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皮帶秤模擬載荷檢驗的技術分析
【摘 要】 本文介紹了我國皮帶秤模擬載荷檢驗技術的發展過程，為維持皮帶秤使用中的準確性，
人們千方百計，不斷地探討、模索，采用各種不同的模擬方法來檢驗皮帶秤，試圖以簡捷的檢驗方
法替代繁瑣的實物檢驗。隨著科學技術不斷地進步，皮帶秤模擬載荷檢驗技術由手動、半自動發展
到現在的全自動。從皮帶下面模擬載荷檢驗到皮帶上面模擬載荷檢驗，從空皮帶模擬載荷檢驗到載
料皮帶模擬載荷檢驗，走過了一個艱辛的歷程。
皮帶秤檢驗的正確與否，長期以來困擾著用戶和生產廠家，文中分析了檢驗中存在的問題和使
用現狀，以及今后的發展趨勢。新型模擬載荷檢驗裝置的研制，更新了皮帶秤檢驗技術的觀念，提
高了皮帶秤模擬載荷檢驗的置信率。從理論分析研制到現場實際數據測試證明，可給用戶提供了可
信的直接替代實物檢驗技術。
一、概述上世紀60年代我國使用的機械滾輪式皮帶秤是采用標準小砝碼模擬載荷動態檢驗皮帶秤，70
年代使用的電子皮帶秤是以單托輥，帶平衡重錘秤架代表那個時期的技術水平，采用靜態掛碼、動
態掛碼模擬載荷檢驗。由于無測速傳感器提供皮帶速度信號，仍然依照檢驗機械滾輪式皮帶秤的方
法，采用人工操作秒表測定掛碼時間來檢驗皮帶秤。秤的出廠準確度為1.5%，在實際工作中下降
到2.5%使用也很難維持，與實物檢驗比對3～5%，嚴重的超過10%。80年代皮帶秤技術不斷進步，
產品更新換代，秤架由單托輥發展到多托輥，有帶平衡重錘和不有帶平衡重錘兩種型式，支點仍然
是十字簧片或刀子刀承連接，配置有皮帶速度傳感器，提出檢驗準確度為1%，有的生產廠甚至自
定為0.5%，在現場使用中能達到1～2%的準確度就很可觀了，人們一方面對皮帶秤隨機精度的要
求越來越高，另一方面注重對檢驗方法的研究與探討。也自產自用地研制了一些皮帶秤模擬載荷檢
驗裝置。80年代中期隨著引進國外技術，推動了我國微機技術在皮帶秤中的應用，皮帶秤的穩定性
和準確度有明顯的提高，出廠準確度標明單托輥秤架為1%，多托輥雙杠桿秤架為0.5%，多托輥懸
浮式秤架為0.25%。也有的標明為0.3～0.5%和0.4%，為了滿足用戶需求有的甚至標出0.125%，安
裝要求必須在水平皮帶上，對皮帶速度也有所限制。
為了促進皮帶秤技術的發展，引進國外先進技術是無可非議，但必須熟悉掌握專業技術領域的
全面信息，具有全新的概念和超前的意識，盲目性、重復性的引進是技術上的一大忌。在皮帶秤及
檢驗技術中我國以國外若干技術起步，甚至在某一階段以局部市場換取一些技術，一度取得了一些
成果。由于外國公司的主觀愿望十分明確，為進入中國市場，他們并沒有轉讓真正的前沿技術，而
是將他們即將換代的成套皮帶秤設備和局部技術實施轉讓，為其原有的皮帶秤及檢驗技術延長其壽
命周期，取得意想不到的效益。不論是美國、日本，還是德國、澳大利亞的產品，都存在上述現象。
二、模擬載荷檢驗技術的發展過程
1、掛碼模擬載荷檢驗
是持續時間最長久、最常見、直到現在仍在廣泛地應用的一種方式，在秤架兩端裝有帶刀承掛
碼點的延伸桿，掛碼鉤載荷標準砝碼對皮帶秤進行靜態、動態檢驗。檢驗結果靜態與動態相差較大，
線性度測試的結果也不盡相同，與實物比對檢驗時常常是將四分之三點作為基準值校準。
2、重錘模擬載荷檢驗
頗有代表性的重錘檢驗是引進日本大和（yamato）制衡株式會社CS-EC系列S1型皮帶秤，兩
組稱重托輥安裝在框式秤架上，由四根吊桿連接到第一杠桿，第一杠桿再將力轉換到第二杠桿，由
拉桿連接到計量杠桿，計量杠桿支點的一端裝有稱重傳感器和可調平衡塊，另一端裝有自動檢驗砝
碼，自檢砝碼托起時計量杠桿受力是平衡的，即左邊等于右邊。當砝碼自動放下時，砝碼的重量使
計量杠桿產生位移，稱重傳感器受力輸出稱重電信號，這種方法是在動態下對累計器本身的自檢。
由于該秤架受力結構復雜，調試難度較大，很多用戶不易接受。經過杠桿比多次轉換，它將皮帶運
行的震動信號產生隔離，傳感器只接受稱重信號，且小量程受力不易損壞，寧波北侖港貿易計量就
是引進該公司的前期產品。日本久保田鐵工（Kubota）株式會社的秤架也類似這種受力結構，用于
寶鋼入廠原料碼頭貿易計量。重錘模擬載荷檢驗與掛碼模擬載荷檢驗比較區別在于計量杠桿上加重
錘不同于在秤架上加砝碼。
3、曲碼模擬載荷檢驗
自動進行靜、動態模擬載荷檢驗皮帶秤的曲碼，是徐州衡器廠生產的專利產品，在北京熱電廠
和鞍鋼礦山公司調軍臺選礦廠有所應用。它是由三根不同重量的標準鐵棒橫放在秤架的上方，兩端
曲輪轉動控制標準鐵棒托起或放在秤架上，可作三個量程點檢驗。盡管檢驗準確度較高，但與轉換
后在計量杠桿上加自動砝碼檢驗和在秤架上人工掛砝檢驗沒有本質上的區別。不同的是將三個不同
的量程點檢驗自動化了。
4、電子模擬載荷檢驗
在稱重傳感器供橋電路的一條臂上并接一個精密的繞線電阻,檢驗時接通,以模擬皮帶上的標準
載荷。成都科學儀器廠生產的GGP-50皮帶秤和引進美國拉姆齊（Ramsey）工程公司的皮帶秤均采
用這種帶電信號模擬載荷檢驗方法。電子模擬載荷檢驗與其他模擬載荷檢驗方法相比較，美國拉姆
齊工程公司認為這種方法最簡單、重復性最好、準確度最高。筆者認為仍然是對累計器本身隨機誤
差的自檢，連稱重傳感器彈性體受力形變的因素都沒有包括，不屬于皮帶秤系統動態檢驗，意義不
是很大。
5、鏈條砝碼模擬載荷檢驗
鏈條砝碼是將一段已知重量的鏈條作為標準器具，一根或多根施放在皮帶上，通過稱量段與累
計器顯示累計重量值進行比較修正皮帶秤稱量系數。因皮帶啟動、停止頻繁，對于高速大流量的皮
帶輸送機不適用，操作又不安全，并且需要先在皮帶上放上多根鏈條，然后又取下多根鏈條，這樣
導致搬運不方便從而影響推廣應用。但鏈條砝碼模擬載荷檢驗是率先從皮帶下面模擬載荷檢驗發展
到皮帶上面模擬載荷檢驗，這種方法只是用戶自行檢驗，沒有形成產品。
6、小車砝碼模擬載荷檢驗
小車砝碼分四輪小車和多輪小車兩種型式，有質量固定式和質量增減式兩類，可檢驗皮帶秤系
統的線性度。一種方法是實物檢驗合格后，再用小車砝碼檢驗比對找出累計器的修正系數。另一種
方法是實物檢驗合格后，用小車砝碼的質量的增減來修正。考慮到皮帶秤工作范圍，小車碼能根據
檢驗的需要隨時加減載荷，可完成皮帶秤多點線性檢驗。如南京金杰出科技實業有限公司生產的
ICS-OS-LM小車鏈碼，是一種小車加增砣式鏈碼。一般小車砝碼的車輪比皮帶秤稱重托輥直徑小，
運行中不能同步，在高速皮帶運行中抖動較大，產生稱量結果不穩定，重復性也不好，只適合在低
速皮帶和短皮帶機，稱量準確度要求不高的皮帶秤中使用。
三排鏈碼并列檢驗裝置是首鋼計控室工程技術人員研制而成的，類似小車砝碼結構，不同的是
為了模擬皮帶橫向更接近輸送物料時皮帶張力狀況，由于輪子多摩擦力增大，整個裝置作短了敷蓋
不了多托輥稱量段，作長了搬運十分困難。有的單位采用行車吊放的方法來搬運小車砝碼、三排鏈
碼或滾動鏈碼，這是人們沒有辦法的辦法，只能作為一種嘗試。
7、滾動鏈碼模擬載荷檢驗
嚴格地講應該叫鼓形滾動鏈碼，它是由多個鼓形砝碼連接而成，在我國各行各業廣泛用來檢驗
皮帶秤。國外大多生產皮帶秤廠家也把它作為檢驗皮帶秤的標準器具，所以也叫國際通用標準鏈碼。
我國除皮帶秤生產廠家自行生產外，也有專門生產這種器具的廠家。如浙江余姚通用儀表公司生產
TYLM-Ⅰ型和TYLM-Ⅱ型國際通用標準鏈碼系列產品。滾動鏈碼在運行中與皮帶相對運動，給力
的傳遞過程中帶來附加誤差。滾動鏈碼是按每米重量制作而成，而不是任意每米的重量都相等，所
以要求滾動鏈碼在稱量段上是鼓形砝碼間距的整數倍，并在每次檢驗時滾動鏈碼按要求在皮帶上定
位，鏈碼固定繩如何固定是檢驗皮帶秤重復性的關鍵。如浙江樂清市新亞鏈碼機電有限公司長期生
產BLJ型國際通用標準鏈碼外，還生產配套的自動收卷裝置，既完成了固定繩固定再現狀態，也完
成了滾動鏈碼的自動收放，方便、簡捷、省力，由于是定位檢驗皮帶秤，其重復性比人工布置鏈碼
檢驗高。
滾動鏈碼無論從橫向分析，還是從縱向分析，都是集中載荷與實物相比，在稱量段上的稱重密
度是不相同的。有的專家認為鏈碼只有配合實物后進行鏈碼檢驗，找出修正系數才有意義，而這種
檢驗方法又時常掩蓋了皮帶秤稱量準確度的誤差。當皮帶秤的安裝位置不當，調試不規范，又是在
長皮帶機上，有限長度的滾動鏈碼檢驗則顯得無意義。
筆者曾多次調研用戶，走訪生產廠家和安裝調試人員交談，參加國外專業技術人員的驗收檢驗，
生產廠家的樣機測試，歸納起來滾動鏈碼檢驗與實物檢驗比對，在試驗場地的專用皮帶機上可達
0.5%，在用戶安裝調試較好的在1～1.5%，出現負誤差是不正常的，誤差大小與皮帶長度有密切關
系。如某鋼廠皮帶秤的皮帶周長為226.45米，與實物比對試驗結果為2.115%。筆者在一臺皮帶周
長為135.7米的皮帶秤作實物比對試驗為1.856%，在另一臺皮帶周長為321.31米的皮帶秤作試驗
為1.937%，也就是說這是正常的分布載荷與集中載荷的稱重響應。如某鐵礦在皮帶周長1800米的
皮帶機上安裝的皮帶秤作鏈碼與實物比對試驗誤差高達33%，這就很難分析了。
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、拋質量塊法模擬載荷檢驗（1）拋磚法
將一堆已經稱量的磚塊由人工放在皮帶上，磚塊通過皮帶秤稱量段后再由人工揀起來，通過稱
量段的磚塊總重是多少，皮帶秤累計量就應顯示多少。如有差值，皮帶秤就應重新調整，這就是所
謂的“拋磚法”。
（2）拋袋法
上世紀80年代河南電力科學研究所就依據這個原理把一定重量的物料，分裝成比較等重的若
干袋進行皮帶秤動態檢驗,這就是所謂的“拋袋法”。鞍鋼集團鞍山礦業公司為在不具備料斗秤和實物
檢驗裝置的檢驗條件下，又要進行實物檢驗皮帶秤，便利用“拋袋法”的原理，用編織袋將200噸物
料,按每袋50千克裝成若干袋，利用Ⅲ級標準砝碼在現場檢驗后兩次稱量，兩次復檢。采用多袋數，
多人數，多次復查、檢驗等措施進行實物模擬檢驗。由于“拋磚法”，“拋袋法”工作勞動強度大，并
且十分麻煩，又不安全，只是在迫不得已的情況下進行，因此得不到推廣應用。
（3）小計量法
湖北電力中心試驗研究所推行的一種小計量標定法，并制定了《皮帶秤的運行質量標準及其測
試方法》，不考慮皮帶秤輸送流量多大，分辨率為1kg累計顯示的皮帶秤，采用準確度0.1%的600kg
標準實物；分辨率為2kg累計顯示的皮帶秤，采用1200kg標準實物；分辨率為5kg累計顯示的皮
帶秤，采用3000kg標準實物，搬運到皮帶上通過稱量段進行稱量，結果不得超過0.5%，計算誤差
時考慮皮帶整數圈的零點偏差值。檢驗時物料稱量也是按整數圈進行，筆者參加了安裝在現場的水
平皮帶和傾角皮帶上的皮帶秤，做多次與50多噸物料量的實物比對測試，誤差范圍都在0.5%以內。
這種方法檢驗時間周期短，但人工搬運、稱量標準實物耗勞力，工作較麻煩，很難推廣應用，且仍
然存在空皮帶的問題。
三、循環鏈碼在檢驗中存在的問題分析
循環鏈碼在皮帶秤檢驗技術中到底處于什么樣的位置，它是否能替代實物檢驗，這是人們十分
關注的問題，與滾動鏈碼相比較，循環鏈碼解決了每次檢驗與皮帶接觸的位置能再現，沒有相對運
動產生的摩擦力，沒有擺動、跳動現象，滾動鏈碼是用鋼絲繩或鏈條作牽引固定，循環鏈碼是自身
作牽引固定，比帶自動收卷裝置的滾動鏈碼的穩定性和重復性要高。
循環鏈碼與皮帶同步運行克服了整個鏈條的跳動，與皮帶的摩擦力和滾動鏈碼定位出現的偏
移。現場測試證明循環鏈碼只能檢驗皮帶秤的穩定性和重復性，仍然不能直接檢驗皮帶秤的準確度。
循環鏈碼之所以穩定性好，重復性好的另一個因素源于皮帶秤基本是在恒定載荷中稱重，而不是隨
輸送物料期間時大時小波動載荷中稱重。循環鏈碼模擬載荷與輸送物料的工況相比較，其稱量段上
稱重狀態近似物料輸送，而不是仿真物料輸送，仍然存在一些差異。這個差異的大小是隨皮帶秤安
裝在不同的皮帶上而變化的，秤架的結構不同，差異的大小也不同。國家檢定規程中也沒有明確規
定準確度這項指標，這恰恰是用戶最關心的檢驗指標。
無論是滾動鏈碼、循環鏈碼，還是循環滾動鏈碼都是在空皮帶的狀態下進行檢驗，都存在要用
實物再檢驗的問題，這是問題的關鍵，也是用戶不愿意接受的檢驗方式。新安裝的皮帶秤首次檢定
必須經實物修正后；重新修理后的皮帶秤必須經實物修正后；更換皮帶后的皮帶秤必須經實物修正
后；還有皮帶長期運行皮帶張力產生較大變化的皮帶秤必須經實物修正后，才能由循環鏈碼進行使
用中檢驗，這就是循環鏈碼在皮帶秤檢驗技術中所處于的位置。
循環鏈碼與滾動鏈碼、小車砝碼相比較，不論是從縱向分析，還是從橫向分析，仍然是集中載
荷，不同的是解決了相對運動、摩擦力、牽引力等因素，不是在皮帶載料的狀態下稱重，產生的皮
帶張力變化絕然不同，也產生不了載料時那么大的皮帶張力。調研結果循環鏈碼與實物檢驗比對準
確度的相對誤差，在試驗機上測試的結果為1.23%；在某電廠甲側皮帶秤測試為1.164%；乙測皮帶
秤測試為1.12%；在某電廠甲側皮帶秤測試為-0.64%；乙測皮帶秤測試為1.064%；在長皮帶上的測
試為2.1%；在兩托輥秤架上測試甲側皮帶秤為4.8%；乙側皮帶秤為7.2%；在四托輥懸浮式秤架上
測試超過5%。從調研數據分析結論是：與實物檢驗相比對為正誤差是正常的稱重響應，誤差接近
零或負誤差稱重響應不正常，長皮帶比短皮帶誤差大，兩托輥秤架、懸浮式秤架比雙杠桿秤架的誤
差大。
循環鏈碼每米重量經過稱量段不等于物料經過稱量段的每米重量，稱量中出現正誤差是集中載
荷的特性表征。帶有驅動裝置的循環鏈碼,其目的是試圖解決稱量段既要承受載荷的重力，又要承受
碼塊傳遞或提升的拖動力。驅動裝置能拖動循環鏈碼減少對稱量段的載荷量，與實物檢驗比對準確
度誤差減小。有人認為增加循環鏈碼驅動裝置是為了減少循環鏈碼啟動時對皮帶的磨損，這種認為
不完全對。還有人認為有了驅動裝置，鏈碼若與皮帶速度有了差異兩者就會有了強制性的相對運動，
反而會增加彼此的摩擦，這種片面性的認為是錯誤的。沒有驅動裝置的循環鏈碼是利用皮帶來拖動，
稱量段上承受著鏈碼的重力和拖動力，帶有驅動裝置的循環滾動鏈碼是用變頻器控制驅動裝置的轉
動速度與皮帶速度同步，隨時跟蹤不存在所謂的摩擦。即使有也是微其甚微，況且鏈碼是轉動的。
循環滾動鏈碼的拖動力由驅動裝置自行承擔，稱量段只承受鏈碼的重量，減少鏈碼對稱量段的其它
重力。帶有驅動裝置的循環滾動鏈碼如果重復性、穩定性都在允許誤差范圍內，與實物檢驗比對的
誤差比沒有驅動裝置的循環鏈碼的比對誤差小，設計者的目的就達到了。對某項課題的思維應廣度
地去探討，深度地去研究，不要一知半解或曲解設計者的本意。
四、新型模擬載荷檢驗裝置的研制
雖然循環鏈碼檢驗皮帶秤實現了全自動化，解決了穩定性和重復性檢驗，更新了檢驗皮帶秤重
復性的概念，并沒有解決準確度檢驗的難題。對于JJG195-2002國家計量檢定規程中規定：“建立起
模擬載荷試驗結果與物料試驗結果的對應關系，以便對模擬載荷裝置的結果進行修正”。也就是說
皮帶秤必須經實物檢定合格對循環鏈碼進行修正后，循環鏈碼才能在使用中檢驗。調查結果很多用
戶都沒有按上述方法實行，循環鏈碼不通過修正直接替代實物檢驗皮帶秤，這種不正常現象普遍存
在。為了解決這項檢驗技術的難題，原首鋼總公司計控室工程技術人員也自認為過去設計的循環鏈
碼沒有從根本上解決這項難題，又研制開發了“電子皮帶秤動態校驗裝置”的專利產品，在一條皮帶
上同一位置安裝兩臺皮帶秤架，一臺正常計量，另一臺裝有標準碼塊圈作為檢驗裝置，檢驗時標準
碼塊圈在物料上循環稱量，檢驗前兩臺秤同時校零點，用比對的方法來調整量程值。分析認為，一
是標準碼塊圈加在日常輸送的物料上改變了輸送工況，標準碼塊圈稱量后移至上方能否完全保持不
粘物料；二是兩臺皮帶秤能否做到同時稱量物料時稱量結果完全一致。
將每米標準質量的砝碼經過稱量段皮帶秤顯示標準重量的累計量卻與實物檢定結果相差甚遠，
而且每臺秤安裝的皮帶不同誤差系數也不盡相同，那么這種每米重量的質量砝碼還存在多大意義，
任何一條非標準重量的砝碼都能完成這種檢驗。換句話說皮帶秤不能直接顯示鏈碼每米重量的標準
質量，即稱重累計量。那么這種標準砝碼意義不大，所以有人提出實物檢定合格后來修正砝碼的重
量，而不是修正誤差系數也不是沒有道理。將每米標準質量的砝碼經過稱量段皮帶秤直接顯示累計
重量，不通過任何修正，再用標準重量的物料經過稱量段顯示累計的重量值不超過允許誤差范圍，
這種比對檢驗的標準砝碼才有意義。現場試驗證明在空皮帶時鏈碼經過稱量段與皮帶載料時鏈碼經
過稱量段比對誤差為1.506%。
為了進一步推動皮帶秤模擬載荷檢驗技術的發展,根據用戶對檢驗技術的需求,新型皮帶秤檢驗
裝置就是依據以上試驗結果研制開發的。其特點是：在皮帶機輸送物料過程中進行動態檢驗，無需
實物檢定修正直接達到替代實物檢驗的目的。其方法為采用PLC控制技術在安裝皮帶秤的皮帶機
上，讓皮帶在輸料過程中自動建立一段空皮帶，與此同時與空段等長的標準鏈碼自動地施放在皮帶
空段進入稱量段稱重，當鏈碼離開稱量段，收放裝置自動將鏈碼收起，不改變日常稱量狀態。形成
了“物料－標準鏈碼－物料”的檢驗模式，改變了常規的模擬載荷檢驗裝置（小車砝碼、滾動鏈碼、
循環鏈碼、循環滾動鏈碼）“空皮帶－標準鏈碼－空皮帶”的檢驗模式。提高了皮帶秤模擬載荷檢驗
技術的置信率，操作方便、簡捷，檢驗時間短適用性強。目前已完成了在試驗場地的模擬試驗，進
一步作高速采樣，控制應用性技術測試，它的研制成功使皮帶秤模擬載荷檢驗技術走向一個新的階
段。
