高精度直接承重式电子皮带秤在水泥行业的应用

铜陵上峰水泥股份有限公司是安徽铜陵市的一家民营企业，地处长江边，拥有一条日产5000吨的生产线，并拥有两个的货物运输码头。每个码头上各装有一条输送皮带，分别装有用于贸易结算的皮带秤。一个用于计量原煤的进货数量（购入量），另一个用于计量水泥熟料的出货数量（销售量）， 是企业的重要货物计量点，皮带秤计量的准确性和可靠性直接影响到企业的经济效益。所以选用品质优良、性能稳定和计量可靠的皮带秤非常重要。

这两条输送皮带长度很长（其中输煤皮带总长达1100米, 熟料皮带总长600米），受江边风大，且风向多变等多种的影响，用于这两条皮带的皮带秤的测量一直存在着精度不够、稳定性差、维护量大的问题，这个问题长期困扰着我厂，尤其是输煤皮带秤问题比较严重，给我厂的正常生产带来了很大麻烦。对此，公司领导高度重视，亲临现场视察，了解问题，听取操作人员反映的问题和提出的合理化建议。此前我们曾使用了国内外多家企业的皮带秤产品, 包括多托辊，全悬浮，双杠杆等各种不同类型的皮带称, 普遍存在性能不稳定，计量数值波动大, 重复性差，每次标定差异较大，不能满足贸易计量要求。

今年五六月份，我们在杂志上看到了介绍西门子皮带秤的文章，怀着试试看的态度，联系了西门子公司，邀请他们派员来现场查看情况，分析原因。

现场有两条宽一米的皮带, 我们希望他们能先解决输煤皮带问题，因为输煤皮带长(1100米),中间有几处接头，速度为2M/S，正常流量为400T/H，希望最大流量能满足700T/H的要求，精度满足0.5%的要求。如果输煤皮带的问题能够解决，熟料皮带的问题也会迎刃而解。西门子公司的技术人员很快到现场，通过现场观察，他们认为皮带输送机的工作状况可以满足西门子皮带称工作要求.结合实际情况，最终确认了西门子MMI双托辊高精度秤架集成BW500型积算仪和MD256脉冲式速度传感器的模块化电子皮带秤解决方案。

西门子的皮带秤秤架部分的设计是很具有特色，与一般常用的杠杆式秤架涉及不同，它采用了被称为“三无”的直接承重式秤架结构，即：无杠杆、无支点、无平衡重（如图1），也就是没有称重承载器。这种设计带来的好处是显而易见的：

在秤架上没有杠杆支点，没有可动部件，也不存在诸如支点磨损等问题。杠杆式秤架秤体大，水平面方向的表面积大，大面积积灰或散料堆积需经常清扫，否则会引起零点变化，而直接承重式秤架尺寸短小，水平方向的表面积更小，积灰和散料堆积量很小，引起零点变化也小，可无需经常清扫。

直承式秤架结构保证了物料的重量通过称量托辊组直接加在称重传感器上，皮重、料重一起称，所以秤架结构非常简单，重量也非常轻。

秤架结构不仅简单，对不同宽度皮带来说零部件的通用性也比较好，除了静态梁、动态梁的宽度相应变化外，其余部分几乎是一样的。同时，模块化设计结构大大减少了维修和更换备件的工作量和成本。

由于采用的是高精确度的三梁平行四边形称重传感器，其重复性是0.01%，非线性和滞后均为0.02%。这样的高精确度对于称重给料机的名义精确度0.25%来说不仅足够，而且还有余地。

MMI多托辊皮带秤为高精度型，秤架采用两个MSI单托辊秤架组成，因而配用4个称重传感器，在20%～100%量程范围内精确度指标为0.25%。

BW500是为皮带秤和称重给料机设计的功能强大的积算仪，真正的双PID功能可用于称重给料机的流量控制，可控制恒定载荷或给料量。它具有以下主要特点：

Ø 具有专利技术的双称重传感器（最多四个传感器）平衡功能，能排除不均匀侧向负荷的影响，不需传感器匹配机械平衡；

Ø 具有在线标定、批量处理、湿度补偿、倾斜补偿等功能；

Ø 双路PID调节功能，可以根据不同的工艺需要设定PID的响应时间和调节范围；

Ø 有效地解决传感器的特性匹配问题, 相比于外接电位器, 可以显著提高系统的长期稳定性。

西门子MMI皮带秤秤架送到现场，MMI电子皮带秤精致的外观和紧凑的结构给我们留下了很深的影响。安装工作在西门子公司的技术人员的指导下完成，这种采用了直接承重式秤架结构的电子皮带秤的安装非常简单：原来安装通常需要四至六人完成这项工作，这次只需要两至三人就可以完成了（如图2）。

我们电修班和机修班共同合作，完成西门子皮带秤秤架和测速辊筒的安装工作，后经西门子公司技术人员到现场对我们的安装进行指导，又发现了存在以下几点问题：

1) 六组托辊安装不到位, 不在一直线上；

2) 测速辊的与皮带不垂直；

3) 测速传感器的防转杆和弹簧的安装位置不正确；

我们按照要求对以上几个问题进行了整改后，开始对皮带称进行标定，西门子电子皮带称的标定程序与其它产品也有所不同，增设了称重传感器平衡的程序，保证四个称重传感器输出的一致,提高了抗偏载能力。这一点对我们来说是非常重要的, 因为在实际工作中, 皮带偏载是经常出现的, 如果皮带称在偏载时不能准确计量，肯定会影响到最终的计量结果。

在标定的过程中，BW500积算仪每一步都有相应的提示，只要按提示进行操作就可以，虽然BW500积算仪显示是英文界面的，第一次操作时比较难，使用多了就习惯了，以后如果BW500积算仪显示界面能汉化，那操作更方便了。

第二步是做零点，我们一共做了三次，重复性都在0.05%之内。

第三步是做量程，我们也做了三次，重复性0.14%之内。

零点和量程的操作，面板上都有热键，操作很方便。在做量程时，仪表还有自动纠错功能，如果相关的操作没做，就不能进行下一步的操作。

通过标定,我们感觉西门子皮带称的性能明显好于我们以前使用过皮带秤产品，尤其是它的重复性指标特别突出。而且西门子对重复性要求非常严格，认为没有重复性就没有精度这种概念，是别的称重产品厂家没有说明过的。

接下来的一段时间里，我们将水尺和皮带称的计量结果进行了对比，西门子皮带称的计量结果始终比较稳定。

在使用过程中，还发现公司远程累计量输入与BW500积算仪显示输出数据不相同，我们在西门子公司的技术人员指导下对BW500积算仪参数设置进行了调整，并更换了相关的电器元件，很快解决了问题。

从西门子皮带秤投入使用至今， 我们每天进行去皮操作，零点变化≤0.05%；前后进行了用65kg/m链码标定了三次，精度≤0.15%；充分表明，西门子电子皮带秤在稳定性、重复性与可靠性方面的突出表现。

我厂领导对西门子皮带秤使用情况很满意，解决了原煤计量不准的问题。经公司领导研究决定将实施对装船水泥熟料皮带秤进行更新改造，拟在原煤仓内增加一台皮带秤。

参考文献：
1、方原柏．电子皮带秤．北京：冶金工业出版社．2007；8

2、方原柏．直接承重式电子皮带秤秤架．自动化信息．2004；12（第8册）：P20~22

3、俞梅柏，徐富德．全悬浮式电子皮带秤．全国第二届测力与称重技术学术讨论会论文集，1993

４、柴振民．影响电子皮带秤计量准确度的原因分析．工业计量，2006；增刊(2)：P59~61

５、胡阶明．西门子称重技术在水泥行业的应用．水泥技术．2006.3；P36