方原柏 （1942-）
男，湖北黃岡人，教授級(jí)高級(jí)工程師，昆明儀器儀表學(xué)會(huì)副理事長兼秘書長，研究方向?yàn)閮x表及控制系統(tǒng)應(yīng)用。

摘要：電子皮帶秤的實(shí)際使用精確度除了與電子皮帶秤本身的質(zhì)量有關(guān)外，還取決于皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機(jī)的狀況和安裝質(zhì)量等安裝環(huán)境條件，本文首先介紹了安裝環(huán)境條件包含的具體內(nèi)容，然后列舉了幾個(gè)改變安裝環(huán)境條件從而提高電子皮帶秤實(shí)際使用精確度的實(shí)例。

關(guān)鍵詞：電子皮帶秤；安裝環(huán)境條件；安裝位置；安裝質(zhì)量

Abstract: The practical accuracy of electronic belt scale is not only related to its own
 quality, but also dependent on environmental conditions of installation, such as location
 of installation for belt scales, the state of belt conveyor and installation quality. The 
paper firstly introduces the specific content for environmental conditions of installation,
 and then gives some examples by changing the environmental conditions of installation to 
enhance the practical accuracy of electronic belt scale.

Key words: Electronic belt scales; Environmental conditions of installation;   Location of 
installation; Installation  quality

1 概述

    眾所周知，電子皮帶秤的實(shí)際使用精確度除了與電子皮帶秤本身的質(zhì)量有關(guān)外，還取決于皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機(jī)的狀況和安裝質(zhì)量。電子皮帶秤質(zhì)量再好，皮帶秤安裝位置選定錯(cuò)誤或不恰當(dāng)、皮帶輸送機(jī)的狀況很差和安裝質(zhì)量低劣，這臺(tái)電子皮帶秤的實(shí)際使用精確度仍然很低。而皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機(jī)的狀況和安裝質(zhì)量這三點(diǎn)可以統(tǒng)稱為電子皮帶秤的安裝環(huán)境條件，當(dāng)某一臺(tái)皮帶秤的安裝環(huán)境條件不好時(shí)，這一臺(tái)皮帶秤想用好幾乎是不可能的。以往當(dāng)一臺(tái)皮帶秤沒用好時(shí)，更多的反應(yīng)是埋怨皮帶秤的產(chǎn)品質(zhì)量不行。而現(xiàn)在我們知道，一臺(tái)皮帶秤能否用好是由很多因素決定的，而電子皮帶秤的質(zhì)量不好只是其中一個(gè)因素，在多數(shù)情況下還可能不是最主要的因素，而安裝環(huán)境條件在較多的生產(chǎn)現(xiàn)場可能成為最主要的因素。

    安裝環(huán)境條件中有一些是很難改變的，比如對(duì)稱重不利的皮帶輸送機(jī)的高傾斜角、高皮帶速度，但是還有很多安裝環(huán)境條件是可能得到改變的，如皮帶秤安裝位置的選定不當(dāng)時(shí)可能重新選擇，安裝質(zhì)量不好可以重新安裝，皮帶輸送機(jī)的狀況很差可以設(shè)法調(diào)整等。筆者到過許多生產(chǎn)現(xiàn)場，也讀到過一些皮帶秤的應(yīng)用總結(jié)資料，發(fā)現(xiàn)一個(gè)好的苗頭是用戶自己動(dòng)手，改變安裝環(huán)境條件，從而將使用情況不好的皮帶秤轉(zhuǎn)變成使用情況較為滿意的皮帶秤。

    本文先介紹一下安裝環(huán)境條件包含的具體內(nèi)容，然后介紹幾個(gè)改變安裝環(huán)境條件從而提高電子皮帶秤實(shí)際使用精確度的實(shí)例。

2 電子皮帶秤的安裝環(huán)境條件

    就安裝位置來說，通常包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：選擇安裝電子皮帶秤的皮帶輸送機(jī)和在選定的皮帶輸送機(jī)上如何確定安裝位置。而安裝質(zhì)量主要指的是安裝的精細(xì)程度，其重點(diǎn)是秤架的準(zhǔn)直性校準(zhǔn)和托輥間距校準(zhǔn)。以上幾點(diǎn)可以稱為皮帶秤的現(xiàn)場安裝技術(shù)，以筆者的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的情況來看，這是皮帶秤應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

    當(dāng)輸送同一種物料是經(jīng)過幾條皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，通常要根據(jù)這幾條皮帶輸送機(jī)的基本條件進(jìn)行綜合比較然后作出選擇，挑選一條最適合安裝電子皮帶秤的皮帶輸送機(jī)安裝皮帶秤。皮帶輸送機(jī)的基本條件主要包括以下幾點(diǎn)：給料均勻性、皮帶速度、皮帶輸送機(jī)的長度、皮帶輸送機(jī)斷面形狀、皮帶輸送機(jī)的傾角、托輥的槽形角、直線段長度、皮帶拉緊裝置、下料點(diǎn)、卸料設(shè)備、秤架支承狀況，具體內(nèi)容見參考資料[1]。

    在選定的皮帶輸送機(jī)上如何確定安裝位置有以下幾個(gè)原則。

    皮帶張力值小及皮帶張力變化值小的地方，物料在進(jìn)入稱量長度之前應(yīng)該在皮帶上穩(wěn)定下來，不應(yīng)該發(fā)生下滑現(xiàn)象；在皮帶輸送機(jī)的直線段部分；遠(yuǎn)離卸料犁；離卸料點(diǎn)一定距離，具體內(nèi)容見參考資料[2]。

    但在生產(chǎn)現(xiàn)場，使用皮帶輸送機(jī)的目的是輸送物料，輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)也是以保證物料輸送為主，他很少顧及是否適合安裝皮帶秤，所以這樣的安裝環(huán)境往往不理想，有時(shí)候甚至可以說安裝環(huán)境很糟糕，遇到這種情況該怎么辦呢？以往的做法要么干脆不裝皮帶秤，放棄測量，要么勉強(qiáng)安裝，使用精確度差一點(diǎn)也覺得無所謂。現(xiàn)在的做法則是采取積極的態(tài)度，現(xiàn)場的安裝環(huán)境不理想那就想辦法改變一下安裝環(huán)境。如某廠原給料均勻性較差，料量忽大忽小，時(shí)而無料，時(shí)而超量程，他們?cè)O(shè)法改小落料口內(nèi)徑，控制流量，使流量盡量均勻；如秤架支承處材料剛性較差，那就加支座、加斜拉筋板等改善秤架支承處材料的剛性；再如皮帶輸送機(jī)上的托輥偏心值大、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，就可以要求用皮帶秤廠家提供的托輥?zhàn)鞣Q量托輥，換掉原來用在秤架上的不規(guī)則不合乎要求的托輥，甚至還有的廠家連同與秤架相鄰的幾組（例如秤架前后各2~5組）托輥全部換掉，從而在較差的安裝環(huán)境條件下創(chuàng)造出一個(gè)相對(duì)較為理想的局部安裝環(huán)境條件以滿足高精確度測量的需要。

    秤架的準(zhǔn)直性校準(zhǔn)的含義是這樣的：假設(shè)秤架上的托輥與其相鄰的托輥相比存在高差h，那么在拐點(diǎn)處，就有張力S的垂直分量V作用在稱重托輥上，通過力的分解可以得到這個(gè)垂直向下的分力V。

                        圖1   準(zhǔn)直性校準(zhǔn)不好時(shí)皮帶張力所產(chǎn)生附加力的影響

    S：皮帶張力；V：張力S的垂直分量；l：托輥間距；h：高差

    附加力V干擾了物料重力的測量，為此在秤架安裝時(shí)要進(jìn)行準(zhǔn)直性校準(zhǔn)，以盡量消除或減少附加力V的影響。具體要求如下：秤架上的稱量托輥與其相鄰的托輥相比不存在高差，并要求與其相鄰的2組~3組托輥（這個(gè)區(qū)域可稱為稱量影響區(qū)域）等高；要求稱量影響區(qū)域托輥的高度高于稱量影響區(qū)域之外的托輥，這個(gè)高差可以選為3~5mm；準(zhǔn)直性校準(zhǔn)允許誤差對(duì)高精確度的皮帶秤來說，可要求0.5mm；通常可要求1mm；調(diào)整過程中，應(yīng)使稱量托輥處的誤差值稍偏正，即比相鄰?fù)休伾愿咭稽c(diǎn)（如0.5mm），具體內(nèi)容見參考資料[3]。

    托輥間距校準(zhǔn)是指在有可能的條件下，盡量將秤架上的所有托輥及其鄰近的2組~3組托輥（即稱量影響區(qū)域）的間距調(diào)整一致，調(diào)整后的托輥間距誤差應(yīng)小于1mm。

    把上述基礎(chǔ)工作做好了，將為皮帶秤的現(xiàn)場應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件，眾多的實(shí)例表明：大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場使用得不太好的皮帶秤都是在這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)出了差錯(cuò)。某臺(tái)現(xiàn)場皮帶秤檢定結(jié)果一直沒有達(dá)到要求，當(dāng)按照準(zhǔn)直性校準(zhǔn)要求重新校準(zhǔn)秤架并使檢定結(jié)果達(dá)到要求后，參加調(diào)試的人員感慨地說：準(zhǔn)直性校準(zhǔn)的確是皮帶秤用好的生命線。

    非常遺憾的是，筆者在很多生產(chǎn)現(xiàn)場看到的是隨意確定秤架安裝位置、不進(jìn)行秤架準(zhǔn)直性校準(zhǔn)（例如將稱量托輥故意抬高到高于鄰近托輥30~50mm的位置上）、不進(jìn)行托輥間距校準(zhǔn)等等這樣一些問題，而其中相當(dāng)一部分還是廠家的人到現(xiàn)場安裝的。就在一份最新刊發(fā)的有皮帶秤廠家撰寫的論文中還將以下錯(cuò)誤的內(nèi)容寫入皮帶秤安裝應(yīng)注意的問題：“秤體上的稱量托輥要高出過渡托輥1~2mm”[4]，所以宣傳電子皮帶秤的安裝要點(diǎn)、規(guī)范現(xiàn)場安裝技術(shù)，在當(dāng)前來說是至關(guān)重要的。

3 幾個(gè)改變安裝環(huán)境條件的實(shí)例

3.1 上海吳涇熱電廠進(jìn)廠煤計(jì)量皮帶秤

    這里介紹的是一份1981年的資料所介紹的情況[5]，當(dāng)時(shí)作為華東電力局的試點(diǎn)，在吳涇熱電廠2#皮帶輸送機(jī)安裝，其首尾滾筒中心距為310m，傾角0°，皮帶速度2m/s，皮帶寬度1000mm，最大輸送量550t/h，使用的是成都科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的GGP-10單托輥式皮帶秤，初始安裝位置在離尾部滾筒126m處。為了達(dá)到儀表出廠的精確度1%，試點(diǎn)工作組作了以下改動(dòng)：安裝位置前移至離尾部滾筒37m處；秤架前后各5組托輥換用經(jīng)過調(diào)校的新托輥，其偏心度<1mm；嚴(yán)格調(diào)整托輥間距，誤差<1mm；將皮帶抬起后，用光學(xué)水平儀調(diào)整托輥的水平狀況；增加了實(shí)物校驗(yàn)裝置，在地中衡上安裝了計(jì)量煤斗，可準(zhǔn)確計(jì)量通過2#皮帶輸送機(jī)的煤量。從所完成的34次實(shí)物標(biāo)定數(shù)據(jù)看，平均誤差0.87%，僅有6次超差，對(duì)于單托輥皮帶秤來說，這樣的數(shù)據(jù)已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)了。

3.2 鞍山礦業(yè)公司調(diào)軍臺(tái)鐵礦4#皮帶輸送機(jī)秤

    鞍山礦業(yè)公司調(diào)軍臺(tái)鐵礦4#皮帶輸送機(jī)皮帶總長226m，傾角13°，皮帶速度1.73m/s，設(shè)計(jì)最大流量1200 t/h，其狀況與圖非常類似。原有皮帶秤安裝在離頭部滾筒12m處，較圖中位置B處更靠近頭部滾筒，皮帶秤為單托輥單杠桿式承載器，因懷疑其精確度，又在距尾部滾筒18m處安裝了另外一臺(tái)4托輥懸浮式承載器，與圖中位置A處相近。經(jīng)對(duì)同一條皮帶輸送機(jī)前后安裝的兩臺(tái)皮帶秤進(jìn)行的模擬試驗(yàn)和相應(yīng)調(diào)整后，實(shí)際運(yùn)行10天，如以原有皮帶秤數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，則新裝秤與原有秤相差+12.28%。隨后對(duì)新裝秤采用編織袋裝物料的方式進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)，實(shí)物量為20t，新秤顯示值加修正后（加了0.044t皮重）為19.577t，誤差-2.115%。修正滿量程之后再采用同樣方式進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)，實(shí)物量為20t，新秤顯示值修正后（加了0.044t皮重和空轉(zhuǎn)時(shí)的倒轉(zhuǎn)量0.007t）為19.967t，誤差-0.165%。在隨后3天的實(shí)際物料輸送過程中，新秤顯示值為7602t，原有秤顯示值為6639.74t，以新秤數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，則新裝秤與原有秤相差+12.66%[6]。 

3.3 某電廠入廠煤、入爐煤皮帶輸送機(jī)秤

    某電廠在上世紀(jì)九十年代使用的三套465C型四托輥電子皮帶秤分別作為入廠煤計(jì)量和入爐煤計(jì)量，使用三年后存在零點(diǎn)變化大、重復(fù)性差、稱量誤差變大等問題，分析其原因是最大流量超量程、秤架剛度不夠、稱量區(qū)托輥未校準(zhǔn)、稱量區(qū)托輥徑向跳動(dòng)大或轉(zhuǎn)動(dòng)不良、皮帶張緊裝置滑動(dòng)不靈活、皮帶跑偏等等。

    用戶決定針對(duì)性地采取一系列措施進(jìn)行改造，其中就包括以下措施： 

    在落煤斗處將落煤口內(nèi)徑縮小20mm，使物料流量不再超量程且流量均勻；

    加固秤架，在皮帶機(jī)秤架處原有縱梁的兩個(gè)支承架中間再加一組槽鋼支承；

    對(duì)秤架上的托輥及其前后相鄰的三組托輥不在一條直線上的問題重新進(jìn)行準(zhǔn)直性校準(zhǔn)；

    更換徑向跳動(dòng)大或轉(zhuǎn)動(dòng)不良的托輥；

    調(diào)整皮帶張緊裝置，是只能上下靈活滑動(dòng)；

    仔細(xì)糾正皮帶的跑偏。

    改造后，皮帶秤零點(diǎn)波動(dòng)值由0.185%提高到0.0075%，實(shí)物標(biāo)定也取得較為滿意的結(jié)果，從每批進(jìn)行5次、兩批時(shí)間間隔7天的實(shí)物標(biāo)定結(jié)果看，最大誤差僅0.18%[7]。

3.4 某銅礦山選礦廠球磨機(jī)給料皮帶秤

    工藝專業(yè)要求在球磨機(jī)給料皮帶上安裝皮帶秤，給料皮帶機(jī)前后滾筒的中心距為21.35m，斷面為變傾角的凸弧形，先13°傾斜向上后水平，水平段僅4~5m，傾斜段離開裙板后直線段長度約為9m。最初是在圖2所示位置3安裝皮帶秤，因這里是給料皮帶機(jī)的水平段，但安裝以后皮帶秤的性能不穩(wěn)定，零點(diǎn)及滿值調(diào)試始終不能滿足要求。查找原因后，確認(rèn)是皮帶秤安裝位置選擇不當(dāng)，因?yàn)槲恢?雖然是水平段，但距弧線段太近（僅1~2m），距頭部滾筒也很近（只有3m），而且與糾偏托輥4僅相隔1組托輥，因而造成性能不穩(wěn)定。查閱隨產(chǎn)品說明書所附西門子公司皮帶秤應(yīng)用規(guī)程[8]，發(fā)現(xiàn)有以下四點(diǎn)未滿足要求：

    （1）規(guī)程要求秤架安裝在靠近尾部滾筒1的區(qū)域，這里是整條皮帶輸送機(jī)皮帶張力最小且皮帶張力變化最小的地方，而實(shí)際秤架安裝在靠近頭部滾筒區(qū)域，這里是整條皮帶輸送機(jī)皮帶張力最大且皮帶張力變化最大的地方；

    （2）這條皮帶輸送機(jī)有曲線段，如果秤架安裝在凸形弧線段之后，規(guī)程要求距弧線段終點(diǎn)至少12m，而實(shí)際秤架安裝在距弧線段終點(diǎn)只有1m的地方；

    （3）當(dāng)秤架迫不得已安裝在靠近頭部滾筒區(qū)域時(shí)，對(duì)30°托輥槽形角的稱量托輥要求在秤架之后先安裝2組30°托輥槽形角的托輥組，再安裝1組20°托輥槽形角的托輥組，同時(shí)尾部滾筒應(yīng)抬高13mm，從而使秤架處皮帶的形狀更能適合30°托輥槽形角，而實(shí)際未安裝20°托輥槽形角的托輥組，也未抬高尾部滾筒；

    （4）規(guī)程要求糾偏托輥與秤架的距離至少9m，實(shí)際僅相距1m。

                                     圖2   安裝位置改動(dòng)示意圖

    1：尾部滾筒；     2：改動(dòng)后的安裝位置；

    3：最初安裝位置；    4：糾偏托輥

    經(jīng)反復(fù)考慮，將皮帶安裝位置改在皮帶輸送機(jī)的傾斜段（如圖2位置2及圖3所示），但從離開裙板到弧線段起點(diǎn)的直線段長度僅9m，而規(guī)程要求如果秤架安裝在凸形弧線段之前，秤架至少離開弧線段起點(diǎn)6m，所以直線段非常緊張，但也基本達(dá)到要求。這里離尾部滾筒較近，是整條皮帶輸送機(jī)皮帶張力最小且皮帶張力變化最小的地方；秤架附近的糾偏托輥搬到離稱量托輥盡量遠(yuǎn)的地方，雖然現(xiàn)在的秤架安裝位置處于有13傾角的傾斜段，但全面比較下來，安裝位置2遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于位置3。

                                      圖3   皮帶秤的現(xiàn)場安裝

3.5 某銅礦山選礦廠碎礦石計(jì)量皮帶秤 

    某銅礦山選礦廠的圓錐破碎機(jī)破碎后的礦石經(jīng)過篩分，大塊礦石返回圓錐破碎機(jī)，而篩下碎礦石經(jīng)過9#、10#、11#皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)后進(jìn)入球磨機(jī)前儲(chǔ)礦倉，在碎礦、磨浮兩個(gè)車間的交接處，安裝了這臺(tái)電子皮帶秤進(jìn)行計(jì)量。三條皮帶秤的運(yùn)行條件分別是：9#皮帶輸送機(jī)是水平安裝在三臺(tái)振動(dòng)篩下的短皮帶輸送機(jī)，皮帶前后滾筒的中心距為27.5m，皮帶全長57m，螺旋式拉緊裝置；10#皮帶輸送機(jī)是水平安裝在9#皮帶輸送機(jī)下方的短皮帶輸送機(jī)，皮帶前后滾筒的中心距為35.25m，皮帶全長72.5m，螺旋式拉緊裝置；11#皮帶輸送機(jī)是安裝在10#皮帶輸送機(jī)下方的長皮帶輸送機(jī)，斷面為變傾角的凸弧形，先16.5?傾斜向上后水平，水平段裝有可前后移動(dòng)的卸料小車，皮帶前后滾筒的中心距為203.5m，皮帶全長414m，尾部滾筒式拉緊裝置。

    根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)論是：11#皮帶輸送機(jī)存在帶卸料小車、長度過長、皮帶輸送機(jī)的斷面形狀為變傾角的凸弧形等缺陷，所以11#皮帶輸送機(jī)安裝條件最差；9#皮帶輸送機(jī)有水平安裝無傾角的優(yōu)點(diǎn)，但也存在多個(gè)裝料點(diǎn)、直線段長度稍顯不夠、無自動(dòng)調(diào)整皮帶張力的皮帶拉緊裝置和給料均勻性稍差等缺陷，所以9#皮帶輸送機(jī)安裝條件好于11#皮帶輸送機(jī)；10#皮帶輸送機(jī)有長度適中、水平安裝無傾角、直線段長度足夠等優(yōu)點(diǎn)，但也存在無自動(dòng)調(diào)整皮帶張力的皮帶拉緊裝置的缺陷，綜合評(píng)價(jià)是最好的。

    在生產(chǎn)現(xiàn)場，這臺(tái)皮帶秤卻安裝在條件最差的11#皮帶輸送機(jī)上，而且秤架的位置是在傾斜段中上部的，距安裝位置相對(duì)較佳的尾部滾筒出大約有40m。使用過程中這臺(tái)皮帶秤存在皮帶張力大且張力變化大、穩(wěn)定性差、精確度低等問題。在向選礦廠提出建議后，已將電子皮帶秤的位置由11#皮帶輸送機(jī)改在安裝位置最佳的10#皮帶輸送機(jī)上。改變安裝位置后，皮帶秤的皮帶張力小且張力變化也小，穩(wěn)定性提高，在隨后進(jìn)行的檢定中，也達(dá)到了較高的精確度[9]。