垃圾吊称重及编码器系统改造思路

垃圾吊称重及编码器系统改造

方案概述

一、概述

我司目前垃圾吊共有3台，分别为1#3#垃圾吊——浙江中起机械有限公司(原金华市恒源特种设备有限公司)；2#垃圾吊——北京起重机械研究院生产。随着工业自动化程度的不断提高及监管部门对生产指标监督频次的要求,我公司生产运行部对每日入炉垃圾重量计量的要求也不断提高,仅靠小车底部的磅秤及地磅房的汽车秤已不能满足现有称重的要求。

另一方面，由于垃圾仓环境恶劣，各类有毒有害高腐蚀性气体浓郁，且设备使用频次高，在此情况下，目前我司垃圾吊所属电气设备故障率较高。对于热控专业而言，主要体现在目前称重系统故障率高，编码器系统跳变严重等。

由于垃圾吊为垃圾焚烧电厂常见重难点问题之一，因此本人数年来的节能体系内及垃圾焚烧行业内多次与他人交流总结，结合本人自己理解，特将思路整理如下，供各位领导参考。

二、现有问题

自2013年投产以来，垃圾吊称重系统故障率较高，分析原因如下：

1、称重传感器故障率高，造价昂贵。

我司原有垃圾吊称重传感器采用美

国AC公司生产的GY-1型，安装于小车

底部共4只，设计最大承压压力为

50Klb（约33t），此后由于厂家不再生

产该型号传感器，统一采购为25t。

而抓斗自重约8t，一抓斗料最大能

达到10t，小车自重约5t，传感器长期受压约25t。且当进行清底

工作时，抓斗距离小车较远，钢丝绳放置过长，在受惯性作用下，

小车四角的四个传感器可能会出现受力不均瞬间重量大于涉及承压

的情况，加之传感器全年365天每时每分都在承压，导致故障率较高。

根据厂家报价，原装传感器造价约8000一台，且必须4台成套采购，根据现场实际使用情况，原传感器使用寿命约3~10个月。由于该设备目前市面上假货较多，正品到货周期偏长。为此我司曾采购高仿货（可单独采购），但使用时间仅2~5个月。无论哪种品牌，可能受制于当前安装环境，普遍寿命较短。

2、累计称重系统过于依赖编码器、编码器稳定性差

称重系统的目的在于识别载重量，但软件计重的精度取决于编码器位置的判断。这里又涉及到编码器的问题，一是编码器信号存在跳变、失真现象，这是由机械量转换为电信号的过程中不可避免的，也是由于垃圾仓内条件恶劣决定的电缆敷设问题造成的；二是由第一个问题产生的编码器需要定期复位，而我们无法确定人为复位的频次及时效性；三是垃圾仓内环境恶劣，编码器故障率始终有。结合这三方面原因，导致累计称重系统无法确保准确性。

三、拟改造方案介绍

3.1轨道式称重系统

轨道式称重系统由四只双剪梁

式仿轨道高精度称重传感器，一只

接线盒和一台称重显示仪表以及

安装板、底座和称重软件构成。

钢轨称重传感器其总高端面

形状与横向运行钢轨尺寸完全一

致，只需将原有轨道截取一段，将

称重传感器串接在钢轨上，便于使用。传感器安装底座焊接在行车大梁上，称重传感器直接安装在底座上，便于更换安装。

（1）称重装置的工作原理

1．通过称重方式检测抓斗所抓物体的重量。

2. 将称重系统安装好后，抓斗所抓物品的重量通过车轮分别加载于四个轨道式传感器上，称重系统的传感器的重量信号传递于称重仪表并转化成电子信号显示或连接电脑进行一系列数据处理及打

印。

（2）轨道式称重系统优缺点汇总

优点：①安装方便，技改成本相对较低，对其他设备影响较小。

②称重传感器除投料状态外，始终处于空载情况，保证了传感器的使用寿命。

③系统独立，与其他系统关联性不大。

缺点：①称重传感器日常使用中除投料前，均无数值显示，无法作为超重报警；

②需对现有轨道进行切割，施工技术难度大，安装精度要求高，且常年使用可能造成轨道不平；

③据杭州公司反馈，每年需进行1~2次轨道校准及频繁的缝隙清理工作。

致命点：不符合国家安全技术标准。

*该方案为2018年中环公司举办的最佳实践中，杭州公司所用，同年我部联系杭州公司项目承包厂家讨论，厂家告知杭州公司安装时国家未曾颁布新规，而彼时此方案无法满足新规中的安全规定，故此方案当时作罢。同年年底中环公司召开的“最佳实践”评选中获得一等奖，本人公开提出此方案原厂厂家提出不符合规定，不愿施工。但遭到中环电控组专家拒绝，理由为“垃圾吊环境不等同于普通轨道，可不依轨道衡标准执行。”此后该方案于2019年底石家庄举办的中环技术交流会中再次提及，建议推广。

3.2变频器信号变送式称重系统

变频器信号变送式

称重系统（我自己命名

的）根据实时采集变频

器的电流信号，综合数

理统计的方法，通过软

件技术测算入炉垃圾重

量。具有稳定性好，测

量准确，系统适用性好

等特点。

（1）变频器信号变送式称重系统工作原理

通过PLC为核心，实时采集变频器的电流信号，同时根据提升

变频器的速度信号进行数据统计。

*即：利用载荷越大提升变频器电流越大的原理，在现有PLC内加拓展模块，引入提升变频器额电流信号，在PLC内下装一套计算

控制逻辑，将该信号转换为对应的重量信号，实现计量。累积称重

可利用现有的编码器识别或限位开关识别，也可采用人工按钮的形式。

（2）变频器信号变送式称重系统优缺点汇总

优点：①安装方便，技改成本相对较低，对其他设备无任何影响；

②由于信号均不经过垃圾仓内且未新增额外设备，因此基本做到免维护；

③可实现超重保护等；

缺点：①由于该方法无称重传感器，针对垃圾吊入炉称重的法律法规是否有做要求，暂未可知；

②测量精度理论值不如传统称重传感器，误差约2%~5%

③对变频器质量要求较高（我司变频器为ABB，符合要求）、对提升编码器要求较高。

*该方案自2016年由技术交流所得，彼年已普遍用于旺能环保集团，由于我部当时认为技术不够成熟且节能体系内未有先例，未采纳。2019年初，中环保定公司率先采用此方案，并已投产至今约1年，从反馈的结果看，基本满足各项要求。

3.3链条式编码器系统

链条式编码器系统主要通过在大小车沿轨道各铺设一根链条。将链轮安装在大小车上。这样在大小车行进过程中，链轮的齿数是恒定的，大小车轨道范围内链条的节数是恒定的。这样就完全消除了测量的相对误差。

（1）链条式编码器工作原理

根据本文上述编码器误差的问题，通过在大小车轨道上的编码器行径路线上铺设类似自行车的链条，使得编码器随大小车移动时通过每一齿移动，相当于将模拟量转换为数百个数字量信号，确保精准不漂移。