為有效解決碼頭船運散料連續卸載靜態計量問題，重慶鋼鐵集團對碼頭船運散料在連續卸載過程中的連續靜態計量工藝進行了研究，同時為配套該工藝，研制了一種新型固定式電子地磅，該固定式地磅通過了國家相關部門型式評價，滿足國家貿易結算秤的要求。重慶鋼鐵集團獲得該型式固定式電子地磅的制造許可。該連續卸載靜態計量工藝及固定式地磅已在重慶鋼鐵集團成功應用。

一、引言

目前，碼頭大宗散貨都是在卸貨前或卸貨后進行計量結算，在計量方式上存在較大差異。計量精度高的計量方式投資大，計量周期長，計量成本高，作業率低; 計量精度低的計量方式經常產生計量異議。沿江、沿海的企業基本都采用水尺計重方式計量，該種計量方式能避免裝卸損耗誤差，降低成本，提高運輸效率，加快運輸周轉和流通。但其計量精確度受諸多因素的影響，因而中華人民共和國進出口商品檢驗局對水尺計重方式明確規定，即精確度在 5‰以內。水尺計重方式在實際使用過程中由于船舶拱陷變形、人為制造暗倉、江水波動等因素，計量數據還是有較大誤差，重慶鋼鐵集團采購的大宗散料就是采用的水尺計重方式進行計量結算。因此，為了有效解決碼頭散料計量問題，對碼頭連續計量工藝及配套的固定式電子秤進行研究并成功應用。研制的新型固定式電子地磅通過國家相關部門型式評價，滿足國家貿易結算 III 秤的要求，有效解決了碼頭散料計量問題。重慶鋼鐵集團獲得該型式固定式電子地磅的制造許可。從使用情況來看，該連續計量工藝及配套的固定式電子地磅具有重要的推廣價值。

二、碼頭散貨連續靜態計量工藝研究

隨著我國經濟高速發展，大量的散貨如鐵礦石、煤炭、銅精砂等大宗穩定原材料，多采用連續輸送方式完成進出港口作業。連續輸送是一種高效、節能、環保、低成本的散貨運輸方式，尤其適合大宗穩定的散貨輸送，不少企業也都對散料進出港口這一過程物料計量做了大量的研究工作。

1.碼頭散貨計量方式的對比

目前，從碼頭大宗散貨計量方式來看，主要有水尺計重、電子皮帶秤計量、汽車衡計量、抓斗計量、非連續累加料斗秤計量、動態軌道衡計量等。

水尺計重方式: 測量船只空載和重載吃水之差計算載重。中華人民共和國進出口商品檢驗局對水尺計重方式明確規定，即精確度在 5‰以內。水尺計重方式在實際生產過程中由于船舶拱陷變形、人為制造暗倉等因素，計量數據還是有較大誤差。該種計量方式能夠避免裝卸損耗誤差，降低成本，提高運輸效率，加快運輸周轉和流通，目前使用較為廣泛。

電子皮帶秤計量: 電子皮帶秤作為一種連續計量設備，有效實現了散貨在裝卸過程中的計量，確保了碼頭的裝卸作業率。雖然電子皮帶秤計量方式理論上計量精度可達到 0. 5% ，但電子皮帶秤在實際使用過程中受皮帶張力、環境溫度等多因素的影響，很難保證其精度，目前，該種計量方式的計量數據除貿易雙方協商認可外，不能作為貿易結算的依據。

汽車衡計量:汽車衡計量精度高，能滿足貿易結算的要求，但用于港口碼頭大宗散料的運輸計量，顯然運輸計量成本太高，作業效率低下。

抓斗計量: 抓斗計量方式雖然實現了散貨在裝卸過程中的計量，但抓斗在作業過程中易產生傾斜、刮卡和撞擊，對計量精度產生很大的影響，很難保證計量準確性。

非連續累加料斗秤計量: 該種計量方式保證了計量精度，但用于碼頭大宗散料的計量時，很難保證碼頭裝卸的作業率。

動態軌道衡計量: 動態軌道衡計量能滿足貿易結算要求，但動態軌道衡投資大，對場地的要求很高，而且只限于配有火車軌道的港口作業區，不適應那些多貨物品種裝卸的港口及小碼頭。

2.碼頭散貨連續靜態計量思路

對于非專業散貨碼頭，對散貨的接卸具有隨機性，采用電子皮帶秤和皮帶機輸送線作業顯然沒有必要，且易造成資源嚴重浪費。對于采用多臺設備聯合作業的專業散貨碼頭，需要對各設備的作業狀況進行分布式的實時監測控制，以便保證后方皮帶機料流的穩定。目前碼頭散料計量在采用的計量方式上存在精度不夠理想，或設備安裝位置較大、投資大，或計量成本較高，不能很好地適應散貨抓斗、皮帶機連續卸載作業特點。而采用散貨非連續累加計量料斗的方式對散貨進行計量，可以不受惡劣工況影響，對各種裝卸工藝適應性強，且設備安裝調試后穩定性好。與傳統計量方式比較能減少貨損、提高計量效率和精度，同時還具有較高的性價比，但轉換次數較多，對碼頭裝卸作業率影響較大。

通過對碼頭散貨計量的深入研究發現: 以前絕大多數碼頭散料計量研究者均是從計量本身研究計量問題，取得的效果和成果都沒有較大突破。轉變思維從工藝入手，運用靜態計量在確保計量精度的同時，能否解決碼頭散貨連續計量的問題呢?

3.碼頭散貨連續靜態計量工藝

如何將靜態計量轉化到碼頭卸載作業和膠帶機連續生產中來，是研究碼頭散貨連續靜態計量工藝的核心問題。我們集思廣益、大膽創新，結合重慶鋼鐵集團原料碼頭現有卸船工藝和靜態計量的工作原理，提出了將碼頭計量與緩沖工藝結合起來的思路。碼頭散貨連續靜態計量工藝如圖 1 所示。在碼頭原有卸料皮帶機輸送料線中，將 1號皮帶機延長至碼頭后方陸域，增加 1 條 2 號皮帶機，在增加的 2 號皮帶機上設計 1 條 3 號布料皮帶機，通過布料小車將散料往返間隔輸入 2 個計量斗，1 個計量斗進料，另 1 個計量斗對散料進行靜態計量，經計量后的散料快速卸如緩沖倉，經倉下給料設施放料，通過 4 號皮帶機再返回到原料的皮帶機運輸系統。

從連續靜態計量工藝上來看，不但能解決精確計量問題，確保貿易結算計量的準確性，同時也解決了連續生產的問題，還能改善重慶鋼鐵集團碼頭現有長料線皮帶機輸送系統小、故障多的生產狀況，有效提高生產作業率。該連續靜態計量工藝要適應的散料品種包括精礦、鐵粉礦、塊礦、球團礦、石料、煤等，要確保排料的順暢性、運行的穩定性，因此，在工藝方案明確后，計量斗的設計是關鍵，其核心技術難點是必須實現快速排料，且排料要干凈，排料設備還要可靠運行。

三、碼頭船運散貨連續卸載靜態計量秤研究

散貨連續靜態計量工藝明確后，計量料斗的設計成功與否是整個計量系統成功的關鍵因素，計量料斗的設計必須解決多方面的問題: 必須解決計量斗的裝載能力與卸載皮帶機輸送能力的匹配問題;解決計量斗裝滿程度與下料順暢性的關系; 解決同種物料不同水分下在料斗里排料順暢性問題; 解決不同品種散料在料斗里放料的順暢性問題; 解決計量斗排料開口尺寸與下料順暢性的關系; 解決計量料斗篦子與下料順暢性的關系;計量料斗放料不同開閉形式、不同動力驅動形式對下料順暢性以及計量精度的的影響; 必須保證設計出的計量秤通過國家非自動衡器型式評價實驗室型式評價，滿足國家貿易結算III秤的標準，獲得國家頒發的該型式衡器制造許可證。

1.計量料斗放料機構的研究

通過對計量料斗要實現的目標以及要解決問題的深入分析，計量料斗的放料機構是最為關鍵的因素。在我們日常使用的料斗秤中，其放料裝置有弧形閘門、腭式閘門、平板閘門 ( 插板閥) 。以上3 種閘門各有優缺點，通過實際計算核定它們共同的特點放料口較小，僅為 1. 5m2 左右，放料能力明顯有限，較難實現快速排料的要求; 但是如果在相同的空間高度和寬度，使用平板閘門的系統裝料能力將明顯高于其余兩種方式，通過反復比較和探索，從閘板閥的工作原理中得到啟發，為計量料斗找到了一種新的開閉方式———車載液壓開閉機構，該機構通過液壓驅動，通過滾輪在鋼軌上運動，實現計量料斗的打開和關閉，同時在關閉時承載物料的重量。通過實物試驗，這種開閉機構的設計是合理的。

2.計量料斗的結構形式

在計量料斗開閉機構研究的基礎上，結合卸載輸送系統的輸送能力，在試驗料斗秤反復試驗的基礎上，確定了如圖 2 所示的計量料斗。

圖 2 中，計量料斗由料斗、支撐框架體、車載式開閉機構、軌道、液壓推桿、密封裝置和稱重傳感器組成。計量料斗長 12 m，寬 3 m，分 4 個單元，每個單元有獨立的下料口，下料口為邊長1.75 m 的正方形，料斗側壁與水平面之間的夾角75°，計量料斗采用鋼板焊接制作，其與支撐框架體焊死，計量料斗內部襯板采用 30 mm 厚的高分子材料。車載式開閉機構以對開的方式設置在每個下料口的底部，以液壓作為動力驅動車載式開閉機構在軌道上滾動運行，卸料時兩液壓推桿以 0. 1 m / s 的速度同步打開，卸完料后兩液壓推桿同樣以 0. 1 m / s 的速度同步關閉。在計量料斗底部支撐框架上配置 6 個稱重傳感器。

該計量料斗的容積大于 80 m3 ，按鐵礦石比重計算，裝載能力達到 250 t，有效確保了系統的輸送能力; 料斗長度達到 12 m，當 2 個計量料斗按長度方向順排時總長度達到 24 m，有效解決了布料小車在計量倉上的往返時間與輸送能力匹配問題; 計量料斗每個單元獨立的高達 3 m2 的下料口以及側壁與水平面之間的大夾角，有效確保了各種散料排料的順暢性; 料斗內部高分子材料襯板也確保了物料在料斗內壁不粘料; 采用車載式開閉機構不僅保證了打開關閉長期穩定運行，同時在關閉時承擔了部分散料重量，通過鋼軌傳遞給支撐框架; 每個獨立的下料口使用 2 臺車載式開閉機構采用對開式安裝，確保了大尺寸的下料口，也為排料的順暢性提供了支撐。計量料斗及附屬設備的重量通過支撐框架體有效傳遞給 6 個稱重傳感器，確保了計量數據的準確性。

3.計量料斗的工作原理

如圖 3 所示，布料小車在 A、B 計量料斗上往復運動，將散料卸進 A、B 計量料斗。在布料皮帶機運行軌道上設有 A0 稱量位，A1 返回位，A2 極限位，B0 稱量位，B1 返回位，B2 極限位 6 個檢測點。當布料小車從 A 計量料斗向 B 計量料斗運行通過 B0 點時，稱量 A 料斗毛重 tA － 1 ，毛重稱量完畢，打開 A 料斗閘門放料，20 s 后關閉閘門計量皮重 tA － 2 ，單次凈重 tA － 0 =tA － 1 － tA － 2 ; 當布料小車從 B 計量料斗向 A 計量料斗運行通過 A0 點時，稱量 B 料斗毛重 tB － 1 ，毛重稱量完畢，打開 B 料斗閘門放料，20 s 后關閉閘門計量皮重 tB － 2 ，單次凈重 TB － 0 = tB － 1 － tB － 2 。如此循環，將 A、B 計量料斗所有單次凈重相加得到總凈重。

四、計量器具型式批準及制造計量器具許可

本工藝流程中設計制造的計量料斗屬于新型固定式電子衡器，根據 《中華人民共和國計量法》的相關規定: 新型衡器的合法使用必須通過國家相關部門的型式批準以及獲得該型式的制造計量器具許可。依據 GB / T 23111—2008 《非自動衡器》、GB / T 7723—2008 《固定式電子衡器》、JJG539—1997 《數字指示秤 》、03—SXG 13—001— 2011 《數字指示秤評價大綱》對該新型固定式電子衡器進行了型式評價。評價項目包括: 外觀、零點檢查、加載前置零、稱量性能測定、多指示裝置衡器、除皮、偏載測試、鑒別力測試、重復性、示值隨時間變化、預熱時間測試、量程穩定性測試，所評價項目均通過。經型式評價后批準的計量器具新產品 ( 固定式電子秤) : 型號: LCS;規格: LCS—200—LDI ( 200 t / d = 50 kg ) ; 準確度:三級。同時，該工藝中使用的計量料斗作為新型衡器，制造單位重慶鋼鐵集團獲得該型式的 《中華人名共和國制造計量器具許可證》: 計量器具名稱: 固定式電子秤; 型號: LCS; 規格:LCS—200—LDI ( 200  t / d  = 50  kg ) ;準 確 度:III級。

該計量料斗作為一種新型衡器通過國家相關主管部門的計量器具型式批準及制造計量器具許可后，該新型衡器用于貿易結算符合 《中華人名共和國計量法》的相關規定。

五、使用效果

碼頭連續計量工藝及配套計量秤在重慶鋼鐵集團新區 2 號碼頭得到應用，從應用效果來看，設計的連續計量工藝不僅滿足連續卸載作業靜態計量的要求，同時還由于計量料斗下緩沖倉的緩沖作用，降低了原來長輸送料線的故障率，提高了碼頭卸載作業率; 設計的靜態料斗秤排料順暢，車載式開閉機構運行穩定，計量精度高。該料斗秤作為一種新型固定式電子秤通過國家相關主管部門型式評價，滿足國家貿易結算三級秤的要求。

六、結束語

連續靜態計量是一種能很好地將連續輸送方式和精確靜態計量相結合的計量手段，該計量方式已經在重慶鋼鐵集團的船運散料連續卸載中投入使用，連續計量工藝合理，計量秤運行穩定、可靠，有效保證了散料的卸載、生產的輸送、計量的正常秩序，取得了良好的效果。該計量工藝及新型固定式電子秤可適用于碼頭、礦山、糧食、煤礦等皮帶連續輸送的精確計量控制，具有重要的推廣價值。