宋 軍(貴州輪胎股份有限公司,貴州貴陽 550008)
作者簡介:宋軍(1970-),男,浙江京華人,貴州輪胎股份有限公司助理工程師,主要從事計量管理和電子衡器設備改造及維護工作。
我公司為擴大生產規模、提高產品質量,從國外引進炭黑自動稱量系統與密煉機配套,自動控制炭黑稱量過程,但在系統使用過程中發現炭黑秤存在一些問題,需對其進行改造。
1 炭黑秤存在的問題
原炭黑秤為機電一體化結構,如圖1所示,秤體置于杠桿結構上,通過傳感器將受力測量信號輸送到儀表,由儀表進行處理并顯示出稱量物質質量。其存在的問題主要有以下3方面。
(1)稱量時,秤體及所稱物質重力完全作用于刀口,為使稱量準確,必須保證刀口完好無破損且能自由活動,若刀口損壞,則必須更換。但是國產刀口無論加工精度還是強度及韌性均不如進口產品。
(2)由于炭黑易泄漏且在刀口部位堆積速度很快,為保證刀口活動自如,必須經常對刀口部位進行清掃,每次清掃完后均須重新標定,從而增加了維修次數,不能保證生產的連續性。而且經過多次維修,也無法保證杠桿結構的有效性,即極易造成杠桿比例變化,進而影響稱量的準確性。
(3)稱量傳感器輸出信號的變送板LCP3(前置信號放大板)長期使用后,部分電子元件老化,造成輸出給計算機系統的電壓信號(0~10 VDC)不準確,計算機系統無法準確地進行自動稱量和對炭黑進料過程進行監控,導致生產過程中過多的人為干擾,進而影響膠料混煉的生產效率和質量穩定性,直接影響輪胎質量。變送板LCP3為進口元件,國內無供貨商,存在供貨周期長(一般為半年)和購買費用高(約1 200英鎊)等問題。變送板損壞直接影響膠料的正常生產。為徹底解決這些問題,決定對炭黑秤進行國產化改造。
2 炭黑秤改造
2.1 結構改造
將炭黑秤機電一體式結構改為全電子式結構,如圖2所示。全電子式結構由儀表通過接線盒均勻地向多個傳感器輸入激勵電壓,稱量時,傳感器受力產生彈性變形,使傳感器內部電阻變化后,向儀表輸入毫伏級電壓信號,經儀表處理并進行數模轉換后顯示出稱量數值。
全電子式炭黑秤結構較簡單,沒有復雜的杠桿結構,秤體受力直接作用于傳感器。為保證炭黑秤錐形罐體的平衡,采用3個拉式傳感器吊裝,在保證吊耳水平后只需調整拉桿高度一致就能保證罐體平衡。焊接作業時,需取下傳感器,以免被電流擊穿損壞。安裝完畢后,設置好各項參數,用標準砝碼標定零位和滿量程數值。為保證炭黑秤體因維修等造成偏移后仍能準確計量,采用絲杠和萬向聯接器搭配,以避免重心偏移而影響稱量準確性。
為了傳感器損壞后能夠方便更換,在各傳感器邊加裝1套拉桿,更換時只需將拉桿的螺母旋高,使秤體與傳感器脫離,便可更換損壞的傳感器(更換1個傳感器只需5~10 min),幾乎不會影響生產,同時該結構還可保證其它傳感器不會受到外力沖擊。
2.2 稱量儀表選型及信號處理
考慮不增加額外外圍設備,又能滿足自動控制和監控需要,稱量儀表采用常州托利多電子衡器有限公司的Panther儀表,Panther儀表可在204~264 V AC寬電壓范圍下正常工作,其特有的TraxDSPTM數字濾波防震技術,可以確保儀表在不良環境下仍能穩定工作。Panther儀表采用一體化PCB和輕觸摸薄膜鍵盤,所有外部連接均使用可拆裝式連接頭,儀表參數設定采用模塊化樹形結構,查找參數方便快捷。儀表與傳感器間距約為60 m,采用20號信號電纜線連接,該信號線與儀表搭配最大有效傳輸距離可達600 m。
2.3 變送信號與計算機系統連接
Panther儀表模擬量輸出模塊可以作為計算機系統的信號源,該模板可通過操作面板設定變送稱量信號的電壓或電流范圍,炭黑秤選用0~10 V DC為計算機提供信號,與改造前計算機所需電壓信號范圍相同,因此無需再修改計算機程序參數。改造后通過對儀表信號進行粗調和細調,可將炭黑秤的信號精度調整為0.001 V DC(改造前為0.05 V DC),炭黑稱量誤差為100 g,大大提高了稱量精度,滿足了工藝要求。
3 結語
通過將炭黑秤結構改為全電子式結構,大大提高了炭黑秤的穩定性,方便了維修,縮短了維修停機時間,提高了生產效率。改造后的傳感器信號精度達到0.001 V,大大提高了稱量精度。
