現(xiàn)場料斗稱量機非砝碼檢校方法的實現(xiàn)

許棟斌

摘 要：寶鋼的煉鐵部、煉鋼部、運輸部等現(xiàn)場安裝了大量的料斗稱量機。傳統(tǒng)的砝碼檢校方法，需要投入大量的人力、物力，且作業(yè)效率難以提高，需確保較長的設(shè)備停運時間。而使用非砝碼檢校方法對現(xiàn)場料斗稱量機進行檢?？梢杂行Эs短檢校時間，確保設(shè)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(shè)備狀態(tài)成為可能，增加檢校次數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：料斗稱量機；砝碼檢校；標(biāo)準(zhǔn)測力儀；非砝碼檢校

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

1 料斗稱量機在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

寶鋼現(xiàn)場安裝了大量的料斗稱量機，用于對生產(chǎn)過程中的各種物資進行計量，這直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須對料斗稱量機進行定期檢定校準(zhǔn)。按照我國國家計量檢定規(guī)程規(guī)定，貿(mào)易結(jié)算秤需要采用砝碼作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)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(xiàn)場料斗稱量機的檢定上花費了大量人力、物力，作業(yè)成本居高不下，作業(yè)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(zhǔn)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(shè)備狀態(tài)。

近年來，料斗稱量機的檢校工作采用非砝碼檢校，國內(nèi)外已有研究開發(fā)例子報道，不過未見到成熟的技術(shù)成果，也未見有任何檢校方法形成技術(shù)法規(guī)。作為寶鋼的專業(yè)計量檢校隊伍，我們本著拓展業(yè)務(wù)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(chǎn)方及時了解設(shè)備狀態(tài)的目的，在現(xiàn)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?？梢园逊Q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(chǎn)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(chǎn)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(dāng)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(jié)構(gòu)。所以，我們可以認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)是秤的基本結(jié)構(gòu)。此外，測量是以物體質(zhì)量產(chǎn)生的作用力與反力部分產(chǎn)生的反作用力之間的平衡為基礎(chǔ)的。所以，我們可以認(rèn)為秤的稱重原理是利用了力的平衡。現(xiàn)代科技的發(fā)展，使我們在質(zhì)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(yīng)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(rèn)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(chǎn)生的某些量值變化中獲得。

3 電秤和電子秤系統(tǒng)的構(gòu)成

機械秤是指包括顯示功能在內(nèi)的所有功能都能通過機械手段實現(xiàn)的一種秤。而電秤和電子秤具有一個能將反力部分產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)換電路等，它們將傳感器的輸出信號變換成更適用于數(shù)據(jù)處理的信號。數(shù)據(jù)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(guān)的必須值。輸出電路則是傳輸處理好的測量結(jié)果的電路。

4 斗量機的現(xiàn)場應(yīng)用及方法

寶鋼現(xiàn)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(guī)程規(guī)定，用于貿(mào)易結(jié)算的秤必須使用砝碼作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的檢定方法，而作為生產(chǎn)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(zhì)量產(chǎn)生的作用力，使其與反力部分產(chǎn)生的反作用力平衡，達(dá)到檢校目的。

根據(jù)國家計量檢定規(guī)程規(guī)定，校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的最大允許誤差應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)測力儀檢定規(guī)程，標(biāo)準(zhǔn)測力儀準(zhǔn)確度級別達(dá)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?。Ｈ欢趯氫搹S區(qū)內(nèi)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)測力儀對其進行檢校工作的結(jié)論。前提關(guān)鍵是受力點的力的傳遞是假設(shè)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(nèi)，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(guān)數(shù)據(jù)來證明。

因此推行非砝碼檢校，測力儀使用的標(biāo)準(zhǔn)傳感器精度等級最好能夠達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)場操作時能否保證受力方向垂直以及加壓時力值的穩(wěn)定，將是能否實施非砝碼檢校的技術(shù)關(guān)鍵，不然將給檢校結(jié)果帶來較大的誤差。

可以根據(jù)現(xiàn)場料斗稱量機的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計相應(yīng)的受力支架。這需要考慮兩個方面，第一現(xiàn)場安裝位置，第二受力支架應(yīng)能承受相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)傳感器量程的加壓，不發(fā)生塑性變形。

下面我們以煉鐵廠高爐區(qū)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(biāo)準(zhǔn)砝碼檢校，其最大允許誤差為±1666.7g。我們可以選用由精度達(dá)到±0.01%F.S.、量程至少為5t的四只標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)砝碼進行檢校。

根據(jù)現(xiàn)場該稱量機的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝位置，設(shè)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(jié)構(gòu)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(rèn)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(xiàn)場料斗稱量機非砝碼檢校在理論上是完全可行的。

5 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)場料斗稱量機非砝碼檢校雖然沒有國家計量檢定規(guī)程可以作為依據(jù)，但是我們可以在這方面進行一些試驗性的嘗試。若實際結(jié)果能夠達(dá)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未嘗不可。

參 考 文 獻(xiàn)

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