CN101266160B - 一种连续动态智能计量装置 - Google Patents

Abstract

一种散状固体物料智能计量装置，属于自动化检测计量技术领域，可广泛用于煤炭、冶金、发电等使用皮带运输机的行业，其特征在于该装置由漏斗（1）、溜槽（2、3）、冲板（4、5）、称重传感器（6、7）和智能测控仪（14）组成，所述漏斗（1）、溜槽（2、3）、冲板（4、5）组成称架结构；其所述称重传感器（6、7）和智能测控仪（14）组成测量系统；本发明不仅精度高、测量范围宽、结构合理、过载能力强，且原有现场设备不需要任何改动。适用于煤矿、码头、电厂等连续动态散状固体物料计量，替代传统的电子皮带秤和核子秤，即使在不能使用皮带秤的条件下，如链板、刮板、螺旋等多种物料输送机和料仓出料口，也可选用该计量装置。

Description

一种连续动态智能计量装置

一、技术领域

本发明一种散状固体物料智能计量装置，属于自动化检测计量技术领域，可广泛用于煤炭、冶金、发电等使用皮带运输机的行业，它是一种可以在连续动态情况下精确计量散状固体物料重量的智能计量装置，是传统皮带秤和核子秤的换代产品。

二、背景技术

散状固体物料在加工、储存和运输过程中，物料的流量是一种重要数据，散状固体物料的种类繁多，物理特性差别较大，尤其在连续动态情况下，对其精确计量比较困难。传统计量方法通常采用电子皮带秤和电子核子秤，而皮带秤和核子秤受多种因素影响，普遍精度不高，有效测量范围小(20％-100％最大流量)。80年代初，由原联邦德国E+H公司，研制的一种较先进的散状固体物料质量流量动态秤，即冲板流量计，其冲板流量计理论依据充分，测量原理先进，但冲板流量计的测量机构和传感器还停留在80年代的水平，采用的是差动变压器传感器和传统转换电路，测量精度也不高，且机械结构复杂、测量范围小、过载能力差，不适应皮带运输机使用。

随着科学技术发展，电阻应变式传感器的出现，目前称重传感器的精确度可达0.03％～0.01％，智能化仪表内部采用单片机和大规模集成电路，转换精度和智能化程度比较高，精确度可达0.1％～0.01％。国民经济高速发展，煤炭产量越来越高，皮带运输机拥有量越来越大，急需一种精度高、测量范围宽、结构合理、过载能力强、能适应煤矿、码头、电厂等特殊环境下使用的新型动态计量装置。

三、发明内容

本发明一种连续动态智能计量装置的目的在于，解决上述现有技术中普遍存在动态计量精度不高、结构复杂、维修工作量大等一些问题，从而公开一种精度高、测量范围宽、结构合理、过载能力强，能适应煤矿、码头、电厂等特殊环境下使用的新型动态计量装置的技术方案。

本发明一种连续动态智能计量装置，其特征在于是一种用于测量散状固体物料的连续动态智能计量装置，该装置由漏斗1、溜槽2、3、冲板4、5、称重传感器6、7和智能测控仪14组成，所述漏斗1、溜槽2、3、冲板4、5组成称架结构；其所述称重传感器6、7和智能测控仪14组成测量系统；其所述漏斗1采用四块钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块钢板焊接成槽形，漏斗1与溜槽2、3焊接成为一体且安装在皮带机15卸料端的正下方，所述冲板4、5采用钢板和立轴8、9焊接成为一体并安装在溜槽2、3下方的两侧，当固体物料16经皮带机15落下，漏斗1、溜槽2、3收集后，冲击到冲板4、5上，冲击力分解为一个水平分力Fm和垂直分力Fp，其中垂直分力Fp被上支点10、11下支点12、13产生的反作用力完全抵消，而水平分力Fm使冲板4、5以上支点10、11和下支点12、13为中心随立轴8、9向后发生水平方向旋转，所述称重传感器6、7安装在冲板4、5后面，当冲板4、5受力旋转时接触称重传感器6、7水平分力Fm经称重传感器6、7转换成电信号，称重传感器6、7将信号传送到智能测控仪14，由智能测控仪14进行数据处理、计算、显示、计量等。

上述的一种连续动态智能计量装置，其特征在于所述的称重传感器6、7选择小于100公斤的小量程应变式称重传感器。

上述的一种连续动态智能计量装置，其特征在于所述的智能测控仪14是由单片机组成的一种智能化仪表，传感器输出的毫伏级信号经放大和16位模/数转换电路，再经光电耦合器送入单片机，进行计算、补偿、储存等，以两组数码管显示瞬时流量和累计重量，采用光电耦合器提高系统的抗干扰能力，选用16位模/数转换电路进一步提高系统的测量精度。

本发明一种连续动态智能计量装置的优点及用途在于：为了提高测量精度，设计了简单合理的称架结构，衡量一台测量装置精度高低与否，称架结构是关键，它占整个测量系统误差的90％以上。本发明称架结构的测量方法是测量水平分力Fm的方法，如果测量的是重力Fp，因长时间使用会出现冲板4、5磨损、重量减轻和粘有大量粉尘现象，采用测量水平分力Fm的方法可以有效避免上述现象对测量精度的影响。传感器6、7采用先进的称重传感器，代替原有的差动变压器传感器，.采用单片机技术使智能测控仪14成为智能化仪表，本发明不仅精度高、测量范围宽、结构合理、过载能力强，且原有现场设备不需要任何改动。适用于煤矿、码头、电厂等连续动态散状固体物料计量，替代传统的电子皮带秤和核子秤，即使在不能使用皮带秤的条件下，如链板、刮板、螺旋等多种物料输送机和料仓出料口，也可选用该计量装置。

四、附图说明

图1.计量装置结构原理图

图2.冲板结构正视图

图3.冲板结构侧视图

图4.冲板流量计工作原理图

1、漏斗      2、3溜槽

4、5冲板     6、7称重传感器

8、9立柱     10、11上支点

12、13下支点 14、智能测控仪

15、皮带机   16、固体物料

五、具体实施方案

实施方式1：

本发明一种新型散状固体物料智能计量装置在皮带运输机上的应用，如图1，计量装置由漏斗1、溜槽2、3、冲板4、5、称重传感器6、7、和智能测控仪14组成，所述漏斗1、溜槽2、3、冲板4、5组成称架结构；其所述称重传感器6、7和智能测控仪14组成测量系统，所述漏斗1采用四块15mm厚的钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块15mm厚的钢板焊接成槽形，漏斗1、溜槽2、3、焊接成为一体，安装在皮带机15卸料端的正下方0.5m处，用来收集和集中固体物料16，所述冲板4、5采用20mm厚的钢板和立轴8、9焊接成为一体，安装在溜槽2、3下方0.5m处的两侧，当固体物料16经皮带机15落下，漏斗1、溜槽2、3收集后，冲击到冲板4、5上，冲击力分解为一个水平分力Fm和垂直分力Fp，其中垂直分力Fp被上支点10、11下支点12、13产生的反作用力完全抵消，而水平分力Fm使冲板4、5以上支点10、1l和下支点12、13为中心随立轴8、9向后发生水平方向旋转，所述称重传感器6、7安装在冲板4、5后面，当冲板4、5受力旋转时接触称重传感器6、7，水平分力Fm经称重传感器6、7转换成电信号，称重传感器6、7将信号传送到智能测控仪14，由智能测控仪14进行数据处理、计算、显示、计量等。

主要技术指标：

测量范围：0-500吨/小时

测量精度：±0.5-1％F.S

使用温度范围：

传感器部分温度：-30℃~60℃，湿度90％

仪器仪表温度：  -5℃~35℃，湿度90％

累积流量显示最大位数：9999999吨

瞬时流量显示最大位数：999.9吨/小时

下面结合附图4进一步说明测量原理：

如图4所示，当固体物料从高度为h处，以自由下落方式冲击冲板时，按照冲板流量计理论，有冲击力F₁，

$F_1=q_m\sin \mathrm{\α}\sqrt{2\mathrm{gh}}$

F₁可以分解为一个重力Fp和一个水平分力Fm，其中重力Fp由上支点10、11、和下支点12、13、产生的反作用力完全抵消，水平分力Fm是要测量的力，

$\mathrm{Fm}=q_m\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\sqrt{2\mathrm{gh}}$

式中：Fm为物料落在冲板的水平分力，q_m为物料的重量，g为自由落体加速度，α为落料角，即物料与冲板之间的夹角，β为冲板平面与水平面夹角，h为物料下落的起始点与冲板之间垂直距离，从式中看出，装置制作安装完成后，冲板与水平夹角β、落料角α，落料高h度均为常数，水平分力Fm只与固体物料重量q_m有关，并且成正比和线性关系，不受被测物料的物理特性(如密度、粒度、含矸率、湿度等因素)变化的影响，是测量散状固体物料最为理想的测量方法。

实施方式2：

本发明一种连续动态智能计量装置在刮板输送机上的应用，所述漏斗1、溜槽2、3、冲板4、5组成称架结构；其所述称重传感器6、7和智能测控仪14组成测量系统，所述漏斗1采用四块15mm厚的钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块15mm厚的钢板焊接成槽形，漏斗1、溜槽2、3、焊接成为一体，安装在刮板输送机卸料端的正下方0.5m处，用来收集和集中固体物料16，所述冲板4、5采用20mm厚的钢板和立轴8、9焊接成为一体，安装在溜槽2、3下方0.5m处的两侧，其它同实施方式1。

实施方式3：

本发明一种连续动态智能计量装置在螺旋输送机上的应用，所述漏斗1采用四块15mm厚的钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块15mm厚的钢板焊接成槽形，漏斗1、溜槽2、3、焊接成为一体，安装在螺旋输送机卸料端的正下方0.5m处，用来收集和集中固体物料16，所述冲板4、5采用20mm厚的钢板和立轴8、9焊接成为一体，安装在溜槽2、3下方0.5m处的两侧，其它同实施方式1。

实施方式4：

本发明一种连续动态智能计量装置在链板输送机上的应用，所述漏斗1采用四块20mm厚的钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块10mm厚的钢板焊接成槽形，漏斗1、溜槽2、3、焊接成为一体，安装在链板输送机卸料端的正下方0.5m处，用来收集和集中固体物料16，所述冲板4、5采用25mm厚的钢板和立轴8、9焊接成为一体，安装在溜槽2、3下方0.5m处的两侧，其它同实施方式1。

实施方式5：

本发明一种新型散状固体物料智能计量装置在料仓出料口上的应用，所述漏斗1采用四块10mm厚的钢板焊接成锥梯形状，溜槽2、3、采用三块20mm厚的钢板焊接成槽形，漏斗1、溜槽2、3、焊接成为一体，安装在料仓出料口的正下方0.5m处，用来收集和集中固体物料16，所述冲板4、5采用20mm厚的钢板和立轴8、9焊接成为一体，安装在溜槽2、3下方0.5m处的两侧，其它同实施方式1。

Claims (3)

1.一种连续动态智能计量装置，其特征在于是一种用于测量散状固体物料的连续动态智能计量装置，该装置由漏斗(1)、第一溜槽(2)、第二溜槽(3)、第一冲板(4)、第二冲板(5)、第一称重传感器(6)、第二称重传感器(7)和智能测控仪(14)组成，所述漏斗(1)、第一、第二溜槽(2、3)、第一、第二冲板(4、5)组成称架结构；其所述第一、第二称重传感器(6、7)和智能测控仪(14)组成测量系统；其所述漏斗(1)采用四块钢板焊接成锥梯形状，第一、第二溜槽(2、3)分别采用三块钢板焊接成槽形，漏斗(1)与第一、第二溜槽(2、3)焊接成为一体且安装在皮带机(15)卸料端的正下方，所述第一、第二冲板(4、5)采用钢板，第一、第二冲板(4、5)分别和第一、第二立轴(8、9)焊接成为一体并分别安装在第一、第二溜槽(2、3)下方的两侧，当固体物料(16)经皮带机(15)落下，经漏斗(1)、第一、第二溜槽(2、3)收集后，冲击到第一、第二冲板(4、5)上，分别形成第一、第二冲击力，第一冲击力分解为第一水平分力Fm和第一垂直分力Fp，第二冲击力分解为第二水平分力Fm和第二垂直分力Fp，其中第一垂直分力Fp被第一上支点(10)和第一下支点(12)产生的反作用力完全抵消，第二垂直分力Fp被第二上支点(11)和第二下支点(13)产生的反作用力完全抵消，而第一水平分力Fm使第一冲板(4)以第一上支点(10)和第一下支点(12)为中心随第一立轴(8)向后发生水平方向旋转，第二水平分力Fm使第二冲板(4)以第二上支点(11)和第二下支点(13)为中心随第二立轴(9)向后发生水平方向旋转，所述第一、第二称重传感器(6、7)分别安装在第一、第二冲板(4、5)后面，当第一、第二冲板(4、5)受力旋转时分别接触第一、第二称重传感器(6、7)，第一、第二水平分力Fm分别经第一、第二称重传感器(6、7)转换成电信号，第一、第二称重传感器(6、7)将信号传送到智能测控仪(14)，由智能测控仪(14)进行数据处理、计算、显示、计量。

2.按照权利要求1所述的一种连续动态智能计量装置，其特征在于所述的第一和第二称重传感器(6、7)选择小于100公斤的小量程应变式称重传感器。

3.按照权利要求1所述的一种连续动态智能计量装置，其特征在于所述的智能测控仪(14)是由单片机组成的一种智能化仪表，采用提高系统抗干扰能力光电耦合器，选用16位模/数转换电路进一步提高系统的测量精度，第一和第二称重传感器(6、7)输出的毫伏级信号分别经放大和16位模/数转换电路，再经光电耦合器送入单片机，进行计算、补偿和储存，以两组数码管显示瞬时流量和累计重量。

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