1 前言
據(jù)資料記載，我國(guó)最早的衡器出現(xiàn)在夏朝(公元前 2033年-公元前1562年)，夏朝是中國(guó)第一個(gè)王朝，開始有了貨幣，建立了賦稅制度，也出現(xiàn)了金屬器具。現(xiàn)在分析貨幣是用于商品交易，賦稅制度需要繳納一定數(shù)量的農(nóng)作物，應(yīng)該已經(jīng)使用了衡器。《史記·夏本記》有：禹“身為度，稱以出”，這說(shuō)明了大禹治水時(shí)不但經(jīng)過(guò)丈量，而且在丈量的過(guò)程中還有一個(gè)統(tǒng)一的長(zhǎng)度和重量標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的衡器-銅環(huán)權(quán)(1、木衡桿；2、銅盤；3、環(huán)權(quán))
目前發(fā)現(xiàn)時(shí)代最早的完整衡器實(shí)物，應(yīng)該是1959年在長(zhǎng)沙左家公山出土的一套戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的衡器-銅環(huán)權(quán)(圖1)。這套衡器為公元前四世紀(jì)到三世紀(jì)的制品，他包括一件木衡桿和九枚環(huán)狀銅權(quán)。木衡桿上沒(méi)有刻度，正中央有提紐，兩邊各掛一個(gè)銅盤，使用方法類似今天的等臂天平，通過(guò)增減環(huán)權(quán)來(lái)稱出被稱物品的重量。秤桿由木衡桿和兩個(gè)銅盤組成,木桿呈扁條狀,長(zhǎng)27cm，中間一孔，穿絲線為提紐。銅盤直徑40mm，邊緣有4個(gè)對(duì)稱小孔，穿絲線后分別系于秤桿兩端，成提紐天平。環(huán)權(quán)共9枚，自小至大重量為0.6g、1.2g、2.1g、4.6g、8g、15.6g、31.3g、61.82g、125g，這是非常難得的一組古代成套衡器。
雖然我們擁有悠久的衡器歷史，但作為現(xiàn)代衡器來(lái)說(shuō)，由于工業(yè)發(fā)展滯后，起步也實(shí)在是太晚了。據(jù)資料介紹，我國(guó)于1918年出現(xiàn)了修理外國(guó)臺(tái)秤的作坊，1922年上海“岑南德記臺(tái)秤修理廠”開始仿造臺(tái)秤，1924年“天津市明權(quán)度量衡廠”成立，從事修理臺(tái)秤業(yè)務(wù)。
解放后，由輕工業(yè)部歸口管理衡器行業(yè)，據(jù)1952年統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)衡器行業(yè)只有15家國(guó)營(yíng)企業(yè)，員工總計(jì)僅有2100多名，200人以上的企業(yè)有長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、南京等度量衡廠，這就是新中國(guó)衡器行業(yè)起步時(shí)僅有的基礎(chǔ)。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，從五十年代末到六十年代中期新建了一批有一定規(guī)模的衡器廠，衡器行業(yè)才有了一個(gè)基礎(chǔ)。從六十年代開始，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造大型、專用衡器，衡器行業(yè)的生產(chǎn)也上了一個(gè)臺(tái)階。
解放前及解放后的前幾年，我國(guó)的衡器業(yè)在皮帶秤這一塊完全是空白，五十年代中期開始，我國(guó)才有了國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)機(jī)械式皮帶秤。
本文主要回顧國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的發(fā)展歷史，但電子皮帶秤是在機(jī)械式皮帶秤和機(jī)電結(jié)合式皮帶秤的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此將首先介紹國(guó)產(chǎn)機(jī)械式皮帶秤和機(jī)電結(jié)合式皮帶秤的發(fā)展。為了使本文內(nèi)容盡量真實(shí)反映歷史，作者向很多經(jīng)歷過(guò)這段歷史的老同志了解，他們熱情地介紹了很多當(dāng)時(shí)的研制過(guò)程和細(xì)節(jié)，有的老同志還寄來(lái)多達(dá)十幾頁(yè)的書面材料，這些老同志的認(rèn)真和負(fù)責(zé)態(tài)度使作者深受感動(dòng)，為此向他們表達(dá)真誠(chéng)的謝意！
2、國(guó)產(chǎn)機(jī)械式皮帶秤
1954年，遼寧沈陽(yáng)衡器廠試制了國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)梅里克型GL機(jī)械滾輪式皮帶秤；隨后，遼寧大連衡器廠、江蘇徐州衡器廠、山西長(zhǎng)治衡器廠也陸續(xù)生產(chǎn)PGL滾輪式皮帶秤。由于這兩種型號(hào)的機(jī)械滾輪式皮帶秤對(duì)設(shè)計(jì)選用提出了較多的限制條件，比如皮帶輸送機(jī)的總長(zhǎng)度最短不小于13m，最長(zhǎng)不大于100m(GL型110m)；皮帶速度范圍0.1-1.6m/s(GL型0.3-2.0 m/s)；不能用于皮帶輸送機(jī)斷面有凹弧段、有移動(dòng)式卸料小車的場(chǎng)合；皮帶上每米物料量的負(fù)荷要求大于一定值(如皮帶寬度650mm 以下每米物料量的負(fù)荷應(yīng)大于8kg)；物料瞬時(shí)流量大部分時(shí)間(85%以上)在50%-100%范圍內(nèi)才能保證1%的稱量精確度。再加上因機(jī)械磨損造成的維護(hù)量大、信號(hào)不能遠(yuǎn)傳、實(shí)際使用精確度低等原因，應(yīng)用范圍非常有限。但是，我們也不應(yīng)低估國(guó)產(chǎn)機(jī)械滾輪式皮帶秤的歷史地位，因?yàn)檎菣C(jī)械滾輪式皮帶秤的生產(chǎn)和使用，使我國(guó)有了第一批了解皮帶秤工作原理、應(yīng)用范圍、安裝調(diào)試要求、現(xiàn)場(chǎng)檢定的技術(shù)人員，同時(shí)，這也為電子皮帶秤日后的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。圖2為國(guó)產(chǎn)機(jī)械滾輪式皮帶秤結(jié)構(gòu)圖。
圖2 國(guó)產(chǎn)機(jī)械滾輪式皮帶秤結(jié)構(gòu)圖
到1979年，由當(dāng)時(shí)的旅大市標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量管理局起草，經(jīng)國(guó)家計(jì)量總局批準(zhǔn)，發(fā)布了《滾輪式皮帶秤試行檢定規(guī)程》,并于1980年5月1日起試行，這是我國(guó)第一份有關(guān)皮帶秤的規(guī)程。
3、一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品-機(jī)電結(jié)合式皮帶秤
由于生產(chǎn)過(guò)程不僅需要物料進(jìn)行計(jì)量，在一些環(huán)節(jié)還需要對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行自動(dòng)控制，以維持流量的恒定；這就需要物料的瞬時(shí)流量是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，例如電信號(hào)或氣動(dòng)信號(hào)。而純機(jī)械式皮帶秤無(wú)法提供這類信號(hào)。這時(shí)國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一種磅秤整機(jī)稱重式電子皮帶秤，他將一條輸送物料的短皮帶輸送機(jī)的整體放在磅秤上，當(dāng)短皮帶輸送機(jī)上沒(méi)有物料時(shí)，進(jìn)行磅秤的調(diào)零，使磅秤的標(biāo)尺處于水平位置；當(dāng)短皮帶輸送機(jī)上有物料時(shí)，磅秤的標(biāo)尺離開水平位置向上移動(dòng)，測(cè)量標(biāo)尺的位移或受力，就可以得到物料的瞬時(shí)流量信號(hào)。
在南京鋼鐵廠等單位1966年11月內(nèi)部印刷的資料“黃鐵礦燒渣綜合利用中溫氯化法半工業(yè)性試驗(yàn)報(bào)告”中，介紹了沸騰爐料量計(jì)量及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的試驗(yàn)及應(yīng)用情況。如圖3所示，短皮帶輸送機(jī)是放在磅秤臺(tái)面上，磅秤的標(biāo)尺左端壓上重碼，使標(biāo)尺處于較低的位置；在標(biāo)尺的右端裝有差動(dòng)變壓器，其線圈繞組是固定在一個(gè)底座上，而鐵芯則隨標(biāo)尺的位移而上下移動(dòng)。當(dāng)短皮帶輸送機(jī)上無(wú)料時(shí)，將標(biāo)尺的位置調(diào)整到使鐵芯位于線圈繞組的中間，差動(dòng)電勢(shì)信號(hào)輸出為零；當(dāng)短皮帶輸送機(jī)上有料時(shí)，標(biāo)尺的位置將上移，鐵芯偏離線圈繞組的中間位置，產(chǎn)生差動(dòng)電勢(shì)信號(hào)輸出；短皮帶輸送機(jī)上物料越多，差動(dòng)電勢(shì)信號(hào)輸出越大。為了改善差動(dòng)電勢(shì)信號(hào)輸出的線性度及調(diào)整量程，在標(biāo)尺上增加了彈簧，使用初期最大量程為2t/h，后加粗彈簧，量程增大到3t/h，如果需要還可再加大到5t/h。差動(dòng)電勢(shì)信號(hào)輸出送至ECY型電子差動(dòng)儀顯示，然后通過(guò)調(diào)節(jié)使其控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)料量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
圖3 磅秤整機(jī)稱重式電子皮帶秤
1、重碼；2、彈簧；3、阻尼罐；4、短皮帶輸送機(jī)；5、磅秤臺(tái)面；6、鐵芯；7、線圈繞組；8、標(biāo)尺
上世紀(jì)六十年代末，南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院在廣東石箓銅礦離析窯窯尾混合料自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了計(jì)量系統(tǒng)，短皮帶輸送機(jī)是放在磅秤臺(tái)面上，磅秤的標(biāo)尺可上下移動(dòng)的一端與氣動(dòng)單元組合儀表的QBC-200差壓變送器的推桿相連，這樣短皮帶輸送機(jī)上物料的多少可以轉(zhuǎn)換成差壓變送器的推桿受力的大小，從而輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的氣動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算和氣/電轉(zhuǎn)換，通過(guò)可控硅電壓調(diào)整器控制作為給料機(jī)的電振機(jī)的給料量，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。其資料介紹，磅秤最大秤量為500kg，而物料量的最大載荷只有25kg，相當(dāng)于最大秤量的1/20。
江蘇蘇州望亭電廠上世紀(jì)五十年代建廠時(shí)使用了機(jī)械式皮帶秤(據(jù)介紹稱量托輥共有8組)，在使用近20年后改裝成機(jī)電結(jié)合式皮帶秤，用DDZ-II型變送器測(cè)力，在電子式二次儀表中顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)12 次實(shí)物試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，平均誤差為0.84%。
4、國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤
4.1 稱重傳感器
1936年-1938年，美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院教授E.Simmons(西蒙斯)和麻省理工學(xué)院教授A.Ruge(魯奇)分別同時(shí)研制出粘貼型紙基絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)，由美國(guó)BLH公司專利生產(chǎn)。BLH公司和Revere公司利用上述電阻應(yīng)變計(jì)研制出的應(yīng)變式稱重傳感器，用于工程測(cè)力和稱重計(jì)量，成為應(yīng)變式稱重傳感器的創(chuàng)始者。第一臺(tái)應(yīng)變式載荷傳感器的問(wèn)世是1940年，50年代國(guó)外才有了較多的工業(yè)應(yīng)用。據(jù)了解，中國(guó)航天科技集團(tuán)702所等單位從1957年開始研制，1958年開始生產(chǎn)應(yīng)變式稱重傳感器，最早的應(yīng)變式稱重傳感器非常簡(jiǎn)單，甚至連溫度補(bǔ)償也沒(méi)有，但畢竟我國(guó)科技人員已經(jīng)走出了關(guān)鍵的第一步，也為國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的研制準(zhǔn)備了必要的條件。
4.2 六十年代-國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的研制階段
1964年，國(guó)家科委在北京組織召開起重運(yùn)輸機(jī)械十年發(fā)展規(guī)劃，會(huì)議討論了在物料輸送由包裝運(yùn)輸向散裝運(yùn)輸發(fā)展的趨勢(shì)下，需解決皮帶輸送機(jī)如何在輸送物料時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)量這一課題。因此要求研發(fā)電子皮帶秤，并將這一任務(wù)交由北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所承擔(dān)；當(dāng)年一機(jī)部重礦局正式將該項(xiàng)目作為局管重點(diǎn)課題，下達(dá)北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所，并成立了由孫邦杰、鄭時(shí)聲、周天恩、鄭齊信等組成的課題組。在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)電子皮帶秤樣機(jī)和相關(guān)資料的條件下，課題組依靠以往測(cè)試工作的經(jīng)驗(yàn)積累，參考機(jī)械皮帶秤的工作原理，初步選定的技術(shù)方案如下(見圖4)：
①力傳遞系統(tǒng)：軸承作杠桿支點(diǎn)的單托輥式秤架，可調(diào)整砝碼平衡皮重；
②測(cè)力元件：箔式應(yīng)變片測(cè)力傳感器；
③測(cè)速元件：永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)；
④信號(hào)放大：晶體管差分放大電路；
⑤積算電路：電壓/頻率轉(zhuǎn)換后由步進(jìn)脈沖計(jì)數(shù)器累計(jì)積算。
圖4 國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)電子皮帶秤的技術(shù)方案
1965年，課題組在首鋼燒結(jié)廠配料車間進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)采用的物料試驗(yàn)方法是“托盤法”(即用恒定長(zhǎng)度的托盤從皮帶輸送機(jī)上取出皮帶上恒定長(zhǎng)度的物料進(jìn)行稱重，由此推算出物料的瞬時(shí)流量與顯示的瞬時(shí)流量進(jìn)行比對(duì))。
六十年代，新產(chǎn)品的研制要“走出去，廠所結(jié)合”，按國(guó)家儀表總局的行業(yè)規(guī)劃，安排營(yíng)口儀器三廠為電子皮帶秤的歸口生產(chǎn)廠。1966年初，北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所派5位工程技術(shù)人員到營(yíng)口儀器三廠搞三結(jié)合研制；因文化大革命開始，北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所仍留下2人在極其困難的條件下堅(jiān)持工作，1967年初完成樣機(jī)試制任務(wù)，樣機(jī)隨即在吉林長(zhǎng)春第一汽車廠自備電廠輸煤系統(tǒng)安裝、調(diào)試、試運(yùn)行。所稱量物料為破碎后的燃料煤，最大輸送量100t/h；皮帶寬度650mm；皮帶速度1.6m/s；皮帶輸送機(jī)傾角15°-16°；皮帶長(zhǎng)度80m左右。
試運(yùn)行過(guò)程中，采用0.1%精確度的機(jī)械軌道衡稱量燃煤，然后卸在經(jīng)清掃過(guò)的煤倉(cāng)內(nèi)，再經(jīng)過(guò)電子皮帶秤計(jì)量，從而考核其精確度和穩(wěn)定性。通過(guò)約一個(gè)月的試運(yùn)行，證明這臺(tái)樣機(jī)基本成功，稱量精確度在1%左右。1967年二季度，在長(zhǎng)春舉行電子皮帶秤樣機(jī)試運(yùn)行鑒定會(huì)，鑒定會(huì)由國(guó)家儀表總局主持，國(guó)家儀表總局、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、遼寧省儀表公司組成鑒定領(lǐng)導(dǎo)小組，參加會(huì)議的有冶金部、煤炭部、化工部、糧食部、電力部、交通部等領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)使用部門及科研、設(shè)計(jì)單位。會(huì)議認(rèn)為，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電子皮帶秤樣機(jī)的產(chǎn)生開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)電子稱重的第一步，實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品性能基本達(dá)到要求。
隨后產(chǎn)品由營(yíng)口儀器三廠生產(chǎn)，早期的型號(hào)為DZCB-2(后改為 DZCB-2A)。1969年，北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所與上海華東電子儀器廠合作研發(fā)配料用電子皮帶秤系統(tǒng)，用戶為廣東韶關(guān)凡口鉛鋅礦選礦廠，系統(tǒng)由電子皮帶秤、DDZ-II型單元組合儀表、直流調(diào)速電機(jī)等組成，通過(guò)調(diào)整皮帶速度維持物料量的恒定。該設(shè)備1970年用于南京梅山9424工程焦化、燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程的物料配料，1971年用于上海冶煉廠援助阿爾巴尼亞工程的物料配料。稍后，華東電子儀器廠開始生產(chǎn)計(jì)量用電子皮帶秤，早期的型號(hào)為DCB-I。
稍晚一點(diǎn)，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所柯毓林、肖衍雄研制的電子皮帶秤交由上海衡器廠生產(chǎn)，早期的型號(hào)為 DBC-I。六十年代末期，國(guó)內(nèi)只有營(yíng)口儀器三廠、上海華東電子儀器廠、上海衡器廠這三家生產(chǎn)電子皮帶秤。
這一時(shí)期的秤架結(jié)構(gòu)單一，均為帶平衡重的單托輥秤架，制作較為粗糙，配用的稱重傳感器為簡(jiǎn)單的圓柱形，精確度僅能達(dá)到0.5%，可靠性、穩(wěn)定性均較差，累計(jì)器為以鍺晶體管和電磁機(jī)械計(jì)數(shù)器為主要元件的儀表，溫漂、零漂嚴(yán)重，晶體管等元件極易損壞，電磁機(jī)械計(jì)數(shù)器容易卡字，使用壽命短，因此應(yīng)用不盡人意。但我們畢竟邁出了第一步，有了自己的電子皮帶秤產(chǎn)品，也誕生了第一批從事電子皮帶秤科研、生產(chǎn)及應(yīng)用的人才隊(duì)伍。
4.3 七十年代-國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的起步階段
六十年代國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)電子皮帶秤研制成功之后，七十年代電子皮帶秤開始真正應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)，并先后開始新型秤架結(jié)構(gòu)的研制和國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電子皮帶秤的統(tǒng)一設(shè)計(jì)。
1971年，鞍山礦山設(shè)計(jì)院(現(xiàn)鞍山黑色礦山設(shè)計(jì)研究院)孫慶和先生、首鋼燒結(jié)廠楊志錄先生等組成的三結(jié)合試驗(yàn)小組，在首鋼燒結(jié)廠進(jìn)行了配料過(guò)程電子皮帶秤計(jì)量及自動(dòng)調(diào)節(jié)的試驗(yàn)工作，他們先后研制出采用十字簧片支點(diǎn)的帶平衡重的單托輥單杠桿秤架、懸臂式秤架、整機(jī)式秤架，包括調(diào)節(jié)器在內(nèi)的二次儀表采用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)單元組合儀表 DDZ-II型儀表的mV放大器、單針指示儀、比例積算器、調(diào)節(jié)器。1971年11月實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱量，1972年4月配料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行，懸臂式秤架于1972年6月實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱量，７月配料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行，整機(jī)式秤架1980年投入運(yùn)行。圖5為首鋼燒結(jié)廠單托輥單杠桿秤架在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行照片。
圖5 首鋼燒結(jié)廠單托輥單杠桿秤架在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行照片
1972年，遼寧水泥自動(dòng)化所孫秉禮先生(后調(diào)到合肥水泥研究設(shè)計(jì)院)針對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中磨機(jī)配料自動(dòng)化，設(shè)計(jì)了由懸臂式秤架組成的恒速定量給料秤，首先應(yīng)用于解放軍6006水泥廠磨頭給料計(jì)量，包括調(diào)節(jié)器在內(nèi)的二次儀表采用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)單元組合儀表DDZ-II型儀表的mV放大器、單針指示儀、比例積算器、調(diào)節(jié)器。初期沒(méi)有買到電阻應(yīng)變式稱重傳感器，采用了DDZ-II型儀表的壓力變送器，使用效果不行。后來(lái)買到電阻應(yīng)變式稱重傳感器，實(shí)驗(yàn)效果才比較滿意。1976年，孫秉禮先生改進(jìn)后的懸臂式秤架在天津市水泥廠投運(yùn)，這一次的改進(jìn)包括采用扁鋼組成穩(wěn)固的剛性框架結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了簧片支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，采用擺線減速電機(jī)代替齒輪減速電機(jī)，改動(dòng)了環(huán)形皮帶的拆裝方式及深入研究了電振給料機(jī)的控制特性，從而使秤體總重從340kg減少到260kg，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，計(jì)量及控制精確度提高。后來(lái)該項(xiàng)成果先后轉(zhuǎn)讓給湘鄉(xiāng)無(wú)線電廠、無(wú)錫計(jì)算機(jī)廠(后為無(wú)錫建材電子設(shè)備廠)生產(chǎn)。
1978年起，孫秉禮先生又開始研制調(diào)速定量給料秤，即定量給料秤本身的速度不再是恒定的，而是根據(jù)物料量的多少而調(diào)速的。
1974年，一機(jī)部組織了儀表行業(yè)質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)了電子皮帶秤生產(chǎn)及使用中的一些主要問(wèn)題。1975年4月起，由上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所牽頭，成都科學(xué)儀器廠、營(yíng)口儀器三廠、華東電子儀器廠參加組成了一機(jī)部電子皮帶秤聯(lián)合設(shè)計(jì)組，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)研和設(shè)計(jì)，產(chǎn)品型號(hào)為GGP-10，要求該產(chǎn)品“五統(tǒng)一”，即規(guī)格型號(hào)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法、安裝尺寸、易損部件五個(gè)方面統(tǒng)一，主要負(fù)責(zé)研制工作的是上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所肖衍雄、顧瑞良。秤架為帶平衡重的單托輥單杠桿秤架，配用0.3%精確度的GZB型稱重傳感器，1976年由成都科學(xué)儀器廠試制了三臺(tái)樣機(jī)，1977年3月開始在廣州氮肥廠安裝調(diào)試及試運(yùn)行，取得了靜態(tài)誤差0.4%，動(dòng)態(tài)掛碼試驗(yàn)0.6%，多根鏈條模擬試驗(yàn)0.6%，物料試驗(yàn)0.6%的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。營(yíng)口儀器三廠也試制了三臺(tái)樣機(jī)，在上海通過(guò)了全性能考核。1978年5月，由一機(jī)部主持在成都召開了“GGP-10電子皮帶秤產(chǎn)品全國(guó)鑒定會(huì)”，會(huì)后一機(jī)部要求GGP-10電子皮帶秤投入批量生產(chǎn)。
1979年，長(zhǎng)沙黑色礦山設(shè)計(jì)研究院劉玉松、李登濤先生為首的技術(shù)人員與湘潭鋼鐵廠計(jì)量所合作，研制一臺(tái)雙杠桿多托輥電子皮帶秤(秤架結(jié)構(gòu)見圖6)用于湘鋼焦化廠與煉鐵廠之間的焦炭交接計(jì)量，從而開啟了國(guó)產(chǎn)高精確度計(jì)量皮帶秤秤架的研究工作。因?yàn)樵诖酥埃瑖?guó)內(nèi)僅有帶平衡重的單托輥單杠桿秤架、懸臂式秤架這樣兩種秤架結(jié)構(gòu)，均難以用于高精確度計(jì)量皮帶秤，雙杠桿多托輥電子皮帶秤的研制標(biāo)志著高精確度秤架在中國(guó)開始起步。
圖6 國(guó)內(nèi)研制的第一臺(tái)雙杠桿多托輥電子皮帶秤秤架
在單托輥電子皮帶秤使用精確度達(dá)不到要求及現(xiàn)場(chǎng)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行狀況較差的情況下，1979年起，東北電管局技改局、徐州衡器廠、沈陽(yáng)電廠、遼寧電廠、清河電廠等單位聯(lián)合研制JSPC-1型懸臂式計(jì)量用電子皮帶秤，試圖采用單獨(dú)設(shè)置的計(jì)量皮帶機(jī)來(lái)提高電子皮帶秤的使用精確度，該秤曾在電廠應(yīng)用過(guò)一段時(shí)間。
4.4 八十年代-國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的初步發(fā)展階段
七十年代國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤進(jìn)入起步階段之后，八十年代國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤進(jìn)入初步發(fā)展階段，如一批新型電子皮帶秤研制成功、幾套皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置建成、國(guó)外電子皮帶秤生產(chǎn)技術(shù)的全面引進(jìn)和第一批電子皮帶秤標(biāo)準(zhǔn)的制定。
4.4.1 一批新型電子皮帶秤研制成功和皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置建成
1981年11月，冶金部科技辦在湘潭鋼鐵廠召開了“帶寬一米水平安裝多托輥電子皮帶秤”科研成果鑒定會(huì)，該秤采用雙杠桿6托輥秤架(見圖6)，二次儀表采用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)單元組合儀表DDZ-II型儀表的mV放大器、比例積算器、電子電位差計(jì)等組成，鑒定精確度為滿值1%。
但在研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，很多試驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法進(jìn)行；所以長(zhǎng)沙黑色礦山設(shè)計(jì)研究院又與衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠合作，于1981年11月在衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠建成了我國(guó)第一套皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置(見圖7)，并開始試驗(yàn)工作；該裝置由5條送料皮帶機(jī)2條試驗(yàn)皮帶機(jī)、貯料倉(cāng)、稱重料倉(cāng)等組成。試驗(yàn)皮帶機(jī)1為皮帶寬度1000mm的水平皮帶輸送機(jī)；試驗(yàn)皮帶機(jī)2為皮帶寬度800mm、傾角可在0°～18°范圍內(nèi)變化的皮帶輸送機(jī)，皮帶速度也分檔可調(diào)，有0.51、1.1、1.91、3.3m/s四種速度。通過(guò)分料漏斗的切換，可確定是在試驗(yàn)皮帶機(jī)1還是在試驗(yàn)皮帶機(jī)2上進(jìn)行試驗(yàn)。
圖 7 我國(guó)第一套皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置
1982年6月，由湖南省機(jī)械局主持，對(duì)長(zhǎng)沙黑色礦山設(shè)計(jì)研究院、衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠研制的DDPC-4S水平安裝多托輥雙杠桿式電子皮帶秤進(jìn)行了科研成果鑒定，該秤采用雙杠桿6托輥秤架，稱重傳感器采用余姚儀表二廠生產(chǎn)的0.05%高精度柱環(huán)式傳感器，二次儀表采用成都科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的GGP-10電子皮帶秤的累計(jì)器，所鑒定的電子皮帶秤的最大輸送量為420t/h，皮帶寬度為1000mm，皮帶速度為1.68m/s，皮帶輸送機(jī)傾角為0。鑒定結(jié)論是該秤在20%～100%量程范圍內(nèi)達(dá)到當(dāng)量精確度 1%的指標(biāo)。這次鑒定皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置發(fā)揮了巨大作用，鑒定之前就進(jìn)行了1500次以上每次物料重量多達(dá)10t的物料試驗(yàn)，而在鑒定進(jìn)行的三天時(shí)間內(nèi)又進(jìn)行了近百次每次物料重量多達(dá)10t的物料試驗(yàn)，如果沒(méi)有皮帶秤系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，這么多的物料試驗(yàn)是根本不可能完成的。
1984年1月，由湖南省機(jī)械局主持，再次對(duì)長(zhǎng)沙黑色礦山設(shè)計(jì)研究院、衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械總廠研制的DDPC-4S多托輥雙杠桿式電子皮帶秤進(jìn)行了科研成果鑒定，這次的主要改進(jìn)是采用了湖南計(jì)算機(jī)廠曹連芃主持研制的WPC-1型微機(jī)化二次儀表，儀表CPU采用了Z-80，在功能上增加了自動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)皮重、自動(dòng)去皮、一次性標(biāo)定、自動(dòng)計(jì)算量程系數(shù)等功能，秤架是可傾斜安裝的雙杠桿4托輥秤架，測(cè)速采用光電型傳感器，鑒定結(jié)論是該秤在20%-100%量程范圍內(nèi)達(dá)到當(dāng)量精確度0.5%的指標(biāo)。
1981年初，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所肖衍雄等人開始了GGP-50 電子皮帶秤的研制工作，第一臺(tái)樣機(jī)首先安裝在上鋼五廠，隨后又在上海熱電廠、上港七區(qū)進(jìn)行運(yùn)行考驗(yàn)，秤架是傾斜安裝的雙杠桿4托輥秤架，1982年11月該秤通過(guò)了鑒定，鑒定結(jié)論是該秤在20%-100%量程范圍內(nèi)達(dá)到當(dāng)量精確度0.5%的指標(biāo)，鑒定后GGP-50電子皮帶秤又交給成都科學(xué)儀器廠生產(chǎn)。其中在上港七區(qū)使用的兩臺(tái)GGP-50 電子皮帶秤經(jīng)上海市標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局鑒定，并經(jīng)船方、港方、貨方公認(rèn)，從1983年3月起，準(zhǔn)予以0.5%的精確度作為商業(yè)性計(jì)量收費(fèi)秤使用。
南京電腦計(jì)量設(shè)備公司也從1982年起研制采用雙杠桿多托輥秤架的BSM電腦皮帶秤，1984年通過(guò)了由南京市科委組織的技術(shù)鑒定，1986年通過(guò)了由冶金工業(yè)部組織的技術(shù)鑒定，1987年5月國(guó)家科委成果局召開了BSM電腦皮帶秤成果推廣會(huì)。在此期間，還第一個(gè)獲得了國(guó)家計(jì)量局型式批準(zhǔn)的皮帶秤定型鑒定證書。
1985年年底，成都科學(xué)儀器廠的皮帶秤動(dòng)態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置建成，該實(shí)驗(yàn)裝置由三條不同傾角的試驗(yàn)皮帶機(jī)、貯存料倉(cāng)、稱重料倉(cāng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及大型顯示器組成，由于試驗(yàn)皮帶機(jī)的張力可調(diào)、皮帶速度可調(diào)，因此可對(duì)皮帶秤進(jìn)行不同物料、不同粒度、不同皮帶張力、不同皮帶速度、不同皮帶機(jī)傾角等條件下的實(shí)物試驗(yàn)。
在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院羅才生先生等人的努力下，1985年開始，安徽銅陵無(wú)線電廠建設(shè)一套高標(biāo)準(zhǔn)的的皮帶秤試驗(yàn)裝置，掛牌為安徽省電子皮帶秤測(cè)試中心；1995年起曾由國(guó)家級(jí)機(jī)構(gòu)授權(quán)可出示鑒定中心證書，1997年起，因?yàn)殂~陵無(wú)線電廠產(chǎn)權(quán)變動(dòng)，電子皮帶秤測(cè)試中心停止工作，后被拆除。
4.4.2 國(guó)外電子皮帶秤生產(chǎn)技術(shù)的全面引進(jìn)
八十年代的另一個(gè)重要進(jìn)展是國(guó)外電子皮帶秤生產(chǎn)技術(shù)的全面引進(jìn)，營(yíng)口儀器三廠1983年從日本大和(YAMATO)公司引進(jìn)電子皮帶秤制造技術(shù)，隨后上海華東電子儀器廠從美國(guó)梅里克公司、徐州衡器廠從美國(guó)拉姆齊(RAMSEY)公司，承德自動(dòng)化計(jì)量?jī)x器廠、成都科學(xué)儀器廠、常熟衡器廠聯(lián)合從德國(guó)申克(SCHENCK)公司先后引進(jìn)電子皮帶秤制造技術(shù)，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)電子皮帶秤制造廠的技術(shù)改造。
4.4.3 第一批電子皮帶秤標(biāo)準(zhǔn)的制定
1984年編制完成機(jī)械工業(yè)部專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBY281-84“電子皮帶秤”，1987年編制完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7721-87“電子皮帶秤”，1989 年編制完成國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程 JJG650-90“電子皮帶秤”。
5、結(jié)束語(yǔ)
從上世紀(jì)九十年代到今天，國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展階段：電子皮帶秤應(yīng)用的數(shù)量、應(yīng)用形式的多樣列入世界前茅；秤架結(jié)構(gòu)更加多樣化，懸浮式秤架、直接承重式秤架、多托輥雙杠桿式秤架的普遍應(yīng)用；微機(jī)化二次儀表的開發(fā)和功能優(yōu)化；以循環(huán)鏈碼和實(shí)物砝碼疊加校驗(yàn)法為代表的國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的模擬校驗(yàn)方法取得較大的進(jìn)展；皮帶秤應(yīng)用技術(shù)得到普遍重視；1995年編制完成了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-1995“電子皮帶秤”，2002年編制完成了新的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG195-2002“連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器(皮帶秤)”，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-2017已于2017年12月19日發(fā)布，2018年7月1日實(shí)施。
回顧40多年來(lái)國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的發(fā)展歷史，一方面感慨當(dāng)年第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤研制的艱難，另一方面又感慨這40多年發(fā)展的迅速。但我們還應(yīng)該看到我國(guó)電子皮帶秤的發(fā)展水平與先進(jìn)國(guó)家的產(chǎn)品還是有一定差距。只要大家努力，在不久的將來(lái)，國(guó)產(chǎn)電子皮帶秤的水平一定會(huì)達(dá)到世界頂峰的。
作者：方原柏
