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1 概述
皮帶秤是一種連續(xù)工作的動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備，皮帶秤實(shí)際使用的效果，如精度、穩(wěn)定性等指標(biāo)需經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)。對(duì)作為計(jì)量設(shè)備的皮帶秤來(lái)說(shuō)，檢驗(yàn)的過(guò)程稱之為檢定或試驗(yàn)，但在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用實(shí)物進(jìn)行檢定或試驗(yàn)常常是很困難的。皮帶秤的生產(chǎn)廠家和研究單位都希望能有一套試驗(yàn)裝置能夠不依賴人力完成實(shí)物檢定或試驗(yàn)的工作，在這樣的試驗(yàn)裝置里，料斗里的物料通過(guò)裝有皮帶秤的皮帶輸送機(jī)，由皮帶秤進(jìn)行計(jì)量，而在這條皮帶輸送機(jī)的前面或后面，又有料斗秤之類的裝置可以進(jìn)行被輸送物料的精確計(jì)量，隨后物料又可以通過(guò)一些輸送設(shè)備重新回到皮帶秤之前的料斗中，以便進(jìn)行下一次試驗(yàn)，這樣的裝置我們通常稱之為系統(tǒng)試驗(yàn)裝置。
一般來(lái)說(shuō)，規(guī)模較大的皮帶秤生產(chǎn)廠家都建有自己的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，上世紀(jì)六十年代飛利浦（PHILIPS） 德國(guó)子公司就建成了一套系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，而英國(guó)沃倫斯普林實(shí)驗(yàn)室（Warren SpringLaboratory） 的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置是由英國(guó)國(guó)家工業(yè)部和幾家皮帶秤生產(chǎn)廠聯(lián)合投資20 萬(wàn)英鎊建成的。
就國(guó)內(nèi)的情況來(lái)說(shuō)，剛進(jìn)入皮帶秤行業(yè)的衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠想在皮帶秤行業(yè)大干一場(chǎng)，1981年就參照英國(guó)沃倫斯普林實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)形式建成了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置；1985 年年底，當(dāng)時(shí)居國(guó)內(nèi)皮帶秤行業(yè)領(lǐng)先地位的成都科學(xué)儀器廠也建成了一套系統(tǒng)試驗(yàn)裝置；上世紀(jì)八十年代末期，在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等單位的支持下，安徽銅陵無(wú)線電廠按高標(biāo)準(zhǔn)建成了一套系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，隨后成為安徽省電子皮帶秤測(cè)試中心，1995 年起曾由國(guó)家級(jí)機(jī)構(gòu)授權(quán)可出示鑒定中心證書。后因?yàn)殂~陵無(wú)線電廠產(chǎn)權(quán)變動(dòng)，電子皮帶秤測(cè)試中心停止工作，2002 年被拆除。
2008 年7 月30 日，南京三埃公司投資500 萬(wàn)建設(shè)的“動(dòng)態(tài)稱重工程技術(shù)研究中心”的“QPS皮帶秤全性能測(cè)試系統(tǒng)” （即系統(tǒng)試驗(yàn)裝置） 通過(guò)了由南京市科技局主持的驗(yàn)收評(píng)審。
此外，國(guó)內(nèi)一些皮帶秤生產(chǎn)企業(yè)也根據(jù)自身的要求和條件，建立了一些簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其投資很少，占地面積也少，可能效率和功能比上面提到的完善型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置要差一些，但這些裝置非常實(shí)用，對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這也許是個(gè)不錯(cuò)的選擇。
2 典型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置介紹
2.1 簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置1
國(guó)內(nèi)某皮帶秤生產(chǎn)廠家利用現(xiàn)有的廠房建成的一套簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，在裝置的最高處裝有一臺(tái)料斗，從料斗中卸出的物料通過(guò)試驗(yàn)用的皮帶輸送機(jī)輸送并由試驗(yàn)皮帶秤計(jì)量，計(jì)量后的物料由移動(dòng)儲(chǔ)料斗貯存，每次試驗(yàn)結(jié)束后，移動(dòng)儲(chǔ)料斗可橫向移動(dòng)到樓板外側(cè)，再利用現(xiàn)有的吊車將移動(dòng)儲(chǔ)料斗中的物料卸到料斗中，以便進(jìn)行下一次試驗(yàn)。
2.2 簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置2
國(guó)內(nèi)某皮帶秤生產(chǎn)廠利用廠房外空地建成了一套簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，在稱量料斗的下方裝有一臺(tái)定量給料機(jī)，可以通過(guò)定量給料機(jī)很方便的調(diào)整物料流量的多少，物料通過(guò)試驗(yàn)用的皮帶輸送機(jī)輸送并由試驗(yàn)皮帶秤計(jì)量，計(jì)量后的物料由儲(chǔ)料斗貯存。每次試驗(yàn)結(jié)束后，儲(chǔ)料斗可通過(guò)輸送物料用的皮帶輸送機(jī)將物料卸到稱量料斗中進(jìn)行計(jì)量，以便進(jìn)行下一次試驗(yàn)。
2.3 英國(guó)沃倫斯普林試驗(yàn)室的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置
英國(guó)沃倫斯普林試驗(yàn)室具有測(cè)試設(shè)備較齊全的皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置里共有3 條試驗(yàn)皮帶輸送機(jī)，但其運(yùn)行參數(shù)各不相同(如皮帶速度從1.1~4.2m/s， 皮帶寬度分別為650、800、1200mm，皮帶傾角有0°、7°、14°，最大輸送量從240t/h~720t/h)，以便進(jìn)行不同運(yùn)行條件的試驗(yàn)。除了可在3 條試驗(yàn)皮帶輸送機(jī)上同時(shí)安裝3臺(tái)秤進(jìn)行試驗(yàn)以外，有的試驗(yàn)皮帶輸送機(jī)還可以安裝幾臺(tái)秤進(jìn)行試驗(yàn)。在所有的試驗(yàn)皮帶輸送機(jī)上均裝有可變速電機(jī)，所有托輥組的槽形角均可在0°～55°范圍內(nèi)變動(dòng)。稱量料斗有2 個(gè)，可操作氣動(dòng)閘閥進(jìn)行快速切換，這樣可以輪換進(jìn)行裝料、稱重、卸料，以保證稱重過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。2 個(gè)稱量料斗的優(yōu)點(diǎn)是料斗容量小，所占空間小，可降低試驗(yàn)裝置廠房的高度，以節(jié)省投資[1]。
2.4 衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置
衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置是國(guó)內(nèi)第一套按皮帶秤研制要求設(shè)計(jì)的，當(dāng)時(shí)該廠剛接手多托輥雙杠桿式皮帶秤的制作，為了摸索最佳的秤架結(jié)構(gòu)形式，了解影響皮帶秤精確度的各種因素，方便皮帶秤的定型鑒定及向用戶展示新型秤架的優(yōu)點(diǎn)，利用該廠制造皮帶輸送機(jī)及機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，在很短的時(shí)間建成了這套裝置。
系統(tǒng)試驗(yàn)裝置由5 條物料輸送皮帶機(jī)、2 條試驗(yàn)皮帶機(jī)、儲(chǔ)料斗、稱量料斗、分料漏斗等組成。1# 試驗(yàn)皮帶機(jī)為帶寬1000mm 的水平皮帶輸送機(jī)，2# 試驗(yàn)皮帶機(jī)為帶寬800mm 的可變傾角（0°~18°）皮帶輸送機(jī)。因考慮將2# 試驗(yàn)皮帶機(jī)作為主試驗(yàn)皮帶機(jī)，所以按上世紀(jì)八十年代通用的方式設(shè)計(jì)了皮帶速度分檔可調(diào)（0.51m/s、1.1m/s、1.91m/s、3.3m/s） 的變速裝置。
2.5 銅陵無(wú)線電廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置
銅陵無(wú)線電廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置是在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)試驗(yàn)裝置成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)方案曾經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)專家評(píng)審，作者也曾參加這次評(píng)審會(huì)，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)，其布局合理，試驗(yàn)功能齊全。系統(tǒng)試驗(yàn)裝置由4 條皮帶輸送機(jī)、2 臺(tái)稱量料斗、一個(gè)快速自動(dòng)切換氣動(dòng)閘門及多個(gè)不同功能的儲(chǔ)料斗等組成。4 條皮帶輸送機(jī)都是試驗(yàn)皮帶機(jī)，都可以安裝皮帶秤進(jìn)行物料試驗(yàn)。其中1#~3# 試驗(yàn)皮帶機(jī)的皮帶寬度、皮帶速度、皮帶輸送機(jī)傾角都不相同，但均為固定值。4#試驗(yàn)皮帶機(jī)裝有皮帶張力檢測(cè)裝置，皮帶速度、皮帶輸送機(jī)傾角及托輥槽形角均可根據(jù)試驗(yàn)要求變動(dòng)。4 條試驗(yàn)皮帶機(jī)最大瞬時(shí)輸送量均為1000t/h。2 臺(tái)稱量料斗的容量均為10t，可用快速自動(dòng)切換氣動(dòng)閘門切換使用，由于稱量料斗自身配有吊掛秤盤和10t 重的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，因而可隨時(shí)進(jìn)行稱量料斗的檢定，使稱量料斗的靜態(tài)滿量程相對(duì)誤差控制在0.03%以內(nèi)[2]。
2.6 南京三埃工控股份有限公司的系統(tǒng)試驗(yàn)
裝置南京三埃公司新建的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置裝有L=30~50m、B=650~1200mm、皮帶輸送機(jī)傾角0°、6°皮帶機(jī)4 條，用于計(jì)量皮帶秤的試驗(yàn)；裝有
B=650mm 大傾角皮帶機(jī)一條，用于試驗(yàn)物料的轉(zhuǎn)運(yùn)；裝有可供B＝800、1200mm“整機(jī)式皮帶秤”、“定量皮帶秤”進(jìn)行試驗(yàn)的場(chǎng)所；裝有容量40t 的稱量料斗1 個(gè)、儲(chǔ)料斗2 個(gè)，用于試驗(yàn)物料的稱量和儲(chǔ)存。
系統(tǒng)試驗(yàn)可選擇以下條件：皮帶速度可用變頻器在0.3～4m/s 范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)速；最大試驗(yàn)物料流量：Qmax＝1000t/h，試驗(yàn)物料流量由計(jì)算機(jī)在線控制，在5%～100％Qmax 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；一次測(cè)試物料量：T≥40t；試驗(yàn)皮帶機(jī)槽角30°、35°可調(diào)；可選擇螺旋張緊、重錘張緊等幾種皮帶張力控制模式，皮帶張力30％～120％連續(xù)可調(diào)、可測(cè)；可進(jìn)行皮帶跑偏、物料偏載試驗(yàn)；可進(jìn)行稱重托輥模擬粘料試驗(yàn)；可進(jìn)行拖出式整機(jī)型“定量皮帶秤”稱重及控制精度試驗(yàn)；可進(jìn)行雙PID 控制模式整機(jī)型定量皮帶秤稱重及控制精度試驗(yàn)；可進(jìn)行物料濕度影響試驗(yàn)；配備標(biāo)準(zhǔn)砝碼及稱量料斗自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，可方便地進(jìn)行量值傳遞。
系統(tǒng)試驗(yàn)裝置設(shè)有集中控制室，控制室內(nèi)安裝有整套PLC 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可編制和執(zhí)行各種試驗(yàn)程序及量傳校準(zhǔn)程序，計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集、傳輸、處理、統(tǒng)計(jì)和分析等操作。系統(tǒng)畫面可顯示設(shè)定的試驗(yàn)程序及各設(shè)備的即時(shí)信息，其中包括：各皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；試驗(yàn)皮帶秤的運(yùn)行狀態(tài)；稱量料斗、儲(chǔ)料斗中的物料的模擬料位；各下料閥門的狀態(tài)等。系統(tǒng)中所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均可在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示，供試驗(yàn)人員觀察和分析，這些數(shù)據(jù)包括：皮帶秤的瞬時(shí)量和累計(jì)量、各皮帶機(jī)的帶速、皮帶張力的數(shù)值、稱量料斗的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)設(shè)置有方便的人機(jī)界面，可對(duì)各設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)、連鎖操作。系統(tǒng)配有視頻設(shè)備，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況及檢測(cè)過(guò)程實(shí)時(shí)觀察、監(jiān)視，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的開放性，為今后技術(shù)交流、產(chǎn)品測(cè)試、型式試驗(yàn)提供一個(gè)開放、公正的平臺(tái)[3]。
3 系統(tǒng)試驗(yàn)裝置的功能
據(jù)介紹，飛利浦（PHILIPS）德國(guó)子公司的在上世紀(jì)六十年代建成的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置上對(duì)各種秤架結(jié)構(gòu)和不同的輸送條件進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，得出的結(jié)論是雙杠桿多托輥式秤架優(yōu)于各種單托輥式秤架，從而作出了發(fā)展雙杠桿多托輥式秤架的決策。
英國(guó)沃倫斯普林試驗(yàn)室的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置曾計(jì)劃提供皮帶秤運(yùn)行規(guī)程和貿(mào)易計(jì)量用0.1%級(jí)精確度的電子皮帶秤設(shè)計(jì)方案，為此對(duì)影響皮帶秤稱重的各種因素進(jìn)行系統(tǒng)研究，如皮帶張力、皮帶速度、皮帶輸送機(jī)傾角、托輥槽形角、物料性質(zhì)、料層厚度、測(cè)速傳感器的性能等等。但我們始終沒(méi)有見到沃倫斯普林試驗(yàn)室的貿(mào)易計(jì)量用0.1%級(jí)精確度電子皮帶秤設(shè)計(jì)方案，只知道他們提出要達(dá)到這樣的精確度，必須保證測(cè)速系統(tǒng)測(cè)量的高精確度，并為此推薦了測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和安裝位置。
衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠在皮帶秤研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，當(dāng)新型秤架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)、鑒定時(shí)或面對(duì)用戶演示時(shí)，很多試驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法進(jìn)行，所以以非?？斓乃俣冉ǔ闪似С酉到y(tǒng)試驗(yàn)裝置。作者曾先后兩次參加了在這套系統(tǒng)試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的兩個(gè)產(chǎn)品性能鑒定測(cè)試工作，只用了短短的幾天時(shí)間，就完成了近百次的實(shí)物試驗(yàn)，以1983 年12 月對(duì)配微處理機(jī)的傾斜皮帶機(jī)用雙杠桿多托輥式秤架（鑒定精確度0.5%） 的試驗(yàn)為例，在4 天的時(shí)間內(nèi)就完成了以下11 個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試：
不同瞬時(shí)輸送量（30%、60%、100%滿量程）；
不同傾角（7°、13°55′）；
不同皮帶速度（0.51m/s、1.1m/s、1.91m/s、3.3m/s）；
不同電壓（350V、380V、420V 三相電壓）；
不同皮帶張力（拉緊裝置的重錘重量分別為225kg、300kg、375kg）；
皮帶跑偏8% （800mm寬皮帶跑偏64mm）；
不均勻流量；
斷續(xù)流量；
超載（110%滿量程）；
低載（10%滿量程）；
皮帶秤穩(wěn)定周期（在24 小時(shí)內(nèi)不調(diào)零、不調(diào)滿值的情況下進(jìn)行多次實(shí)物試驗(yàn)）。
銅陵無(wú)線電廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置曾完成了很多皮帶秤的性能試驗(yàn)，如從上世紀(jì)九十年代年中期起，電力部門為了搞好電子皮帶秤的入網(wǎng)管理，組織制定了以往頒發(fā)的《使用認(rèn)可證》復(fù)查程序、質(zhì)保體系審核細(xì)則和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試大綱。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作就是在這套裝置上進(jìn)行的，如1996 年對(duì)申請(qǐng)入網(wǎng)檢測(cè)的9 個(gè)廠家進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，僅有兩個(gè)廠家產(chǎn)品達(dá)到測(cè)試大綱要求，這項(xiàng)工作一直持續(xù)到2002 年。為了對(duì)北京市春海技術(shù)公司研制的DCX型模擬載荷檢驗(yàn)裝置（即循環(huán)鏈碼）進(jìn)行考核，檢定其準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性，1999 年11 月電力部熱工計(jì)量測(cè)試中心在這套裝置上進(jìn)行了模擬載荷檢驗(yàn)裝置與實(shí)物檢定的比對(duì)試驗(yàn)。
南京三埃公司的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置是作為該公司“動(dòng)態(tài)稱重工程技術(shù)研究中心”的一個(gè)重要組成部分，據(jù)介紹，三埃公司已在這套裝置上進(jìn)行了皮帶秤產(chǎn)品性能測(cè)試和新品開發(fā)，例如該公司近期推出的陣列式皮帶稱重系統(tǒng)正在進(jìn)行反復(fù)地測(cè)試。在測(cè)試驗(yàn)證各種干擾因素對(duì)系統(tǒng)精度影響的試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試并量化分析各種影響因素，建立誤差的數(shù)學(xué)模型并予以修正。比如對(duì)由8 個(gè)單元（每個(gè)單元為一個(gè)雙托輥直接承重式秤架） 組成的陣列式皮帶稱重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可通過(guò)對(duì)各單元測(cè)試值的計(jì)算和比較，利用數(shù)學(xué)模型對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正，可以將90%以上的皮帶張力的影響消除。
4 結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)試驗(yàn)裝置對(duì)一些以生產(chǎn)、開發(fā)皮帶秤為主導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)來(lái)說(shuō)的確很重要，但也沒(méi)有必要每個(gè)企業(yè)都建一套大型且設(shè)施先進(jìn)的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，也許本文最前面介紹的兩套簡(jiǎn)易型系統(tǒng)試驗(yàn)裝置就能適用于一些企業(yè)。而作為中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等行業(yè)歸口單位也應(yīng)該考慮在銅陵無(wú)線電廠的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置被拆除后是否可在現(xiàn)有的系統(tǒng)試驗(yàn)裝置上挑選一套加以改造完善或另建一套作為國(guó)家級(jí)皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，以便統(tǒng)籌規(guī)劃全國(guó)皮帶秤產(chǎn)品性能測(cè)試、新產(chǎn)品研制、新型校驗(yàn)方法的驗(yàn)證等項(xiàng)工作。

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