打叶复烤中电子皮带秤计量误差来源分析

刘欣玮

（红云红河集团昆明卷烟厂，云南 昆明 650202）

电子皮带秤是在不中断输送带运动的情况下，对输送带上的固体散状物料进行连续称量的自动称量计量设备。无需中断物料流就可以测量出皮带输送机上通过物料的瞬时流量和累积流量，并能控制物料流量，在打叶复烤企业中有着非常重要的作用。

按照打叶复烤的工艺要求，流量、温度、水分是3个主要的物理控制量。其中，流量的控制最为重要，稳定的流量是保证烟叶温度和水分稳定的基础，同时还可提高烟叶复烤和成品质量的合格率[1]。因此，本文对打叶复烤中影响流量控制稳定性的关键设备电子皮带秤的计量准确度进行研究。

1 系统组成及工作原理

电子皮带秤由带式输送机、称重机构、控制箱组成。烟叶经过计量管落到电子皮带秤带式输送机的皮带上，当烟叶被输送到电子皮带秤的有效称量段时，控制箱接收到负荷产生的实时信号被传感器接收并经放大器放大后送入PLC数据采集系统中，对称量段上检测出的单位长度质量以及测速装置检测出的皮带运行速度进行计算与控制，最后从显示器上给出质量、速度、流量等参数。

2 误差来源分析

针对电子皮带秤的误差来源问题，本文采用石川图进行原因查找。将影响电子皮带秤计量误差的各项因素分类整理于特征因素图中，通过因果分析，总结出影响电子皮带秤计量准确度的主要因素，如图1所示。

图1 打叶复烤中电子皮带秤计量误差来源石川图Fig.1 Ishikawa diagram of measurement error source of electronic belt scale in threshing and redrying

3 原因分析及对策

3.1 人员操作引起的误差

人员操作不规范是造成计量误差的一个十分重要的原因。操作人员的日常校验以及检修后的调试对打叶复烤中的电子皮带秤计量的准确性有很大影响。

首先，电子皮带秤的校验人员应该有较强的责任心，对待校验工作要认真，避免由于校检工作引起较大的误差。应尽量避免在链码校检中称量段的不完全覆盖，要防止链码跑偏并且链码的捆绑不宜过紧，过紧会改变皮带的受力，从而影响电子皮带秤的校验精度。特别是工作人员疏于对电子皮带秤使用现场进行勘察，对传感器、测速器等部位校检的不到位等行为，不但达不到校检目的，反而会引起更大的误差。

其次，在日常使用过程中，对电子皮带秤进行过检修、维修，都应重新测量皮带长度。因为电子皮带秤的零点和间隔都是由皮带长度决定的，所以检修人员要及时更新，以免造成计量误差。

3.2 机器设备引起的误差

电子皮带秤安装位置的选定对其计量精度有很大影响，如果安装位置选定不恰当，皮带输送机、托辊及速度传感器的安装精度不够，无论电子皮带秤本身的计量精度有多高，实际使用精度仍会很低。一旦安装精度不到位，在设备运行时就会发生较大的振动，促使速度传感器与测速滚筒联轴器之间产生较大缝隙，影响测速传感器测出的速度值。

称重器作为传感器的重要组成部分，应定期进行检查。如果使用时间过长，线性变差，出现蠕变现象，就会使电子皮带秤的计量结果不准确，应及时更换。

皮带是直接与物料接触的部位，并将物料的质量传递给称重传感器，皮带是否正常完好直接影响着电子皮带称的计量精度。一旦皮带出现跑偏、擦边等现象，不仅会影响称重传感器的受力稳定性，导致输出测量信号不稳定，而且长期、过度的跑偏易使皮带损坏，从而在生产时发生抖动现象。另外，对皮带张紧力的调整也要注意，不能过小，否则会造成辊筒与皮带打滑；也不能过大，否则会造成运转阻力过大，传给称重传感器的信号不稳定，影响到皮带速度的测量。

3.3 物料原因引起的误差

在打叶复烤生产中，电子皮带秤计量的物料质地较轻，而呈纤维状、片状，物料的堆比例很小而体积较大，因此，对皮带秤的计量要求更高。要求物料输送量不能太大，皮带的运行速度不能太快，并且皮带的柔性要好[2]。

由于输送皮带的柔性大，当来料烟叶的流量波动较大时，皮带张力变化也会变大，导致称重传感器接收的质量信号不稳定，影响电子皮带秤的计量精度。

来料烟叶的粘黏程度也是影响电子皮带称计量准确性的重要因素。当来料烟叶温度和湿度较高时，会使烟叶的黏性变高，容易粘在皮带上造成零点漂移，故应及时进行清除。若在生产过程中无法及时清除，就应进行绝对值调零，以减小计量误差。

3.4 使用方法引起的误差

日常的使用、维护对皮带的计量准确度有重要的影响，所以应加强日常维护工作。定期清理积尘，保持皮带表面清洁；定期检查皮带载荷值，若超出量程要及时调整；按照润滑规程，定期润滑称重托辊润滑；使用过程中，正常流量应控制在校准幅度的±20%范围内，瞬间载荷不应超出量程的120%；定期检查速度传感器与皮带的接触状况，防止打滑及位置不正确的情况发生；坚持每天校准皮带电子秤[3]。

电子皮带秤的工作原理，是对物料进行连续的累计称重。定期校准要严格按照校准周期和校准规范进行，这样其计量准确度才是符合要求的。如果校准过程不规范，不但会大大增加系统误差，还会导致错误的校准结果。因此，应尽量避免在校准时出现称架没有水平校验、测速开关与滚轴之间出现松动、零点调试前皮带运行少于30 min等情况。

3.5 生产环境引起的误差

环境温度的变化会直接影响皮带的张力和刚性，还会影响称重传感器和皮带速度检测器的计量特性，若温度变化过大，使用温度超过了传感器的补偿温度范围，计量误差就会增大。因此要尽量保持现场温度的相对稳定[4]。

环境湿度应小于80%，湿度偏高时会造成皮带发生打滑，从而影响计量精度。

生产时的振动也是造成电子皮带秤计量误差的重要原因，应找到振源，排除或尽量减小振动，或者将皮带秤与振源隔离开，还可把皮带秤安装处的基础加固，增加其抗振能力，并且要严防皮带秤称重框架与振源发生共振。

由于打叶复烤的生产中会产生大量的粉尘，粉尘会附在托辊和滚筒上，久而久之会使之转动不良，从而影响计量精度，要充分引起重视。粉尘还会附在皮带秤的检测部件上，影响检测效果，应定期对粉尘进行清除。

打叶复烤的生产现场电磁环境较复杂，有弱电、强电、变频器等，电网的纯净度很低。电磁干扰会给电子皮带称的控制可靠性造成很大影响，因此，要求电子皮带秤的工作环境应避开电场干扰地带。

3.6 测量数据分析引起的误差

对电子皮带秤每一次的校准数据应建档留存，不但可以规范管理，还可以对电子皮带秤的运行状况进行有效控制，对制定电子皮带秤的维护规程和检修计划有一定的指导作用。

对电子皮带秤的零点标定和链码校准时，每个周期应有3组测试数据。第1组测试数据用于对显示校准前的误差予以校正。一旦误差偏差过大，应当立即检查设备是否有故障。第2组和第3组测试数据用于对校准结果进行复核。一旦测试后显示的误差超出了电子皮带秤的精度范围，就要对校准过程进行检查，确认无误后再重复进行测试。