現場料斗稱量機非砝碼檢校方法的實現

許棟斌

摘 要：寶鋼的煉鐵部、煉鋼部、運輸部等現場安裝了大量的料斗稱量機。傳統的砝碼檢校方法，需要投入大量的人力、物力，且作業效率難以提高，需確保較長的設備停運時間。而使用非砝碼檢校方法對現場料斗稱量機進行檢校可以有效縮短檢校時間，確保設備的停機時間大大縮短，也降低檢校成本。同時使實時跟蹤設備狀態成為可能，增加檢校次數，提高產品質量。

關鍵詞：料斗稱量機；砝碼檢校；標準測力儀；非砝碼檢校

中圖分類號： TF325.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-184-2

1 料斗稱量機在生產過程中的應用

寶鋼現場安裝了大量的料斗稱量機，用于對生產過程中的各種物資進行計量，這直接影響生產產品的質量，所以必須對料斗稱量機進行定期檢定校準。按照我國國家計量檢定規程規定，貿易結算秤需要采用砝碼作為標準質量的檢定方法。采用砝碼檢定法，工作量大，檢定時間長，吊運、搬運砝碼時還存在著安全隱患。這造成每年在現場料斗稱量機的檢定上花費了大量人力、物力，作業成本居高不下，作業效率難以提高。同時由于工作量較大，無法進一步縮短檢定周期，從而無法及時準確掌握料斗稱量機性能的劣化趨勢， 也就無法進行實時跟蹤設備狀態。

近年來，料斗稱量機的檢校工作采用非砝碼檢校，國內外已有研究開發例子報道，不過未見到成熟的技術成果，也未見有任何檢校方法形成技術法規。作為寶鋼的專業計量檢校隊伍，我們本著拓展業務范圍、縮短檢校周期、提高檢校效率、降低檢校成本，同時使生產方及時了解設備狀態的目的，在現場料斗稱量機非砝碼檢校方面做了些研究。

2 稱量機的組成

通常可以把稱量機分解成三個功能部分，即載荷接受部分或受載力、力比較部分、反力部分。載荷接受部分（例如載荷盤等），它作為秤的一部分用于接受載荷，并將載荷產生的力施加到力比較部分上。反力部分（例如，帶砝碼的砝碼盤或彈簧等），它作為秤的一部分產生反作用力，并將其施加到力比較部分上。力比較部分（例如計量杠桿等），它作為秤的一部分接受以上兩種力。

當我們檢查任何一種機械秤時，會注意到它們通常都具有以上結構。所以，我們可以認為這種結構是秤的基本結構。此外，測量是以物體質量產生的作用力與反力部分產生的反作用力之間的平衡為基礎的。所以，我們可以認為秤的稱重原理是利用了力的平衡?，F代科技的發展，使我們在質量測量方面不僅能夠利用力的靜平衡，而且還可以利用力的動平衡。

載荷傳遞杠桿應該包括在載荷接受部分之中。對于料斗秤中稱重傳感器直接支撐料斗的情形，可認為它屬于力比較部分被省略的一種特例。對于天平或杠桿秤，其測得值可以從反力部分上的砝碼變化中獲得。對于彈簧秤，其測得值可以從反力部分的彈簧伸長變化中獲得。一般來說，機械秤的測得值可以從反力部分產生的某些量值變化中獲得。

3 電秤和電子秤系統的構成

機械秤是指包括顯示功能在內的所有功能都能通過機械手段實現的一種秤。而電秤和電子秤具有一個能將反力部分產生的變化轉換成電量的傳感器，還具有一個能處理電量信號以獲得測得值的信號處理裝置。所以，電秤和電子秤的特征在于有傳感器和信號處理裝置。

傳感器將轉化了的電信號，輸送給由3種基本電路組成的信號處理裝置，它們是輸入電路、數據處理電路、輸出電路。輸入電路上有例如濾波器、放大器、A/D轉換電路等，它們將傳感器的輸出信號變換成更適用于數據處理的信號。數據處理電路通過處理其輸入信號，來獲取測量值以及與測量有關的必須值。輸出電路則是傳輸處理好的測量結果的電路。

4 斗量機的現場應用及方法

寶鋼現場的料斗稱量機均屬于電秤和電子秤。按照我國國家計量檢定規程規定，用于貿易結算的秤必須使用砝碼作為標準質量的檢定方法，而作為生產過程控制用的工藝秤完全可以采用效率更高的方法實施檢校。而非砝碼檢校就是使用其他方法來替代砝碼質量產生的作用力，使其與反力部分產生的反作用力平衡，達到檢校目的。

根據國家計量檢定規程規定，校準用標準砝碼的最大允許誤差應不大于被校料斗稱量機最大允許誤差的1/3。若稱量機分度值為5kg，使用的砝碼最大允許誤差則為±833.3g。參考國家標準測力儀檢定規程，標準測力儀準確度級別達到±0.01%F.S.。若測力儀滿量程為5t，則誤差為±500g（量程減小，誤差還可以進一步減?。?。然而在寶鋼廠區內需要使用大量砝碼檢校的料斗稱量機，其分度值一般都在10kg以上。所以由計算結果，理論上可以得到分度值大于等于5kg的稱量機完全能夠利用高精度的標準測力儀對其進行檢校工作的結論。前提關鍵是受力點的力的傳遞是假設為理想剛體，實際上存在彈性形變。形變量對精度的影響是否在范圍內，同時對于每臺秤的影響都是不一樣的，需要具體分析，甚至在實際操作中獲得相關數據來證明。

因此推行非砝碼檢校，測力儀使用的標準傳感器精度等級最好能夠達到±0.01%F.S.。在進行檢校時，在被檢稱量機周圍需要安裝3至4個固定支架。在固定支架和稱量機之間安放標準傳感器和液壓千斤頂，利用千斤頂給稱量機進行反向加壓，最后在標準測力儀的顯示器可以得到反向壓力大小，從而來代替砝碼進行檢校。因此在進行現場操作時能否保證受力方向垂直以及加壓時力值的穩定，將是能否實施非砝碼檢校的技術關鍵，不然將給檢校結果帶來較大的誤差。

可以根據現場料斗稱量機的結構特點，設計相應的受力支架。這需要考慮兩個方面，第一現場安裝位置，第二受力支架應能承受相當于標準傳感器量程的加壓，不發生塑性變形。

下面我們以煉鐵廠高爐區域的礦石料斗稱量機為例進行計算。該稱量機滿量程為20t，分度值為10kg，若采用標準砝碼檢校，其最大允許誤差為±1666.7g。我們可以選用由精度達到±0.01%F.S.、量程至少為5t的四只標準傳感器組成的測力儀。計算可得其誤差為±500g，理論上可以替代標準砝碼進行檢校。

根據現場該稱量機的結構尺寸及安裝位置，設計出配套的四只受力支架。因為滿量程為20t，所以四只受力支架將分別受到5t的壓力。支架擬選用結構用冷彎方形空型鋼（GB/T6728-1986）制作，參考以下公式能夠計算出其在受到最大壓力時的形變程度（計算時認為安裝平面為剛性體，忽略其形變）。

實際安裝時，l1一般為許用長度的1/3，則θ1減小為1/9，因此=-0.018%，可以忽略不計了。

由此可見，現場料斗稱量機非砝碼檢校在理論上是完全可行的。

5 結束語

綜上所述，現場料斗稱量機非砝碼檢校雖然沒有國家計量檢定規程可以作為依據，但是我們可以在這方面進行一些試驗性的嘗試。若實際結果能夠達到使用砝碼檢校的效果，那么在寶鋼可以建立一套自己的企業標準也未嘗不可。

參 考 文 獻

[1] 吳福忠.紙基蜂窩零件高速加工裝夾系統中填料與回收方法的研究[D].浙江大學，2004.