核子皮帶秤和電子皮帶秤的比較

核子皮帶秤和電子皮帶秤的比較

就國內(nèi)固體物料連續(xù)計(jì)量設(shè)備來說，上世紀(jì)50、60年代是以機(jī)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(gè)市場(chǎng)，全面取代了機(jī)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(duì)皮帶輸送機(jī)輸送的物料進(jìn)行計(jì)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(cè)皮帶的物料荷重和皮帶的速度信號(hào)，然后將兩個(gè)信號(hào)相乘得到瞬時(shí)流量，再經(jīng)積分或累加運(yùn)算得到一段時(shí)間內(nèi)輸送物料的重量累計(jì)值；檢測(cè)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(cè)速傳感器。兩者不同之處是：核子皮帶秤是通過物料對(duì)射線的吸收來確定荷重信號(hào)，而電子皮帶秤是通過對(duì)設(shè)定長度上的物料重量進(jìn)行稱量來確定荷重信號(hào)。
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(duì)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(chǎng)參觀，請(qǐng)教這方面的專家；另一方面在心里盤算：誰優(yōu)誰劣？
對(duì)這個(gè)問題，很難用幾句話來回答。作者愿意就以下幾點(diǎn)與讀者交換意見。
一準(zhǔn)確度
作為計(jì)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(shí)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(gè)等級(jí)，其最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差在新安裝時(shí)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(shí)最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差也不會(huì)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(jí)準(zhǔn)確度的測(cè)試。

核子皮帶秤目前只有國家計(jì)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(shí)施的，其準(zhǔn)確度等級(jí)分為1.0、2.0兩個(gè)等級(jí)，其最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差在新安裝時(shí)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(jí)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(shí)際其中大部分并未通過有關(guān)計(jì)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(yàn)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(yàn)設(shè)備完善和運(yùn)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(shí)流量量程時(shí)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(jì)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(duì)核子皮帶秤來說，在國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG811-93中規(guī)定的20~100%瞬時(shí)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(shí)累計(jì)誤差小于±1%”。深圳吉立電氣公司在其用戶使用報(bào)告中列出設(shè)計(jì)、選型和生產(chǎn)操作時(shí)應(yīng)注意的問題時(shí)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(shí)，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(jī)上負(fù)荷很低時(shí)，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(duì)電子皮帶秤來說，流量越大，通常可達(dá)到更高的精確度，而對(duì)核子皮帶秤來說，由于放射源強(qiáng)度的限制，在大流量、高負(fù)荷的情況下，透過物料被探測(cè)器接收的射線強(qiáng)度太弱，這無疑影響了測(cè)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(cè)量物料重量，所以皮帶輸送機(jī)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(duì)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(cè)量，上述因素中除皮帶跑偏外，其余因素對(duì)核子皮帶秤的測(cè)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(duì)測(cè)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(shí)，都需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)物料含水量變化±10%時(shí)，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(shí)，資料介紹可能引起±1.0%的誤差，但這些因素對(duì)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(shí)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(gè)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(yàn)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(jì)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(jī)運(yùn)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(jī)會(huì)，在某港口原煤計(jì)量的同一條皮帶輸送機(jī)上安裝了3臺(tái)皮帶秤，由市計(jì)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(jì)算機(jī)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(duì)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(shí)還要對(duì)輸送機(jī)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(shí)還要停皮帶輸送機(jī)。
核子皮帶秤的秤體小巧，搬運(yùn)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(jī)縱梁上就可以了，安裝空間大約只需300mm就夠了，安裝時(shí)甚至可以不停皮帶輸送機(jī)。
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(yùn)行條件，需要操作者精心維護(hù)并定期進(jìn)行模擬校驗(yàn)或?qū)嵨镄ｒ?yàn)。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(duì)維護(hù)工作的要求就比較少，除了在皮帶下方的探測(cè)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(yàn)板進(jìn)行模擬校驗(yàn)即可，而用校驗(yàn)板進(jìn)行模擬校驗(yàn)遠(yuǎn)比電子皮帶秤采用掛碼、滾鏈校驗(yàn)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(shì)。
三費(fèi)用
目前國產(chǎn)電子皮帶秤的價(jià)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(jià)格基本與此相當(dāng)，進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格約高1~1.5倍。
電子皮帶秤的安裝費(fèi)用肯定要貴一點(diǎn)，維護(hù)費(fèi)用雖不起眼，但時(shí)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(shì)。但核子皮帶秤也存在需配置輻射劑量測(cè)量專用儀器、定期檢查身體、發(fā)放特殊保健、申請(qǐng)使用合格證等多項(xiàng)費(fèi)用。
由上述可知，費(fèi)用方面兩者相差不大，核子皮帶秤可能稍占優(yōu)勢(shì)。

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(qiáng)度對(duì)點(diǎn)狀射源一般為3.7×109貝可(100毫居里)，對(duì)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(jì)射源強(qiáng)度稍大。但核子皮帶秤對(duì)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(jì)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(shí)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(shí)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(cè)量料位)是有一定危險(xiǎn)性，但對(duì)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(duì)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(tái)核輻射儀表。該廠曾設(shè)有一個(gè)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(yùn)率幾乎是100%，同時(shí)還增加了1臺(tái)進(jìn)口、5臺(tái)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(shí)普及不夠，不僅一般工人、領(lǐng)導(dǎo)干部顧慮重重，有時(shí)連技術(shù)人員也有些疑慮。我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)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(chǎng)施工時(shí)，仍出現(xiàn)因個(gè)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(duì)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(duì)，長時(shí)間未能作出購買核輻射儀表的決策。
這說明我們?cè)谶x用核輻射儀表之前，面臨的是宣傳核輻射儀表知識(shí)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(duì)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(shí)及防護(hù)知識(shí)；
(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(qǐng)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(cè)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(duì)此作出答復(fù)，但似乎又沒有給讀者一個(gè)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(chǎng)相關(guān)人員對(duì)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(jī)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(jī)本身?xiàng)l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(jī)傾角不是固定的、皮帶機(jī)帶卸料小車、鋼絲繩芯皮帶機(jī)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(chǎng)合可考慮選用核子皮帶秤；
(5)計(jì)量準(zhǔn)確度要求高于1.0級(jí)的場(chǎng)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(shí)，核子皮帶秤的使用準(zhǔn)確度只能達(dá)到2.0級(jí)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(gè)工廠如果只有一兩臺(tái)核輻射儀表，為此配備專用的射線監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(bǔ)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(diǎn)。
本文作者方原柏先生，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師。