衡器常識

電子皮帶秤效驗裝置可分為電子效驗實物效驗鏈碼標定掛碼

 摘要:  首先介紹了現有幾種運行檢驗裝置，隨后提出了對運行檢驗裝置性能進行評價的理論分析法，并運用這一方法評價了現有幾種運行檢驗裝置以及新型物料砝碼疊加運行檢驗裝置。 

1 概述
電子皮帶秤在使用過程中需要定期進行檢定和試驗，才能確保其稱重精確度。
檢定是為查明和確認電子皮帶秤是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標記和（或）出具檢定證書，是由得到授權或認可的機構和人員依法從事的測試活動。試驗則是在電子皮帶秤使用現場或定型的試驗場所對完整的皮帶秤進行的性能試驗。檢定分首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。首次檢定是對未曾檢定過的皮帶秤所進行的一種檢定；后續檢定是電子皮帶秤首次檢定后的任何一種檢定，后續檢定包括：強制性周期檢定，修理后檢定，周期檢定有效期內的檢定； 使用中檢驗是為檢查電子皮帶秤的檢定標記或檢定證書是否有效、保護標記是否損壞、檢定后電子皮帶秤是否遭到明顯改動，以及其示值誤差是否超過使用中最大允許誤差所進行的一種檢查。試驗分物料試驗、模擬試驗和模擬載荷試驗。物料試驗是采用電子皮帶秤預期稱量的物料，在電子皮帶秤使用現場或典型的試驗場所對完整的皮帶秤進行的一種試驗；模擬試驗是在無皮帶輸送機的情況下，采用標準砝碼對完整的皮帶秤組成的試驗裝置進行的一種試驗；模擬載荷試驗是在皮帶秤使用現場，采用模擬載荷裝置模擬物料通過電子皮帶秤（具有皮帶輸送機）的一種試驗。模擬試驗和模擬載荷試驗通常不能直接確定電子皮帶秤的精確度，但是它對確定皮帶秤的重復性和穩定性很有幫助。像模擬試驗和模擬載荷試驗這樣的能檢驗皮帶秤某些性能的裝置被稱為運行檢驗裝置。
采用現有的運行檢驗裝置進行的試驗有：電信號試驗、掛碼試驗、小車碼試驗、鏈碼試驗、循環鏈碼試驗等。
2電信號試驗
電信號試驗就是由累計器內部產生一個模擬稱重傳感器輸出的mV信號以進行電子皮帶秤模擬試驗的一種方法，具體做法可在稱重傳感器電橋的一條臂上并接一個精密的線繞電阻1（見圖1），并用狀態選擇開關2進行切換。電子皮帶秤在“運行”狀態時，開關斷開線繞電阻1與電橋的一個接線點，稱重傳感器在物料重量的作用下產生變形，橋臂各個電阻的阻值發生變化，橋路不平衡，輸出一個mV信號到累計器；電子皮帶秤在“試驗”狀態時，雖然皮帶秤上并無荷重，但是開關把線繞電阻1接入橋路，使得橋路不平衡，也輸出一個mV信號到累計器。如果在物料重量P作用下稱重傳感器的輸出信號等于空載而線繞電阻1電阻值R接入橋路時稱重傳感器的輸出信號，那么P就是線繞電阻1電阻值R的等值荷重。一般情況下，根據額定負荷來選取線繞電阻1的電阻值R。

                                  圖1  電信號試驗
               1—  精密線繞電阻；2——狀態選擇開關
3 掛碼試驗
掛碼試驗是將一定重量的砝碼掛在秤架上的某個部位進行試驗的方法，這些部位可以是：試驗架、試驗吊桿、試驗棒安裝孔等等。有些棒狀砝碼是安放在專用的試驗架或放入安裝孔進行掛碼試驗，圖2所示是將試驗砝碼3通過吊鉤2掛在砝碼吊桿1上進行掛碼試驗的示意圖。

                                                                 圖2  掛碼試驗
                                                      1-砝碼吊桿；2-吊鉤；3-砝碼
當皮帶輸送機處于靜止狀態進行的掛碼試驗稱為靜態掛碼，在啟動皮帶輸送機情況下進行的掛碼試驗稱為動態掛碼。靜態掛碼用于不帶位移傳感器的電子皮帶秤或累計器有模擬位移傳感器輸出功能的電子皮帶秤，動態掛碼適合于各種電子皮帶秤。動態掛碼的優點是試驗結果反映了皮帶輸送機運行狀態下的部分干擾，如皮帶重量變化、皮帶張力變化的干擾，因而比靜態掛碼更接近實際物料輸送狀態。
4 小車碼試驗
小車碼的結構形式像一個4輪小車，每2個滾輪由軸連接成前輪或后輪，前后輪則由伸縮連桿聯成一個整體。前后輪的中心有一個砝碼架，可加掛標準砝碼，以改變小車碼的總重量，前后輪上還有拉線桿可拉繩索以固定小車碼。前后輪的結構完全相同，重量相等且通常為kg的整數倍。由此可知，小車碼主要用于單托輥秤的試驗，將小車碼的前后輪安放在單托輥秤稱重托輥的上方，左右各一個，通過伸縮連桿長度的調整，使小車碼前后輪的中心距等于單托輥秤的稱量段。由受力分析可知，只要小車碼前后輪的中心距與單托輥秤的稱量段相等，前輪與后輪相對于稱重托輥位置的變化不影響試驗精確度。
5 滾鏈試驗
滾鏈的結構見圖3，它是由許多質量相等的滾輪3通過間距很近的鏈板5連接成的一整條鏈子。試驗時，把滾鏈安放在皮帶4的上方，兩端通過固定繩2固定在立柱1上，當皮帶輸送機啟動后，滾輪3即在皮帶4上原地轉動，以模擬物料隨皮帶的運動。滾輪3內裝有軸承，使之轉動靈活，滾輪兩側有端蓋，以便密封。

                                                             圖3 滾鏈結構
                                   1-立柱；2-固定繩；3-滾輪；4-皮帶；5-鏈板；6-固定環
6 循環鏈碼試驗
6.1 循環鏈碼的工作原理
循環鏈碼是一種新型模擬載荷試驗裝置。它主要由標準質量循環碼塊組成的碼塊鏈條、鏈碼托輥及支架、主輔升降系統、稱重傳感器、位移傳感器、校驗累計器及控制系統組成，如圖4所示。

                                                圖4 循環鏈碼結構示意圖
 1-支架；2-碼塊鏈條；3-皮帶秤的秤架；4-稱重傳感器；5-升降系統；6-皮帶；7-地面；8-檢驗累計器；9-位移傳感器；10-電控箱
試驗時，啟動皮帶機，操作升降系統5工作使碼塊鏈條2在下降狀態，部分碼塊自動降落在秤架3附近的皮帶上，碼塊鏈條2隨著皮帶的移動循環通過稱量段，碼塊的重量作用在稱量段上，電子皮帶秤累計器得到循環鏈碼通過秤架的累計重量。與此同時，檢驗累計器8也累計循環鏈碼作用在稱量段的重量，將檢驗累計器的累計值與電子皮帶秤累計器累計值進行比較，就可以確定電子皮帶秤累計器累計值誤差，從而完成試驗工作。當升降系統5工作在提升狀態時，循環鏈碼自動提升離開皮帶，整個試驗工作結束。循環鏈碼是由數百個標準質量碼塊連接成的閉合鏈條（見圖5），標準質量碼塊為精密鑄鋼件，用數控機床加工。

                                      圖5 在皮帶上方的兩條標準質量循環碼塊
7 運行檢驗裝置性能的比較
7.1 理論分析法的基礎
采用現有的運行檢驗裝置可進行電信號試驗、掛碼試驗、小車碼試驗、滾鏈試驗、循環鏈碼試驗，這些試驗方法使用的效果、試驗精確度會怎樣？當然可以用大量的試驗結果來驗證。但我們是否可以將理論上分析的結果與試驗結果進行對比，看兩者是否吻合；當一些新的模擬試驗方法出現時，先從理論上探索其前景如何，這樣不就可以少走一些彎路嗎。
經過分析，我們確定了理論分析法的基礎，也就是說運行檢驗裝置要模擬實際物料稱重過程，其關鍵要看運行檢驗裝置與實際物料稱重過程模擬程度如何。運行檢驗裝置模擬實際物料稱重過程的模擬程度不高，則其試驗精確度也不可能高；運行檢驗裝置模擬實際物料稱重過程的模擬程度高，則其試驗精確度也高。
7.2 實際物料稱重過程的特點
實際物料稱重過程有以下6個特點：
物料對秤架施加了實際荷重；
物料加在皮帶上方，物料的重力通過皮帶作用在秤架上；
不僅稱量段有物料，鄰近稱量段的區域也有物料；
物料是施加在整條皮帶的承載段上；
物料在皮帶上是連續的；
物料是隨皮帶同步移動的。
7.3 現有的運行檢驗裝置性能的理論分析
7.3.1 電信號試驗
與實際物料稱重過程的特點比較可知，電信號試驗方法是在傳感器中應變片組成的電橋臂上接入一個電阻，并沒有對秤架施加實際荷重。
上述實際物料稱重過程的6個特點中電信號試驗一個也不具備。
7.3.2 掛碼試驗
掛碼試驗時砝碼對秤架施加了實際荷重，但砝碼的重量沒有通過皮帶，是直接壓在稱重托輥架上，并使得稱重托輥有離開皮帶的趨勢，從而使運轉中的皮帶對稱重托輥的壓力減少，皮帶張力也減少。在實際輸送物料時，皮帶上的物料是通過皮帶作用在稱重托輥上，物料的重量使皮帶更加貼緊在稱重托輥上，因而運轉中的皮帶對稱重托輥的壓力增大，皮帶張力也增大，這與掛碼試驗的情況正好相反。掛碼試驗是集中載荷，非連續荷重，載荷不隨皮帶同步移動。
上述實際物料稱重過程的6個特點中掛碼試驗僅僅具備對秤架施加了實際荷重這一個特點。
7.3.3 小車碼試驗
小車碼試驗時對秤架施加了實際荷重；小車位于皮帶之上，小車的重量是通過皮帶壓在稱重托輥架上，使皮帶更加貼緊在稱重托輥上；與空皮帶時相比，皮帶張力稍有增加。小車碼試驗是兩點集中載荷，非連續荷重，載荷不隨皮帶同步移動。
上述實際物料稱重過程的6個特點中小車碼試驗具備對秤架施加了實際荷重、小車碼是加在皮帶上方其重力通過皮帶作用在秤架上這2個特點。
7.3.4 滾鏈試驗
滾鏈試驗時對秤架施加了實際荷重；滾鏈位于皮帶之上，滾鏈的重量是通過皮帶壓在稱重托輥架上，使皮帶更加貼緊在稱重托輥上；由于滾鏈是在一定的長度（如6~9m）上分布有滾輪，在這一段長度上為近似的均布荷載，不僅稱量段有荷重，鄰近稱量段的區域也有荷重；滾鏈加在皮帶上的重量遠遠超過小車碼，增大了皮帶對稱重托輥的壓力，摩擦力也加大，所以皮帶張力增加得較多，較為接近物料實際輸送時的皮帶張力。滾鏈試驗是多點集中載荷，非連續荷重，載荷不隨皮帶同步移動。
上述實際物料稱重過程的6個特點中滾鏈試驗具備對秤架施加了實際荷重、滾鏈加在皮帶上方其重力通過皮帶作用在秤架上、滾鏈是施加在稱量段及其鄰近區域部分皮帶的承載段上這樣3個特點。
7.3.5 循環鏈碼試驗
循環鏈碼試驗時對秤架施加了實際荷重；循環鏈碼位于皮帶之上，循環鏈碼的重量是通過皮帶壓在稱重托輥架上，使皮帶更加貼緊在稱重托輥上；由于循環鏈碼是在一定的長度（如6~9m）上分布有鏈塊，在這一段長度上為近似的均布荷載，不僅稱量段有荷重，鄰近稱量段的區域也有荷重；循環鏈碼試驗時鏈塊隨皮帶同步移動；鏈塊是一個接一個的，其中空隙很?。ㄒ妶D5），基本可認為循環鏈碼在皮帶上是連續荷重；循環鏈碼加在皮帶上的重量與滾鏈相近，所以皮帶張力也與滾鏈試驗時相近，較為接近物料實際輸送時的皮帶張力。
上述實際物料稱重過程的6個特點中循環鏈碼試驗具備對秤架施加了實際荷重、循環鏈碼加在皮帶上方其重力通過皮帶作用在秤架上、循環鏈碼是施加在稱量段及其鄰近區域部分皮帶的承載段上、荷重在皮帶上是連續的、載荷隨皮帶同步移動這樣5個特點。
7.3.6現有的運行檢驗裝置性能的理論分析結論
從上面進行的現有的運行檢驗裝置性能的理論分析可以清楚地看到，模擬試驗方法與實際物料稱重過程的模擬程度從低到高依次是：電信號試驗、掛碼試驗、小車碼試驗、鏈碼試驗、循環鏈碼試驗。
對照運行檢驗裝置已經完成的實驗結果，驗證了這種理論分析法結論是合理，方法是可行的。
運行檢驗裝置模擬實際物料稱重過程的模擬程度不高，則其試驗精確度也不可能高，所以在最新的國家計量檢定規程JJG195-2002中規定，“作為運行檢驗裝置可以采用砝碼、掛碼、標準電信號模擬單位長度恒定載荷的效果，可以采用模擬載荷裝置（循環鏈碼、鏈碼、小車碼）模擬物料通過皮帶秤的效果”。顯然，電信號試驗和掛碼試驗只能模擬單位長度恒定載荷的效果，而未列入模擬物料通過皮帶秤的效果。而另外3種試驗方法：小車碼試驗、鏈碼試驗、循環鏈碼試驗，則列入可模擬物料通過皮帶秤的效果的模擬載荷裝置一類。
國家計量檢定規程中新增加的內容之一是：“使用中檢驗應使用實際使用物料進行，對于難以經常使用物料進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際物料進行使用中檢驗。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物料試驗修正后的試驗結果”。并明確規定：“通?？捎醚h鏈碼等重復性達到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級皮帶秤進行使用中檢驗。”由此可見，在國家計量檢定規程中是將循環鏈碼作為重復性達到0.1%的模擬載荷裝置，因而可以對0.5級電子皮帶秤、1級電子皮帶秤和2級皮帶秤進行使用中檢驗，而另外一些模擬載荷裝置，如小車碼試驗、鏈碼試驗，則只能對1級電子皮帶秤和2級電子皮帶秤進行使用中檢驗，而不能作為0.5級電子皮帶秤進行使用中檢驗的模擬載荷裝置。
8 新型運行檢驗裝置的評價
在前面進行的模擬試驗方法與實際物料稱重過程模擬程度的研究過程中，我們發現實際物料稱重過程的6個特點在上述5種模擬試驗方法有的完全不具備（如電信號試驗），有的僅具備一兩個特點（如掛碼試驗、小車碼試驗），滾鏈試驗具備了3個特點，而模擬程度最高的循環鏈碼試驗雖然具備了5個特點，但仍然不具備“物料是施加在整條皮帶的承載段上”這一比較重要的特點。也正因為如此，上述5種模擬試驗方法仍然只能作為一種輔助手段應用于電子皮帶秤的檢定和試驗過程。所以在國家計量檢定規程中規定：電子皮帶秤的首次檢定、后續檢定必須使用電子皮帶秤預期使用的物料或實際稱量的物料，而即使是在使用中檢驗時，規程中規定：“使用中檢驗應使用實際使用物料進行，對于難以經常使用物料進行使用中檢驗的電子皮帶秤，使用中檢驗可以使用模擬載荷裝置替代實際物料進行使用中檢驗。”
為了尋求新型運行檢驗裝置，突破點應該是新裝置全面具備實際物料稱重過程的6個特點，也就是說除了具備上述運行檢驗裝置的一些特點外，還應該具備“物料是施加在整條皮帶的承載段上”這一特點。

                                                          圖 6  采用棒狀砝碼的物料砝碼疊加試驗
      1-皮帶輸送機；2-被檢皮帶秤；3-物料；4-檢定電子皮帶秤；5-被檢累計器；6-棒狀砝碼；7-檢定累計器
在一臺皮帶機上安裝2臺性能相同的電子皮帶秤（被檢電子皮帶秤2和檢定電子皮帶秤4），兩臺電子皮帶秤相距2～3組托輥的距離，并事先將兩臺秤的誤差值和誤差方向調整在基本相同的范圍內，試驗時正常輸送物料3，并在檢定電子皮帶秤4的承載器上加標準載荷（棒狀砝碼）6，此時被檢累計器和檢定累計器同步累計并獲得皮帶運行整數圈時累計量的差值G；按有關公式計算出調整系數K，該系數為檢定皮帶秤的調整系數，由于２臺皮帶秤此時的誤差相同，因此該系數也等于被檢電子皮帶秤的調整系數。該公司所提供的技術參數為可以滿足電子皮帶秤準確度等級0.5級的試驗要求。
由于試驗時仍正常輸送物料，同樣用實際物料稱重過程的6個特點來分析，物料砝碼疊加試驗同時具備這6個特點。但需要指出的是，雖然所附加的標準載荷（棒狀砝碼）是屬于集中荷重并加在皮帶下方，對秤架的受力和皮帶張力有影響，但由于在試驗時仍正常輸送物料，其影響是比較小的，皮帶張力總的狀況應該更接近于正常輸送物料的狀況。所以作者的意見是在秤架的特性穩定的前提條件下，采用棒狀砝碼的物料砝碼疊加試驗的性能應該稍稍優于循環鏈碼試驗。
采用循環鏈碼進行物料砝碼疊加試驗[2]，可在皮帶輸送機空載情況下試驗，也可在皮帶輸送機正常輸送物料情況下試驗，該公司所提供的技術參數為：電子皮帶秤計量準確度0.1~0.2%，校驗準確度優于0.1%。試驗過程大體與采用棒狀砝碼的物料砝碼疊加試驗相似。

                                                     圖7  采用循環鏈碼的物料砝碼疊加試驗 
與采用棒狀砝碼的物料砝碼疊加試驗比較，所附加的標準載荷由棒狀砝碼改為循環鏈碼（見圖7），雖然棒狀砝碼的結構遠較循環鏈碼簡單，但采用循環鏈碼可以克服棒狀砝碼的集中荷重且荷重加在皮帶下方的缺點，應該說它幾乎能完全滿足實際物料稱重過程的6個特點。要說還有不同的話，只是在正常輸送物料的同時額外附加了一個荷重，但我們可以將這看作是正常輸送物料量加大了一點（例如瞬時流量從60%±加大到80%±）。所以作者的意見是在秤架的特性穩定的前提條件下，采用循環鏈碼的物料砝碼疊加試驗物料砝碼疊加試驗的性能應該稍稍優于采用棒狀砝碼的物料砝碼疊加試驗，當然其性能應該優于單純的循環鏈碼試驗。
      上述對新型運行檢驗裝置的評價意見僅僅只是用本文提出的理論分析法得出的參考意見，作者希望能有更權威、更充分的試驗結論驗證這種理論分析法
河北鹿光衡器專注皮帶秤,地磅,稱重給料機等產品研發銷售與售后維修，石家莊具有皮帶秤資質衡器廠家!