堆取料机高精度动态计量系统 | 中港协科技奖

文摘 2024-10-17 14:04 中国

张家港港务集团有限公司港盛分公司成立于1992年，位于长江下游，作为专业化散货码头，专业化装卸流程100余条，公司年吞吐量逾5000万吨。近年来，随着企业的蝶变发展，堆取料机等大型设备的无人化、智能化操作正式应用。为实现有效操控，可靠作业数据来源成为必须。分公司原堆取料机作业工艺，没有对应的计量设备，日常作业数据取自同流程出口皮带秤，对作业效率、设备使用安全等有较大影响；新增3台堆取料机有设备自带皮带秤，为阵列式高精度皮带秤（缩减版），但经过一年多的实际使用测试，计量精度及运行稳定性极不理想，精度在正负20%范围内波动，实际参考价值不大，难以满足生产需求，目前市场上没有安装长度匹配，计量精度高的皮带秤，行业内迫切需要一款计量精度高，运行稳定性、安装适应性好的产品。

本项目自主研发堆取料机电子皮带秤、电子皮带秤二级自校准装置，开发了配套的计量集控系统，攻克系列难关，成功解决了堆取料机等大型设备动态俯仰工艺下的高精度计量及校准工艺等系列难点，最终研发出堆取料机高精度动态计量系统并投入使用。主要技术内容如下：

一、设计研发堆取料机高精度电子皮带秤

为满足精确计量的需求，根据秤体有效计量长度控制，秤体结构采用双秤体加补偿单元的总体布局。其中，每个秤体采用双杠杆双托辊的结构形式，我们定义为独立双杠杆四托辊结构，主要由一级安装主梁、二级平衡梁和悬浮框架组成，能够实现传感器互不影响的优化设计，实现了在安装时无需调整传感器输出平衡及后续使用中传感器没有输出失衡的独特设计。此外，此种结构形式下，可消除积料、卡料等情况的出现，实现作业过程免维护。传感器分为称重传感器和动态角度补偿传感器，其中称重传感器含1个单点式称重传感器和8个悬臂梁传感器，与1个动态角度补偿传感器共同构成称重数据采集单元。8个悬臂梁传感器采用阵列式布局，安装方向垂直于输送带运行方向，使得在输送带跑偏及偏载的情况下，沿着偏载方向能够产生有效形变，形成剪切力收集，从而提升计量精度；单点式称重传感器安装方向同向与输送带运行方向，确保在悬臂俯仰的运动方向，单点式传感器能够产生有效形变，以对精度进行有效补偿；动态角度传感器主要在悬臂角度发生变化时，通过角度的预设值与实际测量值的对比，形成有效的补偿，进而提升计量精度。

二、设计研发皮带秤二级自校准装置

为解决电子皮带秤实物校准工艺难以满足，校准成本高等问题，设计研发二级自校准装置。装置主要由砝码自动收放装置、PLC控制程序及数据处理平台三部分组成。通过驱动电机，PLC控制程序，实现砝码的自动控制；通过二级砝码分批自加载下，同周期内校准相对值的比对，实现校验精度的把控；通过后台自动分析软件，实现校准数据的收集、分析、误差计算及仪表参数调校。

三、开发计量集控系统

为满足公司堆取料机等大型设备的无人化、智能化操作，电子皮带秤需实现集中管理、远程操作。为此，设计开发了计量集控系统，系统软件实现和本地同样操作，能实时将仪表界面信息反馈到界面上。在显示累重，流量和速度等基础信息的基础上，实现远程清零、远程调零、远程校准及根据权限实现远程修改仪表参数等。计量数据与堆取料机、装船机等进行数据交互，为现场自动化作业提供数据支撑。此外，系统具备自动诊断仪表是否失联并及时报警功能；可以实现自动备份皮带秤仪表参数，以提供故障后的数据恢复支持。

四、应用及效益

经实际应用测试，新研发的堆取料机高精度动态计量系统，具备业内最高的安装适应性，对于偏载及流量波动大的工况具备较强的适应性，能够实现堆取料机悬臂动态俯仰状态下的精确计量，填补了行业空白，已引起专业皮带秤厂商主动寻求成果合作共享，具备较大的推广价值和市场前景。

五、项目成果

项目主要成果已获授权软件著作权1项，授权实用新型专利2项。项目共形成科技论文3篇，其中1篇收录于《苏州市综合交通运输学会论文汇编》并获奖。

2023年度中国港口协会科技进步奖二等奖

项目名称:堆取料机高精度动态计量系统研发与应用

完成单位：张家港港务集团有限公司

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