新型高准确度移动式皮带秤及其在港口中的应用

2.移动式皮带秤尚未普遍采用的原因

既然移动式皮带秤有上述优点，那为何至今未能普遍采用呢？究其主要原因，一是作为移动式皮带秤基础的普通固定式皮带秤的性能本身就欠佳，二是对皮带秤纵梁倾角变动的补偿原理有着先天性的缺陷。

由于皮带秤存在“皮带效应”，受气候和工况等环境条件的影响大，大多数普通固定式皮带秤不能长期可靠、稳定地工作。按照皮带秤传统理论，为了减小皮带效应的影响通常需在增强秤架刚度和提高托辊组准直性上做文章；因此皮带秤的结构笨重，对零件的制造、装配和安装精度要求苛刻。然而由于皮带秤工作环境恶劣，经调校好的初始状态难以长期保持，稍有疏忽就得费事费工重来。如能做到精心维护，注意监控调整，计量准确度大致在1～5%之间；倘若没有方便的实物校准条件和专业队伍随时维护情况会更糟。

堆料机与卸船机在作业时，其旋臂往往需要回转或俯仰，会在三维空间中随时发生位置变动，从而使料重在称重传感器受力作用线方向的分量发生变化，影响称重计量的结果；当输送机的纵梁与水平面存在倾角α时，物料对于称重传感器的作用力则为重力的分力W˙cosα。曾经出现过的移动式皮带秤基本都是在固定式皮带秤基础上，加装一个角度检测装置构成[2][3]，例如采用自整角机或倾角传感器等来测量皮带秤输送机机架纵梁的倾角α，然后根据所测α的大小在称重仪表中计算出cosα值，用以对称重传感器的输出值进行补偿。然而由于角度检测不易做得很精确，而余弦函数又是非线性的，在皮带秤机架倾角α较小角时cosα的改变值很小(例如α由0°变化到1°时，cosα的相对变化量仅0.015%)，而在倾角α较大时微小的角度变化会引起cosα的较大变化(例如α由17°变化到18°时，cosα的相对变化量达0.55%)，因此分辨力不均匀，误差也较大，补偿后的准确度不能满足要求，获得的称量数据仅能用于定性参考，移动式皮带秤也因此迟迟难以步入实用领域。

3.异军突起的新颖移动式皮带秤

南京三埃公司把若干经反复验证的创新技术用到了移动式皮带秤的开发上，并已在日照港获得成功应用。

3.1阵列式皮带秤的运用

为了造出真正实用的移动式皮带秤，南京三埃公司将已成功地在固定式皮带秤领域获得广泛应用的阵列式皮带秤(200710025317.0)安装到了移动式装卸机械上。SA/ICS-ZL型阵列式皮带秤突破了皮带秤传统理论，绕开一味增强刚度、提高难以见效的老办法，避免陷进的死胡同，并在秤体零部件结构、称重仪表和软件等各方面都有所创新和改进。它由数个单点传感器双托辊悬浮式称重单元(200620124906.5)连续级联组成，不仅获得了数倍于普通皮带秤的称量长度，而且由于皮带张力的变化在相邻称重单元趋势相反，结合软件的专有补偿功能，使皮带效应产生的不利影响在其整个称量长度之中“内部处理”掉了90％以上。配套的SA-600称重仪表严格按工业级要求制造，具有传感器异常早期诊断、报警，单元输出信号超差自动切除，超、缺料判断、报警等智能诊断判别功能，性能可靠。仪表嵌入了功能强大的软件，能根据各单元重量变化分布，对出、入口单元进行补偿；在现场环境温度变化时，依据各称重传感器的温度曲线进行个性化修正，把全温度范围内的称重传感器零点、灵敏系数、蠕变、滞后等参数均列入补偿内容；采用拉格朗日曲线拟合技术对阵列式皮带秤因流量不同所产生的误差进行线性修正。采用8个称重单元的阵列式皮带秤，其物料试验时的动态累计误差优于0.1%(长期使用中0.2%)[4][5]。

为了对阵列式皮带秤的日常生产和上级执法检验提供依据，南京三埃公司制订了严于国家标准的企业标准(Q/3200NJ3A600)，设置了0.2级，其准确度与相应技术指标均高于现行国际建议和国家标准的最高准确度等级0.5级的要求；企业标准还增加了在模拟恶劣工况下进行物料试验的条款，以高严酷度来考核阵列式皮带秤的耐久性，从而确保阵列式皮带秤性能的长期稳定。

3.2新发明—重量比率式倾角补偿装置的应用

南京三埃公司的新型移动式皮带秤之所以获得成功的原因，还在于摒弃了通过几何量检测来补偿角度的老办法，另辟蹊径采用重量比率法的三维姿态实时跟踪补偿方法，创造了基于非几何量检测原理的新颖倾角补偿装置这一专利技术，克服了现有公知技术存在的缺陷，使计量准确度得以大幅度提高[6]。