陳翼飛

（神華粵電珠海港煤炭碼頭有限責(zé)任公司，廣東 珠海 519000）

對(duì)于碼頭運(yùn)輸企業(yè)來說，煤炭材料作為重要的生產(chǎn)原料具有較大的使用量。煤炭是一種重要的資源能源，在當(dāng)前國內(nèi)和全球能源緊張的情況下，煤炭?jī)r(jià)格逐年上漲，因此對(duì)于碼頭運(yùn)輸企業(yè)來說計(jì)量準(zhǔn)確對(duì)碼頭運(yùn)輸企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的影響，如果一旦出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致較大的供需貿(mào)易糾紛，同時(shí)也會(huì)提高企業(yè)的運(yùn)營成本。 因此，對(duì)于碼頭運(yùn)輸企業(yè)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(yùn)輸企業(yè)為研究對(duì)象，該企業(yè)過去采用皮帶秤對(duì)出廠煤進(jìn)行計(jì)量， 但該皮帶秤準(zhǔn)確度低而且穩(wěn)定性差，采用皮帶稱進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量會(huì)使數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，經(jīng)常會(huì)面臨計(jì)量異議問題。 進(jìn)而，研究學(xué)者提出可采用汽車衡的計(jì)量方式， 但該方法會(huì)增加企業(yè)的轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)輸成本。 為此，需尋找快速、準(zhǔn)確、低成本的計(jì)量方式。

1 傳統(tǒng)皮帶秤問題分析

針對(duì)采礦，化工等企業(yè)來說，大量散裝的物料進(jìn)、入場(chǎng)，轉(zhuǎn)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(dòng)態(tài)稱量裝置，其具有下列特點(diǎn)：第一，準(zhǔn)確度低。 根據(jù)國際法制計(jì)量組織有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，皮帶秤準(zhǔn)確度分為兩級(jí)，最高準(zhǔn)確度可達(dá)到0.5 級(jí)， 在國家標(biāo)準(zhǔn)中皮帶秤的最高準(zhǔn)確度為0.25 級(jí)，然而在實(shí)際使用時(shí)傳統(tǒng)皮帶秤無法達(dá)到較高準(zhǔn)確度等級(jí)，因此在新實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)中取消0.25 等級(jí)。 第二，皮帶秤的穩(wěn)定性較差，該裝置為動(dòng)態(tài)稱量裝置，其會(huì)受到外界因素影響，導(dǎo)致無法確保皮帶秤的安裝精度，長期穩(wěn)定性。 第三，安裝要求較高，皮帶秤的日常維護(hù)工作量較大，在安裝傳統(tǒng)皮帶秤的過程中對(duì)于工作人員的技術(shù)要求較高。 比如稱架準(zhǔn)直性好， 各個(gè)托棍間距高差應(yīng)當(dāng)控制在0.5mm 的范圍內(nèi)。除此之外，由于皮帶稱在使用時(shí)使用環(huán)境較差，一旦托棍存在粘料或偏心問題也會(huì)導(dǎo)致其表面高度產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響稱量準(zhǔn)確度。因此，為確保皮帶秤的準(zhǔn)確稱量，針對(duì)皮帶秤安裝維護(hù)來說要求是比較高的。

2 皮帶稱使用原理及結(jié)構(gòu)

三埃皮帶秤是由南京三公司團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的，并建有國內(nèi)首創(chuàng)高仿真性研究中心。 如圖1 所示。

圖1 三埃皮帶秤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

從原理上來看，陳列式皮帶秤是將多個(gè)稱量單元在皮帶機(jī)上采用順序串聯(lián)的方式構(gòu)建陣列，在整個(gè)系統(tǒng)中包含三個(gè)技術(shù)：第一，陣列式皮帶秤，可實(shí)現(xiàn)全新稱量誤差理論， 采用新型數(shù)學(xué)模型不同單元質(zhì)量比較，通過修正皮帶張力進(jìn)一步減少其對(duì)稱量產(chǎn)生的影響。 當(dāng)選擇八為單元數(shù)時(shí)，能夠減少80%的皮帶張力影響，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化可達(dá)到95%以上。第二，單點(diǎn)懸浮式?jīng)_浪平臺(tái)，能夠運(yùn)用工程力學(xué)原理，在結(jié)構(gòu)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(tái)中。由于該稱量平臺(tái)僅采用一個(gè)傳感器， 因此被稱為是單點(diǎn)懸浮式稱量平臺(tái)，該平臺(tái)與傳統(tǒng)的皮帶秤在設(shè)計(jì)方面上具有較大差異，其質(zhì)量是傳動(dòng)皮帶稱的15%左右，整個(gè)力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)合理，能夠放棄原有皮帶秤的彈簧片和橡膠軸承結(jié)構(gòu)，而采用剛性連接的方式，可顯著提升其單元穩(wěn)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(jié)構(gòu)形式，并且這種傳感器結(jié)構(gòu)獨(dú)特具有較強(qiáng)的抗水平力，并且傳感器的設(shè)計(jì)方式能夠改善稱量平臺(tái)結(jié)構(gòu)結(jié)合后的力學(xué)性能， 改善其動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)一步適應(yīng)皮帶秤的變動(dòng)負(fù)荷性。

3 三埃皮帶秤的特點(diǎn)分析

第一， 具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度， 當(dāng)單元數(shù)達(dá)到8時(shí)，皮帶秤實(shí)物標(biāo)定準(zhǔn)確度可持續(xù)達(dá)到0.25%，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)可達(dá)到0.1%的水平。 根據(jù)三埃公司自建的GPS皮帶秤全性能測(cè)試中心，通過皮帶秤仿真系統(tǒng)使其設(shè)計(jì)為具有帶速、流量、皮帶張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可用于皮帶秤現(xiàn)場(chǎng)高度模擬。 第二，抗皮帶張力影響，通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，皮帶張力對(duì)于稱量準(zhǔn)確度的產(chǎn)影響較小，尤其是在第四次測(cè)試時(shí)由912 kg 變到25 kg 變到538 kg 張力時(shí)，此時(shí)準(zhǔn)確度穩(wěn)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(duì)稱量準(zhǔn)確度的不良影響，進(jìn)而能夠使皮帶秤保持長期穩(wěn)定。第三，安裝性能要求低，由于傳統(tǒng)皮帶秤在稱量過程中對(duì)托棍面一致性要求高，要求其高度差應(yīng)當(dāng)控制在0.5mm 范圍內(nèi)，而事實(shí)上該操作無法實(shí)現(xiàn)，三埃皮帶秤能夠能夠降低安全要求， 通過肉眼滿足對(duì)應(yīng)的安裝需求，其對(duì)稱量準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響小。 由于采用多元式稱量方式且不同單元的質(zhì)量為70kg，在安裝時(shí)便于安裝，且無需過專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)即能夠使用戶自行進(jìn)行三埃皮帶秤安裝。 第四，托輥粘料維護(hù)量較小，在使用傳統(tǒng)皮帶秤稱量時(shí)，一旦存在托輥粘料的情況下其對(duì)稱重影響較大，而實(shí)際上，托輥很容易沾料并且無法及時(shí)清除，會(huì)導(dǎo)致皮帶秤稱量時(shí)其軸距都受影響。 在托棍粘料實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程中， 三埃皮帶秤無須處理并且其粘料對(duì)稱量準(zhǔn)確度的影響小，甚至無明顯影響，在皮帶秤維護(hù)時(shí)只需清除單元之間的灰塵，定期檢查托棍轉(zhuǎn)動(dòng)情況。

4 三埃皮帶稱在企業(yè)中的具體應(yīng)用分析

以本公司為例， 本公司四條裝船皮帶機(jī)均在導(dǎo)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(wěn)定性和準(zhǔn)確度，需要實(shí)時(shí)跟蹤皮帶秤零點(diǎn)，并開展實(shí)物校驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)比較確認(rèn)。原料從堆場(chǎng)上料之后通過校正倉進(jìn)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(yùn)輸過程中出現(xiàn)的流程問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。以一號(hào)皮帶機(jī)為例：皮帶周長2868 m，皮帶運(yùn)行速度為每秒4.35m/s，皮帶寬度為1.6 米。 實(shí)際校稱過程中，空稱校準(zhǔn)零點(diǎn)誤差不超過0.002，以每組50t 左右進(jìn)行3～4 組實(shí)物校驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校稱。通過中間校稱倉的出貨量與皮帶秤的出貨量相對(duì)比，偏差在0.1%～0.5%之間。 通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，該三埃皮帶稱在空稱狀態(tài)時(shí)具有較高的穩(wěn)定性。 通過實(shí)物比對(duì)結(jié)果分析， 由于實(shí)物校稱過程中影響因素多，控制不夠謹(jǐn)慎，因此會(huì)使三埃皮帶秤的實(shí)際測(cè)量存在一定誤差，但均未超過范圍值，可保持較高準(zhǔn)確度。

5 存在問題及優(yōu)化措施

第一，外界環(huán)境因素對(duì)于皮帶秤穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。 由于三埃皮帶設(shè)計(jì)師無通梁結(jié)構(gòu)，在皮帶秤投入使用之后， 其穩(wěn)定性會(huì)受到外界風(fēng)雨因素的影響，為此需要在秤體位置增加鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)通梁，使其獲得良好的稱量效果。 第二，外界溫度對(duì)于機(jī)柜穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，由于在夏季高溫情況下機(jī)柜內(nèi)部運(yùn)行溫度較高，經(jīng)常會(huì)面臨死機(jī)故障問題，因此可增加一臺(tái)機(jī)柜單強(qiáng)制降溫，進(jìn)而確保在高溫季節(jié)時(shí)皮帶秤能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。 第三，為解決皮帶秤實(shí)物檢定過程中流量不穩(wěn)定問題，可在皮帶中增加立式儲(chǔ)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(shí)候保持流量穩(wěn)定， 避免較大較小流量所導(dǎo)致的微小偏差，從而無法達(dá)到測(cè)量精準(zhǔn)度。

6 結(jié)語

總而言之，對(duì)于碼頭運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)廠原料計(jì)量時(shí)其準(zhǔn)確度對(duì)于原料供應(yīng)商以及企業(yè)具有十分重要的意義，投入使用三埃皮帶秤之后，企業(yè)耗費(fèi)大量人力，物力來實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶秤長期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該皮帶秤具有良好的準(zhǔn)確度以及長期穩(wěn)定性。 針對(duì)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?yàn)槠渌固?、煤炭等一些散狀物料?jì)量應(yīng)用起到良好的示范效果。