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0 引言

大宗散狀物料( 煤炭、礦石等) 的物流，較經濟的運輸方法大多以船舶為運輸工具，裝、卸轉運大多采用皮帶輸送機［1-5］; 而散狀物料的準確計量一直是個世界性難題。國際、國內貿易中，船運散狀貨物的計量通常采用“水尺計重”法，以此作為辦理進出口商品交接、結算、計費、通關、計稅、索賠、仲裁的憑證。但水尺受外界影響的因素很多，所以偏差控制一直是一個難以解決的問題。經過多年的科研攻關和發(fā)展，電子皮帶秤作為皮帶輸送的散狀物料計量裝置，得到了越來越廣泛的應用，尤其是高精度陣列式電子皮帶秤的出現，使其應用的認可度大幅提升。但由于電子皮帶秤是計量運行中皮帶上的動態(tài)物料，在動態(tài)的計量過程中難免會出現偏差，如何及時發(fā)現并糾正偏差是保證計量秤計量準確性的關鍵環(huán)節(jié)。在燃料智能化的建設過程中，根據本單位幾十年使用電子秤的積累，結合現場實際情況，選用了陣列式電子皮帶秤，同時設計了一種陣列式皮帶秤實時監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)極大地提高了計量的準確性，能實時、直觀地反映計量偏差及偏差趨勢情況，能將計量偏差的事后分析前移為過程中的實時監(jiān)控，為提高散狀物料計量準確性提供了新的思路。

1 皮帶秤原理及產生誤差原因

電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機機架上，當物料經過稱重橋架時，計量托輥檢測到皮帶機上的物料質量通過杠桿作用于稱重傳感器，產生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。同時，測速傳感器檢測的皮帶輸送機速度信號也送入稱重儀表，儀表將速度信號與稱重信號進行積分處理，得到瞬時流量及累計量。影響皮帶秤的誤差原因很多，主要原因有以下幾種。

一是電子皮帶秤本身的原因。電子皮帶秤系統(tǒng)引起使用誤差的主要原因有溫度變化、帶速變化、荷重變動、電子皮帶秤秤體的振動及外界干擾。

二是因皮帶機引起的使用誤差，主要包括皮帶機托輥跳動，皮帶的剛性、厚度、形狀、材料的影響，皮帶的安裝質量，拉緊裝置對皮帶張力的影響。

三是環(huán)境原因引起皮帶秤使用誤差，主要包括溫濕度的影響，磁場、振動的影響。

四是皮帶秤現場安裝及日常使用維護引起的電子皮帶秤使用誤差，主要是安裝人員技術水平有限，安裝質量及調試沒有達到使用要求，安裝位置設計不合理，校準過程中操作出現失誤。

 

2 提高皮帶秤準確性的方法

2． 1 電子皮帶秤的選型

電子皮帶秤經過多年的發(fā)展，已形成多個系列和型號的產品，如何選用適合的電子皮帶秤對提高計量準確性十分重要。近年來發(fā)展起來的陣列式電子皮帶秤在準確性上有著很大的突破，主要體現在理論研究上，如建立了最新的內力理論和皮帶效應理論。陣列式皮帶秤內力理論。對一個單獨的稱重單元來說，其皮帶張力的影響和傳統(tǒng)皮帶秤裝態(tài)相同;在一個連續(xù)安裝的稱重陣列中，相鄰單元的皮帶張力影響相互抵消。即一個連續(xù)安裝的稱重陣列內部皮帶張力影響力成為一種“內力”，對稱重的影響為零，皮帶 張 力 的 影 響 僅 限 于 陣 列 的 出、入 口 處 的單元。陣列式皮帶秤皮帶效應理論。“皮帶效應”是指皮帶的硬度、弱性等物理特性對稱重產生的效應。在皮帶張力的作用下，槽形皮帶呈半剛性狀，當支承點高度不在一個準直面時，皮帶沿運行方向會產生波浪、其對稱重產生的影響稱之為“皮帶效應”。“皮帶效應”的影響隨皮帶的硬度、物料的流量、環(huán)境的流量、環(huán)境的溫度等因素的變化而變化。陣列式皮帶秤通過檢測、分析各單元采樣值，建立一個“皮帶效應”影響的數學模型并進行補償修正。基于以上理論，陣列式電子皮帶秤的準確性在原有國家標準的最高精度基礎上又有了較大提高，可以達到相當于 0． 25 級的標準要求。因此，從選型方面考慮，應首選陣列式電子皮帶秤。

2． 2 陣列式皮帶秤結構

在“內力理論”指導下，稱重單元整體結構十分獨特，采用的單點懸浮式稱重單元如圖 1 所示。使用一只特制的稱重傳感器為單點支承，采用特殊的秤體結構，安裝兩組或多稱重托輥組成一個獨立的稱重單元，將一組( 2 ～ 8 只或更多) 秤重單元采用連續(xù)安裝的方式，組成一個稱重陣列。皮帶秤采用獨特的高抗彎性能結構設計，結構簡便、質量輕，現場安裝快捷、方便。傳感器具有抗水平力、偏載等多項優(yōu)異性能指標，與陣列式的專利結構結合，整體性能大大提升，對提高皮帶秤的長期穩(wěn)定性起到了關鍵作用。

2． 3 陣列式皮帶秤特點

陣列式皮帶秤具有以下特點［6-10］。

①陣列式皮帶秤因其特定稱重單元多組串聯布置組成，通過對陣列數據進行處理可以消除皮帶張力的影響，大幅提高皮帶秤稱重精度。

②單點懸浮稱重平臺是一只稱重傳感器支承兩組以上的稱重托輥，結構巧妙、稱重精度高、穩(wěn)定性好，免日常維護。

③工字型單點稱重傳感器是一種單點懸浮稱重平臺專用傳感器，結構獨特且具有稱重精度高、抗水平力干擾能力強等特點。

2． 3 陣列式皮帶秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)

電子皮帶秤在動態(tài)計量過程中難免會出現偏差，如何及時發(fā)現、糾正偏差是保證計量秤計量準確性的關鍵環(huán)節(jié)。對此開發(fā)了雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，將電子秤計量誤差的事后分析轉變?yōu)檫^程實時比對監(jiān)控，實現了異常防范的關口前移，使普通值班監(jiān)控人員就可以及時發(fā)現電子皮帶秤發(fā)生偏差的現象，從而采取措施，阻止和中斷計量偏差的發(fā)生。雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的方法及原理如下。在緊鄰的同一段區(qū)段內串聯安裝兩臺同規(guī)格、同參數、同廠家的陣列式電子皮帶秤。每臺電子皮帶秤由八組單點懸浮式稱重單元構成。兩臺電子皮帶秤一臺為計量秤、一臺為監(jiān)視秤，前后相鄰安裝，同時計量。理論上，兩臺秤在同一時間段內計量的數據完全一致。雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)實時采集兩臺電子皮帶秤瞬時值、累計值，并加以應用，建立比對數學模型。通過計算兩臺秤的累計值偏差、累計值偏差率，設置允許偏差范圍，形成雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)。當雙秤累計值偏差超過設定值時，發(fā)出丙類聲光報警; 當雙秤累計值偏差率超過設定誤差率時，發(fā)出乙類聲光報警; 當雙秤累計值偏差、累計值偏差率都超過設定值時，發(fā)出甲類聲光報警。所有實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)遠程接入值班人員工作計算機，實時監(jiān)控電子皮帶秤運行情況，值班人員根據聲光報警類型進行必要的處理，從而實現計量過程的實時管控。同時，遠程監(jiān)控顯示雙秤實時比對情況，通過圖表等形式，簡明、扼要地實時顯示誤差值、誤差率、誤差控制范圍，超差實時聲光報警，多方式反映電子皮帶秤運行情況。

3 跟蹤系統(tǒng)的應用

實時采集的兩臺電子皮帶秤瞬時值、累計值時，雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)對這些數據進行必要處理，轉化形成直觀的圖表等形式，實時顯示雙秤實時數據列表、雙秤歷史數據曲線、雙秤偏差率曲線、雙秤誤差報警圖表。通過記錄下來的曲線跟蹤系統(tǒng)，可以方便地追蹤電子皮帶秤全過程運行情況，能準確定位電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率最大的時間點。同時，結合現場全方位的視屏監(jiān)控系統(tǒng)，能分析當時電子皮帶秤及帶式輸送機運行工況，準確找出電子皮帶秤雙秤偏確、可靠運行提供持續(xù)改進措施。

 

4 跟蹤系統(tǒng)取得的成效

雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，將電子秤計量誤差的事后分析轉變?yōu)檫^程實時比對監(jiān)控，實現了異常防范的關口前移。同時，遠程監(jiān)控顯示雙秤實時比對情況，通過圖表等形式簡明、扼要地實時顯示誤差值、誤差率、誤差控制范圍，超差實時聲光報警，確保電子皮帶秤運行中發(fā)生偏差時能第一時間報警提醒。因電子皮帶秤的雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控，能夠及時發(fā)現、報警電子秤異常情況，能第一時間進行異常處理，使皮帶機煤炭計量的準確性有了整體提升，同時提升了電子皮帶秤計量數據的準確性和可信度。陣列式皮帶秤雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)在某電廠卸煤碼頭上應用后，取得了非常顯著的效果。根據連續(xù)六個月的數據統(tǒng)計，共接卸了 66 條 5 萬噸級海輪，計 227 萬噸，將誤差率由原來的 0． 75% 降低至0. 5% ，大部分控制在 0． 25% 范圍內。

 

5 結束語

陣列式皮帶秤雙秤實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)對所采集兩臺陣列式電子皮帶秤數據進行必要處理，轉化形成直觀的圖表等形式，自動生成簡明扼要的雙秤實時數據列表、雙秤歷史數據曲線、雙秤偏差率曲線、雙秤誤差報警圖表等。通過曲線跟蹤系統(tǒng)，可以方便地追蹤電子皮帶秤全過程運行情況，能準確定位電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率最大的時間點; 同時，結合現場全方位的視屏監(jiān)控系統(tǒng)，能分析出當時電子皮帶秤及帶式輸送機運行工況，準確找到電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率發(fā)生的原因，為日后電子皮帶秤準確可靠運行提供持續(xù)改進措施。因此，陣列式電子皮帶秤 + 實時比對跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的應用，對提高電子皮帶秤準確性具有十分積極的意義。

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