超声皮带秤测量系统的实现

　　1　引　言

　　随着现代化的生产管理不断完善,人们越来越重视生产计量,皮带秤也越来越广泛的应用于许多工矿企业,如冶金、矿山、建材、煤炭、焦化、电力、化工、轻工、粮食、港口等场合。以火力发电厂为例,原煤消耗在发电成本中的比例已近70%。煤耗控制成为火电厂提高产业竞争力的首选项目。在皮带运输机上安装皮带秤对原煤进行计量,从而监控发电厂原煤消耗量,已成为火力发电厂发电成本控制的重要手段。

　　随着现代科学技术的发展,皮带秤也历经了几代的变化,从机械秤到电子秤、核子秤、微波称等。目前在国内广泛使用的多为电子秤、核子秤。电子皮带秤利用压力传感器来测定输料皮带上物料的重量,是接触式测量,在实际应用中,他会受到皮带运输机运行时的振动、冲击、张力、跑偏、积灰等影响,所以为保证准确性,需要经常维护,频繁地校验。不适于恶劣条件下工作。

　　核子皮带秤是利用物质对射线的吸收原理而制成的,他采用的是非接触式测量,可在高温等恶劣条件下工作,但由于在测量时存在“形状误差”,测量精度会受到影响,同时放射性物质辐射剂量问题也是不容忽视的问题。超声皮带秤测量系统是物料测量的新技术,他把“在线秤重问题”转化成“在线测量物料高度”、“传送带速度”、“堆积密度”等问题,他采用不接触式测量方案,即他的计量装置与皮带机架和皮带不直接接触,因而不受物料的物理、化学性质的影响,也不受皮带机张力、振动、冲击、跑偏等因素的影响。故障率低、适应性好、维护工作量小、准确性高。

　　2　系统工作原理

　　整个系统由3部分组成:物料厚度测量、皮带速度测量、物料密度变化测量。即采用超声测距原理,测出皮带秤上物料的瞬时厚度,通过计算和校正给出瞬时和累计输料量;采用超声脉冲多普勒测速方案测量皮带的瞬时运行速度;采用水分及密度补偿方案确定物料密度的变化。

　　2.1　皮带速度测量

　　皮带速度实时准确测量,是物料动态计量的一个重要环节。本系统采用超声多谱勒测速方案。

　　超声多谱勒测速方案是以多普勒效应为基础的,多普勒效应是指产生波的振源和接收波的探测器相对于目标运动时,出现的探测器接收到的信号频率与振源的频率存在差值的现象。多普勒效应是一种非常重要的物理现象,在实际中有许多重要的应用。

　　多谱勒测速公式如下:

　　所以,只要能够测出皮带散射回波频移,即可求出皮带速度。

　　测速换能器采用收发一体型,首先向运动的皮带上发射一束超声波,通过测出其散射回波的多普勒频移来计算皮带速度。多普勒测速示意图如图1所示。