論題：電子皮帶秤安裝之鏈碼檢驗裝置實(shí)戰
皮帶秤廣泛應用于燃煤電廠(chǎng)的入爐煤計量和入廠(chǎng)煤計量，為了保證皮帶秤稱(chēng)量準確度，一是檢驗時(shí)要校準皮帶秤二是要能很方便地經(jīng)常對皮帶秤校準。對于連續作業(yè)性很強的電廠(chǎng)，輸煤系統經(jīng)常采用實(shí)煤檢驗十分困難，且現場(chǎng)眾多原因造成不能及時(shí)進(jìn)行檢驗，皮帶秤稱(chēng)量準不準心中無(wú)數，實(shí)際上就失去了使用皮帶秤的意義。 DCX型模擬載荷檢驗裝置（循環(huán)鏈碼）是近年來(lái)研制、開(kāi)發(fā)，并經(jīng)試驗后已投入使用的一種新型模擬載荷檢驗裝置�，F場(chǎng)使用結果表明該裝置具有操作方便、檢驗重復性好、長(cháng)期穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現與實(shí)物檢定差值有效地修正，解決了皮帶秤檢驗難題。目前，已經(jīng)應用于眾多的燃煤電廠(chǎng)皮帶秤使用中的檢驗。
2003年5月實(shí)施的JJG195一2002皮帶秤國家計量檢定規程，在新增加的主要內容里有：使用中檢驗應使用實(shí)際使用物料進(jìn)行，對于難以經(jīng)常使用物料進(jìn)行使用中檢驗的皮帶秤，使用中檢驗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，其條件是模擬載荷裝置的試驗結果必須是按模擬載荷試驗的要求，經(jīng)物料試驗修正后的試驗結果。并明確規定：“通�？捎醚h(huán)鏈條碼等重復性達到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，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�！�
1 DCX型模擬載荷檢驗裝置
DCX型模擬（循環(huán)鏈碼）工作原理裝置主要由標準質(zhì)量循環(huán)鏈碼、鏈碼托輥及支架、主附升降系統、測重測速傳感器、檢驗累計器及控制系統組成。如圖1所示。
循環(huán)鏈碼由數百個(gè)標準質(zhì)量砝碼連接成21m長(cháng)的閉合鏈條，根據需要制造1 ～ 6條供選用。標準質(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，當升降系統控制工作在下降狀態(tài)時(shí)，部分鏈碼自動(dòng)降落在設有稱(chēng)量段的皮帶上，鏈碼隨著(zhù)皮帶的移動(dòng)周而復始地循環(huán)通過(guò)稱(chēng)量段，將砝碼的重量作用在稱(chēng)量段上，皮帶秤累計重量就是循環(huán)鏈碼通過(guò)稱(chēng)量段上的累計重量。與此同時(shí)，檢驗累計器也累計循環(huán)鏈碼作用在稱(chēng)量段的重量。因模擬載荷檢驗裝置總不確定度優(yōu)于0.1%，將檢驗累計器的累計值與皮帶秤累計值進(jìn)行比較，就可以確定皮帶秤累計值誤差，從而完成了檢驗工作。將升降系統控制工作在提升狀態(tài)，循環(huán)鏈碼自動(dòng)提升離開(kāi)皮帶，整個(gè)檢驗工作結束。具有操作簡(jiǎn)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(lái)測量通過(guò)稱(chēng)量段的鏈碼重量，測速傳感器是測量皮帶運行速度。
2 現場(chǎng)測試
為了對DCX型模擬載荷檢驗裝置進(jìn)行考核，檢定其準確度和穩定性，并進(jìn)行檢驗結果與實(shí)物的比對試驗，2011年11月電力部熱工計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)行了檢驗裝置與實(shí)物檢定的比對試驗。
2012年2月至10月又在江蘇常熟電廠(chǎng)、河南姚孟電廠(chǎng)進(jìn)行了比對試驗，同年12月以中國計量科學(xué)研究院為組長(cháng)的全國質(zhì)量計量技術(shù)委員會(huì )電子皮帶秤檢定方法比對試驗小組又在江蘇常熟電廠(chǎng)進(jìn)行了皮帶秤與模擬載荷檢驗裝置比對試驗，所測結果如表1所示。 2012年2月～5月，江蘇常熟電廠(chǎng)模擬載荷檢驗裝置檢驗皮帶秤的數據結果如表2所示
表2中所列數據是模擬載荷裝置的循環(huán)鏈碼放置在皮帶秤稱(chēng)量段時(shí)，皮帶秤在檢驗時(shí)間內多次累計值的平均值，以2月28日皮帶秤示值的平均值作為標準計算變差�，F場(chǎng)測試結果證明，在3個(gè)月中模擬載荷裝置檢驗皮帶秤時(shí)最大變差為- 0.085%，未超過(guò)1%的總不確定度。.2000年11月，在河南姚孟電廠(chǎng)二期擴建工程中， 4#乙側皮帶秤模擬載荷檢驗裝置實(shí)物修正值驗證數據如表3所示。
表3中平均誤差率-x = 0.070% ，標準偏差σ=0.183%。測試時(shí)模擬載荷檢驗裝置內設實(shí)物修正值c=0.9888，驗證結果可以看出檢驗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(chǎng)的軌道衡稱(chēng)量，共計28個(gè)車(chē)皮物料，總重量為1709.316t，檢定數據如表4所示。
2003年7月28日，在寧夏石咀山電廠(chǎng)采用模擬載荷裝置對5#甲乙側皮帶秤兩臺皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗，所測試數據如表5和表6所示。
3 誤差分析與計算方法
皮帶秤作為一種動(dòng)態(tài)計量設備就必然存在誤差問(wèn)題。誤差直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和經(jīng)濟效益，所以必須經(jīng)常校，且要校準。檢定、檢驗皮帶秤的裝置同樣存在誤差問(wèn)題，這就必須對裝置的檢測數據進(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律。如輸送機在運行中產(chǎn)生較大的振動(dòng)，通過(guò)托輥傳遞給皮帶以及皮帶在運行中跳動(dòng)，使循環(huán)鏈碼在振動(dòng)和跳動(dòng)狀態(tài)中稱(chēng)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誤差內，并進(jìn)行合理修正才能提高檢驗裝置的精度，其目的是為了保證皮帶秤計量準確度。
3.1 對表1試驗結果數據進(jìn)行分析
此數據是皮帶秤實(shí)物檢定裝置與模擬載荷檢驗裝置的比對試驗的結果�？梢钥闯�，皮帶秤實(shí)物檢定裝置的最大誤差值小于模擬載荷檢驗裝置；而模擬載荷檢驗裝置的相對誤差最大差值和相對誤差的實(shí)驗標準差又優(yōu)于皮帶秤實(shí)物檢定裝置。通過(guò)試驗結果可得出，皮帶秤實(shí)物檢定裝置和模擬載荷檢驗裝置可以開(kāi)展0.5級、1級和2級皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。雖然模擬載荷檢驗裝置的一些試驗結果優(yōu)于實(shí)物檢定裝置的結果，但是從量值溯源的嚴謹性考慮，皮帶秤的首次檢定、后續檢定以及修理后檢定仍然以實(shí)物檢定裝置檢定為準，模擬載荷檢驗裝置只能作為皮帶秤日常使用中的檢驗標準，以它具有的功能達到能經(jīng)常性地對皮帶秤進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢驗的目的。
3.2 對穩定性、重復性數據進(jìn)行分析
從表2檢驗結果可以看出，3個(gè)月中不僅皮帶秤長(cháng)期性能穩定，而且不同一時(shí)期內7次檢驗重復性也十分良好。表3顯然是檢驗裝置服從于實(shí)物檢定合格的皮帶秤對 C值修正后，再檢驗皮帶秤的數據。同時(shí)也證明了檢驗裝置的標準質(zhì)量碼塊循環(huán)作用在稱(chēng)量段上，只要皮帶秤稱(chēng)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所測數據進(jìn)行分析
現場(chǎng)測試結果不僅反映了皮帶秤使用中的檢驗準確度，同時(shí)也能分析模擬載荷裝置的精度。5#甲側檢驗裝置3次示值的平均值為65.653t，循環(huán)鏈碼計算值為65.682t 誤差率為- 0.044%，檢驗時(shí)間平均值為258.258s ，現場(chǎng)實(shí)測值為259.88s ，誤差率為-0.624%。5 #乙側檢驗裝置3次示值的平均值為67.320t，循環(huán)鏈碼計算值為67.354t，誤差率為 - 0.050%，檢驗時(shí)間平均值為 263.862s，現場(chǎng)實(shí)測值為 265.52s，誤差率為-0.624%。分析認為測重傳感器采樣、測速傳感器在振動(dòng)中采樣存在誤差，且變化量很小。
3.4模擬載荷檢驗裝置誤差計算實(shí)例
數據統計誤差通常分隨機誤差和系統誤差。隨機誤差是在實(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(zhù)的誤差。它反映了被測檢驗裝置的精度，隨機誤差越小，說(shuō)明其精度越高。系統誤差是在偏離規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。系統誤差反映了被測檢驗裝置的正確度，系統誤差越小，說(shuō)明其正確度越高。評價(jià)檢驗裝置的精度既不能單獨看其隨機誤差，也不能單獨考查其系統誤差，而是要對其進(jìn)行綜合分析和計算，從而確定被測檢驗裝置的綜合指標，即準確度（此時(shí)不討論誤差分配問(wèn)題）。2003年8月23日在現場(chǎng)測試循環(huán)鏈碼稱(chēng)量數據10次：12496 12497 12498 12495 12499 12496 12497 12499 12497 12499，通過(guò)對循環(huán)鏈碼總重量計算值為
式中：Δ為檢驗結果的系統誤差；^Xi為標準值（真值）；隨機誤差按貝塞爾公式計算也稱(chēng)標準偏差。計算準確度方法稱(chēng)之當量誤差計算，取2σ其置信概率在95.4%左右。
4對模擬載荷檢驗裝置的綜合評價(jià)
模擬載荷檢驗裝置在皮帶秤檢驗中的應用，操作簡(jiǎn)單、使用方便、實(shí)現了檢驗自動(dòng)化。檢驗準確可靠，解決了皮帶秤經(jīng)常校的難題，得到了國家計量部門(mén)的認可，已被用戶(hù)所接受。
①可達到循環(huán)鏈碼的單位長(cháng)度質(zhì)量誤差≤0.05%，檢驗裝置準確度≤0.1%的技術(shù)指標可以達到，穩定性能，重復性能好，經(jīng)有關(guān)檢測部門(mén)測試重復性為0.08%，而在用戶(hù)安裝調試中基本在0.05% ～0.03%。
②更新了檢驗皮帶秤重復性的概念，改變了原規程規定在秤架上施加60%Qmax的砝碼皮帶運行數整圈、記錄累計示值共作5次的方法。循環(huán)鏈碼的重復性試驗方法是：往運行皮帶上施加循環(huán)鏈碼，皮帶秤計數；然后提升循環(huán)鏈碼，允許皮帶空轉并將示值回零（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、卸載再加載的檢驗程序，這就是檢驗皮帶秤重復性的新概念。
③由于碼塊的特殊設計，使得循環(huán)鏈碼與皮帶同步運行，因此能較好地模擬載荷在皮帶上的運行狀況，不會(huì )產(chǎn)生打滑重復稱(chēng)重的現象，檢驗時(shí)操作方便，不必多次開(kāi)停皮帶機就能完成檢驗工作全過(guò)程，不影響皮帶的正常運轉，不占用輸料時(shí)間。
④檢驗數據是全面評價(jià)模擬載荷檢驗裝置性能指標的重要依據，穩定性能可靠，重復性能好，有利于對數據處理和誤差分析，找到誤差源和誤差變化的規律，可以合理修正其誤差系數。檢驗數據結果證明了與實(shí)物檢定之間的修正系數極小。
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，當鏈碼不是運行整圈或整米通過(guò)稱(chēng)量段時(shí)，會(huì )給稱(chēng)量帶來(lái)微小的誤差。
⑥循環(huán)鏈碼之所以穩定性好、重復性好源于皮帶秤基本在恒定載荷中稱(chēng)重，而不是隨輸送物料期時(shí)大時(shí)小波動(dòng)載荷中稱(chēng)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。
⑦目前，模擬載荷檢驗裝置只能是一對一地使用，一臺皮帶秤需要配一套檢驗裝置。隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步，一臺檢驗裝置檢驗兩臺甚至多臺皮帶秤正在開(kāi)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(xiàn)性稱(chēng)量區間，規程規定物料輸送控制在20% ～100%Qmax，皮帶秤計量特性也不是直線(xiàn)，現場(chǎng)實(shí)際稱(chēng)量與理想線(xiàn)性狀態(tài)有不同程度的偏差。但是理想的直線(xiàn)與實(shí)際的曲線(xiàn)總會(huì )相交的，其交點(diǎn)應該是零誤差點(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(chēng)量的非線(xiàn)性，減少稱(chēng)量誤差。
⑨DCX型模擬載荷檢驗裝置（循環(huán)鏈碼）是徐州華隆機械設備制造有限公司生產(chǎn)的新產(chǎn)品，經(jīng)現場(chǎng)測試和用戶(hù)調查為持有國家計量部門(mén)制造計量器具許可證和計量器具型式批準證書(shū)（CPA）的定型產(chǎn)品。 |
