0 引言

冶金行業中無論是鋼鐵行業還是有色金屬行業，幾乎都要與固體物料打交道，物料有的是原料，如礦石、煤、熔劑等;有的是半成品，如氧化鋁、煙塵(如氧化鋅)、焙砂等;有的是成品，如焦炭、選礦廠的精礦等。這些物料在生產過程中都需要進行瞬時K8凯发登录入口和累積K8凯发登录入口的檢測，以便用於過程監控和計量。因此，冶金行業是國內皮帶秤最早的一批用戶，曆來也是皮帶秤的應用大戶和重點行業。

皮帶秤不同於一般的儀器儀表，它是在皮帶輸送機輸送物料的過程中進行動態測量，因此使用效果不僅僅取決於皮帶秤本身的質量，還取決於皮帶輸送機的狀況以及維護校驗的條件和製度。在冶金行業使用的多數皮帶秤達不到使用要求，運行狀況不能令人滿意，特別是一些用於進出廠原料、成品計量和廠際間物料交接計量的要求高準確度計量的皮帶秤，往往因準確度過低令領導和維護人員一籌莫展。基於此，筆者在分析了冶金行業皮帶秤應用的特點和難點後，對國產皮帶秤應用技術的新發展、高準確度計量皮帶秤應用難點和可以采取的應對措施進行研究和探討。

1 冶金行業皮帶秤應用的特點
冶金行業皮帶秤應用的特點在於應用數量大、物料種類多且性能差別大、物料瞬時K8凯发登录入口覆蓋範圍大等。

(1)應用數量大。國內每一個大中型鋼鐵廠皮帶秤的應用數量都在數百台，而大中型有色金屬企業皮帶秤的應用數量稍少，大致在數十台至數百台之間，因此維護量非常大，維護人員往往顧此失彼，很難使每台皮帶秤都保持在最佳狀態。

(2)物料種類多且性能差別大
冶金行業固體物料的品種繁多，像礦石、精礦、石灰石、石英石、砂石、黏土、焦炭、煤、焙砂、煙塵、返料、水泥、氧化鋁、鋁粉、鋅粉等等，其性能差別非常大。粒度有的很大，如原礦的塊度可能達到數十厘米，單塊質量數十千克，而煙塵、煤粉的粒度多數在－200 目左右;含水量有的達到百分之十幾，如選礦廠產出的精礦，有的含水量低於0． 3% ，如焙砂、煙塵、煤粉，屬傾瀉性物料，容易產生粉塵;有的物料密度很大，如一些金屬的礦石和精礦堆密度達到 3 ～4 kg/cm 3 ，有的非常輕，如焦炭堆密度僅為 0． 4 ～0． 5 kg/cm 3 ;大部分物料為常溫，但有的物料溫度可超過 100 ℃，如未完全冷卻的燒結塊或焦炭。不同種類不同性能的物料，在稱量過程中遇到的難點不一樣，需要用不同的辦法解決。

(3)物料瞬時K8凯发登录入口覆蓋範圍大
雖然大多數物料的瞬時K8凯发登录入口測量範圍在每小時數噸、數十噸、數百噸的範圍內，但是也有每小時數千噸的超大K8凯发登录入口和每小時數十千克的超小K8凯发登录入口的應用，如臨海港口的鋼鐵廠卸礦碼頭有每小時數千噸的超大K8凯发登录入口，在有色金屬工廠濕法淨液車間的鋅粉添加有每小時數十千克的超小K8凯发登录入口。對不同的瞬時K8凯发登录入口測量範圍，更須采取不同的解決辦法。的瞬時K8凯发登录入口測量範圍，更須采取不同的解決辦法。

2 冶金行業皮帶秤應用的難點

冶金行業皮帶秤應用的難點在於皮帶輸送機的條件和運行狀況差、缺少校驗設施、故障查找困難、信息閉塞人才匱乏、運行準確度低等。

(1)皮帶輸送機的條件和運行狀況差
皮帶秤，特別是高準確度皮帶秤，一般對皮帶輸送機的條件和運行狀況要求比較高，如要求皮帶輸送機平直、長度不要過長或過短、皮帶傾角不要太大、托輥槽形角不要太大、皮帶柔性好、輸送機不帶卸料小車或卸料犁、皮帶運行不要跑偏、托輥對稱性好和潤滑良好等等。而在冶金行業，工廠裏實際運行的皮帶輸送機大都達不到上述要求，因為這裏設備的設計、選型、維護隻要滿足能輸送物料要求即可，根本不會考慮皮帶秤的運行要求。所以在很多冶金工廠，一些主要用於計量的皮帶秤往往安裝在以下條件下:有凹弧斷麵曲線(甚至有兩段凹弧斷麵曲線)的皮帶輸送機上;帶卸料小車的皮帶輸送機上;長度達數千米的皮帶輸送機上;皮帶嚴重跑偏的皮帶輸送機上;皮帶破損嚴重的皮帶輸送機上;托輥未定期潤滑不能轉動的皮帶輸送機上等等。皮帶秤在上述條件下運行，明顯先天不足。

(2)缺少校驗設施。皮帶秤的運行離不開校

驗設施，特別是準確度要求較高的皮帶秤，如果生產現場事先未作考慮，如未設置校驗料倉、卸料犁、卸料溜槽等，將給物料校驗帶來很大困難，而在冶金行業的生產現場，很難見到這一類的校驗設施。缺少校驗設施使生產現場物料校驗費時費力，最終會造成物料校驗間隔時間過長甚至長期不能進行物料校驗的情況。

(3)故障查找困難

皮帶秤是一種動態計量設備，故障率高，日常維護工作量大，管理好皮帶秤對維護人員的素質要求高，而且還需要經過多年實踐積累一定的經驗才可能從事皮帶秤故障查找等相關的維護工作。

(4)信息閉塞人才匱乏
長期在生產一線的員工，能得到參加技術培訓、技術交流的機會非常少，對皮帶秤的新產品和各種新技術了解較少，收集這些信息的渠道不暢通，信息閉塞。在生產現場，維護皮帶秤的員工大多數還要同時維護其他儀器儀表，因此對皮帶秤結構、安裝、維護、校驗有深入了解的人不多，處理故障的經驗較少，熟悉皮帶秤應用技術的人才匱乏，難以維持皮帶秤的正常運行，特別是對維護高準確度皮帶秤的正常運行會感到力不從心。

(5)運行準確度低
上述難點的存在，導致皮帶秤運行準確度低。筆者曾赴多個冶金工廠考察，有個企業曾一次列出多個皮帶秤應用現場，要求在投運 3 個月後驗收時能達到 1． 0% 的準確度。這說明，在此前現場運行的所有皮帶秤幾乎都達不到這一看起來不算太高的指標。
 

3 國產皮帶秤應用技術的新發展

針對前述特點和難點，國內皮帶秤廠商研發、應用了很多新技術和設備，如稱重傳感器信號分路輸出、新型秤架、“多計功能”累計器、克服皮帶張力影響的累計器、遠程專家係統、疊加式校驗法、外包服務等。

3． 1 稱重傳感器信號分路輸出

在多稱重傳感器的稱量產品中，傳統傳感器信號輸出以並聯方式傳送到稱重控製器，而江蘇某有限公司則以現場數字轉換器取代原有稱重傳感器接線盒。在現場數字轉換器中，每一路稱重傳感器信號獨立轉換為數字信號，然後將每路數字信號各自單獨傳送到稱重控製器。稱重控製器接收到的信號不再是多個傳感器信號的綜合，而是各自獨立的，從而可診斷出每一個稱重傳感器是否有故障(見圖 1) ［1］ 。分路輸出的優點是可對稱重傳感器進行故障自

診斷，提供“多計”累計器功能。
 

3． 2 新型秤架

雖然眾多的國內皮帶秤生產廠商仍沿用隸屬於某兒科技集團(Thermo Fisher Scien-tific)美國某公司各種類型的秤架，但近十幾年來，單個直接承重式秤架或組合式直接承重式秤架取代了各類杠杆式秤架，這已成為國內秤架發展的趨勢 ［2］ 。特別是一些實力較強、具有創新精神的國內皮帶秤主流廠家與用戶結合，近年來推出了較多的新產品，如各類直接承重式秤架、同一皮帶輸送機多台秤架的產品。為解決皮帶秤計量準確度低、長期穩定性差的難題，南京某有限公司開發了陣列式皮帶秤。陣列式皮帶秤是多組秤架排成一排，構成一個“陣列”。該公司以 1 隻稱重傳感器支撐 2 組稱重托輥作為 1 個稱重單元，8個稱重單元組合而成的陣列式秤架就有 16 組稱重托輥。在皮帶秤的物料試驗裝置上計算與比較各稱重單元的檢測值，采用數學模型修正皮帶

張力對稱重結果的影響。試驗結果證實:該秤架可減少 90% 以上皮帶張力的影響;實物檢定誤差可以長期達到 0． 25% ;可降低皮帶秤安裝要求，減小托輥黏料對測量結果的影響 ［3］ 

銅陵市某公司的“電子皮帶秤計量、校驗集成係統”，采用了精心安裝的 2 台多托輥懸浮式秤架，並開發了“物料棒碼疊加法”，可以在皮帶輸送機正常輸送物料的情況下，采用類似砝碼校驗的方法校驗皮帶秤，幾套試驗項目的檢定誤差優於 0． 3% ［4］ 。江蘇某有限公司在南京西壩煤碼頭輸煤係統安裝的稱重係統有 2 台多托輥全懸浮式秤架，帶物料疊加自校準裝置，準確度高，有自診斷功能。

3． 3 “多計功能”累計器

江蘇某有限公司將其專利“三計技術”應用於懸浮式電子皮帶秤，懸浮式秤架由4 個稱重傳感器支撐，每個稱重傳感器信號進入現場數字轉換器後以獨立信號方式轉換，然後將數據送到三計皮帶秤累計器裏組合成 3 台秤，即1 台 4 個傳感器組合的秤和 2 台 2 個傳感器組合的秤，再綜合速度傳感器的信號，經過累計運算得到 3 組累計量(1 組主累計量和 2 組輔累計量)及 3 組瞬時K8凯发登录入口。在該公司的“標準物料與正常輸送物料疊加法”的校驗係統裏，2 組皮帶秤秤架和 1 組料鬥秤可用三計皮帶秤累計器分別完成皮帶秤、料鬥秤控製器的功能及合作完成標準物料與正常輸送物料疊加法校驗的功能［5］ 。

3． 4 克服皮帶張力影響的累計器

前麵已經介紹南京某有限公司開發的“陣列式皮帶秤”，它可以通過數學模型修正皮帶張力對稱重結果的影響。江蘇賽摩電氣股份有限公司推出的高精度維穩皮帶秤技術，是在輸送機不同位置安裝多組皮帶秤秤架，每一組秤架所承受的張力不同，以首尾 2 組秤架 A、N為例，因為這 2 組皮帶秤秤架中皮帶軟硬度不同、皮帶張力不同，所以導致相同質量的物料通過這 2 組秤架時，累加器檢測到的物料質量不同，A 組秤架受力大於 N 組秤架受力，其差值稱為位置差。進一步的研究發現，A 組秤架與 N 組秤架位置差的大小反映了 2 組秤架上的皮帶參數的不一致，如皮帶的軟硬度不一致、皮帶的張力不一致等等，這些參數的不一致是影響皮帶秤長期穩定性的主要因素。因此，累加器利用位置差與皮帶性能參數的相關聯特性，間接檢測皮帶的軟硬度、皮帶的張力對稱量過程的影響，並有針對性地進行自動補償，以實現皮帶秤對皮帶特性參數的自檢測、自適應和自調整，從而保證皮帶秤的準確度和長期穩定性［6］ 。

3． 5 遠程專家係統

南京某有限公司在推廣陣列式皮帶秤的過程中發現，由於用戶對皮帶秤不熟悉、維護人員不夠專業，因此每當廠家技術人員離開現場後，一些應用中的小問題往往導致皮帶秤使用準確度降低甚至不能正常運行，這些問題隻靠廠家派人去現場解決，這種方式不是長久之計。為了解決用戶的困難，該公司推出了“皮帶秤遠程專家係統”，首先在用戶的陣列式皮帶秤上加裝帶 GPＲS 通信的 ＲTU(遠程終端單元)，然後通過該 ＲTU 連接公司總部的服務器，從而使公司總部的技術人員或外地出差的安裝調試人員通過電腦能讀取用戶皮帶秤的實時數據和曆史數據，將生產現場的皮帶秤始終納入專家係統監控之下，為專家係統提供分析數據，從而指導用戶操作和排除故障。

3． 6 疊加式校驗法

國內皮帶秤生產廠家一直在通過試驗尋找能真正替代物料試驗的校驗方法，安徽某公司推出“物料棒碼疊加法”，其前提是由廠家提供 2 台性能穩定的皮帶秤秤架 1、秤架 2，並按準直性校準要求裝好皮帶秤秤架，以保證安裝好的 2 台秤架性能一致。在秤架完成調零之後開始輸送一定數量的物料，要求 2 台秤架同一段時間累計值的顯示差值調整在要求的範圍內(如差值小於 0． 1% )

當皮帶機正常輸送物料時，可在秤架 1 上加掛棒狀砝碼，開始物料棒碼疊加法試驗;一段時間(試驗時間稍短時，應為皮帶運行整數圈)後試驗結束，記下 2 台秤架累計器的累計值並計算其差值;然後按砝碼校驗方法的公式計算調整係數K，2 台秤架均按該係數進行調整，試驗過程結束。現場運行數據表明，經過物料棒碼疊加法試驗並作出調整的皮帶秤，可以在現場用物料試驗進行驗證，通常可達到 0． 25% 的精度，從而初步證實物料棒碼疊加法可以在生產現場取代物料試驗 ［4］ 。

物料棒碼疊加法可以在正常物料輸送時完成皮帶秤的校驗工作，它不再需要單獨的物料試驗，因此受到用戶的普遍關注。該公司還提供了一種價格較低的方案，由 2 組單托輥直接承重式秤架外加臨近秤架的 2 組專用托輥，組成帶物料棒碼疊加法校驗係統的工藝計量秤，以滿足計量準確度在 0． 5% ～ 1． 0% 用戶。物料棒碼疊加法的特點是:2 組單托輥直接承重式秤架合而為一的計量方式優於傳統的雙托輥秤;雙秤稱量數據實時比對，超差可報警輸出;支持用物料棒碼

疊加法替代實物進行在線校驗。江蘇某有限公司的“標準物料與正常輸送物料疊加法”可對皮帶秤實施在線自校準，所謂“標準物料”，就是從被輸送物料中取出的部分物料，稱重檢測其質量值，在自校準時將此部分物料加入;所謂“疊加”，是將“標準物料”加到正常輸送物料之中。具體操作步驟如下:秤架調零;在物料正常輸送過程中，采用標準物料疊加到正常輸送物料之上;在累計器得到加入標準物料這段時間 2 台秤架的累計值;計算其差值;該差值應等於或非常接近“標準物料”的質量值;如果差值超過規定值，則按物料試驗的修正公式修改皮帶秤的滿值係數，至此完成在線自校準 ［5］ 。

3． 7 外包服務

近年來，國內皮帶秤生產廠家推出了一項新穎的為用戶服務的項目:外包服務。當用戶使用的皮帶秤數量較大時，皮帶秤的維護，特別是高準確度皮帶秤的維護就成了用戶很大的負擔，而像南京某有限公司等技術實力強的公司，在推出“遠程專家係統”的基礎上，還為用戶提供了包括通過互聯網對用戶的皮帶秤進行監控與現場服務相結合的外包服務。當皮帶秤出現故障時，可根據現場實際運行數據遠程進行分析，找出故障原因，提出解決方案，必要時再派人員進行現場服務 ［7］ 。
 

4 高準確度計量皮帶秤應用難點和應對措施

針對冶金行業皮帶秤應用的難點，國內皮帶秤生產廠家推出了如第 3 節所述的多項應用技術， 列出了針對高準確度計量皮帶秤的應用難點和可以采取的應對措施。當現場運行人員在皮帶秤應用碰到難點時，比如當“皮帶輸送機運行狀況差”時，可考慮采用新型秤架，特別是由 16 組稱量托輥組成的陣列式皮帶秤，克服皮帶張力影響的累計器可以應對皮帶輸送機運行狀況差所造成的皮帶張力變化大的不利稱重條件;當“缺少校驗設施”時，可考慮采用疊加式校驗法，因此也可采用新型秤架中的雙秤架和“多計功能”累計器;當“故障查找困難”時，可考慮采用稱重傳感器信號分路輸出、新型秤架、“多計功能”累計器和遠程專家係統，這

樣可實現稱重傳感器故障診斷、皮帶秤整機診斷和借助製造廠專業技術人員智慧的遠程專家係統進行診斷，還可以委托製造廠進行外包服務;當“信息閉塞人才匱乏”時，可考慮采用稱重傳感器信號分路輸出、“多計功能”累計器、遠程專家係統和外包服務，這樣可實現稱重傳感器故障診斷、皮帶秤整機診斷、借助製造廠專業技術人員智慧的遠程專家係統進行診斷和外包服務;當運行準確度低”時，則表 1 中所列的全部措施都可以采取，以綜合提高皮帶秤的運行準確度。

5 結束語

冶金行業使用的多數皮帶秤的運行狀況不能令人滿意，特別是一些要求高準確度計量的皮帶秤，用戶對照本文列出的皮帶秤應用難點和國產皮帶秤應用的最新技術，可以對症下藥找出提高冶金行業高準確度皮帶秤的方法

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