混凝土攪拌站計量誤差原因分析

顧德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海寶山區200940）

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混凝土攪拌站計量誤差原因分析

顧德明（中交三航局有限公司交建工程分公司，上海寶山區200940）

對混凝土各組成物料必須進行精確計量，以確保混凝土最終拌合質量。影響計量精度的原因往往是多方面的，具體包括稱量設備本身的問題、供料問題和振動等外部干擾等。本文針對混凝土攪拌站的計量誤差原因，進行了詳細的探討，以供參考。

混凝土；攪拌站；計量誤差

1　引言

攪拌站計量系統，對于混凝土各組成物料精確計量，是保證混凝土質量的關鍵。隨著國家對工程質量要求的提高，建筑標準也更加的嚴格，建設部門對施工企業的要求和檢查力度越來越高，對于混凝土的質量和企業信譽的重視程度日益提升，如何確保混凝土攪拌站計量精確性成為了一個亟待解決的問題。

2　計量誤差概念

稱量設備是決定混凝土計量精度高低的基礎，目前施工單位攪拌站混凝土攪拌設備中主要使用的是電子秤，通過利用拉（壓）式傳感器來測量重量。計量時物料重量施加于傳感器上，通過傳感器應變片的變形引起電阻變化，經過電橋轉換輸出為電壓信號，經過放大轉換，最終變成重量信號顯示出來。

稱量誤差是指電腦（或儀表）的測量值與物體的實際重量真值之間的差值。計量精度誤差是無法避免的，只有通過一些措施，使之降低到國標規定的允許范圍內。按照《混凝土攪拌站（樓）》（GB/T10171-2005）國家標準的規定，骨料稱量精度為±2%，水泥為±1%，水為±1%，摻介料為±1%，添加劑為±1%。只要設計合理，目前稱量設備在靜態時滿足以上計量精度比較容易，但商品混凝土在實際的生產過程中，由于物料的沖擊，料流不穩定，機械振動等原因，在動態使用中，降低稱量誤差往往是較困難的。

3　計量系統的工作原理及控制方法

目前使用的混凝土攪拌站計量控制系統，常用有以下三種方案：①工控機+智能配料儀表+可編程控制器（PLC）；②工控機+智能板卡；③工控機+單片機。上位機（工控機）為指揮中心，通過攪拌軟件實現人機交互；下位機（PLC、單片機等）為控制中心，接收指令并控制執行部件進行運作。計量控制系統工作流程如圖1所示。

圖1　計量控制系統工作流程圖

電子計量部分由傳感器、連接電纜、接線盒、放大器、A/D轉換、稱重終端等組成。傳感器把電阻應變片的電阻變化轉變為電壓輸出，通過調節接線盒里面的電位器，使整個秤體保證平衡。由于傳感器輸出的電壓信號很小，是mV級的電壓信號，因此經過放大器進行信號放大。由A/D轉換器，把檢測到的電壓或電流信號（模擬量）轉換成計算機能夠識別的等效數字量，最后由下位機、上位機實現數據處理與控制。

機械計量部分由氣缸、蝶閥、螺旋輸送器、電動機實現稱料、卸料的過程，其生產控制系統示意如圖2所示。攪拌控制程序為減少計量時問、保證計量精度，原材料計量時都是通過沖量調整先進行粗稱，到一定范圍再精確計量，確保計量誤差可控；投料時通過自動扣秤使每盤計量誤差控制在最小范圍；整車混凝土盤次之問通過誤差自動補償，進一步縮小整車動態誤差；粉料由電路控制螺旋輸送器，先進行粗稱再點動實現精確計量；骨料由氣路控制氣缸，先全開進行粗稱再開一半實現精確計量；水劑由氣路控制蝶閥或電路控制電動機，先全開進行粗稱再開小閥或點動實現精確計量。

圖2　生產控制系統

4　誤差產生原因分析與處理

4.1人為因素

（1）配料機進行配料時，當物料已經快要達到稱料斗預先的設定值，給料皮帶機就會自動停止，但此時仍然有部分的物料會從空中落入稱料斗，該部分物料的重量即為落差。為保證配料的精度，通常會對物料設定落差值并加以修正。但如果骨料或干或濕，其實際的落差往往與設定值之間存在差異，因此還需要設置風雨棚和排水功能，以防止物料受潮或日曬。

（2）在稱料斗卸料的過程中，檔期重量達到初設值時，就會停止卸料。如果出現濕料粘附于稱料斗上的情況，將導致無法完全卸料。因此，生產中需要由人工操作，以抵消粘附物的重量，或者在稱料斗上加裝振動器，以減小誤差。

（3）如果日常使用中，忽視對于配料機械的維修保養，很可能會導致料門開啟機構、卸料氣缸出現滯澀的情況，可能直接導致料門啟閉遲滯，從而影響計量準確。此外，水泥秤本身為密封空間，如果不注意清掃排氣管，同樣會因為堵塞導致秤里氣體無法排出（見圖3），從而產生壓力，作用于傳感器上，就會使秤產生虛值，從而造成誤差。

圖3　氣壓導致誤差

（4）安裝過程，應當注意傳感器的安裝位置和方向，以及稱重部位連接方式，如果安裝位置不當，或使用了硬連接，也會導致計量不準。把秤斗焊接處割開后，計量恢復正常。

4.2電氣因素

對于混凝土攪拌站中所使用電氣設備方面的因素，最難處理的問題就在于計量問題，當其它問題出現時，例如某個電機或電磁閥不動作，看懂了圖紙順著線路很容易查到問題。機械問題反映到電氣上，例如秤斗卡住，會導致傳感器不受力顯示為零，或者由于外界干擾而造成成信號不穩等。

多數計量方面電氣問題，往往會導致傳感器線路故障，其中還存在接線錯誤、線路或傳感器老化和儀表故障等問題，對于這些疑難雜癥，需要在排除機械問題之后，進行一一排查。

(22)張太太道：“這也奇了！我們軍門留下的家財，不是我承受誰承受？至于那班東西原是分出去的，他們另住，我何曾趕他們出門？”(清·《官場現形記》)

4.3設備結構剛度不足

該問題主要是因為稱量秤的支撐鋼結構自身剛度不夠，當計量料斗承重時，支撐鋼結構產生變形，放完料后支撐鋼結構會回彈，稱重傳感器就會產生附加的有害變形，傳出錯誤的信號，此誤差體現在控制軟件上，就是稱量數值連續跳動，料斗重載值、放料過程數值都處于不斷變化中。由于設備結構剛度的不足，往往會給計量誤差的處理造成困難，需要通過及時增加受力梁剛度，或者改變稱量骨架結構的方式加以消除。有些攪拌站的設備，所選擇的控制軟件其程序上能夠鈍化計量誤差值，但其中仍然存在物料少用或多用等狀況，因此需要重點查找真正可能出現計量誤差的原因，采取解決措施。

4.4計量秤軟連接誤差

在混凝土攪拌站稱量系統中懸臂梁壓式傳感器應用廣泛，粉秤典型結構如圖4所示。

圖4　粉秤典型結構圖

稱量斗通過連接件把物料重量傳遞到傳感器，傳感器安裝在稱架上。每個稱量斗安裝在三個傳感器上，理論上三個傳感器處于同一水平面上，以有利于確保三個傳感器受豎直向下剪切力作用，而在實際的安裝中存在不可避免的誤差，并且在稱量的過程中，鋼結構件稱量架及主樓平臺的變形，使其中一個或多個傳感器不只受剪切力的作用，影響了應力片的變形規律，傳感器輸出端電壓信號變化不能真實反映重量變化，不但影響稱量精度，而且縮短傳感器的使用壽命，甚至損壞傳感器。

此外，在安裝及使用的過程中，連接件也很難保證處在豎直狀態，當過度傾斜時，也會出現上述現象。因此，應該保證稱量架、主樓平臺剛度足夠，稱量斗允許傾斜變化不超過5°，連接件盡可能處于豎直狀態，偏斜角不不超過3°，并保證安裝正確，聯接可靠。

4.5物料流誤差

物料在實際的稱量過程中，當稱量斗中物料達到設定值時，由于氣動或者電動閥門的關閉出現一定機械延遲狀況，即會造成部分物料因慣性，而沖過去的狀況，導致物料用量增大。這種計量誤差通常可以采取以下處理方法，即當稱量斗中物料即將達到設定值時，將閥門切換到停比連續供料的操作模式，開始啟動點自動補料，其設置可結合誤差允許范圍與實際落料速度來確定。

4.6傳感器等硬件的損壞

傳感器等硬件出現損壞，同樣會造成計量誤差。傳感器在損壞之后，往往會影響數據輸出的準確性，如果是顯示儀表出現損壞，同樣會導致顯示不正常，出現稱量值誤差。對此，應當檢測并計量系統中相關儀器、儀表以及傳輸電纜等，找出損壞部件并及時替換。所采用的檢測方法為有替換法與儀器檢測。

4.7對現有設備的更新改造

粉料傳輸的螺旋輸送機采用變頻調速和子母螺旋的方式控制給料速度減少計量誤差。

骨料稱量通過軟件控制精稱改變開門方式控制沖擊力和出料數量減少計量誤差。

液劑稱量通過兩次補料的方式：

（1）改小液劑泵和液劑管路。

（2）增加二次給料的計量桶和氣動碟閥來保證減少計量誤差。

5　結語

混凝土攪拌站出現計量誤差問題，通常采用上述的處理方式，即可加以解決，從而滿足不同工程和行業對混凝土配料精度的要求。在攪拌站實際生產過程中，還會出現其他的因素造成計量誤差，這就需要我們不斷的觀察總結，想辦法去減少這些誤差，設備上做到精益求精，產品質量才能更上一層樓。

［1］聶 虎.通過控制計量誤差來保證混凝土質量［J］.商品混凝土，2015 （1）：67～68.

［2］陳雅靈.提高混凝土粉料的計量精確度及降低損耗［J］.中國高新技術企業，2015（19）：46～47.

［3］羅志雄，林楚雄.混凝土自動配料計量誤差及控制［J］.中國包裝科技博覽：混凝土技術，2011（1）：80～82.

顧德明（1965-），男，工程師，大專，主要從事港口、電廠設備安裝調試及施工機械管理工作，任副總工程師設備物資租賃中心主任。

TU642

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2095-2066（2016）10-0230-02

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