宋　軍(貴州輪胎股份有限公司,貴州貴陽(yáng)　550008)

作者簡(jiǎn)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(jì)量管理和電子衡器設(shè)備改造及維護(hù)工作。

我公司為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量,從國(guó)外引進(jìn)炭黑自動(dòng)稱量系統(tǒng)與密煉機(jī)配套,自動(dòng)控制炭黑稱量過(guò)程,但在系統(tǒng)使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)炭黑秤存在一些問(wèn)題,需對(duì)其進(jìn)行改造。

1　炭黑秤存在的問(wèn)題

原炭黑秤為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu),如圖1所示,秤體置于杠桿結(jié)構(gòu)上,通過(guò)傳感器將受力測(cè)量信號(hào)輸送到儀表,由儀表進(jìn)行處理并顯示出稱量物質(zhì)質(zhì)量。其存在的問(wèn)題主要有以下3方面。

(1)稱量時(shí),秤體及所稱物質(zhì)重力完全作用于刀口,為使稱量準(zhǔn)確,必須保證刀口完好無(wú)破損且能自由活動(dòng),若刀口損壞,則必須更換。但是國(guó)產(chǎn)刀口無(wú)論加工精度還是強(qiáng)度及韌性均不如進(jìn)口產(chǎn)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(dòng)自如,必須經(jīng)常對(duì)刀口部位進(jìn)行清掃,每次清掃完后均須重新標(biāo)定,從而增加了維修次數(shù),不能保證生產(chǎn)的連續(xù)性。而且經(jīng)過(guò)多次維修,也無(wú)法保證杠桿結(jié)構(gòu)的有效性,即極易造成杠桿比例變化,進(jìn)而影響稱量的準(zhǔn)確性。

(3)稱量傳感器輸出信號(hào)的變送板LCP3(前置信號(hào)放大板)長(zhǎng)期使用后,部分電子元件老化,造成輸出給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電壓信號(hào)(0~10 VDC)不準(zhǔn)確,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行自動(dòng)稱量和對(duì)炭黑進(jìn)料過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)多的人為干擾,進(jìn)而影響膠料混煉的生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性,直接影響輪胎質(zhì)量。變送板LCP3為進(jìn)口元件,國(guó)內(nèi)無(wú)供貨商,存在供貨周期長(zhǎng)(一般為半年)和購(gòu)買費(fèi)用高(約1 200英鎊)等問(wèn)題。變送板損壞直接影響膠料的正常生產(chǎn)。為徹底解決這些問(wèn)題,決定對(duì)炭黑秤進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造。

2　炭黑秤改造

2.1　結(jié)構(gòu)改造

將炭黑秤機(jī)電一體式結(jié)構(gòu)改為全電子式結(jié)構(gòu),如圖2所示。全電子式結(jié)構(gòu)由儀表通過(guò)接線盒均勻地向多個(gè)傳感器輸入激勵(lì)電壓,稱量時(shí),傳感器受力產(chǎn)生彈性變形,使傳感器內(nèi)部電阻變化后,向儀表輸入毫伏級(jí)電壓信號(hào),經(jīng)儀表處理并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后顯示出稱量數(shù)值。

全電子式炭黑秤結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,沒(méi)有復(fù)雜的杠桿結(jié)構(gòu),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(gè)拉式傳感器吊裝,在保證吊耳水平后只需調(diào)整拉桿高度一致就能保證罐體平衡。焊接作業(yè)時(shí),需取下傳感器,以免被電流擊穿損壞。安裝完畢后,設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù),用標(biāo)準(zhǔn)砝碼標(biāo)定零位和滿量程數(shù)值。為保證炭黑秤體因維修等造成偏移后仍能準(zhǔn)確計(jì)量,采用絲杠和萬(wàn)向聯(lián)接器搭配,以避免重心偏移而影響稱量準(zhǔn)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(shí)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(gè)傳感器只需5~10 min),幾乎不會(huì)影響生產(chǎn),同時(shí)該結(jié)構(gòu)還可保證其它傳感器不會(huì)受到外力沖擊。

2.2　稱量?jī)x表選型及信號(hào)處理

考慮不增加額外外圍設(shè)備,又能滿足自動(dòng)控制和監(jiān)控需要,稱量?jī)x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(shù)字濾波防震技術(shù),可以確保儀表在不良環(huán)境下仍能穩(wěn)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(shù)設(shè)定采用模塊化樹(shù)形結(jié)構(gòu),查找參數(shù)方便快捷。儀表與傳感器間距約為60 m,采用20號(hào)信號(hào)電纜線連接,該信號(hào)線與儀表搭配最大有效傳輸距離可達(dá)600 m。

2.3　變送信號(hào)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接

Panther儀表模擬量輸出模塊可以作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)源,該模板可通過(guò)操作面板設(shè)定變送稱量信號(hào)的電壓或電流范圍,炭黑秤選用0~10 V DC為計(jì)算機(jī)提供信號(hào),與改造前計(jì)算機(jī)所需電壓信號(hào)范圍相同,因此無(wú)需再修改計(jì)算機(jī)程序參數(shù)。改造后通過(guò)對(duì)儀表信號(hào)進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào),可將炭黑秤的信號(hào)精度調(diào)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(jié)語(yǔ)

通過(guò)將炭黑秤結(jié)構(gòu)改為全電子式結(jié)構(gòu),大大提高了炭黑秤的穩(wěn)定性,方便了維修,縮短了維修停機(jī)時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。改造后的傳感器信號(hào)精度達(dá)到0.001 V,大大提高了稱量精度。