浅析垃圾焚烧厂称重系统的选择

2014-03-18张瑛华刘海威

环境卫生工程 2014年6期

张瑛华，刘海威

（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）

垃圾称重系统作为垃圾进入垃圾焚烧厂的第一环节，主要目的是记录进出垃圾焚烧厂的各种物料情况，包括对进厂垃圾、燃油等各种物料消耗、出厂飞灰或稳定化物、出厂炉渣等各种废弃物的称重、记录、打印与数据处理、数据传输等。

根据国内多个城市调查结果，城市垃圾运输一般由市政管理部门负责，运输工具多为载质量5～20 t/（车·次）的卡车。垃圾焚烧厂物流入口应根据日进出厂的垃圾、飞灰、炉渣及其他物料量、运输车规格、高峰期车流量及卸车平台容许的作业车数量等配置垃圾称重系统。垃圾称重系统主要由汽车衡和称重管理系统组成。

1 汽车衡的型式

1.1 汽车衡产品型号说明

衡器产品型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，推荐的组成内容顺序见图1，制造厂家根据自身情况确定其内容［1-2］。

汽车衡标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表3大主件组成。常用规格有：宽3.0～3.4 m，长6～24 m，称重范围30～200 t。

1.2 动态汽车衡与静态汽车衡

按衡器称量形式，分为动态汽车衡和静态汽车衡［3］。

动态汽车衡是指在称量期间，载荷相对于衡器承载器存在相对运动。具有称量时间短、自动化程度高的优点，但准确度等级低于静态汽车衡，并且需配套车辆识别系统。按称量形式不同，又分为整车称量动态汽车衡和动态轴重衡。整车称量动态汽车衡称量的结果是动态车辆的整车，称量不出车辆的轴载荷，常被做成动静两用电子汽车衡，主要用于非单纯地按照称量结果进行贸易结算，而以称量结果进行的技术判断和统计，适用于海关、港口等部门进行商业性称量，准确度等级通常为0.2级和0.5级。动态轴重衡称量结果是车辆的轴载荷，主要用于公路超载车辆检查。

静态汽车衡是指在称量期间，载荷相对于衡器承载器没有相对运动的称量，静态称量总是非连续的。

1.3 模拟式汽车衡与数字式汽车衡

按传感器型式，分为模拟式汽车衡和数字式汽车衡［3］。

模拟式汽车衡是指输出和（或）指示的值是被称量值的连续函数的衡器。随着用户对称重精度和长期使用稳定性的要求越来越高，模拟式汽车衡越来越显出其缺点，无论从传输距离、偏载调整均难以保证称重数据的精确度与长期稳定性。

数字式汽车衡是指能提供数字化输出和（或）数字显示的衡器，具有指示结果简单、直观的优点，但需配置数字式传感器，传感器反应时间略慢于模拟式传感器，设备价格也略高于模拟式汽车衡。

数字化电子汽车衡作为模拟式汽车衡向数字式转换的中间产品，称重传感器仍为模拟式称重传感器，输出的也是模拟电信号。只是接线盒发生了改变，也就是在接线盒中完成了信号的模数转换，经过数字接线盒内部的放大、A/D转换信号转换为数字信号，这样从接线盒输出的电信号就变成了数字电信号。与数字式电子汽车衡相比较，其蠕变、线性等指标还远不能相提并论。

1.4 地上衡与地中衡

按衡器的基础形式，分为地上衡（无基坑秤）和地中衡（有基坑秤）［3］。

地上衡是指结构上容易拆卸、运输，装配在地面的临时或简易基础上的平台秤。具有维护简单方便，设备防水防腐环境较好的优点，但由于上下汽车衡需沿坡度控制车速，对衡器的测量结果准确度不可避免有一定影响。

地中衡是指杠杆系统或称重传感器在低于地面的基坑中，秤台上通行面与地面平齐的平台秤。具有汽车衡称重方便，但设备防水防腐要求高，需考虑基坑排水。

2 汽车衡的性能

2.1 计量性能

动态汽车衡的整车总质量的准确度等级划分为6个等级：0.2、0.5、1、2、5、10；最小秤量、分度值、最小分度值及最大分度值应不小于表1规定。

静态汽车衡为非自动衡器，通常0.2级和0.5级的自动衡器的静态准确度应符合非自动衡器中的中准确度级；1.0级和2.0级的自动衡器的静态准确度应符合非自动衡器中的普通准确度级。非自动衡器的准确度等级划分见表2［4］。

2.2 传感器性能

称重传感器作为汽车衡测量准确度的关键仪表，应具有防水、防晒、防腐、抗射频干扰、防转动、防倾倒性能，主要技术指标：最大安全过载能力、灵敏度、准确度等级、蠕变、零点温度系数、量程温度系数、使用温度范围、温度补偿范围、输入阻抗、输出阻抗、绝缘电阻、激励电压、防护等级。

3 称重管理系统及其他配套性能

目前，国内垃圾焚烧厂垃圾称重系统一般设有汽车衡控制室，配置称重管理系统，与中控室和地方城管系统联网，及时进行数据交换，以实现垃圾计量等的自动化、高效运营，充分发挥政府监督指导职能。称重管理系统主要包括称重数据库管理系统、车辆自动识别系统和语音报读系统等。垃圾焚烧厂可根据自动化程度要求配置，如道闸、红绿灯及红外光开关、读卡柜、服务器、打印机、称重和发卡软件、大屏幕等。

在-10～40℃范围内和相对湿度为85%时，衡器应满足相应的计量性能要求和通用技术要求。当环境温度每差5℃时，衡器的零点或零点附近的示值变化应不大于1个分度值。如衡器安装在-10℃以下的环境中使用，应采取措施（加热）保证传感器正常工作［5］。

使用交流电源供电的衡器，当电压值在-15%～10%，额定电源频率变化±2%时，衡器应符合相应的计量性能要求和通用技术要求。使用直流电源供电的衡器，当电压值在规定的最低电压和标称电压的+20%的范围内时，衡器应符合相应的计量性能要求和通用技术要求。

衡器应具有的通用技术要求包括：使用适应性，操作安全性，置零装置和零点跟踪装置，对显著干扰误差的反应，直流电源，外部接口，指示装置和打印装置，衡器结构，称重传感器，称重控制显示器等。

4 垃圾焚烧厂常用汽车衡的选择

4.1 汽车衡数量设置

根据CJJ 90—2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范规定：垃圾焚烧厂焚烧能力为2 000 t/d及以上时，设置3台或以上汽车衡；焚烧能力为600 t/d及以上时，设置2～3台汽车衡；焚烧能力为600 t/d以下时，设置1～2台汽车衡。如果选用2台及以上汽车衡，宜设置1台出厂物料称重用衡器。

4.2 静态汽车衡与动态汽车衡、模拟式汽车衡与数字式汽车衡的选择

据垃圾焚烧厂总图布置，结合建设规模、垃圾车流速度，可选择静态汽车衡与动态汽车衡。

由于动态汽车衡具有不停车、计量连续、称量时间短的优点，在垃圾焚烧厂项目中占有一定市场。但其采集数据波动大、准确度低，因此，垃圾焚烧厂选用动态汽车衡，应配套选用模拟式汽车衡。动态汽车衡可以作为动静两用汽车衡，但作为自动衡器，称重系统必须配置车辆自动识别系统。同时，模拟式汽车衡由于模拟式传感器传递模拟信号自身保密性差、抗干扰能力弱，称量结果易受外部信号干扰，难以保证数据的准确度和稳定性。

如果选用静态汽车衡，可以配置模拟式传感器或数字式传感器。数字式传感器由于传感器传递数字信号，自身防腐、防潮、防倾斜等要求，传感器价格大大高于模拟式传感器，但是传感器传递数字信号保密性好、抗干扰能力强，称量结果准确。

如选用静态数字化汽车衡，称重传感器仍为模拟式称重传感器，在接线盒中完成了信号的模数转换，经过数字接线盒内部的放大、A／D转换信号转换为数字信号，因此，输出电信号为数字信号。此类汽车衡一定程度上克服了模拟式汽车衡的缺点，但与数字式电子汽车衡相比较，其蠕变、线性及准确度等级等性能指标还相差较远，但价格上占有一定优势。

4.3 地上衡与地中衡的选择

根据垃圾焚烧厂总图布置，结合建设规模、垃圾车流速度，可以选择地上衡与地中衡。

地上衡由于衡器置于地上，具有设备维护简单、排水方便、设备防潮防腐环境较好等优点，在垃圾焚烧厂项目中占有一定市场。但由于上下汽车衡需沿坡度控制车速，总图布置需考虑汽车衡前后设一段较长的引道，对衡器的测量结果准确度有一定影响。

地中衡由于称重传感器位于低于地面的基坑中，秤台上通行面与地面平齐。因此，此类汽车衡称重方便，但设备防潮防腐要求高，需考虑基坑排水，一定程度上影响了其应用范围。

4.4 称重管理系统的选择

垃圾焚烧厂可根据当地城市环卫管理部门要求和自动化程度需求，选择配置称重数据库管理系统、车辆自动识别系统和语音报读系统等。

作为称重系统的辅助管理部分，该系统将根据汽车衡选型相应配套。一般而言，各供货商该部分供货内容可以根据采购方要求选择，供货标准相差不大。

4.5 称重系统的其他要求

垃圾焚烧厂汽车衡主要用于对出入厂燃料、材料、动力及固废的计量、统计以进行补贴费结算。因此，对于静态汽车衡，准确度等级选择中准确度III；对于动态汽车衡，准确度等级选择0.2级或0.5级即可。称量精度不大于20 kg［6］。

汽车衡的设计称量应根据最大垃圾运输车的最大满载总重按式（1）确定。其系数确定应从减少故障、延长系统使用寿命、保证测试精度以及经济性角度考虑。计算安全系数可取1.30～1.7，其中对使用载质量15 t及以上的垃圾运输车，取下限；15 t以下的，取上限。汽车衡称台的长度按不小于前后轮的距离加1.5m，宽度宜按不小于轮距加0.8 m并符合制造厂的规格系列来确定［6］。

设计称量＝（1.30～1.7） ×（最大运输车自重＋最大载质量）（1）

需要指出的是，常用汽车衡要求周围环境保持在-10～40℃范围和85%相对湿度。因此，当衡器安装在-10℃以下的环境中时，设备应设计加热系统以保证传感器正常工作。

汽车衡前后设直线引道，引道周围设排水系统，引道设横向斜坡，坡度不能超过1%。一般要求汽车衡基础下的素土承载力不低于98 kPa（10 t/m2）并应符合制造厂的要求［6］。