构
TDG（SK/SF）系列定量给料秤，除了设置尾端拉紧螺栓张紧机构外，还设置了重力张紧和自动调偏机构，如图2所示.

超重辐的重力张紧方式，调节灵敏，稳定可靠，确保皮带张力稳定，优于弾簧压力张紧等方式。尤其把重力张紧与自动调偏巧妙结合，并釆用偏心支承双辐结构，简单可靠、调节灵敏、经济实用，基本可消除皮带跑偏问题并保持皮带张力稳定.
皮带上掉料粘料时有发生，尤其皮带非工作面积存物料，导致皮带与滚筒间夹料，从而损坏皮带和造成皮带跑偏，须及时处理。一般的三角形或一字形清扫器，往往不能完全清除物料.对皮带磨损较大。TDG（SK/SF）型定量给料秤的内滑扫器（如图3所示），下设可调整辐轮，可避免磨损皮带。上设盖板并与从动滚筒保持切线位置，确保物料从滚筒上滚落在清扫器之外及时清除，不会发生循环卡料现象。

（5）拖动装置和调速
定量给料秤的拖动装置主要包括：电动机、减速机等.近些年一般多釆用电动机与减速机再与主滚筒轴装宜联方式。从而去掉了联轴节、链和链轮等传动机构，使系统更简单、更可靠，更便于安装维护。
电动机与减速机直联一体的可叫减速电机（或称齿轮马达），其种类较多。常用的有圆孤伞齿+摆线针轮减速机构、齿轮+蜗轮蜗杆机构和齿轮+圆弧伞齿机构等等.SBD型减速电机属于前种，是国内专门为定量给料秤配套开发的°其结构紧凑、体积小重量轻、运行平稳可靠，传动效率高、安装简便、经济实用。尤其可根据用户要求配置测速位置和机构，使测速简便可靠.有的要求档次较髙的用户常选用德国某等公司名牌产品，其制造质量精良，运行平稳可靠。但价格高出一倍多，而且一般从价格考虑多选用斜齿轮+蜗轮减速机构，其测速位置和机构，以及风扇等配套件选择余地很小，技术服务不如国产设备便捷。因此，建议优先选用SBD型等国产品牌。
定量给料秤有三种调速方式：即直流调速、电磁调速和变频调速。异步电机变频调速系统简单可靠、调节范围宽、工作特性好、能适应粉尘环境、故障少、维护简单方便、经济实用.所以，当前绝大多数均釆用变频调速方式。但应注意以下问题：
1）鼠笼型电动机在变频调速运行时，比一般工作情况温升提高15%左右，而同轴风扇在低频工作时冷却效果较差。所以，应选用绝缘性能较好的优质电动机，绝缘等级最好不低于F级，并尽量使其工作在20Hz以上。如果要求调速范围较宽，特别是经常在低频或高频C50Hz以上）范围工作、或要求较高的重要使用场合，建议选用专用变频调速电动机，但专用变频调速电动机价格较高，多数情况下也不需过分追求。另外，如果釆用六极电动机，变频器的额定功率应比拖动电动机功率高一个档次，以保证可靠运行.
2）定量给料秤流量的调节范围一般标称10：1,甚而更大。它既可以通过调节皮带（即料流）速度，亦可以调节料层厚度（即负荷）实现。但是，料层厚度一般由出料口闸门开度决定，并由人工操作确定。出料口开度越大，料层越厚，出料就更加均匀顺畅、有利于克服堵卡料现象，较大的线负荷也有利于保证测重精度和运行稳定。所以,在实际生产中都尽量把闸门开的较大，并一•经确定就不再随便调整。即使调整料层厚度，一般也仅能在2：1的范围调节。在实际生产中只通过调节皮带速度来调节给料速率，即调节变频器的工作频率。变频器的工作频率可在6~60Hz范围调节，但50Hz以上为恒功率变转矩运行，频率过低时运行也不稳定。所以，一般实际的工作频率范围均设定在50-lOHz,即调速范围为5：1.为了保证长期在较佳状态运行，最好工作在50〜20Hz。即理想的调速范围为2.5：1左右.因此，设定的调速范围在满足使用要求条件下，以尽量小更有利，不切实际的给定过大调节范围可能导致工作状态不佳。如果确实需要较大的调速范围，应与供货商商定合理的技术方案。
2.3称重控制器的选配
称重控制器的功能是接受一次检测元件的负荷、速度等信号，进行处理、显示、运算和控制相应机构，以实现连续计量和定量给料控制等。它的技术质量水平在很大程度上决定了定量给料秤的控制功能和稳定可靠性•
目前，常用的称重控制器主要有三种，即：以单片机或PLC为硬环境的单机控制器（仪表）、以PLC为硬环境的智能可编程控制系统和以工业PC机为硬环境的机组微机控制器。前两种适用于DCS系统，实现分散控制集中管理和开放式网络通讯的定量给料和配料系统。后一种适用于多台秤集中机组控制方式，多用于中小型企业的定量给料和配料系统.三种方式以单机控制器应用最为普遍，适应性较强，应为首选方案。
值得注意的是：同类称重控制器的实际技术质量水平往往差距较大，尤其是国内设计开发和生产的产品更是如此，选择时必须考察其设计、功能特点、元件材料选配和制造质量•必须把稳定可靠性作为主要指标考虑，从目前使用来看，本公司推出新一代HL-820型仪表,充分消化吸收了日本、德国等知名公司最新技术成果.具有以下功能特点：
（1）釆用现场总线技术（CAN）,通讯速度快，可靠性高，通讯距离远。
（2）双CPU硬件结构，实时性好、控制精度高.
重量检测：分辨率为16位，输入灵敏度为0.4-l.OgV/D,误差小于0.01%.
速度测量：脉冲频率范围10〜2500Hz,误差小于0.01%,.仪表对外提供的测速传感器工作电源为直流12V/30mA.
（3）128X64点阵LCD显示器，汉字提示信息。显示信息丰富、直观。
（4）输入输出接口釆用多种硬件抗干扰技术，软件采用数字滤波、看门狗复位等抗干扰技术。
（5）可通过键盘、外部信号（端口）和上位机对仪表操作。
（6）可选实物、花码和链码三种标定方法，满足不同用户的需求.
（7）智能PID调节。具有水分输入自动扣除物料中的水分功能。
（8）可以通过仪表接口和通讯接口等方式与上位机、PLC或DCS连接。
（9）待机或运行状态显示参数（共2屏、6个）可由用户定义，可显示流量曲线。
（10）具有流量控制和累计值控制两种控制方式.
HL-820型仪表可以满足任何自动化系统配置要求，是替代进口产品理想的选择。当然,德国某公司的VEG-206和日本某公司的CFC-200等进口仪表代表了当代领先水平，但价格高、供货周期较长、技术服务不如国内快捷周到。具体可根据实际情况和要求档次确定。
2.4称重传感器的选配
称重传感器是把机械量负荷转换成电量输出的测量元件•物料负荷测量自然是关键环节但现代传感器技术满足称重测量要求已亳无问题.定量给料秤常用的称重传感器有圆柱外形复合悬臂梁型和金属波纹管密封悬梁型传感器两种，均可满足使用要求，但后者的主要性能指标更优良，特别是金属密封和充氮处理，使其对环境的适应性更强、更稳定。另外,也有些产品釆用其它型或数字式称重传感器.数字式传感器在信号的稳定性、远距离传输和信号处理等方面较为理想，也是传感器的发展方向，但价格较高，实际釆用尚少。
定量给料秤的物料负荷比较均匀稳定，波动小，所以，选用称重传感器的测量上限为最大负荷的1.2〜1.5倍即可，不需留有过大余量.
2.5测速传感器的选配
调速定量给料秤的测速方式和测速传感器的种类较多，但都是基于物料与皮带同步运行，即物料相对皮带是静止的，所以皮带的速度就等于料流的速度。
测速传感器的种类较多，如：交、直流测速发电机，电感开关式，磁电感应式和光电编码式传感器等.目前，应用最多的是电感开关式和光电编码式传感器。也有直接取变频器速度反馈信号等方式，均可满足使用精度要求.从技术手段来看，比较容易获取较高的测速精度，也比较稳定可靠.尤其像光电编码器等测速方式，最高容许转数可达3000-6000rpm,响应频率可达1〜lOOKHz,输岀无干扰方波电数字信号，可见满足任何定量给料秤的测速精度要求都没有问题，尤其适用于低速轴测量，但此种方式价格也较髙.实际上大多数是釆用电感式测速传感器，其简单可靠，经济实用，尤其适用于高速轴测量，完全可以满足測速精度要求.
选用测速传感器和测速方式不仅考虑测量篇度要求，更需考虑安装位置、方式和与控制仪表的匹配。安装位置和方式不但影响测量精度，更是长期稳定可靠工作的基础。电感测速传感器在这方面有突出优点。另外，测速传感器输出与控制器的合理匹配，是保证实际使用精度的重要环节。所以,片面追求测速传感器本身的高精度，不一定有实际价值。因此，应以稳定可靠为主，能够满足使用精度要求即可。
总之，根据具体使用条件、要求，科学合理的选配组合定量给料秤系统才能达到先进可靠和经济实用的目的。TDG(SK/SF)系列定量给料秤是在引进、消化德国某等国际知名公司先进技术基础上，融合自身几十年科研技术经验，设计开发的当代一流水平产品，多年来在建材、冶金、电力、化工、轻工等工业行业取得了优良的业绩和信任度.

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