一、背景
 

河南濟(jì)源鋼鐵（集團(tuán)）有限公司始建于1958年，屬中國(guó)大型鋼鐵骨干企業(yè)、中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)、中國(guó)民營(yíng)企業(yè)100強(qiáng)、中國(guó)制造業(yè)500強(qiáng)和世界鋼鐵企業(yè)100強(qiáng)，系中鋼協(xié)和中特鋼理事單位。公司位于河南省濟(jì)源市境內(nèi)，交通便利，鐵路專(zhuān)用線(xiàn)與焦枝鐵路線(xiàn)相接，現(xiàn)已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)品種最多、規(guī)格最全的優(yōu)特鋼棒、線(xiàn)材專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。

由于河南濟(jì)鋼沒(méi)有焦炭生產(chǎn)，焦炭主要來(lái)源于山西和與濟(jì)鋼一路相隔的河南豫港焦化集團(tuán)，河南濟(jì)鋼每個(gè)月至少要用焦碳120000萬(wàn)噸左右，其中豫港焦化的焦碳有40000噸左右，約占濟(jì)鋼每月所消耗的總焦碳的三分之一，其每個(gè)月的交易額大約為1億人民幣。

河南濟(jì)鋼所用的焦碳一直以來(lái)都是用火車(chē)和汽車(chē)運(yùn)輸?shù)�，進(jìn)廠后是以軌道衡和汽車(chē)衡來(lái)計(jì)量的，計(jì)量精度在0.5%左右。

隨著河南濟(jì)鋼生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有的原料場(chǎng)、焦碳堆場(chǎng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了生產(chǎn)要求了。一座1200m3的高爐和四座500m3高爐每天的焦碳消耗量為4000噸左右�？紤]到豫港焦化和河南濟(jì)鋼僅一路之隔，汽車(chē)和火車(chē)運(yùn)輸又有諸多不便，經(jīng)濟(jì)成本又高。于是，濟(jì)鋼和豫港的領(lǐng)導(dǎo)便有了通過(guò)皮帶運(yùn)輸焦碳，用皮帶秤計(jì)量焦碳從而進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的想法。

二、解決方案 
 

有想法，就要有行動(dòng)。

在濟(jì)鋼領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和大力支持下，于2010年河南濟(jì)鋼煉鐵擴(kuò)建工程指揮部相關(guān)人員開(kāi)始對(duì)原料廠的生產(chǎn)流程進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)，焦炭的運(yùn)輸改為膠帶輸送機(jī)進(jìn)行連續(xù)輸送。

既然采用了膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸焦碳，那么，必須得有一種能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)計(jì)量的設(shè)備來(lái)對(duì)焦碳進(jìn)行計(jì)量，而且是貿(mào)易計(jì)量。

首先，我們想到的是皮帶秤——高精度電子皮帶秤。

皮帶秤在我公司使用的地方也不少，可都是作為工藝計(jì)量出現(xiàn)的，其計(jì)量精度均在1%左右甚至更高，所計(jì)量出來(lái)的數(shù)據(jù)只是作為工藝參考�，F(xiàn)在要進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算，其計(jì)量精度不說(shuō)多高，可至少應(yīng)該和軌道衡、汽車(chē)衡一樣吧（0.5%），該選什么樣的皮帶秤才能滿(mǎn)足要求呢？

我們先在網(wǎng)上查找相關(guān)信息，凡國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模比較大的、信譽(yù)度高的皮帶秤廠家或皮帶秤代理商，我們逐一進(jìn)行了解，逐一篩選。再和豫港焦化的相關(guān)技術(shù)人員一起到各地進(jìn)行實(shí)地考察，通過(guò)對(duì)比、篩選（目前，國(guó)內(nèi)、國(guó)際上所使用的西門(mén)子皮帶秤最好的是雙托輥電子皮帶秤MMI-2，其計(jì)量精度可以達(dá)到0.5%），我們最終選用了西門(mén)子MMI-3三托輥皮帶秤，其實(shí)際使用精度可以達(dá)到0.25%。

主要還是對(duì)這種動(dòng)態(tài)秤不放心，心里沒(méi)底，畢竟兩家公司一個(gè)月的交易額都在一個(gè)億以上。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)一方面采用了高精度的電子皮帶秤，另一方面還配套了一臺(tái)實(shí)物標(biāo)定倉(cāng)的方案。這種方式的特點(diǎn)是保證連續(xù)輸送，焦炭塊也不會(huì)遭到破壞。為保證精度，我們制定了定期與實(shí)物標(biāo)定倉(cāng)進(jìn)行比對(duì)的方案，要求工作人員每天、每周或每月按要求進(jìn)行比對(duì)。

作為動(dòng)態(tài)計(jì)量的皮帶秤要達(dá)到很高的計(jì)量精度，需要滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：

 皮帶秤本身要求非常高的重復(fù)性（即零點(diǎn)和量程要求在±0.1%），高穩(wěn)定性稱(chēng)量系統(tǒng)，沒(méi)有好的重復(fù)性，就沒(méi)有下面的高精度可談了。良好的重復(fù)性和高精度稱(chēng)重系統(tǒng)的重點(diǎn)是要求機(jī)械部分要達(dá)到相應(yīng)的要求，即秤架和皮帶輸送機(jī)。秤架精度不夠，安裝秤架的皮帶輸送機(jī)條件達(dá)不到要求，皮帶秤的高精度、高穩(wěn)定性都談不上。

好的檢定方式，目前最權(quán)威也是最有效的就是實(shí)物標(biāo)定，可現(xiàn)狀是大多數(shù)廠家都不具備實(shí)物標(biāo)定條件，所以有些測(cè)試結(jié)果也是不能完全讓用戶(hù)信服的。

三、安裝調(diào)試
 

皮帶秤安裝位置的選擇需要考慮物料的擾動(dòng)和皮帶張力的變化。

濟(jì)源鋼鐵為了皮帶秤有更好的使用效果，單獨(dú)設(shè)計(jì)了長(zhǎng)約40米的輸送機(jī)，該條輸送機(jī)是水平安裝的，皮帶秤的安裝位置選擇了離進(jìn)料口大約10米左右，這樣焦炭在落到皮帶上經(jīng)過(guò)10米的距離后，能很好地穩(wěn)定下來(lái)，這樣物料的擾動(dòng)對(duì)稱(chēng)重的效果影響基本消除。

皮帶張力的大小與皮帶速度、物料輸送量、輸送機(jī)長(zhǎng)度、輸送機(jī)所輸送物料提升高度等因素有關(guān)，皮帶速度越高，物料輸送量越大，輸送機(jī)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，輸送機(jī)所輸送物料提升高度越高，則皮帶張力越大。而對(duì)同一條皮帶來(lái)說(shuō)，越靠近頭部滾筒，皮帶張力越大，在物料輸送量變化和其它條件變化時(shí)所引起的皮帶張力變化也越大； 越靠近尾部滾筒，皮帶張力越小，在物料輸送量變化和其它條件變化時(shí)所引起的皮帶張力變化也越小，所以我們選的也是張力變化比較小的位置。這條輸送機(jī)張力調(diào)節(jié)依靠重錘自動(dòng)調(diào)節(jié)。

在皮帶輸送機(jī)的各類(lèi)托輥中，只有一部分適合安裝皮帶秤。為了得到較好的托輥校準(zhǔn)，在稱(chēng)量區(qū)及其鄰近區(qū)域必須使用合適的托輥。20°、35°槽形托輥是最常用的托輥，45°槽形托輥可以使用但精確度受影響。深槽形角可能加大皮帶張力、皮帶剛性對(duì)測(cè)量精確度的影響，因而對(duì)托輥校準(zhǔn)的要求更高了，其實(shí)基本上按照國(guó)標(biāo)要求，基本能滿(mǎn)足要求。

應(yīng)選擇相同尺寸的托輥，滾筒的偏心誤差應(yīng)小于0.5mm，當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)槽形樣板比較時(shí)，槽形誤差應(yīng)小于3mm。安裝時(shí)，所有托輥應(yīng)選擇同一制造廠生產(chǎn)的并保證良好的潤(rùn)滑。

對(duì)皮帶秤的精確度來(lái)說(shuō)，在稱(chēng)量區(qū)托輥的正確而精確的校準(zhǔn)是關(guān)鍵的，否則在稱(chēng)量托輥上將受到一個(gè)附加力，導(dǎo)致校驗(yàn)過(guò)程誤差和測(cè)量過(guò)程誤差，所以校驗(yàn)時(shí)在稱(chēng)量托輥及其鄰近的前后至少各兩組托輥（最好是三組）的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上用拉線(xiàn)的方法檢查其相對(duì)高差，要求高差小于±0.8mm，而對(duì)稱(chēng)量托輥來(lái)說(shuō)，要求它決不能低于鄰近托輥。

還有就是皮帶跑偏，跑偏量應(yīng)盡量控制在皮帶寬度的2~5%左右。由于皮帶秤是很精密的儀器，要求盡量減少震動(dòng)對(duì)皮帶秤的干擾。

我們?cè)诎惭b調(diào)試過(guò)程中還是遇到了許多問(wèn)題，結(jié)果也證實(shí)了不按照這些要求進(jìn)行安裝，對(duì)皮帶秤的重復(fù)性和準(zhǔn)確度影響是非常大的：

 該條輸送機(jī)的原設(shè)計(jì)時(shí)是按照45°槽型托輥制造的，當(dāng)時(shí)由于沒(méi)有改造，在調(diào)試過(guò)程中，零點(diǎn)始終漂移很厲害，基本上波動(dòng)在±0.2~0.5%，達(dá)不到要求的±0.1%。后來(lái)，把整條輸送機(jī)托輥全部改造成35°槽角后，其零點(diǎn)漂移相對(duì)來(lái)說(shuō)要好一些。

輸送機(jī)震動(dòng)很大，主要原因有：輸送機(jī)支架比較高，達(dá)到1.2米；后在每條支腿上加斜撐加固；整條輸送機(jī)通廊是鋼結(jié)構(gòu)的，跨度比較大，在皮帶秤的安裝位置通廊的正下和地面之間加鋼結(jié)構(gòu)支撐；托輥徑向跳動(dòng)很大，跳動(dòng)最大的達(dá)到10mm，更換部分托輥后震動(dòng)要好一點(diǎn)。

皮帶跑偏厲害，跑偏量達(dá)到十多厘米，原因有皮帶膠結(jié)不齊和頭尾輪不在同一中心上，這個(gè)問(wèn)題比較頭疼，后來(lái)輸送機(jī)廠家的工程師到現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)尾輪和糾偏托輥，效果稍好些，但還沒(méi)有達(dá)到最佳狀態(tài)。

 整改完成以上問(wèn)題后，開(kāi)始對(duì)皮帶秤進(jìn)行零點(diǎn)和量程標(biāo)定，在標(biāo)定過(guò)程中，零點(diǎn)還是有些波動(dòng)，經(jīng)過(guò)兩天的觀察，懷疑皮帶張力不合適，通過(guò)增加重錘張緊裝置的重量，重新零點(diǎn)標(biāo)定，經(jīng)過(guò)一天的標(biāo)定確認(rèn)，重復(fù)性完全達(dá)到±0.1%以?xún)?nèi)。

四、使用效果
 

按照要求整改完這些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次不同時(shí)段，包括輸送機(jī)停機(jī)再開(kāi)機(jī)，多種條件下測(cè)試，零點(diǎn)和量程的標(biāo)定重復(fù)性均能達(dá)到±0.1%，西門(mén)子BW500還有空秤累計(jì)測(cè)試功能，通過(guò)多次測(cè)試，每次10分鐘，大概皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)12圈，空秤累計(jì)都在6~10kg；西門(mén)子稱(chēng)重儀表還有個(gè)非常獨(dú)特的功能，就是對(duì)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行電子配平，主要目的是排除不均勻側(cè)向負(fù)荷的影響。

機(jī)械安裝過(guò)程的好壞直接影響稱(chēng)重系統(tǒng)的重復(fù)性和精度，通過(guò)以上嚴(yán)格執(zhí)行要求安裝，零點(diǎn)和量程標(biāo)定的重復(fù)性都滿(mǎn)足要求后，下面就是重要的實(shí)物對(duì)比測(cè)試了，我們?yōu)檫@套稱(chēng)重系統(tǒng)的實(shí)物標(biāo)定提供了一套料斗秤，直接安裝在這條輸送機(jī)的出料口，每次能進(jìn)行10噸左右的數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)物標(biāo)定的要求是精度高于皮帶秤精度一個(gè)等級(jí)的實(shí)物數(shù)據(jù), 物料重量為最大流量的4~8%或正常輸送三圈的實(shí)物量。

我們于2012年6月開(kāi)始正式使用到現(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)這臺(tái)秤的精度的確很高，完全滿(mǎn)足技術(shù)協(xié)議的要求（±0.25%）。我們的使用方法是：每天早上一上班，先由生產(chǎn)人員將皮帶運(yùn)行起來(lái)，然后，由雙方計(jì)量管理人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，重復(fù)性都非常好，零點(diǎn)做完直接下料到料斗秤內(nèi)，進(jìn)行實(shí)物比對(duì)，精度也都是在范圍內(nèi)，下面是我們做的幾組數(shù)據(jù)，效果都優(yōu)于±0.25%，

皮帶秤和實(shí)物比對(duì)結(jié)果
 

五、結(jié)語(yǔ)
 

皮帶秤是非常適合大宗散伙物料計(jì)量的場(chǎng)合，經(jīng)過(guò)我們的實(shí)際使用，西門(mén)子的MMI-3皮帶秤精度完全能達(dá)到貿(mào)易結(jié)算需求，而且使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。這臺(tái)皮帶秤的使用，給我們帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也是非常可觀的，跟我們以前的運(yùn)輸方式相比，為我們每噸焦炭節(jié)約20元/噸的運(yùn)輸費(fèi)用。以前的工作方式，從火車(chē)中取出時(shí)，焦炭塊遭到很大程度的破碎，通過(guò)皮帶輸送，焦炭的質(zhì)量也提升了不少，對(duì)高爐的利用率也有所提升。

我國(guó)在鋼鐵，水泥，礦山，碼頭等有大宗物料輸送的場(chǎng)合，常常要求計(jì)量精度達(dá)到±0.5%，計(jì)量精度要求更高的要求達(dá)到±0.25%，甚至達(dá)到±0.1%。由于我國(guó)生產(chǎn)制造皮帶秤的廠家非常多，經(jīng)過(guò)十多年的實(shí)際使用情況來(lái)看，前期標(biāo)定也能達(dá)到比較好的效果，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性大多不盡人意，所以很多人開(kāi)始懷疑作為動(dòng)態(tài)計(jì)量的皮帶秤能否達(dá)到這樣的高精度，在這種背景下西門(mén)子一直堅(jiān)持努力著，也逐漸讓行業(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)到皮帶秤是能達(dá)到高精度計(jì)量要求的。

附：西門(mén)子MMI-3皮帶秤介紹
 

西門(mén)子MMI-3皮帶秤介紹
 

電子皮帶秤主要由MMI-3秤架（包含六只稱(chēng)重傳感器）、WS300速度傳感器、和BW500稱(chēng)重積算儀等主要部件組成。

西門(mén)子的MMI-3皮帶秤秤架部分的設(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(chēng)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，也就是沒(méi)有稱(chēng)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)方便
 

在MMI-3秤架上沒(méi)有杠桿支點(diǎn)，沒(méi)有可動(dòng)部件，也不存在諸如支點(diǎn)磨損等問(wèn)題。杠桿式秤架秤體大，水平面方向的表面積大，大面積積灰需經(jīng)常清掃，否則會(huì)引起零點(diǎn)變化，而直接承重式秤架尺寸短小，水平方向的表面積更小，積灰量很小，積灰引起零點(diǎn)變化也小，可無(wú)需經(jīng)常清掃。

直承式秤架結(jié)構(gòu)保證了物料的重量通過(guò)稱(chēng)量托輥組直接加在稱(chēng)重傳感器上，皮重、料重一起稱(chēng)，所以秤架結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，重量也非常輕，為安裝、維護(hù)、以及更換備件帶來(lái)了極大的方便。

秤架結(jié)構(gòu)不僅簡(jiǎn)單，對(duì)不同寬度皮帶來(lái)說(shuō)零部件的通用性也比較好，除了靜態(tài)梁、動(dòng)態(tài)梁的寬度相應(yīng)變化外，其余部分幾乎是一樣的。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)大大減少了維修和更換備件的工作量和成本。

由于采用的是高精確度的三重梁平行四邊形不銹鋼稱(chēng)重傳感器，其重復(fù)性是0.01%，非線(xiàn)性和滯后均為0.02%。因?yàn)椴捎弥苯映兄厥浇Y(jié)構(gòu)，也相應(yīng)減少了因這些部件帶來(lái)的測(cè)量精確度損失和在物料輸送過(guò)程中機(jī)械震動(dòng)給稱(chēng)量系統(tǒng)帶來(lái)的干擾。

  MMI-3皮帶秤為高精度皮帶秤，可實(shí)現(xiàn)貿(mào)易結(jié)算的目的，它采用一種獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，配用6只個(gè)稱(chēng)重傳感器，在20%～100%量程范圍內(nèi)精確度指標(biāo)為0.125%。

BW500是為高精度皮帶秤設(shè)計(jì)的功能強(qiáng)大的積算儀。它具有以下主要特點(diǎn)：

具有專(zhuān)利技術(shù)的稱(chēng)重傳感器電子平衡功能，能排除不均勻側(cè)向負(fù)荷的影響，不需傳感器匹配機(jī)械平衡；

WS300速度傳感器是皮帶秤組成部分。安裝在從動(dòng)軸上，是高分辨率軸驅(qū)動(dòng)速度傳感器。將軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成1個(gè)脈沖列，每轉(zhuǎn)256個(gè)脈沖。軸既可順時(shí)針又可逆時(shí)針雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，能消除振動(dòng)引起的故障。它提供信號(hào)經(jīng)電纜連接傳送到積算器，監(jiān)視運(yùn)輸機(jī)的皮帶速度并計(jì)算通過(guò)皮帶輸送機(jī)的物料流量。

安裝時(shí)拉線(xiàn)校水平示意圖