宋 军(贵州轮胎股份有限公司,贵州贵阳 550008)
作者简介:宋军(1970-),男,浙江京华人,贵州轮胎股份有限公司助理工程师,主要从事计量管理和电子衡器设备改造及维护工作。
我公司为扩大生产规模、提高产品质量,从国外引进炭黑自动称量系统与密炼机配套,自动控制炭黑称量过程,但在系统使用过程中发现炭黑秤存在一些问题,需对其进行改造。
1 炭黑秤存在的问题
原炭黑秤为机电一体化结构,如图1所示,秤体置于杠杆结构上,通过传感器将受力测量信号输送到仪表,由仪表进行处理并显示出称量物质质量。其存在的问题主要有以下3方面。
(1)称量时,秤体及所称物质重力完全作用于刀口,为使称量准确,必须保证刀口完好无破损且能自由活动,若刀口损坏,则必须更换。但是国产刀口无论加工精度还是强度及韧性均不如进口产品。
(2)由于炭黑易泄漏且在刀口部位堆积速度很快,为保证刀口活动自如,必须经常对刀口部位进行清扫,每次清扫完后均须重新标定,从而增加了维修次数,不能保证生产的连续性。而且经过多次维修,也无法保证杠杆结构的有效性,即极易造成杠杆比例变化,进而影响称量的准确性。
(3)称量传感器输出信号的变送板LCP3(前置信号放大板)长期使用后,部分电子元件老化,造成输出给计算机系统的电压信号(0~10 VDC)不准确,计算机系统无法准确地进行自动称量和对炭黑进料过程进行监控,导致生产过程中过多的人为干扰,进而影响胶料混炼的生产效率和质量稳定性,直接影响轮胎质量。变送板LCP3为进口元件,国内无供货商,存在供货周期长(一般为半年)和购买费用高(约1 200英镑)等问题。变送板损坏直接影响胶料的正常生产。为彻底解决这些问题,决定对炭黑秤进行国产化改造。
2 炭黑秤改造
2.1 结构改造
将炭黑秤机电一体式结构改为全电子式结构,如图2所示。全电子式结构由仪表通过接线盒均匀地向多个传感器输入激励电压,称量时,传感器受力产生弹性变形,使传感器内部电阻变化后,向仪表输入毫伏级电压信号,经仪表处理并进行数模转换后显示出称量数值。
全电子式炭黑秤结构较简单,没有复杂的杠杆结构,秤体受力直接作用于传感器。为保证炭黑秤锥形罐体的平衡,采用3个拉式传感器吊装,在保证吊耳水平后只需调整拉杆高度一致就能保证罐体平衡。焊接作业时,需取下传感器,以免被电流击穿损坏。安装完毕后,设置好各项参数,用标准砝码标定零位和满量程数值。为保证炭黑秤体因维修等造成偏移后仍能准确计量,采用丝杠和万向联接器搭配,以避免重心偏移而影响称量准确性。
为了传感器损坏后能够方便更换,在各传感器边加装1套拉杆,更换时只需将拉杆的螺母旋高,使秤体与传感器脱离,便可更换损坏的传感器(更换1个传感器只需5~10 min),几乎不会影响生产,同时该结构还可保证其它传感器不会受到外力冲击。
2.2 称量仪表选型及信号处理
考虑不增加额外外围设备,又能满足自动控制和监控需要,称量仪表采用常州托利多电子衡器有限公司的Panther仪表,Panther仪表可在204~264 V AC宽电压范围下正常工作,其特有的TraxDSPTM数字滤波防震技术,可以确保仪表在不良环境下仍能稳定工作。Panther仪表采用一体化PCB和轻触摸薄膜键盘,所有外部连接均使用可拆装式连接头,仪表参数设定采用模块化树形结构,查找参数方便快捷。仪表与传感器间距约为60 m,采用20号信号电缆线连接,该信号线与仪表搭配最大有效传输距离可达600 m。
2.3 变送信号与计算机系统连接
Panther仪表模拟量输出模块可以作为计算机系统的信号源,该模板可通过操作面板设定变送称量信号的电压或电流范围,炭黑秤选用0~10 V DC为计算机提供信号,与改造前计算机所需电压信号范围相同,因此无需再修改计算机程序参数。改造后通过对仪表信号进行粗调和细调,可将炭黑秤的信号精度调整为0.001 V DC(改造前为0.05 V DC),炭黑称量误差为100 g,大大提高了称量精度,满足了工艺要求。
3 结语
通过将炭黑秤结构改为全电子式结构,大大提高了炭黑秤的稳定性,方便了维修,缩短了维修停机时间,提高了生产效率。改造后的传感器信号精度达到0.001 V,大大提高了称量精度。
