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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。發表論文200余篇，曾出版《電子皮帶秤的原理及應用》、《電子皮帶秤》兩本專著。
摘要：作為固體物料連續自動稱重設備的電子皮帶秤近25年來發展很快，本文在簡單回顧國內外電子皮帶秤發展歷史后，以一些標志性的進展為例，綜述了近25年來國產電子皮帶秤的發展歷程。
關鍵詞：電子皮帶秤；秤架；二次儀表；檢定和試驗；標準；歷史回顧
Abstract: Electronic belt scale developed very quickly in the recent 25 years as the solid material continuous automatic weighing equipment , this article after is looking back into the domestic and foreign electronic belt scale historical development simply, take some symbolic progress as the example, summarized near for 25 year domestic electron belt scale's development process.
Key words: Electronic belt scale；Load receptor；Instrument；Varification and calibration；Standard；History review
1 國外皮帶秤發展歷史
1908年，美國人赫爾伯特·梅里克（Herbert·Merrick）發明了一種皮帶輸送機使用的稱重設備，那是采用機械方式根據皮帶速度和重量進行物料輸送量計算的世界上第一臺動態稱重設備。這種根據重力測量固體物料流量的設備后來被稱為梅里克型機械式皮帶秤。赫爾伯特·梅里克用這項發明成立了梅里克（Merrick）公司，開始生產皮帶秤[1]。
雖然還有其他一些資料提到皮帶秤的應用年代比這更早，但是這些資料中沒有完整的發明人、秤的結構形式、具體時間等信息，而梅里克公司資料中提供的信息較為詳盡，所以作者采用1908年作為第一臺皮帶秤問世年份，因此到2008年皮帶秤就有整整一百年的發展歷史了。
國外從上世紀四十年代開始生產稱重傳感器，上世紀五十年代開始使用以稱重傳感器為檢測元件的電子皮帶秤，并迅速取代機械式皮帶秤而成為固體物料連續自動稱重主流計量設備。
2 國產電子皮帶秤的早期發展歷史回顧
上世紀五十年代中國的衡器業才開始起步，生產一些最基礎的衡器制造產品。1954年遼寧沈陽衡器廠試制了國產第一臺梅里克型GL機械滾輪式皮帶秤[2]，隨后，遼寧大連衡器廠、江蘇徐州衡器廠、山西長治衡器廠也陸續生產PGL滾輪式皮帶秤。
據了解，中國航天科技集團702所等單位從1957年開始研制、1958年開始生產電阻應變式稱重傳感器。國內資料記載的最早研制電子皮帶秤的時間是1964年[3]，以北京起重運輸機械研究所經過幾年的努力工作后，于上世紀六十年代末期作為產品投入實際應用，產品由營口儀器三廠生產，早期的型號為DZCB-2（后改為DZCB-2A），秤架支點為軸承支點，測速傳感器也未使用。1969年，該產品又交由上海華東電子儀器廠生產，早期的型號為DCB-I，開始使用測速傳感器，累計器的積算回路增加了門電路。之后，上海工業自動化儀表研究所研制的皮帶秤交由上海衡器廠生產，早期的型號為DBC-I。
在1982年以前，國內僅有少數幾家研究單位研制電子皮帶秤，也僅有十家左右的生產廠制造電子皮帶秤，無論是電子皮帶秤的生產，還是電子皮帶秤的應用均處于發展的初級階段：產品種類少、精確度低、投運率低、應用技術不成熟。
3 近25年的發展歷史
從1983年起，中國改革開放深入發展，電子皮帶秤行業也迎來了快速發展的機遇，從只能生產低檔產品發展成產品類別齊全、主流廠家產品性能穩定、基本能適應市場需求的狀況。回顧25年的發展歷程，一些標志性的進展值得我們關注：
以多種形式引進國外產品的先進技術；
發展了多種形式的秤架結構；
微機化的二次儀表開發；
皮帶秤標準的制定；
多套皮帶秤系統試驗裝置建成；
皮帶秤應用技術的重視和發展。
3.1 以多種形式引進國外產品的先進技術
1983年遼寧營口儀器三廠率先從日本大和（YAMATO）公司引進CS-EC型電子皮帶秤生產技術，隨后上海華東電子儀器廠從美國梅里克公司、徐州衡器廠從美國拉姆齊（RAMSEY）公司，承德自動化計量儀器廠、成都科學儀器廠、常熟衡器廠聯合從德國申克(SCHENCK)公司引進電子皮帶秤制造技術，促進了國內電子皮帶秤制造廠的技術改造。
由于中國衡器市場的迅猛發展，國外一些著名的衡器廠商也先后組建合資企業和獨資企業。例如美國拉姆齊公司在徐州組建中美合資企業江蘇賽摩拉姆齊技術公司及1990年8月日本大和衡器有限公司與上海天合實業總公司共同投資組建中日合資企業上海大和衡器有限公司。進入二十一世紀后，國外一些著名的衡器廠商在華辦事處也紛紛組建獨資企業，開始在中國生產部分產品，如皮帶秤的秤架、配料皮帶秤的秤體等產品，以降低生產成本，提高在中國市場的競爭力。德國申克公司在天津成立申克工業技術有限公司，負責中國市場稱重及配料設備的進口、組裝、制造、市場、銷售和技術服務；西門子公司在大連成立西門子傳感器與通訊有限公司，主要面向中國市場，生產和研發包括稱重產品在內的各類傳感器及無線通訊設備；瑞士哈斯勒（HASLER）公司在上海嘉定成立哈斯勒工業設備(上海)有限公司，專業生產皮帶定量給料機、電子皮帶秤等工業稱重計量配料設備；美國拉姆齊公司隸屬的賽默飛世兒科技集團（Thermo Fisher Scientific）公司也在中國建立了包括衡器產品在內的生產基地。
國外公司進入中國市場，一方面擠占了大量的市場份額，制約了國產電子皮帶秤的發展。但另一方面他又帶來先進的皮帶秤制造技術、經營管理模式和應用技術，中國的制造廠商在與他們競爭的過程中也學到了很多技術、知識和經驗，使國產皮帶秤的生產、應用技術得以提高。
3.2 發展了多種形式的秤架結構
早期國內生產的電子皮帶秤的秤架結構形式為單托輥單杠桿式秤架和懸臂式秤架，制作粗糙、精確度低、穩定性差，1980年前后雖然開始研制多托輥雙杠桿式秤架，但應用數量很少。從二十世紀八十年代中期開始，國產的多托輥雙杠桿式秤架也在一步步改進和完善，如托輥組數在保證用戶使用精確度的前提下從6組減少為4組，從帶上平衡重結構改進為直接稱重結構等等。有多組稱重托輥的懸浮式秤架也得到了較多的應用，特別是在要求測量精確度高、物料塊度大、物料流量不均勻等條件下采用較多。而在對測量精確度要求不高的情況下，結構簡單的直接承重式單托輥秤架也開始采用。
在配料電子皮帶秤、煙草專用電子皮帶秤等歸類于整機秤的專用皮帶秤方面，國內也生產了一批新型秤架和機械結構的產品。
皮帶秤的秤架是皮帶秤測量技術的基礎，國內主流廠家能根據用戶的不同要求提供多種形式的秤架結構，其中一部分秤架為具有自主知識產權的創新產品，這反映了國內主流廠家生產技術水平的提高。
國產電子皮帶秤的精確度也開始得到用戶、計量管理單位的認可，如早在1983年3月，上海標準計量局對上港七區所使用的2臺GGP-50多托輥雙杠桿式電子皮帶秤進行了檢定，達到了0.285% 的精確度，根據當時交通部、上海港務局有關文件，上海標準計量局出具了準予以0.5%精確度使用商業性收費皮帶秤證書，并得到港方、船方、貨方的公認。
3.3 微機化的二次儀表開發
早期的國產皮帶秤二次儀表功能少，性能不穩定、故障率高，聲譽不佳。從二十世紀八十年代中期開始，國產的微機化二次儀表經過不斷完善，主流廠家產品的儀表功能增加、性能較穩定、故障率降低，逐步得到國內用戶的信任。在很多生產現場，國產電子皮帶秤主流廠家的微機化二次儀表可以無故障地工作3~5年或更長時間，也證實了國產的微機化二次儀表的可靠性確實有提高。
通訊功能強化也是微機化二次儀表的重要標志，通過RS232、RS485等方式進行多臺皮帶秤聯網、集中監控或與上位計算機系統通訊是大多數國產微機皮帶秤已具有的功能，而一部分國內廠家也較早認識到采用IEC61158中規定的現場總線則是微機化二次儀表的發展趨勢。南京天秤計控設備有限公司生產的SYSTEM-6系列儀表，作為第一個中國產品在2002 年 12 月通過“中國 PROFIBUS 產品測試實驗室” PROFIBUS-DP測試。而另外一些產品，由于皮帶秤的二次儀表采用PLC組成，PLC所具有的通訊功能其也同時具有，不需要另外開發，這類二次儀表大量應用于像配料用電子皮帶秤、煙草專用電子皮帶秤產品中。這些產品在與上位PLC、DCS等控制系統相連時，通過PROFIBUS-DP這樣的現場總線很容易實現通訊。
圖1 南京天秤公司SYSTEM-6系列儀表已通過PROFIBUS產品測試
3.4 皮帶秤標準的制定
1984年編制完成了機械工業部專業標準ZBY281-84“電子皮帶秤”，1987年編制完成了國家標準GB7721-87“電子皮帶秤”，1989年編制完成了國家計量檢定規程JJG650-90“電子皮帶秤”，1995年編制完成了國家標準GB/T7721-1995 “電子皮帶秤”，2002年編制完成了新的國家計量檢定規程JJG195-2002“連續累計自動衡器（皮帶秤）”，新的國家標準“電子皮帶秤”也正在制定中。這些標準和規程的制定等同采用了國際法自計量組織（OIML）R50“連續累計自動衡器（皮帶秤）”國際建議，但也根據中國實際做了一些修改和補充，因而存在少量差異。
這些標準和規程的制定使我國電子皮帶秤的生產及檢定有了統一的標準，有力地促進了國產電子皮帶秤制造和應用技術迅速提高。
3.5 多套皮帶秤系統試驗裝置建成
系統試驗裝置則是專門為進行皮帶秤產品性能測試和理論研究工作所建立的裝置，衡陽運輸機械總廠建成了我國第一套功能較為齊全的皮帶秤系統試驗裝置，1985年年底，成都科學儀器廠的皮帶秤動態系統試驗裝置建成，該實驗裝置由三條不同傾角的試驗皮帶機、儲存料倉、稱重料倉、計算機數據處理系統及大型顯示器組成，由于試驗皮帶機的張力可調、皮帶速度可調，因此可對皮帶秤進行不同物料、不同粒度、不同皮帶張力、不同皮帶速度、不同皮帶機傾角等條件下的實物試驗。
在中國計量科學研究院一些專家的努力下，1985年開始安徽銅陵無線電廠建設一套高標準的皮帶秤試驗裝置，掛牌為安徽省電子皮帶秤產品質量檢驗站，1995年起曾由國家級機構授權可出示檢定中心證書，大致在2000年前后，因為銅陵無線電廠產權變動，電子皮帶秤測試中心停止工作，后被拆除。這套皮帶秤系統試驗裝置共有4臺皮帶輸送機（見圖2），其中1#~3#皮帶輸送機的傾角、皮帶寬度、皮帶速度都是恒定不變的，但三條皮帶輸送機互不相同，唯有4#皮帶輸送機是一臺多功能輸送機，輸送機的傾角、托輥槽形角、皮帶速度可根據試驗要求變化，同時4#皮帶輸送機還裝有皮帶張力檢測系統。兩臺10t電子料斗秤本身帶檢定砝碼，滿量程相對誤差在0.03%以內，可以滿足0.125%級精確度皮帶秤的性能試驗要求[4]。安徽省電子皮帶秤產品質量檢驗站試驗裝置設計完善、裝備水平很高，達到了國外同類裝置的最高水平，當時實際上成為國家級的皮帶秤測試中心，其拆除十分可惜。
用戶也在實際使用過程中創造了許多簡單易行的試驗方法，如循環鏈碼就是由湖北大冶銅綠山礦段紹正首先研制并在該礦投入運行。到了二十世紀九十年代中期，北京的一位農民企業家李春孝看準了循環鏈碼的應用前景后，成立北京春海技術開發有限責任公司，投入了大量資金和人力研制DCX型模擬載荷試驗裝置（即循環鏈碼），還在中國計量科學研究院、國家電力公司等單位的支持下進行了大量的調研工作和現場試驗工作，如1999年11月由原電力部熱工計量測試中心組織在安徽省銅陵電子皮帶秤產品質量檢驗站進行DCX型模擬載荷試驗裝置與物料試驗的比對試驗。在大量試驗數據的基礎上，循環鏈碼檢定裝置寫入新的JJG195-2002連續累計自動衡器（皮帶秤）國家計量檢定規程，并明確規定：“通常可用循環鏈碼等重復性達到0.1%的模擬載荷裝置對0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗；使用其他模擬載荷裝置對1級皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗。”循環鏈碼目前主要在火力發電廠應用，截至2005年8月，北京春海技術開發有限責任公司DCX型循環鏈碼在全國共有71個電廠共157臺裝置已安裝使用或已簽訂供貨合同。這中間絕大多數是采用單一載荷點的循環鏈碼，而可以在額定流量的零點、40%、80%量程點上對電子皮帶秤進行校驗的多點校驗循環鏈碼已成功應用于廣東臺山電廠。2006年4月，武漢鋼鐵公司7臺 DCX-50-3L型循環鏈碼投入正常使用（見圖3），這是其首次在電力行業以外的企業應用。
圖3 在武漢鋼鐵公司現場使用的循環鏈碼
一些制造商也在探索新的檢定和試驗理念的模擬和試驗方法，如空料段鏈碼、實物砝碼疊加試驗工作也在加緊進行。許多用戶也根據自身條件摸索采用和完善拋砝碼試驗、沙袋試驗、刮皮帶試驗等實物試驗的替代方法。
4.結束語
目前國內市場以國產電子皮帶秤為主流，因為其價格較低，服務較好，備品備件充足，主流廠家產品測量精確度在大多數情況下能夠滿足應用要求。一部分國產電子皮帶秤已經進入國際市場，全進口的電子皮帶秤的數量已經很少了，根據海關統計，2007年進口電子皮帶秤僅289臺，貨值300萬美元。雖然國內電子皮帶秤技術25年來取得長足進步，但是由于這個行業門檻低，目前生產企業多達數百家，粗制濫造、低價競爭、魚目混珠，敗壞了行業的信譽。以江蘇徐州地區為例，在2007年開展電子皮帶秤制造企業專項整治之前共有26家生產廠，按是否達到必備條件要求的“專項檢查現場核查表”進行整治，主動申請注銷的廠家有12個，通過檢查的只有13家（嚴格地說，真正能達到必備條件要求的廠家可能更少）。因此加快電子皮帶秤行業的集中度，淘汰技術力量嚴重短缺的劣勢企業，使產品向主流優勢企業集中，才能使國產電子皮帶秤技術發展得更快.
參考文獻：
[1] Merrick. Belt Conveyor Scale Model 475. 1997.
[2] 中國衡器工業發展史. 中國衡器網網站資料.
[3] 王云章. 電阻應變式傳感器應用技術[M].北京：中國計量出版社，1991.
[4] 羅才生，鄒炳易，張家瑋.皮帶秤[M]. 北京：中國計量出版社，1992.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號