摘要：文章介紹了西門子直承式電子皮帶秤的工作原理、結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)。同時(shí)介紹了該產(chǎn)品在寶鋼馬跡山港的各種散貨輸送設(shè)備上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：電子皮帶秤 散貨計(jì)量 直接承重式 模塊化 傾角補(bǔ)償器
Abstract：The paper introduced the principle, structure and key features of Siemens
electronics belt scale which used the direct-loading design. At the same time, it introduce the
applications of belt scale on the heavy machines in BaoSteel Majishan port.
Keywords: Electronic Belt Scale; Bulk Cargo Measure; Direct-Loading; Modularize;
Inclinometer
隨著卸船機(jī)、堆取料機(jī)、帶式輸送機(jī)等港口裝卸系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，電子皮帶秤作為解決散貨計(jì)量的重要手段，也被越來(lái)越多的用戶所關(guān)注和重視。選擇合適的電子皮帶秤系統(tǒng)能在大型裝卸系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的計(jì)量，而且還能對(duì)裝卸系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。
一、 背景介紹
寶鋼馬跡山港位于浙江省嵊泗縣泗礁島西南約1.5公里的馬跡山島，居于我國(guó)南北海岸線的中部和長(zhǎng)江出海口，是我國(guó)南北運(yùn)輸必經(jīng)的黃金水域，也是進(jìn)出上海港、長(zhǎng)江流域的必由之路，瀕臨國(guó)際航線，是距離長(zhǎng)江口最近的大型礦石中轉(zhuǎn)基地，具有獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。
寶鋼馬跡山港二期工程于2005年12月28日開(kāi)工建設(shè)，二期工程是在一期工程的基礎(chǔ)上，新建30萬(wàn)噸級(jí)卸船泊位1個(gè)，1萬(wàn)噸級(jí)、5萬(wàn)噸級(jí)裝船泊位各1個(gè)，圍海形成0.32平方公里礦石堆場(chǎng)，以及配套和輔助設(shè)施，設(shè)計(jì)年吞吐量3000萬(wàn)噸。二期工程投產(chǎn)后，馬跡山港形成年吞吐5000萬(wàn)噸能力。
馬跡山港二期工程籌建之初就以世界先進(jìn)港口為樣板，確定了建設(shè)世界一流的現(xiàn)代化港區(qū)的目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)張型向自主創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變的思路。寶鋼自主研發(fā)成功了“散貨堆、取自動(dòng)化控制系統(tǒng)”，使馬跡山港生產(chǎn)管制、料場(chǎng)管理和堆取料無(wú)人作業(yè)實(shí)現(xiàn)集中控制，成為迄今為止國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的、與世界上同類型先進(jìn)港口相媲美的信息化、數(shù)字化、智能化港口。
此前我們?cè)褂昧藝?guó)內(nèi)外多家企業(yè)的皮帶秤產(chǎn)品,包括多托輥，全懸浮，雙杠桿等各種不同類型的皮帶稱,普遍存在性能不穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)值波動(dòng)大,重復(fù)性差，每次標(biāo)定差異較大， 不能滿足高精度計(jì)量的要求；而有些電子皮帶秤在安裝使用初期能實(shí)現(xiàn)非常高的計(jì)量精度， 但是使用一段時(shí)間后，其測(cè)量精度就開(kāi)始不斷漂移，最后不得不進(jìn)行定期或不定期的標(biāo)定和維護(hù)工作，現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)人員對(duì)此意見(jiàn)比較集中。
如何選擇和利用合適的電子皮帶秤產(chǎn)品，既要實(shí)現(xiàn)高精度的內(nèi)部管理計(jì)量，又要減少電子皮帶秤的日常維護(hù)量，實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)的目標(biāo)。這對(duì)于該系統(tǒng)的完整實(shí)現(xiàn)有著至關(guān)重要的影響。
二、港口裝卸設(shè)備對(duì)皮帶秤的應(yīng)用要求
現(xiàn)代港口散貨裝卸系統(tǒng)按照貨物流向可分為：水路-水路；水路-陸路；陸路-水路等。馬跡山港口作為重要的大型礦石中轉(zhuǎn)基地，主要實(shí)現(xiàn)海路進(jìn)港，陸路（汽車、鐵路、皮帶輸送機(jī)）出港。電子皮帶秤主要的應(yīng)用及物流方向進(jìn)出港時(shí)為：
A,卸船機(jī)。機(jī)上輸送機(jī)可配備電子皮帶秤用于控制給料量。
B,皮帶輸送系統(tǒng)。系統(tǒng)配備電子皮帶秤用于監(jiān)測(cè)瞬間流量和生產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)。
C,斗輪堆取料機(jī)。堆料狀態(tài)下臂架皮帶機(jī)配備電子皮帶秤，用于控制斗輪瞬時(shí)取料量。
D,堆場(chǎng)皮帶輸送機(jī)。用于監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)從堆場(chǎng)輸送到各生產(chǎn)單位的物料量，常作為企業(yè)內(nèi)部管理計(jì)量用。
卸船機(jī)
在馬跡山港大量使用了抓斗式卸船機(jī)，在二期工程中所采用大起大重提供的2250t/h抓斗式卸船機(jī)，達(dá)到了九十年代末國(guó)際先進(jìn)水平。卸船機(jī)橋式抓斗卸船機(jī)被廣泛應(yīng)用在我國(guó)沿海各大港口和內(nèi)河港口的大宗散貨專業(yè)化碼頭的卸船機(jī)械類型中（如圖1）。
通常，計(jì)量皮帶秤通常安裝在料斗下方和運(yùn)輸船平行的位置（如圖中紅圈所指位置）?？筛鶕?jù)應(yīng)用的具體要求，在卸船機(jī)配置中選擇內(nèi)部結(jié)算精度(0.5%)或貿(mào)易結(jié)算精度（0.25%）的電子皮帶秤。同時(shí)，由于安裝位置的特殊性， 通常也對(duì)皮帶秤長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低維護(hù)量提出較高的要求。
皮帶輸送機(jī)
帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線(如圖2)。帶式輸送機(jī)與其堆料機(jī)和取料機(jī)相配合，已經(jīng)成為大規(guī)模堆取塊狀物料(如煤、礦石等)的唯一有效的方法。
皮帶輸送機(jī)的皮帶秤選擇相對(duì)比較簡(jiǎn)單，根據(jù)精度要求的不同，可以選擇0.5%企業(yè)內(nèi)部結(jié)算和0.25%貿(mào)易結(jié)算等級(jí)別。
斗輪堆取料機(jī)
在馬跡山港口堆場(chǎng)采用大量自動(dòng)化程度很高的斗輪式堆取料機(jī)，尤其是在二期工程中采用的按照無(wú)人化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的堆取料機(jī)，在國(guó)內(nèi)是首次安裝使用，對(duì)所采用的設(shè)備提出了非常高的要求。斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、鋼鐵廠、焦化廠、儲(chǔ)煤廠、電廠等散料（礦石、煤、焦碳、及砂石）堆存料場(chǎng)的堆、取料作業(yè)。（如圖3）
通常皮帶秤安裝在堆取料機(jī)的大臂的皮帶輸送機(jī)上，由于堆取料機(jī)的大臂會(huì)根據(jù)堆料的高度不同而上下自有活動(dòng)，因此皮帶秤傳感器的負(fù)載(Load Cell)在垂直方向的力是一直在變化的，通常這種角度的變化在0~20º不等，有時(shí)候會(huì)達(dá)到20~30º。因次，為了修正由于堆取料機(jī)大臂角度變化帶來(lái)的影響，應(yīng)用于堆取料機(jī)的皮帶秤通常都需要配置一個(gè)傾角補(bǔ)償器，來(lái)修正這個(gè)誤差， 保證皮帶秤的高精度。
堆取料機(jī)是一種既能堆料，又能取料的一種設(shè)備。因此也對(duì)速度傳感器提出了雙向測(cè)量要求，通常都會(huì)采用能夠正反向都能測(cè)量的軸速度傳感器， 而不采用線速度傳感器。由于堆取料機(jī)的皮帶秤測(cè)量相對(duì)比較復(fù)雜，安裝環(huán)境很難達(dá)到理想狀態(tài)，即使采用了貿(mào)易結(jié)算級(jí)精度的皮帶秤系統(tǒng)，也很難達(dá)到0.25%的精度，因此在堆取料機(jī)上能夠?qū)崿F(xiàn)0.5%的企業(yè)內(nèi)部計(jì)量精度也已經(jīng)是相當(dāng)不錯(cuò)的了，主要技術(shù)要求通常還是集中在皮帶秤使用的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和維護(hù)量的問(wèn)題上。
因此，在港口裝卸設(shè)備上的皮帶秤的選擇和應(yīng)用，除了要考慮精度之外，還需要充分考慮皮帶秤的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和維護(hù)工作量的問(wèn)題，這對(duì)于節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本和提高企業(yè)生產(chǎn)效益很重要。
三、皮帶秤工作原理和選擇
電子皮帶秤主要由稱重傳感器（包括秤架）、速度傳感器、傾角補(bǔ)償器（僅用于角度可變的應(yīng)用場(chǎng)合）和稱重積算儀等主要部件組成。
經(jīng)過(guò)多方調(diào)查和權(quán)衡比較以后，我們?cè)隈R跡山港口的卸船機(jī)、斗輪堆取料機(jī)和皮帶輸送機(jī)上大量選擇使用了西門子公司基于直接承重式原理的電子皮帶秤。
西門子的皮帶秤架部分的設(shè)計(jì)是很具有特色，與一般常用的杠桿式秤架涉及不同， 它采用了被稱為“三無(wú)”的直接承重式秤架結(jié)構(gòu)，即：無(wú)杠桿、無(wú)支點(diǎn)、無(wú)平衡重（如圖4）， 也就是沒(méi)有稱重承載器。這種設(shè)計(jì)帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的：
維護(hù)方
