随着卸船机、堆取料机、带式输送机等港口装卸系统的广泛应用，电子皮带秤作为解决散货计量的重要手段，也被越来越多的用户所关注和重视。选择合适的电子皮带秤系统能在大型装卸系统中实现实时的计量，而且还能对装卸系统的生产实现科学管理。
一、背景介绍
宝钢马迹山港位于浙江省嵊泗县泗礁岛西南约1.5公里的马迹山岛，居于我国南北海岸线的中部和长江出海口，是我国南北运输必经的黄金水域，也是进出上海港、长江流域的必由之路，濒临国际航线，是距离长江口最近的大型矿石中转基地，具有独特的区位优势。
宝钢马迹山港二期工程于2005年12月28日开工建设，二期工程是在一期工程的基础上，新建30万吨级卸船泊位1个，1万吨级、5万吨级装船泊位各1个，围海形成0.32平方公里矿石堆场，以及配套和辅助设施，设计年吞吐量3000万吨。二期工程投产后，马迹山港形成年吞吐5000万吨能力。
马迹山港二期工程筹建之初就以世界先进港口为样板，确定了建设世界一流的现代化港区的目标及实现规模扩张型向自主创新型转变的思路。宝钢自主研发成功了 “散货堆、取自动化控制系统”，使马迹山港生产管制、料场管理和堆取料无人作业实现集中控制，成为迄今为止国内领先的、与世界上同类型先进港口相媲美的信息化、数字化、智能化港口。
此前我们曾使用了国内外多家企业的皮带秤产品, 包括多托辊，全悬浮，双杠杆等各种不同类型的皮带称, 普遍存在性能不稳定，计量数值波动大, 重复性差，每次标定差异较大，不能满足高精度计量的要求；而有些电子皮带秤在安装使用初期能实现非常高的计量精度，但是使用一段时间后，其测量精度就开始不断漂移，最后不得不进行定期或不定期的标定和维护工作，现场的维护人员对此意见比较集中。
如何选择和利用合适的电子皮带秤产品，既要实现高精度的内部管理计量，又要减少电子皮带秤的日常维护量，实现无人作业的目标。这对于该系统的完整实现有着至关重要的影响。
二、港口装卸设备对皮带秤的应用要求
现代港口散货装卸系统按照货物流向可分为：水路-水路；水路-陆路；陆路-水路等。马迹山港口作为重要的大型矿石中转基地，主要实现海路进港，陆路（汽车、铁路、皮带输送机）出港。电子皮带秤主要的应用及物流方向进出港时为：
A, 卸船机。机上输送机可配备电子皮带秤用于控制给料量。
B, 皮带输送系统。系统配备电子皮带秤用于监测瞬间流量和生产量的统计。
C, 斗轮堆取料机。堆料状态下臂架皮带机配备电子皮带秤，用于控制斗轮瞬时取料量。
D, 堆场皮带输送机。用于监测统计从堆场输送到各生产单位的物料量，常作为企业内部管理计量用。
卸船机
在马迹山港大量使用了抓斗式卸船机，在二期工程中所采用大起大重提供的2250t/h抓斗式卸船机，达到了九十年代末国际先进水平。卸船机桥式抓斗卸船机被广泛应用在我国沿海各大港口和内河港口的大宗散货专业化码头的卸船机械类型中（如图1）。
图1：抓斗式卸船机（红圈为皮带秤安装位置）
通常，计量皮带秤通常安装在料斗下方和运输船平行的位置（如图中红圈所指位置）。可根据应用的具体要求，在卸船机配置中选择内部结算精度(0.5%)或贸易结算精度（0.25%）的电子皮带秤。同时，由于安装位置的特殊性，通常也对皮带秤长期稳定性和低维护量提出较高的要求。
皮带输送机
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线(如图2)。带式输送机与其堆料机和取料机相配合，已经成为大规模堆取块状物料(如煤、矿石等)的唯一有效的方法。
图2：皮带输送机
皮带输送机的皮带秤选择相对比较简单，根据精度要求的不同，可以选择0.5%企业内部结算和0.25%贸易结算等级别。
斗轮堆取料机
在马迹山港口堆场采用大量自动化程度很高的斗轮式堆取料机，尤其是在二期工程中采用的按照无人化标准设计的堆取料机，在国内是首次安装使用，对所采用的设备提出了非常高的要求。斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，广泛应用于港口、码头、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、电厂等散料（矿石、煤、焦碳、及砂石）堆存料场的堆、取料作业(如图3)。
通常皮带秤安装在堆取料机的大臂的皮带输送机上，由于堆取料机的大臂会根据堆料的高度不同而上下自有活动，因此皮带秤传感器的负载(Load Cell)在垂直方向的力是一直在变化的，通常这种角度的变化在0~20º不等，有时候会达到20~30º。因次，为了修正由于堆取料机大臂角度变化带来的影响，应用于堆取料机的皮带秤通常都需要配置一个倾角补偿器，来修正这个误差，保证皮带秤的高精度。
堆取料机是一种既能堆料，又能取料的一种设备。因此也对速度传感器提出了双向测量要求， 通常都会采用能够正反向都能测量的轴速度传感器，而不采用线速度传感器。
由于堆取料机的皮带秤测量相对比较复杂，安装环境很难达到理想状态，即使采用了贸易结算级精度的皮带秤系统，也很难达到0.25%的精度，因此在堆取料机上能够实现0.5%的企业内部计量精度也已经是相当不错的了，主要技术要求通常还是集中在皮带秤使用的长期稳定性和维护量的问题上。
因此，在港口装卸设备上的皮带秤的选择和应用，除了要考虑精度之外，还需要充分考虑皮带秤的长期稳定性和维护工作量的问题，这对于节约企业生产成本和提高企业生产效益很重要。
三、皮带秤工作原理和选择
电子皮带秤主要由称重传感器（包括秤架）、速度传感器、倾角补偿器（仅用于角度可变的应用场合）和称重积算仪等主要部件组成。
经过多方调查和权衡比较以后，我们在马迹山港口的卸船机、斗轮堆取料机和皮带输送机上大量选择使用了西门子公司基于直接承重式原理的电子皮带秤。
西门子的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（如图4），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：
Ø 维护方便
在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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 秤架精确度高
由于采用的是高精确度的三梁平行四边形称重传感器，其重复性是0.01%，非线性和滞后均为0.02%。这样的高精确度对于称重给料机的名义精确度0.5%来说不仅足够，而且还有余地。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精确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多托辊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，秤架采用两个MSI单托辊秤架组成，配用4个称重传感器，在20%～100%量程范围内精确度指标为0.25%，为安装、维护、以及更换备件带来了极大的方便。
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：
具有专利技术的双称重传感器（最多四个传感器）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；
具有在线标定、批量处理、湿度补偿、倾斜补偿等功能；
双路PID调节功能，可以根据不同的工艺需要设定PID的响应时间和调节范围；
有效地解决传感器的特性匹配问题, 相比于外接电位器, 可以显著提高系统的长期稳定性。
配合高精度的MD256轴速度传感器，可以实现正反方向的双向测量（如图5）。
四、安装调试和应用效果
在安装皮带秤的初期，我们也遇到了不少问题，主要表现为精度较差，不能达到要求。经过和厂家的技术沟通、现场考察和重新安装、调试后，发现了问题的主要原因，并且经过标定和测试后，证明能够满足工艺的要求。
西门子电子皮带秤在马迹山港口遇到的主要安装问题：
1、 皮带跑偏问题（如图6）。在宝钢马迹山堆取料机现场调试过程中，皮带秤托辊的支架两侧水平偏差很大，按照西门子MMI
皮带秤安装要求做设备校正，发现偏差最大的地方需要加高64mm，才能保证皮带秤处于正确的位置，但也由此造成皮带跑偏，最大摆动幅度达150mm左右。
2、 安装位置离斗轮机太近，现场振动太大。不仅严重影响了皮带秤的测量精度，也容易导致皮带秤原器件的损坏。
在厂家的建议下，我们采取了如下措施进行改进：
a. 改变安装位置：远离斗轮机，减少震动，找变形较小的位置安装，将称重辊向后移五米，实测高度落差减小为14 mm，再做水平矫正调试。这是最佳的解决方案。
b.对六组托辊的前后偏差大的托辊相应的垫高：减少皮带跑偏，减少相邻托辊间高度差，缓解运输料抖动大造成的散料现象。
西门子这种直接承重式结构的皮带秤，由于秤架结构小巧、紧凑，整个整改的工作很快就按照厂家的要求完成。通过链码标定和实物标定测试后（如图7、8），最终得到的标定数据能完全满足原先设计的要求。
这批皮带秤自安装使用至今超过1年半的时间里，都没有派专人去维护皮带秤，精度基本能够满足生产的要求。西门子这种基于直承式结构的皮带秤所具有维护量低的特点，为实现马迹山港料场管理、堆取料无人化作业起到了关键的作用。