一、概述

皮帶秤作為連續累計稱重的自動衡器，應用在輸送散狀物料的皮帶輸送機係統中。據統計2011 年我國年產煤 35 億噸，進口煤 2 億噸；年產礦石 13 億噸，進口礦石 6.9 億噸。僅上述的兩種物料在生產和使用二個環節上均需經過皮帶秤進行計量，可見使用量之大。隨著國家節能降耗戰略的實施，煤炭作為主要能源的計量監測管理倍受重視。同時，隨著煤炭、礦石價格的升高，它的計量準確性和可靠性也愈加重要。皮帶秤自發展以來經曆了機械式皮帶秤和電子式皮帶秤時期，現已開始進入智能型皮帶秤時期。第一代皮帶秤是純機械式的，通過杠杆傳力，顯示為機械計數器；隨著電子工業的發展，應變式稱重傳感器及微處理器的出現應用，皮帶秤進入第二代電子皮帶秤時期；新一代智能型皮帶秤是在電子皮帶秤的基礎上通過數字化、網絡化和智能化等技術大大提高了計量係統的準確性和可線校準，稱量與校準一體化等技術增強了皮帶秤的耐久性。

目前，皮帶秤執行的國家標準主要依據國際法製計量組織 OIML、R50 《連續累計自動衡器 （電子皮帶秤）》 國際建議 1997 年版，國際法製計量組織自動衡器秘書處已開始研究討論修訂皮帶秤國際建議。該國際建議 2011 年 4CD 版已對外征求意見，皮帶秤技術的發展促進了國際建議的發展。

二、皮帶秤裝置

皮帶秤裝置主要由稱重承載器 （稱重秤架）、位移傳感器和稱重儀表三部分組成，以下分別按三種主要部件進行闡述。

（一） 皮帶秤稱重承載器 （稱重秤架）稱重承載器 （稱重秤架） 主要由稱重傳感器和支承托輥的鋼梁構成，支承托輥將皮帶輸送機上的物料重量經鋼梁傳遞給稱重傳感器，稱重傳感器將物料重量信號發送到稱重儀表。皮帶秤按稱重承載器分為秤架式皮帶秤和輸送機式皮帶秤，前者秤架作為輸送機的一部分，後者秤架包括一台完整的輸送機 （又稱稱重給料機），本文重點敘述前者秤架式皮帶秤。

根據國際法製計量組織 OIML R50 《連續累計自動衡器 （電子皮帶秤）》 2011 年 9 月 4CD 版，將稱重秤架分為三類：全懸浮式秤架、模塊式秤架和杠杆式秤架。

全懸浮式秤架：主要采用四個稱重傳感器，利用四點支撐二根縱梁，縱梁上安裝 3 組 ~8 組托輥，托輥數量愈多計量精度愈高。

模塊式秤架 （國內又稱陣列式秤架）：主要采用一個或二個稱重傳感器與鋼架一起，支撐 1 組或 2 組托輥，構成一個稱重單元。該稱重單元根據使用精度要求，可組成 1 組～16 組托輥秤架。

模塊式秤架主要優點是現場組合方便，根據其使用精度，托輥的配置數量不同，單托輥秤架誤差在 0.5%～2%之間，雙托輥誤差在 0.5%～1%之間，三托輥誤差在 0.5%～0.25%之間，四托輥秤誤差在±0.25%以上。對於 0.2 級皮帶秤稱重托輥數量在 6 組或 8 組以上，個別秤架托輥數量達到 16 組排成一陣列，又稱陣列式皮帶秤。

杠杆式秤架：主要采用一側支點，另一側由稱重傳感器支撐，此種秤架隨著稱重傳感器價格的降低應用愈來愈少。

（二） 位移傳感器

位移傳感器檢測對應皮帶長度位移信息，將通過秤架上的物料長度信息，送入稱重儀表，位移傳感器主要有磁阻脈衝式和光電脈衝式。位移傳感器近年來變化不大。

（三） 稱重儀表

稱重儀表是將來自稱重秤架上稱重傳感器的重量信號和位移傳感器的長度信號進行處理得到輸送物料累計重量。當今電子技術基礎平台的發展為皮帶秤儀表的設計開拓了廣闊的空間，CPU技術已經從 8 位發展到 32 位，係統主頻也由十幾兆達到幾十兆甚至上百兆，AD 模數轉換器也從 10位上升到 24 位。SOC （片上係統）、DSP （數字信號處理）、CPLD （可編程邏輯器件） 等新技術正逐步應用到皮帶秤的儀表中。

稱重儀表主要有專用型儀表及通用整機型儀表。通用整機型儀表就是購買工業控製計算機、可編程序控製器等通用硬件平台，通過該硬件平台采集皮帶秤的稱重和速度等信號。專用型儀表主要基於微處理器開發的專用稱重儀表。

軟件是儀表的核心技術，由於儀表硬件平台置的發展，實時嵌入式操作係統已經越來越多的應用到皮帶秤儀表當中，徹底改變了過去簡單的軟件係統框架結構，大大提高了儀表係統功能和可靠性。數字濾波技術的采用消除了皮帶秤被測物料由衝擊運動所產生的幹擾，保證了皮帶秤的稱量精度。

某有限公司 （以下簡稱“某公司”） 創新發明的“三組累計量稱重技術”通過儀表軟件完成測量方式的不同組合，實現多稱重傳感器皮帶秤某一稱重傳感器出現故障或異常時，皮帶秤仍然可以計量，提高了皮帶秤計量的可靠性。

三、皮帶秤校準新技術

基於皮帶秤的稱重工作原理是物料在皮帶上，物料的重量經過皮帶傳遞給秤架得到物料的重量，由於皮帶的張力，皮帶軟硬程度等因素，導致皮帶上物料重量不能真實傳遞給秤架。安裝在皮帶輸送機上的皮帶秤，由於每一條皮帶輸送機的長度、寬度、速度、輸送量、安裝位置、震動及運轉工況等情況均不相同，導致每一條皮帶的張力、皮帶的軟硬程度等影響因素也不相同。這些影響因素又不能計算，隻能通過物料校準進行補償，也就是說安裝的每一台皮帶秤必須針對安裝在那條皮帶輸送機上進行個性化物料校準補償，才能得到準確的測量結果。現場皮帶輸送機受使用條件的限製，很難采用物料校準方式對皮帶秤進行校準補償，往往采用掛碼、鏈碼、循環鏈碼等模擬方式進行皮帶秤校準補償，而這些模擬校準方式和皮帶輸送機運轉時皮帶上全部鋪滿物料，對皮帶的張力、皮帶的軟硬程度等因素補償差異較大。造成皮帶秤雖經模擬校準，稱重結果仍與實際稱重存在較大誤差。另外，皮帶輸送機在運行過程中機械特性（尤其長時間運行後） 的變化，改變初始校準導致測量誤差變大，皮帶秤的長期穩定性不好。為了解決物料校準不方便、不及時導致皮帶秤計量誤差大、長期穩定性差的問題，某公司研發出物料疊加自校準技術。物料疊加自校準技術，采用現場自動取料，用較少的物料經稱重後，在皮帶輸送機正常輸送過程中 （整條皮帶上鋪滿物料），隨時可對皮帶秤進行校準補償，校準精度高，解決了現場不易實物校準、不能及時校準的難題。物料疊加自校準技術工作原理。

某公司三橋物料疊加自校準技術是在皮帶輸送機上安裝二組稱重秤架，二組稱重秤架之間裝有緩衝托輥組，其上方安裝稱重料鬥。安裝在皮帶機上的刮板取料機在皮帶機輸送物料的過程中，根據稱重儀表設置定時取料，物料由螺旋輸送機送入稱重料鬥。需要校準時稱重儀表控製稱重料鬥開門放料，此時第一組皮帶秤架稱量的是輸送物料重量，第二組皮帶秤架稱量的是輸送物料重量和稱重料鬥放下的標準物料重量，基於第一組皮帶秤架與第二組皮帶秤架通過的輸送物料量 （不含稱重料鬥的物料） 相同，稱重儀表將第二組皮帶秤架得到的重量減去第一組皮帶秤架得到的重量，得到稱重料鬥放出的標準物料重量值，此標準物料重量值與稱重儀表自身顯示的物料重量值進行比對，得出修正係數，按此修正係數修正稱重儀表量程使之顯示標準物料重量值。根據需要定時進行比對、修正，使皮帶秤計量精度達到高穩定及準確的特性。此時皮帶輸送機全長上鋪有物料，校準工況接近於正常輸送時工況，校準皮帶秤的準確度最真實，從而實現低成本用少物料校準取代了多物料校準。

物料疊加自校準皮帶秤的主要特點如下：

（1） 采用了自主研發少量的經稱重物料與正常輸送物料疊加的自校準技術，解決了現行皮帶秤實物校準成本高、不易校準的難題。

（2） 實時在線物料自校準技術，可以在皮帶輸送機正常輸送物料運行時自動進行物料自校準，在技術上有效保證了皮帶秤長期運行的準確度和耐久性。

（3） 兩台皮帶秤實時比對，互為備用。當其中一台皮帶秤出現故障，係統自動對其進行報警，並用另一台皮帶秤作為主計量秤繼續運行，提高了係統的可靠性。

四、新版 OIML R50 國際建議 （4CD- 2011年 9 月） 特點

（一） 產品的準確度等級

在準確度等級的劃分上，新版國際建議分為 4 個等級即 0.2、0.5、1.0、2.0 級，而現行的國標和規程中隻有 3 個等級，比新版國際建議少 0.2 這個等級。新版國際建議中 0.2 級的首次檢定和後續檢定自動稱量的最大允許誤差為 0.1%，使用中檢驗的最大允許誤差為 0.2%，影響因子試驗的最大允許

誤差為 0.07%，最小累計載荷的累計分度值數為2000。

（二） 帶形修正裝置

新版國際建議中增加了帶形修正裝置，即在皮帶 （空載） 運轉一圈期間，可以對承載器上變化的載荷進行修正的裝置。此裝置利用已儲存好的皮帶 （空載） 運轉一圈的數據進行修正。該裝置用於皮帶秤零點的修正，可與自動或半自動調零裝置結合，也可以獨立於自動或半自動調零裝置運行。

（三） 幹擾試驗

新版國際建議在抗幹擾試驗中比現行國標和規程的要求要嚴酷的多。增加了交流供電電源電壓暫降和短時中斷抗擾度試驗、浪湧 （衝擊） 抗擾度試驗、射頻場感應傳導騷擾抗擾度試驗等，對原來的電快速瞬變脈衝群抗擾度和射頻電磁場輻射抗擾度試驗要求也提高了。

（四） 耐久性

新版國際建議沒有對皮帶秤的耐久性試驗提出具體的方法，它鼓勵各國可以在國家法規的約束下采取一些措施來確保耐久性，這些措施包括在型式評價、首次檢定、後續檢定和使用中檢驗等各項試驗中。由於影響皮帶秤耐久性的因素很多，耐久性試驗至今在國際上還沒有形成一個共識的試驗方法。

五、綜述

隨著傳感器技術和電子技術的快速發展，元器件成本的降低，皮帶秤受益非淺，先進電子技術的采用使皮帶秤的可靠性、穩定性得到提高，使用功能得到擴展，進一步滿足了用戶使用需求。如今，皮帶秤主要麵臨三個技術難點：準確度、耐久性、校準方法，新一代智能型皮帶秤發展趨勢也主要是解決這三個問題。應用於港口、礦山、電力等行業大型散料輸送皮帶機上的皮帶秤的使用效果並不理想，這主要和皮帶秤的適用條件有關，這些大型皮帶機的主要特點是：

（一） K8凯发登录入口大

一般運輸煤炭的輸送K8凯发登录入口達到 3000t/h~6000t/h，運輸礦石的K8凯发登录入口更大，甚至超過 10000t/h，並且K8凯发登录入口變化大，不均勻。

（二） 速度快

皮帶輸送機速度達到 3m/s~6m/s。

（三） 皮帶寬度大且長度長

輸送皮帶的寬度 1400mm~2200mm，皮帶周長2000m 以上，有的甚至達到 10000m。

正是由於這些皮帶輸送機的上述三個特點加之沒有理想的物料校準條件，使得安裝於其上的皮帶秤的準確度難以達到 0.5 級和 1 級，即使達到

這個精度，皮帶秤的耐久性也很差，不能長期地保持這個精度，有的甚至隻能保持幾天，因此國際上的一種調查認為的皮帶秤使用精度不會優於±2%。

大型皮帶輸送機上的皮帶秤由於皮帶輸送量大一般無法安裝實物校準裝置，使得皮帶秤的校準難以溯源，這也是皮帶秤不被作為貿易結算的主要原因。目前散料的國際貿易結算還以水尺計重方式為主，而水尺法的計量準確度取決於輪船的服役時間、原始體積測量的精度，觀察水尺時水麵的波動、水溫、水質密度、壓艙水、輪船燃料和水消耗或補充等因素，變化範圍在 0.5%~2.0%，實際使用中由於人為因素的影響，水尺計重的誤差高達 5%。我國是一個資源貿易大國，計量不準將導致巨大的經濟損失，市場迫切需要一種準確度高、耐久性和可靠性強、校準可溯源的皮帶秤，基於物料疊加自校準技術的皮帶秤 （稱量與校準一體化） 作為新一代智能型皮帶秤有效地解決了上述三個問題，為皮帶秤廣泛地適用於大型散料輸送皮帶機打下了堅實的基礎。隨著皮帶秤新技術的不斷發展和應用，我國正從一個皮帶秤的生產大國走向皮帶秤的技術強國，隻要不斷地創新，皮帶秤一定能夠取代水尺計重，成為大宗散料貿易結算的主要計量器具。

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