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(xù)給料計量設備類似，其瞬時給料量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無法直接準確測量，而是采用測量螺旋(或電動機)轉(zhuǎn)數(shù)n來替代，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有穩(wěn)定的固定線性關系。物料實際的運動軌跡是既有縱向速度又有橫向速度的螺旋形前進的運行軌跡，并且其縱向和橫向速度不僅僅簡單的取決于螺旋轉(zhuǎn)速，還與物料的濕度、粒度、黏滯性、流動性以及填充量、壓力變化等因素密切相關。在實際工業(yè)生產(chǎn)中，這些因素常常隨著時間、工況不同而變化，因此造成物料縱向流速與螺旋轉(zhuǎn)速不可能長時間保持恒定的同步關系，即在同一個螺旋轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，物料的實際流速有時是不相同的。所以，測得的螺旋轉(zhuǎn)數(shù)常常不能代表物料真實流速，有隨機性，從而造成不可忽略的速度測量誤差，可以說這是螺旋秤的“先天不足”，因此盡量保持物性、倉壓和料流均衡穩(wěn)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“不動層”物料。而不動層與流動層實際并沒有清晰固定的界面，即隨著物料的粒度、黏著性、流動性和工況變化，不動層厚度會隨機變化。在不動層與流動層之間的所謂“緩動層”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)工況變化有關外，與螺旋間隙的大小有更直接關系。尤其目前許多螺旋秤的技術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難度，因此造成國產(chǎn)螺旋秤多數(shù)螺旋間隙過大，不能適應使用要求，這是特別值得重視的問題。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，造成的測量不確定度會超過6％。

再有，螺旋秤的稱重螺旋一般采用恒速運行，并把螺旋轉(zhuǎn)速視為恒定的常數(shù)。但實際由于電網(wǎng)頻率、電壓和負荷變化，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?，在精度要求較高的場合，應設測速或速度補償環(huán)節(jié)，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(nèi)不動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。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進料口入料偏析和波動影響

進料口縱向進料量不均衡也會造成負荷測量誤差，圖4所示，螺旋秤進料口部皮重和物料由支點R承受，以進料口中心線為界，左邊瞬時進料量為Pl，右邊進料量為P2。根據(jù)力平衡原理，當Pl=P2時，即進料口左右兩邊負荷平衡，全部重量由支點R承受，對負荷測量沒有影響。但當Pl≠P2時，即對秤產(chǎn)生一個不穩(wěn)定的附加負荷：Pl-P2，從而造成秤零點變化，導致負荷測量誤差。實際上，大多數(shù)情況下Pl≠P2，尤其當進料口較大、入料不穩(wěn)定、脈動沖擊進料時影響更為明顯。因此，在工藝系統(tǒng)方面力應求入料比較均衡穩(wěn)定，在秤體支點結(jié)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(jié)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 支點受力示意圖

無論懸臂結(jié)構還是簡梁結(jié)構的計量螺旋秤體，運行期間進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)是進出料口直徑相等，軟接頭過短，結(jié)構簡單，并往往采用帆布等材料簡單粗糙包扎而成，松緊不當，影響上下方向自由度，產(chǎn)生附加負荷。尤其經(jīng)過一段運行時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，科學合理的軟連接結(jié)構和確保足夠的軟連接長度十分重要。筆者設計帶套管的新型軟接頭結(jié)構(專利200820034896．5號)，很好的解決這一難題，確保長期良好的軟連接功能。

3．5 嚴防和及時清除積灰積料

不論哪種螺旋秤體，一經(jīng)調(diào)整好就應盡量保持皮重不變，以保持系統(tǒng)零點穩(wěn)定。所以，從秤體結(jié)構設計方面應力求積灰積料面小，各部位重量穩(wěn)定；從維護方面應經(jīng)常及時清除積灰積料等外加負荷變化。為此經(jīng)常定期檢測調(diào)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問題

(1)根據(jù)物料實際流量和特性恰當選擇螺旋秤的規(guī)格。代表螺旋秤規(guī)格尺寸是螺旋葉徑和進出料口尺寸，螺旋葉徑按實際最大體積流量選取，進出料口長度應確保不沖跑料、不堵卡料和足夠的瞬時測量負荷，以利采樣測量比較穩(wěn)定，過長過短都會產(chǎn)出不利影響。筆者推薦螺旋進出口長度L=(8～12)D(D為螺旋直徑)左右。對于流動性很好的物料和D較小時可適當長一點；反之，對于流動性差和D較大時可相對短一些。如果由于工藝布置要求需要加長，一般先考慮加長給料螺旋；反之，如果要求縮短尺寸，應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。一般國產(chǎn)螺旋秤的螺旋結(jié)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(jù)物料的流動、粘滯、容重等特性和螺旋管的長短，選用螺旋結(jié)構和尺寸。螺旋葉分為等螺距、變螺距、變?nèi)~徑、變軸徑和雙螺葉等結(jié)構方式，采用哪種結(jié)構方式應根據(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”，應因“地”制宜。如對于流動性很好的瀉性粉料，又沒有明顯反風問題就不需采用變螺距。

(3)如前述，短螺旋秤應予淘汰。長螺旋秤又分為懸吊或下支結(jié)構的“全荷式”和“懸臂式支承結(jié)構”。筆者認為彈性簧片支承懸臂結(jié)構螺旋秤更穩(wěn)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、防止塌倉沖料十分重要。對于要求計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)設有“在線”稱重校正倉或“離線”校驗裝置，以備經(jīng)常定期校驗和調(diào)整螺旋秤精度狀態(tài)。

5 結(jié)語

(1)基于螺旋秤的結(jié)構和工作原理的局限性，尤其物料流速與螺旋轉(zhuǎn)速常常沒有穩(wěn)定的線性關系，又沒有辦法直接測出料流實際流速，加上電源頻率、電樂等條件變化，往往導致不可忽視的速度誤差。國產(chǎn)無縫鋼管內(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，有時更大。因此，不宜用于要求計量精度很高的重要場合，但必要時可設速度補償環(huán)節(jié)和配置在線稱重校正倉，以保證較高計量精度。

(2)粉體物料的料流連續(xù)性、流動性、均勻穩(wěn)定性和粘附性對計量精度和穩(wěn)定正常運行影響明顯，因此應保證物性和倉壓比較穩(wěn)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(wěn)定，秤體上無明顯積灰積料，保持秤體各部分重量不變，對保證計量精度至關重要，必須給予足夠保障。

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