概述螺旋秤的设计和选用其一

电子螺旋秤(即螺旋称重给料机，简称“螺旋秤”)，是在管螺旋给料机的基础上基于悬臂式恒速定量给料秤工作原理，设计开发的集给料输送、称重计量和定量控制为一体的连续给料计量设备。螺旋秤具有设备结构简单、制造容易、操作维护简单方便、系统密闭性好，对物料和生产环境适应性强、设备高度小、价格便宜等优点。它可广泛地用于建材、冶金、化工、电力等工业生产部门的非粘滞性粉料、粒状物料的流量计量、定量给料和配料控制系统；尤其在预加水成球系统、煤粉定量给料控制系统等普遍采用；近年在粉煤灰、物料添加剂、助磨剂、脱硫剂等粉粒状物料计量和定量控制系统也有较多应用。本文就螺旋秤的设计和选用作一总结介绍，供参考。

1 系统组成和工作原理

螺旋秤主要由预给料螺旋给料机(或密封叶轮给料机等)、称重螺旋机、称重传感器、变频调速器、称重控制器和电气控制柜等组成(见图1)。其中，预给料螺旋给料机是系统被控的执行机构，通过变频调速调节控制给料螺旋转速来调控物料流量；称重螺旋机恒速运行，通过支点和测重点支承。当系统进入工作状态，测重点的称重传感器把物料负荷连续以电量输出给称重控制器，其瞬时给料量即为：

Qt=Ktgtvt

式中：Kt—称重系数(调试时确定的常数)；gt—称重螺旋内物料的线负荷；vt—料流流速，以螺旋转速代表(视为常数)。

1-给料螺旋机；2-称重螺旋机；3-软连接；4-称重螺旋支点

图1 螺旋秤系统示意

由于式中Kt，vt均为常数，称重传感器的输出信号即可代表螺旋秤的瞬时给料量。所以，t0到t1时间的累计给料量即为：
(其中K=Kt·Vt)

Qt (即gt)值作为测量值输入称重控制器，经过与设定值的比较运算，控制器根据运算偏差大小和方向自动调节给料螺旋的转速，从而改变给料速率并趋近和达到设定的瞬时给料量，实现定量给料控制。

值得注意的是有的给料和称重计量采用同一管螺旋，即通过调节称重螺旋转速来调节控制瞬时给料量。但从实践证明，由于物料物性和工况等变化，螺旋转数与其物料料流速度没有稳定线性关系，此时螺旋转数(n)往往不能代表料流速度(v)。这种方案虽然简单，但难以保证足够的计量精度和料流稳定，一般不宜采用。

2 螺旋秤的分类和技术特点

2．1螺旋秤的分类

螺旋秤的控制器等电气系统虽然多种多样，但其均可适应各种螺旋秤体，而且与定量给料秤的电气检测控制系统基本类似或通用。所以，本节主要讨论介绍二类螺旋秤体。

(1)一类是上世纪70～80年代研发应用的自重平衡悬臂式结构秤体。其进出料口距离长度一般仅1. 2 m左右，螺旋叶径多为Φ250mm和Φ300mm，可称为“短螺旋秤”。由于螺旋管过短，被检测的瞬时物料量过少，螺旋间隙又往往不会太小，所以受仓压、物性变化影响较大，往往料流不稳定，极易产生冲料、跑料。其中，对于流动性好的粉体物料，更难以控制，甚至跑料自流，不能正常运行。因此，从90年代中期以后。逐步被螺旋管较长的吊挂或支承的非白重平衡结构秤体取代，即所谓“长螺旋秤”，其中包括在进料口和出料口侧测重点处全悬浮吊挂简梁式的“全荷式螺旋秤”。所谓全荷式螺旋秤就是螺旋秤体质量(皮重)和螺旋管内被测物料质量全部由称重传感器承受；并且全荷式螺旋秤大多数采用全悬浮吊挂支承方式(见图2)，也有采用支座支承方式。

1-减速电机；2，3，4-称重传感器；5-螺旋秤体

图2 全荷式螺旋秤悬挂支承方式

为了保证螺旋秤体横向位置稳定，一般采用前1点后2点的3只称重传感器吊挂支承；而且后2点大多数设置在进料口中心的两侧，如图2(a)，但也有设置在进料口后边减速电机的两侧，如图2(b)。显然，前一种悬吊点设置更为合理。因为进料口中心以后全部是设备部分自重，在生产运行时基本没有负荷变化，根据杠杆平衡原理，后端2只称重传感器承受大部分皮重和物料进入进料口时的扰动，极少量的物料负荷(与前测重点位置有关)，物料流量负荷及其变化主要反应在前端称重传感器。

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