淺談S302電子皮帶秤改造方案與實施

李志杰

摘 要：福建泉州閩光鋼鐵S302電子皮帶秤用于計量煉鐵廠消耗的焦炭量，由于計量穩定和準確性影響因素較多，計量數據一直備受爭議。本文簡要介紹了S302電子皮帶秤的改造方案和實施過程，通過改造降低了皮帶秤故障率，提高計量準確度和穩定性，最終為生產提供準確可靠的計量數據。

關鍵詞：秤架；鏈碼；稱重傳感器；速度傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.044

福建泉州閩光鋼鐵有限責任公司煉鐵廠生產使用的焦炭經火車運輸到料場，然后通過S302皮帶輸送到配料倉，其皮帶秤計量的數據直接遠傳至煉鐵廠中控室，生產技術人員通過物料配比有效調節生產，改善生產指標，實現經濟效益最大化。

1 電子皮帶秤系統組成及原理

1.1 系統組成

電子皮帶秤主要由四部分組成：稱重橋架、稱重傳感器、速度傳感器和稱重儀表。

1.2 基本工作原理

裝有載荷傳感器的稱重橋架，安裝于輸送機的縱梁上，檢測皮帶上的物料重量，產生一個正比于皮帶載荷的電氣輸出信號。速度傳感器直接連在從動滾筒上或測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。當物料通過秤的同時，重量信號和速度信號送到二次儀表，通過放大、A/D轉換，計算出瞬時流量和累積量，并顯示于稱重顯示器的前面板。

2 技術改造方案的確定

2.1 S302皮帶秤改造前的弊端

S302電子皮帶秤自建廠投產使用至今已有16年多，安裝于20多米長的涵洞里，主要存在以下幾點弊端：

（1）環境差、光線暗。由于涵洞光線不足，不利于秤體衛生清理及日常點檢維護，物料附著秤體不僅磨損皮帶，造成皮帶厚薄不一，還易導致皮帶跑偏；灰塵大、光線暗，影響儀表維護人員的職業健康和工作效率。

（2）安全系數低。點檢維護皮帶秤時，必須從通道側爬過橫跨皮帶上方的梯子到達皮帶另一側，另一側設有排水溝，地面濕滑，存在安全隱患；且涵洞中手機無信號，校驗、維護皮帶秤時，與外界溝通困難，既影響工作效率，還存在安全隱患。

（3）鏈碼拆裝費時費力。根據廠際計量要求，皮帶秤定期采用鏈碼法進行校驗，每次校驗前，必須將鏈碼從指定存放位置搬運到秤體安裝位置進行組裝，校準完成后需將拆卸裝箱并搬回指定存放位置。頻繁拆裝易造成鏈碼連接片和鏈碼軸承磨損，間隔校準時需多次調整才能使鏈碼處于中間位置，消耗大量的人力和時間。

（4）速度不穩定。速度傳感器與測速滾筒為傳統的軸心連接方式，長時間運轉，連接套易磨損變形，造成速度波動比較大，波動范圍為（2.07～2.19）m/s，嚴重影響電子皮帶秤的準確性。

（5）秤架區域鋼結構腐蝕嚴重，不牢固。由于涵洞環境比較潮濕，秤體區域為普通鋼結構，腐蝕嚴重，不牢固，輸送物料時垂直方向振動明顯。

（6）測量誤差大。2017年12月27日用焦炭進行實物比對，經砝碼校準過的汽車衡過磅凈重合計為283.44t，卸于料場后經S302電子皮帶秤過磅重量為278.01t，相對誤差為-1.92%，電子皮帶秤最大允許誤差為±0.5%，則嚴重超差。

2.2 制定改造方案

自2011年新百萬噸鋼鐵項目投產以來，S302皮帶輸送量翻了一倍多，據統計，在煉鐵廠3座高爐正常生產情況下，只要皮帶停送焦炭1小時，高爐就可能出現斷料的風險，因此，S302電子皮帶秤計量準確可靠數據在生產過程中起著至關重要的作用。每況愈下的S302電子皮帶秤如不進行改造，則無法為生產提供準確可靠的計量數據，所以制定可行的改造方案迫在眉睫，經我們技術小組討論后確定改造方案為：

（1）改造時間：利用年中大檢修時間或者高爐計劃休風時間進行改造。

（2）重新選擇秤架安裝位置：我們設計把秤架選擇安裝在洞口第2個托輥至第7個托輥中間，主要原因有以下四點：

1）整條皮帶的直線段中，只有涵洞位置為實地，其他位置為鋼結構，皮帶運轉時振動比較大。2）皮帶水平無斜坡，直線段充足，離機頭機尾>20米（離機頭太近皮帶張力較大，容易引起零點漂移；皮帶如不水平，皮帶秤上方托輥受力不均勻，容易引起零點漂移）；3）秤架區域為實地，避免振動，減小測量誤差；4）洞口手機信號比較強，不影響通訊，粉塵擴散快，不易積塵。

（3）速度傳感器和測速滾筒軸心的連接方式改為獨特的軟連接結構，這種連接方式在正常的運行當中避免了以往軸套式硬連接所帶來的傳感器抖動，解決了速度傳感器安裝時與測速滾筒不同軸的隱患，減小速度波動范圍，有效保證皮帶秤測速精度。

（4）秤架區域的皮帶輸送機支架用槽鋼加固，減少垂直方向振動，減小對稱重傳感器的影響。

（5）采用全懸浮稱重橋架，材質選用耐腐蝕鋼材制作。全懸浮式結構，無耳軸支點、無可移動件，維護量小，抗側向力，抗水平分力，有效的減少跑偏和落料位移對精度的影響。

（6）依據秤的最大流量值、傳感器的數量、秤體的自重、托輥受力等要素，我們選用四只容量為300kg的S型稱重傳感器，受偏載影響小，精度高。

（7）校驗鏈碼選用藏箱鏈碼。校驗時由電動卷揚裝置拖動，整條鏈碼的放落、收卷均由電動卷揚機來完成，更加方便，簡捷省力。

（8）稱重儀表、卷揚鏈碼操作箱位置定于皮帶通道一側，避開水溝，方便操作和設備點檢、維護。

根據設計方案，現場布局如圖2：

3 技術改造方案的實施

3.1 秤架安裝

我們大修全停時間僅有1天，計劃處理故障比較多，任務繁重，所以必須爭分奪秒保質保量的把電子皮帶秤安裝調試好。

（1）稱重傳感器安裝。把四只稱重傳感器分別安裝在兩個矩形管梁內，上部采用精密關節軸承聯接，下部螺桿與下方秤架應保留空隙，不能接觸，使稱重傳感器受力處于最佳狀態。

（2）秤架安裝與調試。1）按照我們設計好的圖紙，在原輸送機支架上標記好秤區位置。拆除從（﹢4）至（﹣4）所有托輥，并把這段輸送機架打掃干凈，以便進行秤架安裝調試。2）準確地確定輸送機的中心線，將秤架對準中心位置后，校正水平，鉆孔固定，根據情況墊上墊片，支承耳軸應轉動輕松并不產生其他應力，最后用傳入的螺栓將秤和輸送機架緊固。

秤架必須水平安裝，若安裝時左右傾斜，會造成偏載，稱重托輥上受力變化，使精度下降，原因是秤架上托輥將來自皮帶上載荷傳遞給傳感器時，由于分力作用，傳感器上受力信號不真實，并有皮帶跑偏的可能。

（3）安裝托輥。首先將拆除的托輥和托輥支架全部裝上，并調整好間距，間距為1000mm±0.8mm，其次觀察秤架上的幾組托輥的最高點是否處于一條直線上，目的為了保持皮帶的重量和張力均勻落在各組托輥上。秤架上托輥的支架要安裝在秤架上，且要用焊機在支架底部兩端切出兩個缺口，以保證不接觸皮帶輸送機支架，使托輥上的重量完全落在秤架上。

（4）加固輸送機支架。秤架區域的輸送機支架全部用槽鋼支撐加固，減小振動。

3.2 速度傳感器安裝

在輸送機回程皮帶上找一理想的位置，安裝測速滾筒（方案確定時已選好在距第一組稱重傳感器6500mm處），保證測速滾筒與皮帶縱向垂直，并使皮帶與測速滾筒有 10°～30°的包角，以確保速度測量的準確，然后安裝上測速傳感器。安裝測速滾筒時，要求測速滾筒軸線與皮帶運行方向中心線呈垂直狀態，利于皮帶運行，而且滾筒受力均勻，否則會導致跑偏或易損壞。

3.3 藏箱鏈碼、控制箱、儀表保護箱安裝

首先均勻地在輸送機支架上垂直于支架焊好5根固定架，藏箱鏈碼安裝在固定架上，然后在藏碼箱一端安裝驅動電機，用于收放鏈碼。在第2根和第4根固定架上分別安裝鏈碼控制箱和儀表保護箱，離地面1000mm，方便接線和鍵盤操作。

3.4 電氣連接

（1）四只稱重傳感器接入接線盒，切記不要剪短傳感器信號線，引出一條總線進入儀表積算器稱重傳感器端子，把速度傳感器接入儀表積算器相應的端子，接入220V電源。

（2）所有接線都應該送入機殼內部相應接線端，做到防水、防塵，避免使用有接頭的導線。

（3）稱重傳感器信號線和其它信號線應與電源線分開敷設，不可穿在同一導線管內，以避免產生感應電。

（4）所有的機殼和導線管要進行接地，接地電阻小于4Ω。

（5）通電測量單只稱重傳感器的輸出電壓分別為7.0mV、7.4mV、6.9mV、6.8mV，調整水平至每個傳感器輸出一致均為7.0 mV，最終達到受力均勻。

4 改造后效果驗證

4.1 建立測試周期

皮帶秤系統安裝后，應先建立校準周期，輸入基本參數：

（1）皮帶長度（L）：在皮帶上做一標記作為起點，然后用鋼卷尺分段連續測量至所標起點止，這種測量方法可精確至±0.3m，測得S302皮帶長度為573.1m；

（2）皮帶圈數與試驗時間：皮帶圈數3圈，用秒表測得3圈試驗時間為803秒，自動建立校準周期完成后，儀表顯示最大帶速2.14m/s；

（3）鏈碼校準常數：鏈碼規格50kg/m，圈數3，皮帶周長573.1m，用公式計算得出85.965t。

4.2 零點校準

在儀表正確建立測試周期后進行自動零點校準，運行3圈后會出現累計值和誤差值，如果誤差值超出最大允許誤差，則要改變零點，重新校準，否則不改變零點，重復進行3次，驗證零點穩定性。現場試驗結果顯示，在未改變零點后進行3次測得相對誤差≤0.01%。

4.3 間隔校準

停止皮帶，打開藏箱鏈碼，一人牽鏈碼，一人點控放鏈碼，固定鏈碼后，開啟皮帶，待速度穩定后開始間隔校準，同樣，誤差如超差改變間隔值重新校準。現場試驗結果顯示，在未改變間隔后進行3次測得相對誤差≤0.03%。

4.4 實物比對

S302安裝投入使用一個月后，用焦炭實物比對，汽車過磅凈重合計為378.52t，經S302電子皮帶秤過磅重量為377.85t，相對誤差為-0.18%，在誤差允許范圍內。

從以上校準比對結果顯示，S302電子皮帶秤改造主要有以下明顯效果：

（1）秤體、儀表控制器、速度傳感器安裝位置改后，使維護保養工作更方便、更安全。

（2）組裝鏈碼改為藏箱式卷揚鏈碼大大減少鏈碼校準時消耗的人力和時間。

（3）速度傳感器與滾筒連接方式由硬鏈接改為軟連接，減輕連接套的磨損，運行速度波動極小，有效保證皮帶秤測速精度。

（4）秤架區域的輸送機支架用槽鋼支撐加固，減少振動，提高計量數據準確性。

5 結束語

S302電子皮帶秤通過這次改造，設備維護簡便、運行穩定、故障率低，為煉鐵生產提供更準確可靠的數據。隨著科學的進步發展，自動化水平的提高，遠程控制鏈碼、自動校準、自動診斷故障功能不斷完善。

參考文獻：

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