淺析非接觸式動態(tài)物料計量設(shè)備
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論文導(dǎo)讀：近幾年，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改革開放政策的持續(xù)深入，在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國工業(yè)自動化儀表行業(yè)（如北京的今日儀器公司，深圳吉立電器儀表公司，杭州半山儀表廠等）相繼推出了多種系列的非接觸式核子皮帶秤，產(chǎn)品系列各自有別，但總的有一機(jī)一秤型，一機(jī)多秤型等計量及配料皮帶秤。核子皮帶秤一經(jīng)問世，即以其獨(dú)特優(yōu)越的性能逐步運(yùn)用到了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的眾多領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：動態(tài)物料計量，非接觸式，核子皮帶秤
一、概述
國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多部門，如冶金、礦山、煤炭、煉焦、水泥、食品、輕工和電力等行業(yè)，都廣泛運(yùn)用著各式各樣的物料輸送機(jī)，如皮帶、螺旋、刮板等。論文檢測。大量難以計數(shù)的流動固體散料給計量工作帶來極大的不便，一定程度上影響了生產(chǎn)、配料及管理。因此，提供具有當(dāng)代高科技水平的動態(tài)物料稱量設(shè)備對于提高企業(yè)的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。
傳統(tǒng)的電子皮帶秤是采用壓力傳感器及速度傳感器與微機(jī)組成的接觸式自動稱量儀器，其動態(tài)精度可達(dá)1.0%。但由于是接觸式的，它要受皮帶顛簸、超載、滾輪偏心、皮帶張力變化和剛度變化等因素影響，又由于采用的是壓力傳感器，其器件本身的精度受環(huán)境溫度影響較大，且不適合工作在高溫、多塵、強(qiáng)腐蝕場所，更難應(yīng)用到螺旋、刮板、鏈斗、提斗和管道輸送等方式的輸送機(jī)上。實(shí)際使用證明，現(xiàn)有的通用電子皮帶秤的準(zhǔn)確度沒有保證，使用中需不斷地對電子秤進(jìn)行調(diào)整，否則會產(chǎn)生系統(tǒng)偏差。由于需要經(jīng)常校正、維護(hù)和維修，給計量工作帶來繁重的負(fù)擔(dān)，并且不能保證長期可靠地工作。
近幾年，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改革開放政策的持續(xù)深入，在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國工業(yè)自動化儀表行業(yè)（如北京的今日儀器公司，深圳吉立電器儀表公司，杭州半山儀表廠等）相繼推出了多種系列的非接觸式核子皮帶秤，產(chǎn)品系列各自有別，但總的有一機(jī)一秤型，一機(jī)多秤型等計量及配料皮帶秤。核子皮帶秤一經(jīng)問世，即以其獨(dú)特優(yōu)越的性能逐步運(yùn)用到了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的眾多領(lǐng)域。
二、射線輸出器
非接觸式核子皮帶秤的基礎(chǔ)原理。見圖1。論文檢測。
圖1 核子皮帶秤原理示意
非接觸式核子皮帶秤是利用被測物料對同位素輻射源發(fā)出的γ射線的吸收原理制造的一種新型計量儀器。γ射線輸出器輸出根據(jù)皮帶寬度而確定的扇形γ射線，射線通過皮帶上的物料時，物料對γ射線具有衰減作用。物料厚處透過的γ射線少，物料薄處透過的γ射線多。安裝在皮帶下的γ射線傳感器（亦稱電離筒）根據(jù)所接收到的γ射線多少發(fā)出相應(yīng)的電信號，并由具有高放大倍率和高穩(wěn)定性的前置放大器進(jìn)行放大。放大后的傳感器電壓信號經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換連同皮帶的速度頻率信號一起送入CPU主機(jī)進(jìn)行處理計算，得到皮帶運(yùn)料的各種有用的計量參數(shù)。并于主機(jī)面板上實(shí)時顯示、打印。其信號通過主機(jī)通訊接口可進(jìn)入上一級計算機(jī)。
非接觸式核子皮帶秤工作的物理基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)模型表述如下：
γ射線實(shí)質(zhì)是一種高能光子，它穿過物料時被吸收的情況遵循比爾定律。論文檢測。
I=I0e-udδ ………………………………（1）
�。�1）式中：
I0——穿過物料前的射線強(qiáng)度
I ——穿過物料后的射線強(qiáng)度
u ——物料的質(zhì)量吸收系數(shù)
d ——物料厚度
δ——物料的比重
γ射線傳感器和前置放大器把γ射線強(qiáng)度I成正比地轉(zhuǎn)化成電壓信號U，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，可以得到皮帶秤數(shù)據(jù)處理的基本公式：
F=AlnU0/U………………………………（2）
�。�2）式中：
U0 ——空帶時前置放大器的輸出電壓
U ——載料時前置放大器的瞬時輸出電壓
A ——皮帶的負(fù)載系數(shù)
F ——皮帶的負(fù)載，單位為公斤/米
Ln ——取自然對數(shù)符號
L=FV ………………………………（3）
�。�3）式中：
V ——從測速器測出的帶速（不用測速時可人工鍵入選定的恒定帶速）
L ——皮帶上物料的瞬時流量，單位：噸/小時
W=L
dt ………………………………（4）
（4）式中：
t ——記錄物料輸送量的時間間隔
W ——t時間間隔內(nèi)累計物料輸送量
�。�2）、（3）、（4）三式是非接觸式核子皮帶秤數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)公式。其處理流程如圖2。
圖2 核子皮帶秤處理流程
三、核子皮帶秤的系統(tǒng)組成和部件
非接觸式核子皮帶秤的系統(tǒng)組成一般由三部分組成。
1.秤體：包含γ射線輸出器，γ射線傳感器及護(hù)套，前置放大器，恒溫器，測速器，效驗(yàn)板及秤架等部件。
2.主機(jī)：CPU單片機(jī)，LED數(shù)顯（或CRT、液晶），操作鍵盤，高抗干擾凈化電源，打印機(jī)等。
3.信號傳輸通道：V/F轉(zhuǎn)換器，RS422通訊接口，雙絞屏蔽信號電纜。
四、非接觸式核子皮帶秤的主要特點(diǎn)
非接觸式核子皮帶秤由于采用非接觸式測量技術(shù)，并充分利用現(xiàn)代計算機(jī)及電子學(xué)的最新成果，它克服了傳統(tǒng)電子皮帶秤的缺點(diǎn)。其主要特點(diǎn)如下：
1.可對輸送機(jī)上傳送的各種物料的累計重量、瞬時流量及帶速、荷載等參數(shù)進(jìn)行非接觸式在線測量，自動顯示，打印紀(jì)錄。
2.不受皮帶磨損、張力、震動、跑偏、沖擊等因素影響，能長期、穩(wěn)定地工作。
3.采用最新技術(shù)和特殊工藝制造的γ射線傳感器有極高的靈敏度，可在高溫、多塵、強(qiáng)電磁場干擾、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境下可靠地工作。
4.除皮帶運(yùn)輸機(jī)外，非接觸式測量技術(shù)還適用于電子秤不能運(yùn)用的場合，如螺旋，刮板，履帶等各式各樣輸送機(jī)，其原理與皮帶秤相同。
5.測量秤架安裝只需很少的空間，所占皮帶空間長度不足1米，不需要對原輸送設(shè)備進(jìn)行改造。
6.系統(tǒng)安裝標(biāo)定后，全部操作維護(hù)工作可由主機(jī)按鍵完成。系統(tǒng)高度智能化，操作非常簡單，正常工作下可無人值守。平均無故障時間大于10000小時。
7.可用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)板方便地對系統(tǒng)精度進(jìn)行檢測。測量誤差在0.5～1.0%之間。
8.系統(tǒng)具有漂移補(bǔ)償及源衰補(bǔ)償功能，長時間穩(wěn)定可靠。
9.放射源的強(qiáng)度極低，具有國家防護(hù)部門檢驗(yàn)合格的防護(hù)措施，保證了在秤架之外的反射能量遠(yuǎn)低于國家防護(hù)部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
非接觸式核子皮帶秤的以上主要特點(diǎn)及性能，筆者通過本省幾家企業(yè)的實(shí)地考察得到了證實(shí)。使用單位均對核子秤的性能特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)給予了充分肯定。個別廠家正擬繼續(xù)引進(jìn)該計量設(shè)備，用于另外的物料輸送系統(tǒng)。
五、推廣運(yùn)用的前景及效益預(yù)測
目前，非接觸式核子皮帶秤已在國內(nèi)冶金行業(yè)燒結(jié)、焦化、耐火、礦山、煉鋼等專業(yè)及水泥、化工、電力等行業(yè)得到了眾多運(yùn)用，明顯地顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。非接觸式核子皮帶秤正逐步成為取代傳統(tǒng)的電子皮帶秤的換代設(shè)備。根據(jù)國家科委提供的數(shù)據(jù)，近五年該設(shè)備的需要量在十萬臺以上。因此非接觸式核子皮帶秤的廣泛運(yùn)用已不太遠(yuǎn)，它不僅能大大提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，而且可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
