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一、問(wèn)題的提出

    電子皮帶秤廣泛用于燃煤電廠(chǎng)的入爐煤計量和入廠(chǎng)煤計量，前者是企業(yè)內部核算，后者則是經(jīng)營(yíng)貿易結算。皮帶秤的穩定性、準確度是計量正確與否的關(guān)鍵，由于皮帶秤是在動(dòng)態(tài)狀況下工作，現場(chǎng)影響稱(chēng)量準確度的因素很多，必須定期進(jìn)行檢驗，才能維持皮帶秤準確使用。如何對皮帶秤很方便地進(jìn)行經(jīng)常校、且要校準，人們想方設法對皮帶秤進(jìn)行模擬檢驗。常見(jiàn)有：掛碼檢驗、滾動(dòng)鏈碼檢驗、小車(chē)砝碼檢驗、三排小輪鏈碼檢驗、自動(dòng)小重錘砝碼檢驗、電信號檢驗等等，經(jīng)過(guò)長(cháng)期現場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗和理論分析，實(shí)物檢驗仍是唯一準確、可靠、可信的檢驗方法。

    實(shí)物檢驗是用該皮帶日常輸送的物料進(jìn)行稱(chēng)重的一種檢驗方法。標準物料重量采用料斗秤或地中衡、軌道衡、翻車(chē)機軌道衡稱(chēng)量，實(shí)物檢驗中又有在線(xiàn)檢驗和離線(xiàn)檢驗之分。由于檢驗用的物料與實(shí)際輸送的物料是同一種，物料的性質(zhì)及其流量的大小均勻程度、在皮帶上的分布狀態(tài)與實(shí)際輸送時(shí)完全一致，所以新安裝的皮帶秤必須用實(shí)物檢定來(lái)確定稱(chēng)量準確度。在日常檢驗工作中經(jīng)常采用實(shí)物檢定用戶(hù)是很難接受，不僅檢驗時(shí)間長(cháng)、耗費的人力和物力很大，離線(xiàn)檢驗存在物料稱(chēng)重與去皮稱(chēng)重的誤差，在線(xiàn)檢驗料斗秤稱(chēng)重的準確度是否能保證物料多次轉換、物料拋散、死角堆積等諸多的問(wèn)題，很多單位不是按規定的次數檢驗皮帶秤。實(shí)物經(jīng)常檢驗皮帶秤，在現場(chǎng)實(shí)施相當困難。模擬檢驗又存在諸多的影響因素，檢驗結果置信度低，皮帶秤稱(chēng)量準不準心中無(wú)數，實(shí)際上失去了使用的意義。

二、現場(chǎng)調研中存在問(wèn)題的分析

    為了研究解決皮帶秤現場(chǎng)檢定工作存在的問(wèn)題，確保燃煤計量數據準確可靠，電力系統曾經(jīng)組派有關(guān)專(zhuān)家組成的調研組對西南、華東、西北、華北地區9家電廠(chǎng)進(jìn)行了實(shí)物檢驗裝置運行情況的調研，調研結果只有外高橋電廠(chǎng)、常熟發(fā)電有限公司，和陡河電廠(chǎng)少數幾家電廠(chǎng)的皮帶秤檢驗裝置（料斗秤）能有效地用于皮帶秤的檢定和使用中的檢驗。外高橋電廠(chǎng)為電力系統第一家進(jìn)行實(shí)物檢驗裝置建標電廠(chǎng)，用來(lái)檢定入廠(chǎng)煤計量的皮帶秤，由原電力部計量辦公室頒發(fā)計量標準證書(shū)，由地方計量測試部門(mén)進(jìn)行周期性檢定。采取有效措施，提高皮帶秤準確度、穩定性。十分重視計量器具的改造和更新，對未建標的入爐煤用實(shí)物檢驗裝進(jìn)行大修、改進(jìn)，使其性能達到JJG（電力）-02-96規程的技術(shù)要求，能有效地檢定皮帶秤；常熟發(fā)電有限公司對入廠(chǎng)煤計量高度重視，投資200萬(wàn)元建成64T實(shí)物檢驗裝置為目前國最大的此類(lèi)裝置。調研期檢驗皮帶秤在20天中最大變差值為0.1% ；陡河電廠(chǎng)實(shí)物檢驗裝置和皮帶秤的準確度都能符合使用中的要求。而大部分電廠(chǎng)存在影響實(shí)物檢驗裝置正常使用中的各種因素，嚴重的已經(jīng)無(wú)法對皮帶秤進(jìn)行檢定和使用中檢驗。綜合分析，歸納如下：1、對實(shí)物檢定系統的設置不合理，設計時(shí)未考慮實(shí)物檢驗裝置和皮帶秤之間輸煤系統對計量誤差的影響，使被稱(chēng)物料超過(guò)了三個(gè)轉換點(diǎn)，沿途的堆積和拋散以及粘附在落煤斗壁上的殘煤被沖擊剝離，不能確保所有被稱(chēng)物料不多不少全部經(jīng)過(guò)被檢皮帶秤。2、實(shí)物檢驗裝置與皮帶秤配置不當，檢驗裝置最大容量不應小于皮帶秤最大稱(chēng)量的20% ；實(shí)物檢驗裝置的檢定分度值，應比皮帶秤的分度值高。如某電廠(chǎng)一臺20T的檢驗裝置分度值e=10kg，只有2000個(gè)檢定分度數，低于JJG（電力）-02-96規程中n≧3000d的要求。3、計量管理制度不落實(shí)，有的電廠(chǎng)對實(shí)物檢驗裝置長(cháng)期不維修、不檢定、明知道使用不準確也不改造，燃煤計量裝置形同虛設。4、為了降低煤耗在數據上“吃誤差”，無(wú)論是最大誤差還是最小誤差都控制在負值。5、違反計量法規的規定，使用非衡器生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的實(shí)物檢驗裝置和皮帶秤。6、計量人員技術(shù)素質(zhì)偏低，操作不熟練，對皮帶秤的計量及調整操作不當，實(shí)物檢驗裝置符合使用中的準確度要求，檢驗時(shí)皮帶秤沒(méi)有調整好，其結果把皮帶秤檢驗超出誤差范圍。   

三、模擬載荷檢驗裝置的應用

    燃煤電廠(chǎng)為了加強入爐煤計量和入廠(chǎng)煤計量管理，保證皮帶秤稱(chēng)量準確度，一是檢驗時(shí)要把皮帶秤校準，二是要能很方便地對皮帶秤經(jīng)常校。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，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，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)皮帶秤使用中檢驗。DCX型模擬（循環(huán)鏈碼）工作原理裝置主要是由：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。如圖所示

                                                                                                      循環(huán)鏈碼是由數百個(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)。測重傳感器是用來(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。

    2003年5月實(shí)施的JJG195-2002皮帶秤國家計量檢定規程，在新增加的主要內容里其中有：“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�環(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�！�

四、數據測試與誤差分析

    為了對DCX型模擬載荷檢驗裝置的考核，檢定其準確度和穩定性，以及檢驗結果與實(shí)物的比對試驗。1999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)行檢驗裝置與實(shí)物檢定的比對試驗。2000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)行皮帶秤與模擬載荷檢驗裝置比對試驗所測結果如表1           

2000年2月—5月在江蘇常熟電廠(chǎng)模擬載荷檢驗裝置檢驗皮帶秤的數據結果如表2 所示，表中所列數據是皮帶秤示值，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，在三個(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)0.1%的總不確定度。                                                                                                                                                                  

   2000年11月在河南姚孟電廠(chǎng)二期擴建工程中模擬載荷檢驗裝置實(shí)物修正值驗證數據如表3                                                                                     

#4乙側皮帶秤

平均誤差率  = 0.070%；標準偏差 = 0.0183% 。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，與實(shí)物檢定皮帶秤誤差率0.06 %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1709.316 t ，檢定數據如表4

    2003年7月28日筆者在寧夏石咀山電廠(chǎng)采用模擬載荷裝置對兩臺皮帶秤進(jìn)行使用中檢驗，

所測試數據如表（5-6）                                                                                                         #5甲側皮帶秤

#5乙側皮帶秤

                                                                                                      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。而誤差直接關(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。皮帶長(cháng)度、速度的變化，測重傳感器、測速傳感器的采樣誤差，二次儀表

的隨機誤差，鏈碼檢定安裝造成的誤差，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。

1、  對表1試驗結果數據分析

  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，實(shí)物與模擬客觀(guān)上存在誤差，所以規程中明確規定，

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

置修正系數后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。

2、對穩定性、重復性數據分析

從表2檢驗結果可以看出三個(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、對表5-6所測數據分析

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甲側檢驗裝置三次示值的平均值為65.653 t ，循環(huán)鏈碼計算值為65.682 t ，誤差率為-0.044%

檢驗時(shí)間平均值為258.258 s ，現場(chǎng)實(shí)測值為259.88 s , 誤差率為-0.624% 。

#5乙側檢驗裝置三次示值的平均值為67.320 t ，循環(huán)鏈碼計算值為67.354 t ，誤差率為-0.050%

檢驗時(shí)間平均值為263.862 s ，現場(chǎng)實(shí)測值為265.52 s ，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。                                                                                              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 ：

i = 12500.4kg，被測值的平均值 12497.3 kg ，系統誤差Δ= -0.0031kg

隨機誤差 0.001418

準確度δ= = 0.047 %

式中Δ—檢驗結果的系統誤差； —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2 其置信概率在95.4 % 左右。

五、 對模擬載荷檢驗裝置的綜合評價(jià)及應用前景

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、  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

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，不占用輸煤時(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)鏈碼雖然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，多點(diǎn)線(xiàn)性檢驗功能正在開(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。