电压扰动对恒速自动配料秤的影响及解决措施 
1  引言 
    微机恒速自动配料秤和普通仪表恒速自动配料秤，在使用中基本都存在受电网电压扰动而产生的计量误差，影响系统精度。在水泥生产配料环节中，恒速自动配料秤使用较为广泛，而配料要求精度高，准确可靠，所以这种计量误差更不容忽视。我们对所用的无锡计算机厂生产的DCM－1型普通仪表恒速配料秤和DCM－3型微机恒速自动配料秤，进行误差分析并采取了解决措施。现以DCM－3型秤（台时产量18t/h）为例进行分析。 
2  误差分析 
    DCM－3型秤有关铭牌数据如下： 
电机：P＝0.75kW－4极；n额＝1410r/min；摆线针轮减速机比:i1=43；传动棘轮齿数比：i2＝１；皮带主滚筒直径：d=0.16m；皮带厚度：H＝0.01m ：输料皮带线速度：V＝0.32m/s；传感器额定载荷：P＝10kg；额定流量显示：G＝5kg/s 


图1闭环控制方框图 
    该秤的闭环控制方框图简化如左： 
    其中Vg是给定流量； Vf是反馈量； Kf是反馈网络传递系数。显然，秤体电机转速量n未引入自控系统，因而对于皮带速度来说是一个非控制量。电机转速与电机定子供电电压函数关系式如下： 
                               S 
                n = n1 [1- ——————]    （1） 
                           （U/U 额）2 
式中：n——瞬时电压下电机转子转速； 
      n1——电机同步转速； 
      S——瞬时电压下电机转差率； 
      U——电网瞬时电压； 
      U额——电机定子额定电压，一般为 380V。 
    由上式可见：电机瞬时转速n与电网瞬时电压U成函数关系，且当电压在-10％～＋10％变化时，满载下转速在－3％～-0.5％和 0.5％～3％两个区间内变动，转速随电压升降而增减，导致输料皮带线速度变化，使恒速自动配料秤不能真正恒速，下面来分析这种速度变化带来的计量误差。 
    秤体处于正常自动控制时，给料量一般为额定量的80％，传感器此时负荷：Pi=10×80％=8（kg）；瞬时流量显示：Gi=5×80％=4（kg／s）。输送皮带在电网电压波动时瞬时速度为Vi，当U≠U额，V≠0.32m/s，皮带速度变化导致料面厚度变化，使Pi≠8kg。根据自控原理，为维持传感器原来的压力，PID电路调节电磁振动给料器振幅，使料面恢复原来的厚度，使传感器受力仍为78.4N（8kg）。结果由皮带速度变化△V得到皮带输料变化量△Q。 
    在秤体正常自动给料状态下，可认为皮带长度为 0.32m段料面的物料量Gi＝4kg（与流量显示值相同）；同时料面厚度近似认为均匀， 则每米皮带上物料量W＝Gi／V＝4／0．32＝ 12．5（kg／m）。由此可计算物料在1s内变化量△Qi。 
    正常自控时若U＝U额，1s内秤体皮带输送量 
Q1＝W·V＝12.5×0.32＝4（kg）； 
    若U≠U额，1s内秤体皮带输送量： 
Q2＝W·（V十△V）＝ W· V ＋ W·△V； 
     △Qi＝Q2—Q1＝W·△V 
计量误差设为δ％，则 
        △Qi 
δ％＝————×100％ 
   Q1 

　 
         △V    
    ＝  ——— ×100％ 
          V 

       △nπ（d+2H） 
    ＝ ———————— ×100％ 
        0.32×60·i1i2     
　 
    当转速变化0．5％时， 
      1410×0.005π（0.16+2×0.01） 
δ％＝——————————————×100％ ≈ 0.5％ 
            0.32×60×43×1      
当转速变化0.3％时， 

　 
        1410×0.03π（0.16+2×0.01） 
δ％＝——————————————×100％ ≈ 3％ 
               0.32×60×43×1 
   
电压变化范围：△U＝380×10％＝38（V） 
    下限：U下＝380－38＝342（V） 
    上限：U上＝380＋38＝418（V） 
    当电网电压在342～380V范围波动时，秤体给料误差在-3％～-0．5％之间取值，负值表示物料减少了；当电网电压在380～418V范围波动时，秤体给料误差在0．5％～3％之间取值，物料增加了。秤体本身精度误差仅1％，所 以电压波动对水泥配料具有不可忽视的影响。 
3  解决措施 
    （1）加装三相交流调压设备，手动或自动调节秤体电机定子供电电压，使其保持380V不变，以维持皮带速度恒定。