提高使用电子皮带秤的精度
1 电子皮带秤的组成及基本工作原理
电子皮带秤是在物料通过运输皮带时， 对物料的 瞬时流量和累计流量进行 自动计量的设备。 火力发电 厂中的电子皮带秤是计量厂用煤的重要设备 ． 它的数
据是核算机组发电煤耗和计算发电成本的重要依据。
如果电子皮带秤计量准确可靠、 计量精度达到国家规定的 0 ． 5％以内． 火电厂可运用正平衡法 ， 即根据发电 量、 用煤量、 燃煤热值等数据计算出机组的煤耗； 运行
人员可根据真实的机组煤耗调节主汽温度、 主汽压力 及凝汽器真空等重要参数． 摸索出机组的最佳运行方式， 使机组煤耗最低。 依据这样理想的管理模式， 可以节约大量的成本． 创造出最大的经济效益。 然而受电子皮带秤安装环境条件的影响和检测
技术的制约． 大多数火 电厂的电子皮带秤运行情况并 不理想． 只能根据反平衡法计算机组煤耗 ， 即根据发 电量、 机组效率、 厂用电率等数据计算机组煤耗。 由于 机组效率的不确定性． 这一计算方法并不能真正反应 机组的煤耗， 计算出的数据对运行人员并没有很高的参考价值。
电子皮带秤由测量秤架、 称重传感器 、 皮带测速 装置、积算显示仪表以及信号连接电缆五部分组成．
如图 1 所示。
测量秤架安装在输煤皮带的皮带支撑架上。 皮带 运行时． 处于测量秤架上“ 有效称量段’ 上的物料重 量为 ． 该重量通过计量托辊 ， 传递给安装于秤架下 方的称重传感器。 由称重传感器将重量信号转换为毫 伏电压信号． 送至积算显示仪。皮带测速装置由测速
托辊和测速传感器组成 。 测速托辊通常安装于测量秤架下部． 皮带转动时将皮带转动的线速度转换成角速度。测速传感器与测速托辊通过联轴器联接， 将皮带的角速度信号转换成频率信号， 通过信号电缆送人积算显示仪。 积算显示仪将煤的重量信号和皮带的转速
信号进行运算后． 计算出物料的瞬时流量和累计流量并显示出来。
2 电子皮带秤的分类及性能分析
2 ． 1 按计量托辊数量分类
按计量托辊的数量分类 ． 可分为单托辊式皮带秤 和多托辊式电子皮带秤。
火 电厂一般采用 四托辊皮带秤或两托辊式皮带 秤． 这种皮带秤具有抗干扰能力强． 计量准确性较高 的优点 ． 但其结构复杂、 造价高、 安装调试 困难 ， 对现
场维护的要求也较高。
2 ． 2 按秤架形式分类
按称架形式分类 ． 可分为悬臂式皮带秤 、 耳轴桥 式皮带秤、 悬浮式皮带秤。火电厂一般采用耳轴桥式 皮带秤或悬浮式皮带秤。 耳轴桥式皮带秤秤架两端采用四个耳轴与机架
连接． 桥架中间用两个传感器支撑 。耳轴的作用是平 衡秤架因皮带倾角而产生于平行于皮带的侧推力， 这种侧推力会作用于称重传感器上，产生附加重量信
号， 引起皮带秤测量误差。 悬浮式传感器采用四个称重传感器通过钢板支 撑秤架( 不用耳轴与机架连接) ， 因此精度较高。但在 有效称量段内， 因皮带倾角产生的侧推力作用于称重 传感器从而影响皮带秤的计量准确性， 因此它适合于 水平或倾角较小的皮带机上安装( 倾角≤6 o ) 。
2 3 按积算显示仪的结构分类
按积算显示仪的结构特点 ，可分为模拟式皮带 秤 、 数字式皮带秤和智能式皮带秤。大多数电厂采用 智能式电子秤 ， 这种皮带秤功能强大、 运算速度快 、 精 度高。智能式皮带秤以单片机为核心， 具有良好的人 机接口和先进的运算策略。大多数智能积算仪具有
4 8 5通讯接 口， 能将累计流量 、 瞬时流量 和皮带转速 等数据传递给上位计算机， 实现实时动态管理。
智能式电子皮带秤电气原理图如图2所示。
2 , 4 按称重传感器分类
按称重传感器的工作原理 ， 可分为电阻应变式皮 带秤 、 差动变压器式皮带秤、 压磁式皮带秤和核子式 皮带秤等。 火电厂中常用的是以电阻应变片为变换元
件的称重传感器， 这种传感器存在一定的“ 温飘” 效应， 环境温度的变化会使传感器产生一定的测量误差。
2 5 按测速传感器的测量原理分类
按测速传感器的测量原理，可分为可变磁阻式、 测速发电机式和光电编码器式皮带秤 。 光电编码器式 传感器是一种新产品，一般电厂使用测速发电机式传 感器， 个别电厂经过改造后使用了光电编码式传感器。 测速发电机式传感器具有结构简单， 成本较低的
特点； 但其体积较大、 质量较重， 在皮带转动时测速传 感器会产生较大幅度的振动， 这种振动会影响电子皮带秤运行的可靠性。
光电编码式传感器具有体积较小 、重量较轻 、 转换速度快的特点。 它的转换速度是测速发电机传感器 的 5 ~ 6倍 ， 可以提高皮带秤的运算速度 ， 改善皮带秤 的精度。 因为体积较小、 重量较轻、 传感器产生的振动 幅度较小， 这种电子皮带秤运行的可靠性较高。
3 误差分析
3 ． 1 受力分析
皮带秤在运行时， 称重传感器上有效称量段产生 的信号 ， 可用公式表达如下：
W = W1 ± W2-W0 ( 1 )
式中 W一 有效称量段产生的重量信号：
W1 — 采样重量；
W2- 运行时， 随机附加力产生的附加重量；
W0一 空秤重量( 皮重 ， 即： 皮带秤的零点) 。
公式( 1 ) 中：
W1= Wl l + Wl 2 ( 2 )
． ．为瞬时皮重，它的值为计量托辊的重量 、 测 量称架的重量与有效称量段 ￡上的皮带重量之和。 这 个值基本固定， 因皮带的厚度不均匀而略有变化。 如： 一
条 1 ． 2m宽 ， 速度为 2 ． 5m ／ s的皮带 ， 托辊之间的距 离为 1 ． 2 m。 皮带秤为悬浮式双托辊四传感器型， 秤架尺 寸为 1 2 × 1 2 r n ( 长× 宽 ． ． 的值一般为2 2 0 k g 左右， 因 皮带的厚度不均匀萁值的变化范围为2 0 0 - 2 4 0 k g 。
。 为有效称量段上物料的瞬时重量。例如上述 皮带称在瞬时流量为 1 0 0 0 t ／ h时 ， 。 ： 的值为 2 7 7 k g 。
计算公式如下 ：
W12= Q · L ／ V ( 3 )
式中Q一 瞬时流量；
L—有效称量段长度 ：
V—皮带运行速度。
在公式( l 冲
W 2 =W 2 l + W22+W23+W24+W2 5 ( 4 )
式中 ： W21—秤架与支撑架耳轴摩擦力产生的附加
重量 ：
W 22 运行时皮带跑偏产生的附加重量；
W23 一 物料因倾角产生平行于皮带的分力和
皮带向前拖力产生的附加重量；
W24 — 架变形作用于传感器所产生的附加
重 量。
W 25 一 皮带张力变化所产生的附加重量。
电子皮带秤采用了一种 自动除皮技术． 可以减掉
W11．的值。自动除皮技术工作原理如下 ：
W11．的值虽然因皮带厚度的不均匀产生变化， 但
每一个皮带整圈数的总重量是一个常数， 只要测量出
这个常数WS ， 就可以利用下式计算出 W0 . ( 5 )
W0=L.WS/L
式中 L_ 皮带总长度。
具体操作方法如下：
测量出皮带长度和皮带整圈数运行时间， 将这两
个数据输入到积算仪显示仪。皮带空转时， 启动积算
显示仪的调零功能，测得整条皮带的重量 。 并输入
到仪表， 仪表会 自动计算出 的值 。 在以后的运行过
程中， 积算显示仪会 自动减去 ， 从而得到了需要的
信号。 为皮带称的零点，在上例中 为2 2 0
k g左右。
由公式( 1 1 可知 ， 经过去皮后 ， 要提高皮带秤 的精
度 ， 必须尽量减少 的值。
3 ． 2 环境分析
目前国内火电厂的皮带秤一般安装于 7号皮带
中部( 个别厂皮带输送机编号有差异1 。 是一条倾斜的
皮带 。 倾角 d为 1 5 。 左右 。 皮带长度为 4 2 0m左右。这
种安装条件是不符合 G B r I ' 7 7 2 1 — 1 9 9 5 ( ( 电子皮带秤》
所规定的要求。该标准中规定： 安装皮带秤的皮带长
度不大于 1 0 0 m， 0 ． 5级的皮带称安装倾角 a = 0 o - 6 。 。
G B r r 7 7 2 1 — 1 9 9 5与 R5 0国际建议《 连续累计 自动衡
器( 皮带秤) 》 『 0 I ML的质量技术委员会f fc 9 ) 自动衡器
分技术会( s c 2 ) 起草1 在此条款上是一致的。希望皮带
秤安装设计单位认真参照国内国际标准。 消除这种设
计缺陷。
环境温度的变化 、 现场中大量的粉尘 、 潮湿的环
境( 运行人员经常用水冲洗皮带1 和强电磁干扰( 皮带
输送机 6 k V电机就是一个很强的干扰源) 。 都会使称
重传感器和积算显示仪产生一定的测量误差。
此外 ， 皮带支撑架在皮带转动时的振动更值得关
注。 这种转动会使有效称量段重量信号 上下波动。
会使称重传感器和速度传感器松动而造成测量不准
确 ， 会使称量架变形而使 ( 见公式( 4 ) 发生改变 ， 还
会造成信号接线端子接触不良。 这些后果会使皮带秤
的精度下降． 甚至无法正常工作。
4 提高皮带秤可靠性和运行精度的方法
了解了电子皮带秤的计量原理并对其误差来源
进行了分析。 在现有的技术条件下 ． 可以采取一定的
方法和措施来提高皮带秤的可靠性和测量精度。
4 ． 1 消除环境因素的影响
( 1 ) 减少皮带支撑架的振动。由于受设备成本的
限制和对支架振动危害的认识不足。 目前国内安装皮
带秤的支架采用的是普通支架 。 在皮带运行过程中会
产生较大振动。 欧美等国用于皮带秤上支架的槽钢比
普通支架的高一个等级 。 更宽更厚 ． 从而有效地减少
了皮带秤测量秤架的振动。在现有的状况下 ． 可以采
取补救措施 。即对皮带秤秤架周围的支架用槽钢加
固。 增加皮带支架地脚的数量 ， 达到减少振动的目的。
f 2 1将称重传感器信号电缆更换为屏蔽电缆， 并
将屏蔽层单点接地； 采取措施以提高积算显示仪的抗
电磁干扰能力。 例如， 将积算显示仪置于金属机架内，
或加装电磁屏蔽网。
f 3 1 对于积算显示仪和测量秤架均安装于现场的
皮带秤 。 环境温度的变化对其计量精度影响可以通过
引入 A ／ D转换的参考电压反馈来消除。 对于积算显示
仪安装于控制室( 是一个温度相对恒定的场所) 的皮带
秤 ．必须将称架现场环境温度信号引入积算显示仪 ，
修正“ 温飘” 对称重传感器测量误差的影响。
( 4 1接线端子采用压接式端子 ， 这种接线端子不
会因振动而松动， 保证被测信号的正确传送。
( 5 )做好就地端子箱的防尘 和防潮措施 ， 最好将
端子箱更换为防尘防潮专用产品。
4 ． 2 对测速装置的改进
测速传感器是影响皮带秤运行可靠性的关键 因
素。当皮带转动时 。 积算显示仪没有接受到测速传感
器的频率信号或信号不准确， 会导致皮带秤出现很大
的计量误差 。 甚至无法计量。皮带秤的测速托辊安装
于皮带支架上． 随着皮带的转动而上下振动 。 使安装
于测速托辊一测的转速传感器也随之上下振动。 长期
运行。 会导致转速传感器联轴器松动而导致皮带转速
信号不正确或丢失。改进方法如下：
( 1 1将体积较大、 质量较重的测速发电机式传感
器更换为光电编码传感器。
( 2 1安装时， 保证转速传感器与测速托辊的机械
同心度。
( 3 1在现场环境 中， 振动是绝对存在而且是无规
律的复合振动． 所采取的措施是减少振动对传感器的
影响。转速传感器侧可以采取柔性固定方式 。 允许传
感器上下左右振动这样可以减少动态同心度偏差． 有
自动校正同心度的作用。
f 4 1对于因安装精度较差 、 同心度偏差大的测速
装置． 不宜采用刚性的金属联轴器 ， 可以采用内径合
适的工程塑料软管将测速传感器的轴与测速托辊的
轴直接联接。
4 ． 3 对秤架的改进
测量秤架性能是影响皮带秤计量精度的关键因
素。 秤架随着重量信号 的大小而上下位移。 如果秤架
变形 、 不灵活、 卡涩、 粘料。 都会影响称架的上下位移． 而
得不到正确重量信号 ， 从而影响电子皮带秤的精度。
为了降低称架对电子皮带称测量精度的影响． 宜采
用以下措施。
( 1 )重新调整计量托辊 ， 使计量托辊的高度与前
后皮带支撑托辊高度保持在同一水平线上。
f 2 1采取一定的措施限制皮带的跑偏。
( 3 )对于耳轴桥式皮带秤 ， 定期对耳轴的橡胶圈
进行调整或更换。 使耳轴的摩擦力为零。对于全悬浮
式皮带秤，安装秤架时一定要保证秤架的灵活性。 使
四个传感器受力均匀， 四个传感器的信号输出大体一
致。 要消除静态时四只传感器输出信号差异较大的情
况， 尽量减少秤架安装造成的附加误差。
( 4 )防止秤架变形 ， 一旦秤架变形 ， 皮带秤不可能
进行正确计量 ， 要及时消除这种现象。
( 5 )加强 日常巡视工作， 防止秤架上堆积煤块 ， 这
会影响皮带秤的零点， 引起较大的测量误差。
4 4 皮带称校验过程中注意事项
因为皮带秤的安装环境以及测量技术的不足 ， 皮
带秤 的精度不可能象常规仪表和变送器一样得到保
证 ， 皮带秤的定期校验是保证皮带秤使用精度的一种
有效手段。在皮带秤校验过程中必须注意以下几点：
( 1 )必须保证皮带整圈数时间的准确性。皮带在
修补、 更换后 ， 必须重新测量皮带整圈数运行时间。 并
将这一参数重新输人到仪表内。 这一参数对皮带秤的
零点影响很大 ， 如果不准确 ， 皮带秤在空转时显示的
皮带重量会出现反复变化 ， 这就是平常所说的皮带秤
的“ 零点飘移” 。
【 2 1定期对上一级计量装置进行 自校 ， 保证上一
级计量装置( 自动循环链码或料斗秤) 的准确性。计量
装置的准确性是一个量值逐渐传递的过程 。 上一级装
置不准确， 下一级装置的准确性无从谈起。应该重视
这些基础性的计量工作。
( 3 】如果在校验皮带秤的过程中出现了较大的误
差 ， 先不急于调整皮带秤的放大系数( 有的厂商称为
间隔) ，而要到现场检查称量秤架或测速装置是否出
现故障 ， 发现问题及时处理。 如果没有故障， 再校验一
次 ， 并观察误差变化的趋势 ， 再作相应的调整。 有时校
验的偶然误差较大 ， 通过多次的观察 、 分析才能将皮
带秤调整好。
( 4 】阴雨天不适合于校验皮带秤。阴雨天由于环
境潮湿， 皮带自重增加， 煤也容易粘到皮带上增加误差。
( 5 1校验皮带秤的零位及量程时， 使皮带空转 1 5 mi n
左右后 ， 再校验较好。此时， 皮带的张力基本均匀， 可
以有效减少皮带张力带来的误差。
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