混凝土攪拌站計量誤差影響因素及控制

楊 帆

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東珠海 519085）

0 引言

計量系統在混凝土攪拌站工作中發揮著重要作用，因為混凝土質量跟商品混凝土各組成物料存在直接關系。伴隨著國家進一步提高對施工工程的質量，建筑標準也日趨嚴格，因此在新形勢下降低混凝土攪拌站計量的誤差，保證混凝土的質量非常重要。

1 混凝土攪拌站計量誤差概述

計量作為決定混凝土計量精度高低的基礎設備，當前我國絕大部分的混凝土攪拌站應用的計量設備為電子秤，其主要是借助拉（壓）式傳感器對總量進行測量的。計量時，物料的重量被施加在傳感器上，經過傳感器應變片的變形導致電阻的大小發生改變，通過電橋時轉變成電壓信號輸出，并通過放大和轉換，最終以重量信號的形式顯示。而計量誤差主要指的是儀表或者電腦計量的結果與物體的真實重量之間的差值。在混凝土攪拌站計量過程中，計量誤差必然存在，但是可以采取有效的控制措施減少誤差，使結果達到國標允許的范圍內。根據《混凝土攪拌站（樓）》（GB/T 1071—2005）國家標準要求：骨料稱量的精度為±1%，水精度為±1%，水泥為±1%，摻介料為±1%。在確保設計合理的前提下，當計量設備處于靜態時上述的規定的計量精度容易達到，但是在混凝土攪拌站實際運行中，在物料的沖擊下，導致料流不穩定，再加上機械振動等因素，在具體使用過程中要想降低計量誤差難度較高[1]。

2 混凝土攪拌站計量系統工作原理及控制方法

混凝土攪拌站計量控制系統常見的有3 類：①工控機配合智能配料儀表配合可編程控制器（PLC）；②工控機配合智能板卡；③工控機配合單片機。其中工控機是指揮中心，在各類攪拌軟件的輔助下實現人機交互，而單片機和PLC 則是控制中心，其主要功能是接受指令并對部件的運行運作予以控制，控制系統工作流程圖如圖1 所示。

圖1 混凝土攪拌站計量控制系統工作流程

電子計量由連接電纜、傳感器、放大器、接線盒、A/D 轉換、稱重終端等部分構成。其中傳感器是將電阻應變片變化的電阻轉變成電壓輸出，通過對接線盒的電位器進行調節，保持整個秤體的平衡。因為傳感器輸出的電壓信號的等級為mV，經過放大器放大信號。在A/D 轉換器的作用下，將檢測到的電流信號或者電壓信號轉變成能夠被計算機識別的數字量。機械計量的組成部分包含氣缸、螺旋輸送器、蝶閥、電機等，從而完成稱料和卸料操作。攪拌控制程序為了縮短計量所需時間，提升計量的精度，通常在計量原材料時需要通過沖量調整先開展粗稱，粗稱至一定范圍后再精確計量，主要是保證計量誤差的可控性。在投料時運用自動扣秤將每盤計量誤差控制在最低范圍中，整車混凝土盤次之間執行誤差自動補償，以此來縮小整個車的動態誤差；先經過電路控制螺旋輸送器將粉料先粗稱，然后再通過點動的形式實現精確計量；而骨料則是通過氣路對氣缸進行控制，將其全開完成粗稱后再開一半進行精確計量；而水劑則是通過氣路對電路控制電機或者蝶閥進行控制，將其全開完成粗稱后再開小閥或者點動的方式達到精確計量的目的[2]。

3 混凝土攪拌站計量誤差影響因素

3.1 落料誤差

在混凝土攪拌站配料時，大多選擇抬高的輸送帶裝置作為給料出口，但是因為給料出口和料斗內物料表面之間存在一段距離，再加上給料機在運行過程中的皮帶轉動或者機械振動時存在一定慣性，無法立即將出料口關閉，以至于真實供料量和操作室給定的配料數量存在差異，另外，當送料口與接料漏斗之間的配料不能立即停止時，同樣也會進入到接料漏斗中，由此形成的落料誤差。

3.2 稱量誤差

在對各種配料進行稱量過程中，需要稱量的數量多，稱量的時間非常短，容易導致稱量的配料重量不準確。即在配料時，當物料垂直落至配料秤上時會現成沖擊力，而配料傳感器則會將該沖力當做物料的重力，引起傳感器感應到的物料重量信號存在誤差，導致稱量誤差。如果傳感器安裝的位置不佳、在電路等其他因素的作用下也會導致稱量誤差。

3.3 粉料懸浮誤差

密度非常小的顆粒狀物體稱為粉料，粉料容易懸浮在空氣中，瞬間下降時又會引起秤斗內懸浮的情況，然后安裝在秤斗中的傳感器不能感應到懸浮在秤斗中物料的真實重量，便會出現進入秤斗中的物料真實重量比秤的讀數要大的情況。

3.4 人工誤差

我國計量單位依然未能達到非常精確的水平，在混凝土攪拌站稱量配料時，一些從事計量工作人員的專業水平有限，因為操作不到位影響最終計量結果的準確性，形成人工誤差。

3.5 原材料不達標

一些混凝土生產企業為了實現自身經濟效益的最大化，采購一些質量不達標的原材料來加工混凝土，例如：機制砂作為混凝土中不可或缺的一類原材料，假如機制砂中的含水量超標，便會對混凝土的計量產生較大的影響，雖然在進行稱量的時候機制砂的質量滿足標準，但是其含量未達到標準。如果選擇的機制砂水分含量過低，又會降低混凝土的粘連性，影響混凝土的質量[3]。

4 混凝土攪拌站計量誤差影響因素控制措施

4.1 落料誤差控制措施

混凝土攪拌站在應用電子秤之前校稱，在校稱之前確保元器件完好無損、無故障，各個線路和元器件連接正確且可靠，處于正常的通信狀態。假如向秤上添加砝碼時如果電子秤顯示的示數未發生改變，導致這種現象的主要原因可能是校秤涉及的內存區域中的值發生異常，從而引起校秤的曲線出現異常。針對這種情況，首先應該將電子秤恢復至出廠設置，需要注意的是在進行初始化過程中需要取下秤斗上的砝碼，然后依次加砝碼，直到加至最大砝碼，通常在加砝碼時應至少確保攪拌站生產需要計量的最大重量值，在校秤操作時，觀察加載過程中曲線變化情況以及是否達到線性要求，假如電子秤的的示數偏差超過允許的范圍且不呈現線性變化，要弄清原因，是傳感器性能故障還是機械故障，在采取相應的措施后重新校秤。最后，在校秤結束時卸下秤斗上的砝碼時，還應該注意觀察曲線變化是否符合線性要求，全部將砝碼卸完后，還需要觀察數據示數是否回零[4]。

4.2 稱量誤差控制措施

第一，在攪拌設備工作過程中，合理的使用傳感器是提高混凝土攪拌站計量準確性的有效手段。由于配料必須通過該電腦來合理控制各個機械設備，電腦需要將自身接受到的各類配料闡述準確傳輸給傳感器，并對自身接受的各類信號進行處理，盡可能降低混凝土攪拌站的誤差。在混凝土攪拌過程中確定選擇哪類傳感器，并分析和研究配料電子秤傳感器的靈敏度。第二，在應用傳感器過程中最好使用3 套12°均勻的配料秤斗開展，在生產實踐中，物料一般不會在配料設備上運行，以至于傳感器的受力不均勻，導致傳感器最終接收到的信號存在誤差。針對這一問題，可以在實際稱量時，將秤體感應數值調節至測量額合理控制范圍內即可。

4.3 粉料懸浮誤差控制措施

控制粉料懸浮造成的計量誤差，需要在最初攪拌站供料系統設計時便綜合考慮各個方面的因素。不僅需要考慮粉料的進風管和回風管直徑大小，還需要對各個跟攪拌機緊密相關的其他管道、機械設備、構建等深入分析。要將漏洞與除塵器連接的管道直徑控制在250 mm 以上，而粉料秤排氣補氣管路和攪拌機蓋相通管路的直徑至少要200 mm。

4.4 人工誤差控制措施

提高混凝土攪拌站計量精度，還可以通過提升控制系統對計量精度的可控性等來實現，如果缺乏專業的操作人員操作依然不能達到預期的精度控制目標，所以要想提高混凝土攪拌站計量精度，還必須采取有效的措施控制人工誤差。可以采取以下2 個措施：①加強對操作人員的技術培訓，應該當作一項長期任務來抓，不僅抓好操作人員的崗前培訓工作，而且還需要定期開展培訓，培訓的內容除了混凝土攪拌的操作技能外，還應該注重培養操作人員的責任心；②操作人員還應該定期、不定期檢查和維護攪拌站各種設備，特別是要注意檢查計量系統，一旦發現問題時要立即解決，從而避免后期養護管理不到位帶來的損失[5]。

4.5 原材料不達標控制措施

保證混凝土攪拌的原材料，必須注重企業的生產管理。作為混凝土企業，其在采購各類原材料時必須將各類原材料種類、數量、標準等上報，將其交予相關部門檢驗，待檢驗合格以后，才能批準原材料用于混凝土攪拌中。混凝土企業必須從正規的原材料供貨商中采購原材料，還必須重視材料的檢驗，可以先應用少量的原材料進行混凝土生產，待確保質量合格后才能大量投入生產，以免浪費原材料[6]。

5 結束語

混凝土整體質量跟混凝土攪拌站計量工作緊密相關，較高精度的計量結果有助于提升混凝土整體的牢固性。我國混凝土攪拌站計量還存在各種誤差，研究發現，導致計量誤差的原因較多，包含落料誤差、稱量誤差、粉料懸浮誤差、人工誤差、原材料不達標等，要想提高混凝土攪拌站的盡量準確性，必須根據上述因素采取有效的控制措施，從而將混凝土攪拌站的誤差控制在允許的范圍內。