皮帶秤是一種計量設(shè)備, 用于大宗散狀物料運輸過程中的計量。陣列式皮帶秤是皮帶秤技術(shù)的最新技術(shù)成果。本書作者為陣列式皮帶秤技術(shù)的發(fā)明者, 書中對該技術(shù)的描述系統(tǒng)、詳盡, 并列舉大量實際案例, 具有較強的實用性。本書介紹了皮帶秤技術(shù)的一般背景、傳統(tǒng)皮帶秤的理論與分析, 并系統(tǒng)地介紹了“陣列式皮帶秤”的技術(shù)原理、力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型、設(shè)備組成、使用案例、使用方法等, 并分析了該技術(shù)的發(fā)展前景等。同時, 本書作者在研發(fā)過程中提出了全新的皮帶秤稱重誤差理論“彈力波誤差理論”, 并圍繞這個理論建立了相應(yīng)的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型??ǹ?????????????????
陣列式皮帶秤技術(shù)是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國創(chuàng)造”技術(shù)和產(chǎn)品。本書作者即為該技術(shù)的發(fā)明者，本書對該技術(shù)的描述系統(tǒng)、詳盡，并列舉大量實際案例，具有較強的實用性。而且，作者主持了該技術(shù)和產(chǎn)品的整個研發(fā)過程，書中所列的各種試驗與試驗數(shù)據(jù)，以及在此基礎(chǔ)上進行的稱重理論的分析、論述，具有堅實的實踐基礎(chǔ)。
同時，本書作者在研發(fā)過程中提出了全新的皮帶秤稱重誤差理論“彈力波誤差理論”，并圍繞這個理論建立了相應(yīng)的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型。本書對這些創(chuàng)新性的理論也進行了系統(tǒng)論述。
散狀物料連續(xù)運輸過程中計量時，皮帶秤是一種不可或缺的計量設(shè)備。隨著傳感器和電子技術(shù)的發(fā)展，皮帶秤也從最初的結(jié)構(gòu)粗糙、準確度差，逐步發(fā)展成為一種穩(wěn)定、可靠的計量設(shè)備。皮帶秤技術(shù)從20世紀80年代起，就逐漸形成了一種相對固定的模式，國內(nèi)外皮帶秤廠家雖然眾多，但產(chǎn)品卻大同小異，這是受傳統(tǒng)皮帶秤誤差理論的影響，在這個理論的原則指導(dǎo)下，皮帶秤的同質(zhì)化現(xiàn)象越來越明顯。
眾所周知，皮帶秤使用中存在的影響因素很多，但其中皮帶張力被公認為最大影響因素，因其會導(dǎo)致皮帶秤耐久性差，這也成為皮帶秤被詬病的最大問題。依據(jù)傳統(tǒng)皮帶秤誤差理論的原則，無法有效地解決這一問題，因而限制了皮帶秤技術(shù)的運用和發(fā)展。
自2006年陣列式皮帶秤的概念和專利發(fā)布后，經(jīng)過數(shù)年完善與發(fā)展，一種可以實現(xiàn)高準確性、免維護的皮帶秤技術(shù)被推向市場，獲得市場高度的認可，并逐漸成為公認的高精度皮帶秤主流技術(shù)和產(chǎn)品，徹底消除了皮帶秤耐久性差的頑疾。2015年，陣列式皮帶秤獲得了OIML（國際法制計量組織）頒發(fā)的世界上第一張0.2級皮帶秤型式認證證書，中國的皮帶秤技術(shù)第一次走在了世界的前列。
作為陣列式皮帶秤發(fā)明專利的申請人，筆者主持了該技術(shù)和產(chǎn)品的整個研發(fā)過程，并在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)并提出了彈力波誤差理論，從全新的角度詮釋了皮帶稱重誤差的機理，并提出了解決問題的方法，本書對此有相關(guān)的敘述。
本書共分10章，分別介紹了陣列式皮帶秤的“結(jié)構(gòu)”“原理”“使用”，以及“移動式皮帶秤”“遠程專家系統(tǒng)”等有關(guān)內(nèi)容。鑒于稱重行業(yè)的傳統(tǒng)習慣，書中關(guān)于力的單位采用kgf,力矩的單位采用kgf·m，重量單位采用kg、t。有時重量也看作力。
筆者認為，陣列式皮帶秤技術(shù)是一種全新的技術(shù)體系，其依托的基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，而這正是新一代稱重技術(shù)發(fā)展的最典型特征。本書的內(nèi)容，依據(jù)翔實的試驗數(shù)據(jù)，對經(jīng)過驗證的實用技術(shù)進行講解，具有很強的參考性。
筆者希望將陣列式皮帶秤的理論與實踐內(nèi)容系統(tǒng)地整理與發(fā)表，以期促進皮帶秤技術(shù)進一步提高和發(fā)展，為中國在皮帶秤稱重領(lǐng)域中始終走在世界前列作出自己的貢獻。
在陣列式皮帶秤的研發(fā)過程中，陸勤生先生在實驗室建設(shè)、皮帶秤技術(shù)國際建議推進等方面，作出了重要的貢獻。在本書撰寫過程中，盛伯湛先生在有關(guān)國際建議、企業(yè)標準及相關(guān)理論問題方面，做出很大的努力與貢獻。岳陵淵女士和三埃公司的同事們也為本書的撰寫提供了諸多幫助。筆者在此表示深深的感謝！
本書的撰寫得到了著名稱重技術(shù)專家方原柏先生的充分肯定和悉心指導(dǎo)，同時還得到了中國計量大學(xué)張洪軍教授的很多幫助，國內(nèi)其他同行專家們也提出了很多建議和指導(dǎo)，在此一并致謝！
書中的不妥之處，懇請讀者指正！
著者
第1章 陣列式皮帶秤概述 001
1.1 技術(shù)背景 002
1.1.1 原始階段 002
1.1.2 傳感器階段 002
1.1.3 多托輥階段 002
1.1.4 輔助校準階段 003
1.1.5 大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)階段 004
1.2 傳統(tǒng)皮帶秤 005
1.2.1 傳統(tǒng)皮帶秤誤差理論 005
1.2.2 皮帶張力T分析 005
1.2.3 水平作用力FS分析 010
1.2.4 FS的來源與消除 011
1.3 陣列式皮帶秤簡介 013
1.3.1 系統(tǒng)技術(shù)指標 013
1.3.2 稱重單元和稱重陣列 014
1.3.3 測速傳感器 015
1.3.4 稱重儀表系統(tǒng) 015
1.3.5 研發(fā)過程概述 016
第2章 陣列式皮帶秤的結(jié)構(gòu) 019
2.1 稱重單元 020
2.1.1 單點懸浮式稱重單元 020
2.1.2 托輥上的水平力 021
2.1.3 水平力的影響 024
2.1.4 稱重單元的剛度 026
2.1.5 稱重單元傾斜安裝 028
2.1.6 傳感器偏轉(zhuǎn)試驗 029
2.2 稱重傳感器 032
2.2.1 平行梁式傳感器 032
2.2.2 傾斜狀況下稱重 033
2.2.3 三維緊固方式 034
2.2.4 傳感器溫度性能 035
2.2.5 傳感器溫度性能檢測裝置 037
2.3 測速傳感器 039
2.3.1 測速傳感器的結(jié)構(gòu) 039
2.3.2 基本測速模式 040
2.3.3 測速傳感器校驗裝置 041
2.3.4 測速傳感器影響因素分析 042
2.4 稱重儀表 044
2.4.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理儀表 045
2.4.2 遠程數(shù)據(jù)終端 046
2.5 電磁掛碼裝置 047
2.5.1 電磁掛碼結(jié)構(gòu) 048
2.5.2 電磁掛碼系統(tǒng)電路 048
2.5.3 基本工作模式 049
第3章 陣列式皮帶秤原理 051
3.1 內(nèi)力理論 052
3.1.1 稱重單元分析 052
3.1.2 稱重陣列分析 053
3.1.3 內(nèi)力理論的適用對象 055
3.1.4 內(nèi)力理論的運用 056
3.2 皮帶效應(yīng)與彈力波 058
3.2.1 發(fā)現(xiàn)皮帶效應(yīng) 058
3.2.2 彈力波現(xiàn)象 063
3.2.3 彈力波對稱重的影響 065
3.2.4 彈力波特性 067
第4章 彈力波稱重技術(shù) 069
4.1 彈力波試驗分析 070
4.1.1 彈力波試驗 070
4.1.2 彈力波影響的性質(zhì) 072
4.1.3 彈力波影響的程度 072
4.1.4 彈力波的特征 073
4.1.5 彈力波誤差的原因 073
4.1.6 大小流量的影響 073
4.2 線性度誤差分析 075
4.2.1 線性度誤差的概念 075
4.2.2 線性度試驗數(shù)據(jù) 076
4.2.3 線性度誤差起因分析 078
4.2.4 線性度誤差解決方法 080
4.3 彈力波建模 085
4.3.1 硬件基礎(chǔ) 085
4.3.2 彈力波力學(xué)模型 087
4.3.3 彈力波數(shù)學(xué)模型 090
4.4 彈力波誤差模型運用 095
4.4.1 補償模式 095
4.4.2 料流變化的影響 096
4.4.3 數(shù)據(jù)來源 097
4.4.4 運用方法 098
4.5 陣列式皮帶秤原則 099
4.5.1 連續(xù)安裝 099
4.5.2 稱重臺單點緊固支撐 099
4.5.3 傳感器溫補 100
4.5.4 適度安裝 100
4.5.5 趨勢補償 100
第5章 移動式陣列皮帶秤概述 101
5.1 移動式皮帶秤概況 102
5.1.1 移動式皮帶秤簡介 102
5.1.2 移動式皮帶秤現(xiàn)狀 103
5.1.3 移動式陣列皮帶秤參數(shù) 105
5.1.4 移動式陣列皮帶秤組成 106
5.2 移動式皮帶秤工作原理 107
5.2.1 傾斜情況下傳感器受力 107
5.2.2 角度誤差的差異 108
5.2.3 角度檢測點的位置 109
5.2.4 秤架結(jié)構(gòu)的要求 109
5.3 移動式陣列皮帶秤技術(shù) 110
5.3.1 陣列式稱重單元 110
5.3.2 姿態(tài)跟蹤單元 111
5.3.3 比對測量方法 112
5.3.4 如何求取等效皮重和A值 114
5.4 稱重數(shù)學(xué)模型 116
5.4.1 移動式陣列皮帶秤零點 116
5.4.2 求取跟蹤單元的單位重量A/D值 119
5.4.3 積算數(shù)學(xué)模型 119
5.4.4 懸臂角度計算 120
5.5 移動式陣列皮帶秤安裝 121
5.5.1 秤架安裝 121
5.5.2 調(diào)整傳感器靈敏度 122
5.5.3 尋找等效皮重 123
5.5.4 復(fù)核等效皮重 123
5.5.5 實物標定 124
第6章 遠程專家系統(tǒng) 125
6.1 系統(tǒng)簡介 126
6.1.1 現(xiàn)場區(qū)域設(shè)備 126
6.1.2 總部服務(wù)器 127
6.1.3 遠程訪問 127
6.2 常用功能 128
6.2.1 基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 128
6.2.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理儀表存儲功能 130
6.2.3 遠程實時監(jiān)控 131
6.2.4 軟件更新 131
6.3 遠程誤差分析 132
6.3.1 傳統(tǒng)皮帶秤誤差的困境 132
6.3.2 遠程誤差分析系統(tǒng)組成 133
6.3.3 分析數(shù)據(jù)來源 134
6.3.4 基本算法 136
6.4 使用情況 137
6.4.1 常見故障判斷 137
6.4.2 實物標定的復(fù)核 142
6.4.3 數(shù)據(jù)沖突及處理 143
6.4.4 某港口的案例 144
6.4.5 某鋼鐵廠的案例 145
第7章 陣列式皮帶秤應(yīng)用 147
7.1 平托輥陣列式皮帶秤 148
7.1.1 結(jié)構(gòu)形式 148
7.1.2 稱重準確度 149
7.1.3 結(jié)構(gòu)特點 150
7.1.4 流量與物料約束 150
7.1.5 應(yīng)用場合 151
7.2 普通型陣列式皮帶秤 153
7.2.1 核心技術(shù)指標 153
7.2.2 電廠煤炭計量案例 153
7.2.3 煤礦貿(mào)易計量案例 155
7.3 移動式陣列皮帶秤 158
7.3.1 散料裝船的控制 158
7.3.2 多種物料摻配 160
第8章 陣列式皮帶秤安裝與維護 163
8.1 安裝選點 164
8.1.1 皮帶輸送機的要求 164
8.1.2 秤架安裝選點 169
8.2 現(xiàn)場安裝 173
8.2.1 安裝前準備工作 173
8.2.2 稱重單元安裝 174
8.2.3 托輥共面性調(diào)整 174
8.2.4 測速傳感器安裝 175
8.2.5 系統(tǒng)調(diào)試 176
8.3 安裝中常見問題 179
8.3.1 邊托輥調(diào)整 179
8.3.2 端外輥調(diào)整 180
8.3.3 調(diào)偏托輥位置調(diào)整 181
8.3.4 測速傳感器安裝不當 181
8.3.5 秤體抖動嚴重 182
8.4 皮帶跑偏 183
8.4.1 張力最小原則 183
8.4.2 阻力最小原則 184
8.4.3 重心最低原則 185
8.4.4 皮帶跑偏的預(yù)防 186
8.5 安裝質(zhì)量檢測 187
8.5.1 短期零點穩(wěn)定性 187
8.5.2 承載系數(shù) 192
8.6 標定方法 195
8.6.1 重量初始賦值 196
8.6.2 掛碼標定 196
8.6.3 鏈碼標定 197
8.6.4 實物標定 198
第9章 皮帶秤實驗室 201
9.1 皮帶秤實驗室概況 202
9.1.1 國外皮帶秤實驗室 202
9.1.2 國內(nèi)皮帶秤實驗室 203
9.2 QPS皮帶秤實驗室 205
9.2.1 實驗室簡介 205
9.2.2 主要試驗設(shè)備 207
9.2.3 實驗室功能 209
9.3 耐久性特殊試驗 209
9.3.1 皮帶秤的耐久性 209
9.3.2 耐久性特殊試驗方法 210
9.3.3 耐久性試驗數(shù)據(jù) 215
9.4 OIML型式認證 217
9.4.1 OIML的型式試驗與建議 217
9.4.2 實物試驗 218
9.4.3 試驗數(shù)據(jù)與OIML證書 219
9.5 移動式皮帶秤試驗裝置 220
9.5.1 移動式皮帶秤試驗裝置設(shè)備 221
9.5.2 系統(tǒng)參數(shù)和試驗數(shù)據(jù) 222
9.6 皮帶秤溫度實驗室 222
9.6.1 皮帶秤溫度實驗室目標 223
9.6.2 溫度實驗室系統(tǒng)參數(shù) 224
9.6.3 實驗室設(shè)備 224
9.6.4 基本試驗流程 227
9.6.5 試驗數(shù)據(jù)分析 228
9.6.6 實驗室總結(jié) 235
9.7 國家型式評價實驗室 237
9.7.1 實驗室系統(tǒng)參數(shù) 238
9.7.2 耐久性測試項目 239
9.7.3 實驗室布局 240
9.7.4 實驗室設(shè)備 242
9.7.5 定量皮帶秤的試驗設(shè)施 245
第10章 皮帶秤技術(shù)發(fā)展趨勢 247
10.1 不需實物標定的皮帶秤 248
10.1.1 實物標定的困境 248
10.1.2 皮帶秤的重量基準 249
10.1.3 皮帶效應(yīng)的消除 251
10.1.4 測速傳感器的校準 252
10.2 跨界皮帶秤 254
10.2.1 傳統(tǒng)皮帶秤的分類 254
10.2.2 皮帶秤的跨界思維 257
10.2.3 跨界皮帶秤方案要點 258
10.2.4 跨界皮帶秤的可行性 260
10.2.5 跨界皮帶秤的前景 261
參考文獻 264
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