动态轨道衡在煤炭港口计量中的应用

2023-03-07沈忱

设备管理与维修 2023年3期

沈忱

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

煤炭散物料码头煤炭的卸车工作主要是通过翻车机设备来实现的，过程中有对于火车煤炭运载量货运计量的需求。轨道衡是卸车过程中对于列车煤炭重量进行计量的主要设备。单台面动态轨道衡是在传统轨道衡基础上，实现更高计量精度、速度和可靠性的新型计量设备。在火车进入翻车机房完成煤炭卸车的整个过程中，能够在不停车的前提下连续动态的实现毛重和皮重计量工作。通过将相应数据汇入系统，结合系统算法，能够智能实现去皮计算、数据统计、表格编制和打印等一系列功能。通过向系统中录入车辆信息还能实现偏载和超载等数据计算工作。目前动态轨道衡设备主要应用于港口、煤矿和电力等行业中，用于散物料的计量工作。

1 动态轨道衡的系统构成

轨道衡系统主要由仪表、传感器、机械秤台等组成。整套动态轨道衡系统共包含两套轨道衡设备，分别安装在翻车机房的入口和出口位置（图1）。其中，在入口位置安装的轨道衡主要用于对重车重量进行计量，出口位置轨道衡主要用于对空车重量进行计量。

图1 轨道衡系统

1.1 轨道衡仪表

轨道衡仪表的主要作用是将压力剪力传感器收集的模拟信号进行放大，并完成A/D 转换。在完成转换后，将信号发送至轨道衡系统主机，通过电脑软件进行称重数据的分析和计算，得到对应的称重数据。

1.2 轨道衡传感器

轨道衡传感器的原理是通过电阻应变实现电信号传导。电阻应变传感器的原理是列车通过衡体时，电阻应变片在外力作用下发生机械形变，由于金属发生形变时电阻值会随之产生一定的改变，进而实现称重功能。衡体的承重梁下安装有用于称重的压力传感器，安装位置位于衡体的4 个角部。在钢轨轨腰的位置安装有剪力传感器，作用有列车空重与皮重的采集及剪力与压力的重量合成，同时还能对火车轮轴进行识别。轨道衡使用的电阻应变传感器适应各种恶劣工况、成品小型化、整体化和多样化，同时具备结构简单、高精度、较大的测量范围、良好的使用周期和更好的响应频率等优势。动态轨道衡分别选用了4 个电阻应变式的剪力传感器和压力传感器，对于动态轨道衡称重的应用起到重要作用。

2 动态轨道衡称重原理

当火车行驶经过轨道衡到达轨道衡测量位置，由轨道衡的压力传感器承担车厢重量。传感器将车重转换为电信号，由信号放大装置进行信号放大和滤波及A/D 转换，信号进入数据处理系统后接下来进行滤波、数据收集和车号识别等步骤，同时通过将车速信息引入数据处理系统进行相应的补偿校正工作，以实现动态轨道衡的高精度称重。相较断轨轨道衡采用的模拟信号传输模式，长台面轨道衡使用的是数字信号传输，具有一定优势。数字称重传感器选用A/D 转换电路，数字传感器的数字化传输和滤波技术能够使传感器实现更强的抗干扰性能和更远的传输距离。数字传感器的模拟信号传输距离短，传感器外壳也能够实现更好的屏蔽效果，保障数字传感器更好的抗干扰能力，有效提高传感器的稳定性。

数字传感器还具备易于维护的优势。数字传感器选用航空插头连接，保证了足够的防护等级以及传感器与电缆间相互独立。数字传感器传输数字信号，改变电缆长度对衡器称量精度不会造成影响，维护时进行电缆、传感器的更换更加方便。在更换传感器时系统不需要重新进行标定，只要在新更换传感器中重新录入信息即可。数字传感器还能保证系统的不间断工作状态，当仪表检测到个别传感器发生损坏时，能够切换至不间断工作状态，可在一定时间范围内保证称重精度，不会对生产造成影响。在此过程中，仪表会向用户提供更换传感器的信号，给更换传感器预留充足时间。

数字称重传感器同时具备智能化的软件补偿功能，通过相关补偿工艺和电路，能够及时进行线性、滞后、蠕变等参数的补偿。内置的温度传感器还可以通过软件实现实时温度补偿功能，能够有效的实现称重数据的诊断与校正。

长台面动态轨道衡秤体设计方面将两主梁设计为独立梁形式，目的是在火车通过轨道衡时，令两侧传感器采集数据进入不同的信号处理通道，实现称重信号的判断和识别工作，整个过程中两主梁独立工作。在数据处理系统中，单侧传感器的称重数据将分别显示，有效的实现轨道衡的补偿校正功能。动态轨道衡仪表主要包含A/D 转换装置、主机、信号调理系统和电源等组成部分（图2）。

图2 动态轨道衡仪表

动态轨道衡仪表的原理是将传感器信号汇入信号调理系统，通过信号放大滤波后，将信号传送至A/D 转换装置，最终汇入控制器。随后，经控制器将数字信号汇入计算机，通过计算机进行运算，实现动态称重功能。动态轨道衡仪表的优势在于能够同时处理8 路信号，在完成数据高效采集的同时，对衡体不同传感器进行监控。从各个传感器采集的模拟量信号可以分别汇入信号调理模块的输入端，分别进行信号放大和滤波，能够有效消除信号干扰的影响。采用高精度、高共模抑制比的AD 芯片，具备屏蔽温度、噪声影响等特点，具备更高可靠性。动态轨道衡选用的滤波器具备三级滤波功能，具备低通滤波和低通滤波电路等功能，有效避免选用多传感器易产生的高频干扰问题，具备较强的抗干扰能力。多传感器的选用也有效避免了单信号传输易造成的传输信号丢失问题。动态轨道衡设备还加装了电位器，用于增益和零点调整，可有效控制各组信号的一致度。

3 动态轨道衡的安装

动态电子轨道衡的安装主要包括称重台面机械和称重电气系统两大部分。称重台面机械部分的安装主要分为，出厂安装和现场安装。称重台面在出厂时已经完成组装，实现整体性安装，在将台面运送至现场后通过吊车将整个称重台面吊装至指定位置，再将横梁基础与预埋板进行焊接固定。此时升起称重梁，留下充足的传感器安装空间，将传感器安装到位后称重梁下落压实，即可完成机械称重台面的安装。安装电气部分设备时，首先应检查轨道衡的数据采集及工控设备外观是否完好。采用适当方式将数据采集系统中的各个信号通道与传感器信号线进行连接。为了避免安装过程中出现传感器数据线长度不够的情况，可以通过使用相应的信号通道箱来实现中转功能，进而将数据线连接至轨道衡室的调理板通道内。在完成接线工作后，要对各个信号线的电阻进行测试，保证接线正确。完成以上工序后，打开数据采集系统电源开关，软件正常启动后即可进入正常称重状态。

4 动态轨道衡的标定

在动态轨道衡设备结束安装和调试过程后，需要国家检衡站对轨道衡进行标定，对轨道衡是否符合计量器具的相关标准进行判断。标定过程严格遵循动态轨道衡检定规程的规范要求，使用5 列不同标准重量的砝码车，依据规程规定顺序进行编组在动态轨道衡上进行往返称重，共分为动态测试和静态测试两部分进行，理论上静态误差数值低于动态误差。在完成检测后，检测结果若在标准值误差范围内，则动态轨道衡检定合格可正常使用。

5 维护与保养

5.1 日常点检

为保证煤炭港口计量的精度，需要保证轨道衡长期处于正常的运行状态。在动态轨道衡点检中，应按照机械、电气的分类分别进行点检，按先室外后室内、先基坑后台面的顺序进行。在电气设备点检中，应保证轨道衡仪表功能正常，标识未出现破损，在检定有限期内，数值没有发生窜动现象。同时在轨道衡接线盒内保持干燥，盒内无异物，接线未出现破损情况。在机械部分点检过程中，首先应观察衡体无积水和垃圾，表面清洁，无被异物卡顿现象，同时要注意衡体各个方向的拉杆是否有锈蚀情况，衡体基础是否出现下沉，基础板地脚螺栓是否有断裂或松动的现象。在传感器被衡体压实后，点检过程中应当保证传感器钢球不存在转动现象，连接线外观无破损，传感器位置未发生窜动。

5.2 日常保养

在动态轨道衡的日常保养过程中，对于传感器和相应螺栓的机械结构部分要求较高。对于限位装置、压板螺栓和链接螺栓均应定期涂抹润滑脂，并做好相应的防锈工作，尤其应注意传感器支撑点位置。在轨道衡使用过程中，应及时检查限位位置有无出现窜动，点检人员应及时进行调整。由于动态轨道衡传感器为精密仪器，在通电状态下禁止对于机械结构进行电焊作业和维护，避免造成传感器损坏。在动态轨道衡的磅房，应配备有相应的消防、安保设施，同时保证室内温湿度满足仪表的使用要求。