浅谈S302电子皮带秤改造方案与实施

李志杰

摘 要：福建泉州闽光钢铁S302电子皮带秤用于计量炼铁厂消耗的焦炭量，由于计量稳定和准确性影响因素较多，计量数据一直备受争议。本文简要介绍了S302电子皮带秤的改造方案和实施过程，通过改造降低了皮带秤故障率，提高计量准确度和稳定性，最终为生产提供准确可靠的计量数据。

关键词：秤架；链码；称重传感器；速度传感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.044

福建泉州闽光钢铁有限责任公司炼铁厂生产使用的焦炭经火车运输到料场，然后通过S302皮带输送到配料仓，其皮带秤计量的数据直接远传至炼铁厂中控室，生产技术人员通过物料配比有效调节生产，改善生产指标，实现经济效益最大化。

1 电子皮带秤系统组成及原理

1.1 系统组成

电子皮带秤主要由四部分组成：称重桥架、称重传感器、速度传感器和称重仪表。

1.2 基本工作原理

装有载荷传感器的称重桥架，安装于输送机的纵梁上，检测皮带上的物料重量，产生一个正比于皮带载荷的电气输出信号。速度传感器直接连在从动滚筒上或测速滚筒上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示一个皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度。当物料通过秤的同时，重量信号和速度信号送到二次仪表，通过放大、A/D转换，计算出瞬时流量和累积量，并显示于称重显示器的前面板。

2 技术改造方案的确定

2.1 S302皮带秤改造前的弊端

S302电子皮带秤自建厂投产使用至今已有16年多，安装于20多米长的涵洞里，主要存在以下几点弊端：

（1）环境差、光线暗。由于涵洞光线不足，不利于秤体卫生清理及日常点检维护，物料附着秤体不仅磨损皮带，造成皮带厚薄不一，还易导致皮带跑偏；灰尘大、光线暗，影响仪表维护人员的职业健康和工作效率。

（2）安全系数低。点检维护皮带秤时，必须从通道侧爬过横跨皮带上方的梯子到达皮带另一侧，另一侧设有排水沟，地面湿滑，存在安全隐患；且涵洞中手机无信号，校验、维护皮带秤时，与外界沟通困难，既影响工作效率，还存在安全隐患。

（3）链码拆装费时费力。根据厂际计量要求，皮带秤定期采用链码法进行校验，每次校验前，必须将链码从指定存放位置搬运到秤体安装位置进行组装，校准完成后需将拆卸装箱并搬回指定存放位置。频繁拆装易造成链码连接片和链码轴承磨损，间隔校准时需多次调整才能使链码处于中间位置，消耗大量的人力和时间。

（4）速度不稳定。速度传感器与测速滚筒为传统的轴心连接方式，长时间运转，连接套易磨损变形，造成速度波动比较大，波动范围为（2.07～2.19）m/s，严重影响电子皮带秤的准确性。

（5）秤架区域钢结构腐蚀严重，不牢固。由于涵洞环境比较潮湿，秤体区域为普通钢结构，腐蚀严重，不牢固，输送物料时垂直方向振动明显。

（6）测量误差大。2017年12月27日用焦炭进行实物比对，经砝码校准过的汽车衡过磅净重合计为283.44t，卸于料场后经S302电子皮带秤过磅重量为278.01t，相对误差为-1.92%，电子皮带秤最大允许误差为±0.5%，则严重超差。

2.2 制定改造方案

自2011年新百万吨钢铁项目投产以来，S302皮带输送量翻了一倍多，据统计，在炼铁厂3座高炉正常生产情况下，只要皮带停送焦炭1小时，高炉就可能出现断料的风险，因此，S302电子皮带秤计量准确可靠数据在生产过程中起着至关重要的作用。每况愈下的S302电子皮带秤如不进行改造，则无法为生产提供准确可靠的计量数据，所以制定可行的改造方案迫在眉睫，经我们技术小组讨论后确定改造方案为：

（1）改造时间：利用年中大检修时间或者高炉计划休风时间进行改造。

（2）重新选择秤架安装位置：我们设计把秤架选择安装在洞口第2个托辊至第7个托辊中间，主要原因有以下四点：

1）整条皮带的直线段中，只有涵洞位置为实地，其他位置为钢结构，皮带运转时振动比较大。2）皮带水平无斜坡，直线段充足，离机头机尾>20米（离机头太近皮带张力较大，容易引起零点漂移；皮带如不水平，皮带秤上方托辊受力不均匀，容易引起零点漂移）；3）秤架区域为实地，避免振动，减小测量误差；4）洞口手机信号比较强，不影响通讯，粉尘扩散快，不易积尘。

（3）速度传感器和测速滚筒轴心的连接方式改为独特的软连接结构，这种连接方式在正常的运行当中避免了以往轴套式硬连接所带来的传感器抖动，解决了速度传感器安装时与测速滚筒不同轴的隐患，减小速度波动范围，有效保证皮带秤测速精度。

（4）秤架区域的皮带输送机支架用槽钢加固，减少垂直方向振动，减小对称重传感器的影响。

（5）采用全悬浮称重桥架，材质选用耐腐蚀钢材制作。全悬浮式结构，无耳轴支点、无可移动件，维护量小，抗侧向力，抗水平分力，有效的减少跑偏和落料位移對精度的影响。

（6）依据秤的最大流量值、传感器的数量、秤体的自重、托辊受力等要素，我们选用四只容量为300kg的S型称重传感器，受偏载影响小，精度高。

（7）校验链码选用藏箱链码。校验时由电动卷扬装置拖动，整条链码的放落、收卷均由电动卷扬机来完成，更加方便，简捷省力。

（8）称重仪表、卷扬链码操作箱位置定于皮带通道一侧，避开水沟，方便操作和设备点检、维护。

根据设计方案，现场布局如图2：

3 技术改造方案的实施

3.1 秤架安装

我们大修全停时间仅有1天，计划处理故障比较多，任务繁重，所以必须争分夺秒保质保量的把电子皮带秤安装调试好。

（1）称重传感器安装。把四只称重传感器分别安装在两个矩形管梁内，上部采用精密关节轴承联接，下部螺杆与下方秤架应保留空隙，不能接触，使称重传感器受力处于最佳状态。

（2）秤架安装与调试。1）按照我们设计好的图纸，在原输送机支架上标记好秤区位置。拆除从（﹢4）至（﹣4）所有托辊，并把这段输送机架打扫干净，以便进行秤架安装调试。2）准确地确定输送机的中心线，将秤架对准中心位置后，校正水平，钻孔固定，根据情况垫上垫片，支承耳轴应转动轻松并不产生其他应力，最后用传入的螺栓将秤和输送机架紧固。

秤架必须水平安装，若安装时左右倾斜，会造成偏载，称重托辊上受力变化，使精度下降，原因是秤架上托辊将来自皮带上载荷传递给传感器时，由于分力作用，传感器上受力信号不真实，并有皮带跑偏的可能。

（3）安装托辊。首先将拆除的托辊和托辊支架全部装上，并调整好间距，间距为1000mm±0.8mm，其次观察秤架上的几组托辊的最高点是否处于一条直线上，目的为了保持皮带的重量和张力均匀落在各组托辊上。秤架上托辊的支架要安装在秤架上，且要用焊机在支架底部两端切出两个缺口，以保证不接触皮带输送机支架，使托辊上的重量完全落在秤架上。

（4）加固輸送机支架。秤架区域的输送机支架全部用槽钢支撑加固，减小振动。

3.2 速度传感器安装

在输送机回程皮带上找一理想的位置，安装测速滚筒（方案确定时已选好在距第一组称重传感器6500mm处），保证测速滚筒与皮带纵向垂直，并使皮带与测速滚筒有 10°～30°的包角，以确保速度测量的准确，然后安装上测速传感器。安装测速滚筒时，要求测速滚筒轴线与皮带运行方向中心线呈垂直状态，利于皮带运行，而且滚筒受力均匀，否则会导致跑偏或易损坏。

3.3 藏箱链码、控制箱、仪表保护箱安装

首先均匀地在输送机支架上垂直于支架焊好5根固定架，藏箱链码安装在固定架上，然后在藏码箱一端安装驱动电机，用于收放链码。在第2根和第4根固定架上分别安装链码控制箱和仪表保护箱，离地面1000mm，方便接线和键盘操作。

3.4 电气连接

（1）四只称重传感器接入接线盒，切记不要剪短传感器信号线，引出一条总线进入仪表积算器称重传感器端子，把速度传感器接入仪表积算器相应的端子，接入220V电源。

（2）所有接线都应该送入机壳内部相应接线端，做到防水、防尘，避免使用有接头的导线。

（3）称重传感器信号线和其它信号线应与电源线分开敷设，不可穿在同一导线管内，以避免产生感应电。

（4）所有的机壳和导线管要进行接地，接地电阻小于4Ω。

（5）通电测量单只称重传感器的输出电压分别为7.0mV、7.4mV、6.9mV、6.8mV，调整水平至每个传感器输出一致均为7.0 mV，最终达到受力均匀。

4 改造后效果验证

4.1 建立测试周期

皮带秤系统安装后，应先建立校准周期，输入基本参数：

（1）皮带长度（L）：在皮带上做一标记作为起点，然后用钢卷尺分段连续测量至所标起点止，这种测量方法可精确至±0.3m，测得S302皮带长度为573.1m；

（2）皮带圈数与试验时间：皮带圈数3圈，用秒表测得3圈试验时间为803秒，自动建立校准周期完成后，仪表显示最大带速2.14m/s；

（3）链码校准常数：链码规格50kg/m，圈数3，皮带周长573.1m，用公式计算得出85.965t。

4.2 零点校准

在仪表正确建立测试周期后进行自动零点校准，运行3圈后会出现累计值和误差值，如果误差值超出最大允许误差，则要改变零点，重新校准，否则不改变零点，重复进行3次，验证零点稳定性。现场试验结果显示，在未改变零点后进行3次测得相对误差≤0.01%。

4.3 间隔校准

停止皮带，打开藏箱链码，一人牵链码，一人点控放链码，固定链码后，开启皮带，待速度稳定后开始间隔校准，同样，误差如超差改变间隔值重新校准。现场试验结果显示，在未改变间隔后进行3次测得相对误差≤0.03%。

4.4 实物比对

S302安装投入使用一个月后，用焦炭实物比对，汽车过磅净重合计为378.52t，经S302电子皮带秤过磅重量为377.85t，相对误差为-0.18%，在误差允许范围内。

从以上校准比对结果显示，S302电子皮带秤改造主要有以下明显效果：

（1）秤体、仪表控制器、速度传感器安装位置改后，使维护保养工作更方便、更安全。

（2）组装链码改为藏箱式卷扬链码大大减少链码校准时消耗的人力和时间。

（3）速度传感器与滚筒连接方式由硬链接改为软连接，减轻连接套的磨损，运行速度波动极小，有效保证皮带秤测速精度。

（4）秤架区域的输送机支架用槽钢支撑加固，减少振动，提高计量数据准确性。

5 结束语

S302电子皮带秤通过这次改造，设备维护简便、运行稳定、故障率低，为炼铁生产提供更准确可靠的数据。随着科学的进步发展，自动化水平的提高，远程控制链码、自动校准、自动诊断故障功能不断完善。

参考文献：

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[2]张晓凯.电子皮带秤的应用与使用维护分析[J].仪器仪表标准化与计量，2018（05）.

[3]陈正亮.模块式电子皮带秤的结构和特点[J].衡器，2011（01）.