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０引言
大宗散狀物料(煤炭、礦石等)的物流較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方法大多以船舶為運(yùn)輸工具裝、卸轉(zhuǎn)運(yùn)大多采用皮帶輸送機(jī)[１￣５]而散狀物料的準(zhǔn)確計(jì)量一直是個(gè)世界性難題國(guó)際、國(guó)內(nèi)貿(mào)易中船運(yùn)散狀貨物的計(jì)量通常采用“水尺計(jì)重”法以此作為辦理進(jìn)出口商品交接、結(jié)算、計(jì)費(fèi)、通關(guān)、計(jì)稅、索賠、仲裁的憑證但水尺受外界影響的因素很多所以偏差控制一直是一個(gè)難以解決的問題。
經(jīng)過多年的科研攻關(guān)和發(fā)展電子皮帶秤作為皮帶輸送的散狀物料計(jì)量裝置得到了越來越廣泛的應(yīng)用尤其是高精度陣列式電子皮帶秤的出現(xiàn)使其應(yīng)用的認(rèn)可度大幅提升但由于電子皮帶秤是計(jì)量運(yùn)行中皮帶上的動(dòng)態(tài)物料在動(dòng)態(tài)的計(jì)量過程中難免會(huì)出現(xiàn)偏差如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正偏差是保證計(jì)量秤計(jì)量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在燃料智能化的建設(shè)過程中根據(jù)本單位幾十年使用電子秤的積累結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用了陣列式電子皮帶秤同時(shí)設(shè)計(jì)了一種陣列式皮帶秤實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)該系統(tǒng)極大地提高了計(jì)量的準(zhǔn)確性能實(shí)時(shí)、直觀地反映計(jì)量偏差及偏差趨勢(shì)情況能將計(jì)量偏差的事后分析前移為過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控為提高散狀物料計(jì)量準(zhǔn)確性提供了新的思路。
１皮帶秤原理及產(chǎn)生誤差原因
電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機(jī)機(jī)架上當(dāng)物料經(jīng)過稱重橋架時(shí)計(jì)量托輥檢測(cè)到皮帶機(jī)上的物料質(zhì)量通過杠桿作用于稱重傳感器產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電壓信號(hào)同時(shí)測(cè)速傳感器檢測(cè)的皮帶輸送機(jī)速度信號(hào)也送入稱重儀表儀表將速度信號(hào)與稱重信號(hào)進(jìn)行積分處理得到瞬時(shí)流量及累計(jì)量
影響皮帶秤的誤差原因很多主要原因有以下幾種
一是電子皮帶秤本身的原因電子皮帶秤系統(tǒng)引起使用誤差的主要原因有溫度變化、帶速變化、荷重變動(dòng)、電子皮帶秤秤體的振動(dòng)及外界干擾
二是因皮帶機(jī)引起的使用誤差主要包括皮帶機(jī)托輥跳動(dòng)皮帶的剛性、厚度、形狀、材料的影響皮帶的安裝質(zhì)量拉緊裝置對(duì)皮帶張力的影響
三是環(huán)境原因引起皮帶秤使用誤差主要包括溫濕度的影響磁場(chǎng)、振動(dòng)的影響
四是皮帶秤現(xiàn)場(chǎng)安裝及日常使用維護(hù)引起的電子皮帶秤使用誤差主要是安裝人員技術(shù)水平有限安裝質(zhì)量及調(diào)試沒有達(dá)到使用要求安裝位置設(shè)計(jì)不合理校準(zhǔn)過程中操作出現(xiàn)失誤。
２提高皮帶秤準(zhǔn)確性的方法
２.１電子皮帶秤的選型
電子皮帶秤經(jīng)過多年的發(fā)展已形成多個(gè)系列和型號(hào)的產(chǎn)品如何選用適合的電子皮帶秤對(duì)提高計(jì)量準(zhǔn)確性十分重要近年來發(fā)展起來的陣列式電子皮帶秤在準(zhǔn)確性上有著很大的突破主要體現(xiàn)在理論研究上如建立了最新的內(nèi)力理論和皮帶效應(yīng)理論。
陣列式皮帶秤內(nèi)力理論對(duì)一個(gè)單獨(dú)的稱重單元來說其皮帶張力的影響和傳統(tǒng)皮帶秤裝態(tài)相同在一個(gè)連續(xù)安裝的稱重陣列中相鄰單元的皮帶張力影響相互抵消即一個(gè)連續(xù)安裝的稱重陣列內(nèi)部皮帶張力影響力成為一種“內(nèi)力”對(duì)稱重的影響為零皮帶張力的影響僅限于陣列的出、入口處的單元陣列式皮帶秤皮帶效應(yīng)理論“皮帶效應(yīng)”是指皮帶的硬度、弱性等物理特性對(duì)稱重產(chǎn)生的效應(yīng)在皮帶張力的作用下槽形皮帶呈半剛性狀當(dāng)支承點(diǎn)高度不在一個(gè)準(zhǔn)直面時(shí)皮帶沿運(yùn)行方向會(huì)產(chǎn)生波浪、其對(duì)稱重產(chǎn)生的影響稱之為“皮帶效應(yīng)”“皮帶效應(yīng)”的影響隨皮帶的硬度、物料的流量、環(huán)境的流量、環(huán)境的溫度等因素的變化而變化陣列式皮帶秤通過檢測(cè)、分析各單元采樣值建立一個(gè)“皮帶效應(yīng)”影響的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行補(bǔ)償修正。
基于以上理論陣列式電子皮帶秤的準(zhǔn)確性在原有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最高精度基礎(chǔ)上又有了較大提高可以達(dá)到相當(dāng)于０.２５級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)要求因此從選型方面考慮應(yīng)首選陣列式電子皮帶秤。
２.２陣列式皮帶秤結(jié)構(gòu)
在“內(nèi)力理論”指導(dǎo)下稱重單元整體結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特采用的單點(diǎn)懸浮式稱重單元如圖１所示使用一只特制的稱重傳感器為單點(diǎn)支承采用特殊的秤體結(jié)構(gòu)安裝兩組或多稱重托輥組成一個(gè)獨(dú)立的稱重單元將一組(２~８只或更多)秤重單元采用連續(xù)安裝的方式組成一個(gè)稱重陣列皮帶秤采用獨(dú)特的高抗彎性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、質(zhì)量輕現(xiàn)場(chǎng)安裝快捷、方便傳感器具有抗水平力、偏載等多項(xiàng)優(yōu)異性能指標(biāo)與陣列式的專利結(jié)構(gòu)結(jié)合整體性能大大提升對(duì)提高皮帶秤的長(zhǎng)期穩(wěn)定性起到了關(guān)鍵作用。

圖１單點(diǎn)懸浮式稱重單元
Ｆｉｇ.１Ｓｉｎｇｌｅｐｏｉｎｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗｅｉｇｈｉｎｇｕｎｉｔ
２.３陣列式皮帶秤特點(diǎn)
陣列式皮帶秤具有以下特點(diǎn)[６￣１０]
①陣列式皮帶秤因其特定稱重單元多組串聯(lián)布置組成通過對(duì)陣列數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以消除皮帶張力的影響大幅提高皮帶秤稱重精度。
②單點(diǎn)懸浮稱重平臺(tái)是一只稱重傳感器支承兩組以上的稱重托輥結(jié)構(gòu)巧妙、稱重精度高、穩(wěn)定性好免日常維護(hù)。
③工字型單點(diǎn)稱重傳感器是一種單點(diǎn)懸浮稱重平臺(tái)專用傳感器結(jié)構(gòu)獨(dú)特且具有稱重精度高、抗水平力干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

２.３陣列式皮帶秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)
電子皮帶秤在動(dòng)態(tài)計(jì)量過程中難免會(huì)出現(xiàn)偏差如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正偏差是保證計(jì)量秤計(jì)量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)對(duì)此開發(fā)了雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)將電子秤計(jì)量誤差的事后分析轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程實(shí)時(shí)比對(duì)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了異常防范的關(guān)口前移使普通值班監(jiān)控人員就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電子皮帶秤發(fā)生偏差的現(xiàn)象從而采取措施阻止和中斷計(jì)量偏差的發(fā)生。
雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的方法及原理如下
在緊鄰的同一段區(qū)段內(nèi)串聯(lián)安裝兩臺(tái)同規(guī)格、同參數(shù)、同廠家的陣列式電子皮帶秤每臺(tái)電子皮帶秤由八組單點(diǎn)懸浮式稱重單元構(gòu)成兩臺(tái)電子皮帶秤一臺(tái)為計(jì)量秤、一臺(tái)為監(jiān)視秤前后相鄰安裝同時(shí)計(jì)量理論上兩臺(tái)秤在同一時(shí)間段內(nèi)計(jì)量的數(shù)據(jù)完全一致。
雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集兩臺(tái)電子皮帶秤瞬時(shí)值、累計(jì)值并加以應(yīng)用建立比對(duì)數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算兩臺(tái)秤的累計(jì)值偏差、累計(jì)值偏差率設(shè)置允許偏差范圍形成雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)雙秤累計(jì)值偏差超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出丙類聲光報(bào)警當(dāng)雙秤累計(jì)值偏差率超過設(shè)定誤差率時(shí)發(fā)出乙類聲光報(bào)警當(dāng)雙秤累計(jì)值偏差、累計(jì)值偏差率都超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出甲類聲光報(bào)警所有實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程接入值班人員工作計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控電子皮帶秤運(yùn)行情況值班人員根據(jù)聲光報(bào)警類型進(jìn)行必要的處理從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量過程的實(shí)時(shí)管控同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控顯示雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)情況通過圖表等形式簡(jiǎn)明、扼要地實(shí)時(shí)顯示誤差值、誤差率、誤差控制范圍超差實(shí)時(shí)聲光報(bào)警多方式反映電子皮帶秤運(yùn)行情況。
３跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用
實(shí)時(shí)采集的兩臺(tái)電子皮帶秤瞬時(shí)值、累計(jì)值時(shí)雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要處理轉(zhuǎn)化形成直觀的圖表等形式實(shí)時(shí)顯示雙秤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表、雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線、雙秤偏差率曲線、雙秤誤差報(bào)警圖表通過記錄下來的曲線跟蹤系統(tǒng)可以方便地追蹤電子皮帶秤全過程運(yùn)行情況能準(zhǔn)確定位電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率最大的時(shí)間點(diǎn)同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)全方位的視屏監(jiān)控系統(tǒng)能分析當(dāng)時(shí)電子皮帶秤及帶式輸送機(jī)運(yùn)行工況準(zhǔn)確找出電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率及其發(fā)生的原因?yàn)槿蘸箅娮悠С訙?zhǔn)確、可靠運(yùn)行提供持續(xù)改進(jìn)措施。
雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線如圖２所示雙秤偏差曲線如圖３所示

圖２雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線
Ｆｉｇ.２Ｄｏｕｂｌｅｓｃａｌｅｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｄａｔａｃｕｒｖｅ

圖３雙秤偏差率曲線
Ｆｉｇ.３Ｄｏｕｂｌｅｓｃａｌｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｒａｔｅｃｕｒｖｅ
４跟蹤系統(tǒng)取得的成效
雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)將電子秤計(jì)量誤差的事后分析轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程實(shí)時(shí)比對(duì)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了異常防范的關(guān)口前移同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控顯示雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)情況通過圖表等形式簡(jiǎn)明、扼要地實(shí)時(shí)顯示誤差值、誤差率、誤差控制范圍超差實(shí)時(shí)聲光報(bào)警確保電子皮帶秤運(yùn)行中發(fā)生偏差時(shí)能第一時(shí)間報(bào)警提醒
因電子皮帶秤的雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)警電子秤異常情況能第一時(shí)間進(jìn)行異常處理使皮帶機(jī)煤炭計(jì)量的準(zhǔn)確性有了整體提升同時(shí)提升了電子皮帶秤計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度
陣列式皮帶秤雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)在某電廠卸煤碼頭上應(yīng)用后取得了非常顯著的效果根據(jù)連續(xù)六個(gè)月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)共接卸了６６條５萬噸級(jí)海輪計(jì)２２７萬噸將誤差率由原來的０.７５％降低至０５％大部分控制在０.２５％范圍內(nèi)
５結(jié)束語
陣列式皮帶秤雙秤實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所采
集兩臺(tái)陣列式電子皮帶秤數(shù)據(jù)進(jìn)行必要處理轉(zhuǎn)化形成直觀的圖表等形式自動(dòng)生成簡(jiǎn)明扼要的雙秤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表、雙秤歷史數(shù)據(jù)曲線、雙秤偏差率曲線、雙秤誤差報(bào)警圖表等通過曲線跟蹤系統(tǒng)可以方便地追蹤電子皮帶秤全過程運(yùn)行情況能準(zhǔn)確定位電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率最大的時(shí)間點(diǎn)同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)全方位的視屏監(jiān)控系統(tǒng)能分析出當(dāng)時(shí)電子皮帶秤及帶式輸送機(jī)運(yùn)行工況準(zhǔn)確找到電子皮帶秤雙秤偏差值、偏差率發(fā)生的原因?yàn)槿蘸箅娮悠С訙?zhǔn)確可靠運(yùn)行提供持續(xù)改進(jìn)措施因此陣列式電子皮帶秤＋實(shí)時(shí)比對(duì)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高電子皮帶秤準(zhǔn)確性具有十分積極的意義

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