電子皮帶秤動態循環鏈碼的配置與應用

電子皮帶秤承重裝置的秤架結構主要有雙杠桿多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式4種。雙杠桿多托輥式和懸浮式秤架的電子皮帶秤計量段較長，一般為2～8組托輥，計量準確度高，適用于流量較大、計量準確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。

      稱重顯示器主要有數字顯示和漢字顯示兩種，漢字顯示為數字顯示的升級產品。

      稱重顯示器有累計和瞬時流量顯示，具有自動調零、半自動調零、自檢故障、數字標定、流量控制、打印等功能。

      漢字顯示除此之外還能顯示速度。漢字顯示在操作時有功能顯示，能更好的幫助使用人員操作。

      電子皮帶秤，由秤架，測速傳感器，測重傳感器，電子皮帶秤控制顯示儀表等組成，能對固體物料進行連續動態計量。

      電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機架上，當物料經過時，計量托輥檢測到皮帶機上的物料重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。速度傳感器直接連在大直徑測速滾筒上，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。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。

      種類

      按不同的著眼點電子皮帶秤可以有多種的分類方式。

      按結構分

      A1：按制造皮帶秤時是否已同時把皮帶輸送機制作成一體化結構可分為：嵌裝型皮帶秤（A1-1）和整機型皮帶秤（A1-2）。

      嵌裝型皮帶秤與其配套的皮帶輸送機可以不是同時設計制造的。通常皮帶秤廠商要到用戶現場把稱重單元（包括稱量臺與稱重傳感器）嵌裝于往往由用戶另行置備的皮帶輸送機的機架上共同組成稱重系統。整機型皮帶秤所需的輸送機，包括輸送機架、滾筒與托輥、輸送皮帶、驅動電機等等，已與皮帶秤稱重用零部件設計制造成一體化結構，其輸送機長度一般比嵌裝型的要來得短。

      A2：按皮帶秤的承載器型式可分為：稱量臺式皮帶秤（A2-1）和輸送機式皮帶秤（A2-2）。

      稱量臺式皮帶秤的承載器只包括部分輸送機。此類皮帶秤作為皮帶輸送機的一部分，與皮帶輸送機一起輸送物料。輸送機式皮帶秤的承載器是一臺完整的輸送機。此類皮帶秤自身具有動力，能獨立輸送物料。

      應注意，雖然輸送機式皮帶秤與整機型皮帶秤都自帶輸送機及其動力，但切莫把兩者混為一談；嵌裝型皮帶秤與稱量臺式皮帶秤的概念也并非*等同。輸送機式皮帶秤一般都是整機型皮帶秤；但稱量臺式皮帶秤，可以是嵌裝型的，也可以是整機型的，這兩種類型都很常見。具有稱量臺的整機型皮帶秤的承載器是稱量臺及恰運行于其上的那一段皮帶，而不是一臺完整的輸送機。承載器型式的不同直接跟稱重傳感器的容量有關，同樣是整機型皮帶秤，承載器為稱量臺或輸送機選擇稱重傳感器的容量的計算公式就不一樣。

      在稱量臺式皮帶秤中，置于稱量臺（又稱為秤架、秤框或秤臺）上的托輥稱為“稱重托輥”，而安裝于輸送機架縱梁上的則稱為“輸送托輥”，其中靠近稱重托輥的前后各一組輸送托輥又特稱為“秤端托輥”。物料重力的傳遞途經為：輸送帶→稱重托輥→托輥支架→稱量臺→稱重傳感器。而在輸送機式皮帶秤中，物料重力的傳遞途經為：輸送帶→托輥與滾筒→輸送機架→稱重傳感器。

      A3：按稱重傳感器對于承載器（以及加于其上的物料）的支承方式可分為：直荷式皮帶秤（A3-1）和杠桿式皮帶秤（A3-2）。

      直荷式皮帶秤的承載器的重量全部由稱重傳感器（一個或幾個）支承。而杠桿式皮帶秤的承載器的重量由稱重傳感器與作為支點的零部件(如：十字或X形片、橡膠耳軸等)共同承受，承載器相當于杠桿，承載器及物料的重力作用線到支點的距離為動力臂，稱重傳感器對承載器支承力的作用線到支點的距離為阻力臂。除了特殊需要外，杠桿式皮帶秤的阻力臂一般都長于動力臂，因此稱重傳感器僅受到了部分載荷；而直荷式皮帶秤受到的是未經縮小的載荷作用力。

      承載器為稱量臺的杠桿式皮帶秤又可分為單杠桿式和雙杠桿式，后者的稱量臺分為兩截，做成相向安裝的成對杠桿。

      以上各種結構類型系依照不同的角度來分類的。實際上任何一臺皮帶秤都會綜合不同分類的特征，從而形成眾多的品種。例如，既具有（A2-1）特征、又具有（A3-1）特征的“稱量臺-直荷式”秤，通常稱之為稱“懸浮式”秤；兼具（A2-2）和（A3-2）兩者特征的“輸送機-單杠桿式”秤通常稱之為“懸臂式”秤；將具有（A2-2）特征的整臺輸送機全部置于裝有稱重傳感器的底座之上，就又同時具有了（A3-1）的特征，這種“輸送機-直荷式”可以稱呼為“臺基式”。

      A4：按稱重托輥數量的多寡可分為：單托輥皮帶秤（A4-1）和多托輥皮帶秤（A4-2）。雙杠桿式的稱重托輥數一般都成偶數，而其它型式的稱重托輥可以是偶數，也可以是奇數。

      A5：按稱重傳感器的安裝位置可分為：低架皮帶秤（A5-1）和高架皮帶秤（A5-2）。

      稱重傳感器的彈性體上下兩端各有一個受力點，其中一點跟承載器相連，另一點則跟地面（直接或間接）相接的固定構件相連。跟固定構件相連點的位置在輸送機架縱梁上方的為高架秤，而該點在縱梁下方的為低架秤。高架秤維修、更換傳感器較為方便，但常需配制龍門架，使用的鋼材較多。這些年傳感器的質量有了提高，高架秤已不多見。

      A6：按輸送帶驅動電動機的安裝位置可分為：前驅動皮帶秤（A6-1）和后驅動皮帶秤（A6-2）。

      通常，我們把靠近物料進入處稱為輸送機尾部，把物料輸離處稱為頭部。正程皮帶從尾部向頭部行進，回程皮帶由頭部向尾部折返。習慣上，把靠近頭部處叫做前方，靠近尾部處叫做后方。皮帶輸送機為前驅動方式時，頭輪為主動滾筒，尾輪為從動滾筒；皮帶輸送機為后驅動方式時，尾輪為主動滾筒，頭輪為從動滾筒。

      按帶速分

      分為：單速皮帶秤（B-1）、多速皮帶秤（B-2）和變速皮帶秤（B-3）。其中，多速皮帶秤可以在預定的幾種快慢不同的帶速中換檔，而變速皮帶秤則能在一定的速度范圍內無級變換。以上皮帶秤若在使用中只用其中一種固定的設計帶速，又稱為恒速秤；若在使用中會需改變料流量而在其設計帶速范圍內調節的，又稱為調速秤。

      按給料分

      分為：喂料皮帶秤（C-1）和拖料皮帶秤（C-2）。前者，料倉中的物料不與輸送帶直接接觸，而是經由另外的給料裝置（如振動給料機、圓盤給料機、星型給料機等）陸續喂送到輸送帶之上。后者，料倉中的物料直接壓在輸送帶上，在輸送帶運行時將物料拖出。

對于拖料秤（C-2），須采用變速秤（B-3）改變輸送帶運行速度來調節物料流量。對于喂料秤（C-1），一般以調節給料裝置的喂料速度來改變物料流量，可以采用適宜帶速的皮帶秤[多用（B-1），間或也可用（B-2）、（B-3）] ；必要時也可以對給料裝置的喂料速度和輸送機運行速度兩者同時調節。

      按用途分

      分為：計量皮帶秤（D-1）和定量皮帶秤（D-2）。前者，以獲得所稱物料的連續累計重量為主要目的；后者，又稱配料秤，以控制所稱物料的重量流量為主要目的。

      注意：同樣的用途可采用不同的結構，同樣的結構也可擔當不同的用途。計量秤常為嵌裝型的，但整機型也能承擔；配料秤多數是整機型的，但嵌裝型也并非不能用。結構（A）是在制造前就需設計確定的，而用途（D）卻可能是后天賦予的。一臺衡器在制造裝配時也許還未知其預期的用途，但不能不先了解其機械結構。因而不宜用“計量秤”來稱呼嵌裝型秤，或用“配料秤”來稱呼整機型秤，以避免造成溝通雙方理解上的不一致。

      組成部分

      電子皮帶秤的基本組成主要包括：⑴ 皮帶輸送機及其驅動單元（雖然嵌裝型皮帶秤的廠商一般不予提供，但若無它皮帶秤是不完整的，就沒法正常工作。）、⑵ 稱重單元、⑶ 測速單元、⑷ 信號采集、處理與控制單元。

      對于輸送機式皮帶秤，其整臺皮帶輸送機就是承載器；對于稱量臺式皮帶秤，其稱量臺和稱重托輥以及恰運行到其上方的那段輸送皮帶構成了承載器。

稱重傳感器是將被稱物料的重力轉換為模擬或數字電信號的元件。稱量臺與稱重傳感器的組合常被叫做稱重單元。

      作為動態計量器具的電子皮帶秤，用來測量被稱物料運行速度的測速傳感器也是保證計量準確度重要元件。

      信號采集、處理、與控制單元是用以接收、處理傳感器輸出的電信號并以質量單位給出計量結果，以及完成其它預定功能的電子裝置。它可以是單獨的一塊儀表（例如“動態稱重顯示控制器”），也可以由幾個獨立的部分共同組合而成（例如，分離的傳感器激勵電源裝置、放置現場的信號采集器以及放置中央控制室的積算器和上位計算機等）。為了敘述方便，本卷教程常會把信號采集、處理、與控制單元（無論是單一的或者組合的）簡稱為“顯控裝置”。

      表達意義

      稱量長度（L）的物理含義是：物料通過皮帶秤時，對稱量產生等效影響的那一段長度。相當于物料在該段長度的區域時，其重量全部傳遞給了稱重傳感器（及支點）；而當物料在該段長度的區域之外時，稱重傳感器（及支點）未受物料的重力作用。

      對于輸送機式承載器皮帶秤，在其正程皮帶上的物料之全部重量都通過傳力機構傳遞給了稱重傳感器（及支點），因此稱量長度就等于其頭尾輪中心距。

對于稱量臺式承載器皮帶秤，物料從進入后秤端托輥直到離開前秤端托輥的過程中，稱重傳感器都會受到物料重量的作用；甚至在兩秤端托輥之前后各3~5個托輥間距內的皮帶跳動和張力變化都會對傳感器產生影響，因此這一區段被叫做稱重域。但物料并非在稱重域內任何位置把其重量*傳遞給了傳感器，當物料還沒到達*個稱重托輥之前或已駛離末一個稱重托輥之后，物料重量是由稱重托輥與秤端托輥共同承受的，而秤端托輥受到的力并不傳遞給傳感器（及支點）。稱量長度與稱重域不是同一個概念，而是指物料在皮帶秤的該段長度內把重量全部傳遞給了傳感器，因此也被叫做等效稱量段。OIML R50對于稱量臺式承載器皮帶秤的稱量長度的描述是：“對于多托輥皮帶秤，是稱量臺兩端稱重托輥的距離L0加上該托輥與相鄰秤端托輥的距離La 和Lb的各一半；對于單托輥皮帶秤，其稱量長度為前后兩秤端托輥距離L1的一半。”

      事實上不難推導出更為簡明的統一表達式：“前、后兩秤端托輥的距離與前、后兩稱重托輥的距離（對于單托輥皮帶秤L0= 0）之和的一半，即 1/2 （L1+L0）。”

      注：L= 1/2La+L0+ 1/2Lb = 1/2La+ 1/2L0+ 1/2L0+ 1/2Lb = 1/2 （La+L0+Lb）+ 1/2L0 = 1/2 （L1+L0）

      維護檢測

      因為皮帶秤是動態稱重，現場工作狀態經常變化，實際上是皮帶在不斷變化。盡管皮帶輸送機都裝有恒定皮帶張力的自動調節裝置，但這種自動調節裝置只能減少皮帶張力變化而不能使之不變。所以電子皮帶秤必須定期檢驗才能維持稱量準確度。皮帶秤動態稱量時有兩個重要指標，一是動態零點（使用零點Zero），二是稱量量程，有的國家叫跨度，也有的國家叫間隔（Span）。影響電子皮帶秤稱量主要因素還是動態零點的變化，國家檢定規程中的3min短期零點穩定性，和3h長期零點穩定性的檢定時間，是不適合使用中維護考核標準，結合生產過程中實際情況，為了便于日常維護動態零點應以8h、24h或7天為考核周期。日本大和（yamato）株式會社規定CS-EC系列S1型皮帶秤，一般1~7天檢查皮帶秤動態稱重零點，其誤差不得過該秤的允許值。國產化稱重儀表已具有動態自動置零和零點跟蹤功能，國外已研制成功動態自動跟蹤去皮重的方法。

      秤架上積塵，傳遞部分不靈活也能造成零點變化。所以，必須加強現場維護。電力系統規定電子皮帶秤實物檢驗周期，各地區不統一。有10天、15天、30天這種不切實際的硬規定迫使人們弄虛作假。現場調查結果是，規定10天檢驗一次的單位基本是一個月檢驗二次做假報表一份。規定15天檢驗一次的是一個月檢驗一次，做假報表一份。遇上雨雪天氣或狀態性檢修也就不檢驗了。既要維持電子皮帶秤稱重準確度，又要結合現場實際情況，不調整系數（量程）周期為30～40天。筆者認為這一指標比較適合皮帶秤使用周期的實際情況。如果是采用模擬載荷檢驗裝置（滾動鏈碼、循環鏈碼等）檢驗，必須經實物檢驗修正后進行檢驗，修正后的使用周期為3～6個月，沒有通過修正的檢驗裝置不能作為標準器具。檢驗時標準物料不得過三個轉換點。轉換點太多不能保證標準煤不多不少地經過皮帶秤稱量段。且秤架的安裝位置也不合適。給循環鏈碼提供一個準確的修正系數都困難。

      循環鏈碼

      循環鏈碼是一種新型模擬載荷試驗裝置。它主要由標準質量循環碼塊組成的碼塊鏈條、鏈碼托輥及支架、主輔升降系統、稱重傳感器、位移傳感器、校驗累計器及控制系統組成，如圖10-10所示。

      循環鏈碼是由數百個標準質量碼塊連接成的閉合鏈條（見圖10-11），標準質量碼塊為精密鑄鋼件，用數控機床加工，其主要性能指標為：

      適應帶寬范圍： ≤3m；

      適應帶速范圍： ≤4m/s；

      適應皮帶機傾角： 0°耀18°；

      適應皮帶機槽型角： 0°耀35°

      輸送量測量范圍： <10000t/h；

      碼塊鏈條數量： 1耀6；

      碼塊鏈條長度： 通常為21m；

      每米質量： 10kg/m，20kg/m，30kg/m，

      40kg/m，50kg/m等；

      每米質量誤差： 優于±0.05%；

      升降系統行程： 800耀1400mm；

      升降系統功率： 5耀10kW根據具體參數

      由設計確定；

      信號傳輸距離： ≤1000m；

      校驗皮帶秤的總不確定度： 優于0.1%；

      防護等級： IP54。

      圖10-10 循環鏈碼結構示意圖

      1、支架；2、碼塊鏈條；3、皮帶秤的承載器；4、稱重傳感器；5、升降系統；6、皮帶；

      7、地面；8、檢驗累計器；9、位移傳感器；10、電控箱

      圖10-11 在皮帶上方的兩條標準質量循環碼塊

      試驗時，啟動皮帶機，操作升降系統工作使碼塊鏈條在下降狀態，部分碼塊自動降落在安裝承載器稱量長度及其附近的皮帶上，碼塊隨著皮帶的移動循環通過稱量長度，碼塊的重量作用在稱量長度上，皮帶秤累計器得到循環鏈碼通過承載器的累計重量。與此同時，檢驗累計器也累計循環鏈碼作用在稱量長度的重量，因模擬載荷檢驗裝置本身的總不確定度優于0.1%，將檢驗累計器的累計值與皮帶秤累計器累計值進行比較，就可以確定皮帶秤累計器累計值誤差，從而完成試驗工作。當升降系統工作在提升狀態時，循環鏈碼自動提升離開皮帶，整個試驗工作結束。稱重傳感器是用來測量通過稱量長度的碼塊重量，位移傳感器測量皮帶運行速度。選取校驗量程點時，一般選在皮帶秤大稱量規格（QH）的60%或常用流量為宜。

      2003年5月實施的《連續累計自動衡器（皮帶秤）（JJG195—2002）》皮帶秤國家計量檢定規程中新增加的內容之一是：使用中檢驗應使用實際使用物料進行，對于難以經常使用物料進行使用中檢驗的皮帶秤，使用中檢驗可以使用模擬載荷裝置替代實際物料進行使用中檢驗。其條件是模擬載荷裝置的試驗結果必須是“按模擬載荷試驗的要求經物料試驗修正后的試驗結果”。并明確規定：“通常可用循環鏈碼等重復性達到0.1%的模擬載荷裝置對0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗；使用其他模擬載荷裝置對1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗。”

      10.7.2 測試數據［30，31］

      由于循環鏈碼試驗裝置于20世紀80年代初期開始在我國一些工廠使用，湖北大冶有色金屬公司研制了我國*臺循環鏈碼，用于解決皮帶秤試驗難以進行問題，同期黃石電廠采用3段不同重量的鏈塊組成的一條循環鏈碼，用于解決皮帶秤量程內多點試驗的問題。當國內北京市春海技術開發有限責任公司于20世紀90年代中期開始研制DCX型模擬載荷試驗裝置（即循環鏈碼）時，為了對其性能進行考核，確定其準確度及穩定性，1999年11月原電力部熱工計量測試中心在安徽省銅陵國家皮帶秤質量檢測中心進行該模擬載荷試驗裝置與物料試驗的比對試驗。2000年2月至10月又在江蘇常熟電廠、河南姚孟電廠進行比對試驗，同年12月以中國計量科學研究院為首的質量計量技術委員會電子皮帶秤試驗方法比對試驗小組又在江蘇常熟電廠進行皮帶秤與模擬載荷試驗裝置的比對試驗，所得結果見表10-4。

      試驗小組的基本結論是：皮帶秤物料試驗裝置的“大誤差”小于皮帶秤模擬載荷試驗裝置；而皮帶秤模擬載荷試驗裝置的“相對誤差大差值”和“相對誤差的實驗標準差”又優于皮帶秤物料試驗裝置。因此，皮帶秤物料試驗裝置和這種形式的皮帶秤模擬載荷試驗裝置（循環鏈碼）可以開展0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤的試驗。

電子皮帶秤動態循環鏈碼的配置與應用