專利名稱:電子數字煤耗計的制作方法
本實用新型屬計量測試技術領域：
，具體來說是關于機械傳送物料的自動累積稱量設備。
工業(yè)鍋爐燃煤消耗量采用地稱、皮帶稱等來計量，存在精度差、價格高、占地面積大、使用不便等多種缺點。上海機床電鍍廠生產的MB79－2、MB81－3型煤耗計量表(見該廠的產品說明書)，以測量燃煤的體積為依據，然后再換算成重量。其工作原理是鍋爐燃煤體積由每臺鍋爐爐排的運行長度、爐排的寬度和煤閘門的高度所確定，煤耗計量表與加煤機主軸連接，通過齒輪嚙合將主軸的運傳數在機械計數器上顯示出來，從而可計算出耗煤體積。這種計量表記錄的數字只代表“走字數”，還要經過測定標準系數和換算，才能得到煤耗噸數；此外還存在靈敏度低、誤差大(5％)，異型齒輪與滑動小齒輪容易咬死而使齒部損壞，安裝時受場地限制等多種缺點，使用中問題很多。
本實用新型的目的在于提供一種具有較高精度、性能可靠、使用方便，特別是能直接顯示噸數的工業(yè)鍋爐煤耗(以及其他粒狀、粉狀物連續(xù)傳送重量)的自動累積計量儀器，以克服現有技術的缺點。
本實用新型——電子數字煤耗計由齒盤(1)、光電傳感器(2)、觸發(fā)器(3)、多位電子計數顯示器(4)和供電裝置(5)組成。
設鏈式爐排的寬為L米、煤的比重為r噸／米3，爐排的運行速度為V米／小時，控制煤層厚度的煤閘門高度為h米，爐排運行的時間為t小時，則鍋爐的累積煤炭消耗量為Q＝L.h.V.t.r(噸)由于式中的L、r是固定值，如果固定h，那么在運行時間t內，煤耗量就只與爐排的運行速度V成正比，而爐排主軸的轉數n對應于爐排的運行速度V。只須準確測出爐排主軸運轉一周的送煤量q，再用計數器記下爐排主軸的累積轉數n，就可得到累積耗煤量Q＝qn。
本實用新型的要點在于根據實際需要，把實際測出的爐排主軸每轉一周的送煤量q除以一個小于q的數100或10或1或0.1……，再按“四舍五入”的原則取其整數部分作為齒盤(1)的分齒數Z。把齒盤固定在主軸上，隨著主軸的轉動、齒盤的齒也就轉動。主軸每轉一周，齒盤上的Z個齒就通過光電傳感器給出Z個脈沖信號、并由計數器顯示出來。這樣，就使煤耗計量的精確度和分辨力都得到相應提高、并實現煤耗實際噸數的直接顯示。
本實用新型設計的電子數字煤耗計，與目前各種工業(yè)鍋爐上常用的機械數碼式煤耗表相比，具有能直接顯示煤耗的實際噸數、結構簡單、成本較低、工作可靠、安裝方便、精度較高、顯示清晰等優(yōu)點。
圖1為電子數字煤耗計的原理方框圖，其中1.齒盤、2.光電傳感器、3.觸發(fā)器、4.多位電子計數顯示器、5.供電裝置。
圖2為實施例的原理方框圖，其中
1.齒盤、2.紅外線光電傳感器、3.觸發(fā)器、4.五位計數顯示器、6.穩(wěn)壓電源、7.備用電源、8.停電觸發(fā)器、9.停電報警器。
圖3為實施例的齒盤結構形狀圖，其中1.齒盤圖4為實施例的電原理圖圖5為實施例的齒盤與紅外線發(fā)射接收頭的安裝示意圖，其中1.齒盤、2.紅外發(fā)射接收頭、10.D5紅外發(fā)射孔、11.D6紅外接收孔、12.電纜。
下面結合附圖給出本實用新型的實施例。
圖2為原理方框圖。齒盤分齒數取Z＝q／10，若q的單位為公斤／周，則每計入一個脈沖信號，就相當于計入10公斤的煤，用噸表示，就相當于0.01噸煤。齒盤的結構形狀見圖3。
圖4為電原理圖。采用紅外發(fā)光二極管和光敏二極管作為光電轉換的非接觸式發(fā)射接收傳感器，具有壽命長、體積小、便于安裝、工作可靠、抗干擾能力強的優(yōu)點。由于紅外線的穿透、反射能力強，在沾污及積塵時也不會影響傳感器的工作性能，因而適于在塵污較大的鍋爐環(huán)境下工作。參看圖4、圖5，紅外發(fā)光二極管D5和接收光敏二極管D6以一定角度一起封裝在光電頭中。當齒盤的齒部轉到光電頭的前方時，D5發(fā)射的紅外線被齒部反射回來，進入光敏管D6，使D6導通，IC6被觸發(fā)而輸出低電平。當齒盤的齒隙剛轉到光電頭前方時，D6發(fā)射的紅外光全部從齒隙通過，無反射光，D6截止，IC6輸出一個高電平計數脈沖，計數器計入一個字，也就是下0.01噸的煤耗量。隨著齒盤的不斷轉動，煤耗量就不斷增加。
采用CMOS－LED綜合組件CH284作為計數——顯示的基本單元。這種組件技術先進、計數可靠、顯示清晰、抗干擾能力強。用五塊CH284，就可以組成五位計數器。如果需要，可以增加CH284的個數加以擴展。由于每個計數脈沖相當于0.01噸，因此把小數點設計在第三位上點亮，就得到999.99噸的最大量程。
采用電子計數，比起機械字碼計數來，有便于安裝、工作可靠、顯示清晰、量程和功能容易擴展的優(yōu)點，但也帶來了一些難題。只有解決了這些難題，電子數字式煤耗計的優(yōu)點才能充分發(fā)揮。
第一個難題，是在實際工況條件下電氣干擾很大，設計時處理不當很容易使計數電路因干擾而誤觸發(fā)，造成計數錯誤。經分析，干擾主要來自電源線竄入和傳感電纜線引入。為解決于擾問題，除了計數單元選用抗干擾能力較強的CMOS電路外，還在計數器與傳感器之間插入由時基集成電路IC6(5G1555)構成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只有當傳感器中的光敏二極管D6充分受光而導通，使C6充電并達到電源電壓的三分之二時，IC6才輸出低電平，處于第一個穩(wěn)態(tài)。當D6不受光而截止時，C6上的電壓因放電而下降到電源電壓的三分之一以下時，IC6翻轉輸出一個計數脈沖，并處于第二個穩(wěn)態(tài)。這樣，IC6的翻轉只受紅外光的控制，不容易受干擾脈沖的誤觸發(fā)。同時，傳感器引線選用有屏蔽層的雙芯電纜，避免了信號線引進干擾。還在電源的整流、濾波電路中都并聯了有機介質電容，加強電解電容的高頻濾波性能，以濾除電源線引進的高頻干擾和尖刺脈沖干擾。這樣，在任何較強干擾的情況下，都不會發(fā)生誤觸發(fā)，使計數準確可靠。實踐證明這幾種措施是行之有效的，在電機、電鈴、閘刀、接觸器等頻繁啟動的實際工作環(huán)境下，從未發(fā)現計數錯誤的現象。
第二個難題，是在運行計數過程中，如果突然停電，那還來不及抄下記錄的數字，煤耗計顯示的數字就消失了。這種情況是不允許發(fā)生的。為了解決這個問題，在5V穩(wěn)壓電源端并聯了一組5號可充鎳鎘電池。這種電池每支1.25V，四支共5V。平時5V穩(wěn)壓電源使電池處于于浮充電狀態(tài)，保持電池電量的充足。當停電時，交流電源消失，由于電池組是并聯在5V電源端，因此立即自動投入工作，保持計量數據的顯示。電池組的容量為0.5Ah，保持顯示的工作電流為0.2～0.25A，這樣，可以維持2小時的顯示，使值班人員能及時記錄下顯示的數字。
為了在突然停電時引起值班人員的注意，特設置了停電報警器。停電報警觸發(fā)器由BG7、BG8組成。供電正常時穩(wěn)壓電路輸入端的＋12V電壓提供BG8的偏流，使BG8飽和導通，BG7截止，振蕩電路得不到電源，不起振。當停電時，由于無交流電壓，穩(wěn)壓電路輸入端的＋12V在兩秒鐘內消失，BG8失去偏置電流而截止，BG7導通，供給振蕩器＋4.2V的電壓，振蕩器工作而使喇叭發(fā)出響聲報警。只有恢復供電或抄下記錄數據后關掉電源開關，報警聲才停止。報警振蕩電路為不對稱雙管集一基偶合式，這種電路聲效率較高。
穩(wěn)壓電路由BG9、BG10、BG11等組成，BG9接成恒流電路，可改善穩(wěn)壓性能，提高對交流電網電壓的適應能力。BG10、BG11接成射極跟隨穩(wěn)壓器，輸出的電壓值取決于穩(wěn)壓管D4的穩(wěn)壓值。此穩(wěn)壓電源的最大輸出電流為0.5A，當負載電流從0～0.5A變化時，輸出電壓的波動小于0.5V。當電網電壓為160V～240V時，均可正常工作。
誤差分析煤耗計量的誤差，主要來自1.由于煤質的變化和含水量的多少，使煤的實際比重發(fā)生變化，而使計量產生誤差。在正常情況下，只要根據煤質和濕度的不同多做幾次(不少于3次)q值(爐排主軸每轉一周的送煤量)的測定工作，再取其平均值來計算Z，那么這項誤差可控制在1％以內。
2.由于爐排上煤層的疏密而產生的計量誤差，只要碎煤機的工作正常，此項誤差可小于0.5％。
3.由于傳感器齒盤分度時余數四舍五入產生的誤差。此項誤差不會超過1個齒，也即不超過一個字數。由于每個字相當于0.01噸，所以此項誤差不超過滿量程的0.001％。
其它因素的影響較小，可不予考慮。從以上這三點看，儀器本身產生的計數誤差很小，可忽略不計，綜合計量誤差主要取決于能否盡量準確地估算出q值的平均值，以及煤層的均勻度。只要認真做好q值平均值的測定工作，以及注意碎煤機的運行正常，以得到盡量均勻的煤層，那么綜合計量誤差是可以控制在1.5％以內的。
制作和調整電源電路、觸發(fā)電路和計數電路安裝在一塊線路板上，報警電路單獨安裝在一小塊線路板上。變壓器B1、電池卡分別安裝在機箱內。電源開關、清零復位按鈕和傳感電纜插座裝于機箱側面，以便操作。機箱采用廢的時間繼電器的現成機殼改制。透過機箱頂部的矩形玻璃，可以觀察顯示的數值。
CH284不直接焊入電路，而是先焊好集成電路16腳插座，一切零件安裝完畢，才插上IC1～IC5集成塊。這樣便于以后更換同時可以避免因焊接不當使CH284損壞。
電路只須進行簡單的檢查調整就能正常工作。主要注意以下二點1.進位修正后沿觸發(fā)電路中的BG1～BG4的偏置電阻R2、R5、R8、R11的阻值，應使三極管飽和度又不宜過深。
2.R15為一支實芯微調電阻，用一支470K電阻代替就能正常工作，可以適應于一般的工況環(huán)境。若環(huán)境干擾嚴重，可仔細調整這支電阻，方法是光電頭對準齒盤齒部時，從小到大細心調節(jié)R15，使CI63腳剛好輸出低電平。然后使光電頭對準齒隙處，IC63腳應輸出低電平，同時計數電路計入一個字。這樣，R15的調整就完成了。
安裝和使用本儀器可以任意安裝在合適的地方，不受場地的限制。儀器與傳感器之間用電纜連接。
煤耗計量的準確度，基本上取決于爐排主軸每轉一周的送煤量的測定。測定次數按煤質和含水量的多少而定，最好不少于3次，然后算出q的平均值，再除以10，余數四舍五入，取其整數，就可以得到齒盤的齒數Z。即q平均值＝ (q1+q2+q3)/3 (公斤)Z＝ (q平均值)/10 (余數四舍五入)然后用厚1.2mm的鋁片做一個齒盤，齒盤的齒數按Z的數值均勻分度。把做好的齒盤固定在爐排主軸的端面上，隨著主軸的運轉，齒盤的各個齒就在光電頭前方轉動，經過紅外光電信號的轉換，得到對應于耗煤量的計數脈沖，通過電纜送入儀器計數。齒盤每轉動動一個齒，相當于爐排送入10公斤煤，煤耗計計入0.01噸煤。
齒盤和光電頭裝好后，應做一個防護罩蓋上。一方面起保護作用，另一方面起遮光作用，以免外界強光干擾光電頭的工作。
使用時接好電源線，插上傳感電纜插頭。開啟儀器上的電源開關，綠色指示燈亮，同時顯示屏上顯示出一個隨機的無意義的數值。按下清零按鈕，顯示屏顯示0.00，儀器就進入待計數狀態(tài)。隨著爐排主軸的運轉，計數脈沖不斷輸入，顯示屏上的顯示值也隨著遞增。當Z＝12時，隨著主軸轉速的變化，一般每40～90秒計入一個字，即0.01噸。
如果運行過程中突然停電，約經過2秒鐘的延時，綠色指示燈熄滅，停電報警器發(fā)出連續(xù)的報警響聲。這時顯示屏上的數據仍保持顯示，時間可維持2小時。這就提醒值班人員及時記錄下煤耗計顯示的噸數，然后才能關斷儀器上的電源開關。下次開機時，煤耗計又從零開始計數。
注意事項1.控制爐層厚度的煤閘門應固定在一個常用的高度位置，以此位置為準測出q值，并算出Z值，制作齒盤。在計量運行中不允許隨便變動煤閘門的高度位置，以免煤層厚度發(fā)生變化，造成計量不準。要增加或減少送煤量，只能變換爐排主軸的轉速。這樣才能保證計量準確。
若需要改變煤閘門的高度而改變煤層厚度，那就必須重新測定對應的新q值，算出新的Z值，重新做一個齒盤換用。
2.儀器的交流電源線，應接在經常有電的電源線路上。其他設備電源的開閉，不應影響儀器的供電。
3.平時不得隨便扳動清零按鈕或儀器上的電源開關，以免消去記錄顯示的數字。
4.電網停電時報警器發(fā)聲，應及時抄下記錄的噸數，再關閉電源開關，以免機內電池過度放電。
我廠一臺新裝的4噸鏈條爐排式鍋爐，為了計量煤耗購裝了一只國產MB－81－3型機械數碼式煤耗計量表。安裝時受場地限制非常不便，而且精度低(5％)，使用不到三個月就因內部齒輪損壞而不能走字。這種機械數碼式煤耗表記錄的數字只代表“走字數”還要經過測定標準系數和換算，才能得到煤耗噸數。
現在裝用這種數字式電子煤耗計，可以直接顯示計量的煤耗噸數，靈敏度高(精確到0.01噸)誤差小(1.5％)，安裝方便，工作可靠，顯示清晰直觀。使用效果良好。
我廠這臺4噸鍋爐，經測定，每小時的耗煤量在470公斤～490公斤之間，常用煤閘板的高度為140mm。爐排主軸每小時轉4周。我們可以算出q平均值＝120公斤／周，相應的Z＝ (q)/10 ＝12。制作的齒盤為12齒，每齒代表10公斤，顯示0.01噸。
這臺鍋爐每個月耗煤約80噸。若不停電，此電子煤耗計可連續(xù)記錄一年內的累積耗煤量本實施例的數字式電子煤耗計。根據實際需要對齒盤分齒數Z作相應改變，就可用于任何噸級的鏈條爐排式工業(yè)鍋爐，也可用于任何連續(xù)傳送的粒狀、粉狀物料的自動計量。
權利要求
1.一種數字式電子煤耗計，其特征在于由齒盤(1)、光電傳感器(2)、觸發(fā)器(3)、多位電子計數顯示器(4)和供電裝置(5)組成，并根據需要，把鍋爐爐排主軸每轉一周的送煤量q除以一個小于q的數100或10或1或0.1……，再按“四舍五入”的原則取其整數部分作為齒盤(1)的分齒數z，把齒盤固定在鍋爐爐排主軸上，使主軸每轉一周，齒盤上的z個齒通過光電傳感器給出z個脈沖信號，并由計數顯示器(4)顯示出來。
2.如權利要求
1所述的煤耗計，其特征在于把鍋爐爐排主軸每轉一周的送煤量q除以10，再按“四舍五入”的原則取其整數部分作為齒盤(1)的分齒數。
3.如權利要求
1所述的煤耗計，其特征在于采用紅外發(fā)光二極管和光敏二極管作為光電傳感器。
4.如權利要求
3所述的煤耗計，其特征在于，采用CMOS－LED綜合組件CH284作為計數顯示的基本單位。
5.如權利要求
4所述的煤耗計，其特征在于，在計數器與傳感器之間插入由時基集成電路IC6(5G1555)構成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
6.如權利要求
5所述的煤耗計，其特征在于，供電裝置(5)中裝有備用電源(7)。
7.如權利要求
6所述的煤耗計，其特征在于，電路中裝有停電警報器(9)。
專利摘要
本實用新型屬計量測試技術領域：
?，F有的機械數碼式煤耗表使用中問題多。本實用新型煤耗計由齒盤(1)、光電傳感器(2)、觸發(fā)器(3)、多位電子計數顯示器(4)和供電裝置(5)組成，從而提供一種能直接顯示噸數，具有較高精度的稱量設備。它適用于鏈條爐排式鍋爐和任何連續(xù)傳送粉狀、粒狀物料的自動計量。
文檔編號G01G19/40GK86206442SQ86206442
公開日1987年9月16日 申請日期1986年8月28日
發(fā)明者康伯璠 申請人:云南汽車廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan