論題：電子皮帶秤安裝之鏈碼檢驗(yàn)裝置實(shí)戰(zhàn)
皮帶秤廣泛應(yīng)用于燃煤電廠的入爐煤計(jì)量和入廠煤計(jì)量，為了保證皮帶秤稱量準(zhǔn)確度，一是檢驗(yàn)時(shí)要校準(zhǔn)皮帶秤二是要能很方便地經(jīng)常對皮帶秤校準(zhǔn)。對于連續(xù)作業(yè)性很強(qiáng)的電廠，輸煤系統(tǒng)經(jīng)常采用實(shí)煤檢驗(yàn)十分困難，且現(xiàn)場眾多原因造成不能及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，皮帶秤稱量準(zhǔn)不準(zhǔn)心中無數(shù)，實(shí)際上就失去了使用皮帶秤的意義。 DCX型模擬載荷檢驗(yàn)裝置（循環(huán)鏈碼）是近年來研制、開發(fā)，并經(jīng)試驗(yàn)后已投入使用的一種新型模擬載荷檢驗(yàn)裝置。現(xiàn)場使用結(jié)果表明該裝置具有操作方便、檢驗(yàn)重復(fù)性好、長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)與實(shí)物檢定差值有效地修正，解決了皮帶秤檢驗(yàn)難題。目前，已經(jīng)應(yīng)用于眾多的燃煤電廠皮帶秤使用中的檢驗(yàn)。
2003年5月實(shí)施的JJG195一2002皮帶秤國家計(jì)量檢定規(guī)程，在新增加的主要內(nèi)容里有：使用中檢驗(yàn)應(yīng)使用實(shí)際使用物料進(jìn)行，對于難以經(jīng)常使用物料進(jìn)行使用中檢驗(yàn)的皮帶秤，使用中檢驗(yàn)可以使用模擬載荷裝置替代實(shí)際物料進(jìn)行使用中檢驗(yàn)，其條件是模擬載荷裝置的試驗(yàn)結(jié)果必須是按模擬載荷試驗(yàn)的要求，經(jīng)物料試驗(yàn)修正后的試驗(yàn)結(jié)果。并明確規(guī)定：“通常可用循環(huán)鏈條碼等重復(fù)性達(dá)到0.1%的模擬載荷裝置對0.5級皮帶秤、1級皮帶秤和2級皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗(yàn)，使用其他模擬載荷裝置對1級皮帶秤和2級皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗(yàn)。”
1 DCX型模擬載荷檢驗(yàn)裝置
DCX型模擬（循環(huán)鏈碼）工作原理裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量循環(huán)鏈碼、鏈碼托輥及支架、主附升降系統(tǒng)、測重測速傳感器、檢驗(yàn)累計(jì)器及控制系統(tǒng)組成。如圖1所示。
循環(huán)鏈碼由數(shù)百個(gè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼連接成21m長的閉合鏈條，根據(jù)需要制造1 ～ 6條供選用。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼有10kg/m 、20kg/m 、30kg/m 、 40kg/m 、50kg/m系列，每米質(zhì)量誤差 ≤0.05%。啟動(dòng)皮帶機(jī)，當(dāng)升降系統(tǒng)控制工作在下降狀態(tài)時(shí)，部分鏈碼自動(dòng)降落在設(shè)有稱量段的皮帶上，鏈碼隨著皮帶的移動(dòng)周而復(fù)始地循環(huán)通過稱量段，將砝碼的重量作用在稱量段上，皮帶秤累計(jì)重量就是循環(huán)鏈碼通過稱量段上的累計(jì)重量。與此同時(shí)，檢驗(yàn)累計(jì)器也累計(jì)循環(huán)鏈碼作用在稱量段的重量。因模擬載荷檢驗(yàn)裝置總不確定度優(yōu)于0.1%，將檢驗(yàn)累計(jì)器的累計(jì)值與皮帶秤累計(jì)值進(jìn)行比較，就可以確定皮帶秤累計(jì)值誤差，從而完成了檢驗(yàn)工作。將升降系統(tǒng)控制工作在提升狀態(tài)，循環(huán)鏈碼自動(dòng)提升離開皮帶，整個(gè)檢驗(yàn)工作結(jié)束。具有操作簡單實(shí)用、使用方便可靠、不影響生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。測重傳感器用來測量通過稱量段的鏈碼重量，測速傳感器是測量皮帶運(yùn)行速度。
2 現(xiàn)場測試
為了對DCX型模擬載荷檢驗(yàn)裝置進(jìn)行考核，檢定其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，并進(jìn)行檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)物的比對試驗(yàn)，2011年11月電力部熱工計(jì)量測試中心在安徽省銅陵國家皮帶秤質(zhì)量檢測中心進(jìn)行了檢驗(yàn)裝置與實(shí)物檢定的比對試驗(yàn)。
2012年2月至10月又在江蘇常熟電廠、河南姚孟電廠進(jìn)行了比對試驗(yàn)，同年12月以中國計(jì)量科學(xué)研究院為組長的全國質(zhì)量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)電子皮帶秤檢定方法比對試驗(yàn)小組又在江蘇常熟電廠進(jìn)行了皮帶秤與模擬載荷檢驗(yàn)裝置比對試驗(yàn)，所測結(jié)果如表1所示。 2012年2月～5月，江蘇常熟電廠模擬載荷檢驗(yàn)裝置檢驗(yàn)皮帶秤的數(shù)據(jù)結(jié)果如表2所示
表2中所列數(shù)據(jù)是模擬載荷裝置的循環(huán)鏈碼放置在皮帶秤稱量段時(shí)，皮帶秤在檢驗(yàn)時(shí)間內(nèi)多次累計(jì)值的平均值，以2月28日皮帶秤示值的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算變差。現(xiàn)場測試結(jié)果證明，在3個(gè)月中模擬載荷裝置檢驗(yàn)皮帶秤時(shí)最大變差為- 0.085%，未超過1%的總不確定度。.2000年11月，在河南姚孟電廠二期擴(kuò)建工程中， 4#乙側(cè)皮帶秤模擬載荷檢驗(yàn)裝置實(shí)物修正值驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表3所示。
表3中平均誤差率-x = 0.070% ，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ=0.183%。測試時(shí)模擬載荷檢驗(yàn)裝置內(nèi)設(shè)實(shí)物修正值c=0.9888，驗(yàn)證結(jié)果可以看出檢驗(yàn)裝置與皮帶秤的平均誤差率0.06%，與實(shí)物檢定皮帶秤誤差率相比較只差0.01%。實(shí)物檢定皮帶秤是采用姚孟電廠的軌道衡稱量，共計(jì)28個(gè)車皮物料，總重量為1709.316t，檢定數(shù)據(jù)如表4所示。
2003年7月28日，在寧夏石咀山電廠采用模擬載荷裝置對5#甲乙側(cè)皮帶秤兩臺(tái)皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗(yàn)，所測試數(shù)據(jù)如表5和表6所示。
3 誤差分析與計(jì)算方法
皮帶秤作為一種動(dòng)態(tài)計(jì)量設(shè)備就必然存在誤差問題。誤差直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)營和經(jīng)濟(jì)效益，所以必須經(jīng)常校，且要校準(zhǔn)。檢定、檢驗(yàn)皮帶秤的裝置同樣存在誤差問題，這就必須對裝置的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對誤差進(jìn)行分析，找到產(chǎn)生誤差的源頭和誤差變化的規(guī)律。如輸送機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生較大的振動(dòng)，通過托輥傳遞給皮帶以及皮帶在運(yùn)行中跳動(dòng)，使循環(huán)鏈碼在振動(dòng)和跳動(dòng)狀態(tài)中稱量。皮帶速度的變化，測重傳感器、測速傳感器的采樣誤差，顯示儀表的隨機(jī)誤差，鏈碼檢定安裝造成的誤差等，只有減少各方面的誤差才能保證在系統(tǒng)誤差內(nèi)，并進(jìn)行合理修正才能提高檢驗(yàn)裝置的精度，其目的是為了保證皮帶秤計(jì)量準(zhǔn)確度。
3.1 對表1試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
此數(shù)據(jù)是皮帶秤實(shí)物檢定裝置與模擬載荷檢驗(yàn)裝置的比對試驗(yàn)的結(jié)果。可以看出，皮帶秤實(shí)物檢定裝置的最大誤差值小于模擬載荷檢驗(yàn)裝置；而模擬載荷檢驗(yàn)裝置的相對誤差最大差值和相對誤差的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差又優(yōu)于皮帶秤實(shí)物檢定裝置。通過試驗(yàn)結(jié)果可得出，皮帶秤實(shí)物檢定裝置和模擬載荷檢驗(yàn)裝置可以開展0.5級、1級和2級皮帶秤的檢定和使用中的檢驗(yàn)。雖然模擬載荷檢驗(yàn)裝置的一些試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于實(shí)物檢定裝置的結(jié)果，但是從量值溯源的嚴(yán)謹(jǐn)性考慮，皮帶秤的首次檢定、后續(xù)檢定以及修理后檢定仍然以實(shí)物檢定裝置檢定為準(zhǔn)，模擬載荷檢驗(yàn)裝置只能作為皮帶秤日常使用中的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以它具有的功能達(dá)到能經(jīng)常性地對皮帶秤進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)的目的。
3.2 對穩(wěn)定性、重復(fù)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
從表2檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，3個(gè)月中不僅皮帶秤長期性能穩(wěn)定，而且不同一時(shí)期內(nèi)7次檢驗(yàn)重復(fù)性也十分良好。表3顯然是檢驗(yàn)裝置服從于實(shí)物檢定合格的皮帶秤對 C值修正后，再檢驗(yàn)皮帶秤的數(shù)據(jù)。同時(shí)也證明了檢驗(yàn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量碼塊循環(huán)作用在稱量段上，只要皮帶秤稱量不發(fā)生變化，它基本是一個(gè)恒定重量值。皮帶秤顯示值單位為10kg，檢驗(yàn)裝置顯示值單位為1kg。表 4證明了皮帶秤實(shí)物檢定合格。
3.3 對表5-6所測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
現(xiàn)場測試結(jié)果不僅反映了皮帶秤使用中的檢驗(yàn)準(zhǔn)確度，同時(shí)也能分析模擬載荷裝置的精度。5#甲側(cè)檢驗(yàn)裝置3次示值的平均值為65.653t，循環(huán)鏈碼計(jì)算值為65.682t 誤差率為- 0.044%，檢驗(yàn)時(shí)間平均值為258.258s ，現(xiàn)場實(shí)測值為259.88s ，誤差率為-0.624%。5 #乙側(cè)檢驗(yàn)裝置3次示值的平均值為67.320t，循環(huán)鏈碼計(jì)算值為67.354t，誤差率為 - 0.050%，檢驗(yàn)時(shí)間平均值為 263.862s，現(xiàn)場實(shí)測值為 265.52s，誤差率為-0.624%。分析認(rèn)為測重傳感器采樣、測速傳感器在振動(dòng)中采樣存在誤差，且變化量很小。
3.4模擬載荷檢驗(yàn)裝置誤差計(jì)算實(shí)例
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)誤差通常分隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差是在實(shí)際測量條件下多次測量同一量值時(shí)，誤差的絕對值和符號以不同方式變化著的誤差。它反映了被測檢驗(yàn)裝置的精度，隨機(jī)誤差越小，說明其精度越高。系統(tǒng)誤差是在偏離規(guī)定的測量條件下多次測量同一量值時(shí)，誤差的絕對值和符號保持恒定的誤差。系統(tǒng)誤差反映了被測檢驗(yàn)裝置的正確度，系統(tǒng)誤差越小，說明其正確度越高。評價(jià)檢驗(yàn)裝置的精度既不能單獨(dú)看其隨機(jī)誤差，也不能單獨(dú)考查其系統(tǒng)誤差，而是要對其進(jìn)行綜合分析和計(jì)算，從而確定被測檢驗(yàn)裝置的綜合指標(biāo)，即準(zhǔn)確度（此時(shí)不討論誤差分配問題）。2003年8月23日在現(xiàn)場測試循環(huán)鏈碼稱量數(shù)據(jù)10次：12496 12497 12498 12495 12499 12496 12497 12499 12497 12499，通過對循環(huán)鏈碼總重量計(jì)算值為
式中：Δ為檢驗(yàn)結(jié)果的系統(tǒng)誤差；^Xi為標(biāo)準(zhǔn)值（真值）；隨機(jī)誤差按貝塞爾公式計(jì)算也稱標(biāo)準(zhǔn)偏差。計(jì)算準(zhǔn)確度方法稱之當(dāng)量誤差計(jì)算，取2σ其置信概率在95.4%左右。
4對模擬載荷檢驗(yàn)裝置的綜合評價(jià)
模擬載荷檢驗(yàn)裝置在皮帶秤檢驗(yàn)中的應(yīng)用，操作簡單、使用方便、實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)自動(dòng)化。檢驗(yàn)準(zhǔn)確可靠，解決了皮帶秤經(jīng)常校的難題，得到了國家計(jì)量部門的認(rèn)可，已被用戶所接受。
①可達(dá)到循環(huán)鏈碼的單位長度質(zhì)量誤差≤0.05%，檢驗(yàn)裝置準(zhǔn)確度≤0.1%的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到，穩(wěn)定性能，重復(fù)性能好，經(jīng)有關(guān)檢測部門測試重復(fù)性為0.08%，而在用戶安裝調(diào)試中基本在0.05% ～0.03%。
②更新了檢驗(yàn)皮帶秤重復(fù)性的概念，改變了原規(guī)程規(guī)定在秤架上施加60%Qmax的砝碼皮帶運(yùn)行數(shù)整圈、記錄累計(jì)示值共作5次的方法。循環(huán)鏈碼的重復(fù)性試驗(yàn)方法是：往運(yùn)行皮帶上施加循環(huán)鏈碼，皮帶秤計(jì)數(shù)；然后提升循環(huán)鏈碼，允許皮帶空轉(zhuǎn)并將示值回零（若必要）；再用同一鏈碼加載兩次。循環(huán)鏈碼能很方便地完成自動(dòng)加載、卸載再加載的檢驗(yàn)程序，這就是檢驗(yàn)皮帶秤重復(fù)性的新概念。
③由于碼塊的特殊設(shè)計(jì)，使得循環(huán)鏈碼與皮帶同步運(yùn)行，因此能較好地模擬載荷在皮帶上的運(yùn)行狀況，不會(huì)產(chǎn)生打滑重復(fù)稱重的現(xiàn)象，檢驗(yàn)時(shí)操作方便，不必多次開停皮帶機(jī)就能完成檢驗(yàn)工作全過程，不影響皮帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不占用輸料時(shí)間。
④檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是全面評價(jià)模擬載荷檢驗(yàn)裝置性能指標(biāo)的重要依據(jù)，穩(wěn)定性能可靠，重復(fù)性能好，有利于對數(shù)據(jù)處理和誤差分析，找到誤差源和誤差變化的規(guī)律，可以合理修正其誤差系數(shù)。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果證明了與實(shí)物檢定之間的修正系數(shù)極小。
⑤循環(huán)鏈碼每組碼塊重量相差不大，是以每米公斤重量檢定制作而成的，而不是任意每米重量都相同，當(dāng)鏈碼不是運(yùn)行整圈或整米通過稱量段時(shí)，會(huì)給稱量帶來微小的誤差。
⑥循環(huán)鏈碼之所以穩(wěn)定性好、重復(fù)性好源于皮帶秤基本在恒定載荷中稱重，而不是隨輸送物料期時(shí)大時(shí)小波動(dòng)載荷中稱重。與輸送物料相比較，其狀態(tài)近似物料輸送，而不是仿真物料輸送，仍然存在一些差異。因此，在皮帶秤首次檢定時(shí)必須經(jīng)實(shí)物確定物料因子，經(jīng)物料因子修正后才可以替代實(shí)物進(jìn)行使用中檢驗(yàn)。
⑦目前，模擬載荷檢驗(yàn)裝置只能是一對一地使用，一臺(tái)皮帶秤需要配一套檢驗(yàn)裝置。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，一臺(tái)檢驗(yàn)裝置檢驗(yàn)兩臺(tái)甚至多臺(tái)皮帶秤正在開發(fā)研究中。
⑧皮帶秤在使用中由于皮帶的影響存在一定的非線性稱量區(qū)間，規(guī)程規(guī)定物料輸送控制在20% ～100%Qmax，皮帶秤計(jì)量特性也不是直線，現(xiàn)場實(shí)際稱量與理想線性狀態(tài)有不同程度的偏差。但是理想的直線與實(shí)際的曲線總會(huì)相交的，其交點(diǎn)應(yīng)該是零誤差點(diǎn)這個(gè)交點(diǎn)基本在最大流量的60% ～80%之間徘徊。所以選用循環(huán)鏈碼的重量必須在皮帶秤最大流量的60% ～80%之間，才能克服皮帶秤稱量的非線性，減少稱量誤差。
⑨DCX型模擬載荷檢驗(yàn)裝置（循環(huán)鏈碼）是徐州華隆機(jī)械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的新產(chǎn)品，經(jīng)現(xiàn)場測試和用戶調(diào)查為持有國家計(jì)量部門制造計(jì)量器具許可證和計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書（CPA）的定型產(chǎn)品。 |
