国内电子皮带秤的技术发展动态

 国内电子皮带秤的技术发展动态

 一、概述

    在国内巨大市场的强力推动下，近年来国产电子皮带秤技术发展迅猛，包括定量皮带秤等产品在内的皮带秤市场2011、2012年容量约2万台。在涉及电子皮带秤技术的各个方面，如传感器、承载器、累计器、检定和标准等方面均有所突破，为国产电子皮带秤技术长远发展打下了坚实的基础。

二、承载器

承载器的结构形式有单杠杆式、双杠杆式、悬臂式、悬浮式等多种结构形式。

悬浮式承载器类似静态称重的称重平台，称重平台上支撑了1组或几组称量托辊，笔者曾采用响应特性曲线分析方法对多种承载器结构进行分析比较，结论是悬浮式承载器特性优于上述其它各种结构形式的承载器。从2003年起，笔者开始宣传国外公司直接承重式承载器，如今这些观点逐步得到国内众多厂商和用户的认可，用单托辊直接承重式承载器取代单托辊杠杆式承载器、用组合式直接承重式承载器和多托辊悬浮式承载器取代多托辊杠杆式承载器已成为国内承载器发展的趋势。

虽然众多的国内皮带秤生产厂商仍沿用隶属于赛默飞世儿科技集团（Thermo Fisher Scientific）的美国拉姆齐公司各种类型的承载器，但一些实力较强、具有创新精神的国内皮带秤主流厂家与用户结合，近年来推出了较多的新产品，如各类悬浮式承载器、同一皮带输送机多承载器的产品。

为解决皮带秤计量准确度低、长期稳定性差的难题，南京三埃工控股份有限公司开发了“阵列式皮带称重系统”，他将多个称重单元顺序串联安装在皮带输送机上组成一个阵列，每个称重单元由一只称重传感器支承两组称重托辊，通常采用8个称重单元，这样一套阵列式皮带秤就有16组称重托辊。在该公司《QPS皮带秤全性能实验室》里，采用一个的数学模型对各单元的检测值进行计算与比较，然后就皮带张力对称重的影响进行修正。试验结果证实：在8个称重单元的条件下，可将皮带张力影响减少90%以上；皮带秤的实物标定准确度可以长期稳定地达到0.25%水平，实际测试时，可以达到0.1%的水平；这样的系统还可以降低皮带秤安装要求及托辊粘料对测量的影响，减小维护量^[8]。2012年11月15日，南京三埃工控股份有限公司的发明“散状物料高精度皮带称重阵列系统”荣获*第十四届中国奖。

铜陵市三爱思电子公司研究开发的“电子皮带秤计量、校验集成系统”，采用了2台多组托辊的悬浮式承载器，可以在皮带机正常物料输送的情况下用砝码自动地对皮带秤进行动态检验，几套试验项目的检定准确度优于0.3%^[9]。

江苏赛摩电气股份有限公司在南京西坝煤码头输煤皮带机上安装了双承载器的物料叠加自校准皮带秤系统，主计量皮带秤和辅助校准皮带秤采用了多组称量托辊的全悬浮式承载器^[10]。江苏赛摩电气股份有限公司研发的F型于电厂的定量皮带秤实时在线校准系统，在一条配料用的皮带

输送机上有3组承载器。其中1组安装在物料落料点的后方，仅用于皮重测量，以实现在线调零功能；另外2组秤架安装在物料落料点的前方，能够在正常给煤的工作状况下进行称重计量，并按“叠加试验法”的原理实现在线校准功能，从而解决了多年来定量给煤机使用精度较低的难题^[11]。

天津天铁冶金集团有限公司在电子皮带秤的商贸应用中，自行采用在同一皮带输送机上安装两套电子皮带秤同步使用，从而在金牛天铁、天铁集团两个企业间2011年度贸易结算的计量数据上取得累计相对误差仅为0.03%的良好效果^[12]。

三、累计器

近年来，国产皮带秤用累计器可靠性不断提高，功能越来越强化，其信誉度也得到大幅提升。

通讯功能强化也是智能化仪表的重要标志，通过RS232、RS485、MODBUS 等方式进行多台皮带秤联网、集中监控或与上位计算机系统通讯是大多数微机皮带秤已具有的功能，而采用IEC61158标准中规定的现场总线则是微机皮带秤的发展趋势。南京天秤计控设备有限公司、长沙湘计、江苏赛摩电气股份有限公司及部分采用西门子PLC作为累计器的产品先后增加了Profibus-DP现场总线，为生产线上的定量皮带秤、计量皮带秤与控制系统联网提供了方便条件。

随着物联网的推广和无线技术的普及，带无线传输功能的皮带秤用累计器日渐增多。在面对一些矿产大县财税部门管理众多地方小型矿山皮带秤等计量设备问题时，重庆大唐科技股份公司将单一的皮带秤等重量测量装置扩展为可以包括视频监控、远程无线传输、数据集中采集显示在内的矿产品财税监控管理系统，如称重现场采集到的重量数据和视频可以通过GPRS等方式无线传送到县城的监控中心集中监控。

徐州三原和中国联通徐州分公司联合开发的智能计量物联平台、皮带秤累计器远程无线通讯系统已研发成功并投入使用，该通讯系统可远程监控多台皮带秤累计器的数据，实现互联网、手机对现场数据的实时掌控，还可通过短信方式将统计报表即时上报，实现远程校表和远程维护功能，提升了响应速度，快速帮助客户处理故障，提高工作效率。

河南丰博自动化公司FB-IWFL/M型信息化定量皮带秤的上位机通过485总线Modbus通信协议传送到现场控制箱，然后控制变频器调节皮带电机转速；现场控制箱采集到的皮带运行信号，可通过GPRS短信模块向用户手机或上位机发送；信息化定量皮带秤可以通过触摸屏或无线手持仪实施操作和调试。

江苏赛摩电气股份有限公司在高精度电子皮带秤中应用了赛摩公司的 “三计技术”，即在该公司各类多托辊悬浮式承载器里，实时测量皮带输送机输送物料重量的4个称重传感器信号是分成4个独立信号进入现场PLR-D数字转换器，在PLR三计皮带秤累计器里包含有3台秤的数据，通过将4路独立称重信号分别组合，形成一个4传感器组合和2个双传感器组合的3台秤，结合速度传感器的信号累计运算得到3组累计量（1组主累计量和2组辅累计量）及瞬时流量。累计器正常显示主累计量，同时2组辅累计量实时在线比对，如果2组辅累计量差值超过设定界限，则对构成2组辅累计量的称重传感器输出信号分别进行对比，误差超过设定界限的称重传感器即为有故障的

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一组辅助计量。同时，选择*的一组辅累计量替代主累计显示，从而保证皮带秤在某一称重传感器有故障或异常时仍然可以进行称重，提高了皮带秤运行的可靠性和计量精度的准确性^[13]。在该公司的“标准物料与正常输送物料叠加法”的系统里，由于有2组独立的皮带秤承载器和1组料斗秤，因此也可用三计皮带秤累计器分别完成皮带秤物料重量的累计值显示、瞬时流量值显示、料斗秤总量显示、故障诊断、标准物料与正常输送物料叠加法校验等功能。

南京三埃工控股份有限公司于2012年正式推出应用于阵列式皮带秤的“皮带秤远程专家系统”，并开始在部分用户中使用。系统由安装于生产现场的带GPRS RTU阵列式皮带秤、公司总部带GPRS RTU的总部服务器及带GPRS RTU的其他人员（例如出差外地的安装调试人员）等组成。皮带秤远程专家系统的基本功能是：记录数百个工作参数和中间过程参数，将各生产现场的皮带秤始终纳入专家系统监控之下；记录各种自动执行的程序和人机对话操作时间、内容，为分析皮带秤工作状态提供基础资料；记录各种故障报警的时间、内容、数据及排除时间等，供专家系统分析用；记录皮带秤去皮、计量、校准或检定过程的各种参数，为专家系统分析提供数据^[14]。

五、检定

在南京三埃工控股份有限公司曾对阵列式皮带秤进行了挂码与在线料斗秤校准的对比试验，结果表明：挂码校准的重复性优于0.03%，与在线料斗秤校准结果的差别基本稳定在0.2%左右。按0.2级准确度等级要求的指标用挂码乘以修正系数后校准阵列式皮带秤，再用在线料斗秤对所通过的散状物料计量验证，其试验数据误差小于士0.1%。2010年山东日照港为码头散装物料装船计量安装了阵列式皮带秤，先采用挂码标定，调整后示值与理论值相差不大于0.025%。9天后未经任何调整进行实物标定，采用汽车衡作为控制衡器，阵列式皮带秤示值5026.26t，汽车衡示值5023.68t，动态自动称量累计误差仅0.051%。对比试验结果显示，阵列式皮带秤的挂码标定结果与实物标定的结果十分接近，表明用模拟载荷试验作为校准阵列式皮带秤的一种实用方法，具有一定的可行性^[15]。

国内企业对传统的滚链结构作了如下一些改动：南京金杰出科技公司生产的可加挂砝码型滚链，可通过增减砝码在皮带秤量程范围内的多点进行试验；浙江乐清新亚机电公司、江苏申大衡器公司生产滚链卷扬装置，包括单滚链卷扬机、双滚链卷扬机和可移动式滚链卷扬装置；余姚市通用仪表有限公司TYLM自动化标准滚链装置采用在皮带秤上方的位置上设储存槽体的和变速驱动器的方式，自动收放存储滚链，减少滚链搬运和拆卸。

北京市春海技术开发公司于上世纪九十年代中期开始研制DCX型模拟载荷试验装置（即循环链码），其重复性达到0.1%，该装置已列入JJG195-2002皮带秤国家计量检定规程。规程新增加的内容之一是：可以使用循环链码替代实际物料用于对0.5级皮带秤、1级皮带秤和2级皮带秤进行使用中检验，其使用的准确度等级高于其他类型的模拟载荷装置。北京市春海技术开发公司DCX型循环链码应用总数已达数百条，其应用领域已从火电厂扩展到冶金企业。

常规的模拟载荷试验方法都是在中断物料正常输送的条件下进行的，由于模拟载荷试验时与物

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料正常输送时的皮带张力相差很大，致使模拟载荷试验的结果与物料试验的结果存在较大的误差，笔者曾在现场进行过空负荷挂砝码试验及带负荷挂砝码试验的比对，发现二者之间相差1.2%，说明皮带张力的影响确实存在。

安徽铜陵三爱思公司经过长时间的试验摸索，推出了“物料棒码叠加法”进行皮带秤的校验。其前提是要在同一条皮带输送机上高质量地安装2台性能稳定的承载器；在承载器调零之后，即可输送物料，并将2台承载器的显示差值调整在要求的范围内（如差值小于0.1%）；在进行“物料棒码叠加法”试验时，正常输送物料，并在其中1台承载器上人工或远程自动加挂棒状砝码；此时2台承载器的累计器同步累计并获得皮带运行整数圈时累计量的差值ΔP；按加挂砝码公式计算出调整系数K，该系数为2台承载器共用的调整系数，试验过程结束。现场运行数据表明，以该调整系数为依据，可以在现场随后进行的物料试验中使皮带秤达到0.25%的精度，从而初步证实物料棒码叠加法可以在生产现场取代物料试验。如在铜陵市华兴化工公司港口物料计量采用了专门定制的皮带输送机，皮带长度53.44m，输送机倾角2.3°，皮带宽度800mm，设计zui大流量270t/h，皮带速度1.137m/s，托辊间距1.000m，两台3托辊秤架均采用全悬浮式，4个称重传感器支承，经过“物料棒码叠加法”试验找出修正系数后，3次物料试验结果的误差zui大一次为0.17%。物料棒码叠加法受到用户的普遍关注，因为它不需要单独的物料试验，可以在正常物料输送时完成皮带秤的校验工作。为了让更多的用户，特别是一些计量准确度不一定要求达到0.5%时，铜陵三爱思公司还可提供一种价格较低的方案：由2组单托辊直接承重式承载器外加2组托辊组成的带在线校验系统的工艺计量秤。其特点是：双秤合一的计量，优于传统的双托辊秤；双层的实时比对，超差立即报警输出；的校验系统，支持实物在线校验。