1　前　言

      目前, 国内中小高炉槽下称量系统, 大多由重量传感器、重量变送器、数显调节仪、传感器、激励电源等几部分组成, 系统组成复杂, 连线多, 安装维护很不方便。而做为称量系统关键的重量变送器( 以下称原重量变送器) , 大多是普通的毫伏信号放大器, 存在的主要问题有: ( 1) 无法解决零点变化引起的称量误差, ( 2) 无法解决传感器线性不好引起的称量误差, ( 3) 无法解决余振量引起的上料误差, ( 4) 校秤复杂, ( 5) 安装维护困难。针对上述存在的问题, 利用89C51 单片机, 结合数字变送、显示、调节及传感器并联等技术, 再充分考虑炼铁工艺的要求, 开发了一种适用于高炉称量系统的智能重量变送调节器( 以下称新型重量变送器) , 现简介如下。

2　工作原理

适用于高炉称量系统的新型重量变送器的工作原理如图所示。新型重量变送器以89C51 为系统核心, 不挥发RAM 存放掉电后需保护的各种参数, 称重系统的传感器( 一般为3～4 个) 通过接线盒并联, 桥压接至仪表的桥压输出端, 输出接至仪表的输入端。根据提供给传感器桥压值和传感器灵敏度的不同, 传感器输出信号( 也就是重量变送器的输入) 也不同, 一般不超过30mV。该信号经滤波放大, 再经V/ F 转换送入89C51 处理。处理后通过8255 接口电路经D/ A 转换输出模拟量信号, 同时送显示。经功能软件运算处理后, 决定是否发出料满信号, 通过键盘设定参数或进行各种功能操作, 微处理器监控电路监控故障状态。

3　性能特点

       3. 1　称量精度高

      高炉称量用的料斗, 因天气、料的质量等众多原因, 放完料后, 料斗内有时残存一些料, 皮重是变化的, 如果不及时在每次放完料后进行调零去皮, 不可避免地会产生称量误差。例如: 如果是下雨天, 料斗壁上会逐渐沾上一些粉尘, 而天晴干燥后, 又会慢慢掉下, 皮重变化较大, 直接影响称量的准确性。为解决此问题, 新型重量变送器设计了自动调零功能, 每次放完料后, 延时一会儿, 自动调零去皮, 从而保证了称量的准确性。从理论上讲, 重量传感器的输出应是线性的,但实际上当遇到传感器线性较差时, 如果不对其校正, 自然会产生称量误差, 为此新型重量变送器中增加了非线性校正功能, 很好地克服了由传感器非线性引起的误差。通过增设以上两种功能( 自动调零、非线性校正) , 称量精度大大提高, 可达到误差小于0. 2%FS。

3. 2　上料准确, 处理速度快

原重量变送器不具有余振量跟踪功能。例如: 某称量料斗要求的料满值为1000kg , 由于给料的振动筛停电以后, 还要振动一段时间, 也就是说还要有一些料振下来, 所以设定料满值时不能设1000kg, 这就需要操作工仔细观察, 如果余振量为100kg, 设定料满值就应为900kg。但是,余振量是变化的, 随着大料仓存料的变化, 料的粒度的变化, 以及天气、气候等原因, 余振量都会变化, 操作工需经常来调整。若操作工责任心强, 观察仔细, 调整及时, 则上料误差会少些。但大多数人设定完后, 很少观察调整, 造成较大的累计误差, 直接影响炉况的稳定和生产。对于高炉来说, 最终要求的是上料准确, 称量准确只是基础。在保证了称量准确后, 要保证上料准确必须解决余振量问题。为此, 新型重量变送器在设计时增加了余振量自动跟踪功能, 只要按要求设定完上料的料满值后, 勿需考虑余振量, 新型重量变送器将会自动提前停振, 靠余振达到要求的料满值, 从而保证了上料的准确性。另外, 上料的准确与否还与处理速度有很大关系, 为保证控制给料振筛的料满信号及时发出, 将处理速度提高到5 次/ s。

3. 3　自动校秤

      计量仪表需要定期校正。原重量变送器的校正是一件非常繁重、复杂的工作。例如个2t 的秤,调完零点后, 需要压上2t 砝码调量程, 量程调完后, 零点又变了, 卸下2t 砝码再调零点, 零点调了, 量程又变了, 又要压上2t 砝码再调量程, 如此反复多次, 是一件很繁重的体力劳动, 且需很长时间, 特别是在生产时, 校秤很难实现。新型重量变送器具有智能性, 通过软件编程, 具有了自动校秤功能, 只需加载一次砝码( 勿需加到满量程) , 即可完成校秤工作, 大大减轻了校秤的劳动强度。

      3. 4　安装维护方便, 可靠性高

     如前所述, 原称量系统组成复杂, 连线多, 安装维护十分不便。新型重量变送器将变送、显示、调节及传感器激励电源集于一体, 免去了仪表间相互连线等复杂工作, 安装维护十分方便, 从新重量变送器引四根线( 两根信号线, 两根桥压线) 至传感器接线盒, 即可实现一个称量系统( 传感器并联) 。新型重量变送器和原重量变送器相比, 硬件上增加了微处理器监控电路, 料满输出电路采用了光电隔离技术, 软件上采取了抗干扰措施, 从而大大提高了仪表的可靠性。另外, 新型重量变送器具有标准的模拟量输出信号( 0～5V, 1～5V, 0～10mA, 4～200mA 任选) 、料满继电器输出信号, 这使它与计算机、电气等组成自动给料控制系统成为可能。

4　结束语

      1996 年8 月至1997 年底, 已有50 多台新型重量变送器被应用于各种生产条件下的中小高炉称量系统中。实践证明, 自动调零、非线性校正等功能, 充分保证了称量的准确性; 自动跟踪余振量功能, 保证了料满信号的准确、及时发出, 从而保证了上料的准确性; 自动校秤功能大大减轻了校秤这一繁重的体力劳动的强度。

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