西门子高精度电子皮带秤在河南济钢铁有限公司的应用
- 2013-06-20 17:21:26414
来源：中国物流设备网
一、背景
河南济源钢铁（集团）有限公司始建于1958年，属中国大型钢铁骨干企业、中国企业500强、中国民营企业*、中国制造业500强和世界钢铁企业*，系中钢协和中特钢理事单位。公司位于河南省济源市境内，交通便利，铁路*线与焦枝铁路线相接，现已发展成为国内品种多、规格全的优特钢棒、线材专业生产企业。
由于河南济钢没有焦炭生产，焦炭主要来源于山西和与济钢一路相隔的河南豫港焦化集团，河南济钢每个月至少要用焦碳120000万吨左右，其中豫港焦化的焦碳有40000吨左右，约占济钢每月所消耗的总焦碳的三分之一，其每个月的交易额大约为1亿人民币。
河南济钢所用的焦碳一直以来都是用火车和汽车运输的，进厂后是以轨道衡和汽车衡来计量的，计量精度在0.5%左右。
随着河南济钢生产规模的不断扩大，原有的原料场、焦碳堆场已远远满足不了生产要求了。一座1200m3的高炉和四座500m3高炉每天的焦碳消耗量为4000吨左右。考虑到豫港焦化和河南济钢仅一路之隔，汽车和火车运输又有诸多不便，经济成本又高。于是，济钢和豫港的*便有了通过皮带运输焦碳，用皮带秤计量焦碳从而进行贸易结算的想法。
二、解决方案
有想法，就要有行动。
在济钢*的高度重视和大力支持下，于2010年河南济钢炼铁扩建工程指挥部相关人员开始对原料厂的生产流程进行重新规划和设计，焦炭的运输改为胶带输送机进行连续输送。
既然采用了胶带输送机运输焦碳，那么，必须得有一种能够适应动态计量的设备来对焦碳进行计量，而且是贸易计量。
首先，我们想到的是皮带秤——高精度电子皮带秤。
皮带秤在我公司使用的地方也不少，可都是作为工艺计量出现的，其计量精度均在1%左右甚至更高，所计量出来的数据只是作为工艺参考。现在要进行贸易结算，其计量精度不说多高，可至少应该和轨道衡、汽车衡一样吧（0.5%），该选什么样的皮带秤才能满足要求呢?
我们先在网上查找相关信息，凡国内生产规模比较大的、信誉度高的皮带秤厂家或皮带秤代理商，我们逐一进行了解，逐一筛选。再和豫港焦化的相关技术人员一起到各地进行实地考察，通过对比、筛选（目前，国内、上所使用的西门子皮带秤好的是双托辊电子皮带秤MMI-2，其计量精度可以达到0.5%），我们终选用了西门子MMI-3三托辊皮带秤，其实际使用精度可以达到0.25%。
主要还是对这种动态秤不放心，心里没底，毕竟两家公司一个月的交易额都在一个亿以上。所以，我们在设计时一方面采用了高精度的电子皮带秤，另一方面还配套了一台实物标定仓的方案。这种方式的特点是保证连续输送，焦炭块也不会遭到破坏。为保证精度，我们制定了定期与实物标定仓进行比对的方案，要求工作人员每天、每周或每月按要求进行比对。
作为动态计量的皮带秤要达到很高的计量精度，需要满足以下两个条件：
皮带秤本身要求非常高的重复性（即零点和量程要求在±0.1%），高稳定性称量系统，没有好的重复性，就没有下面的高精度可谈了。良好的重复性和高精度称重系统的重点是要求机械部分要达到相应的要求，即秤架和皮带输送机。秤架精度不够，安装秤架的皮带输送机条件达不到要求，皮带秤的高精度、高稳定性都谈不上。
好的检定方式，目前也是有效的就是实物标定，可现状是大多数厂家都不具备实物标定条件，所以有些测试结果也是不能完全让用户信服的。
三、安装调试
皮带秤安装位置的选择
皮带秤安装位置的选择需要考虑物料的扰动和皮带张力的变化。
济源钢铁为了皮带秤有更好的使用效果，单独设计了长约40米的输送机，该条输送机是水平安装的，皮带秤的安装位置选择了离进料口大约10米左右，这样焦炭在落到皮带上经过10米的距离后，能很好地稳定下来，这样物料的扰动对称重的效果影响基本消除。
皮带张力的大小与皮带速度、物料输送量、输送机长度、输送机所输送物料提升高度等因素有关，皮带速度越高，物料输送量越大，输送机长度越长，输送机所输送物料提升高度越高，则皮带张力越大。而对同一条皮带来说，越靠近头部滚筒，皮带张力越大，在物料输送量变化和其它条件变化时所引起的皮带张力变化也越大; 越靠近尾部滚筒，皮带张力越小，在物料输送量变化和其它条件变化时所引起的皮带张力变化也越小，所以我们选的也是张力变化比较小的位置。这条输送机张力调节依靠重锤自动调节。
秤架的安装
在皮带输送机的各类托辊中，只有一部分适合安装皮带秤。为了得到较好的托辊校准，在称量区及其邻近区域必须使用合适的托辊。20°、35°槽形托辊是常用的托辊，45°槽形托辊可以使用但度受影响。深槽形角可能加大皮带张力、皮带刚性对测量度的影响，因而对托辊校准的要求更高了，其实基本上按照国标要求，基本能满足要求。
应选择相同尺寸的托辊，滚筒的偏心误差应小于0.5mm，当与标准槽形样板比较时，槽形误差应小于3mm。安装时，所有托辊应选择同一制造厂生产的并保证良好的润滑。
对皮带秤的度来说，在称量区托辊的正确而的校准是关键的，否则在称量托辊上将受到一个附加力，导致校验过程误差和测量过程误差，所以校验时在称量托辊及其邻近的前后至少各两组托辊（好是三组）的对应点上用拉线的方法检查其相对高差，要求高差小于±0.8mm，而对称量托辊来说，要求它决不能低于邻近托辊。
还有就是皮带跑偏，跑偏量应尽量控制在皮带宽度的2~5%左右。由于皮带秤是很精密的仪器，要求尽量减少震动对皮带秤的干扰。
我们在安装调试过程中还是遇到了许多问题，结果也证实了不按照这些要求进行安装，对皮带秤的重复性和准确度影响是非常大的：
该条输送机的原设计时是按照45°槽型托辊制造的，当时由于没有改造，在调试过程中，零点始终漂移很厉害，基本上波动在±0.2~0.5%，达不到要求的±0.1%。后来，把整条输送机托辊全部改造成35°槽角后，其零点漂移相对来说要好一些。
输送机震动很大，主要原因有：输送机支架比较高，达到1.2米;后在每条支腿上加斜撑加固;整条输送机通廊是钢结构的，跨度比较大，在皮带秤的安装位置通廊的正下和地面之间加钢结构支撑;托辊径向跳动很大，跳动大的达到10mm，更换部分托辊后震动要好一点。
皮带跑偏厉害，跑偏量达到十多厘米，原因有皮带胶结不齐和头尾轮不在同一中心上，这个问题比较头疼，后来输送机厂家的工程师到现场，通过调节尾轮和纠偏托辊，效果稍好些，但还没有达到佳状态。
整改完成以上问题后，开始对皮带秤进行零点和量程标定，在标定过程中，零点还是有些波动，经过两天的观察，怀疑皮带张力不合适，通过增加重锤张紧装置的重量，重新零点标定，经过一天的标定确认，重复性完全达到±0.1%以内。
四、使用效果
按照要求整改完这些问题，经过多次不同时段，包括输送机停机再开机，多种条件下测试，零点和量程的标定重复性均能达到±0.1%，西门子BW500还有空秤累计测试功能，通过多次测试，每次10分钟，大概皮带运转12圈，空秤累计都在6~10kg;西门子称重仪表还有个非常独特的功能，就是对称重传感器进行电子配平，主要目的是排除不均匀侧向负荷的影响。
机械安装过程的好坏直接影响称重系统的重复性和精度，通过以上严格执行要求安装，零点和量程标定的重复性都满足要求后，下面就是重要的实物对比测试了，我们为这套称重系统的实物标定提供了一套料斗秤，直接安装在这条输送机的出料口，每次能进行10吨左右的数据对比，实物标定的要求是精度高于皮带秤精度一个等级的实物数据, 物料重量为大流量的4~8%或正常输送三圈的实物量。
我们于2012年6月开始正式使用到现在，发现这台秤的精度的确很高，完全满足技术协议的要求（±0.25%）。我们的使用方法是：每天早上一上班，先由生产人员将皮带运行起来，然后，由双方计量管理人员到现场进行零点标定，重复性都非常好，零点做完直接下料到料斗秤内，进行实物比对，精度也都是在范围内，下面是我们做的几组数据，效果都优于±0.25%，
皮带秤和实物比对结果
五、结语
皮带秤是非常适合大宗散伙物料计量的场合，经过我们的实际使用，西门子的MMI-3皮带秤精度完达到贸易结算需求，而且使用方便，维护简单。这台皮带秤的使用，给我们带来的经济效益也是非常可观的，跟我们以前的运输方式相比，为我们每吨焦炭节约20元/吨的运输费用。以前的工作方式，从火车中取出时，焦炭块遭到很大程度的破碎，通过皮带输送，焦炭的质量也提升了不少，对高炉的利用率也有所提升。
我国在钢铁，水泥，矿山，码头等有大宗物料输送的场合，常常要求计量精度达到±0.5%，计量精度要求更高的要求达到±0.25%，甚至达到±0.1%。由于我国生产制造皮带秤的厂家非常多，经过十多年的实际使用情况来看，前期标定也能达到比较好的效果，但*稳定性大多不尽人意，所以很多人开始怀疑作为动态计量的皮带秤能否达到这样的高精度，在这种背景下西门子一直坚持努力着，也逐渐让行业内认识到皮带秤是能达到高精度计量要求的。
附：西门子MMI-3皮带秤介绍
西门子MMI-3皮带秤介绍
电子皮带秤主要由MMI-3秤架（包含六只称重传感器）、WS300速度传感器、和BW500称重积算仪等主要部件组成。
西门子的MMI-3皮带秤秤架部分的设计是很具有特色，与一般常用的杠杆式秤架涉及不同，它采用了被称为“三无”的直接承重式秤架结构，即：无杠杆、无支点、无平衡重，也就是没有称重承载器。这种设计带来的好处是显而易见的：
维护方便
在MMI-3秤架上没有杠杆支点，没有可动部件，也不存在诸如支点磨损等问题。杠杆式秤架秤体大，水平面方向的表面积大，大面积积灰需经常清扫，否则会引起零点变化，而直接承重式秤架尺寸短小，水平方向的表面积更小，积灰量很小，积灰引起零点变化也小，可无需经常清扫。
秤架结构简单
直承式秤架结构保证了物料的重量通过称量托辊组直接加在称重传感器上，皮重、料重一起称，所以秤架结构非常简单，重量也非常轻，为安装、维护、以及更换备件带来了*的方便。
秤架具有模块化特点，通用性好
秤架结构不仅简单，对不同宽度皮带来说零部件的通用性也比较好，除了静态梁、动态梁的宽度相应变化外，其余部分几乎是一样的。同时，模块化设计结构大大减少了维修和更换备件的工作量和成本。
秤架度高
由于采用的是高度的三重梁平行四边形不锈钢称重传感器，其重复性是0.01%，非线性和滞后均为0.02%。因为采用直接承重式结构，也相应减少了因这些部件带来的测量度损失和在物料输送过程中机械震动给称量系统带来的干扰。
MMI-3皮带秤为高精度皮带秤，可实现贸易结算的目的，它采用一种独特的模块化设计结构，配用6只个称重传感器，在20%～100%量程范围内度指标为0.125%。
BW500称重仪表
BW500是为高精度皮带秤设计的功能强大的积算仪。它具有以下主要特点：
具有技术的称重传感器电子平衡功能，能排除不均匀侧向负荷的影响，不需传感器匹配机械平衡;
速度传感器
WS300速度传感器是皮带秤组成部分。安装在从动轴上，是高分辨率轴驱动速度传感器。将轴转动转换成1个脉冲列，每转256个脉冲。轴既可顺时针又可逆时针双向转动，能消除振动引起的故障。它提供信号经电缆连接传送到积算器，监视运输机的皮带速度并计算通过皮带输送机的物料流量。