1 概述

　　定量皮帶秤是位于工藝過程前后兩個連接點之間的一個獨立設備，用于監視或控制固體物料的流量。根據固體物料品種、流動性、含水量的不同，通常會采用敞開式或封閉式的設計結構。

　　敞開式定量皮帶秤適用于塊狀、粒狀及流動性稍差的粉狀物料，其結構見圖1，從定量皮帶秤上方的料倉或給料機來的物料經過圖中進料斗3，下到定量皮帶秤的皮帶面上，再從皮帶頭尾部卸料。因為定量皮帶秤的長度通常很短，所以皮帶輸送機大都采用平皮帶，如果物料含水量低，堆積角很小，物料很容易從皮帶側邊泄漏。而物料沿皮帶輸送時不泄漏是確保準確稱量的關鍵，為此常常在皮帶面上裝有擋料裙板2，起密封擋料的作用，擋料裙板是通過“Г”形立柱1固定在整機的縱梁上，在與皮帶的接觸面上是靠固定在擋料裙板的柔性橡膠帶密封的。當物料含水量較高、堆積角較大時，也可不用擋料裙板。由于物料輸送過程的狀態可以從定量皮帶秤的敞開部分了解到，作為稱量部件的稱量托輥和稱重傳感器也容易觀察，所以方便用戶的操作、維護和管理。

　　圖1  敞開式定量皮帶秤的結構

　　1-“Г”形立柱；2-擋料裙板；3-進料斗

　　封閉式定量皮帶秤適用于流動性好、含水量低的粉狀物料，其結構見圖2，與敞開式定量皮帶秤的結構不同的是定量皮帶秤的整體全部封閉，使定量皮帶秤物料輸送過程中產生的粉塵不致擴散到其封閉蓋板2之外，因此可控制粉塵和防止環境污染。此時定量皮帶秤的皮帶多采用環形波紋擋邊皮帶，以防止粉狀物料從皮帶側邊泄漏。但由于其結構是全封閉的，殼體之內的部分觀察不到，會給操作、維護和管理帶來一些不方便。

　　圖2  封閉式定量皮帶秤的結構

　　1-進料斗；2-封閉蓋板；3-頭部外罩

　　近年來，國內一些定量皮帶秤廠家還生產還推出了一種半封閉式定量皮帶秤，也可以像封閉式定量皮帶秤一樣用于流動性好、含水量低的粉狀物料。它的結構介乎于敞開式和封閉式定量皮帶秤之間，既不是完全敞開，又不是完全封閉。半封閉式結構一方面節省了投資，另一方面查看定量皮帶秤的運行更直接了，秤架部分的管理和維護也更方便了。

　　本文將介紹半封閉式定量皮帶秤的結構、設計要點及應用實例。

　　2 半封閉式定量皮帶秤的結構及設計要點

　　2.1 結構

　　圖3是半封閉式定量皮帶秤的外觀照片，圖中可以清晰地看到環形波紋擋邊皮帶5，所謂封閉式外殼是罩在環形波紋擋邊皮帶的上方的半封閉罩4，其寬度約比環形波紋擋邊皮帶窄150~200mm，半封閉罩上的檢修觀察孔蓋板3可以打開，以觀察物料流動情況。

　　圖3  半封閉式定量皮帶秤的結構

　　1-進料斗；2-給料閘板調節手輪；3-檢修觀察孔蓋板；4-半封閉罩；

　　5-環形波紋擋邊皮帶；6-頭部外罩

　　由于是半封閉式，皮帶下方的托輥、秤架及稱重傳感器、尾部滾筒都可以看得清清楚楚，而如果是封閉式定量皮帶秤，這些部位全部罩在外殼之內，不打開外殼，平時什么也看不到，而且這些部件的工作環境較差，粉狀物料輸送過程中產生的粉塵都積聚在封閉蓋板的內部無法擴散，有可能造成托輥或滾筒的軸承進灰或秤架積塵。

　　與全封閉式不同的是，半封閉罩是通過不斷運動的皮帶實現密封的，而這兩者之間有可能存在縫隙，因而也存在物料泄漏的可能性，如果泄漏量少還沒有關系，還有環形波紋擋邊皮帶可以抵擋，但如果大量泄漏，就會影響定量皮帶秤的正常運行。

　　2.2 設計要點

　　2.2.1 半封閉罩的固定

　　半封閉罩的尾部可以與進料斗連成一體，頭部可以與頭部外罩連成一體，但中間部位仍需要支撐，因此可通過“Г”形立柱固定在整機的縱梁上。

　　2.2.2 半封閉罩與皮帶之間的密封

　　半封閉罩是由剛性構件組成，其兩側豎直面的下端不應該直接與皮帶接觸，這就像敞開式結構的擋料裙板一樣，它也需要靠固定在半封閉罩兩側豎直鋼板面下端的柔性橡膠帶密封。

　　2.2.3 托輥間距

　　當皮帶上的負荷較重時，如果托輥間距較大，則兩組托輥的中部皮帶的下垂量較大，有可能使皮帶與半封閉罩下端的柔性橡膠帶存在大的間隙，粉狀物料就有可能從縫隙中泄漏。所以對流動性特別好容易產生噴涌的物料，托輥間距應適當縮小。

　　2.2.4 環形波紋擋邊皮帶

　　通常半封閉式定量皮帶秤應配環形波紋擋邊皮帶，但當半封閉罩與皮帶之間的密封做得比較好時，也可采用普通環行皮帶。因為密封較好，物料不會從密封處漏出，即使有少量泄漏，也會隨皮帶運行到下料口卸料，而不會從皮帶側邊流淌出去。

　　2.2.5 輔助設施

　　根據現場操作條件的差異，可以選擇一些輔助設施，如插棒閥、擋料鏈條、緩沖板、沉降室、排氣管道等等，以保證定量皮帶秤正常穩定運行。

　　3 半封閉式定量皮帶秤的應用實例

　　3.1 湘潭鋼鐵公司石灰石配料

　　湘潭鋼鐵公司燒結礦配料過程中的石灰石配料原采用螺旋秤，由于零點變化大、控制精度低、穩定性差、稱重傳感器損壞率高，不能滿足生產工藝要求，故改用湖南長沙湘計自控系統公司提供的半封閉式定量皮帶秤，系統構成見圖4。

　　圖4  湘潭鋼鐵公司石灰石配料用的半封閉式定量皮帶秤

　　1-頭部外罩；2-半封閉罩；3-星型給料機；4-環形波紋擋邊皮帶；5-稱重傳感器

　　生石灰即CaO，遇水將反應生成熟石灰氫氧化鈣Ca(OH)2，所以含水量極低，流動性很好，通常需要采用密封設備輸送，如果發生泄漏，將污染環境并可能對操作人員產生傷害。湘鋼在工藝設備料倉之下，安裝有預給料機——星型給料機3，在星型給料機出料口與皮帶之間設置了整體式半封閉罩2，皮帶為環形波紋擋邊皮帶4，因下游設備時消化器中產生的蒸汽會進入皮帶秤的半封閉罩內，為使蒸汽及時排除，在頭部外罩1的頂部安裝了排氣管。

　　半封閉式定量皮帶秤投入運行后，計量過程穩定準確，零點變化較小，取得了令人滿意的使用效果，在柳鋼、新冶鋼等現場也得到推廣使用。

　　3.2 云銅鋅業焙砂計量和定量控制

　　在云銅鋅業股份有限公司濕法煉鋅浸出工序中，原料焙砂計量和定量控制原使用的敞開式定量皮帶秤，由于設備已運行多年，焙砂泄漏嚴重，現場粉塵彌漫，物料計量不準且無法實現自動控制定量給料，需要更換定量皮帶秤。原料焙砂來自沸騰焙燒爐，含水量很低，流動性非常好。但由于物料中混有收塵用的小鋼球，無法使用類似星型給料機之類的預給料機，僅安裝了一臺插板閥。

　　我院請某生產定量給料設備廠家根據現場條件專門定制了一臺半封閉式定量皮帶秤（見圖5）。由于沒有預給料機，為了能控制焙砂的流量，在現有料倉插板閥的下方。加裝了插棒閥3，插棒閥由上排5根、下排6根上下兩排插棒交錯組成。圖5中插棒閥下方的三條傾斜的虛線為高度依次降低的緩沖板，設計意圖是讓原來垂直給料溜槽變成傾斜給料溜槽，物料通過緩沖板后以傾斜溜槽下料的方式落到裙邊皮帶上，再通過加裝橡膠擋板的半密封罩1對物料進行整形，然后再通過密封罩內物料層高度調整裝置控制物料向出料口運行。下料口下方是一排密集的緩沖托輥，再經過一個托輥過渡就是秤架2，秤架為單托輥直接承重式，雙稱重傳感器，托輥間距為500mm。皮帶為環形波紋擋邊皮帶4，密封罩沒有采用罩在整個定量皮帶秤的外面的全密封式，而只是罩在皮帶之上的半密封形式，每邊距波紋擋邊約70mm。由于皮帶寬度為800mm，再去掉波紋擋邊占去的寬度，所以密封罩的寬度約540mm。密封罩為鋼板材質，為了使皮帶接觸處密封及減少磨擦，又用螺栓固定一條約10mm厚的膠帶。定量皮帶秤設計最大帶速為0.2m/s，最大輸送量50t/h。

　　圖5  定量皮帶秤設計示意圖

　　1-半密封罩；2-稱量托輥；3-插棒閥；4-環形波紋擋邊皮帶

　　設備安裝就位后試運行，很快就暴露出以下問題：

　　1）當遇到料倉內焙砂傾瀉時，往往一瞬間數十公斤甚至更多的焙砂從半密封罩的密封膠帶與皮帶的縫隙處涌出，并翻過環形波紋擋邊皮帶泄漏到機架及地面上；

　　2）緩沖托輥處由于托輥密集安裝，托輥間距小于100mm，皮帶下垂量很小，基本沒有物料泄漏。而緩沖托輥之后的托輥間距為500mm，由于皮帶上物料荷載大（約69.4kg/m），在2個托輥中間部位的皮帶下陷約2~3mm，大量的焙砂就從這一部位噴涌而出；

　　3）皮帶跑偏嚴重，雖反復調整尾部滾筒附近兩側的張緊螺栓也無濟于事。皮帶跑偏可能有機械方面的原因，但由于跑偏往往在瞬間發生，推測可能與物料噴涌時的沖擊力有關，由于我們采用的是半密封結構，而半密封罩位于皮帶之上，且固定在機架上，所以當皮帶嚴重跑偏時，就將波紋擋邊皮帶壓在半密封罩下，卡死皮帶，造成停機。

　　經過研究并反復試驗采用了以下改造方案：

　　1）在料倉下方增設加長（長度約1.4m）的沉降室，高度在現有密封罩上再加高200mm，沉降室內又從頂部往下加掛數排鏈條阻擋噴涌焙砂的快速流動，在沉降室出口處設出料高度調節裝置。這種加長的物料整形裝置和出料高度調節裝置，能使倉內傾瀉下來的物料在緩沖整形的同時，增大了物料與皮帶、鏈條及密封罩之間的摩擦力，使傾瀉下來的物料沖擊力被物料整形裝置吸收，在皮帶上形成低速穩定的物料流，最后是靠皮帶摩擦作用力帶動從出料口排出。

　　2）由于沉降室加長，將秤架往卸料口方向后移1m。

　　3）為了減少托輥間距中部的皮帶下垂量，在所有托輥間距500mm的中間部位增加一組托輥，使托輥間距減少到250mm。

　　4）密封罩的密封原來是靠10mm寬的厚膠帶直接壓在輸送皮帶上，密封效果較差，后改為厚膠帶加薄軟膠帶密封（由于薄軟膠帶磨損很快，又改為收塵用的帆布濾袋），效果較好。

　　5）一開始皮帶嚴重跑偏是主要矛盾，在皮帶跑偏還未找到徹底的解決辦法的情況下，為防止皮帶跑偏時環形波紋擋邊皮帶壓在半密封罩下，造成卡死皮帶的停機事故，就將皮帶的波紋擋邊部分切掉，成為普通的平皮帶。由于半密封罩密封性能提高，泄漏的物料極少，所以沒有環形波紋擋邊的皮帶也不會造成物料從皮帶兩側泄漏。

　　6）為解決皮帶跑偏，在尾部滾筒下方和頭部滾筒上方皮帶兩側各加裝4套強力糾偏裝置，使用效果非常好。

　　采用這些措施后的定量皮帶秤見圖6。

　　圖6  改造后的定量皮帶秤

　　1-半密封罩；2-新加沉降室；3-原有料倉；4-原有閘板閥；5-插棒閥；6-密封罩的密封膠帶；

　　7-強力糾偏裝置；8-新加托輥；9-秤架的稱重傳感器接線盒

　　4 結束語

　　流動性好、含水量低的粉狀物料的計量和定量配料一直是困擾用戶的難題，而采用半封閉式定量皮帶秤或許是一個性能價格比好的選擇。