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徐州中興三原科技開發(fā)有限公司
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公司新聞 |
淺談核子皮帶秤和電子皮帶秤的比較 |
發(fā)布日期：
2011-1-7
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就國內(nèi)固體物料連續(xù)計量設(shè)備來說，上世紀(jì)50、60年代是以機械式皮帶秤為主，60年代末電子皮帶秤開始使用，隨后迅速占領(lǐng)了整個市場，全面取代了機械式皮帶秤。從1984年起，首都鋼鐵公司、內(nèi)蒙古包頭第一熱電廠、上海吳涇化工廠引進(jìn)了美國伽瑞(Kay-Ray)公司的核子皮帶秤后，電子皮帶秤一統(tǒng)天下的局面被沖破了。核子皮帶秤以較快的速度發(fā)展，不僅國外核子皮帶秤的生產(chǎn)廠商爭先恐后來華推銷產(chǎn)品，國內(nèi)有關(guān)大專院校、科研院所、工廠也蜂擁而上，相繼研制生產(chǎn)各類核子皮帶秤。
核子皮帶秤和電子皮帶秤都是對皮帶輸送機輸送的物料進(jìn)行計量的一種設(shè)備。兩者共同之處是：為了得到所輸送物料的重量流量，都要檢測皮帶的物料荷重和皮帶的速度信號，然后將兩個信號相乘得到瞬時流量，再經(jīng)積分或累加運算得到一段時間內(nèi)輸送物料的重量累計值；檢測皮帶速度的方式相同，都是采用磁阻脈沖式、光電脈沖式之類測速傳感器。兩者不同之處是：核子皮帶秤是通過物料對射線的吸收來確定荷重信號，而電子皮帶秤是通過對設(shè)定長度上的物料重量進(jìn)行稱量來確定荷重信號。
就國內(nèi)大多數(shù)工廠來說，目前使用的仍然是電子皮帶秤，他們對核子皮帶秤取觀望態(tài)度：一方面收集核子皮帶秤的資料，去核子皮帶秤使用現(xiàn)場參觀，請教這方面的專家；另一方面在心里盤算：誰優(yōu)誰劣？
對這個問題，很難用幾句話來回答。作者愿意就以下幾點與讀者交換意見。
一、準(zhǔn)確度
作為計量儀表，準(zhǔn)確度當(dāng)然是很重要的。
電子皮帶秤的準(zhǔn)確度按1995年5月5日批準(zhǔn)、于1995年12月1日實施的“電子皮帶秤”國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-1995規(guī)定，分為0.25、0.5、1.0、2.0四個等級，其最大動態(tài)累計誤差在新安裝時則分別為±0.125%、±0.25%、±0.5%、±1.0%，使用中分別為±0.25%、±0.5%、±1.0%、±2.0%，也就是說，最差的秤在新安裝時最大動態(tài)累計誤差也不會超過±1.0%，而國內(nèi)已有多家工廠的產(chǎn)品通過了0.25、0.5這樣較高等級準(zhǔn)確度的測試。
核子皮帶秤目前只有國家計量檢定規(guī)程JJG811-93，它是1993年2月3日批準(zhǔn)、1993年6月1日實施的，其準(zhǔn)確度等級分為1.0、2.0兩個等級，其最大動態(tài)累計誤差在新安裝時分別為±0.5%、±1.0%，使用中分別為±1.0%、±2.0%。為什么不規(guī)定更高準(zhǔn)確度等級呢？起碼是規(guī)程的編制者認(rèn)為在當(dāng)前及近期內(nèi)無此必要，由此可間接說明核子皮帶秤比部分高準(zhǔn)確度電子皮帶秤準(zhǔn)確度要低。
國內(nèi)核子皮帶秤的生產(chǎn)廠幾乎毫無例外都聲稱其準(zhǔn)確度為±1.0%(實際其中大部分并未通過有關(guān)計量部門檢定)。而核子皮帶秤國外產(chǎn)品的介紹一般比較保守，如美國拉姆齊(Ramsey)公司和德州核子(Texas Nuclear)公司的準(zhǔn)確度指標(biāo)為試驗物料量的±(1~3)%(即當(dāng)量精確度)；美國伽瑞公司的準(zhǔn)確度指標(biāo)為滿值的±1%(即滿值精確度)；英國愛弗里(Avery)公司介紹在校驗設(shè)備完善和運行條件良好的情況下的準(zhǔn)確度指標(biāo)為滿值的±0.5~1.0%(即滿值精確度)；德國波索爾德(Berthold)準(zhǔn)確度指標(biāo)為±(0.5~1.5)%，作者認(rèn)為國外產(chǎn)品的這些指標(biāo)較令人信服。這里提到了當(dāng)量精確度和滿值精確度，接觸過檢定的同志都知道，當(dāng)量精確度要求比滿值精確度的要求高得多，比如說在20%瞬時流量量程時滿值精確度允許的誤差值就是當(dāng)量精確度的5倍，而電子皮帶秤、核子皮帶秤標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的均是當(dāng)量精確度，這是計量器具常常采用的準(zhǔn)確度表示方法，國外核子皮帶秤生產(chǎn)廠多數(shù)把核子皮帶秤看成普通儀表，所以采用儀表常用的滿值精確度表示方法。對核子皮帶秤來說，在國家計量檢定規(guī)程JJG811-93中規(guī)定的20~100%瞬時流量范圍內(nèi)始終能保持秤的準(zhǔn)確度通常有較大的難度。武漢南方核儀表公司GGF-2102型智能核子秤的說明書上明確指出：“流量起伏在滿標(biāo)70~100%時累計誤差小于±1%”。深圳吉立電氣公司在其用戶使用報告中列出設(shè)計、選型和生產(chǎn)操作時應(yīng)注意的問題時說：“當(dāng)物料輸送量均勻、物料堆比重和黏度變化不大而稱重物料荷重為滿值的70~100%時，重復(fù)性誤差可達(dá)±0.5%，如果物料堆比重變化很大或輸送機上負(fù)荷很低時，稱重誤差可達(dá)±(0.5~3)%”。作者認(rèn)為這些說法是比較客觀的。
對電子皮帶秤來說，流量越大，通�？蛇_(dá)到更高的精確度，而對核子皮帶秤來說，由于放射源強度的限制，在大流量、高負(fù)荷的情況下，透過物料被探測器接收的射線強度太弱，這無疑影響了測量準(zhǔn)確度。北京核儀器廠QBNW-1型核子皮帶秤規(guī)定了荷重范圍是30~ 180kg/m，石家莊404廠SY-5500智能式核子皮帶秤規(guī)定了荷重范圍是3~ 100kg/m。其他廠的產(chǎn)品也應(yīng)有類似的規(guī)定，只不過這些廠家沒有將它們寫進(jìn)說明書。
因電子皮帶秤稱重原理是通過皮帶測量物料重量，所以皮帶輸送機的狀況，如皮帶張力、皮帶硬度、皮帶跑偏、托輥未校準(zhǔn)、托輥偏心等對稱量準(zhǔn)確度影響很大。核子皮帶秤是通過射線吸收原理進(jìn)行測量，上述因素中除皮帶跑偏外，其余因素對核子皮帶秤的測量影響非常小。而物料特性的變化，如品種、成分、含水量、在皮帶上斷面形狀的變化都對測量準(zhǔn)確度有影響，例如稱量物料由煤改為礦石甚至煤矸石時，都需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)物料含水量變化±10%時，資料介紹可能引起±0.5%的誤差，當(dāng)稱量物料煤中矸石含量變化±10%時，資料介紹可能引起±1.0%的誤差，但這些因素對電子皮帶秤的影響又很小。
當(dāng)然，電子皮帶秤的產(chǎn)品準(zhǔn)確度和其實際使用準(zhǔn)確度是兩回事，用電子皮帶秤生產(chǎn)廠家的說法是使用準(zhǔn)確度“取決于”電子皮帶秤的安裝質(zhì)量和維護(hù)水平，而正是“取決于”這3個字應(yīng)該引起用戶的警覺。在安裝質(zhì)量好、維護(hù)制度健全、校驗設(shè)施齊全、操作精心的條件下，電子皮帶秤可以達(dá)到±0.5%或更高的準(zhǔn)確度，如現(xiàn)在國內(nèi)多數(shù)大電廠燃煤計量所使用的電子皮帶秤。但如果安裝不好或維護(hù)工作粗放，電子皮帶秤的使用準(zhǔn)確度將大大下降，±3%、±5%甚至百分之十幾的誤差都可能出現(xiàn)。核子皮帶秤雖然準(zhǔn)確度難以優(yōu)于±1%(當(dāng)量精確度)，但在皮帶輸送機運行狀況差及幾乎無人維護(hù)的情況下，卻大體可以維持初期的準(zhǔn)確度，例如滿值精確度±(1~ 3)%。
80年代后期曾有過一次雙方比試的機會，在某港口原煤計量的同一條皮帶輸送機上安裝了3臺皮帶秤，由市計量局主持進(jìn)行出證考核鑒定，鑒定結(jié)果是成都科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的GGP-50多托輥電子皮帶秤、湖南計算機廠生產(chǎn)的WPC多托輥電子皮帶秤不經(jīng)調(diào)整可以達(dá)到±0.5%的準(zhǔn)確度，而國內(nèi)某著名高校生產(chǎn)的核子皮帶秤卻難以達(dá)到±1.0%的準(zhǔn)確度指標(biāo)。
因此，就準(zhǔn)確度來說，電子皮帶秤的準(zhǔn)確度通常較高，但它要求精心維護(hù)，否則很難保證穩(wěn)定的高準(zhǔn)確度。核子皮帶秤的準(zhǔn)確度一般，但相對來說比較穩(wěn)定。
二、 安裝及維護(hù)
多數(shù)電子皮帶秤(特別是準(zhǔn)確度稍高的秤)秤架龐大、復(fù)雜，如多托輥電子皮帶秤中帶平衡重的雙杠桿式秤架，重量往往超過1000kg，安裝時還要對輸送機的支架及縱梁進(jìn)行加固。安裝位置的選擇非常關(guān)鍵，通常要求在皮帶張力小及張力變化小的地方安裝，安裝時還要停皮帶輸送機。
核子皮帶秤的秤體小巧，搬運及安裝工作量小，從安裝要求上講，可以說不講究，只要簡單地固定在皮帶機縱梁上就可以了，安裝空間大約只需300mm就夠了，安裝時甚至可以不停皮帶輸送機。
從維護(hù)方面看，電子皮帶秤的使用準(zhǔn)確度受“取決于”這一限制條件，要保證皮帶張力恒定、皮帶不跑偏、秤架不積灰、托輥校準(zhǔn)好等運行條件，需要操作者精心維護(hù)并定期進(jìn)行模擬校驗或?qū)嵨镄ｒ�。我們可以這樣說：電子皮帶秤的準(zhǔn)確度要求越高，維護(hù)工作越頻繁，維護(hù)工作量也越大。
相比之下，核子皮帶秤對維護(hù)工作的要求就比較少，除了在皮帶下方的探測器(或射源)的積灰影響準(zhǔn)確度外，其余部分不需要經(jīng)常維護(hù)，只是每月用校驗板進(jìn)行模擬校驗即可，而用校驗板進(jìn)行模擬校驗遠(yuǎn)比電子皮帶秤采用掛碼、滾鏈校驗簡單。
由此可見，就安裝和維護(hù)來看，核子皮帶秤占有明顯優(yōu)勢。
三、 費用
目前國產(chǎn)電子皮帶秤的價格根據(jù)準(zhǔn)確度要求、秤架結(jié)構(gòu)型式的差別和顯示儀的不同，大約在2~5萬元之間；國產(chǎn)核子皮帶秤的價格基本與此相當(dāng)，進(jìn)口產(chǎn)品的價格約高1~1.5倍。
電子皮帶秤的安裝費用肯定要貴一點，維護(hù)費用雖不起眼，但時間長了也是一筆很大的支出，這方面核子皮帶秤仍占優(yōu)勢。但核子皮帶秤也存在需配置輻射劑量測量專用儀器、定期檢查身體、發(fā)放特殊保健、申請使用合格證等多項費用。
由上述可知，費用方面兩者相差不大，核子皮帶秤可能稍占優(yōu)勢。
四 、安全
電子皮帶秤不存在安全問題。
核子皮帶秤裝有核輻射源，核輻射源通常采用銫（CS137），其輻射強度對點狀射源一般為3.7×109貝可(100毫居里)，對線狀射源一般為6×108貝可(16毫居里)，只比一般γ射線密度計射源強度稍大。但核子皮帶秤對射線防護(hù)已作了周密的考慮，如配有體積較大的鉛射源罐、射線關(guān)斷開關(guān)、防輻射板等。秤體周圍的射線劑量事先經(jīng)過計算，安裝后又要經(jīng)過衛(wèi)生、防疫、公安部門檢定，當(dāng)檢定合格，發(fā)放使用合格證后才能使用。更何況防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)是按長時間在輻射區(qū)域工作制定的，而通常秤的維護(hù)人員在輻射區(qū)域工作的時間是很短的。使用核輻射儀表的確存在安全問題，作者認(rèn)為在使用過程中要由用戶倒裝射源的應(yīng)用(如在容器內(nèi)安放裸源以測量料位)是有一定危險性，但對于核子皮帶秤這樣放射源始終放在鉛罐中的應(yīng)用，則認(rèn)為是非常安全的，所以，對使用核子皮帶秤我們不應(yīng)該有恐懼心理。
昆明中輕依蘭公司從德國引進(jìn)成套設(shè)備，并配套引進(jìn)數(shù)百臺核輻射儀表。該廠曾設(shè)有一個同位素班，專門負(fù)責(zé)核輻射儀表的維護(hù)及安裝工作，投產(chǎn)20年來，核輻射儀表的投運率幾乎是100%，同時還增加了1臺進(jìn)口、5臺國產(chǎn)核子皮帶秤，這些儀表在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，而維護(hù)人員的健康狀況也令人滿意。
當(dāng)然，由于核輻射知識普及不夠，不僅一般工人、領(lǐng)導(dǎo)干部顧慮重重，有時連技術(shù)人員也有些疑慮。我們在工程設(shè)計中選用的核輻射儀表，雖然事先已征得甲方同意，但在現(xiàn)場施工時，仍出現(xiàn)因個別領(lǐng)導(dǎo)不同意而取消的事例。與中輕依蘭公司相鄰的某大型企業(yè)，雖然對中輕依蘭公司核輻射儀表的應(yīng)用也有所了解，但終因部分領(lǐng)導(dǎo)干部、技術(shù)人員的反對，長時間未能作出購買核輻射儀表的決策。
這說明我們在選用核輻射儀表之前，面臨的是宣傳核輻射儀表知識的問題；選用核輻射儀表之后，面臨的是深入普及宣傳及建立核輻射儀表使用安全防護(hù)制度的問題。
對安全問題，作者有以下看法：
(1)使用核子皮帶秤是安全的；
(2)核子皮帶秤使用之前，要向全體工作人員普及核輻射儀表知識及防護(hù)知識；
(3)使用核輻射儀表應(yīng)有完善的規(guī)章制度和嚴(yán)格的安全防護(hù)措施，訂購核輻射儀表之前，要向衛(wèi)生、防疫、公安部門提出申請并取得同意，安裝后要經(jīng)衛(wèi)生、防疫、公安部門審查并發(fā)放使用合格證后方可使用；要配備專用的輻射劑量檢測儀表并指定專人負(fù)責(zé)維護(hù)工作，工作人員享受特殊保健并需定期檢查身體。
五 、結(jié)束語
電子皮帶秤和核子皮帶秤，究竟誰優(yōu)誰劣？
本文試圖對此作出答復(fù)，但似乎又沒有給讀者一個明確的答案，原因在于各種產(chǎn)品性能的比較離不開具體環(huán)境。作者列出以下幾條選型思路供讀者參考：
(1)使用現(xiàn)場相關(guān)人員對核輻射儀表有一定的了解，上上下下都贊同使用核輻射儀表，這是選用核輻射儀表的前提條件；
(2)皮帶輸送機輸送單一物料、物料成分變化小、含水量變化小、塊度小、在皮帶上的斷面形狀基本固定、負(fù)荷適中且負(fù)荷變化小于±30%，這樣一些條件是選用核子皮帶秤的必要條件；
(3)皮帶輸送機本身條件不好，如皮帶過長或過短(甚至安裝秤架的空間只有300mm)、皮帶張力特別大或張力變化特別大、皮帶機傾角不是固定的、皮帶機帶卸料小車、鋼絲繩芯皮帶機等等，宜選用核子皮帶秤；
(4)要求維護(hù)量小，并具備選用核子皮帶秤的前提條件和必要條件的場合可考慮選用核子皮帶秤；
(5)計量準(zhǔn)確度要求高于1.0級的場所，不宜選用核子皮帶秤。當(dāng)上述選用核子皮帶秤的必要條件不能完全滿足時，核子皮帶秤的使用準(zhǔn)確度只能達(dá)到2.0級或更差；
(6)核輻射儀表最好能形成一定的規(guī)模，起碼近期規(guī)劃中應(yīng)該是這樣的。一個工廠如果只有一兩臺核輻射儀表，為此配備專用的射線監(jiān)測儀表和由專人負(fù)責(zé)維護(hù)工作似乎不合算。
綜上所述，核子皮帶秤采用了非接觸式測量原理，可以避免電子皮帶秤需通過皮帶進(jìn)行物料荷重測量所涉及到的一系列問題。但核子皮帶秤也因其射線吸收原理帶來另外一些問題。因此，某些核子皮帶秤生產(chǎn)廠家有關(guān)“核子皮帶秤全面替代電子皮帶秤”的廣告宣傳詞，只是這些廠家的一廂情愿。客觀地說，核子皮帶秤只是電子皮帶秤的補充，它一直未能成為也不可能成為皮帶秤的主流產(chǎn)品，它的定位只是為用戶在電子皮帶秤之外提供了另外一種選擇的余地，國內(nèi)核子皮帶秤20年的發(fā)展歷史也說明了這一點。
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