3 螺旋秤的局限和對(duì)策

3．1速度測(cè)量影響

螺旋秤與其它連續(xù)給料計(jì)量設(shè)備類似，其瞬時(shí)給料量Qt的準(zhǔn)確度完全取決于gt和物料流速vt的測(cè)量精度。但是，物料的流速vtΦ無(wú)法直接準(zhǔn)確測(cè)量，而是采用測(cè)量螺旋(或電動(dòng)機(jī))轉(zhuǎn)數(shù)n來(lái)替代，可螺旋轉(zhuǎn)數(shù)n與物料流速vt在許多正常工作條件下沒(méi)有穩(wěn)定的固定線性關(guān)系。物料實(shí)際的運(yùn)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(yùn)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(zhuǎn)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，這些因素常常隨著時(shí)間、工況不同而變化，因此造成物料縱向流速與螺旋轉(zhuǎn)速不可能長(zhǎng)時(shí)間保持恒定的同步關(guān)系，即在同一個(gè)螺旋轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，物料的實(shí)際流速有時(shí)是不相同的。所以，測(cè)得的螺旋轉(zhuǎn)數(shù)常常不能代表物料真實(shí)流速，有隨機(jī)性，從而造成不可忽略的速度測(cè)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(cāng)壓和料流均衡穩(wěn)定，定期經(jīng)常標(biāo)定校驗(yàn)是保證較高計(jì)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，即隨著物料的粒度、黏著性、流動(dòng)性和工況變化，不動(dòng)層厚度會(huì)隨機(jī)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(wěn)定的，并且由于橫向速度的存在，造成無(wú)規(guī)律的竄料回流，從而促成物料總體流速的不穩(wěn)定性。這種流速不穩(wěn)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(guó)產(chǎn)螺旋秤多數(shù)螺旋間隙過(guò)大，不能適應(yīng)使用要求，這是特別值得重視的問(wèn)題。如德國(guó)布拉本德(Brabender Technologie)公司介紹：對(duì)于螺旋葉徑為250mm的螺旋秤，當(dāng)螺旋間隙達(dá)到4mm時(shí)，造成的測(cè)量不確定度會(huì)超過(guò)6％。

再有，螺旋秤的稱重螺旋一般采用恒速運(yùn)行，并把螺旋轉(zhuǎn)速視為恒定的常數(shù)。但實(shí)際由于電網(wǎng)頻率、電壓和負(fù)荷變化，螺旋轉(zhuǎn)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(yīng)設(shè)測(cè)速或速度補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以克服速度變化影響。
3．2負(fù)荷測(cè)量影響

螺旋秤的物料負(fù)荷雖然可直接測(cè)量，由于螺旋軸和葉片粘附物料、螺旋內(nèi)不動(dòng)層物料厚度隨機(jī)變化以及物料竄料回流等，都不可避免的直接影響負(fù)荷測(cè)量精度，尤其粘附物料和竄料影響十分顯著。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(qiáng)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(fù)荷測(cè)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)料口中心線為界，左邊瞬時(shí)進(jìn)料量為Pl，右邊進(jìn)料量為P2。根據(jù)力平衡原理，當(dāng)Pl=P2時(shí)，即進(jìn)料口左右兩邊負(fù)荷平衡，全部重量由支點(diǎn)R承受，對(duì)負(fù)荷測(cè)量沒(méi)有影響。但當(dāng)Pl≠P2時(shí)，即對(duì)秤產(chǎn)生一個(gè)不穩(wěn)定的附加負(fù)荷：Pl-P2，從而造成秤零點(diǎn)變化，導(dǎo)致負(fù)荷測(cè)量誤差。實(shí)際上，大多數(shù)情況下Pl≠P2，尤其當(dāng)進(jìn)料口較大、入料不穩(wěn)定、脈動(dòng)沖擊進(jìn)料時(shí)影響更為明顯。因此，在工藝系統(tǒng)方面力應(yīng)求入料比較均衡穩(wěn)定，在秤體支點(diǎn)結(jié)構(gòu)方面應(yīng)盡量使之對(duì)此不很敏感。比如。我們?cè)O(shè)計(jì)LGC型螺旋秤就采用了新型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)還是簡(jiǎn)梁結(jié)構(gòu)的計(jì)量螺旋秤體，運(yùn)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(shù)是進(jìn)出料口直徑相等，軟接頭過(guò)短，結(jié)構(gòu)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(dāng)，影響上下方向自由度，產(chǎn)生附加負(fù)荷。尤其經(jīng)過(guò)一段運(yùn)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(jì)量不準(zhǔn)。所以，科學(xué)合理的軟連接結(jié)構(gòu)和確保足夠的軟連接長(zhǎng)度十分重要。筆者設(shè)計(jì)帶套管的新型軟接頭結(jié)構(gòu)(專利200820034896．5號(hào))，很好的解決這一難題，確保長(zhǎng)期良好的軟連接功能。

3．5 嚴(yán)防和及時(shí)清除積灰積料

不論哪種螺旋秤體，一經(jīng)調(diào)整好就應(yīng)盡量保持皮重不變，以保持系統(tǒng)零點(diǎn)穩(wěn)定。所以，從秤體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)力求積灰積料面小，各部位重量穩(wěn)定；從維護(hù)方面應(yīng)經(jīng)常及時(shí)清除積灰積料等外加負(fù)荷變化。為此經(jīng)常定期檢測(cè)調(diào)整，這也是保證良好計(jì)量精度的重要手段。

4 選用中應(yīng)注意的技術(shù)問(wèn)題

(1)根據(jù)物料實(shí)際流量和特性恰當(dāng)選擇螺旋秤的規(guī)格。代表螺旋秤規(guī)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(zhǎng)度應(yīng)確保不沖跑料、不堵卡料和足夠的瞬時(shí)測(cè)量負(fù)荷，以利采樣測(cè)量比較穩(wěn)定，過(guò)長(zhǎng)過(guò)短都會(huì)產(chǎn)出不利影響。筆者推薦螺旋進(jìn)出口長(zhǎng)度L=(8～12)D(D為螺旋直徑)左右。對(duì)于流動(dòng)性很好的物料和D較小時(shí)可適當(dāng)長(zhǎng)一點(diǎn)；反之，對(duì)于流動(dòng)性差和D較大時(shí)可相對(duì)短一些。如果由于工藝布置要求需要加長(zhǎng)，一般先考慮加長(zhǎng)給料螺旋；反之，如果要求縮短尺寸，應(yīng)首先考慮縮短稱重螺旋尺寸，但均需在合理范圍內(nèi)。

(2)根據(jù)物料特性選擇螺旋結(jié)構(gòu)。一般國(guó)產(chǎn)螺旋秤的螺旋結(jié)構(gòu)尺寸是固定的，這對(duì)不同的工藝條件不同的物料特性適應(yīng)性較差。筆者認(rèn)為最好要根據(jù)物料的流動(dòng)、粘滯、容重等特性和螺旋管的長(zhǎng)短，選用螺旋結(jié)構(gòu)和尺寸。螺旋葉分為等螺距、變螺距、變?nèi)~徑、變軸徑和雙螺葉等結(jié)構(gòu)方式，采用哪種結(jié)構(gòu)方式應(yīng)根據(jù)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(yīng)因“地”制宜。如對(duì)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(yīng)予淘汰。長(zhǎng)螺旋秤又分為懸吊或下支結(jié)構(gòu)的“全荷式”和“懸臂式支承結(jié)構(gòu)”。筆者認(rèn)為彈性簧片支承懸臂結(jié)構(gòu)螺旋秤更穩(wěn)定可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，計(jì)量精度較好，應(yīng)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(tǒng)工藝環(huán)境及其變化影響很大，因此力求工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)下料連續(xù)均衡、穩(wěn)定、防止塌倉(cāng)沖料十分重要。對(duì)于要求計(jì)量精度較高的使用環(huán)節(jié)，除了螺旋秤特殊加工制作外，最好系統(tǒng)設(shè)有“在線”稱重校正倉(cāng)或“離線”校驗(yàn)裝置，以備經(jīng)常定期校驗(yàn)和調(diào)整螺旋秤精度狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)基于螺旋秤的結(jié)構(gòu)和工作原理的局限性，尤其物料流速與螺旋轉(zhuǎn)速常常沒(méi)有穩(wěn)定的線性關(guān)系，又沒(méi)有辦法直接測(cè)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(dǎo)致不可忽視的速度誤差。國(guó)產(chǎn)無(wú)縫鋼管內(nèi)徑和厚度誤差較大，大直徑螺旋加工有一定難度，常常導(dǎo)致螺旋間隙偏大。另外，有些物料在螺旋管內(nèi)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(jì)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(jì)量精度很高的重要場(chǎng)合，但必要時(shí)可設(shè)速度補(bǔ)償環(huán)節(jié)和配置在線稱重校正倉(cāng)，以保證較高計(jì)量精度。

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

(3)螺旋秤系統(tǒng)雖不算復(fù)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(shè)計(jì)不多，特別在螺旋結(jié)構(gòu)、軟連接和間隙控制方面至關(guān)重要，應(yīng)選擇有技術(shù)實(shí)力和制造精良的產(chǎn)品。這樣雖然設(shè)備成本可能偏高，但從長(zhǎng)期使用考慮應(yīng)是經(jīng)濟(jì)、實(shí)效的方法。