對大型地磅的標準砝碼法、替代法、集成式檢測法、疊加法、計算法等檢測方法進行了分析、比較和探討。
0.引言
在一些重點工序中要求使用一些專用衡器,特 別是在冶金、石化、煤炭等行業,大型衡器已由秤量 幾十噸發展至幾百噸,個別地方還有上千噸的載荷 量。同時,隨著物流業的迅速發展,大噸位載重汽 車每車的運輸量已超過百噸。上百噸的汽車衡,幾 百噸的軌道衡、天車秤、車載秤,以及上千噸的料斗 (罐)秤也應運而生。
目前,我國一些縣級法定計量檢定機構的標準 缺碼相對不足,大部分縣級法定檢定機構只有20kg 或25kg的小砝碼5 ~ 10t,即使是省、市級檢定機構 也只有30t的汽車檢衡車。一些有獨立檢定權責的 特大型企業,其檢測手段相對比較齊備,不但有一 定量的噸級缺碼,還有比較穩定的替代物。
對于專用衡器來講,標準器不足是一個問題, 另一個問題是檢測時安放標準器的位置。絕大多 數專用衡器由于受到使用現場空間的影響,無法預 先設計出安放標準器的位置,這也是必須考慮特殊 檢測方法的原因。
1.地磅準確度的條件
保證地磅準確度的條件為:設計制造的合理, 使用環境正常,通過檢定而量值傳遞準確。
1.1正確的量值傳遞
在JJG555—1996《非自動秤通用檢定規程》中, 針對貿易結算用地磅可以用兩種方法來檢測:一種 是用足量的標準砝碼,但檢定地磅用標準砝碼的誤 差,應不大于衡器相應秤量最大允許誤差的1/3;另 一種是按規定的“替代物”,允許用少量標準砝碼和 替代物結合使用。
替代法規定,當被檢定秤的最大秤量大于It 時,可使用其它恒定載荷來替代標準砝碼,前提是 至少具備It標準砝碼或是50%最大秤量的標準砝 碼,兩者應取其大者。滿足以下條件,標準砝碼的 數量可以減少,而不是最大秤量的50%。
若重復性誤差不大于0. 3e,可減少至35%最大 秤量;若重復性誤差不大于0. 2e,可減少至20%最 大秤量;重復性誤差是將約為50%最大秤量的砝 碼,在承載器上施加3次來確定的。
35%最大秤量時需要替代2次,即 7(0. 3e)2 + (0. 3e)2 = 0. 42e < 1/3(1. 5)e 20%最大秤量時需要替代4次,SP 74 x (0. 2e)2 = 0. 4e < 1/3(1. 5)e
1.2合理的設計制造
在質量保證體系文件中,明確指出任何產品的 質量是設計出來的,地磅這類產品也不例外。要想 保證一臺地磅的使用準確度,必須確保組成地磅的 4部分的質量。即:保證承載器的剛度、強度;保證 基礎(包括結構)的承載力和平整性;保證稱重顯示 儀表的線性、靈敏性、穩定性;保證稱重傳感器的準 確度、可靠性等等。
1.3正確的檢測方法
在JJG555—1996《非自動秤通用檢定規程》中 針對“偏載”檢測,介紹了承載器在4種情況下的不 同檢測方法,比較全面地囊括了目前存在的各種衡 器的偏載檢測問題,但在執行中還存在不少問題。
例如:對于2000e的秤量點,當e = 20kg時,恰 好該點重量為40t。用T6F檢衡車進行檢測,一般 會順利通過。如用砝碼小車40t進行檢測,就會帶 來問題。因為規程中沒有明確檢測設備,也沒有明 確檢測車輛停放位置。假如40t的砝碼小車停放在 支撐點上方,可能不會有較大誤差,但是當砝碼小 車停放在兩個支撐點中間或者在承載梁的中間時, 可能就會產生比較大的誤差。
2.幾種檢測方法比較
2.1符合法規的方法
計量檢定規程認可的檢測方法有以下幾種:
1)標準砝碼法:標準砝碼法即是使用砝碼檢測 被檢地磅的全部計量性能,所使用砝碼的誤差必須 是被檢地磅相應枰量值最大允許誤差的1/3。但是 對于被檢定地磅,在首次檢定時必須測試最大秤量 的秤量準確度,而在后續檢定時秤量測試可根據實 際使用情況,如果不測試至最大秤量,至少測試至 2/3最大秤量。這樣對于大型地磅來講就需幾十 噸,甚至上百噸的標準砝碼。如前所述,目前各地 計量監督部門根本沒有如此多的標準砝碼,只好采 用替代法或只檢測到前面的部分量程。
2)集成式檢測方法:在國際法制計量組織所制 定的R61《重力式自動裝料衡器》、R107《非連續累 計式自動衡器》和R134《動態公路車輛自動衡器》 三個國際建議中都提到了一種檢測方法,即“集成 檢定法”。這種方法是使用被測衡器的自有裝置確 定被稱物品質量的約定真值,主要用于檢測被測衡 器的動態秤量準確度指標。使用這種檢測方法的 前提:一是要求被測衡器的靜態秤量準確度必須達 到一定指標,并且要有一定的軟件和硬件條件來保 證檢測過程正常運行;二是集成式檢測方法是針對 自動衡器使用的。
2.2須要進行探討的方法
鑒于目前我國在檢測大型電子衡器中存在的 問題,在此探討幾種檢測方法的可行性,以解決檢 測中出現的一些難題。
2.2.1疊加法(比對法)
自1982年首次提出用疊加式標準機檢測負荷 傳感器的工作原理和實施途徑,1989年被列人力值 計量器具檢定系統框圖,1992年疊加式標準機檢定 規程頒布實施以來,疊加式標準機已在全國各傳感 器生產單位普遍得到使用。
疊加法可以檢測準確度高于衡器的稱重傳感 器,為什么不能用來檢測衡器呢?這首先是一個立法問題,即在有關檢定規程中確立疊加法檢定衡器 的可行性地位;其次是具體的檢測方法和步驟問 題,即如何檢測偏載,如何進行不同秤量值的性能 檢測,如何進行鑒別力的檢測等等;關鍵是衡器本 身的結構如何滿足這種方法的實施問題。
如果用疊加法來檢測一臺衡器的方法可行,那 么檢衡車上拉的就不是標準砝碼,而是液壓系統和 檢測結構了。這不論從載重量上,還是運輸的安全 性上都好得多。當然,用疊加法檢測衡器還有一些 技術問題有待解決。
2.2.2計算法
輸出信號=供橋電壓x稱重傳感器靈敏度x 載荷當量值/(稱重傳感器數量x稱重傳感器最大 秤量)。首先,檢測出空載狀態時的輸出信號值;其 次,加1/10最大秤量標準砝碼,并檢測出此時的輸 出信號值;然后,再連續加兩個1/10最大秤量標準 細,檢測出此時的輸出信號值,并比較其線性;如 果有條件,可再加一定量值的標準砝碼,測出其輸 出信號值,且與前線性進行比較。
計算法是一種綜合控制法,我們可以根據制 造單位所提供的承載器計算參數,將有限的標準 砝碼集中放置于承載器的局部位置,用百分表或 鋼尺測量出承載器的變形量,來核對制造單位所 提供的計算參數。這樣檢測者不但得到該秤量 值的計量誤差,同時也得到該衡的承載能力 指標。
2.2.3工廠檢測法
有人認為數字式地磅可以在出廠前將有關參 數設置進稱重顯示器和數字式傳感器中,產品到使 用現場就沒有必要測試了。這種方法對于允許誤 差大的產品,可能是可行的。但由于受到產品結構 和現場安裝條件的限制,如:稱重傳感器安裝位置 有偏差,各只稱重傳感器的承受載荷有不同變化; 承載器設計結構與實際有出入;加工工藝控制有問 題,承載器結構形變大小不一;基礎高度不一致;基 礎施工工藝控制有問題等。可能測試結果會超出 最大允許誤差,不易推行。
2.3幾種檢測方法的比較
表1對各種檢測方法的適用范圍、使用效果、使 用成本進行了比較。
3.今后的工作
3.1立法問題
在R76《非自動衡器》國際建議中針對檢定標準 器的問題,列出三條內容:砝碼、輔助檢定裝置、標準 按碼的替代;如果地磅配備輔助檢定裝置,或以單獨 的輔助裝置檢定時’則該裝置的最大允許誤差應為所 檢載荷最大允許誤差的1/3。而這個內容在 JJG555—1996《非自動秤通用檢定規程》中是沒有的, 這也就是我們要求立法的依據。在國際建議中,對 “輔助檢定裝置”只有如下解釋:該裝置的最大允許 誤差應為所檢載荷最大允許誤差的1/3。那么,我們 前面所講的幾種方法是否可行,是否還有其他方法呢?這就應在立法前對這些方法進行測試篩選。
3.2數據測試
建議在修訂產品標準和檢定規程之前,國家有 關行政管理部門組織有關專家,針對幾種采用輔助 檢定裝置檢測的方法進行研究分析,對行之有效的 方法定出檢定大綱,然后再組織人員進行較大范圍 的測試,在對此數據進行分析后再提交有關技術委 員會研究。
4.結束語
以上是個人一點不成熟的想法,與大家交流的 目的是為了拋磚引玉,與同行商榷,集思廣益,使大 型地磅的檢測工作簡單、便捷,且準確可靠。