1 概述
檢定分首次檢定、后續檢定和使用中檢驗，試驗分模擬試驗和物料試驗。模擬試驗是在皮帶秤使用現場，采用模擬載荷裝置模擬物料通過皮帶秤（具有皮帶輸送機）的一種試驗；物料試驗是采用皮帶秤預期稱量的物料，在皮帶秤使用現場或典型的試驗場所對完整的皮帶秤進行的一種試驗。
模擬試驗通常分為電信號試驗、掛碼試驗、小車碼試驗、鏈碼試驗、循環鏈碼試驗等方式，模擬試驗相對物料試驗容易實施，且對確定皮帶秤的重復性和穩定性很有幫助，但通常不能直接確定皮帶秤的準確度。
物料試驗是采用皮帶秤預期稱量的物料，在皮帶秤的使用現場或典型的試驗場所對完整的皮帶秤進行的一種試驗。它是對實際通過電子皮帶秤的物料進行稱重的一種試驗方法。由于試驗用的物料與實際輸送的物料是同一種，物料的性質及其流量大小、均勻程度、在皮帶上分布情況都與實際輸送時完全一致，所以到目前為止，物料試驗是對皮帶秤進行試驗唯一可靠和權威的方法。由于物料試驗的最小累計載荷有嚴格規定，對于中大流量規格的皮帶秤來說，每次物料試驗的最小累計載荷通常是數十噸甚至數百噸，需要耗費大量的人力物力才能完成一次試驗。還有一部分生產現場根本不具備物料試驗的條件，所以相當一部分皮帶秤的使用現場不能按要求進行物料試驗。
面對皮帶秤的使用現場的上述窘態，很多人在思考一個問題：有沒有一種辦法能夠不用物料試驗或者只用很少量的物料進行試驗，實現對皮帶秤的校準，使皮帶秤能達到使用要求的準確度？
2 疊加法的原理
臺秤、地秤示值檢定時，在標準砝碼重量不足(但標準砝碼的總重量不少于被檢秤的極限秤量的20%)的情況下，示值檢定通?？刹捎?/span> “重量替代”的方法來進行。這種方法是先將已有的標準砝碼，放置在無荷重時已調整平衡的被檢定秤的臺板上，使被檢定秤的讀數與標準砝碼的重量相符；從臺板上取下標準砝碼，而向臺板上放置替代標準砝碼用的比較密實的重物(如鐵錠、鋼軌或其他金屬物等)，直到被檢定秤的讀數與標準砝碼的重量再次相符；再將標準砝碼放置在臺板上，讀取被檢定秤的示值；再次取下標準砝碼，仍代之以金屬重物。如此依次加荷，依次替代，逐點檢定，直到被檢定秤的極限秤量為止。在這種情況下，如果被檢定點的示值在規定的允許誤差范圍之內，則認為被檢定臺秤、地秤的示值是正確的。
這里提到的“重量替代”法可以看成是用重物替代標準砝碼后再與標準砝碼“疊加”試驗一個新的量程點，而對皮帶秤來說，沒有屬于靜態秤的臺秤、地秤那樣好的條件，只能借用“疊加”這一思路，解決皮帶秤在試驗方面存在的難題。
本來皮帶秤的各種模擬試驗方法的推出就是為了找出替代物料試驗的簡易辦法，但是由于各種模擬試驗方法均不能完全模擬實際物料輸送時的狀況，所以不能完全達到替代物料試驗的目的。
仔細分析實際物料的稱重過程，它具有以下6個特點：
物料對秤架施加了實際荷重；
物料加在皮帶上方，物料的重力通過皮帶作用在秤架上；
不僅稱量段有物料，鄰近稱量段的區域也有物料；
物料在皮帶上是連續的；
物料是隨皮帶同步移動的；
物料是施加在整條皮帶的承載段上。
各種模擬試驗方法中，電信號試驗不具備6個特點中的任何一個，掛碼試驗、小車碼試驗僅具備前面一兩個特點，滾鏈試驗具備了前面3個特點，而模擬程度最高的循環鏈碼試驗雖然具備了前面的5個特點，但仍然不具備“物料是施加在整條皮帶的承載段上”這一比較重要的特點。
一些具有創新思維的革新者對此有了認識后，提出了在“物料是施加在整條皮帶的承載段上”的前提下的“疊加”試驗方法，也只有這樣才能使模擬試驗全面具備實際物料稱重過程的6個特點。但由于皮帶秤是動態秤，靜態秤“替代”的試驗方法在動態秤中只能通過提供一個“參照系”的方法實現，這個“參照系”就是為動態物料稱量提供雙秤架，以便在試驗時，一臺秤作為參照物，而另一臺秤“疊加”砝碼或經稱重后的物料。
從目前的試驗和現場應用來看，有兩種采用“疊加”的試驗方法取得了較好的效果，即安徽銅陵三愛思電子公司、江蘇徐州賽摩電氣股份有限公司分別開發的物料棒碼疊加法、標準物料與正常輸送物料疊加法。本文將首先簡單介紹這兩種“疊加”試驗方法的應用過程和實際效果，然后對其特點及應用前景進行探討。
3 物料棒碼疊加法
安徽銅陵三愛思電子公司經過多年試驗推出“物料棒碼疊加法”(見圖1)的工作原理是這樣的：首先進行調零，然后將2臺承載器的誤差值調整在要求的范圍內（如誤差值小于0.1%）；在進行“物料棒碼疊加法”試驗時，正常輸送物料，并在其中1臺承載器（例如承載器2）上人工或遠程自動加掛棒狀砝碼；此時2臺承載器的累計器同步累計并獲得皮帶運行整數圈時累計量的差值ΔP；按加掛砝碼公式根據差值ΔP計算出調整系數K，該系數為承載器2的調整系數（由于2臺承載器此時的誤差相同，因此該系數也等于承載器1的調整系數），試驗過程結束。
圖1 物料棒碼疊加法原理圖
1-承載器1前的托輥；2-承載器1；3-承載器間過渡托輥；4-承載器2；
5-承載器2后的托輥；6-砝碼遠程加載系統；7-測速滾筒；8-皮帶輸送機縱梁
當現場的皮帶輸送機滿足銅陵三愛思公司的最低要求（包括長度范圍為50~100m、平皮帶、帶皮帶自動張緊裝置、一個卸料點等條件）及認真完成準直性校準、尺寸校準時，現場運行數據表明：以該調整系數為依據，可以在現場隨后進行的物料試驗中使皮帶秤達到0.2%的準確度，從而初步證實物料棒碼疊加法可以在生產現場取代物料試驗。如在二汽東風電廠，該廠皮帶秤配有物料試驗裝置，但安裝銅陵三愛思公司的“物料棒碼疊加法”皮帶秤系統時，廠方表態物料試驗裝置不是給三愛思公司校秤用的，只是按三愛思公司的方法校好秤后，再用他來檢驗三愛思公司的方法行不行?，F場試驗結果：按三愛思公司方法校好秤后的物料試驗準確度為0.2%。
物料棒碼疊加法受到用戶的普遍關注，因為它不需要單獨的物料試驗，可以在正常物料輸送時完成皮帶秤的試驗工作。
浙江浙能溫州發電有限公司、浙江省計量科學研究院、上海藍箭稱重技術有限公司對電子皮帶秤在線遠程自動校驗與診斷系統進行研究，采用了雙秤架及砝碼疊加校驗法，以便為智能化煤場建設提供經驗，試驗結論是燃料計量準確度穩定在0.7％范圍內。
4 標準物料與正常輸送物料疊加法
江蘇徐州賽摩電氣股份有限公司采用標準物料與正常輸送物料疊加法對皮帶秤實施在線自校準，所謂“標準物料”，實際也是被輸送物料，只不過是從被輸送物料中取出的部分物料經過稱重后獲知其重量值，在自校準時加入到正常輸送物料之中。其系統構成如圖2所示，即由主計量皮帶承載器1、多組緩沖托輥2、稱重料斗3、輔助校準皮帶承載器4、測速傳感器8、電子稱重儀表7、物料采樣裝置6及物料輸送裝置5組成（見圖2），物料輸送方向為從左到右。
圖2 標準物料與正常輸送物料疊加法
1-主計量皮帶承載器；2-多組緩沖托輥；3-稱重料斗；4-輔助校準皮帶承載器；
5-物料輸送裝置；6-物料采樣裝置；7-電子稱重儀表；8-測速傳感器
這樣一套裝置能夠在正常輸送物料的工作狀況下實時檢測皮帶秤計量稱重數據，實現在線自校準的功能，圖3是在江蘇南京西壩煤碼頭使用的這樣一套裝置。
圖3 西壩煤碼頭在線自校準裝置
1-物料采樣裝置；2-主計量皮帶承載器安裝位置；3-物料輸送裝置；
4-稱重料斗；5-輔助校準皮帶承載器安裝位置
在線自校準過程是在裝有兩臺皮帶秤的系統里，在物料正常輸送過程中，以連續稱量的方式，采用標準物料疊加到正常輸送過程的物料之上，確定并累計散狀物料質量，他是具有實時在線自校準功能的計量器具。
具體校準過程是這樣完成的：
? 兩臺皮帶秤安裝并準直性校準后，在輸送物料過程中將主計量皮帶秤和輔助校準皮帶秤進行比對校準，僅要求兩臺秤所顯示的物料累積量相等即可，并不要求與實際輸送物料量相符（這一點與銅陵三愛思電子公司的做法一致相同）；
? 在正常輸送物料的情況下，啟動物料采樣裝置采集部分物料，再通過物料輸送裝置進入稱重料斗并稱重；
? 開始在線自校準，將稱重料斗稱量后的物料從兩秤之間落入料流，直至稱重料斗放空，由于輔助校準皮帶秤比主計量皮帶秤多承受稱重料斗稱量后的物料，所以兩臺皮帶秤得到兩組稱量值；
? 兩組稱量值的差值應該反映的是與稱重料斗稱量后的物料重量值相關的部分，如果不一致，則采用物料試驗的修正公式修改主計量皮帶秤的滿值系數，由于兩臺秤事先已比對校準，所以輔助校準皮帶秤也按同樣的滿值系數進行修正。
在南京西壩煤碼頭在線自校準裝置的皮帶秤最大輸送能力為3500t/h，皮帶速度為3.5m/s，皮帶帶寬為1600mm，輸送皮帶周長為2800m，托輥間距為1200mm，主計量皮帶秤和輔助校準皮帶秤分別采用4組、3組稱量托輥的全懸浮式承載器，稱重料斗量程為5000kg，分度值為1kg。系統要求的準確度為0.5級。經過上述步驟的校準后，用戶還是擔心皮帶秤是否真的校準了，所以他們進行了9次5個不同量程點的實煤試驗，每次試驗煤量為600t~1100t，從皮帶輸送機上卸下的煤送到不同的堆場，并立即用大型載貨汽車將煤運到100t汽車衡進行稱量，試驗結果：最大誤差0.5%，平均誤差約0.38%。據西壩碼頭負責人介紹，近期內某客戶一艘船海運單上標出的是12400 t煤，經皮帶秤計量為12100t煤，告知客戶后，客戶已將差值300 t煤返回碼頭，這樣的事例以往是不可能的。
5 “疊加法”的特點及應用前景
綜上所述，傳統的模擬試驗方法之所以試驗結果與物料試驗相差較大，主要原因是模擬試驗方法不能完全模擬實際物料的稱重過程的6個特點。而“疊加法”的特點則是在實際物料輸送過程中進行疊加試驗，因為疊加的棒碼或物料相對于實際輸送過程中的物料流量來說所占比例較小，實際物料稱重過程的基本狀態沒有改變或改變很小，因此在這種條件下疊加進行的模擬試驗（棒碼試驗）或物料試驗，就有可能與真正的物料試驗結果相差無幾，也就有可能取代真正的物料試驗。
“疊加法”試驗是在輸送物料的前提下進行試驗，因此對一些不允許中斷物料輸送過程的現場來說，“疊加法”試驗是可提供的唯一可行試驗方法。而且這樣的試驗簡單易行，還可隨時進行，不受太多的限制。而較短的試驗周期，對提高皮帶秤的使用準確度也是有好處的。
相對于試驗準確度較高的傳統的模擬試驗方法（如鏈碼試驗、循環鏈碼試驗）和物料試驗方法所需要的設施和大量投資，“疊加法”試驗要簡單一些，如物料棒碼疊加法只多一臺承載器，標準物料與正常輸送物料疊加法多一臺承載器、物料取樣系統和很小容量的料斗秤。
“疊加法”試驗必須采用雙承載器，我們都知道，雙承載器的另一個優點是可以在線自診斷，因此，研制物料棒碼疊加法、標準物料與正常輸送物料疊加法的廠家在設計時就考慮了與雙承載器配用的雙通道或三通道電子稱重儀表，自診斷是其功能之一。徐州賽摩電氣股份有限公司的三通道電子稱重儀表（該公司稱為“三計”技術）不僅可以接入2個通道的皮帶秤信號，還可以接入料斗秤的信號，當診斷出某一承載器出現故障時，如果該承載器的信號參與最終計量，則可以自動剔除，而將無故障的承載器的信號作為計量信號，確保物料計量繼續進行。
但由于目前的“疊加法”試驗的時間不長，應用面有限，因此還需要有更多的理論分析、更多的試驗數據、更多的實際應用現場來證實“疊加法”試驗可以取代物料試驗。
轉自方原柏專欄。
標簽： 皮帶秤 電子皮帶秤