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0.?2?級(jí)高精度智控矩陣電子皮帶秤在火電廠的應(yīng)用
時(shí)間：2021-8-18 13:43:06 來源：本站原創(chuàng)
1、馬娟 國電宿州第二熱電有限公司，安徽 宿州 234000；2、韋宣 西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；3、曹 逢徐州依科電氣有限公司，江蘇 徐州 221000
摘要：文章結(jié)合某火電廠入爐煤電子皮帶秤改造實(shí)踐，對傳統(tǒng)電子皮帶秤的誤差來源進(jìn)行了分析，介紹了高精度智控矩陣電子皮帶秤的系統(tǒng)組成和性能特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了高精度智控矩陣電子皮帶秤可以在現(xiàn)有工況環(huán)境下滿足 0. 2 級(jí)皮帶秤的使用要求，并能保持長期穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞： 皮帶秤改造、誤差來源、高精度智控矩陣、0. 2 級(jí)皮帶秤、長期穩(wěn)定
文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號(hào)：1002 － 1183 ( 2021) 04 － 0008 － 05
1、火力發(fā)電廠燃煤管理現(xiàn)狀
煤炭作為火力發(fā)電廠***消耗型能源，直接決定著電廠的生產(chǎn)運(yùn)營成本、能耗指標(biāo)、利潤空 間與整體經(jīng)營業(yè)績，從入廠采樣、翻卸車、堆 煤、取煤、配煤，到 入 爐 計(jì) 量、給 煤 機(jī) 分 配 計(jì) 量，整體流程每一環(huán)節(jié)都需要環(huán)環(huán)相扣、***到位、相互依托。近年來各發(fā)電集團(tuán)燃料管控力度與要求更是提升至***的新高度。設(shè)備部、 發(fā)電部、燃料部，直至廠領(lǐng)導(dǎo)，都需要花費(fèi)大量心血關(guān)注并保障相關(guān)設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定、精 準(zhǔn)運(yùn)行。
煤炭作為火力發(fā)電廠***消耗型能源，直接決定著電廠的生產(chǎn)運(yùn)營成本、能耗指標(biāo)、利潤空 間與整體經(jīng)營業(yè)績，從入廠采樣、翻卸車、堆 煤、取煤、配煤，到 入 爐 計(jì) 量、給 煤 機(jī) 分 配 計(jì) 量，整體流程每一環(huán)節(jié)都需要環(huán)環(huán)相扣、***到位、相互依托。近年來各發(fā)電集團(tuán)燃料管控力度與要求更是提升至***的新高度。設(shè)備部、 發(fā)電部、燃料部，直至廠領(lǐng)導(dǎo)，都需要花費(fèi)大量心血關(guān)注并保障相關(guān)設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定、精 準(zhǔn)運(yùn)行。
燃煤入廠需要精確稱重計(jì)量及***熱值分析， 這是火力發(fā)電廠對外結(jié)算的總閘口。精確稱重計(jì)量設(shè)備使用主要包含三個(gè)方面：( 1) 實(shí)際運(yùn)行稱重計(jì)量精度； ( 2 ) 允差范圍 內(nèi) 精 度 穩(wěn) 定 周 期；( 3) 后期維護(hù)人力、物力、財(cái)力成本控制。這是 目前火力發(fā)電廠的關(guān)鍵痛點(diǎn)，也是亟待解決的核心問題，直接影響成本控制與經(jīng)營業(yè)績考核。其 中每家發(fā)電廠必用的入爐煤皮帶秤計(jì)量關(guān)乎煤耗及熱值的成本核算，其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。然而傳統(tǒng)皮帶秤計(jì)量偏差大、穩(wěn)定非常差， 給熱控部門帶來極大的維護(hù)量，頻繁校驗(yàn)也根本無法解決問題，這已經(jīng)成為大多數(shù)火力發(fā)電廠亟 待解決的關(guān)鍵問題。
本文結(jié)合某火電廠入爐煤皮帶秤改造前后的 對比，探討使用高精度智控矩陣皮帶秤實(shí)現(xiàn) 0. 2 級(jí)計(jì)量精度的可行方案。
本文結(jié)合某火電廠入爐煤皮帶秤改造前后的 對比，探討使用高精度智控矩陣皮帶秤實(shí)現(xiàn) 0. 2 級(jí)計(jì)量精度的可行方案。
2、皮帶秤改造背景
某火電廠入爐煤輸送帶#12A/B，每條皮帶分別安裝 1 臺(tái)四托輥四傳感器全懸浮結(jié)構(gòu)皮帶秤， 作為電廠入爐煤核算依據(jù)，配套循環(huán)鏈碼校驗(yàn)裝 置。該皮帶秤精度低，穩(wěn)定性差，每周進(jìn)行一次 循環(huán)鏈碼校驗(yàn)也無法保障使用精度。作為核算火電廠燃煤的主要依據(jù)，導(dǎo)致燃煤數(shù)據(jù)產(chǎn)生大的偏差給公司帶來大的經(jīng)濟(jì)損失，更無法準(zhǔn)確核算熱值。
一直以來，皮帶秤的檢定依據(jù) JJG 195—2002 連續(xù)累積自動(dòng)衡器 ( 皮帶秤) ，該規(guī)程主要針對于傳統(tǒng)皮帶秤，其精度低，穩(wěn)定性差，根本無法滿 足現(xiàn)代工業(yè)精細(xì)化管理要求。上述規(guī)程于 2020 年 3 月 31 日廢止。
3、傳統(tǒng)皮帶秤現(xiàn)狀及工況適應(yīng)性
3. 1 秤體部分
傳統(tǒng)皮帶秤傳感器受力方式往往為杠桿式， 全懸浮式。而杠桿式皮帶秤的承載器的重量由稱重傳感器與作為支點(diǎn)的零部件 ( 如: 十字或 X 形簧片、橡膠耳軸等) 共同承受，承載器相當(dāng)于杠 桿，承載器及物料的重力作用線到支點(diǎn)的距離為 動(dòng)力臂，稱重傳感器對承載器支承力的作用線到支點(diǎn)的距離為阻力臂。除了特殊需要外，杠桿式 皮帶秤的阻力臂一般都長于動(dòng)力臂，因此稱重傳 感器不能準(zhǔn)確測量物料重量導(dǎo)致精度誤差。公司 基建期采購皮帶秤時(shí)選擇了四托輥四稱重傳感器的全懸浮式皮帶秤，多年使用發(fā)現(xiàn)皮帶發(fā)生跑偏 及料流發(fā)生變化，傳感器會(huì)受到水平側(cè)向力及物 料偏載的影響導(dǎo)致四只傳感器受力不均，四只傳 感器本身精度也會(huì)產(chǎn)生誤差，若疊加托輥竄動(dòng)/軸 跳/粘料等因素，將加劇此類皮帶秤內(nèi)部干擾，因此稱重傳感器不可能準(zhǔn)確測量動(dòng)態(tài)物料重量，容 易導(dǎo)致較大精度誤差。
3. 2 稱重傳感器部分
現(xiàn)使用皮帶秤稱重傳感器是電阻應(yīng)變式稱重 傳感器具有隨環(huán)境溫度變化自身靈敏度發(fā)生漂移 的現(xiàn)象，所以未經(jīng)精確溫度補(bǔ)償?shù)碾娮钁?yīng)變式稱重傳感器會(huì)隨溫度變化輸出精度發(fā)生變化。每當(dāng) 季節(jié)變化時(shí)候，皮帶秤的偏差都會(huì)變大很多。
3. 3 測速方式部分
某火電廠入爐煤輸送帶#12A/B，每條皮帶分別安裝 1 臺(tái)四托輥四傳感器全懸浮結(jié)構(gòu)皮帶秤， 作為電廠入爐煤核算依據(jù)，配套循環(huán)鏈碼校驗(yàn)裝 置。該皮帶秤精度低，穩(wěn)定性差，每周進(jìn)行一次 循環(huán)鏈碼校驗(yàn)也無法保障使用精度。作為核算火電廠燃煤的主要依據(jù)，導(dǎo)致燃煤數(shù)據(jù)產(chǎn)生大的偏差給公司帶來大的經(jīng)濟(jì)損失，更無法準(zhǔn)確核算熱值。
一直以來，皮帶秤的檢定依據(jù) JJG 195—2002 連續(xù)累積自動(dòng)衡器 ( 皮帶秤) ，該規(guī)程主要針對于傳統(tǒng)皮帶秤，其精度低，穩(wěn)定性差，根本無法滿 足現(xiàn)代工業(yè)精細(xì)化管理要求。上述規(guī)程于 2020 年 3 月 31 日廢止。
3、傳統(tǒng)皮帶秤現(xiàn)狀及工況適應(yīng)性
3. 1 秤體部分
傳統(tǒng)皮帶秤傳感器受力方式往往為杠桿式， 全懸浮式。而杠桿式皮帶秤的承載器的重量由稱重傳感器與作為支點(diǎn)的零部件 ( 如: 十字或 X 形簧片、橡膠耳軸等) 共同承受，承載器相當(dāng)于杠 桿，承載器及物料的重力作用線到支點(diǎn)的距離為 動(dòng)力臂，稱重傳感器對承載器支承力的作用線到支點(diǎn)的距離為阻力臂。除了特殊需要外，杠桿式 皮帶秤的阻力臂一般都長于動(dòng)力臂，因此稱重傳 感器不能準(zhǔn)確測量物料重量導(dǎo)致精度誤差。公司 基建期采購皮帶秤時(shí)選擇了四托輥四稱重傳感器的全懸浮式皮帶秤，多年使用發(fā)現(xiàn)皮帶發(fā)生跑偏 及料流發(fā)生變化，傳感器會(huì)受到水平側(cè)向力及物 料偏載的影響導(dǎo)致四只傳感器受力不均，四只傳 感器本身精度也會(huì)產(chǎn)生誤差，若疊加托輥竄動(dòng)/軸 跳/粘料等因素，將加劇此類皮帶秤內(nèi)部干擾，因此稱重傳感器不可能準(zhǔn)確測量動(dòng)態(tài)物料重量，容 易導(dǎo)致較大精度誤差。
3. 2 稱重傳感器部分
現(xiàn)使用皮帶秤稱重傳感器是電阻應(yīng)變式稱重 傳感器具有隨環(huán)境溫度變化自身靈敏度發(fā)生漂移 的現(xiàn)象，所以未經(jīng)精確溫度補(bǔ)償?shù)碾娮钁?yīng)變式稱重傳感器會(huì)隨溫度變化輸出精度發(fā)生變化。每當(dāng) 季節(jié)變化時(shí)候，皮帶秤的偏差都會(huì)變大很多。
3. 3 測速方式部分
傳統(tǒng)皮帶秤的測速方式是用測速輪壓在輸送 機(jī)的回程皮帶上進(jìn)行測速，由于上皮帶有荷載物 料重量皮帶處于張緊狀態(tài)而回程皮帶相對放松， 導(dǎo)致上下皮帶的速度會(huì)發(fā)生偏差。安裝于下皮帶的測速滾筒長時(shí)間工作會(huì)與粉塵顆粒 ( 煤粉、飛 灰等) 接觸易于回程皮帶發(fā)生打滑現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo) 致速度誤差。
3. 4 信號(hào)處理部分
3. 4 信號(hào)處理部分
傳統(tǒng)皮帶秤的信號(hào)處理是采用積算式即 ( 重 量 × 速度) ，屬于單通道，1 組 AD ( 所有稱重傳 感器并接成一路信號(hào)進(jìn)入儀表) 。由于皮帶機(jī)在輸 料過程中料流的變化會(huì)導(dǎo)致皮帶張力發(fā)生變化、 皮帶會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象、托輥也會(huì)發(fā)生徑向跳動(dòng)、 卡死等現(xiàn)象這統(tǒng)稱叫 “皮帶效應(yīng)”，這也是導(dǎo)致傳 統(tǒng)皮帶秤穩(wěn)定性差的很大原因。
傳統(tǒng)皮帶秤的重量信號(hào)采集是 2 或 4 只傳感 器，這么短的測量距離不能有效反應(yīng)皮帶的運(yùn)行狀態(tài)無法進(jìn)行精確計(jì)量物料重量，無法進(jìn)行多組 數(shù)據(jù)比對、無法進(jìn)行數(shù)學(xué)模型修正，也就無法自 動(dòng)判斷超差。
3. 5 標(biāo)定誤差
傳統(tǒng)皮帶秤的標(biāo)定方式為循環(huán)鏈碼標(biāo)定或?qū)?物標(biāo)定，受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，國家電力設(shè)計(jì)大綱當(dāng)初作出了這樣的推薦并無不當(dāng)。實(shí)物校驗(yàn) 肯定是最理想的方式，然而存在三方面的困難， 首先是投資大，承載核算、土建、設(shè)備加施工費(fèi) 用超過百萬; 其次是改造條件受限制，很難提供實(shí)物料斗秤的空間; 再次就是采用實(shí)物校驗(yàn)裝置標(biāo)定實(shí)際使用受制于輸煤系統(tǒng)和鍋爐負(fù)荷的狀態(tài)。
3. 5 標(biāo)定誤差
傳統(tǒng)皮帶秤的標(biāo)定方式為循環(huán)鏈碼標(biāo)定或?qū)?物標(biāo)定，受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，國家電力設(shè)計(jì)大綱當(dāng)初作出了這樣的推薦并無不當(dāng)。實(shí)物校驗(yàn) 肯定是最理想的方式，然而存在三方面的困難， 首先是投資大，承載核算、土建、設(shè)備加施工費(fèi) 用超過百萬; 其次是改造條件受限制，很難提供實(shí)物料斗秤的空間; 再次就是采用實(shí)物校驗(yàn)裝置標(biāo)定實(shí)際使用受制于輸煤系統(tǒng)和鍋爐負(fù)荷的狀態(tài)。
循環(huán)鏈碼標(biāo)定是模擬物料運(yùn)行，皮帶秤在兩 種 ( 煤、鏈碼) 工控下的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行稱量，皮 帶張力會(huì)發(fā)生很大變化，物料狀態(tài)堆密度也不同， 所以經(jīng)循環(huán)鏈碼標(biāo)定的秤使用精度其實(shí)很差，原因如下。
(1) 循環(huán)鏈碼作用在皮帶上運(yùn)行時(shí)沖擊力巨大， 振動(dòng)非常大，影響輸送機(jī)基礎(chǔ)，對秤體干擾極大。
(2) 皮帶表面粘料對循環(huán)鏈碼有致命影響， 會(huì)使鏈碼圈彈跳，跑偏，震動(dòng)沖擊加劇，極大干 擾系統(tǒng)。
(3) 循環(huán)鏈碼使用時(shí)間長容易磨損影響精度。
(4) 循環(huán)鏈碼校驗(yàn)時(shí)易跑偏對皮帶造成應(yīng)力 干擾。
(5) 循環(huán)鏈碼體大笨重，安裝不便，占用檢修走廊空間多。
(6) 循環(huán)鏈碼后期維護(hù)量極大，經(jīng)常需要人 去清理鏈碼圈上滿的積煤，因校驗(yàn)誤差大，加大 秤的偏差，需要經(jīng)常實(shí)物檢定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
(7) 循環(huán)鏈碼在極端情況下會(huì)發(fā)生碼塊鉸接 磨損斷裂，造成碼塊飛出皮帶，甚至是被輸送到 下一級(jí)設(shè)備，造成重大安全事故。所以循環(huán)鏈碼校驗(yàn)時(shí)必須要有人在現(xiàn)場，而人還要在循環(huán)鏈碼后端位置站立，不可到前端觀察。
3. 6 皮帶張力部分
(1) 循環(huán)鏈碼作用在皮帶上運(yùn)行時(shí)沖擊力巨大， 振動(dòng)非常大，影響輸送機(jī)基礎(chǔ)，對秤體干擾極大。
(2) 皮帶表面粘料對循環(huán)鏈碼有致命影響， 會(huì)使鏈碼圈彈跳，跑偏，震動(dòng)沖擊加劇，極大干 擾系統(tǒng)。
(3) 循環(huán)鏈碼使用時(shí)間長容易磨損影響精度。
(4) 循環(huán)鏈碼校驗(yàn)時(shí)易跑偏對皮帶造成應(yīng)力 干擾。
(5) 循環(huán)鏈碼體大笨重，安裝不便，占用檢修走廊空間多。
(6) 循環(huán)鏈碼后期維護(hù)量極大，經(jīng)常需要人 去清理鏈碼圈上滿的積煤，因校驗(yàn)誤差大，加大 秤的偏差，需要經(jīng)常實(shí)物檢定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
(7) 循環(huán)鏈碼在極端情況下會(huì)發(fā)生碼塊鉸接 磨損斷裂，造成碼塊飛出皮帶，甚至是被輸送到 下一級(jí)設(shè)備，造成重大安全事故。所以循環(huán)鏈碼校驗(yàn)時(shí)必須要有人在現(xiàn)場，而人還要在循環(huán)鏈碼后端位置站立，不可到前端觀察。
3. 6 皮帶張力部分
皮帶秤的誤差來源于力測量系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)及環(huán)境影響等幾個(gè)方面，其中皮帶張力是誤 差的主要來源。它存在于力傳遞系統(tǒng)，又因環(huán)境
因素變化而改變。圖 1 為皮帶秤原理圖，其受力分析如圖 2 所示。
圖1 皮帶秤原理圖
根據(jù)受力分析可得到如下結(jié)論：FC = FW － 2FP·sinα ( 1)
為了檢測到物料的真實(shí)重量，希望式中 2FP· sinα 項(xiàng)為零或一個(gè)常量。
圖2 受力分析圖
FP—皮帶張力; FW—需要測量的力 ( 扣除秤架與皮帶 質(zhì)量之和后即為輸送的物料重量) ; FC—傳感器受的力; α—稱重托輥受力下沉后皮帶張力 FP 與水平方向 方向形成的夾角。
圖 2 受力分析圖
圖 2 受力分析圖
式 ( 1) 中: 如令 α = 0，則 2FP·sinα 項(xiàng)就為 零。要實(shí)現(xiàn) α = 0，也就是要求皮帶秤做到稱重輥 與固定輥的上表面在同一平面。
因此提高皮帶秤的準(zhǔn)確度，就必須在制造、 安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)以及日常維護(hù)中加以控制。
首先在制造環(huán)節(jié)上對托輥的同心度、及托輥 上表面的高低及表面狀況都提出了極高的要求。 通常要求制造時(shí)托輥的徑向跳動(dòng)不得大于 0. 2 mm; 安裝時(shí)調(diào)整托輥上表面高差不得大于 0. 5 mm，使 用中須經(jīng)常清掃秤架和檢查、更換托輥等等。
α 的產(chǎn)生的另一個(gè)重要原因是皮帶有料后秤架 下沉，所以提高秤架的剛度，減少荷重下沉就成 為皮帶秤提高準(zhǔn)確度的主要手段之一。其結(jié)果使
因此提高皮帶秤的準(zhǔn)確度，就必須在制造、 安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)以及日常維護(hù)中加以控制。
首先在制造環(huán)節(jié)上對托輥的同心度、及托輥 上表面的高低及表面狀況都提出了極高的要求。 通常要求制造時(shí)托輥的徑向跳動(dòng)不得大于 0. 2 mm; 安裝時(shí)調(diào)整托輥上表面高差不得大于 0. 5 mm，使 用中須經(jīng)常清掃秤架和檢查、更換托輥等等。
α 的產(chǎn)生的另一個(gè)重要原因是皮帶有料后秤架 下沉，所以提高秤架的剛度，減少荷重下沉就成 為皮帶秤提高準(zhǔn)確度的主要手段之一。其結(jié)果使
得皮帶秤變得十分笨重 ( 一般都在數(shù)百公斤) 。適得其反的是笨重的秤體在皮帶運(yùn)行過程中難免出現(xiàn)因支承原因造成的支點(diǎn)、力點(diǎn)的微小位移，使得皮帶秤的長期穩(wěn)定性受到較大的影響。
安裝也是影響皮帶秤精度的重要因素，通常 皮帶秤安裝規(guī)范及實(shí)際安裝工作都將 “皮帶秤的 稱重輥與固定輥上表面應(yīng)調(diào)整在同一平面”的要求提到極其重要的高度。國內(nèi)有企業(yè)在安裝時(shí)使 用激光準(zhǔn)直儀來進(jìn)行校準(zhǔn)。但是經(jīng)過如此精心調(diào) 整獲得的準(zhǔn)直度，使用時(shí)會(huì)因秤架荷重變形、焊 接應(yīng)力釋放變形等原因而不復(fù)存在; 更會(huì)因托輥 沾料、磨損等原因，使得皮帶秤稱重輥與固定輥無法長期保持在同一平面。也就是說在實(shí)際使用中 α 值不可能為零，也不為一常量。
誤差項(xiàng)中的 FP 是皮帶張力，皮帶張力是皮帶 輸送的一個(gè)基本屬性。它會(huì)隨帶速變化、物料的流量大小、皮帶的松緊軟硬而變化; 皮帶的硬度 會(huì)隨溫度、濕度的變化而變化。顯然皮帶張力是無法恒定的，這樣一個(gè)不確定的力和一個(gè)變化的 α 角構(gòu)成了皮帶秤無法克服、也無法恒定的 2FP ·sinα 這個(gè)誤差項(xiàng)，它嚴(yán)重地影響著皮帶秤的測量準(zhǔn)確度及長期穩(wěn)定性。 多數(shù)皮帶秤的用戶清楚地認(rèn)識(shí)到皮帶秤的諸 多影響因素，他們無法消除這些，***能做到的是通過加強(qiáng)維護(hù)、不斷地校準(zhǔn)來維持皮帶秤的準(zhǔn)確性。
4、高精度皮帶秤改造實(shí)施
安裝也是影響皮帶秤精度的重要因素，通常 皮帶秤安裝規(guī)范及實(shí)際安裝工作都將 “皮帶秤的 稱重輥與固定輥上表面應(yīng)調(diào)整在同一平面”的要求提到極其重要的高度。國內(nèi)有企業(yè)在安裝時(shí)使 用激光準(zhǔn)直儀來進(jìn)行校準(zhǔn)。但是經(jīng)過如此精心調(diào) 整獲得的準(zhǔn)直度，使用時(shí)會(huì)因秤架荷重變形、焊 接應(yīng)力釋放變形等原因而不復(fù)存在; 更會(huì)因托輥 沾料、磨損等原因，使得皮帶秤稱重輥與固定輥無法長期保持在同一平面。也就是說在實(shí)際使用中 α 值不可能為零，也不為一常量。
誤差項(xiàng)中的 FP 是皮帶張力，皮帶張力是皮帶 輸送的一個(gè)基本屬性。它會(huì)隨帶速變化、物料的流量大小、皮帶的松緊軟硬而變化; 皮帶的硬度 會(huì)隨溫度、濕度的變化而變化。顯然皮帶張力是無法恒定的，這樣一個(gè)不確定的力和一個(gè)變化的 α 角構(gòu)成了皮帶秤無法克服、也無法恒定的 2FP ·sinα 這個(gè)誤差項(xiàng)，它嚴(yán)重地影響著皮帶秤的測量準(zhǔn)確度及長期穩(wěn)定性。 多數(shù)皮帶秤的用戶清楚地認(rèn)識(shí)到皮帶秤的諸 多影響因素，他們無法消除這些，***能做到的是通過加強(qiáng)維護(hù)、不斷地校準(zhǔn)來維持皮帶秤的準(zhǔn)確性。
4、高精度皮帶秤改造實(shí)施
依據(jù)現(xiàn)行 GB /T 7721—2017 連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡 器，以及 JJG 195—2019 連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器 ( 皮帶 秤) 。按 0. 2 級(jí)皮帶秤設(shè)計(jì)要求進(jìn)行技術(shù)改造，以 期實(shí)現(xiàn)燃煤計(jì)量的精確核算，為電廠提供堅(jiān)實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)［2 － 3］。
本次改造采用徐州依科電氣有限公司研發(fā)的 高精度智控矩陣電子皮帶秤，其具有高精度、高 穩(wěn)定性、自校驗(yàn)、免維護(hù)、高智能化等特點(diǎn)，使 用精度可達(dá)到 ± 0. 2% ，性能長期穩(wěn)定。
4. 1 系統(tǒng)組成
本次改造采用徐州依科電氣有限公司研發(fā)的 高精度智控矩陣電子皮帶秤，其具有高精度、高 穩(wěn)定性、自校驗(yàn)、免維護(hù)、高智能化等特點(diǎn)，使 用精度可達(dá)到 ± 0. 2% ，性能長期穩(wěn)定。
4. 1 系統(tǒng)組成
高精度智控矩陣皮帶秤主要由五部分組成: 8 組以上 B159 型矩陣式稱重單元、測速傳感器、數(shù) 字信號(hào)采集器、矩陣秤專用矩陣智能儀表 ( 擁有 8-32 組單獨(dú) AD) 、溫度補(bǔ)償器。矩陣橋架中的稱 重傳感器檢測皮帶上物料重量，每組矩陣秤擁有 單獨(dú)的 AD，分別送入數(shù)字信號(hào)采集器; 信號(hào)采集 器將傳感器模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入智能儀表; 測速傳感器直接測量運(yùn)料皮帶實(shí)時(shí)速度，消除了 過去監(jiān)測返程皮帶速度或主動(dòng)滾筒速度導(dǎo)致的誤 差，將實(shí)際的真實(shí)速度信息送入矩陣智能儀表; 溫度補(bǔ)償器提供實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度信號(hào)送入儀表， 對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。儀表把接收到的速度
信號(hào)及重量信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過專有的矩陣式稱重積算智能數(shù)據(jù)模型處理，得到物料的累計(jì)量及 瞬時(shí)流量。稱重傳感器本身具有溫度補(bǔ)償和線性補(bǔ)償?shù)奶厥夤δ?，保持矩陣秤使用的穩(wěn)定性。
4. 2 性能特點(diǎn)
4. 2 性能特點(diǎn)
eaccor—B159 系列矩陣式皮帶秤，中國 0. 2 級(jí)計(jì)量器具批準(zhǔn)證書編號(hào) 2018FC0011—32，使用中 動(dòng)態(tài)累誤差小于 ± 0. 2% ，最高精度可達(dá) ± 0. 1% ， 校驗(yàn)次穩(wěn)定性周期長達(dá) 6 個(gè)月左右。配置*** 的矩陣自動(dòng)校驗(yàn)系統(tǒng)，對每一路傳感器單獨(dú) AD 檢 測，剔除超差數(shù)據(jù)，使皮帶秤保持長期高精度。
(1) 智能算法
采用智能算法實(shí)現(xiàn)自我判斷皮帶秤精度是否準(zhǔn)確，并自我在線實(shí)時(shí)校驗(yàn)修復(fù)皮帶秤精度。
(2) 單元數(shù)量多
矩陣式皮帶秤是以特制稱重單元 8 組以上串 聯(lián)布置組成的皮帶秤矩陣，通過對矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以消除皮帶張力的影響，大幅提高皮帶秤 稱重精度。
(3) 單支點(diǎn)平衡型稱重平臺(tái)
全新型平衡稱重裝置，結(jié)構(gòu)巧妙，稱重精度 高，穩(wěn)定性極好，免日常維護(hù)。矩陣式稱重秤體 結(jié)構(gòu)，本身就是利用輸送帶本身的張力，來取得 自然的平衡。使得將以往所有型式皮帶秤造成干擾的皮帶張力變化消化于無形。物料的重量準(zhǔn)確而完整的傳遞到稱重平臺(tái)，精確的反應(yīng)物料重量的瞬時(shí)變化。這種結(jié)構(gòu)可以防震、防潮、防腐及 防止物料堆積，輕量型秤體易于安裝，并且可以 將稱量物料的精度范圍大大提高，滿足不同物料工況中，不同密度物料堆取時(shí)，在流量較大變化
(1) 智能算法
采用智能算法實(shí)現(xiàn)自我判斷皮帶秤精度是否準(zhǔn)確，并自我在線實(shí)時(shí)校驗(yàn)修復(fù)皮帶秤精度。
(2) 單元數(shù)量多
矩陣式皮帶秤是以特制稱重單元 8 組以上串 聯(lián)布置組成的皮帶秤矩陣，通過對矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以消除皮帶張力的影響，大幅提高皮帶秤 稱重精度。
(3) 單支點(diǎn)平衡型稱重平臺(tái)
全新型平衡稱重裝置，結(jié)構(gòu)巧妙，稱重精度 高，穩(wěn)定性極好，免日常維護(hù)。矩陣式稱重秤體 結(jié)構(gòu)，本身就是利用輸送帶本身的張力，來取得 自然的平衡。使得將以往所有型式皮帶秤造成干擾的皮帶張力變化消化于無形。物料的重量準(zhǔn)確而完整的傳遞到稱重平臺(tái)，精確的反應(yīng)物料重量的瞬時(shí)變化。這種結(jié)構(gòu)可以防震、防潮、防腐及 防止物料堆積，輕量型秤體易于安裝，并且可以 將稱量物料的精度范圍大大提高，滿足不同物料工況中，不同密度物料堆取時(shí)，在流量較大變化
時(shí)獲得穩(wěn)定精度。可以滿足 2% ～ 100% 流量條件 下精確計(jì)量。
(4) 應(yīng)力平衡型稱重傳感器
單點(diǎn)懸浮稱重平臺(tái)專用高精度傳感器，結(jié)構(gòu) 獨(dú)特且具有稱重精度高、抗水平力干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，精確的溫度補(bǔ)償，滿足 OIML 稱重傳感器 C6 等級(jí)，遠(yuǎn)優(yōu)于其他皮帶秤所用 C3 等級(jí)傳感器。
(5) 測速傳感器
智控矩陣秤采用獨(dú)特制作的高精度專用測速裝置，上置式安裝，與輸送物料的皮帶下表面接 觸，確保測得速度為運(yùn)載稱重域的稱重?zé)o縫匹配， 并且消除了皮帶的任何打滑機(jī)會(huì)。 速度傳感器為數(shù)字脈沖發(fā)生器，它發(fā)出一系 列脈沖，每個(gè)脈沖代表皮帶行程的一個(gè)單位，脈 沖頻率和皮帶速度成正比。IP68 等級(jí)，防塵防水 防油耐高溫，適應(yīng)現(xiàn)場經(jīng)常沖水的工況環(huán)境［4］。
(6) 實(shí)時(shí)自動(dòng)互校高精度穩(wěn)定系統(tǒng)
(4) 應(yīng)力平衡型稱重傳感器
單點(diǎn)懸浮稱重平臺(tái)專用高精度傳感器，結(jié)構(gòu) 獨(dú)特且具有稱重精度高、抗水平力干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，精確的溫度補(bǔ)償，滿足 OIML 稱重傳感器 C6 等級(jí)，遠(yuǎn)優(yōu)于其他皮帶秤所用 C3 等級(jí)傳感器。
(5) 測速傳感器
智控矩陣秤采用獨(dú)特制作的高精度專用測速裝置，上置式安裝，與輸送物料的皮帶下表面接 觸，確保測得速度為運(yùn)載稱重域的稱重?zé)o縫匹配， 并且消除了皮帶的任何打滑機(jī)會(huì)。 速度傳感器為數(shù)字脈沖發(fā)生器，它發(fā)出一系 列脈沖，每個(gè)脈沖代表皮帶行程的一個(gè)單位，脈 沖頻率和皮帶速度成正比。IP68 等級(jí)，防塵防水 防油耐高溫，適應(yīng)現(xiàn)場經(jīng)常沖水的工況環(huán)境［4］。
(6) 實(shí)時(shí)自動(dòng)互校高精度穩(wěn)定系統(tǒng)
無論矩陣秤處于空載或者帶料狀態(tài)，只要 智能矩陣儀表判斷系統(tǒng)超差，即可自動(dòng)進(jìn)行實(shí) 時(shí)自動(dòng)互校，儀表內(nèi)部智能數(shù)據(jù)模型將間隔提 起矩陣秤單元電動(dòng)砝碼裝置，比對額定砝碼的 瞬時(shí)量與累積量進(jìn)行自動(dòng)修正，使矩陣秤系統(tǒng)始終保持在高精度狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，真正達(dá)到矩陣秤免維護(hù)，免人工干涉的全自動(dòng)自檢高精度運(yùn) 行狀態(tài)［5 － 6］。
5、改造前后使用數(shù)據(jù)對比
某火電廠#12A/B 皮帶稱出廠等級(jí)為 0. 5 級(jí)皮 帶，輸送機(jī)要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。
某火電廠#12A/B 皮帶稱出廠等級(jí)為 0. 5 級(jí)皮 帶，輸送機(jī)要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。
表1 皮帶輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
1) 改造前情況
改造前，#12A/B 兩臺(tái)皮帶秤實(shí)物檢定結(jié)果如 表 2 所示，實(shí)煤的稱量采用汽車衡。
表 2 改造前實(shí)物檢定結(jié)果
從表 2 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)皮帶秤的短期重 復(fù)性和穩(wěn)定性較差，中長期穩(wěn)定性更是難以令人 滿意。改造前采用循環(huán)鏈碼進(jìn)行模擬載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表 3 所示。
表 3 循環(huán)鏈碼校驗(yàn)結(jié)果
從表 3 所可知，采用循環(huán)鏈碼進(jìn)行的模擬載 荷試驗(yàn)結(jié)果不滿足 0. 5 級(jí)指標(biāo)要求，只能滿足 2 級(jí) 稱要求。
2) 改造后情況
改造后，#12A/B 兩臺(tái)智控矩陣式帶秤實(shí)物檢 定結(jié)果如表 4 所示。
表 4 改造后實(shí)物檢定結(jié)果
從表 4 可知，采用智控矩陣式帶秤進(jìn)行實(shí)物 檢定結(jié)果滿足 0. 2 級(jí)指標(biāo)要求。 與此同時(shí)，采用間隔 1 個(gè)月的方式對#12A/B 兩臺(tái)智控矩陣式帶秤進(jìn)行為期 3 個(gè)月的穩(wěn)定性考核，穩(wěn)定性結(jié)果如表 5 所示。
表5 穩(wěn)定性數(shù)據(jù)
改造后采用掛碼進(jìn)行模擬載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表 6 所示。
表6 掛碼校驗(yàn)結(jié)果
從表 6 所可知，改造后采用掛碼比原先的循 環(huán)鏈碼校驗(yàn)精度提高不少。 6 結(jié)論改造實(shí)踐證實(shí)了高精度智控矩陣電子皮帶秤 可以在現(xiàn)有工況環(huán)境下滿足0. 2 級(jí)高精度皮帶秤的使用要求，并長期保持穩(wěn)定。自校驗(yàn)技術(shù)算法獨(dú) 特，智能化程度極高，可以在輸送機(jī)正常輸煤運(yùn)行的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定并修正精度。這徹底的改變了維護(hù)傳統(tǒng)皮帶秤的方式，做到了免維護(hù)。 高精度智控矩陣皮帶秤技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得發(fā)電 行業(yè)，乃至鋼鐵、水泥、煤礦等行業(yè)輸送機(jī)的計(jì)量難題得到根本改善。
參考文獻(xiàn)：
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管系數(shù)的不確定度分量、不確定度計(jì)算方式進(jìn)行系統(tǒng)性建模和分析，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對皮托管系 數(shù)校準(zhǔn)的不確定度的影響因素進(jìn)行了論述，證明 了在試驗(yàn)設(shè)備確定的情況下，皮托管系數(shù)校準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的數(shù)值隨皮托管系數(shù)數(shù)值的減 小和線性度的提高而減小，擴(kuò)展不確定度隨皮托管系數(shù)的小數(shù)位數(shù)的增加而減小。
參考文獻(xiàn)：
?。?］ 胡林陶，王毅 . 皮托管校準(zhǔn)方法研究 ［J］． 計(jì)測技術(shù)，2018 ( z1) : 85．
?。?］ JJG 518—1998 皮托管檢定規(guī)程 ［S］．
?。?］ JJG 99—2006 砝碼檢定規(guī)程 ［S］．
?。?］ JJF 1059. 1—2012 測量不確定度評(píng)定與表示 ［S］．
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