三埃皮帶秤應用的問題和措施研究

陳翼飛

（神華粵電珠海港煤炭碼頭有限責任公司，廣東 珠海 519000）

對于碼頭運輸企業來說，煤炭材料作為重要的生產原料具有較大的使用量。煤炭是一種重要的資源能源，在當前國內和全球能源緊張的情況下，煤炭價格逐年上漲，因此對于碼頭運輸企業來說計量準確對碼頭運輸企業經濟效益具有重要的影響，如果一旦出現計量不準，將會導致較大的供需貿易糾紛，同時也會提高企業的運營成本。 因此，對于碼頭運輸企業來說目前急需解決出廠出廠煤稱量問題。本研究中以某碼頭運輸企業為研究對象，該企業過去采用皮帶秤對出廠煤進行計量， 但該皮帶秤準確度低而且穩定性差，采用皮帶稱進行數據測量會使數據不準確，經常會面臨計量異議問題。 進而，研究學者提出可采用汽車衡的計量方式， 但該方法會增加企業的轉運和運輸成本。 為此，需尋找快速、準確、低成本的計量方式。

1 傳統皮帶秤問題分析

針對采礦，化工等企業來說，大量散裝的物料進、入場，轉移需通過皮帶來完成輸送，因此皮帶秤的稱量效率、成本具有十分重要的意義。 由于皮帶秤是動態稱量裝置，其具有下列特點：第一，準確度低。 根據國際法制計量組織有關標準，皮帶秤準確度分為兩級，最高準確度可達到0.5 級， 在國家標準中皮帶秤的最高準確度為0.25 級，然而在實際使用時傳統皮帶秤無法達到較高準確度等級，因此在新實施的國家標準中取消0.25 等級。 第二，皮帶秤的穩定性較差，該裝置為動態稱量裝置，其會受到外界因素影響，導致無法確保皮帶秤的安裝精度，長期穩定性。 第三，安裝要求較高，皮帶秤的日常維護工作量較大，在安裝傳統皮帶秤的過程中對于工作人員的技術要求較高。 比如稱架準直性好， 各個托棍間距高差應當控制在0.5mm 的范圍內。除此之外，由于皮帶稱在使用時使用環境較差，一旦托棍存在粘料或偏心問題也會導致其表面高度產生變化，進而影響稱量準確度。因此，為確保皮帶秤的準確稱量，針對皮帶秤安裝維護來說要求是比較高的。

2 皮帶稱使用原理及結構

三埃皮帶秤是由南京三公司團隊設計的，并建有國內首創高仿真性研究中心。 如圖1 所示。

圖1 三埃皮帶秤的系統結構框圖

從原理上來看，陳列式皮帶秤是將多個稱量單元在皮帶機上采用順序串聯的方式構建陣列，在整個系統中包含三個技術：第一，陣列式皮帶秤，可實現全新稱量誤差理論， 采用新型數學模型不同單元質量比較，通過修正皮帶張力進一步減少其對稱量產生的影響。 當選擇八為單元數時，能夠減少80%的皮帶張力影響，通過結構優化可達到95%以上。第二，單點懸浮式沖浪平臺，能夠運用工程力學原理，在結構中采用薄壁和高梁方式， 利用單支撐梁傳感器作為支撐，可將兩組稱量托棍安裝在平臺中。由于該稱量平臺僅采用一個傳感器， 因此被稱為是單點懸浮式稱量平臺，該平臺與傳統的皮帶秤在設計方面上具有較大差異，其質量是傳動皮帶稱的15%左右，整個力學結構設計相對合理，能夠放棄原有皮帶秤的彈簧片和橡膠軸承結構，而采用剛性連接的方式，可顯著提升其單元穩定性。 第三，工字形稱量，傳感器是一種新型傳感器，其具有工字結構形式，并且這種傳感器結構獨特具有較強的抗水平力，并且傳感器的設計方式能夠改善稱量平臺結構結合后的力學性能， 改善其動態性能，進一步適應皮帶秤的變動負荷性。

3 三埃皮帶秤的特點分析

第一， 具有較高的測量準確度， 當單元數達到8時，皮帶秤實物標定準確度可持續達到0.25%，在實際檢測時可達到0.1%的水平。 根據三埃公司自建的GPS皮帶秤全性能測試中心，通過皮帶秤仿真系統使其設計為具有帶速、流量、皮帶張力調節系統，可用于皮帶秤現場高度模擬。 第二，抗皮帶張力影響，通過數據可以發現，皮帶張力對于稱量準確度的產影響較小，尤其是在第四次測試時由912 kg 變到25 kg 變到538 kg 張力時，此時準確度穩定可維持到0.067%三，埃皮帶特采用新型的誤差原理模型，能夠克服過去原有得幣的張力，對稱量準確度的不良影響，進而能夠使皮帶秤保持長期穩定。第三，安裝性能要求低，由于傳統皮帶秤在稱量過程中對托棍面一致性要求高，要求其高度差應當控制在0.5mm 范圍內，而事實上該操作無法實現，三埃皮帶秤能夠能夠降低安全要求， 通過肉眼滿足對應的安裝需求，其對稱量準確度產生的影響小。 由于采用多元式稱量方式且不同單元的質量為70kg，在安裝時便于安裝，且無需過專業技術團隊即能夠使用戶自行進行三埃皮帶秤安裝。 第四，托輥粘料維護量較小，在使用傳統皮帶秤稱量時，一旦存在托輥粘料的情況下其對稱重影響較大，而實際上，托輥很容易沾料并且無法及時清除，會導致皮帶秤稱量時其軸距都受影響。 在托棍粘料實驗模擬過程中， 三埃皮帶秤無須處理并且其粘料對稱量準確度的影響小，甚至無明顯影響，在皮帶秤維護時只需清除單元之間的灰塵，定期檢查托棍轉動情況。

4 三埃皮帶稱在企業中的具體應用分析

以本公司為例， 本公司四條裝船皮帶機均在導料落料口附近20 m 左右位置，安裝三埃固定式皮帶秤，為分析該皮帶秤稱量的長期穩定性和準確度，需要實時跟蹤皮帶秤零點，并開展實物校驗，通過數據比較確認。原料從堆場上料之后通過校正倉進入裝船線，皮帶秤安裝位置距離裝船線落料口20 m 處，減少物料在運輸過程中出現的流程問題而導致數據不準確。以一號皮帶機為例：皮帶周長2868 m，皮帶運行速度為每秒4.35m/s，皮帶寬度為1.6 米。 實際校稱過程中，空稱校準零點誤差不超過0.002，以每組50t 左右進行3～4 組實物校驗的數據進行校稱。通過中間校稱倉的出貨量與皮帶秤的出貨量相對比，偏差在0.1%～0.5%之間。 通過數據可以發現，該三埃皮帶稱在空稱狀態時具有較高的穩定性。 通過實物比對結果分析， 由于實物校稱過程中影響因素多，控制不夠謹慎，因此會使三埃皮帶秤的實際測量存在一定誤差，但均未超過范圍值，可保持較高準確度。

5 存在問題及優化措施

第一，外界環境因素對于皮帶秤穩定性產生的影響。 由于三埃皮帶設計師無通梁結構，在皮帶秤投入使用之后， 其穩定性會受到外界風雨因素的影響，為此需要在秤體位置增加鋼結構保護通梁，使其獲得良好的稱量效果。 第二，外界溫度對于機柜穩定性產生的影響，由于在夏季高溫情況下機柜內部運行溫度較高，經常會面臨死機故障問題，因此可增加一臺機柜單強制降溫，進而確保在高溫季節時皮帶秤能夠實現穩定運行。 第三，為解決皮帶秤實物檢定過程中流量不穩定問題，可在皮帶中增加立式儲料器。 將其作為流量緩沖器其作用是在物料通過皮帶秤的時候保持流量穩定， 避免較大較小流量所導致的微小偏差，從而無法達到測量精準度。

6 結語

總而言之，對于碼頭運輸企業進廠原料計量時其準確度對于原料供應商以及企業具有十分重要的意義，投入使用三埃皮帶秤之后，企業耗費大量人力，物力來實現對皮帶秤長期穩定性實驗分析，進而發現該皮帶秤具有良好的準確度以及長期穩定性。 針對三埃皮帶秤在使用過程中存在的問題，提出有效的解決措施，能夠為其他焦炭、煤炭等一些散狀物料計量應用起到良好的示范效果。