电子皮带秤用于贸易计量存在的主要问题

电子皮带秤用于贸易计量存在的主要问题 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统 目 录 1 概述 1.1 项目单位简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 1.2 系统简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 1.3 系统工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 1.4 系统主要技术特征„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 2 电子皮带秤用于贸易计量存在的主要问题 2.1 选购之前„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 2.2 长期稳定性(耐久性) „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.3 检验方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 2.4 安装条件„„ 2.5 准直度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 2.6 振动的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 3 解决 3.1 改变应用理念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 3.2 用集成创新的方案解决耐久性问题 „„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3 采用“集成系统”的在线校验方法„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.4 “在线检验”方法的合法性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 3.5 制定对皮带输送机的最低技术要求„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 3.6 适当增加投资，解决准直度问题„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 3.7 现场工艺方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 3.8 求出共振频率解决振动的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 4 资质证明 4.1 科技部立项证书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 4.2 发明专利证书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 4.3 软件著作权证书(2份) „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 14 4.4 由省科技厅组织国内数名权威专家对该项目的鉴定证书„„„„„„„ 16 4.5 计量器具制造许可证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 20 4.6 合法的首次检定协议„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 21 4.7 国家级高新技术企业证书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 22 4.8 ISO9001:2008质量体系认证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 23 4.9 中国衡器协会技术专家证书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24 4.10 安徽省著名商标„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 5 参考文献 5.1 高精度电子皮带秤贸易计量及校验集成系统 方原柏 „„„„„„„„26 5.2 对电子皮带秤的误差进行实时检测、在线校验的探讨 徐厚胜„„„„„30 5.3 对OIML R50 国际建议的修改建议 徐厚胜等 „„„„„„„„„„„ 34 5.4 皮带秤耐久性试验的讨论 刘炜„„„„„„„„„„„„„„„„„„38 5.5 CST公司的贸易用皮带秤 方原柏 „„„„„„„„„„„„„„„„ 41 5 部分销售合同(8份) „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 45 铜陵市三爱思电子有限公司 1 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 1 概述 到目前为止，在发展中国家的电子皮带秤用作贸易计量几乎没有被国际法制计量组织(OIML)认可，只有美国、加拿大、澳大利亚等少数国家的的解决方案和产品已获得批准， 在我国用皮带秤作为贸易结算还仅仅停留在买卖双方“协议认可”或对“吃水线”的“比对”阶段。因此，本“集成系统”旨在符合我国的国情基础上，系统地解决电子皮带秤用作贸易计量的问题。 1.1 项目单位简介 铜陵市三爱思电子有限公司属国家级高新技术企业，安徽省民营科技企业，守合同重信用单位，安徽省著名商标，通过ISO9001-2008认证，中国衡器计量技术委员会委员。20多年来专业从事电子皮带秤及工业散料处理技术的研发、生产、销售，拥有自营进出口权，产品除已销全国各地外，还出口巴西、安哥拉、香港等地。长期与中国科技大学、清华大学等 “产、学、研” 合作。注册资金512万元。公司配备了模拟现场动态检测等试验装置，为我国电子皮带秤的发展作出了贡献。 1.2 系统简介 煤、矿石等大宗连续散料交易计量的公正、准确、高效性与否，将直接影响企业经济效益及单位间的成本核算，是港口码头、大型火力发电、冶金、煤炭、建材、化工等企业十分关注的问题。目前，大宗连续散料的交易结算计量，普遍采用“吃水线”法和安装在皮带运输机上的电子皮带秤来实现，尽管有较高精度等级的电子皮带秤产品，但在现场实际运行中，普遍不能长期、稳定地达到生产厂家所承诺的准确度，经常给交易双方带来苦恼，并时常导致计量纠纷的发生。由铜陵市三爱思电子有限公司、中国科技大学共同研究开发的“ICS-PJZ型大宗连续散料贸易计量及校验集成系统”， 运用Pro/E、CAE等技术手段，对系统虚拟样机模型进行结构力学、模态、多柔体多弹性体系统动力学等理论分析和优化，结合现场试验，提出了“对皮带输送机的最低技术要求”、“双秤体”、“棒码叠加”、“系统安装的技术”、“试验方法”，等设计方案，在技术上系统地解决电子皮带秤用作贸易计量的问题。本系统经国际查新:填补国内外空白;拥有两项发明专利、两项软件产品登记;已通过安徽省质量监督校验中心产品检测(最大误差0.17%)，其中皮带秤已通过安徽省计量测试研究院型式试验(0.5级)并获得计量器具制造许可证;2008年11月15日已通过由安徽省科技厅组织7名国内资深专家对该项目的鉴定。2009年经科技部组织专家评审已被科技部列为创新基金项目。该项目运行三年多以来以“长期稳定在0.5级以内、实时监控超差、如超差可通过在线校验恢复”三大特点，解决了皮带秤贸易计量的问题，并引起了国内外关注。 铜陵市三爱思电子有限公司 2 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 1.3 系统工作原理 在输送大宗散料的皮带机上安装两台性能相同的高精度电子皮带秤，并将两台秤的误差(误差值和误差方向)调整在相同的误差范围，当连续散料正常输送并称重计量时，将一载荷(P)自动加在其中一台秤体上，运行N个整数圈1 n P后将两台秤的称重结果相减(ΔP)，并与标准载荷的累计计算值()比较，,ii,1 n P得到校验系数K=/ΔP，用同样的K值调整两台秤，系统建立完成。 ,ii,1 如皮带秤超过允差，系统可按设定的时间(整数圈)告警，在系统正常运行时, 系统告警后，重复上述过程即可恢复首次检定的准确度。 铜陵市三爱思电子有限公司 3 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 1.4 系统主要技术特征 在正常输送物料的条件下，皮带秤的长期稳定性(耐久性)如果超过允差，系统可按设定的时间(整数圈)告警;系统告警后，可启动远程在线校验功能即可恢复准确度，可长期、随时通过“耐久性”的符合性评价。 2 电子皮带秤用于贸易计量存在的主要问题 电子皮带秤用于贸易计量是一个复杂的系统，它不能等同于高精度皮带秤，然而,到目前为止还缺少该“系统”的相关标准，该“系统”不仅涉及到制造商，同时它与用户、设计(选型)部门、检定部门密切相关。 在煤炭行业中节能降耗和煤质、考核均是非常重要的工作，皮带秤在这些工作中是一项不可缺少的设备。据调查，工作在煤炭行业有各种品牌各种形式的皮带秤包括进口秤、国产秤、核子秤，由于影响皮带秤精度的因素较多，尽管在使用中投入了较大的人力物力，但结果还不是令人满意，主要表现在: , 在计量过程中准不准不知道; , 当确认不准后校准较困难，特别是做实物校验更难，甚至有时靠统计数字来 校秤; , 即使更换了新秤也还不是令人满意，有的甚至是一种摆设。 , 检验时准，过一段时间不准，甚至昨天准，今天就不准的现象并不少见。 2.1 选购之前 2.1.1 采购商:大多数会选择品质较好的皮带秤，但一般价格要求要低(有时甚至放弃品质追求价格);或者只顾选择“世界品牌”即使用不好也不担心会承担责任。同时要求皮带秤要满足现场的工艺条件和准确度的要求。显然这种“选购”没有对现场的工艺条件是否能满足皮带秤的安装条件引起足够的重视，更谈不上在“满足贸易计量皮带秤的安装条件”上增加必要的投资，如果皮带秤用不好，其责任将交给制造商来承担。 2.1.2 制造商:由于提供的是高准确度电子皮带秤，所以制造商会尽一切可能提供品质较好的产品(这一点当然是必要的)，但为了响应用户的“选购惯例”，对“现场的工艺条件是否能满足皮带秤的安装条件”只能是采取“无奈”的态度，更谈不上在设计制造时增加成本来解决“现场应用”问题。 2.1.3 设计部门:由于电子皮带秤的国家标准和检定规程中对皮带输送机的工艺及现场环境等没有明确规定满足皮带秤应用条件,因此没有设计依据，仅仅根据制造商提供的等非常简单的参数来配置皮带秤，更谈不上对皮带输送机作出能满足皮带秤应用条件的工艺设计和工艺要求。 铜陵市三爱思电子有限公司 4 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 2.2 长期稳定性(耐久性) “使用(检定)周期”各国没有统一的规定，“在经过规定的使用周期后能否保持其性能特征”在法制计量中也没有强制性的要求，尽管电子皮带秤的制造商在设计和制造等方面做了很大的努力，但其准确度不能长期保持已成为国际性问题，现已引起普遍关注。 2.3 检验方法 尽管实物校验是置信度最高的方法，但实物校验投资较大，并存在校验时间长，费力、物料多次被转运等诸多问题，特别是90%的现场无法满足实物校验的工艺条件。而通常的模拟载荷校验都是在空皮带的状况下进行，只能模拟皮带机整个输送面上某一段实物输送状态，产生不了实际生产过程中皮带机整个输送面上布满物料时那么大的皮带张力和张力的变化，因此模拟载荷校验与实物校验相比较，仍存在一定的误差，特别是每条皮带输送机的运行状况各有不同，无法求出与实物校验之间的固定关系。 2.4 安装条件 国内皮带输送机标准的制定没有考虑到满足计量的技术要求，电子皮带秤的国家标准和检定规程中对皮带输送机的工艺以及现场环境等没有详细明确,如输送面的凹凸、称重段及其前后的托辊组的运行状况、皮带的张力变化、秤架安装点的工艺环境等。 2.5 准直度 无论是采购商还是制造商对电子皮带秤在安装时的“准直度”均重视不够，很少有增加投资在“准直度”上。由国际法制计量委员会(OIML) 委员、德国物理技术研究院(PTB)M?柯西克教授主编,由33 位称重计量专家和衡器制造专家联合撰写的称重专著“称重手册”中,就准直性校准不好时皮带张力所产生的附加力作了详细的分析，并阐述了承载器在安装过程中进行准直性校准是一项非常关键的工作。 2.6 振动的影响 无论是国际建议还是国家标准,对“振动对皮带秤的影响”均未作出相应的要求，而由于皮带机在输送的过程中(特别是托辊的偏心或径向跳动)所产生的振动，对不同结构的承载器会产生不同的频率共振，显然这种共振会对计量产生严重的影响，其共振频率目前仅靠简单的加固来吸收是没有依据的。 3 解决方案 3.1 改变应用理念 铜陵市三爱思电子有限公司 5 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 到目前为止在第三世界国家作为国际贸易计量的皮带秤几乎没有被国际法制计量组织(OIML)认可，只有美国、加拿大、澳大利亚等少数国家的解决方案和产品已获得批准，但投资过大。在我国用皮带秤作为国内贸易结算还仅仅停留在买卖双方“协议认可”或对“吃水线”的“核查”的阶段，其主要原因之一还是“应用理念”问题。 3.1.1 不能将用于贸易计量的皮带秤系统等同于高精度皮带秤，该“系统”不仅涉及到制造商，同时它与用户、设计(选型)部门、检定部门密切相关。 3.1.2 要让现场条件符合高精度皮带秤的应用要求，而不是要皮带秤满足现场条件，特别是将皮带输送机也要纳入“系统”来考虑。 3.1.3 一套经典的高精度皮带秤在国内(国际)的投入是5(10)万元人民币以内，而用于国际贸易计量(在国际)则需要几十万美圆，本系统的方案是:只需要投入20-30万左右人民币(主要是在经典的高精度皮带秤基础上增加了对现场应用的投资)。 3.1.4 不能完全只注重“世界品牌” 的皮带秤，而是要更加注重计量系统的应用效果。即使您购买了“世界品牌” 的皮带秤，能满足贸易计量的要求有多少,大家可简单的进行查询便可知晓。 3.1.5 用经典的电子皮带秤试验模式来解决耐久性评价的问题，到目前为还没有行之有效的方案，因此在技术上要换一种思路来解决。 3.2 用集成创新的方案解决耐久性问题 3.2.1 电子皮带秤的长期稳定性(耐久性)试验的定义是:“为验证被测衡器在经过规定的使用周期后能否保持其性能特征的一种试验”。 2009年2月4日至5日在伦敦举办的OIML TC9/SC2 会议上，介绍了皮带秤耐久性试的验方案并加以讨论，出席该会议的OIML大多数成员国仅仅是原则上表示同意讨论包括一些不同形式的耐久性试验，然而，一部分成员国表示不应该包括该项试验，理由是:重复和使用该项试验不具有操作性或不太可能实现。可见，如将来要投票表决通过是有困难的。但皮带秤的耐久性问题不解决，不仅仅是不能满足贸易计量的要求，即使是用于非贸易计量也同样存在问题，因此无论是制造商，还是用户、设计(选型)部门、检定部门，对解决皮带秤的耐久性问题都迫切的期待和关注。在我国由铜陵三爱思公司徐厚胜、南京三埃公司袁延强、江苏赛摩集团何福胜等对OIML R50中的耐久性也提出了一些具体建议(衡器工业通讯2010.01-02)，并一致认为该项测试可由国家或地区设立专门的模拟现场的测试手段，在产品型式评价时统一进行考核。 铜陵市三爱思电子有限公司 6 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 3.2.2 由于用经典的电子皮带秤试验模式在试验室重复和使用耐久性试验不具有操作性或不太可能实现，在用户现场做该项试验尽管有可能延长“试验时间”，但又存在试验条件、法律状态等问题，因此不得不寻求其它方案来解决耐久性问题。 3.2.3 采用“集成系统”的解决方案。该方案主要内容是:无论什么原因(系统中零部件损坏除外)造成皮带秤超过允差，可在皮带运行整数圈时间内告警，在不停产的情况下，启动在线校验功能并恢复到首次检定的准确度，可长期、随时通过“耐久性”的符合性评价。 在输送大宗散料的皮带机上安装两台性能相同的高精度电子皮带秤，并将两台秤的误差(误差值和误差方向)调整在相同的误差范围，当连续散料正常输送并称重计量时，将一标准载荷(P)自动加在其中一台秤体上，运行N个整数圈1 n P后将两台秤的称重结果相减(ΔP)，并与标准载荷的累计计算值()比较，,ii,1 n P得到校验系数K=/ΔP，用同样的K值调整两台秤，系统建立完成。 ,ii,1 在系统正常运行时,如皮带秤超过允差，系统可按设定的时间(整数圈)告警，系统告警后，重复上述过程即可恢复首次检定的准确度。 3.3 采用“集成系统”的在线校验方法 3.3 .1 “集成系统”的组成 一台性能与计量皮带秤(B秤)相同的皮带秤(A秤)、一套含有标准棒码的远程加载系统、一台PC机及系统软件等。 3.3.2 “集成系统”的试验方法 3.3.2.1 通过首次检定合格后的正常运行期间，PC机实时对两台秤的整数圈(推荐30分钟)累计量进行比对，如果连续3个30分钟的比对结果超过允差，系统发出告警，需对系统进行以下试验验， 3.3.2.2 如果在运行中两台秤的相对误差在允许范围内，而系统确实已超过允差，PC机又无法监测到，在这种情况下可对系统进行以下方法进行周期检验(如24小时)。 铜陵市三爱思电子有限公司 7 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 3.4 “在线检验”方法的合法性 本“集成系统”的首次检定和周期检定所采用的溯源依然是实物. 使用中检验所采用的“物料+棒码”模拟载荷装置，完全符合国家计量检定规程JJG195,2002《连续累计自动衡器(皮带秤)》对0.5级秤使用中检验所使用的“模拟载荷装置”的要求:通常可用循环链码等重复性达到0.1%的模拟载荷装 ;模拟载荷试验应使用模拟载荷装置模拟物料通过皮带秤的效果，后一点更优于循环链码，这是因为:“物料称重过程有以下6个特点:1)物料对秤架施加了实际荷重;2)物料加在皮带上方，物料的重力通过皮带作用在秤架上;3)不仅称量段有物料，邻近称量段的区域也有物料;4)物料是施加在整条皮带的承载段上;5)物料在皮带上是连续的;6)物料是随皮带同步移动的” ，循环链码只符合上述5个特点，而“集成系统”的“物料+棒码”的模拟载荷装置全部符合上述6个特点。在实际使用中也体现了用“物料+棒码”的模拟载荷装置非常接近“物料实验”的效果。不仅如此，本“集成系统” 的“物料+棒码”的在线检验方法将进一步通过大量的试验，寻求替代实物的法律途径。 铜陵市三爱思电子有限公司 8 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 3.5 制定对皮带输送机的最低技术要求 (可供设计选型部门参考，第8条除外) 序号 0(2级 0.5级 输送距离建议在50m—100m范围输送距离建议在50m—300m范围内 1 内 整个输送面的形状只允许: 整个输送面的形状只允许: 2 给料流量:35%Q—100%Q 给料流量:20%Q—100%Q maxmaxmaxmax3 建议配制一套定量给料装置 4 应有皮带自动张紧装置,首推重锤式, 5 只允许1个受料点 O6 皮带不允许有破损且接头应采用45胶接 7 在计量区域应有不少于50m的防风雨措施 在计量区域需排除、避开承载器会发生共振的关键频率 8 如《集成系统》中的关键频率为 55Hz、420Hz、890Hz, 在计量区域不得安放如皮带纠偏等直接或间接影响称重的装置 9 3.6 适当增加投资，解决准直度问题 序号 0(2级 0.5级 称重托辊及其前后不少于三组托辊组所组成的输送面应在同一平面内 共面误差不大于0.5mm 共面误差不大于1.0mm 1 《集成系统》是采用激光准直仪校准 《集成系统》是采用激光准直仪或拉线校准 上述中的所有托辊架的中、边支座应采用精加工，且分别可调整; 2 不得使用皮带输送机上的托辊架～所有托辊架全部由《集成系统》提供 上述的所有托辊的轴向窜动和径向跳动分别不大于0.5mm、0.2mm。 3 不得使用皮带输送机上的输送托辊～所有托辊全部由《集成系统》提供 上述的所有托辊组调整好后其中、边支座以及与输送机中间架的连接处必4 须焊牢 铜陵市三爱思电子有限公司 9 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 3.7 现场工艺方案 (可供设计选型部门参考，此方案的输送机的中间架 可按下图设计，同时可省去23组托辊组) 3.8 求出共振频率解决振动的影响 皮带输送机在运行过程中没有振动 是不可能的，通常是靠简单的加固来吸 收振动显然是没有依据的，本系统认为 首先要根据制造商提供的承载器来求出 其结构会发生共振的频率(如三爱思的 悬浮式承载器会发生共振的频率为55Hz、 (托辊组的设计工艺图) 420 Hz、890 Hz)然后再用加固的方法避开共振频率。 Pro/E建模 铜陵市三爱思电子有限公司 10 高精度电子皮带秤贸易计量\校验集成系统 系统说明 谐响应分析 ?选择Harmonic谐响应分析，求解 ?输出结果格式为“幅值，相位” ?采用0,1000Hz的简谐频率进行 激振以考查系统的响应。 谐响应分析 ?两侧托辊处响应和中间托辊处的响应分别如左右两图 两侧托辊中间托辊 从上面两图可见在55Hz、420Hz、890Hz附近，结构会发生共振，这是在皮带秤工作现场需要尽量排除、避开的几个关键频率。 铜陵市三爱思电子有限公司 11