烟草专用电子皮带秤

• 关键词：烟草,电子皮带秤,称量
• 摘要：除了在锅炉房使用的电子皮带秤用于燃料煤计量外，烟草行业还大量使用以叶片和在叶片基础上加工的叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝为称量对象的电子皮带秤。燃料煤计量与其它行业使用的电子皮带秤是一样的，而以叶片、叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝为称量对象的电子皮带秤则与其它行业使用的电子皮带秤相差较大。

1 电子皮带秤在国内烟草行业的应用概况
       除了在锅炉房使用的电子皮带秤用于燃料煤计量外，烟草行业还大量使用以叶片和在叶片基础上加工的叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝为称量对象的电子皮带秤。燃料煤计量与其它行业使用的电子皮带秤是一样的，而以叶片、叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝为称量对象的电子皮带秤则与其它行业使用的电子皮带秤相差较大。
       烟草行业电子皮带秤一般多使用在制丝、打叶复烤生产线上，传统上按功能分类可分为计量秤、控制秤、配比秤。
       计量秤只是对所输送的物料进行累计计量，同时提供流量输出信号，计量秤的主要指标为计量精确度。
       控制秤除具有计量秤的功能外，还可通过与前级来料缓冲设备如喂料机或计量管配合，控制喂料的快慢，使所输送的物料流量保持恒定，控制秤的主要指标为计量精确度、控制精确度。
       在卷烟厂制丝车间进行的叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝掺兑配比中，称量叶丝的电子皮带秤作为主秤（一般是一台计量秤），称量梗丝、膨胀丝、薄片丝的电子皮带秤作为配比秤。主秤提供瞬时流量信号作为配比秤给定信号，配比秤可看作是设定流量随主秤流量变化的控制秤。主秤的主要指标为计量精确度，配比秤的主要指标为计量精确度外、配比精度。
       上世纪八十年代，随着烟草制丝线的引进，进口电子皮带秤才开始成规模地在国内使用，其中包括德国Hauni公司的刀口支承式皮带秤、意大利Comas公司的十字簧片式皮带秤、Garbuio公司的平行簧板式皮带秤和Leeg公司的内十字簧片式皮带秤。这些皮带秤代表了当时国外的最高水平，其中Hauni公司的秤和Comas公司的秤在国内用量较大。最近，Hauni公司的秤作了许多改进，其中一项改进是把刀口支承的杠杠式结构变成无杠杆的直接承重式结构，其优点是减少称重环节，相应提高秤的稳定性和可维护性。
      国内有自主知识产权的烟草行业专用电子皮带秤直到上世纪九十年代未才出现。其中有代表性的是在当今烟草行业广泛使用的具有X型簧片支点和双托辊承载器结构的电子皮带秤，它在输送机部分、电控部分和承载器结构等方面都有创新。

2 烟草用电子皮带秤的特点
2.1物料特性
      在烟草行业的动态连续计量和配料系统中，由于被检测的物料为轻质物料，物料形状非粉状、非颗粒状、非块状，而呈纤维状、片状，堆比重很小，体积大，因此，对皮带秤的计量提出了更高的要求。
       常见的几种被称量物料的比重见表7-1，由于这些物料的比重与水分含量关系很大，所以同时列出了相应的水分含量。
表7-1 常见的几种被称量物料的水分含量和比重
被称量物料名称 叶片 叶丝 梗丝 膨胀丝 薄片丝 烟梗
水份含量 % 18~20 12~20 12~35 12 12 10~30
比重 kg/m3 80~100 70~100 60~130 40 80 150~180

2.2皮带输送机特性
与其它行业相比，作为输送烟叶类物料的皮带输送机具有以下一些特点：
物料输送量很小（通常为0.02 ~ 18 t/h）；
皮带负荷低（通常为0.2 ~17 kg/m）；
皮带速度慢（通常为0.02 ~ 0.6m/s）；
皮带厚度很薄（甚至只有1~3mm），皮带柔性好；
皮带输送机长度较短（通常主从动滚筒中心距为 2.5 ~5.2 m）；
不采用槽形托辊，而采用平托辊；
多采用专门用于称量物料的整机式产品。
2.3 累计器特点
       由于烟草行业资金充裕，自动化、信息化程度要求高，对设备的可靠性和通讯功能也要求高，所以除了直接引进国外产品外，在烟草行业使用的国产电子皮带秤累计器中，多年以前就开始采用由PLC（可编程序控制器）+HMI（人机接口）构成皮带秤累计器的方式。PLC有A-B公司的SLC500系列、西门子公司的S7-200、S7-300等系列产品，HMI有A-B公司的PanelView 550单色触摸屏、西门子公司的彩色触摸屏、富士公司的UG330H-SC4彩色触摸屏等产品。可选用TCP/IP、ControlNet、 Profibus-DP、 DeviceNet等通讯方式。这种方式组成的累计器可靠性好，显示内容丰富，通讯手段先进。
      引进的国外皮带秤累计器一直采用专业电子板卡，但近来也有采用PLC组成累计器，甚至还直接选用PLC的称重模块插卡（这种插卡可向称重传感器供电，可直接接收称重传感器输出的mV信号），如Hauni公司最新的BWE-D\BWE-R型皮带秤。

3烟草行业电子皮带秤主要指标
      现行烟草行业的电子皮带秤相关指标主要依据烟草机械电子皮带秤行业标准《YC/T 78-1996》[11] 和《卷烟工艺规范》[12]，两者对指标的定义和要求有所不同，以烟草行业标准《YC/T 78-1996》为准介绍。
3.1 动态累计误差（计量精确度）
皮带秤动态累计误差的测试方法：
用已知重量的实物（或砝码）通过电子皮带秤，记录电子皮带秤的显示值，测试进行3次。计算公式如下：
d =|C — P|/ P ( 100% ) （7-1）
式中　d ——电子皮带秤动态累计误差；
P ——电子皮带秤累计显示值（kg）；
C ——已知物料（或砝码）重量值（kg）；
指标要求：
对测试结果所得3次动态累计误差值d取算术平均值，应≦0.5% 。
3.2 控制精确度
皮带秤控制精确度的测试方法：
       观察累计量显示值，测量通过相同给定重量物料所需的时间，给定重量值应大于该流量下3 min所得到的累加量，连续进行n次同样试验，得到n次时间值G1、G2、Gi、…、Gn。计算控制精度d ：
d = S/ Gc ´ 100% （7-2）
式中　Gc ——设定流量下通过重量的理论时间，s；
S ——相对偏差，s。
S按式7-3计算

S ={ [ （Gi — Gc）2 ]/ n }1/2 （7-3）

式中　 Gi ——每次试验的计时，s；
i ——1、2、…、n ；n=11(取定)。
3.3 配比精度
电子皮带秤在实际运行30min后，每15min同时记下主、从秤的显示值，共进行三次。
配比精度按7-4式计算：
δp = (λ-K) / K ´100(%) （7-4）
式中　δp——配比精度；
K——按生产要求人为设定的配比(主：从)比例；
λ——在相同时间，分别通过主、从电子秤物料的实际配比(主：从)比例。
取3次配比精度(δp1、δp2、δp3)的算术平均值。要求不得大于5% 。

4 烟草专用电子皮带秤产品
      基于上述烟草行业物料的特点，其它行业的电子皮带秤很难应用于烟草行业。一些生产厂商也就为烟草行业开发了一些专用电子皮带秤。
4.1昆船CA型双托辊双杠杆式电子皮带秤
       昆明船舶公司CA型双托辊双杠杆式电子皮带秤是该公司推出的第五代产品（第六代直接承重式结构已出样机），已经广泛用于烟草制丝、打叶复烤自动化生产线（见图7-1）。

图7-1 昆船CA型双托辊双杠杆式电子皮带秤
图源：昆船公司
4.1.1主要用途
精确计量——计量物料的累计重量，将瞬时流量信号输送至下一道相关设备；
恒流量控制——均衡地控制物料流量，使物料按设定流量均匀输送；
批料定量控制——实现对物料批料量的定量给料控制，使物料按设定量的要求一批批送入下一道工序；
精确掺兑配比——实现制丝线上叶丝、梗丝、薄片、回用烟丝等设定搀兑配比；
加香加料控制——实现对物料一定比例的加香加料控制。
4.1.2 电子皮带秤组成
      严格的说，昆船CA型双托辊双杠杆式电子皮带秤是一台整机式电子皮带秤，虽然有的时候仅仅作为计量秤使用，但更多的时候是一台配料皮带秤。它由一整条皮带输送机和单机独立控制柜组成，输送机主要由机架、支架、输送带、校偏机构、电动推杆、电机减速机组、称重传感器、皮带自动拉紧装置、卸料罩、防护架、防护罩、承载器、支承框架等组成。独立控制柜主要由PLC控制器、触摸屏人机界面、变频器、柜体等组成。
4.1.3 产品设计的结构特点
4.1.3.1承载器结构
     CA型双托辊双杠杆式电子皮带秤采用了对称组装式承载器结构，有两组称重托辊，有效称量长度长，支点结构选用X型簧片，杠杆系统的支点高度选择合理。
      X型簧片材料为进口特种钢材3J21，其延伸率为5.0，抗拉强度为1780N/mm2。与原国产簧片材料65Mn等相比，在材料性能方面有很大提高。