皮带机物料称重系统改造

王代华 付东明 王训东 袁海琛

摘 要：本文主要针对日照港煤二期皮带机原有物料称重系统故障率高、称重误差大的问题，通过可行性分析，改造安装了新型阵列式电子皮带秤，提升整个皮带机物料称重系统的精准性和可靠性。同时详细介绍了新型阵列式电子皮带秤的模块构成、称重理论、应用场合和技术特点，并进行了效益计算。

关键词：皮带机；称重系统；阵列式；电子皮带秤

1 项目背景

A-4、6-5皮带机线是日照港煤炭二期的重要物料运输设备，相配套的物料称重装置是装船作业系统中监控装船作业流量、控制作业流程的主要设备。自2003年投产以来，经过多年的运行使用，最近一段时间，原先的皮带秤在使用过程中存在称重误差大、设备故障率高的问题，对装船作业量的准确性和设备完好率产生了很大影响，直接影响了公司的服务质量。综合以上情况，我们决定对皮带机的称重系统进行升级改造。

2 可行性分析

A-4、6-5皮带机线原先采用的物料称重装置为拉姆齐ICS10-20系列电子皮带秤，该系列皮带秤主要由以下几部分组成：10-12型杠杆式称重桥架、60-12C型测速传感器、称重传感器、2001型积算器。通过将两组皮带承载托辊放置于杠杆式称重桥架上，借助称重传感器检测皮带上物料重量，送入积算器；测速传感器检测皮带速度，将速度信息送入积算器。积算器把接收到的速度信号及重量信号进行处理，得到物料的累计量及瞬时流量。由于该型皮带秤称重单元只有一个或两个，皮带物料重量信息采集点少，导致称重误差大；同时称重桥架为封闭式设计，经过多年的使用后，出现桥架变形、锈蚀的情况，影响承载托辊的平衡性，进而对皮带的正常运行产生威胁。

考虑到以上情况，我们港口技术人员和设备生产厂家经过现场实地考察，综合皮带机实际状况，对南京三埃现有阵列式电子皮带秤进行了改进，使之能够长时间、准确的称重物料。

3 新型物料称重系统介绍

此次物料称重系统的改造升级，选用的是南京三埃工控股份有限公司生产的SA/ICS-ZL阵列式电子皮带秤及其附属装置。

3.1 物料称重系统简介

3.1.1 阵列式皮带秤

一种以特定称重单元多组串联布置组成的称重阵列式皮带秤，通过对阵列数据进行处理可以消除皮带张力的影响，大幅提高皮带秤称重精度。

3.1.2 单点悬浮称重平台

一种新型称重装置：以一只称重传感器为单点支撑，采用特殊的秤体结构，支承两组以上的称重托辊，结构巧妙，称重精度高，稳定性极好，免日常维护。

3.1.3 工字型单点称重传感器

一种单点悬浮称重平台专用传感器，结构独特且具有称重精度高、抗水平力干扰能力强等特点。

3.2 称重误差理论

影响皮带秤长期稳定性的主要因素是皮带张力与秤架结构稳定性。通过研究我们发现：通过对阵列式皮带秤各单元数据进行处理后可使得阵列内部皮带张力影响减少90%以上，即皮带张力基本完全得到补偿，据此原理形成了新的皮带称重误差理论。

在上述理论指导下，原有的皮带秤刚度、托辊偏心度、托辊沾料的影响等诸多要求都可以忽略，配之以高稳定性的单点悬浮称重平台，就可实现高精度和高稳定性的皮带称重计量结果。

3.3 应用场合

1）港口进出口散状物料贸易结算计量。

2）电厂入厂煤贸易计量。

3）钢铁厂大宗原燃料入厂贸易计量及分厂间结算计量。

4）各类矿山出厂物料贸易计量。

5）各种散状物料运输过程中的计量。

3.4 新型物料称重系统特点

此次称重系统改造，采用的是南京三埃生产的“阵列式皮带秤”。生产厂家结合港口技术人员的现场反馈，综合考虑港口设备、设施实际，对改造使用的称重装置进行了适应性改进，并成功应用于公司A-4、6-5BC皮带线的物料运输统计。本次改造项目的物料称重系统具有以下特点：

1）达到GB/T 7721-1995标准0.25级皮带秤精度。

2）各种散状物料贸易结算用皮带秤。

3）高长期稳定性，克服皮带秤长期稳定性差的顽症。

4）安装简易，日常维护量极低。

5）可克服皮带张力变化、托辊沾料等多种常见状况影响。

6）系统人机界面友好，具有强大数据处理能力。

7）系统对称重单元具有自诊断功能并能自动排除故障单元影响。

8）根据用户要求，系统有较强的组合与扩展灵活性。

9）系统具有强大的网络适配能力，可适应各种网络要求。

10）系统具有高精度、高长期稳定性、极低日常维护的优异效果。

4 改造方案

通过现场考察评估，我们选取了旧式皮带秤的安装位置进行新式阵列式皮带秤的安装，这样可以充分利用已有的安装框架结构，又能使用原先的遮雨装置，节约了成本。

我们制定的改造方案为，拆除原有皮带秤后，将8组称重单元串联排列在托辊支架下方的承载钢结构支架上。按照设计指标，合理布置各个称重单元间距，并在每个称重单元杠桿上放置两组托辊支架，共计放置16组托辊支架，通过多点、多面采集皮带物料流量数据，以提高物料监测的精度。

设备安装完成后，技术人员分别在皮带空载、重载的状态下对皮带称重装置相关数据进行了初始化设置，经多次调整后，该称重系统物料统计量与轮船水尺物料数据误差保持在1%以内，达到了改造目的。

5 效益分析

在此次改造项目完成后的一年时间里，A-4、6-5皮带机线上的两套新型阵列式皮带秤系统运行平稳正常，物料监测数据始终保持在误差范围内，使装船调度部门能够实时掌控装船作业流量、吨位，科学调配作业流程，提高装船效率，同时也避免了装船过程出现作业量不准确等质量事故。

自新型物料称重系统投入使用以来，该系统统计误差始终保持在1%以内，而原先的老旧皮带秤误差高达5%。

通过查阅公司相关货运资料，每年装船作业总量的80%均需经过A-4、6-5两条皮带机线，按每年1000万吨装船作业量计算，则有800万吨物料经A-4、6-5运输，每年可减少物料统计误差为800*（5%-1%）=32万吨，按装船作业费用每吨20元计算，则每年可减少成本32*20元/吨=640万元，经济效益十分明显。