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０引言
大宗散狀物料(煤炭、礦石等)的物流較經(jīng)濟的運輸方法大多以船舶為運輸工具裝、卸轉(zhuǎn)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(nèi)貿(mào)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(jié)算、計費、通關(guān)、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(jīng)過多年的科研攻關(guān)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(yīng)用尤其是高精度陣列式電子皮帶秤的出現(xiàn)使其應(yīng)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(xiàn)偏差如何及時發(fā)現(xiàn)并糾正偏差是保證計量秤計量準確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在燃料智能化的建設(shè)過程中根據(jù)本單位幾十年使用電子秤的積累結(jié)合現(xiàn)場實際情況選用了陣列式電子皮帶秤同時設(shè)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(chǎn)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(jīng)過稱重橋架時計量托輥檢測到皮帶機上的物料質(zhì)量通過杠桿作用于稱重傳感器產(chǎn)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(zhì)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(xiàn)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(shù)水平有限安裝質(zhì)量及調(diào)試沒有達到使用要求安裝位置設(shè)計不合理校準過程中操作出現(xiàn)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(jīng)過多年的發(fā)展已形成多個系列和型號的產(chǎn)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(xiàn)在理論研究上如建立了最新的內(nèi)力理論和皮帶效應(yīng)理論。
陣列式皮帶秤內(nèi)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(nèi)部皮帶張力影響力成為一種“內(nèi)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(yīng)理論“皮帶效應(yīng)”是指皮帶的硬度、弱性等物理特性對稱重產(chǎn)生的效應(yīng)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(chǎn)生波浪、其對稱重產(chǎn)生的影響稱之為“皮帶效應(yīng)”“皮帶效應(yīng)”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(yīng)”影響的數(shù)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(chǔ)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(yīng)首選陣列式電子皮帶秤。
２.２陣列式皮帶秤結(jié)構(gòu)
在“內(nèi)力理論”指導(dǎo)下稱重單元整體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡便、質(zhì)量輕現(xiàn)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(jié)構(gòu)結(jié)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(guān)鍵作用。

圖１單點懸浮式稱重單元
Ｆｉｇ.１Ｓｉｎｇｌｅｐｏｉｎｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗｅｉｇｈｉｎｇｕｎｉｔ
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(lián)布置組成通過對陣列數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xiàn)偏差如何及時發(fā)現(xiàn)、糾正偏差是保證計量秤計量準確性的關(guān)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(zhuǎn)變?yōu)檫^程實時比對監(jiān)控實現(xiàn)了異常防范的關(guān)口前移使普通值班監(jiān)控人員就可以及時發(fā)現(xiàn)電子皮帶秤發(fā)生偏差的現(xiàn)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(nèi)串聯(lián)安裝兩臺同規(guī)格、同參數(shù)、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(gòu)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(nèi)計量的數(shù)據(jù)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(yīng)用建立比對數(shù)學模型通過計算兩臺秤的累計值偏差、累計值偏差率設(shè)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(shè)定值時發(fā)出丙類聲光報警當雙秤累計值偏差率超過設(shè)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(shè)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(jù)聲光報警類型進行必要的處理從而實現(xiàn)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(yīng)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(shù)據(jù)進行必要處理轉(zhuǎn)化形成直觀的圖表等形式實時顯示雙秤實時數(shù)據(jù)列表、雙秤歷史數(shù)據(jù)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(jié)合現(xiàn)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差值、偏差率及其發(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。
雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線如圖２所示雙秤偏差曲線如圖３所示

圖２雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線
Ｆｉｇ.２Ｄｏｕｂｌｅｓｃａｌｅｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｄａｔａｃｕｒｖｅ

圖３雙秤偏差率曲線
Ｆｉｇ.３Ｄｏｕｂｌｅｓｃａｌｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｒａｔｅｃｕｒｖｅ
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(zhuǎn)變?yōu)檫^程實時比對監(jiān)控實現(xiàn)了異常防范的關(guān)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(xiàn)、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(shù)據(jù)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(yīng)用后取得了非常顯著的效果根據(jù)連續(xù)六個月的數(shù)據(jù)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０５％大部分控制在０.２５％范圍內(nèi)
５結(jié)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(shù)據(jù)進行必要處理轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)列表、雙秤歷史數(shù)據(jù)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(jié)合現(xiàn)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(yīng)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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