淺析垃圾焚燒廠稱重系統的選擇

張瑛華，劉海威

（中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038）

垃圾稱重系統作為垃圾進入垃圾焚燒廠的第一環節，主要目的是記錄進出垃圾焚燒廠的各種物料情況，包括對進廠垃圾、燃油等各種物料消耗、出廠飛灰或穩定化物、出廠爐渣等各種廢棄物的稱重、記錄、打印與數據處理、數據傳輸等。

根據國內多個城市調查結果，城市垃圾運輸一般由市政管理部門負責，運輸工具多為載質量5～20 t/（車·次） 的卡車。垃圾焚燒廠物流入口應根據日進出廠的垃圾、飛灰、爐渣及其他物料量、運輸車規格、高峰期車流量及卸車平臺容許的作業車數量等配置垃圾稱重系統。垃圾稱重系統主要由汽車衡和稱重管理系統組成。

1 汽車衡的型式

1.1 汽車衡產品型號說明

衡器產品型號由漢語拼音字母和阿拉伯數字組成，推薦的組成內容順序見圖1，制造廠家根據自身情況確定其內容［1-2］。

汽車衡標準配置主要由承重傳力機構（秤體）、高精度稱重傳感器、稱重顯示儀表3大主件組成。常用規格有：寬3.0～3.4 m，長6～24 m，稱重范圍30～200 t。

1.2 動態汽車衡與靜態汽車衡

按衡器稱量形式，分為動態汽車衡和靜態汽車衡［3］。

動態汽車衡是指在稱量期間，載荷相對于衡器承載器存在相對運動。具有稱量時間短、自動化程度高的優點，但準確度等級低于靜態汽車衡，并且需配套車輛識別系統。按稱量形式不同，又分為整車稱量動態汽車衡和動態軸重衡。整車稱量動態汽車衡稱量的結果是動態車輛的整車，稱量不出車輛的軸載荷，常被做成動靜兩用電子汽車衡，主要用于非單純地按照稱量結果進行貿易結算，而以稱量結果進行的技術判斷和統計，適用于海關、港口等部門進行商業性稱量，準確度等級通常為0.2級和0.5級。動態軸重衡稱量結果是車輛的軸載荷，主要用于公路超載車輛檢查。

靜態汽車衡是指在稱量期間，載荷相對于衡器承載器沒有相對運動的稱量，靜態稱量總是非連續的。

1.3 模擬式汽車衡與數字式汽車衡

按傳感器型式，分為模擬式汽車衡和數字式汽車衡［3］。

模擬式汽車衡是指輸出和（或）指示的值是被稱量值的連續函數的衡器。隨著用戶對稱重精度和長期使用穩定性的要求越來越高，模擬式汽車衡越來越顯出其缺點，無論從傳輸距離、偏載調整均難以保證稱重數據的精確度與長期穩定性。

數字式汽車衡是指能提供數字化輸出和（或）數字顯示的衡器，具有指示結果簡單、直觀的優點，但需配置數字式傳感器，傳感器反應時間略慢于模擬式傳感器，設備價格也略高于模擬式汽車衡。

數字化電子汽車衡作為模擬式汽車衡向數字式轉換的中間產品，稱重傳感器仍為模擬式稱重傳感器，輸出的也是模擬電信號。只是接線盒發生了改變，也就是在接線盒中完成了信號的模數轉換，經過數字接線盒內部的放大、A/D轉換信號轉換為數字信號，這樣從接線盒輸出的電信號就變成了數字電信號。與數字式電子汽車衡相比較，其蠕變、線性等指標還遠不能相提并論。

1.4 地上衡與地中衡

按衡器的基礎形式，分為地上衡（無基坑秤）和地中衡 （有基坑秤）［3］。

地上衡是指結構上容易拆卸、運輸，裝配在地面的臨時或簡易基礎上的平臺秤。具有維護簡單方便，設備防水防腐環境較好的優點，但由于上下汽車衡需沿坡度控制車速，對衡器的測量結果準確度不可避免有一定影響。

地中衡是指杠桿系統或稱重傳感器在低于地面的基坑中，秤臺上通行面與地面平齊的平臺秤。具有汽車衡稱重方便，但設備防水防腐要求高，需考慮基坑排水。

2 汽車衡的性能

2.1 計量性能

動態汽車衡的整車總質量的準確度等級劃分為6個等級：0.2、0.5、1、2、5、10；最小秤量、分度值、最小分度值及最大分度值應不小于表1規定。

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靜態汽車衡為非自動衡器，通常0.2級和0.5級的自動衡器的靜態準確度應符合非自動衡器中的中準確度級；1.0級和2.0級的自動衡器的靜態準確度應符合非自動衡器中的普通準確度級。非自動衡器的準確度等級劃分見表2［4］。

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2.2 傳感器性能

稱重傳感器作為汽車衡測量準確度的關鍵儀表，應具有防水、防曬、防腐、抗射頻干擾、防轉動、防傾倒性能，主要技術指標：最大安全過載能力、靈敏度、準確度等級、蠕變、零點溫度系數、量程溫度系數、使用溫度范圍、溫度補償范圍、輸入阻抗、輸出阻抗、絕緣電阻、激勵電壓、防護等級。

3 稱重管理系統及其他配套性能

目前，國內垃圾焚燒廠垃圾稱重系統一般設有汽車衡控制室，配置稱重管理系統，與中控室和地方城管系統聯網，及時進行數據交換，以實現垃圾計量等的自動化、高效運營，充分發揮政府監督指導職能。稱重管理系統主要包括稱重數據庫管理系統、車輛自動識別系統和語音報讀系統等。垃圾焚燒廠可根據自動化程度要求配置，如道閘、紅綠燈及紅外光開關、讀卡柜、服務器、打印機、稱重和發卡軟件、大屏幕等。

在-10～40℃范圍內和相對濕度為85%時，衡器應滿足相應的計量性能要求和通用技術要求。當環境溫度每差5℃時，衡器的零點或零點附近的示值變化應不大于1個分度值。如衡器安裝在-10℃以下的環境中使用，應采取措施（加熱）保證傳感器正常工作［5］。

使用交流電源供電的衡器，當電壓值在-15%～10%，額定電源頻率變化±2%時，衡器應符合相應的計量性能要求和通用技術要求。使用直流電源供電的衡器，當電壓值在規定的最低電壓和標稱電壓的+20%的范圍內時，衡器應符合相應的計量性能要求和通用技術要求。

衡器應具有的通用技術要求包括：使用適應性，操作安全性，置零裝置和零點跟蹤裝置，對顯著干擾誤差的反應，直流電源，外部接口，指示裝置和打印裝置，衡器結構，稱重傳感器，稱重控制顯示器等。

4 垃圾焚燒廠常用汽車衡的選擇

4.1 汽車衡數量設置

根據CJJ 90—2009生活垃圾焚燒處理工程技術規范規定：垃圾焚燒廠焚燒能力為2 000 t/d及以上時，設置3臺或以上汽車衡；焚燒能力為600 t/d及以上時，設置2～3臺汽車衡；焚燒能力為600 t/d以下時，設置1～2臺汽車衡。如果選用2臺及以上汽車衡，宜設置1臺出廠物料稱重用衡器。

4.2 靜態汽車衡與動態汽車衡、模擬式汽車衡與數字式汽車衡的選擇

據垃圾焚燒廠總圖布置，結合建設規模、垃圾車流速度，可選擇靜態汽車衡與動態汽車衡。

由于動態汽車衡具有不停車、計量連續、稱量時間短的優點，在垃圾焚燒廠項目中占有一定市場。但其采集數據波動大、準確度低，因此，垃圾焚燒廠選用動態汽車衡，應配套選用模擬式汽車衡。動態汽車衡可以作為動靜兩用汽車衡，但作為自動衡器，稱重系統必須配置車輛自動識別系統。同時，模擬式汽車衡由于模擬式傳感器傳遞模擬信號自身保密性差、抗干擾能力弱，稱量結果易受外部信號干擾，難以保證數據的準確度和穩定性。

如果選用靜態汽車衡，可以配置模擬式傳感器或數字式傳感器。數字式傳感器由于傳感器傳遞數字信號，自身防腐、防潮、防傾斜等要求，傳感器價格大大高于模擬式傳感器，但是傳感器傳遞數字信號保密性好、抗干擾能力強，稱量結果準確。

如選用靜態數字化汽車衡，稱重傳感器仍為模擬式稱重傳感器，在接線盒中完成了信號的模數轉換，經過數字接線盒內部的放大、A／D轉換信號轉換為數字信號，因此，輸出電信號為數字信號。此類汽車衡一定程度上克服了模擬式汽車衡的缺點，但與數字式電子汽車衡相比較，其蠕變、線性及準確度等級等性能指標還相差較遠，但價格上占有一定優勢。

4.3 地上衡與地中衡的選擇

根據垃圾焚燒廠總圖布置，結合建設規模、垃圾車流速度，可以選擇地上衡與地中衡。

地上衡由于衡器置于地上，具有設備維護簡單、排水方便、設備防潮防腐環境較好等優點，在垃圾焚燒廠項目中占有一定市場。但由于上下汽車衡需沿坡度控制車速，總圖布置需考慮汽車衡前后設一段較長的引道，對衡器的測量結果準確度有一定影響。

地中衡由于稱重傳感器位于低于地面的基坑中，秤臺上通行面與地面平齊。因此，此類汽車衡稱重方便，但設備防潮防腐要求高，需考慮基坑排水，一定程度上影響了其應用范圍。

4.4 稱重管理系統的選擇

垃圾焚燒廠可根據當地城市環衛管理部門要求和自動化程度需求，選擇配置稱重數據庫管理系統、車輛自動識別系統和語音報讀系統等。

作為稱重系統的輔助管理部分，該系統將根據汽車衡選型相應配套。一般而言，各供貨商該部分供貨內容可以根據采購方要求選擇，供貨標準相差不大。

4.5 稱重系統的其他要求

垃圾焚燒廠汽車衡主要用于對出入廠燃料、材料、動力及固廢的計量、統計以進行補貼費結算。因此，對于靜態汽車衡，準確度等級選擇中準確度III；對于動態汽車衡，準確度等級選擇0.2級或0.5級即可。稱量精度不大于20 kg［6］。

汽車衡的設計稱量應根據最大垃圾運輸車的最大滿載總重按式（1）確定。其系數確定應從減少故障、延長系統使用壽命、保證測試精度以及經濟性角度考慮。計算安全系數可取1.30～1.7，其中對使用載質量15 t及以上的垃圾運輸車，取下限；15 t以下的，取上限。汽車衡稱臺的長度按不小于前后輪的距離加1.5m，寬度宜按不小于輪距加0.8 m并符合制造廠的規格系列來確定［6］。

設計稱量＝（1.30～1.7） ×（最大運輸車自重＋最大載質量） （1）

需要指出的是，常用汽車衡要求周圍環境保持在-10～40℃范圍和85%相對濕度。因此，當衡器安裝在-10℃以下的環境中時，設備應設計加熱系統以保證傳感器正常工作。

汽車衡前后設直線引道，引道周圍設排水系統，引道設橫向斜坡，坡度不能超過1%。一般要求汽車衡基礎下的素土承載力不低于98 kPa（10 t/m2）并應符合制造廠的要求［6］。

5 結束語

垃圾焚燒廠稱重系統計量垃圾處理量，其結果直接影響垃圾焚燒廠營業收入，繼而影響垃圾焚燒廠經濟效益。由于其計量環境的特殊性，在設備選擇和系統設計時區別于普通稱重系統。因此，在保證垃圾計量精度、計量結果準確度及穩定性的前提下，需要結合項目具體情況，綜合考慮設備選型、價格及合理的系統設計。

［1］GB/T 7723—2008固定式電子衡器［S］.

［2］QB/T 1563—2003衡器產品型號編制方法［S］.

［3］GB/T 14250—1993衡器術語［S］.

［4］GB/T 15561—2008靜態電子軌道衡［S］.

［5］GB/T 21296—2007動態公路車輛自動衡器［S］.

［6］RISN-TG 009—2010生活垃圾焚燒技術導則［S］.