3 螺旋秤的局限和對策

3．1速度測量影響

螺旋秤與其它連續給料計量設備類(lèi)似，其瞬時(shí)給料量Qt的準確度完全取決于gt和物料流速vt的測量精度。但是，物料的流速vtΦ無(wú)法直接準確測量，而是采用測量螺旋(或電動(dòng)機)轉數n來(lái)替代，可螺旋轉數n與物料流速vt在許多正常工作條件下沒(méi)有穩定的固定線(xiàn)性關(guān)系。物料實(shí)際的運動(dòng)軌跡是既有縱向速度又有橫向速度的螺旋形前進(jìn)的運行軌跡，并且其縱向和橫向速度不僅僅簡(jiǎn)單的取決于螺旋轉速，還與物料的濕度、粒度、黏滯性、流動(dòng)性以及填充量、壓力變化等因素密切相關(guān)。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，這些因素常常隨著(zhù)時(shí)間、工況不同而變化，因此造成物料縱向流速與螺旋轉速不可能長(cháng)時(shí)間保持恒定的同步關(guān)系，即在同一個(gè)螺旋轉速狀態(tài)下，物料的實(shí)際流速有時(shí)是不相同的。所以，測得的螺旋轉數常常不能代表物料真實(shí)流速，有隨機性，從而造成不可忽略的速度測量誤差，可以說(shuō)這是螺旋秤的“先天不足”，因此盡量保持物性、倉壓和料流均衡穩定，定期經(jīng)常標定校驗是保證較高計量精度的必要措施。

另外，由于螺旋葉與管壁之間的螺旋間隙，造成靠近管壁間隙中產(chǎn)生“不動(dòng)層”物料。而不動(dòng)層與流動(dòng)層實(shí)際并沒(méi)有清晰固定的界面，即隨著(zhù)物料的粒度、黏著(zhù)性、流動(dòng)性和工況變化，不動(dòng)層厚度會(huì )隨機變化。在不動(dòng)層與流動(dòng)層之間的所謂“緩動(dòng)層”的流速也是不穩定的，并且由于橫向速度的存在，造成無(wú)規律的竄料回流，從而促成物料總體流速的不穩定性。這種流速不穩定性除與物料性質(zhì)、生產(chǎn)工況變化有關(guān)外，與螺旋間隙的大小有更直接關(guān)系。尤其目前許多螺旋秤的技術(shù)和加工手段水平有限，且螺旋軸、葉片的加工和螺旋間隙的控制確有一定技術(shù)難度，因此造成國產(chǎn)螺旋秤多數螺旋間隙過(guò)大，不能適應使用要求，這是特別值得重視的問(wèn)題。如德國布拉本德(Brabender Technologie)公司介紹：對于螺旋葉徑為250mm的螺旋秤，當螺旋間隙達到4mm時(shí)，造成的測量不確定度會(huì )超過(guò)6％。

再有，螺旋秤的稱(chēng)重螺旋一般采用恒速運行，并把螺旋轉速視為恒定的常數。但實(shí)際由于電網(wǎng)頻率、電壓和負荷變化，螺旋轉速并非恒定不變。如：網(wǎng)頻變化l Hz，速度就產(chǎn)生2％的誤差?？梢?jiàn)，在精度要求較高的場(chǎng)合，應設測速或速度補償環(huán)節，以克服速度變化影響。
3．2負荷測量影響

螺旋秤的物料負荷雖然可直接測量，由于螺旋軸和葉片粘附物料、螺旋內不動(dòng)層物料厚度隨機變化以及物料竄料回流等，都不可避免的直接影響負荷測量精度，尤其粘附物料和竄料影響十分顯著(zhù)。所以，螺旋秤不適用于黏滯性水分較大的物料，不適用磨蝕強的物料。

3．3進(jìn)料口入料偏析和波動(dòng)影響

進(jìn)料口縱向進(jìn)料量不均衡也會(huì )造成負荷測量誤差，圖4所示，螺旋秤進(jìn)料口部皮重和物料由支點(diǎn)R承受，以進(jìn)料口中心線(xiàn)為界，左邊瞬時(shí)進(jìn)料量為Pl，右邊進(jìn)料量為P2。根據力平衡原理，當Pl=P2時(shí)，即進(jìn)料口左右兩邊負荷平衡，全部重量由支點(diǎn)R承受，對負荷測量沒(méi)有影響。但當Pl≠P2時(shí)，即對秤產(chǎn)生一個(gè)不穩定的附加負荷：Pl-P2，從而造成秤零點(diǎn)變化，導致負荷測量誤差。實(shí)際上，大多數情況下Pl≠P2，尤其當進(jìn)料口較大、入料不穩定、脈動(dòng)沖擊進(jìn)料時(shí)影響更為明顯。因此，在工藝系統方面力應求入料比較均衡穩定，在秤體支點(diǎn)結構方面應盡量使之對此不很敏感。比如。我們設計LGC型螺旋秤就采用了新型結構簧片支承，比較好的克服了偏重影響。

3．4 軟連接狀態(tài)影響

圖4 支點(diǎn)受力示意圖

無(wú)論懸臂結構還是簡(jiǎn)梁結構的計量螺旋秤體，運行期間進(jìn)出口必須保持良好的軟連接狀態(tài)。但是，目前一般的螺旋秤大多數是進(jìn)出料口直徑相等，軟接頭過(guò)短，結構簡(jiǎn)單，并往往采用帆布等材料簡(jiǎn)單粗糙包扎而成，松緊不當，影響上下方向自由度，產(chǎn)生附加負荷。尤其經(jīng)過(guò)一段運行時(shí)間后常常造成軟接頭處積料，并逐漸變成半硬或硬連接，失去軟連接功能，自然使計量不準。所以，科學(xué)合理的軟連接結構和確保足夠的軟連接長(cháng)度十分重要。筆者設計帶套管的新型軟接頭結構(專(zhuān)利200820034896．5號)，很好的解決這一難題，確保長(cháng)期良好的軟連接功能。

3．5 嚴防和及時(shí)清除積灰積料

不論哪種螺旋秤體，一經(jīng)調整好就應盡量保持皮重不變，以保持系統零點(diǎn)穩定。所以，從秤體結構設計方面應力求積灰積料面小，各部位重量穩定；從維護方面應經(jīng)常及時(shí)清除積灰積料等外加負荷變化。為此經(jīng)常定期檢測調整，這也是保證良好計量精度的重要手段。

4 選用中應注意的技術(shù)問(wèn)題

(1)根據物料實(shí)際流量和特性恰當選擇螺旋秤的規格。代表螺旋秤規格尺寸是螺旋葉徑和進(jìn)出料口尺寸，螺旋葉徑按實(shí)際最大體積流量選取，進(jìn)出料口長(cháng)度應確保不沖跑料、不堵卡料和足夠的瞬時(shí)測量負荷，以利采樣測量比較穩定，過(guò)長(cháng)過(guò)短都會(huì )產(chǎn)出不利影響。筆者推薦螺旋進(jìn)出口長(cháng)度L=(8～12)D(D為螺旋直徑)左右。對于流動(dòng)性很好的物料和D較小時(shí)可適當長(cháng)一點(diǎn)；反之，對于流動(dòng)性差和D較大時(shí)可相對短一些。如果由于工藝布置要求需要加長(cháng)，一般先考慮加長(cháng)給料螺旋；反之，如果要求縮短尺寸，應首先考慮縮短稱(chēng)重螺旋尺寸，但均需在合理范圍內。

(2)根據物料特性選擇螺旋結構。一般國產(chǎn)螺旋秤的螺旋結構尺寸是固定的，這對不同的工藝條件不同的物料特性適應性較差。筆者認為最好要根據物料的流動(dòng)、粘滯、容重等特性和螺旋管的長(cháng)短，選用螺旋結構和尺寸。螺旋葉分為等螺距、變螺距、變葉徑、變軸徑和雙螺葉等結構方式，采用哪種結構方式應根據具體物料特性和條件要求確定，切不可千篇一律，更不能把采用變螺距等就視為“先進(jìn)”，應因“地”制宜。如對于流動(dòng)性很好的瀉性粉料，又沒(méi)有明顯反風(fēng)問(wèn)題就不需采用變螺距。

(3)如前述，短螺旋秤應予淘汰。長(cháng)螺旋秤又分為懸吊或下支結構的“全荷式”和“懸臂式支承結構”。筆者認為彈性簧片支承懸臂結構螺旋秤更穩定可靠，適應性強，計量精度較好，應優(yōu)先選用。

(4)粉體物料的流動(dòng)狀態(tài)受物料性質(zhì)和系統工藝環(huán)境及其變化影響很大，因此力求工藝系統各環(huán)節下料連續均衡、穩定、防止塌倉沖料十分重要。對于要求計量精度較高的使用環(huán)節，除了螺旋秤特殊加工制作外，最好系統設有“在線(xiàn)”稱(chēng)重校正倉或“離線(xiàn)”校驗裝置，以備經(jīng)常定期校驗和調整螺旋秤精度狀態(tài)。

5 結語(yǔ)

(1)基于螺旋秤的結構和工作原理的局限性，尤其物料流速與螺旋轉速常常沒(méi)有穩定的線(xiàn)性關(guān)系，又沒(méi)有辦法直接測出料流實(shí)際流速，加上電源頻率、電樂(lè )等條件變化，往往導致不可忽視的速度誤差。國產(chǎn)無(wú)縫鋼管內徑和厚度誤差較大，大直徑螺旋加工有一定難度，常常導致螺旋間隙偏大。另外，有些物料在螺旋管內容易粘附或竄料等都會(huì )造成不可忽略的誤差，所以，螺旋秤計量控制精度不高，一般誤差值為l．0％～3．0％左右，有時(shí)更大。因此，不宜用于要求計量精度很高的重要場(chǎng)合，但必要時(shí)可設速度補償環(huán)節和配置在線(xiàn)稱(chēng)重校正倉，以保證較高計量精度。

(2)粉體物料的料流連續性、流動(dòng)性、均勻穩定性和粘附性對計量精度和穩定正常運行影響明顯，因此應保證物性和倉壓比較穩定，料倉出料均勻順暢，防止塌倉沖料或起拱堵料。另外，電網(wǎng)電壓頻率比較穩定，秤體上無(wú)明顯積灰積料，保持秤體各部分重量不變，對保證計量精度至關(guān)重要，必須給予足夠保障。

(3)螺旋秤系統雖不算復雜，但各家技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量水平差異較大，比較科學(xué)、完善的設計不多，特別在螺旋結構、軟連接和間隙控制方面至關(guān)重要，應選擇有技術(shù)實(shí)力和制造精良的產(chǎn)品。這樣雖然設備成本可能偏高，但從長(cháng)期使用考慮應是經(jīng)濟、實(shí)效的方法。