散狀物料計量裝置——陣列式皮帶秤

　　摘要：散裝物料的計量，尤其是在輸送過程中同步計量，一直是儲運專業(yè)的重要研究課題之一。皮帶秤是最常用的計量器具，但傳統(tǒng)的皮帶秤對稱量精度無法準(zhǔn)確的保持，往往造成原料成本的不必要增加。陣列式皮帶秤則能很好的改善這一問題，本文主要對陣列式皮帶稱的結(jié)構(gòu)、原理和特點進(jìn)行介紹。

　　關(guān)鍵詞：散狀物料計量  陣列式皮帶秤  陣列式皮帶秤遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)

　　現(xiàn)代物流中，散狀物料（煤炭、礦石等）的準(zhǔn)確計量一直是個困擾供需雙方的世界性難題。這類物資的轉(zhuǎn)移，裝、卸、輸送多采用皮帶輸送機，稱重計量需在輸送過程中進(jìn)行。最方便、最實用的計量器具當(dāng)屬“皮帶秤”，它可以實現(xiàn)在物料輸送的過程中同步地進(jìn)行稱重計量。

　　但由于皮帶秤屬于連續(xù)累計自動衡器，其稱重原理和使用中存在的問題，使得其計量準(zhǔn)確度較低。更為關(guān)鍵的是實際使用中的皮帶秤難以長期穩(wěn)定地保持0.5%級準(zhǔn)確度,使用中的誤差甚至高達(dá)1～5%。所以在國際、國內(nèi)貿(mào)易中水運散狀貨物的計量通常采用“水尺計重”法。

　　“水尺計重”是一種原始的計量方法。影響水尺計重精度的因素很多，如船舶變形、風(fēng)浪、視覺誤差等，由此帶來的誤差也是驚人的。

　　有資料統(tǒng)計：一艘5萬噸的貨輪吃水誤差1cm，貨物誤差高達(dá)200t以上。如此大的計量誤差，嚴(yán)重影響到企業(yè)的原燃料消耗指標(biāo)，給國家和企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

　　我國每年進(jìn)口鐵礦石5億噸以上，如按這個誤差計算，計量誤差將高達(dá)200萬噸、折合人民幣約3億元。

　　再說到鋼鐵廠內(nèi)部的物料轉(zhuǎn)移，皮帶秤更是必不可少的工具。隨著原燃料的價格不斷上漲、企業(yè)內(nèi)部的降本增效考核的力度越來越嚴(yán)。提高皮帶秤的精度和穩(wěn)定性就越發(fā)突出。

　　那么皮帶秤為何存在誤差大、穩(wěn)定性差的缺點呢？這源于皮帶秤屬于連續(xù)累計自動衡器，其稱重原理及使用環(huán)境的惡劣造成了上述結(jié)果。

　　1、傳統(tǒng)皮帶秤的誤差來源

　　皮帶秤為什么存在精度低、長期穩(wěn)定性差的問題，來源于其自身的稱重原理及使用環(huán)境帶來的影響。

　　皮帶秤的物理屬性是：皮帶作為稱量物的載體，秤體在皮帶的下方、稱量物在皮帶上面。

　　傳統(tǒng)的誤差公式：E相＝±2KdFp/nqa2，   式中  Fp—皮帶張力、K—皮帶效應(yīng)系數(shù)，是皮帶秤產(chǎn)生誤差的主要來源。

　　●皮帶張力是皮帶輸送的固有屬性，它隨驅(qū)動電機的功率、傾角、帶速、流量等參數(shù)以及環(huán)境溫、濕度等因素而變化。當(dāng)皮帶機托輥表面準(zhǔn)直性差時，會產(chǎn)生一個疊加于被測物體重力上的干擾力，影響皮帶秤的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。

　　●皮帶效應(yīng)是指皮帶的硬度、彈性等物理特性及截面形狀對稱重產(chǎn)生的效應(yīng)，它作用在秤架上、對皮帶秤的受力及力傳遞產(chǎn)生極大的影響。皮帶效應(yīng)隨時間、溫度、張力、流量及皮帶材質(zhì)、軟硬度、截面形狀而變化，對稱量結(jié)果影響很大，是皮帶秤長期穩(wěn)定性差的主要影響因素之一。

　　●溫度變化對傳感器的影響也是皮帶秤產(chǎn)生誤差的來源

　　三大影響因素導(dǎo)致皮帶秤的精度低、長期穩(wěn)定性差，制約了皮帶秤成為散狀物料準(zhǔn)確計量的工具。

　　皮帶秤自上世紀(jì)初發(fā)明以來，秤體的結(jié)構(gòu)形式鮮有大的突破。皮帶秤的精度與長期穩(wěn)定性也難有提高。

　　2、陣列式皮帶秤特色在哪里？

　　陣列式電子皮帶秤是一款精度達(dá)到0.2％的高精度電子皮帶秤。那么，作為高精度皮帶秤，它的特點有哪些呢？

　　首先，在結(jié)構(gòu)方面，陣列式是由兩組四托輥全懸浮式秤架排列組成的。即兩個14A型秤架組合而成。全懸浮結(jié)構(gòu)而非單杠、雙杠結(jié)構(gòu)，了解字面解釋即可，意為無需支撐的秤架，其設(shè)備質(zhì)量也因此減少了20%之多。極大地簡化了安裝時的工作量。而全懸浮式的直接承接式組合，自然，減少了很多移動件，從而不存在接觸支點的摩擦損壞等問題。同時，秤架的維修量也大大減小。

　　傳感器為四只拉式傳感器，該傳感器達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定性、靈敏度、過載保護等功能更強悍，基本滿足了絕大部分用戶的需求。

　　此外，陣列式電子皮帶秤還采用了現(xiàn)場數(shù)字轉(zhuǎn)換器，在稱重數(shù)據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場即刻進(jìn)行模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，保證信號傳輸?shù)母呔群透咝?，避免了信號失真?dǎo)致的計量誤差。

　　同時，該款設(shè)備還具備實時監(jiān)測跟蹤功能。可遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運作是否正常，是否出現(xiàn)故障部件，并能及時檢查故障所在，進(jìn)行維修或更換。皮帶的工作狀態(tài)也可實時監(jiān)控，多種方式保證計量的高穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度。

　　最后是溫度補償功能。創(chuàng)新性地在儀表內(nèi)部置入溫度傳感器，可有效避免現(xiàn)場溫度。的影響

　　3、陣列式皮帶秤介紹

　　陣列式皮帶秤以一種全新的皮帶秤誤差理論為基礎(chǔ)：將N個稱重單元連續(xù)排列、組成一個稱重陣列，極大地降低了皮帶張力帶來的影響。皮帶秤的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性指標(biāo)取得革命性的突破。

　　3.1、理論上的突破

　　陣列式皮帶秤基于一個新的皮帶稱重誤差理論——內(nèi)力理論。“內(nèi)力理論”：對于單個稱重單元存在有皮帶張力的影響，當(dāng)若干稱重單元組成一個稱重陣列、陣列內(nèi)部的皮帶張力影響力轉(zhuǎn)變成為系統(tǒng)內(nèi)部力，內(nèi)力的變化在系統(tǒng)內(nèi)此消彼長、對系統(tǒng)的影響幾乎為零。

　　該誤差理論跳出了傳統(tǒng)誤差理論的巢臼，使所有對皮帶秤誤差的認(rèn)識和解決方法產(chǎn)生了一個革命性的改變。在稱重陣列中，皮帶張力影響力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，物料流量的大小、溫度濕度變化等因素導(dǎo)致的皮帶張力變化對皮帶秤精度的影響甚微，從而實現(xiàn)了皮帶秤的高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性。

　　3.2 結(jié)構(gòu)上的革新

　　陣列式皮帶秤的稱重單元摒棄了傳統(tǒng)的杠桿系統(tǒng)，采用剛性直聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的“單點懸浮稱重平臺”。

　　這一結(jié)構(gòu)顛覆了傳統(tǒng)皮帶秤的傳力系統(tǒng)，徹底解決了“杠桿系統(tǒng)對準(zhǔn)確度的影響”的難題，系統(tǒng)穩(wěn)定性得以提高；該稱重平臺抗水平力、抗偏載性能極佳，大大降低了非垂直力和物料偏載對系統(tǒng)準(zhǔn)確度的影響；單元重量輕，實現(xiàn)輕松安裝。

　　3.3 關(guān)鍵技術(shù)的突破

　?。?）國內(nèi)首創(chuàng)“稱重傳感器溫度補償”技術(shù)

　　稱重傳感器使用前全部進(jìn)行48h以上的高低溫測試，測試的溫度曲線輸入計算機，根據(jù)現(xiàn)場溫度進(jìn)行補償修正，消除了溫度變化對皮帶秤長期穩(wěn)定的影響。

　?。?）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)。

　　作為貿(mào)易級的在線計量用秤，對皮帶秤的故障率有著極高的要求，同時對皮帶秤制造商的售后服務(wù)會有較高的要求。

　　將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于衡器產(chǎn)品上。系統(tǒng)通過GPRS和移動通訊網(wǎng)絡(luò)傳送客戶設(shè)備信息及總部指令，在公司總部與用戶設(shè)備之間實現(xiàn)互聯(lián)互通，對皮帶秤實行遠(yuǎn)程遙測、遙訊、遙控。

　　遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)通過對用戶設(shè)備信息的分析、判斷，實現(xiàn)皮帶秤故障早期診斷、預(yù)警、維修，解決服務(wù)瓶頸。

　　3.4多項超強的補償修正軟件

　　（1）張力補償軟件

　　根據(jù)各單元重量變化分布，對稱重陣列出、入口單元進(jìn)行補償，進(jìn)一步提高了陣列式皮帶秤的準(zhǔn)確度。

　　（2）皮帶效應(yīng)跟蹤軟件

　　對皮帶效應(yīng)的影響進(jìn)行持續(xù)跟蹤、補償，確保皮帶秤長期穩(wěn)定保持0.2%的稱量精度。

　?。?）溫度補償軟件

　　現(xiàn)場環(huán)境溫度變化時，依據(jù)稱重傳感器的溫度曲線進(jìn)行補償修正，確保皮帶秤長期穩(wěn)定性

　?。?）皮帶秤運行狀態(tài)跟蹤補償軟件

　?。?）線性修正軟件

　　采用拉格朗日曲線擬合技術(shù)對陣列式皮帶秤因流量不同所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行線性修正。

　　3.5超強的應(yīng)用功能

　?。?）故障早期自診斷功能

　　陣列式皮帶秤具有故障早期診斷功能，遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)的應(yīng)用可實現(xiàn)系統(tǒng)故障早期診斷、報警、單元切除和修復(fù)。

　　（2）智能除皮功能

　　陣列式皮帶秤通過智能判斷實現(xiàn)自動去皮。

　?。?）超強的記憶功能

　　陣列式皮帶秤可記錄皮帶秤的運行狀態(tài)、每一項操作、各項報警內(nèi)容，供分析故障時查詢。

　　4、 陣列式皮帶秤的特點

　　4.1準(zhǔn)確度指標(biāo)高于現(xiàn)行國際、國家標(biāo)準(zhǔn)

　　皮帶秤的準(zhǔn)確度等級無論是在國際法制計量組織（OIML）50#建議（R50）、還是在國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 7721-2008）中，最高等級均為0.5（準(zhǔn)確度誤差為0.5%），而陣列式皮帶秤的誤差，無論是在公司《QPS皮帶秤全性能測試系統(tǒng)》上N多次的測試、還是在計量技術(shù)機構(gòu)的多次檢測以及眾多用戶使用中實測的結(jié)果，均達(dá)到0.2%級準(zhǔn)確度等級。

　　4.2耐久性指標(biāo)好

　　耐久性指標(biāo)的高低是衡量皮帶秤長期穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)、是用戶最為關(guān)心的指標(biāo)，也是皮帶秤能否應(yīng)用于商貿(mào)級計量的關(guān)鍵。

　　針對影響皮帶秤耐久性指標(biāo)的因素—皮帶張力、非垂直力、振動等因素。在模擬皮帶秤使用現(xiàn)場極易出現(xiàn)的：皮帶張力變化、托輥沾料、帶速變化、水平力、振動等情況下進(jìn)行檢測，其準(zhǔn)確度指標(biāo)均能滿足0.2級要求。

　　4.3安裝和維護簡便、輕松

　　在內(nèi)力理論的支持下，陣列式皮帶秤稱重單元采用薄壁構(gòu)件、剛性直聯(lián)結(jié)構(gòu)、重量輕，安裝維護極為簡便、輕松；

　　4.4檢定方便

　　通常皮帶秤的檢定首推實物檢定，掛碼法由于不能體現(xiàn)皮帶張力對秤精度的影響，檢測結(jié)果不能反映皮帶秤的真實性能。但是，由于陣列式皮帶秤能有效地抑制皮帶張力對稱量精度的影響，使用掛碼方式即可以有效地檢測并反映秤的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性指標(biāo)，從而使得皮帶秤的檢定變得簡單了許多。

　　5“遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)”介紹

　　隨著用戶不斷地增多、市場地域不斷地擴大，提供快捷及時的售后服務(wù)就成為皮帶秤制造商與用戶共同關(guān)心的一個問題。制造商如何為用戶提供及時、快捷的售后服務(wù)，是件十分重要的工作。

　　通常用戶皮帶秤發(fā)生故障的處理流程是：通常情況下：用戶根據(jù)投入產(chǎn)出比判斷計量數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，再經(jīng)過檢定確定皮帶秤存在故障，通知制造廠；制造廠維修人員趕赴現(xiàn)場，檢查判斷故障原因、更換損壞部件、修復(fù)皮帶秤；其間需要經(jīng)驗豐富的維修人員，以及用戶的密切配合，耗時、費力、影響計量。

　　將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于皮帶秤故障檢測和售后服務(wù)，率先推出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的—陣列式皮帶秤遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)。系統(tǒng)通過GPRS利用無線網(wǎng)絡(luò)將用戶皮帶秤和公司服務(wù)器連接，定時掃描用戶設(shè)備終端、讀取并存儲數(shù)據(jù)；由專家系統(tǒng)進(jìn)行分析，作出每臺設(shè)備工作狀態(tài)檢測報告。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備有故障先兆、則發(fā)出故障預(yù)警；若易發(fā)生故障則進(jìn)行故障分析并給出處理意見，指導(dǎo)就近及時維修。

　　陣列式皮帶秤遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)不但可實現(xiàn)故障預(yù)警、快速維修，解決了皮帶秤制造商售后服務(wù)的瓶頸問題，還可以實現(xiàn)皮帶秤無人值守、防作弊預(yù)警。

　　同時還可以接入企業(yè)的ERP系統(tǒng)，用于企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)調(diào)度管理，適隨時掌握即時計量數(shù)據(jù)、跟蹤貨物的裝卸存及計量誤差。