西门子称重系统在冶金行业应用———西门子称重系统在冶金行业应

　　
  一、典型工艺流程中应用
  
■原料场
　　主要承担全厂铁矿石、焦煤、动力煤等主副原料的输入、储存、破碎、混匀及供料。原料来源有水运和陆运,卸料机把原料卸到岸上或料槽。随后，堆料机把皮带运输机运来的原料堆积到矿场、煤场、辅助原料场，大块的矿石经破碎、筛分后到精矿场，不同牌号的精矿粉被均匀堆料机均匀并分层堆放，取料时由均匀堆取料机从侧面垂直取料，以保证得到均匀的原料。最后，胶带运输机将原料场的原料运送到相应的生产厂，同时还接受返原料和外运料。在整个物流控制和管理中需要选用皮带秤设备。  
?  电子皮带秤（MSI）
数量：20 余套
量程：1200吨/小时  到5000 吨/小时
精度：0.25% - 0.5%  满量程
■ 焦化
　　焦炭生产工艺过程中,需要将气煤、肥煤、焦煤、瘦煤 4 种煤按一定比例配成混合煤，送入焦炉进行高温炼焦。配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响焦炭产品的质量。备煤-采用先配煤后粉碎，受配合一的工艺，电子自动配煤称配煤、笼型粉碎机粉碎；
■ 烧结
　　烧结生产是将精矿粉、溶剂、燃料和其它辅助剂按一定比例配料并加水在混料机混合，然后送烧结机烧结，利用燃烧高温作用产生一定的液相，冷却后与精矿粉相连,形成多孔的烧结矿，送高炉使用。工艺过程：由原料厂提供的炼铁原料经破碎和筛分，配料,一次混合，二次混合，加水等一系列工序后，送往烧结机台车点活燃烧为烧结矿，再经过造球工序成为烧结球团,送往高炉。系统控制范围包括以下几部分：
·制位、烧结冷烧系统
·配混，外配煤系统
■ 球团
　　球团生产是将精矿粉、溶剂、燃料和粘结剂按一定比例配料并加水，在造球机混合成直径 10∼15mm 的生球，送竖炉或回转窑或带式焙烧机，再经冷却、筛分等得到成品球团矿，送高炉使用。
?  电子皮带秤
　　在皮带输送机输送物料过程中同时进行物料连续自动称重的一种计量设备，其特点是称量过程是连续和自动进行的，通常不需要操作人员的干预就可以完成称重操作。主要用于输煤、高炉送料等生产过程
?  定量给料机（配料秤）
　　配料秤设备应用在冶炼过程，分别用于烧结、煤焦、高炉、转炉生产过程，承担着发运、配料和工序消耗计量。秤重技术的应用于钢铁生产中，需要注意并克服的是在钢铁生产过程特殊的环境和测量要求，其突出的难题就是传统工艺所特有的高温、粉尘、震动、强电磁干扰等恶劣环境与要求在线、高精度、快速、可靠的先进过程控制和信息管理的矛盾。
   
  
■ 轧钢
　　轧钢过程的质量控制，无论是通过加工前后物料重量来监测加工过程，还是通过秤量半成品和成品的理论/实际重量来自动控制工序质量，都大量采用称重技术。百余套的秤量设备，有平台式、料筐式、气动/液压控制式、步进机构式、辊道机构式、自动包装控制等秤量设备；其量程也从几十公斤到上百吨；秤体机构重量与秤量重量之比从几十倍到零点几倍不等；动态分辨率有的高达万分之几。
?  称重电子模块
　　SIWAREX 称重模块非常适宜于涉及称重技术的集成自动化解决方案。SIWAREX 可以用于各种SIMATIC解决方案，不管是以模块的形式集成在S7可编程控制器中还是用作带 SIMATICS7 或C7的分布式 I/O。
　　突出重点: SIWAREX 模块被集成在与其他自动化组件具有相同工程设计工具的自动化系统中。这是一种能够降低工程设计成本和培训费用的卓越解决方案。高分辨率/精度，实时性大大提高，加速生产率，100%SIMATIC 兼容，无故障时间长。
　　SIWAREX 称重模块非常适宜于工业升降机和轧钢机中的过载保护、板坯检测，贮料仓和燃料仓的装料高度监测，监测起重机和高炉配料系统。
?  称重传感器
SIWAREXR称重传感器的范围包括从6千克到280顿的额定负荷。
有多种模块可供选用，其突出特点，包括
·  使用不锈钢组件提供高度防腐蚀能力
·  密封外壳即使在严酷及侵蚀性环境中也可使用
·  紧凑模块便于安装,使SIWAREX R称重传感器适用于工业称重中的几乎所有应用场合,例如容器和料斗自动定量秤、台秤、天车秤、混合配料等等。
除K系列外，所有系列均已获准用于需要根据DIN EN 45 501和OIML R60 C3进行检验的III 类商用配料。  
二、产品描述
?  电子皮带秤
　　主要由秤架、速度传感器、积算器三大部分组成。使用皮带秤监控连续生产过程，可有效地控制混匀矿、熔剂、燃料、返矿、生石灰和成品矿连续加料过程。在世界各地恶劣环境中大量应用都充分证明西门子皮带秤无比优越的性能。它们已成为散状固体粒料连续在线称重的可靠保证。西门子皮带秤集简单、即装即用、维护量小(无活动部件)、长期稳定性和重复性好等优点于一身。它们在实际工作中显示了极微小的滞后性和优良的线性度，且不受侧向力的影响。所有称重传感器均有过载保护功能。
　　MSI 系列称重单元有一个固定的支撑架（静梁）和一个活动的支架（动梁） ，仅对承受载荷的垂直分力有响应。静梁安装在输送机机架之间，用于支撑安装有称重传感器的动梁；托辊安装在动梁上，物料重量经动梁传递给传感器：当物料经输送机皮带运送时，重力将通过安装在动梁上的悬挂的托辊使动梁产生成比例的向下位移，此位移又传递到传感器的应变片，在励磁电压的激发下，输出一个与重量成比例的电信号到积算仪。每个称重传感器的移动都会受到与其集成的限位挡块的限制。
　　西门子皮带秤集简单、即装即用、维护量小(无活动部件)、长期稳定性和重复性好等优点于一身。它们在实际工作中显示了极微小的滞后性和优良的线性度，且不受侧向力的影响。所有称重传感器均有过载保护功能。  当与安全栅一起使用时，所有的皮带秤均可用于危险工作环境
西门子皮带秤采用单托辊秤的无支点、无杠杆、双称重传感器的直接承重式秤架结构。
  
西门子MMI系列是两个单托辊MSI组成紧凑型、高流量、高精度双托辊秤。
  
?  配料秤
　　配料秤（称重给料机）是依据设定值与积分仪获得瞬时流量值，经PID运算输出控制信号来调整变频器，从而控制马达转速。
  
三、特点
?  电子皮带秤
* 秤架结构简单
　　秤架结构中没有杠杆、没有支点、也没有平衡重， 物料的重量通过称量托辊组直接加在称重传感器上，皮重、料重一起称，所以秤架结构非常简单，重量也非常轻。
*  秤架通用性好
　　秤架结构不仅简单，对不同宽度皮带来说零部件的通用性也比较好，除了静态梁、动态梁的宽度相应变化外， 其余部分几乎是一样的。 这种秤架的另一个特点是对各种结构形式的托辊组都是适用的，例如平托辊或各种角度槽型托辊组均可以用同一种托辊卡固定在动态梁上。
*  秤架不受非垂直力的干扰
　　由于采用平行四边形称重传感器，所以它只承受通过称量托辊传送来的垂直力，而不受各种侧向力包括皮带及物料在运行方向的水平分力、托辊摩擦力的影响，而且它对所承受的垂直力可快速反应。
由于在秤架下方两侧装有两个称重传感器，与大多数只装一个称重传感器的单托辊秤架相比，因皮带跑偏、物料在皮带上堆积偏向一侧等可能引起的偏心荷载对称量精确度的影响要小的多。同时因有两个支撑点，在同样刚度的情况下，可选用较小的钢材断面，进一步减轻秤架重量。
  
*  秤架精确度高
　　由于采用的是高精确度的称重传感器，其重复性是 0.01%，非线性和滞后均为 0.02%。这样的高精确度对于 MSI 单托辊秤的名义精确度 0.5%来说不仅足够，而且还有余地，所以只要称重传感器的有效量程（指由于输送物料重量加在称重传感器上使之受力的部分）在 15~30%范围内，就足以保证皮带秤的整体精确度。同时因为采用直接承重式结构，没有杠杆、没有支点、也没有平衡重，也相应减少了因这些部件带来的测量精确度损失和在物料输送过程中机械震动给称量系统带来的干扰。
*  维护方便
　　在秤架上没有杠杆支点，没有可动部件，也不存在诸如支点磨损等问题。杠杆式秤架秤体大，水平面方向的表面积大，大面积积灰需经常清扫，否则会引起零点变化，而 MSI单托辊秤架尺寸短小，水平方向的表面积更小，积灰量很小，积灰引起零点变化也小，可无需经常清扫。
?  称重模块SIWAREX FTA
＊  通过集成在SIMATIC S7和SIMATIC PCS7中而获得的统一结构
和通用通信；
＊  利用SIMATIC的统一项目规划；
＊  在SIMATIC自动化系统中的直接应用；
＊  通过ET 200M连接到PROFIBUS DP上，可以应用于分散系统概
念中；
＊  分辨率高达16百万分之一的重量测量或能力；
＊  精度高达3 x 6000d，可以校准（0.5 µV 每个 e）；
＊  可校准显示器，具有SIMATIC HMI标准操作员面板；
＊  测量速率：内部2.5毫秒，外部10毫秒；
＊  准确的剂量切换信号（< 1毫秒）；
＊  若干个剂量分配速度；
＊  平滑或分步控制的剂量控制；
＊  可以通过参数定义的输入和输出；
＊  用于不同应用程序的自动称重操作参数设置；
＊  调节灵活，适用于多个SIMATIC要求；
＊  采用通过RS 232接口的SIWATOOL程序，参数定义简单；
＊  可以不需要任何调节重量的理论调节；
＊  模块更换方便，无需重新调节秤；
＊  秤的状态记录；
＊  适用于防爆区域1的本征安全称重传感器电源（任选）；
＊  可以在防爆区域2中使用；
＊  广泛的诊断功能。
  
五、技术指标
皮带秤架
最大流量：    5000 吨/小时
MMI 系列精度：    ±0.125% - 0.25%
最快皮带速度：  4米/秒
皮带宽度：    450-2400mm
输送机倾角：    小于 20 精度不受影响
称重传感器（两对三重梁平行四边形，带温度补偿不锈钢传感器） ：  
激励电压：     10VDC (最大15VDC)
输出：         2mV/V
非线性:        0.02%
滞后误差:     < 0.05% /FS
蠕变：           <0.03% /FS
重复性误差：   0.01%
传感器最大容量：50, 100, 250, 500, 750,1000 lb
容许过载：      200%额定容量
极限过载：      300%额定容量
运行环境温度：   - 40 to 85 &deg;C
建议标定间隔时间约一年一次
速度传感器  
  
　　速度传感器 (RBSS) 是皮带秤组成部分。安装在返回皮带上，旋转传感器轮所产生的信号。十字杆定位在长支承梁之间，安装在返回皮带的前后托棍间。自重保证转轮的位置在返回皮带的中间，由轮驱动的带有 60 齿的链轮， 磁性传感器发出脉冲， 它提供信号经电缆连接传送到积算器，监视运输机的皮带速度并计算通过皮带输送机的物料流量。
速度传感器：   
电源：       +5 至 +18VDC, 10mA (从积算器获得)
运行环境温度：- 40 to 105 &deg;C
脉冲：       60 脉冲/圈（150.4脉冲/米）
传感器型式：  磁性开关
电缆长度：    最长300 米
轮子直径：    5" (127 mm)，聚胺酯轮胎面
认证：        CE认证
积分仪
  
　　BW500 是为皮带秤和称重给料机设计的功能强大的积分仪，可与最多4个应变片称重传感器的皮带秤（双托辊）一起使用。用于处理皮带的负荷和速度信号，精确测量固体散料的流量和累计重量。具有专利技术的称重传感器平衡功能，能排除不均匀侧向负荷的影响，不需传感器匹配或机械平衡。支持多种形式数据通信和现场总线（PROFIBUS DP; Modbus&reg;  RTU;Allen-Bradley&reg; Remote I/O; Modem&ndash;Modbus RTU）。PID功能可用于称重给料机的流量控制，可控制恒定载荷或给料量。
积算器（BW500） ：   
电源：      100/115/200/230 V ac &plusmn;15%, 50/60 Hz, 31 VA
精度：       满量程的0.1%
分辨率：    满量程的0.02%
环境
位置：        室内/室外
海拔：        2000 m 最高
周围温度：      -20 至 50&deg;C  
相对湿度：      适宜于室外
防护等级：      IP65
污染度：        4
认证             CE, CSA NRTL/C
SIWAREX FTA
＊  额定电压  DC 24 V
＊  静态高限/低限DC20.4V/28.8V
＊  动态高限/低限DC18.5V/30.2V
＊  非周期性过电压DC35V，时间长达500毫秒，恢复时间为50秒
＊  最大电流消耗  500 mA
＊  典型组件功率损失7.5W
＊  EU 类型证明，作为非自动称重仪器，类别III: 3x6000d（pi=0.4）
＊  误差极限符合 DIN1319-1，从测量范围最终值算起，温度为20&deg;C+10K时测量范围从1mV/V：= 0,01%到2/4mV/V：= 0,005 %
＊  更新速率：内部/外部： 2.5 毫秒/10毫秒
＊  内部分辨率：一千六百万分之一
＊  到称重传感器的最大距离（可以校准）：1000m（500 m）
＊  在校准操作中，用于校准值的最低允许输入信号=0.5&micro;V/e
＊  称重传感器功率：电压10.2VDC
    电流=184mA
＊  无防爆接口时允许的称重传感器电阻大于56&Omega;，小于4010&Omega;
＊  传感线路监视器的响应时间= 1 秒
＊  共模抑制CMRR@50Hz典型120dB
  ＊低通滤波器的测量值滤波 0.05 到 20 Hz
      
  模拟输出
                                      
  范围1