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1 概述
皮帶秤是一種連續(xù)工作的動態(tài)稱重設(shè)備，皮帶秤實際使用的效果，如精度、穩(wěn)定性等指標(biāo)需經(jīng)生產(chǎn)實踐檢驗。對作為計量設(shè)備的皮帶秤來說，檢驗的過程稱之為檢定或試驗，但在生產(chǎn)現(xiàn)場用實物進(jìn)行檢定或試驗常常是很困難的。皮帶秤的生產(chǎn)廠家和研究單位都希望能有一套試驗裝置能夠不依賴人力完成實物檢定或試驗的工作，在這樣的試驗裝置里，料斗里的物料通過裝有皮帶秤的皮帶輸送機，由皮帶秤進(jìn)行計量，而在這條皮帶輸送機的前面或后面，又有料斗秤之類的裝置可以進(jìn)行被輸送物料的精確計量，隨后物料又可以通過一些輸送設(shè)備重新回到皮帶秤之前的料斗中，以便進(jìn)行下一次試驗，這樣的裝置我們通常稱之為系統(tǒng)試驗裝置。
一般來說，規(guī)模較大的皮帶秤生產(chǎn)廠家都建有自己的系統(tǒng)試驗裝置，上世紀(jì)六十年代飛利浦（PHILIPS） 德國子公司就建成了一套系統(tǒng)試驗裝置，而英國沃倫斯普林實驗室（Warren SpringLaboratory） 的系統(tǒng)試驗裝置是由英國國家工業(yè)部和幾家皮帶秤生產(chǎn)廠聯(lián)合投資20 萬英鎊建成的。
就國內(nèi)的情況來說，剛進(jìn)入皮帶秤行業(yè)的衡陽運輸機械總廠想在皮帶秤行業(yè)大干一場，1981年就參照英國沃倫斯普林實驗室的系統(tǒng)試驗裝置結(jié)構(gòu)形式建成了國內(nèi)最先進(jìn)的系統(tǒng)試驗裝置；1985 年年底，當(dāng)時居國內(nèi)皮帶秤行業(yè)領(lǐng)先地位的成都科學(xué)儀器廠也建成了一套系統(tǒng)試驗裝置；上世紀(jì)八十年代末期，在中國計量科學(xué)研究院等單位的支持下，安徽銅陵無線電廠按高標(biāo)準(zhǔn)建成了一套系統(tǒng)試驗裝置，隨后成為安徽省電子皮帶秤測試中心，1995 年起曾由國家級機構(gòu)授權(quán)可出示鑒定中心證書。后因為銅陵無線電廠產(chǎn)權(quán)變動，電子皮帶秤測試中心停止工作，2002 年被拆除。
2008 年7 月30 日，南京三埃公司投資500 萬建設(shè)的“動態(tài)稱重工程技術(shù)研究中心”的“QPS皮帶秤全性能測試系統(tǒng)” （即系統(tǒng)試驗裝置） 通過了由南京市科技局主持的驗收評審。
此外，國內(nèi)一些皮帶秤生產(chǎn)企業(yè)也根據(jù)自身的要求和條件，建立了一些簡易型系統(tǒng)試驗裝置，其投資很少，占地面積也少，可能效率和功能比上面提到的完善型系統(tǒng)試驗裝置要差一些，但這些裝置非常實用，對于一個企業(yè)來說，這也許是個不錯的選擇。
2 典型系統(tǒng)試驗裝置介紹
2.1 簡易型系統(tǒng)試驗裝置1
國內(nèi)某皮帶秤生產(chǎn)廠家利用現(xiàn)有的廠房建成的一套簡易型系統(tǒng)試驗裝置，在裝置的最高處裝有一臺料斗，從料斗中卸出的物料通過試驗用的皮帶輸送機輸送并由試驗皮帶秤計量，計量后的物料由移動儲料斗貯存，每次試驗結(jié)束后，移動儲料斗可橫向移動到樓板外側(cè)，再利用現(xiàn)有的吊車將移動儲料斗中的物料卸到料斗中，以便進(jìn)行下一次試驗。
2.2 簡易型系統(tǒng)試驗裝置2
國內(nèi)某皮帶秤生產(chǎn)廠利用廠房外空地建成了一套簡易型系統(tǒng)試驗裝置，在稱量料斗的下方裝有一臺定量給料機，可以通過定量給料機很方便的調(diào)整物料流量的多少，物料通過試驗用的皮帶輸送機輸送并由試驗皮帶秤計量，計量后的物料由儲料斗貯存。每次試驗結(jié)束后，儲料斗可通過輸送物料用的皮帶輸送機將物料卸到稱量料斗中進(jìn)行計量，以便進(jìn)行下一次試驗。
2.3 英國沃倫斯普林試驗室的系統(tǒng)試驗裝置
英國沃倫斯普林試驗室具有測試設(shè)備較齊全的皮帶秤系統(tǒng)試驗裝置，試驗裝置里共有3 條試驗皮帶輸送機，但其運行參數(shù)各不相同(如皮帶速度從1.1~4.2m/s， 皮帶寬度分別為650、800、1200mm，皮帶傾角有0°、7°、14°，最大輸送量從240t/h~720t/h)，以便進(jìn)行不同運行條件的試驗。除了可在3 條試驗皮帶輸送機上同時安裝3臺秤進(jìn)行試驗以外，有的試驗皮帶輸送機還可以安裝幾臺秤進(jìn)行試驗。在所有的試驗皮帶輸送機上均裝有可變速電機，所有托輥組的槽形角均可在0°～55°范圍內(nèi)變動。稱量料斗有2 個，可操作氣動閘閥進(jìn)行快速切換，這樣可以輪換進(jìn)行裝料、稱重、卸料，以保證稱重過程連續(xù)進(jìn)行。2 個稱量料斗的優(yōu)點是料斗容量小，所占空間小，可降低試驗裝置廠房的高度，以節(jié)省投資[1]。
2.4 衡陽運輸機械總廠的系統(tǒng)試驗裝置
衡陽運輸機械總廠的系統(tǒng)試驗裝置是國內(nèi)第一套按皮帶秤研制要求設(shè)計的，當(dāng)時該廠剛接手多托輥雙杠桿式皮帶秤的制作，為了摸索最佳的秤架結(jié)構(gòu)形式，了解影響皮帶秤精確度的各種因素，方便皮帶秤的定型鑒定及向用戶展示新型秤架的優(yōu)點，利用該廠制造皮帶輸送機及機械設(shè)備的優(yōu)勢，在很短的時間建成了這套裝置。
系統(tǒng)試驗裝置由5 條物料輸送皮帶機、2 條試驗皮帶機、儲料斗、稱量料斗、分料漏斗等組成。1# 試驗皮帶機為帶寬1000mm 的水平皮帶輸送機，2# 試驗皮帶機為帶寬800mm 的可變傾角（0°~18°）皮帶輸送機。因考慮將2# 試驗皮帶機作為主試驗皮帶機，所以按上世紀(jì)八十年代通用的方式設(shè)計了皮帶速度分檔可調(diào)（0.51m/s、1.1m/s、1.91m/s、3.3m/s） 的變速裝置。
2.5 銅陵無線電廠的系統(tǒng)試驗裝置
銅陵無線電廠的系統(tǒng)試驗裝置是在總結(jié)了國內(nèi)外系統(tǒng)試驗裝置成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計的，其設(shè)計方案曾經(jīng)過國內(nèi)專家評審，作者也曾參加這次評審會，所以相對來說，其布局合理，試驗功能齊全。系統(tǒng)試驗裝置由4 條皮帶輸送機、2 臺稱量料斗、一個快速自動切換氣動閘門及多個不同功能的儲料斗等組成。4 條皮帶輸送機都是試驗皮帶機，都可以安裝皮帶秤進(jìn)行物料試驗。其中1#~3# 試驗皮帶機的皮帶寬度、皮帶速度、皮帶輸送機傾角都不相同，但均為固定值。4#試驗皮帶機裝有皮帶張力檢測裝置，皮帶速度、皮帶輸送機傾角及托輥槽形角均可根據(jù)試驗要求變動。4 條試驗皮帶機最大瞬時輸送量均為1000t/h。2 臺稱量料斗的容量均為10t，可用快速自動切換氣動閘門切換使用，由于稱量料斗自身配有吊掛秤盤和10t 重的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，因而可隨時進(jìn)行稱量料斗的檢定，使稱量料斗的靜態(tài)滿量程相對誤差控制在0.03%以內(nèi)[2]。
2.6 南京三埃工控股份有限公司的系統(tǒng)試驗
裝置南京三埃公司新建的系統(tǒng)試驗裝置裝有L=30~50m、B=650~1200mm、皮帶輸送機傾角0°、6°皮帶機4 條，用于計量皮帶秤的試驗；裝有
B=650mm 大傾角皮帶機一條，用于試驗物料的轉(zhuǎn)運；裝有可供B＝800、1200mm“整機式皮帶秤”、“定量皮帶秤”進(jìn)行試驗的場所；裝有容量40t 的稱量料斗1 個、儲料斗2 個，用于試驗物料的稱量和儲存。
系統(tǒng)試驗可選擇以下條件：皮帶速度可用變頻器在0.3～4m/s 范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)速；最大試驗物料流量：Qmax＝1000t/h，試驗物料流量由計算機在線控制，在5%～100％Qmax 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；一次測試物料量：T≥40t；試驗皮帶機槽角30°、35°可調(diào)；可選擇螺旋張緊、重錘張緊等幾種皮帶張力控制模式，皮帶張力30％～120％連續(xù)可調(diào)、可測；可進(jìn)行皮帶跑偏、物料偏載試驗；可進(jìn)行稱重托輥模擬粘料試驗；可進(jìn)行拖出式整機型“定量皮帶秤”稱重及控制精度試驗；可進(jìn)行雙PID 控制模式整機型定量皮帶秤稱重及控制精度試驗；可進(jìn)行物料濕度影響試驗；配備標(biāo)準(zhǔn)砝碼及稱量料斗自動校準(zhǔn)裝置，可方便地進(jìn)行量值傳遞。
系統(tǒng)試驗裝置設(shè)有集中控制室，控制室內(nèi)安裝有整套PLC 計算機系統(tǒng)，可編制和執(zhí)行各種試驗程序及量傳校準(zhǔn)程序，計算機對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控、采集、傳輸、處理、統(tǒng)計和分析等操作。系統(tǒng)畫面可顯示設(shè)定的試驗程序及各設(shè)備的即時信息，其中包括：各皮帶機的運行狀態(tài)；試驗皮帶秤的運行狀態(tài)；稱量料斗、儲料斗中的物料的模擬料位；各下料閥門的狀態(tài)等。系統(tǒng)中所有試驗數(shù)據(jù)均可在計算機上實時顯示，供試驗人員觀察和分析，這些數(shù)據(jù)包括：皮帶秤的瞬時量和累計量、各皮帶機的帶速、皮帶張力的數(shù)值、稱量料斗的動態(tài)數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)設(shè)置有方便的人機界面，可對各設(shè)備進(jìn)行手動、自動、連鎖操作。系統(tǒng)配有視頻設(shè)備，可對現(xiàn)場設(shè)備運行狀況及檢測過程實時觀察、監(jiān)視，使系統(tǒng)具有較強的開放性，為今后技術(shù)交流、產(chǎn)品測試、型式試驗提供一個開放、公正的平臺[3]。
3 系統(tǒng)試驗裝置的功能
據(jù)介紹，飛利浦（PHILIPS）德國子公司的在上世紀(jì)六十年代建成的系統(tǒng)試驗裝置上對各種秤架結(jié)構(gòu)和不同的輸送條件進(jìn)行了大量的試驗工作，得出的結(jié)論是雙杠桿多托輥式秤架優(yōu)于各種單托輥式秤架，從而作出了發(fā)展雙杠桿多托輥式秤架的決策。
英國沃倫斯普林試驗室的系統(tǒng)試驗裝置曾計劃提供皮帶秤運行規(guī)程和貿(mào)易計量用0.1%級精確度的電子皮帶秤設(shè)計方案，為此對影響皮帶秤稱重的各種因素進(jìn)行系統(tǒng)研究，如皮帶張力、皮帶速度、皮帶輸送機傾角、托輥槽形角、物料性質(zhì)、料層厚度、測速傳感器的性能等等。但我們始終沒有見到沃倫斯普林試驗室的貿(mào)易計量用0.1%級精確度電子皮帶秤設(shè)計方案，只知道他們提出要達(dá)到這樣的精確度，必須保證測速系統(tǒng)測量的高精確度，并為此推薦了測速系統(tǒng)的設(shè)計方案和安裝位置。
衡陽運輸機械總廠在皮帶秤研制過程中發(fā)現(xiàn)，由于受生產(chǎn)現(xiàn)場條件的限制，當(dāng)新型秤架結(jié)構(gòu)試驗時、鑒定時或面對用戶演示時，很多試驗項目無法進(jìn)行，所以以非?？斓乃俣冉ǔ闪似С酉到y(tǒng)試驗裝置。作者曾先后兩次參加了在這套系統(tǒng)試驗裝置上進(jìn)行的兩個產(chǎn)品性能鑒定測試工作，只用了短短的幾天時間，就完成了近百次的實物試驗，以1983 年12 月對配微處理機的傾斜皮帶機用雙杠桿多托輥式秤架（鑒定精確度0.5%） 的試驗為例，在4 天的時間內(nèi)就完成了以下11 個項目的測試：
不同瞬時輸送量（30%、60%、100%滿量程）；
不同傾角（7°、13°55′）；
不同皮帶速度（0.51m/s、1.1m/s、1.91m/s、3.3m/s）；
不同電壓（350V、380V、420V 三相電壓）；
不同皮帶張力（拉緊裝置的重錘重量分別為225kg、300kg、375kg）；
皮帶跑偏8% （800mm寬皮帶跑偏64mm）；
不均勻流量；
斷續(xù)流量；
超載（110%滿量程）；
低載（10%滿量程）；
皮帶秤穩(wěn)定周期（在24 小時內(nèi)不調(diào)零、不調(diào)滿值的情況下進(jìn)行多次實物試驗）。
銅陵無線電廠的系統(tǒng)試驗裝置曾完成了很多皮帶秤的性能試驗，如從上世紀(jì)九十年代年中期起，電力部門為了搞好電子皮帶秤的入網(wǎng)管理，組織制定了以往頒發(fā)的《使用認(rèn)可證》復(fù)查程序、質(zhì)保體系審核細(xì)則和現(xiàn)場測試大綱?，F(xiàn)場測試工作就是在這套裝置上進(jìn)行的，如1996 年對申請入網(wǎng)檢測的9 個廠家進(jìn)行了質(zhì)量檢測，僅有兩個廠家產(chǎn)品達(dá)到測試大綱要求，這項工作一直持續(xù)到2002 年。為了對北京市春海技術(shù)公司研制的DCX型模擬載荷檢驗裝置（即循環(huán)鏈碼）進(jìn)行考核，檢定其準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性，1999 年11 月電力部熱工計量測試中心在這套裝置上進(jìn)行了模擬載荷檢驗裝置與實物檢定的比對試驗。
南京三埃公司的系統(tǒng)試驗裝置是作為該公司“動態(tài)稱重工程技術(shù)研究中心”的一個重要組成部分，據(jù)介紹，三埃公司已在這套裝置上進(jìn)行了皮帶秤產(chǎn)品性能測試和新品開發(fā)，例如該公司近期推出的陣列式皮帶稱重系統(tǒng)正在進(jìn)行反復(fù)地測試。在測試驗證各種干擾因素對系統(tǒng)精度影響的試驗時，測試并量化分析各種影響因素，建立誤差的數(shù)學(xué)模型并予以修正。比如對由8 個單元（每個單元為一個雙托輥直接承重式秤架） 組成的陣列式皮帶稱重系統(tǒng)來說，可通過對各單元測試值的計算和比較，利用數(shù)學(xué)模型對測量值進(jìn)行修正，可以將90%以上的皮帶張力的影響消除。
4 結(jié)束語
系統(tǒng)試驗裝置對一些以生產(chǎn)、開發(fā)皮帶秤為主導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)來說的確很重要，但也沒有必要每個企業(yè)都建一套大型且設(shè)施先進(jìn)的系統(tǒng)試驗裝置，也許本文最前面介紹的兩套簡易型系統(tǒng)試驗裝置就能適用于一些企業(yè)。而作為中國計量科學(xué)研究院等行業(yè)歸口單位也應(yīng)該考慮在銅陵無線電廠的系統(tǒng)試驗裝置被拆除后是否可在現(xiàn)有的系統(tǒng)試驗裝置上挑選一套加以改造完善或另建一套作為國家級皮帶秤系統(tǒng)試驗裝置，以便統(tǒng)籌規(guī)劃全國皮帶秤產(chǎn)品性能測試、新產(chǎn)品研制、新型校驗方法的驗證等項工作。

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