摘要：广州港股份有限公司新港西基码头主要从事煤炭的装卸业务，是华南地区较大的煤炭装卸专业化码头之一，年卸煤量约1350万吨，装船量约550万吨，吞吐量约1900万吨。运输煤炭主要靠皮带，计量就要用到皮带电子秤，我们公司旁边的恒运电厂使用我们提供的煤炭发电，主要是通过BC44、45两条皮带输送。2016年我们给这两条皮带更换安装了南京三埃阵列式电子皮带秤，使用至今已有两年多了，稳定性和准确度都有很好的表现。下面我讲一下阵列式电子皮带秤的原理及应用。
1非阵列式电子皮带秤的组成及工作原理
1.1非阵列式电子皮带秤的组成
非阵列式电子皮带秤由三个主要部分组成：称重桥架(包括载荷传感器)、速度传感器和积算器。
1.2非阵列式电子皮带秤的工作原理
装有载荷传感器的称重桥架，安装于输送机的纵梁上，称重桥架上的称重托辊，检测皮带上的物料重量，产生一个正比于皮带载荷的电气输出信号。
速度传感器直接联在从动滚筒上或者大直径的托辊上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示一个皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度。积算器从载荷传感器和速度传感器接收输出信号，用电子方法把皮带运动和皮带载荷相乘，通过对时间的计算，产生一个瞬时流量值和累计总重。累计总量与瞬时流量转换成选定的工程单位，分别在积算器上显示出来。
2非阵列式皮带秤的应用及限制
非阵列式电子皮带秤具有效率高，成本低的特点，在煤炭运输流程中成为一种优先的选择。但非阵列式皮带秤存在下列众所周知的问题：
2.1准确度偏低
现行国际法制计量组织的国际建议（OIML）R50中，对皮带秤的准确度等级分为两级，最高准确度为0.5级。相比较汽车衡（Ⅲ级秤）的计量准确度而言，其准确度下降了近一个数量级。
2.2长期稳定性差
对大多数用户来说，0.5%的计量准确度虽略显低，但也基本能够满足使用要求。但对于非阵列式皮带秤来说，保持计量准确度的长期稳定性才是最大的挑战，或者说保持长期稳定性是皮带秤能否用于贸易结算的关键。大多数能保持一定准确度的非阵列式皮带秤都是配备了完善的实物标定系统并且经常进行标定的。
2.3皮带张力影响大
在非阵列式皮带秤中，物料在皮带上方，秤架在皮带下方，皮带处于两者中间。由于皮带运输的特点，皮带张力的大小随物料量的多少而变化。实际应用中，非阵列式皮带秤的长期稳定性差与皮带张力的变化是最大的因素。
2.4安装维护要求高
由于皮带张力影响大，所以对非阵列式皮带秤的安装要求很高，各托辊的高度一致性要求在0.5mm以内。另外，当托辊因装配或磨损原因造成偏心或由于沾上粉尘导致托辊表面高度发生变化时，对称重影响十分明显。这样，为了保持准确度，就对非阵列式皮带秤安装和维护提出很高的要求。
2.5标定困难
非阵列式皮带秤要保证准确度最好的办法是在实际使用条件下经常进行实物标定，以检验和修正皮带秤。但限于企业实际状况，由于标定过程的复杂，环节多，牵涉部门广，且对企业的连续生产会产生一定的影响，因此，实物标定不可能经常性进行。
综上所述，采用非阵列式皮带秤虽有优点，但只有解决了称重准确度低、长期稳定性差和维护要求高的三大难题后才能真正实用于入厂原料的（贸易结算级）计量。
3阵列式皮带秤的原理与结构
3.1“阵列式皮带秤”的原理
图1 陈列式皮带秤系统框图
通过系统框图可以清楚看到，陈列式皮带秤是将多个称重单元（1－N）顺序串联安装在皮带机上，组成一个阵列，并因此得名。在这个系统中包含了三个专利技术：
（1）阵列式皮带秤。如图所示系统，其实现了一个全新的称重误差理论，采用一个专用的数学模型，通过对各单元间重量的计算与比较，达到修正皮带张力对称重影响的目的。在单元数N＝8的情况下，可有效减少皮带张力影响达到90%以上。经过进一步努力，这个比例还可能做到95－98%。
（2）单点悬浮式称重平台。这是单个称重单元的结构型式。在这个专利中，巧妙的利用了工程力学的基本原理，在结构上采用了薄壁、高梁的结构形式，采用单只称重传感器作为支撑。而称重平台上安装了两组称重托辊。由于只用一只传感器，故称为“单点悬浮式称重平台”。这一平台设计理念与传统皮带秤大相径庭，其重量只是传统皮带秤的10－20%，当单元数N＝8时，总重量与传统皮带秤基本相当。整个力学结构极其合理，排除了皮带秤常见的簧片、橡胶轴承等结构型式，采用了刚性直联的方式，使单元稳定性优异。
（3）工字型称重传感器。工字型称重传感器是专为单点悬浮式称重平台而设计的，因其结构型式如工字形状，故命名。这种传感器结构形式独特，并且具有抗水平力影响的性能，同时，传感器独特的结构形式使得其与称重平台结合后的力学性能大大改善，并且传感器的动态性能大为改善，适应皮带秤这种变动负荷的运动特性。
3.2阵列式皮带秤的特点
（1）称重准确度高。当单元数N=8的情况下，皮带秤的实物标定准确度可以长期稳定的达到0.25%水平，实际测试时，可以达到0.1%的水平。
（2）抗皮带张力影响。从实际使用过程中，我们发现阵列式皮带秤可以克服皮带张力的影响，使得影响皮带秤长期稳定性最大的因素基本得以消除，因而皮带秤的长期稳定性极好。
（3）安装要求降低。传统皮带秤对称重托辊面的一致性要求很高，一般要求达到高差小0.5mm，而实际中基本无法做到。阵列式皮带秤对安装的要求则大为降低，通常用肉眼观察就能满足安装要求，并且对称重准确度影响很小。由于采用多单元称重，每个单元重量一般在数十公斤，安装时无须动用吊装机械即可轻松安装。因此，阵列式皮带秤的安装不需要专业的安装队伍进行，一般自行安装即可达到要求。
（4）托辊沾料等维护量减小。传统皮带秤中，当托辊沾料时，对称重的影响很大，其影响程度与安装时的要求基本相同。而实际上，托辊沾料很常见，也难以及时清除，从而造成实际使用中的皮带秤准确度受到影响。阵列式皮带秤在托辊沾料后，一般情况下不需处理，对称重也基本无影响。日常维护主要是清除称重单元积尘和检查托辊转动情况。通过前面对传统皮带秤的分析和用户对皮带秤的长期使用感受来看，皮带秤的特点是“难伺候，不稳定”。而阵列式皮带秤针对这个特点使皮带秤成为“零维护，高稳定”的计量器具。
结束语
安装BC44、45阵列式皮带电子秤后我们进行皮带秤的长期稳定性跟踪试验，验证了阵列式皮带秤的准确性和长期稳定性。并使之成为供需双方共同认可的放心计量装置。这一应用实例的成功，为阵列式皮带秤以后在其他设备的计量应用起到的很好的示范作用。
论文作者:胡启林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
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