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方原柏 （1942-）
男，湖北黃岡人，教授級高級工程師，昆明儀器儀表學會副理事長兼秘書長，研究方向為儀表及控制系統應用。

摘要：電子皮帶秤的實際使用精確度除了與電子皮帶秤本身的質量有關外，還取決于皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機的狀況和安裝質量等安裝環境條件，本文首先介紹了安裝環境條件包含的具體內容，然后列舉了幾個改變安裝環境條件從而提高電子皮帶秤實際使用精確度的實例。

關鍵詞：電子皮帶秤；安裝環境條件；安裝位置；安裝質量

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，電子皮帶秤的實際使用精確度除了與電子皮帶秤本身的質量有關外，還取決于皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機的狀況和安裝質量。電子皮帶秤質量再好，皮帶秤安裝位置選定錯誤或不恰當、皮帶輸送機的狀況很差和安裝質量低劣，這臺電子皮帶秤的實際使用精確度仍然很低。而皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機的狀況和安裝質量這三點可以統稱為電子皮帶秤的安裝環境條件，當某一臺皮帶秤的安裝環境條件不好時，這一臺皮帶秤想用好幾乎是不可能的。以往當一臺皮帶秤沒用好時，更多的反應是埋怨皮帶秤的產品質量不行。而現在我們知道，一臺皮帶秤能否用好是由很多因素決定的，而電子皮帶秤的質量不好只是其中一個因素，在多數情況下還可能不是最主要的因素，而安裝環境條件在較多的生產現場可能成為最主要的因素。

    安裝環境條件中有一些是很難改變的，比如對稱重不利的皮帶輸送機的高傾斜角、高皮帶速度，但是還有很多安裝環境條件是可能得到改變的，如皮帶秤安裝位置的選定不當時可能重新選擇，安裝質量不好可以重新安裝，皮帶輸送機的狀況很差可以設法調整等。筆者到過許多生產現場，也讀到過一些皮帶秤的應用總結資料，發現一個好的苗頭是用戶自己動手，改變安裝環境條件，從而將使用情況不好的皮帶秤轉變成使用情況較為滿意的皮帶秤。

    本文先介紹一下安裝環境條件包含的具體內容，然后介紹幾個改變安裝環境條件從而提高電子皮帶秤實際使用精確度的實例。

2 電子皮帶秤的安裝環境條件

    就安裝位置來說，通常包括兩個方面的內容：選擇安裝電子皮帶秤的皮帶輸送機和在選定的皮帶輸送機上如何確定安裝位置。而安裝質量主要指的是安裝的精細程度，其重點是秤架的準直性校準和托輥間距校準。以上幾點可以稱為皮帶秤的現場安裝技術，以筆者的經驗和現場實際運行的情況來看，這是皮帶秤應用的關鍵技術。

    當輸送同一種物料是經過幾條皮帶輸送機轉運時，通常要根據這幾條皮帶輸送機的基本條件進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安裝皮帶秤。皮帶輸送機的基本條件主要包括以下幾點：給料均勻性、皮帶速度、皮帶輸送機的長度、皮帶輸送機斷面形狀、皮帶輸送機的傾角、托輥的槽形角、直線段長度、皮帶拉緊裝置、下料點、卸料設備、秤架支承狀況，具體內容見參考資料[1]。

    在選定的皮帶輸送機上如何確定安裝位置有以下幾個原則。

    皮帶張力值小及皮帶張力變化值小的地方，物料在進入稱量長度之前應該在皮帶上穩定下來，不應該發生下滑現象；在皮帶輸送機的直線段部分；遠離卸料犁；離卸料點一定距離，具體內容見參考資料[2]。

    但在生產現場，使用皮帶輸送機的目的是輸送物料，輸送機的整體設計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，所以這樣的安裝環境往往不理想，有時候甚至可以說安裝環境很糟糕，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，要么勉強安裝，使用精確度差一點也覺得無所謂。現在的做法則是采取積極的態度，現場的安裝環境不理想那就想辦法改變一下安裝環境。如某廠原給料均勻性較差，料量忽大忽小，時而無料，時而超量程，他們設法改小落料口內徑，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；再如皮帶輸送機上的托輥偏心值大、運轉不靈活，就可以要求用皮帶秤廠家提供的托輥作稱量托輥，換掉原來用在秤架上的不規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境條件下創造出一個相對較為理想的局部安裝環境條件以滿足高精確度測量的需要。

    秤架的準直性校準的含義是這樣的：假設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垂直向下的分力V。

                        圖1   準直性校準不好時皮帶張力所產生附加力的影響

    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，為此在秤架安裝時要進行準直性校準，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（這個區域可稱為稱量影響區域）等高；要求稱量影響區域托輥的高度高于稱量影響區域之外的托輥，這個高差可以選為3~5mm；準直性校準允許誤差對高精確度的皮帶秤來說，可要求0.5mm；通常可要求1mm；調整過程中，應使稱量托輥處的誤差值稍偏正，即比相鄰托輥稍高一點（如0.5mm），具體內容見參考資料[3]。

    托輥間距校準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（即稱量影響區域）的間距調整一致，調整后的托輥間距誤差應小于1mm。

    把上述基礎工作做好了，將為皮帶秤的現場應用創造良好的條件，眾多的實例表明：大多數生產現場使用得不太好的皮帶秤都是在這個關鍵環節出了差錯。某臺現場皮帶秤檢定結果一直沒有達到要求，當按照準直性校準要求重新校準秤架并使檢定結果達到要求后，參加調試的人員感慨地說：準直性校準的確是皮帶秤用好的生命線。

    非常遺憾的是，筆者在很多生產現場看到的是隨意確定秤架安裝位置、不進行秤架準直性校準（例如將稱量托輥故意抬高到高于鄰近托輥30~50mm的位置上）、不進行托輥間距校準等等這樣一些問題，而其中相當一部分還是廠家的人到現場安裝的。就在一份最新刊發的有皮帶秤廠家撰寫的論文中還將以下錯誤的內容寫入皮帶秤安裝應注意的問題：“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、規范現場安裝技術，在當前來說是至關重要的。

3 幾個改變安裝環境條件的實例

3.1 上海吳涇熱電廠進廠煤計量皮帶秤

    這里介紹的是一份1981年的資料所介紹的情況[5]，當時作為華東電力局的試點，在吳涇熱電廠2#皮帶輸送機安裝，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，使用的是成都科學儀器廠生產的GGP-10單托輥式皮帶秤，初始安裝位置在離尾部滾筒126m處。為了達到儀表出廠的精確度1%，試點工作組作了以下改動：安裝位置前移至離尾部滾筒37m處；秤架前后各5組托輥換用經過調校的新托輥，其偏心度<1mm；嚴格調整托輥間距，誤差<1mm；將皮帶抬起后，用光學水平儀調整托輥的水平狀況；增加了實物校驗裝置，在地中衡上安裝了計量煤斗，可準確計量通過2#皮帶輸送機的煤量。從所完成的34次實物標定數據看，平均誤差0.87%，僅有6次超差，對于單托輥皮帶秤來說，這樣的數據已經相當不錯了。

3.2 鞍山礦業公司調軍臺鐵礦4#皮帶輸送機秤

    鞍山礦業公司調軍臺鐵礦4#皮帶輸送機皮帶總長226m，傾角13°，皮帶速度1.73m/s，設計最大流量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4托輥懸浮式承載器，與圖中位置A處相近。經對同一條皮帶輸送機前后安裝的兩臺皮帶秤進行的模擬試驗和相應調整后，實際運行10天，如以原有皮帶秤數據為基準，則新裝秤與原有秤相差+12.28%。隨后對新裝秤采用編織袋裝物料的方式進行實物試驗，實物量為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行實物試驗，實物量為20t，新秤顯示值修正后（加了0.044t皮重和空轉時的倒轉量0.007t）為19.967t，誤差-0.165%。在隨后3天的實際物料輸送過程中，新秤顯示值為7602t，原有秤顯示值為6639.74t，以新秤數據為基準，則新裝秤與原有秤相差+12.66%[6]。 

3.3 某電廠入廠煤、入爐煤皮帶輸送機秤

    某電廠在上世紀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量和入爐煤計量，使用三年后存在零點變化大、重復性差、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、稱量區托輥未校準、稱量區托輥徑向跳動大或轉動不良、皮帶張緊裝置滑動不靈活、皮帶跑偏等等。

    用戶決定針對性地采取一系列措施進行改造，其中就包括以下措施： 

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

    加固秤架，在皮帶機秤架處原有縱梁的兩個支承架中間再加一組槽鋼支承；

    對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行準直性校準；

    更換徑向跳動大或轉動不良的托輥；

    調整皮帶張緊裝置，是只能上下靈活滑動；

    仔細糾正皮帶的跑偏。

    改造后，皮帶秤零點波動值由0.185%提高到0.0075%，實物標定也取得較為滿意的結果，從每批進行5次、兩批時間間隔7天的實物標定結果看，最大誤差僅0.18%[7]。

3.4 某銅礦山選礦廠球磨機給料皮帶秤

    工藝專業要求在球磨機給料皮帶上安裝皮帶秤，給料皮帶機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的水平段，但安裝以后皮帶秤的性能不穩定，零點及滿值調試始終不能滿足要求。查找原因后，確認是皮帶秤安裝位置選擇不當，因為位置3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，因而造成性能不穩定。查閱隨產品說明書所附西門子公司皮帶秤應用規程[8]，發現有以下四點未滿足要求：

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

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

    （3）當秤架迫不得已安裝在靠近頭部滾筒區域時，對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，同時尾部滾筒應抬高13mm，從而使秤架處皮帶的形狀更能適合30°托輥槽形角，而實際未安裝20°托輥槽形角的托輥組，也未抬高尾部滾筒；

    （4）規程要求糾偏托輥與秤架的距離至少9m，實際僅相距1m。

                                     圖2   安裝位置改動示意圖

    1：尾部滾筒；     2：改動后的安裝位置；

    3：最初安裝位置；    4：糾偏托輥

    經反復考慮，將皮帶安裝位置改在皮帶輸送機的傾斜段（如圖2位置2及圖3所示），但從離開裙板到弧線段起點的直線段長度僅9m，而規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6m，所以直線段非常緊張，但也基本達到要求。這里離尾部滾筒較近，是整條皮帶輸送機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的地方，雖然現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遠遠優于位置3。

                                      圖3   皮帶秤的現場安裝

3.5 某銅礦山選礦廠碎礦石計量皮帶秤 

    某銅礦山選礦廠的圓錐破碎機破碎后的礦石經過篩分，大塊礦石返回圓錐破碎機，而篩下碎礦石經過9#、10#、11#皮帶輸送機轉運后進入球磨機前儲礦倉，在碎礦、磨浮兩個車間的交接處，安裝了這臺電子皮帶秤進行計量。三條皮帶秤的運行條件分別是：9#皮帶輸送機是水平安裝在三臺振動篩下的短皮帶輸送機，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#皮帶輸送機是水平安裝在9#皮帶輸送機下方的短皮帶輸送機，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#皮帶輸送機是安裝在10#皮帶輸送機下方的長皮帶輸送機，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。

    根據調查結果進行比較，結論是：11#皮帶輸送機存在帶卸料小車、長度過長、皮帶輸送機的斷面形狀為變傾角的凸弧形等缺陷，所以11#皮帶輸送機安裝條件最差；9#皮帶輸送機有水平安裝無傾角的優點，但也存在多個裝料點、直線段長度稍顯不夠、無自動調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#皮帶輸送機安裝條件好于11#皮帶輸送機；10#皮帶輸送機有長度適中、水平安裝無傾角、直線段長度足夠等優點，但也存在無自動調整皮帶張力的皮帶拉緊裝置的缺陷，綜合評價是最好的。

    在生產現場，這臺皮帶秤卻安裝在條件最差的11#皮帶輸送機上，而且秤架的位置是在傾斜段中上部的，距安裝位置相對較佳的尾部滾筒出大約有40m。使用過程中這臺皮帶秤存在皮帶張力大且張力變化大、穩定性差、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#皮帶輸送機改在安裝位置最佳的10#皮帶輸送機上。改變安裝位置后，皮帶秤的皮帶張力小且張力變化也小，穩定性提高，在隨后進行的檢定中，也達到了較高的精確度[9]。