雙稱臺求和下線衡器的調試實踐

劉華峰

（山西云時代太鋼信息自動化技術有限公司，山西 太原 030003）

在鋼鐵行業的軋線上大量使用了下線衡器，一方面確保生產的連續與緊湊，同時能保證為用戶提供精準產品。多數的下線衡器無論其外形結構如何原理上均為單臺衡器，單臺衡器在確保衡器基礎、稱體結構剛度、配套電氣元件選型合適的前提下，按常規的調試、標定方法調試驗證其線性度、重復性、角差、段差等參數，均能實現精準計量。但在一些場合下，因生產線場地、設備、生產工藝、成品規格等原因，單臺衡器無法實現在線計量時，會采用雙秤臺求和衡器。此時兩臺衡器分別計量鋼卷的一部分重量，然后疊加求和得出鋼卷實際重量。

1 問題提出

近期某軋廠下線衡器計量的下線鋼卷，用戶反饋及計量抽查中發現有50～100 kg 的計量偏差。現場實際核實，該臺衡器采用雙稱臺求和模式，自2009年底投運以來一直運行較為穩定，未產生過計量異議，但自10 月份以來衡器出現兩個不正常現象：

1）單臺面標定時，衡器的重復性、線性、角差、段差等均非常好，使用標準替代物（質量25 170 kg）驗證多次，重復性、一致性非常好；但使用雙稱臺計量標準物時，質量偏差雖在允許值±3d（分度值）內，但重復性不好。

2）抽查計量不同規格（質量、寬度不同）鋼卷時，計量數值在-50～-100 kg 范圍內不規律波動。

經了解該衡器按照常規的標定方法：即先分別標定單臺衡器，調整其角差、段差、線性度等；整稱標定時，顯示質量會低70 kg（原因是單臺面有限，調整段差是在小噸位調整的，但雙秤臺稱量時，其實質是單臺衡器在嚴重的偏載下實現稱重的），故而衡器一直采用的調整方法是將衡器質量標上去（即調整顯示值使其等于標準物質量值）。在正常生產情況下，只要鋼卷不發生較大偏移，質量值在±3d范圍之內，符合檢定規程要求。但近期為何會頻繁出現超差現象及重復性不好現象呢？

2 衡器受力原理及問題分析

一般軋鋼生產線上的衡器如圖1，由五部分組成：衡器基礎、傳感器、稱臺、衡器保護附屬裝置（稱臺限位拉桿、防止鋼卷表面劃傷的支墊物等）、稱重儀表。下線單臺面衡器工作原理相對簡單，通常情況下由四支傳感器，其理想狀態下的受力原理為：

式中：F1～F4為單支傳感器受力，F質量為總受力。

圖1 常規下線衡器示意圖

雙臺面求和衡器計量時，兩獨立衡器分別計量成品卷的一部分，然后求和得出總質量，其理想狀態下的受力為：

式中：F11～F24為兩臺衡器單支傳感器受力，F總質量為總受力。

圖2 雙秤臺下線衡器計量示意圖

圖3 衡器現場實際圖

雙秤臺求和衡器從原理上沒有問題，但在實際中存在以下問題：

1）設備制造時并不能保證兩個稱臺制造公差的完全一致。

2）為防止計量時因鋼卷慣性而產生鋼卷滾翻現象，衡器臺面制作為V 字形，為防止表面劃傷，衡器表面制作安放了防磨損膠墊，其公差更不易保證。

3）兩臺衡器因獨立安裝、調試，其高度基礎水平必須保證一致。

4）在計量時必須保證被稱物至少置于衡器的靠近坑道傳感器內側，保證衡器不形成蹺蹺板，方能保證衡器正常。

即使上述條件滿足了，在實際計量時因被計量鋼卷的自身質量糾偏、產品規格等原因（如圖4），均易使其中任何一臺衡器產生扭動，從而導致衡器抗靠、衡器拉桿、限位等水平施力，而且雙稱臺計量時存在的特有嚴重偏載現象，使衡器計量失真，最終導致衡器產生計量偏差。

圖4 雙秤臺衡器稱量不同規格的鋼卷示意圖（m）

3 現場調試及采取對策

綜合分析并結合現場實際計量鋼卷情況，需要重點解決好兩個問題：

1）兩衡器計量時的同心度。當兩臺衡器同時稱量一重物時，兩衡器實際上因被計量鋼卷已將其連為一體，但兩衡器同心度不同，稱臺扭動導致傳感器、衡器拉桿水平受力，導致質量產生偏差。

2）兩臺衡器基礎水平不同。經后期了解，因土建松動，軋廠組織人員對土建基礎進行過處理，兩臺衡器的基礎水平應該出了問題，導致1 臺衡器出現蹺蹺板現象，從而發生不規律虧重現象。

問題原因分析明白了，但如何調整兩臺衡器同心度是當務之急，因為衡器同心度只是因V 字形的輔助裝置產生的抽象概念，實際無法測量；兩臺衡器的水平偏差靠水平儀的mm 級精度無法保證。

3.1 雙稱臺同心度調整

2 臺衡器臺面制造時大體一致，但拉桿、防磨損裝置安裝后會使偏差增大，故而第一步應該使用水平直線儀對兩稱臺安裝位置進行初步定位；第二步使用正常的標定方法對單臺衡器進行標定，此時應使2 臺衡器的拉桿限位徹底放松，不加預緊力；第三步因衡器最大稱量量程為40 t，寬度規格為2.2 m，選用產線上最重的鋼卷、寬度最寬的鋼卷38.1 t（寬度2.2 m），放置在稱臺上，然后檢查稱臺拉桿，將其全部放松，然后統一預加一定的預緊力（如200 kN·m），此時實際已找到稱量物體時兩衡器的同心，并將其固定；第四步將鋼卷撤除后，不動拉桿，重新調整兩臺衡器的傳感器垂直度。

3.2 雙稱臺水平度調整

完成上述四步后，放置標準物，進行質量驗證，質量偏低70 kg，證明兩臺衡器水平不一致，此時可通過：標準物放置的相對位置、測量八只傳感器輸出值，綜合判斷是那臺衡器水平基礎整體偏高,然后統一對水平面較低的衡器進行統一墊高，直至儀表顯示值與標準物值一致。

經過調整，使用標準物、建標后的鋼卷進行試驗，1.5 m 規格（標卷質量25 170 kg）、1.8 m 規格（試驗鋼卷，建標質量30 250 kg）、2 m 規格鋼卷（試驗鋼卷，建標質量29 250 kg），衡器質量偏差在±10 kg 或0 范圍內，且重復性一致性非常好；1.2 m（試驗鋼卷質量19 310 kg）鋼卷偏差在-20 kg，符合衡器檢定規程要求。

3.3 其他措施的采取

在實際生產時不可能保證鋼卷放置位置絕對居中，相反在特殊情況下會產生嚴重偏離中心現象，這時衡器會處于嚴重偏載狀態工作。

同時，F21+F22?F23+F24，此時衡器2 處于一種嚴重不正常工作狀態，會導致衡器總質量產生偏差。根據實際情況將防磨損支墊物縮短為450 mm，保證各種規格的鋼卷均能安全放置，方便操作工檢查，同時使所有鋼卷處于同一種偏載狀態下工作，重復性會非常好，如圖5。

圖5 將支墊物縮短后計量示意圖

雙秤臺求和衡器在實際生產時，2 臺衡器均是在嚴重的偏載情況下計量的，此時會導致衡器單側受力嚴重，從頂碗、傳感器、底板、基礎等部件（靠近坑道一側）相對另一側磨損要嚴重的多，此時為確保衡器在一定周期內穩定運行，統一將靠近坑道的4支傳感器基礎墊高0.1 mm，事實證明效果更好。

4 結果驗證

經過連續幾日使用標準吊鉤秤與下線衡器的計量數據比對，結果偏差均在±3d，符合檢定規程要求范圍，制定的調試策略與方法是正確的（見圖6）。

圖6 與標準質量連續跟蹤數據

5 結語

雙秤臺求和衡器通過目前方法調整近一月運行非常穩定。當然雙稱臺衡器對兩獨立衡器計量狀態的保持要求較高，故而在生產現場極少使用。因生產、設備等多方面條件限制必須使用時，對生產操作也需提出相對較嚴格的管理規定，已要求軋廠對運卷小車對中控制精度、運行速度等參數進行調整，并杜絕天車直接上稱計量，減少對衡器的沖擊，以期其平衡狀態的長久維持。當然雙秤臺的計量平衡狀態非常容易打破，故而較短的檢定周期、每班的標準物比對就顯得非常必要，如此才能保證衡器的計量準確。